مقاله کنترل پدیده رگاب با مسلح نمودن خاک

word قابل ویرایش
14 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
8700 تومان

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

کنترل پدیده رگاب با مسلح نمودن خاک
چکیده
رگاب (Piping) پدیده ای است که دراثر نشت آب به سمت بالا در محیط های خاکی رخ می دهد. این پدیده در بسیاری از سازه های آبی از قبیل سدهای خاکی، کانال های آبیاری و سامانه های زهکشی مشاهده می شود که موجب خسارت های زیاد و نیز تخریب سازه های موردنظر می گردد. در این تحقیق آزمایشات متعددی روی نمونه خاک های سیلتی متراکم شده و همچنین نمونه های تراکم یافته با درصدهای گوناگون الیاف مصنوعی در دستگاهی که بدین منظور طراحی و ساخته شد، انجام گرفت . در این آزمایشات شیب هیدرولیکی بحرانی و مقاومت در برابر نیروی نشت اندازه گیری و محاسبه شد. نتایج نشان داد که نمونه های خاک مسلح شده با الیاف مصنوعی دارای مقاومت کافی در برابر پدیده رگاب هستند.
کلمات کلیدی: رگاب ، نشت آب ، الیاف مصنوعی، خاک مسلح
مقدمه
رگاب (Piping) به پدیده ای فرسایشی اطلاق می گردد، و در محلی که نیروی مقاومتی خاک کمتر از نیروی ناشی از نشت آب است ، بوقوع می پیوندد. در نتیجه این فرآیند، ذرات خاک از هم جدا شده و همراه جریان آب جابجا و منتقل می گردند. ادامه این روند موجب ایجاد حفره و یا مجرا می شودکه بتدریج در امتداد جریان گسترش می یابد و درنهایت موجبات تخریب سازه را فراهم می آورد. بنابراین می توان گفت که رگاب یک فرآیند فرسایشی پسرونده است که شروع آن از نقطه ای است که شیب هیدرولیکی برای جابجایی ذرات خاک کافی باشد. پدیده رگاب معمولا در اطراف مجاری آب ، کانال های انتقال آب ، بندهای انحرافی، سدها و … که خاک اطراف آنها به گونه ای مناسب متراکم نشده باشد، بوقوع می پیوندد. در محل های ذکر شده تراکم خاک نسبت به بقیه نقاط کمتر بوده و نفوذپذیری نسبی زیاد است و در نتیجه تمرکز آب نشتی و ایجاد شیب هیدرولیکی بحرانی، رگاب حادث می گردد. وقوع رگاب به نوع خاک و تراکم آن بستگی مستقیم داشته به گونه ای که خاک های دانه ای با ۶ > PI که تراکم آنها کم باشد معمولا مقاومت ناچیزی در برابر رگاب دارند.محققین مختلف جهت بالا بردن مقاومت خاک در برابر این پدیده ، بهسازی خاک را از روش مسلح نمودن تصادفی آن مطرح نمودند. که می توان به تحقیقات Das and (٢٠٠٩)Viswanadham و (٢٠٠٢)Furumoto, Miki and Obata اشاره نمود، ایشان در تحقیقات خود به این نتیجه رسیدند که عمل مقاوم سازی خاک با استفاده از الیاف مصنوعی می تواند در جلوگیری از این پدیده موثر باشد. در این تحقیق آزمایشات لازم روی نمونه های معمولی و مسلح شده با مقادیر مختلف الیاف مصنوعی در یک دستگاه ویژه که برای ایجاد پدیده رگاب در آزمایشگاه طراحی و ساخته شد، انجام گردید.

الف – آزمایشات شناسایی خاک
آزمایشات شناسایی شامل دانه بندی، حدود اتربرگ و تراکم روی نمونه خاک مورد نظر مطابق استاندارد ASTM انجام گردید و نتایج خواص فیزیکی و مکانیکی آن در جدول ١ آورده شده است .
١- آزمایش دانه بندی: آزمایش دانه بندی و هیدرومتری طبق استاندارد ASTM-D۴٢٢ انجام شد. مشخصات دانه بندی خاک موردنظرپس از انجام آزمایش های مربوطه در جدول ١ آورده شده است . طبقه بندی خاک براساس سیستم یونیفاید انجام گرفت و مشخص شد خاک از نوع SM است .
٢- آزمایش حدود اتربرگ : آزمایش های حدود اتربرگ شامل حد روانی وخمیری بترتیب مطابق استاندارد ١٠-ASTM-D۴٣١٨ برای خاک مورد نظر انجام شد و نتایج آن در جدول ١ نشان داده شده است .

