Właściwości geologiczno-inżynierskie i mikrostrukturalne glin lodowcowych zanieczyszczonych substancjami ropopochodnymi

• Autorzy: Izdebska-Mucha D. , Szyszko C. , Trzciński J.

Warianty tytułu

EN

Engineering-geological and microstructural properties of glacial tills polluted with petroleum substances

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badania przeprowadzono na terenie bazy paliwowej położonej w północno-wschodniej Polsce, gdzie poziomy gliny lodowcowej zostały zanieczyszczone olejem napędowym w obrębie pola podziemnych zbiorników. W artykule przedstawiono charakterystykę mikrostruktury gruntu niezanieczyszczonego (NS) oraz gruntu zanieczyszczonego (SR) in situ olejem napędowym (ON). Dokonano również analizy zmian parametrów geologiczno-inżynierskich: uziarnienia, gęstości właściwej szkieletu gruntowego, granic konsystencji oraz wskaźnika plastyczności w zależności od stopnia zanieczyszczenia ON past gruntowych sporządzonych z gruntu NS. Badania mikrostrukturalne przeprowadzono na próbkach NNS, natomiast do badań parametrów geologiczno-inżynierskich przygotowano serię past zawierających 0, 2, 4, 8, 12, 16% wag. ON w stosunku do suchej masy gruntu. Pomiary uziarnienia przeprowadzone metodą pipetową i mikroagregatową wykazały, że wraz ze wzrostem zanieczyszczenia zwiększa się zawartość frakcji piaskowej, a spada zawartość frakcji pyłowej i iłowej. Większy zakres zmian uziarnienia uzyskano z badań metodą mikroagregatową. Wartości granicy skurczalności, plastyczności i płynności oraz wskaźnika plastyczności wzrosły, a gęstości właściwej szkieletu gruntowego zmalały wraz ze wzrostem zawartości ON. Spadek wartości gęstości właściwej szkieletu gruntowego jest związany z adsorpcją węglowodorów na ziarnach i cząstkach mineralnych. Badania mikrostrukturalne wykonane z zastosowaniem skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) oraz programu komputerowego STIMAN wykazały zwiększenie porowatości, liczby mezoporów, średnich i maksymalnych wartości obwodu, powierzchni i średnicy porów w gruncie SR. Mikrostruktura gruntu SR stała się bardziej izotropowa, na co wskazują spadek wartości wskaźnika anizotropii mikrostruktury i liczby porów szczelinowatych oraz wzrost średniej wartości współczynnika formy porów.

EN

In this paper the microstructural characteristic of glacial till polluted in situ with diesel oil (ON) is presented as well as the analysis of: particle size distribution, Atterberg limits, plasticity index and particle density in relation to the degree of the soil pollution. The microstructural study was conducted on undisturbed soil samples, while the engineering-geological parameters were tested on soil pastes containing 0, 2, 4, 8, 12, 16% of ON. The obtained results showed that as the pollution degree increases the content of silt and clay decreases and the content of sand increases. It was observed in polluted samples that the values of Atterberg limits and plasticity index increased, while the particle density values decreased due to adsorption of hydrocarbons on soil particles. Microsturctural analysis was conducted using Scanning Electron Microscope (SEM) and STIMAN software. The analysis revealed an increase of values in such morphological parameters as: total porosity, number of mesopores, pore diameter, pore area and pore perimeter. The microstructure converted to more isotropic, which was supported by decrease in coefficient of anisotropy and number of fissure pores.

Słowa kluczowe

PL

mikrostruktura; glina lodowcowa; zanieczyszczenia ropopochodne; uziarnienie; granice konsystencji

EN

microstructure; glacial tills; petroleum pollution; particle size distribution; Atterberg limits

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 446 (2)
• Strony: 459--467
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Izdebska-Mucha D.

• Uniwersytet Warszawski, Wydział Geologii, Instytut Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej, ul. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa

autor

Szyszko C.

• Uniwersytet Warszawski, Wydział Geologii, Instytut Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej, ul. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa

autor

Trzciński J.

• Uniwersytet Warszawski, Wydział Geologii, Instytut Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej, ul. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa

