A STUDY TO ASSESS PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF NATURAL AND STABILIZED SOILS USING LASER-INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPY. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (MS Thesis) Osama AlNajjar Thises.pdf - Published Version Restricted to Repository staff only until 28 February 2024. Download (2MB)

Arabic Abstract

نظرًا لأهمية خصائص التربة عند تصميم أي منشأ هندسي، فقد تم توحيد كل من الاختبارات المعملية والاختبارات في الموقع حسب مواصفات ومقاييس معروفه أشهرها مواصفات الجمعية الامريكية للاختبارات والمواد (ASTM). مع ذلك، فإن بعض هذه الاختبارات مكلفة أو تستغرق وقتًا طويلاً أو يصعب تنفيذها. ولهذا، تم تطوير نماذج تجريبية باستخدام علاقات رياضية لتقدير بعض خصائص التربة دون الرجوع لهذه الاختبارات. يعزى هذا البحث لدراسة إمكانية استخدام القياس الطيفي للتكسير المستحث بالليزر (LIBS) لتقدير الخواص الفيزيائية والميكانيكية للتربة. LIBS من أحد التقنيات البارزة للكشف عن العناصر الكيميائية الموجودة في العينات اللي يتم اختبارها وتقدير كميتها، حيث يتم استخدامها في مختلف المجالات بما في ذلك العلوم والطب والهندسة والصناعات. يرجع متهج هذا البحث الى إيجاد العناصر الكيميائية الشائعة في التربة لإيجاد علاقات رياضية لربط هذه العناصر بالقيم المتحصلة من الاختبارات الموحدة باستخدام LIBS، حيث يتم استخدام شدة/كمية هذه العناصر عند إيجاد هذه العلاقات. بناءً على العلاقات التي تم الحصول عليها من خلال الانحدار الخطي، لم يتم الحصول على علاقات ذات دقة جيدة عند أخذ جميع أنواع التربة بعين الاعتبار، ويرجع ذلك الى التباين الكبير في مكونات التربة من تربة إلى أخرى. بدلًا من ذلك، لوحظ أنه من اللازم الاخذ بعين الاعتبار كل تربة على حده عند إيجاد هذه العلاقات، حيث هناك حاجة إلى معرفة العناصر الكيميائية الشائعة لكل تربة على حده سواء كانت التربة طبيعية أو محسنة كيميائيًا لإيجاد العلاقات اللازمة بدقة مقبولة. أخيرًا، أظهرت هذه الدراسة والتجربة المعملية أن LIBS يمكن أن تستخدم لإيجاد كل من الخصائص الميكانيكية والفيزيائية للتربة بجانب التطبيقات الكيميائية المعروفة في الأدب العلمي.

English Abstract

Since soil parameters are decisive for designing any civil engineering structure, both standardized laboratory and in-situ tests were developed. However, some of these tests are costly, time-consuming, or difficult to perform. Therefore, tests based on empirical models have been developed to assess these soil parameters. This study is investigating the possibility of using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) to estimate the physical and mechanical properties of soils. LIBS is a remarkable elemental detection and quantification technique that has been used in various fields including science, medicine, engineering, and industries. The approach of the study was to investigate the dominant chemical elements of different soils using LIBS, while utilizing the intensities of these elements to be correlated with the results of a standardized soil test. Based on the obtained results through linear regression, it was found that the performance of universal correlations for all soils is not reliable due to the large variation from one soil to another. In fact, it was noticed that another peak analysis is needed when any soil is mixed with any other foreign material. Nonetheless, this review and experimental program showed that LIBS applications can be extended to both mechanical and physical characteristics of soils using empirical correlations and standardized soil specimens.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering Civil Engineering > Geotechnical Engineering Physics
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor:	Al-Amoudi, OMAR S. Baghabra
Committee Members:	Gondal, Mohammed A. and Al-Osta, Mohammed A.
Depositing User:	OSAMA AL NAJJAR (g201475100)
Date Deposited:	01 Mar 2023 11:00
Last Modified:	01 Mar 2023 11:00
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142342