ارزیابی خصوصیات مهندسی مصالح فیلتر مانع فرسایش در سد خاکی کبودوال استان گلستان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد زمین‌شناسی مهندسی

2 دانشیار زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

3 دانشیار زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه تربیت معلم، تهران

چکیده

انتخاب مصالح فیلتر مناسب در یک سد خاکی، در محافظت از هسته و پوسته در مقابل فرسایش نقش مؤثری دارد و این مصالح یک زون انتقالی میان آن‌ها و لایه زهکش به وجود می‌آورد. لایه زهکش نیز به نوبه خود وظیفه تخلیه آب از بدنه و شالوده سد و همچنین کاهش فشار آب بین منفذی در ساختگاه سد را دارد. از آنجا که استفاده از زهکش در ساختمان سدهای خاکی از ضروریات طراحی است، به کارگیری لایه فیلتر در ایجاد زون انتقالی نیز ضرورت پیدا می‌کند.
در این مقاله خصوصیات مصالح فیلتر مورد استفاده درساختمان سد کبودوال مورد بررسی قرار گرفته است. سد کبودوال نوعی سد خاکی همگن با ارتفاع 8/35 متر در جنوب شهرستان علی‌آباد کتول از استان گلستان است. منطقه عموماً دربرگیرنده خاک‌های ریزدانه حاصل از هوازدگی سنگ‌های شیستی می‌باشد. در این بررسی باتوجه به خصوصیات دانه‌بندی، شاخص‌های خمیری و میزان گسترش خاک‌ها، انتخاب منابع قرضه به عنوان فیلتر مانع فرسایش صورت پذیرفت. از آنجا که دانه‌بندی مصالح فیلتر مورد استفاده در محدوده D5 تا D50 مصالح بدنه است و از مرز بحرانی D15 فراتر می‌رود، بنابراین در این تحقیق علاوه بر ارزیابی توان واگرایی مصالح مورد استفاده، خصوصیات فرسایش‌پذیری آن‌ها نیز مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا خصوصیات دانه‌بندی و شاخص‌های دانه‌بندی 25 نمونه مطالعه شد. از میان آن‌ها 5 نمونه که از نظر دانه‌بندی ریزتر بودند جهت آزمایش‌های واگرایی و آزمایش فرسایش‌پذیریNEF  انتخاب شدند. از نظر واگرایی نمونه‌ها در رده غیرواگرا طبقه‌بندی شدند و از نظر فرسایش‌پذیری، نمونه K11 با D85=0.017mm  مناسب‌ترین نمونه خاک برای تعیین D15 بحرانی فیلتر انتخاب شد. بر اساس مقایسه نتایج به دست آمده از مجموع آزمایش‌های NEF انجام شده بر روی نمونه خاک‌های منتخب، D15 بحرانی فیلتر برای خاک‌های غیر فرسایشی بین 35/0 تا 50/0 به دست آمد که برای اطمینان بیشتر مبنای طراحی D15  برابر با 45/0 میلی‌متر در نظر گرفته شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation the engineering properties of non-erosion filter materials at Kaboodval emabankment dam, Gollestan Province

نویسندگان [English]

  • Ali Hasan Sharifi 1
  • Ali Oromiehei 2
  • Seyed Mahmood Fatemi Aqda 3
1 M.Sc. of Engineering Geology
2 Department of Engineering Geology, Tarbiat Modares Univerty, Tehran-Iran,
3 Department of Geology, Kharazmi University, Tehran-Iran.
چکیده [English]

Selection suitable filter material for an embankment dam plays a great role in preventing the core and the shoulder materials from erosion. Drain materials functions as to dewater and to decrease the possible increment of pore water pressure through the dam structure and its location. Since the use of drains is part of dam structure, therefore the application of filter material as a transitional zone is necessary.
In this paper the properties of filter material used in Kaboodval dam was investigated. Kaboodval dam is a homogeneous earthfill dam with 35.8 meters height which is located to the south of Ali-abad Katool town of Gollestan Province. The region is mainly consisted of fine grain soil deposits which are produced from the weathering of schistose bedrocks. According to the soil gradation, plastic index and the distribution of the deposits, selection of the suitable materials as non-erosion filter was made. Since the grading of the filter materials has to be within the range of D5 to D50, and to exceeds the critical boundary of D15 limit, therefore the capability of the filter materials regarding the dispersion and erosion was evaluated in this paper. In this regards, the properties of 25 samples were studied. Five of the samples of finer gradation were selected to undergo the dispersive and NEF (non-erosion filter) test. The test results showed that the samples were non dispersive, and according the erosionabilty, sample K11 with D85=0.017mm is most suitable sample for critical filter of D15 gradation. The test results also showed that the D15 of non-erosionable filter were in the range of 0.35 to 0.50 mm. For the case of safety, it is suggested that filter materials of D15 equal to 0.45 mm can be used in this project as non-erosion material.

کلیدواژه‌ها [English]

  • non-erosion filter
  • drain materials
  • Kaboodval dam
  • borrow materials
  • homogenous earth-fill dam

شرکت راه سازی و عمران ایران. 1385. گزارش مشخصات فنی و اسناد سد کبودوال، جلد دوم، 200 ص.

دانشکده عمران. 1386. گزارش آزمایشات فیلتر مانع فرسایش، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، 91 ص.

مهندسین مشاور پژوهاب. 1382. گزارش نقشه 205، آلبوم نقشه‌های پروژه سد مخزنی کبودوال.

حائری، سید محسن و حسینی، سید عباس. 1379. تعیین معیارهای طراحی فیلتر سدهای خاکی و سنگریز برای هسته مرکزی متشکل از مصالح با دانه‌بندی مخلوط، چهارمین کنفرانس سدسازی ایران، ص 1162- 1154.

Arulandan, K., Perry, E.B., 1983. Erosion relation to filter design criteria in earth dams. Journal of Geotechnical and Environmental Engineering, 109( 5): 682-698.

Corps of Engineers, 1994. Earth and rock-fill dams, general design construction considerations, U.S. Department of the Army, EM-1110-2-2300, July.

Das, B.M., 1994. Principle of Geotechnical Engineering, 3rd edition, PWS Publication Company, Boston, 672 p.

Indraratna, B., Raut, A.K., 2006. Enhanced criterion base soil retention in embankment dam filters. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 132(12): 1621-1627.

Indraratna, B., Vafai, F., Haque, A., 1996. Laboratory and analytical modeling of granular filters. Proceedings 8th Australia New Zealand Conference on Aeromechanics, vol. 1, pp. 80-85.

ICOLD, 1995. Embankment Dams Granular Filter and Drains, Review and Recommendations, International Commission on Large Dams, Bulletin No.100,

Locke, M., Indraratna, B., 2002. Filtration of broadly graded soils-the reduced PSD method. Geotechnique,  52(4): 285-287.

Sherard, J.L., Dunnigan, L.P., 1989. Critical filters for impervious soils. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 115(7): 927-947.

Silviera, A., 1965. An analysis of the problem of washing through in protective filters. Proceeding 6th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Montreal, Canada, vol.2, 551-555.   

Soroush, A., Shourijeh, P.T., 2009. A review of the no erosion filter test. Geotechnical Testing Journal, ASTM, 32(3): 12 pages.

Yasrobi, S., Azad, A., 2004. Assessment of granular filter functioning in embankment dams. Proceedings of EuroSoil 2004 conference, Freiburg, Germany, 8pages.