Bibliografia

• 1. BARAŃSKI M., 2000 — Wytrzymałość i odkształcalność glin lodowcowych zanieczyszczanych ropopochodnym benzenem na terenie Petrochemii Płock S.A. Rozprawa doktorska. Arch. Wydziału Geologii UW, Warszawa.
• 2. BOWDERS J.J., DANIEL D.E., 1987 — Hydraulic conductivity of compacted clay to dilute organic chemicals. J. Geotechn. Engineer., ASCE, 113: 1432-1448.
• 3. BS 1377: Part 2: 1990: 4.3. Methods of testing soils for civil engineering purposes. British Standards Institution, London.
• 4. CARAVACA F., ROLDAN A., 2003 — Assessing changes in physical and biological properties in a soil contaminated by oil sludges under semiarid Mediterranean conditions. Geoderma, 117: 53-61.
• 5. FERNANDEZ F., QUIGLEY R.M., 1985 — Hydraulic conductivity of natural clays permeated with simple liquid hydrocarbons. Canad. Geotech. J., 22: 205-214.
• 6. GRABOWSKA-OLSZEWSKA B., OSIPOV V.I., SOKOLOV V.N., 1984 — Atlas of the microstructure of clay soils. Państw. Wyd. Nauk., Warszawa.
• 7. HERZIG J., 2001 — Wpływ zanieczyszczeń organicznych na wybrane parametry fizyczne gruntów spoistych. Inżynieria Morska i Geotechnika, 3: 141-143.
• 8. HERZIG J., SZCZEPAŃSKA J., 1999 — Wpływ zanieczyszczeń organicznych na przepuszczalność gruntów spoistych. Mat. Symp. Współczesne problemy hydrogeologii, t. 9: 113-117. Kielce.
• 9. IZDEBSKA-MUCHA D., KORZENIOWSKA-REJMER E., 2009 — Wpływ zanieczyszczeń ropopochodnych na właściwości fizyczne gruntów stosowanych do budowy mineralnych barier uszczelniających składowiska odpadów. Czasopismo Techniczne, 3: 39-54.
• 10. IZDEBSKA-MUCHA D., TRZCIŃSKI J., 2007 — Zmiany mikro- strukturalne gliny lodowcowej spowodowane zanieczyszczeniem olejem napędowym. Geologos, 11: 463-471.
• 11. IZDEBSKA-MUCHA D., TRZCIŃSKI J., 2008 — Effects of petroleum pollution on clay soil microstructure. Geologija, 50: 68-74.
• 12. IZDEBSKA-MUCHA D., TRZCIŃSKI J., ZBIK M.S., FROST R.L., 2011 — Influence of hydrocarbon contamination on clay soil microstructure. Clay Minerals, 46, 1: 47-58.
• 13. KAYA A., FANG H.Y., 2000 — The effects of organic fluids on physicochemical parameters of fine-grained soils. Canad. Geotech. J., 37: 943-950.
• 14. KHAMEHCHIYAN M., CHARKHABI A.H., TAJIK M., 2007 — Effects of crude oil contamination on geotechnical properties of clayey and sandy soils. Engineering Geology, 89: 220-229.
• 15. KORZENIOWSKA-REJMER E., 2001 — Wpływ zanieczyszczeń ropopochodnych na charakterystykę geotechniczną gruntów. stanowiących podłoże budowlane. Inżynieria Morska i Geotechnika, 2: 83-87.
• 16. KORZENIOWSKA-REJMER E., IZDEBSKA-MUCHA D., 2006 — Ocena wpływu zanieczyszczeń ropopochodnych na uziarnienie i plastyczność gruntów spoistych. Inż. Ochr. Środ., 9, 1: 89-103.
• 17. KOŚCIELNIAK S., LEMAŃSKI J.F., ZABAWA S., 2000 — Wpływ zanieczyszczeń naftowych i chemicznych na środowisko przyrodnicze. Efekty likwidacji skażeń z wód i gruntów. VII Międzynarodowe Sympozjum Szkoleniowe, Piła.
• 18. MOAVENIAN M.H., YASROBI S.S., 2008 — Volume change behavior of compacted clay due to organic liquids as permeant Appl. Clay Sci., 39: 60-71.
• 19. MYŚLIŃSKA E., 2010 — Laboratoryjne badania gruntów i gleb. Wyd. UW, Warszawa.
• 20. PIASKOWSKI A. M. 1984 — Właściwości sorpcyjne i powierzchnia właściwa polskich gruntów. Badania nad sorpcją błękitu metylenowego. Arch. Hydrotech., 31, 3: 297-314.
• 21. PN-88/B-04481 Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.
• 22. RABEK W., ŚWIERSZCZ B., 2003 — Szczegółowa mapa geologiczna Polski w skali 1:50 000, ark. Chruściel. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• 23. SCHULTZE E., MUHS H., 1967 — Bodenuntersuchungen fr Ingenieurbauten. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg/New York.
• 24. SINGH S.K., SRIVASTAVA R.K, JOHN S., 2009 — Studies on soil contamination due to used motor oil and its remediation. Canad. Geotech. J., 46: 1077-1083.
• 25. SOKOLOV V.N., YURKOVETS D. I., RAZGULINA O.V., 2002 — Stiman (Structural Image Analysis): a software for quantitative morphological analysis of structures by their images (User's manual. Version 2.0). Laboratory of Electron Microscopy, Moscow State University, Moscow.
• 26. TRZCIŃSKI J., 1998 Ilościowa analiza mikrostrukturalna w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) gruntów poddanych oddziaływaniu wody. W: Geologia stosowana. Właściwości gruntów nienasyconych (red. B. Grabowska-Olszewska): 113-150. Wyd. Nauk. PWN. Warszawa.
• 27. TRZCIŃSKI J., 2003 — Mikrostruktury glin lodowcowych badane w skaningowym mikroskopie elektronowym. W: Analizy sedymentologiczne osadów glacigenicznych (red. M. Harasimiuk, S. Terpiłowski): 63-77. Wyd. UMCS, Lublin.
• 28. TRZCIŃSKI J., 2004 — Combined SEM and computerized image analysis of clay soils microstructure: technique & application. W: Advances in Geotechnical Engineering: The Skempton Conference (red. R.J. Jardine, D.M. Potts, K.G. Higgins): 654-666. Thomas Telford, London.
• 29. UPPOT J.O., STEPHENSON R.W., 1989 — Permeability of clays under organic permeants. J. Geotech. Engineer., ASCE, 115: 115-131.

Uwagi

PL

Artykuł w części: Antropogeniczne przekształcenia środowiska

EN

Article in the part: Anthropogenic transformation of the environment