طراحی و ساخت دستگاه آزمایشگاهی مطالعه فرسایش داخلی خاک در جریان دوبعدی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10.24200/j30.2020.55119.2701

چکیده

غالب مطالعات و معیارهایی که درخصوص ارزیابی وقوع فرسایش داخلی در خاک‌های مستعد ارائه شده است در شرایط جریان‌های یک‌بعدی (رو به بالا یا رو به پائین) که در جهت عمود بر لایه‌های خاک اعمال شده، بوده است. در حالیکه در طبیعت و حتی خاکریزهای مهندسی لزوماً جهت جریان عمود بر جهت لایه‌ها نیست. از این رو در این پژوهش یک مدل فیزیکی ویژه با قابلیت مطالعه نمونه‌های تا اندازه شن و جهات مختلف لایه‌ها و جریان طراحی و ساخته شد. نتایج آزمایش‌هایی که بر روی خاک‌های با دانه‌بندی گسسته انجام شده است، نشان می‌‌دهد که مقادیر گرادیانهای بحرانی در خاکهای با لایههای عمود بیشتر از خاکهای با لایههای موازی است. همچنین با افزایش زاویه جریان نسبت به جهت ثقل، به طورکلی مقدار گرادیانهای بحرانی نیز افزایش مییابد. علاوه بر این جهت جریان و جهت لایهها بر گسترش زمانی و مکانی فرسایش داخلی کاملاً مؤثر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design and Development of the Experimental Apparatus for Study of Soil Internal Erosion in 2D Seepage

نویسندگان [English]

  • Vahid Pachideh
  • S. Majdeddin Mir Mohammad Hosseini
دانش آموخته مقطع دکتری- مشاور پایان نامه
چکیده [English]

Internal erosion refers to the seepage-induced movement of a fraction of soil particles in such a way that initial state of the soil structure changes. Accordingly, severity and mechanism of the particles movement depend upon the geometric, mechanical and hydraulic conditions, which is of a higher probability in the case of concave upward and gap-graded soils. Internal erosion is one of the long-lasting challenges in design of earthdams and engineering fills to which special attention has been paid by the researchers. To date, extensive studies have been conducted on the four regular types of internal erosion such as concentrated leak erosion, contact erosion, backward erosion and suffusion, and subsequently, various techniques and criteria have been proposed for identification and assessment of this phenomenon. Hence, the previous studies are majorly focused on the geometric parameters (e.g. gradation, void ratio and etc.) whereas the mechanical and hydraulic factors have gained less attention. However, most of the studies and experimental apparatuses for evaluating the occurrence of these phenomena in susceptible soils, have been in terms of one-dimensional (upward or downward) flow applied perpendicular to the soil layers. There is also no mention of the effect of the flow direction and the direction of the layers in the existing criteria for evaluating internal stability. Whereas in natural deposites and even engineering fills are not necessarily perpendicular to the direction of the layers. Also, the direction of flow in the direction of gravity is not necessarily zero or 180 degrees and may be present in any case Therefore, in this study, a special physical model was designed and developed to study samples of gravel size and different directions of layers and inflow. The results of experiments carried out on gap-graded soils show that the the critical gradients are higher in soils with perpendicular layers than in parallel layers. Also, as the angle of flow relative to the direction of gravity increases, the critical gradients generally increases. in addition to, the direction of the layers relative to the inlet flow to the soil specimrnt completely effects on the shape of the erosion pipes in the soil.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Internal erosion
  • testing apparatus
  • flow direction
  • layers inclination
  • critical gradients