برآورد نفوذپذیری خاک‌های چسبنده اشباع در سدهای زیرزمینی با استفاده از مؤلفه‌های فیزیکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیأت علمی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی تهران

2 دانشجوی دکتری سازه‌های آبی

3 عضو هیأت علمی دانشگاه شهید چمران اهواز

4 عضو هیأت علمی گروه مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر قدس

چکیده

یکی از نیازهای اساسی در طراحی و اجرای سدهای زیرزمینی، تخمین و کنترل میزان آبگذری بدنة سد است.  ارزیابی مصالح به­­کار رفته در بدنة سدهای زیرزمینی در بررسی‌های مربوط به معیارها و اصول طراحی این سدها عاملی مهم و تعیین‌کننده است.  سؤال این است که با بررسی آزمایشگاهی مصالح مورد استفاده در هسته سدهای زیرزمینی و با در نظر گرفتن شاخص آبگذری و نفوذپذیری­،­ آیا می‌توان الگوی مشخص و سریعی برای تخمین ضریب آبگذری اشباع ارائه کرد یا نه.  برای این منظور، با یک روش جدید نه نمونه خاک‌ چسبنده تهیه و از یک مدل فیزیکی با سطح مقطع مربع از جنس پلاکسی گلاس دارای سه جعبه مجزا به ابعاد 20×20×30 سانتی‌متر و به درازای 90 سانتی‌متر استفاده شد.  منبع تأمین ارتفاع آب، مخزنی است که قابلیت تغییر ارتفاع تا دو متر را روی محور مدل تأمین می‌کند.  با اعمال فشار آب در ارتفاع 5/0، 1 و 5/1 متر بر نمونة متراکم شده در جعبه، داده­ها به ­دست آمد.  به کمک رگرسیون­گیری خطی به روش گام‌ به‌ گام، اطلاعات به‌ دست ‌آمده برای دستیابی به معادلۀ‌ تخمین ضریب آبگذری اشباعمورد استفاده قرار گرفت.  با تجزیه ‌و تحلیل داده‌ها، دو رابطه برای تخمین ضریب آبگذری در خاک‌های متراکم چسبنده ارائه ­شد.­  در مرحله بعد، با محاسبة تخلخل ثانویه با استفاده از رگرسیون­گیری غیرخطی ضریب آبگذری اشباعبه ‌صورت تابعی توانی از تخلخل ثانویه ارائه شد.  به کمک این رابطه در نموداری با محور x=w (w رطوبت خاک) و y=ρwd ؛ منحنی‌های ضریب آبگذری اشباع و درجۀ اشباع خاک متراکم به صورت خطی رسم شد.  به کمک این نمودارها می‌توان ضریب آبگذری اشباع و درجۀ اشباع خاک متراکم را در خاک چسبنده متراکم با تخمین مناسبی به دست آورد.

کلیدواژه‌ها


AL-Doury, M. 2010. A discussion about hydraulic permeability and permeability. Petroleum Sci. Technol. 28, 1740-1749.
Benson, C. H., Zhai, H. and Wang, X. 1994. Estimating hydraulic conductivity of compacted clay liners. ASCE J. Geotech. Eng. 120(2): 366-387.
Benson, C. and Boutwell, G. 1992. Compaction control and scale-dependent hydraulic conductivity of clay liners. Proc. 15th Annu. Madison Waste Conf. Madison. Wisc. 62-83.
Chapuis, R. P. 2004. Predicting the saturated hydraulic conductivity of sand and gravel using effective diameter and void ratio. Canadian Geotech. J. 41(5):787-795.
Chapuis, R. P., Mbonimpa, M., Dagenais, A. and Aubertin, M. 2006. A linear graphical method to predict the effect of compaction on the hydraulic conductivity of clay liners and covers. Bull. Eng. Geol. Env. 65, 93-98.
Delage, P., Tessier, D. and Marcel-Audiguier, M. 1982. Use of the cry Oscan apparatus for observation of freeze-fractured planes of a sensitive clay in scanning electron microscopy. Canadian Geotech. J.
19, 111-114.
Ghani, F., Tabatabaei, H., Shayan nejad, M. and Dashtaki, M. 2012. Comparison of four methods of soil saturated water conductivity. J. Water Res. Eng. 57-67. (in Farsi)
Mitchell, J. K., Hooper, D. R. and Campanella, R. G. 1965. Permeability of compacted clay. ASCE J. Soil Mech. Found. Div. 91(SM4):41-65.
Moradi Basri, H., Ghorbani Dashtaki, Sh., Givi, J., Khodaverdiloo, H. and Khalilmoghaddam, B. 2012. Comparison of three field methods for measuring saturated hydraulic conductivity in some vertisols and entisols. J. Water Soil. 26(1): 173-182. (in Farsi)
Seelheim, F. 1880. Method for the determination of permeability of the soil. Zeitschrift Fur Analytische Chemie. 19, 387-402.
Scheidegger, A. E. 1974. The Physics of Flow through Porous Media. 3rd Ed. University Toronto Press. Toronto, Ont. Bear, J. 1972. Dynamics of Fluids in Porous Media. Elsevier, New York.
Terzaghi, K. 1922. Der Grundbruch an-Stauwerken and seine Verhaltung. Die Wasserkraft.
17(24): 445-449.