طراحی و ساخت دستگاه آزمایش فرسایش داخلی و ریزشویی در خاک‌ها

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

• پیلتن طباطبائی شوریجه
• عباس سروش

دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10.22067/civil.v26i1.44040

چکیده

فرسایش داخلی از اصلی ترین علل خرابی و ناکارآمدی سدهای خاکی و سنگریزه ای می باشد. یکی از پیچیده ترین سازوکار های فرسایش داخلی، ریزشویی است که به‌ویژه در پی های آبرفتی سدها امکان وقوع دارد. در این مقاله دستگاه آزمایش تراوش پیشرفته و بزرگ مقیاسی که برای بررسی فرسایش داخلی و ریزشویی طراحی و ساخته شده معرفی می گردد. این دستگاه توانایی اعمال سربار و برقراری جریان تراوش یک بعدی با کنترل گرادیان بر نمونه‌ی مورد آزمایش را دارد. علاوه بر تشریح مشخصات فنی دستگاه و آماده سازی نمونه، خلاصه ای از نتایج آزمایش‌های پایه برای نمایش قابلیت‌های عملکردی دستگاه ارائه شده است. چهار نمونه خاک، با تمرکز بر میزان فرسایش، تغییرات دانه بندی و رفتار کرنش حجمی- تخلخل در اثر ریزشویی، مورد آزمایش قرار گرفته اند. نتایج آزمایش‌های مقدماتی ضمن تنویر پدیده‌ی ریزشویی نشان می دهد که وقوع ریزشویی باعث کاهش حجم و هم‌زمان افزایش تخلخل خاک شده و میزان فرسایش از توده‌ی خاک در ریزشویی متناسب با شاخص پایداری داخلی می باشد.

کلیدواژه‌ها

• فرسایش داخلی
• ریزشویی
• خاک‌های ناپایدار داخلی
• تراوش

---

عنوان مقاله [English]

Design and Development of an Apparatus for Internal Erosion and Suffusion Testing in Soils

نویسندگان [English]

• piltan Tabatabaie Shourijeh
• abas soroush

چکیده [English]

Internal erosion is a major cause of failure and damage in embankment dams. A complicated and detrimental mechanism of internal erosion is the suffusion process. This paper presents a recently developed automated large scale permeameter for internal erosion and suffusion testing. The new apparatus is capable of applying surcharge loads to the specimen while maintaining a unidirectional gradient controlled seepage flow via a computer closed-loop system. The instrumentation and transducers available continuously measure deformation, pore pressure variation and stress levels throughout the specimen. Multistage commissioning tests on four soils samples are reported that illustrate the novel features of the permeameter and instrumentation. The preliminary results highlight the suffusion process while revealing that the amount of erosion is proportional to the stability index, and soils experiencing suffusion undergo volume reduction conjoined with increasing void ratio.

کلیدواژه‌ها [English]

• Internal Erosion
• Suffusion
• Internally Unstable Soils
• Seepage

مراجع

1. Foster, M., Fell, R. and Spannagle, M., "A method for assessing the relative likelihood of failure of embankment dams by piping", Canadian Geotechnical Journal, 37, pp. 1025-1061, (2000).

2. Soroush, A., Miri Disfani, M. and Tabatabaie Shourijeh, P., "Potential of internal instability in alluvial sediments", 59th Canadian Geotechnical Conference, 8-10 October 2006, Vancouver, Canada, pp. 1156-1163, (2006).

3. Soroush, A., Tabatabaie Shourijeh, P. and Miri Disfani, M., "A laboratory study on some factors effecting suffusion in soils", Proceedings of the 13th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 10-14 December 2007, Kolkata, India, (2007).

4. سروش، عباس، طباطبایی شوریجه، پیلتن و میری دیسفانی، مهدی، "شناسایی پدیده‌ی ریزشویی و خاک‌های ناپایدار داخلی"،

کمیته‌ی ملی سدهای بزرگ ایران، ص. 75، (1389).

5. Fannin, R. J. and Moffat, R., "Observations on internal stability of cohesionless soils", Geotechnique, 56(7), pp. 497-500, (2006).

6. Wan, C.F. and Fell, R., "Assessing the potential of internal instability and suffusion in embankment dams and their foundations", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 134 (3), pp. 401-407, (2008).

7. Cividini, A., Bonomi, S., Vignati, G.C. and Gioda, G., "Seepage-Induced Erosion in Granular Soil and Consequent Settlements", International Journal of Geomechanics, ASCE, 9(4), pp. 187-194, (2009).

8. میری دیسفانی، مهدی، "مطالعه‌ی آزمایشگاهی ناپایداری داخلی خاک‌ها"، رساله‌ی کارشناسی ارشد، دانشکده‌ی مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، (1385).

9. Kezdi, Á., "Increase of protective capacity of flood control dikes (in Hungarian)", Department of Geotechnics, Technical University of Budapest, Report No. 1, (1969).

10. Kenney, T.C. and Lau, D., "Internal stability of granular filters: Reply", Canadian Geotechnical Journal, 23, pp. 420-423, (1986).

11. Burenkova, V.V., "Assessment of suffosion in non-cohesive and graded soils", Proceedings, the First International Conference “Geo-Filters”, Karlsruhe, Germany, 20–22 October 1992, Filters in Geotechnical and Hydraulic Engineering, Brauns, Heibaum & Schuler (eds.), Balkema, Rotterdam, pp. 357-360, (1993).

12. ASTM , "Standard Test Method for Permeability of Granular Soils (Constant Head) (D2434-96)", in the Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.09, ASTM Philadelphia, USA, (1996).

13. Kenney, T.C., Lau, D., "Internal stability of granular filters", Canadian Geotechnical Journal, 22, pp. 215-225, (1985).

14. Fannin, R.J., Moffat, R., "Observations on internal stability of cohesionless soils", Geotechnique, 56(7), pp. 497-500, (2006).

15. Moffat, R., Fannin, R.J., Garner, S.J., "Spatial and temporal progression of internal erosion in cohesionless soil", Canadian Geotechnical Journal, 48, pp. 399-412, (2011).