بررسی آزمایشگاهی تأثیر میزان مواد ریزدانه موجود در مصالح فیلتر بر عملکرد سیستم خاک- فیلتر

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی عمران- مکانیک خاک و پی، دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشیار دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

فیلتر بحرانی در سدهای خاکی، نقش حفاظت از خاک هسته را در برابر فرسایش دارد. انتخاب مشخصات فیلتر مناسب برای پروژه که هم نیاز طرح را پاسخ دهد و هم به لحاظ اقتصادی جوابگو باشد، مسائل فنی و اقتصادی مهمی را پیش‌روی مهندسان قرار داده است. از آنجا که روش‌های آزمایشگاهی می‌توانند ویژگی‌های متعددی از سیستم خاک- فیلتر را تحت پوشش قرار دهند، به عنوان روش‌هایی مطمئن برای بررسی عملکرد فیلتر می‌باشند. آزمایش فیلتر مانع فرسایش (NEF) یکی از کامل‌ترین و جامع‌ترین روش‌ها برای کنترل فیلتر مورد استفاده در سدهای خاکی است. اغلب معیارهای طراحی فیلتر و بسیاری از تحقیقات انجام شده برای بررسی منحنی دانه‌بندی فیلتر، صرفاً به بررسی اثر پارامتر D15 فیلتر پرداخته‌اند و کمتر به بررسی ذرات ریزتر از D15 فیلتر و ریزدانه عبوری از الک 200# پرداخته شده است. در این تحقیق 24 آزمایش NEF  بر روی دو گروه فیلتر، که هر گروه دارای فیلترهایی با منحنی دانه‌بندی یکسان در ذرات بزرگ‌تر از D15 و دانه‌بندی مختلف در ذرات کوچک‌تر از D15 می‌باشند، انجام شده است. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد بر خلاف معیارهای موجود، میزان مواد ریزدانه و ذرات کوچک‌تر از D15 موجود در فیلتر، می‌تواند تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر بهبود یا تضعیف عملکرد فیلتر در توقف فرسایش داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study on the effect of fine content in the filter on soil-filter system operation

نویسندگان [English]

  • alireza Ardakani 1
  • Seyed Shahabodin Yasrebi 2
1 Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University,
2 Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University,
چکیده [English]

Critical filter is one of the principal parts in an embankment dam which is preventing the dam
against erosion. There are important technical and economical problems for engineers to select the
filter characteristics which are acceptable from view points of necessity and economical aspects.
Since, experimental methods may cover different parameters of the soil-filter system; experimental
modeling is characterized as the most appropriate method to investigate soil-filter system. No
Erosion Filter (NEF) test has a high capability to evaluate the soil-filter system. Most design criteria
and many researches for grading curve of filter only pay attention to the size of D15 of filter and
there are fewer attentions to smaller size and fine content of filter. In this research using two groups
of filters which have same grading curve in larger size of D15 but are different in smaller size, 24
NEF tests were performed. Contrary to existing criteria, the obtained results revealed considerable
effects of fine content and the particles which are smaller than D15 and these factors can cause
improvement or weakening filter performance to control soil erosion.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Embankment dams
  • Filter
  • NEF test
  • Particles < D15
  • Fine content

سروش، ع. و طباطبایی شوریجه، پ. 1385، خبرنامه انجمن ژئوتکنیک، دوره جدید، شماره 6، مهرماه 1385.

یثربی، س.ش. و آزاد، ع. 1386، مطالعه آزمایشگاهی کارایی فیلتر بر اساس معیارهای طراحی در سدهای خاکی، مجله بین‌المللی علوم مهندسی دانشگاه علم و صنعت، شماره 2، جلد 18، صفحات 99 الی 110.

Fell, R., Wan, C.F, Cyganiewicz, J. and Foster, M. 2003. Time for Development of Internal Erosion and Piping in Embankment Dams. Journal of Geotechnical And Geoenviromental Engineering, ASCE, April, pp. 307-314.

Foster, M., and Fell, R. 2001. Assessing Embankment Dam Filters That Do Not Satisfy Design Criteria. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Division, ASCE, pp.398-407.

ICOLD (1994), Embankment Dams Granular Filters and Drains, Bulletin No. 95.

Indraratna, B., Vafai, F., and Dilema, E. 1996. An experimental study of the filtration of a lateritic clay slurry by sand filters. Proceedings of the ICE - Geotechnical Engineering, 119, 75–83.

Kenney, T.C. and Lau, D. 1985. Internal Stability of Granular Filters. Canadian Geotechnical Journal, 22:215-225.

Lone, M.A., Hussain, B. and Asawa, G.L. 2005. Filter Design criteria For Graded Cohesionless Bases. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Division, ASCE, pp.251-259.

Park Y. 2003. Investigation of the Ability of Filters to Stop Erosion through Cracks in Dam. PhD Thesis in Civil Engineering Virginia Polytechnic Institute and State University.

Sakamoto, T., Yamaguchi,Y. and Satoh, H. 2002. Identification of Non-cohisive Filters to Prevent Migration of Impervious Materials for Embankment Dams due to Large Earthquakes (fault movement). The 22nd USSD Annual Meeting and Conference Pre-Conference Workshop 3rd U.S.-JAPAN Workshop on Advanced Research on Earthquake Engineering for Dams.

Sherard, J.L., Dunnigan, L.P. and Talbot, J.P. 1984. Basic properties of sand and gravel filters. Journal of Geotechnical Engineering, 110(6): 684-700.

Sherard, J.L. and Dunnigan, L.P. 1989. Critical Filters for Impervious Soils. Journal of Geotechnical Engineering, 115(7): 927-947.

U.S Department of Agriculture (USDA). 1994. Gradation Design of Sand and Gravel Filters. Chapter 26, National Engineering Handbook, Part 663, Soil Conservation Service, Washangton, D,C.

U.S. Department of the Interior Bureau of Reclamation (USBR) 1994. Design Standards No.13: Embankment Dams. Chapter 5 – Protective Filters, United States Department of the Interior Bureau of Reclamation, Technical Service Center, Denver, CO.

Vaughn R. and Soares F. 1982. Design of Filters For Clay Cores of Dam. Journal of the Geotechnical Engineering, ASCE, Vol.108, No.GT1, PP.17-31.

Yasrobi, S.S. and Azad, A. 2004. Assessment of Granular Filter Functioning in Embankment Dams. Proceeding of International Conference on Soil properties and Processes, Eurosoil, Germany