جدول ١- نتایج آزمایش های شناسایی

ب – مشخصات الیاف استفاده شده
مشخصات الیاف استفاده شده در این تحقیق در جدول ٢ آورده شده است .
جدول ٢- مشخصات فیبر استفاده شده

جهت بررسی و شناخت اثر پدیده رگاب ، دستگاه مورد نیاز طراحی و ساخته شد که قادر به ایجاد جریان یک بعدی در نمونه های خاک
متراکم و مسلح شده می باشد.

شکل ١- دستگاه مورداستفاده واجزای آن
همان گونه که در شکل ١ ملاحظه میگردد، دستگاه متشکل از یک استونه (مخزن ) تامین آب ، استوانه نگهدارنده نمونه متراکم شده با ابعاد
۵٠میلیمتر، قطرو ١٠٠میلیمتر، ارتفاع می باش .در پایین استوانه نگهدارنده نمونه از یک صافی(فیلتر) با دانه بندی مشخص برای تامین توزیع یکنواخت عبور جریان آب از میان نمونه ، استفاده شده است . دو مخزن از جنس پلاکسی گلاس ساخته شده و بوسیله یک لوله رابط که مجهز به شیر کنترل جریان است ، بهم وصل شده اند.در استوانه ای که حاوی آب است می توان سطح آب را در ارتفاع مشخص ثابت نگهداشت . به عبارت دیگر می توان بر نمونه که در استوانه نگهدارنده آن قراردارد، شیب های هیدرولیکی موردنظر را ایجاد نمود به طوری که سطح آب روی نمونه ثابت باشد. همچنین مقدار آب خروجی از نمونه را می توان با جمع آوری آب خارج شده از آن بدست آورد.
تهیه نمونه
در این تحقیق از درصدهای وزنی مختلف الیاف مصنوعی (٠.۵% ، ٠.٧۵% ، ١% و ١.٢۵%) جهت مسلح کردن خاک بصورت تصادفی استفاده شده است . پس از اضافه کردن مقدار الیاف مورد نظر به خاک و انجام آزمایش تراکم طبق استاندارد ASTM-D۶٩٨ مقدار رطوبت بهینه و وزن واحد حجم خشک حداکثر( γdma) بدست آمد. نمودار تراکم نمونه ها در شکل (٢) نشان داده شده است . سپس نمونه های آزمایشی در رطوبت بهینه و وزن واحدحجم خشک حداکثر( γdma) به روش تراکم استاتیکی در سه لایه توسط دستگاه بارگذاری ویژه با سرعت بارگذاری (mm.min) ١.۵ متراکم گردید.

شکل ٢- نمودار حاصل از تراکم خاک غیرمسلح و مسلح شده با مقادیر مختلف الیاف مصنوعی
در نمونه های ساخته شده مقدار تخلخل نسبی از رابطه زیر محاسبه شد.

vv حجم خلل و فرج خاک، vs حجم بخش جامد خاک و vf حجم الیاف موجود در نمونه خاک می باشد.
پس از تهیه نمونه آن را در دستگاه مخصوص آزمایش قرار می دهیم و سپس نمونه تحت تاثیر یک ارتفاع مناسب آب به مدت ٢۴ ساعت ، جهت اشباع شدن قرار داده شد. با افزایش ارتفاع در هر گام پس از یک ساعت با اندازه گیری دبی خروجی از نمونه ، سرعت نشت محاسبه شده و روند افزایش ارتفاع تا وقوع پدیده رگاب ادامه یافت .
در این تحقیق آزمایش های متعددی روی نمونه خاک متراکم شده با درصدهای مختلف الیاف مصنوعی (٠.۵% ، ٠.٧۵% ، ١% و ١.٢۵%) انجام شد. و مقدار سرعت نشت با استفاده از فرمول زیر محاسبه گردید.(٢٠٠٩ Das.et. al).

Vs سرعت نشت تخلخل نمونه خاک، Q حجم آب خروجی از نمونه ،L طول نمونه خاک سطح مقطع نمونه اختلاف ارتفاع آب در مخزن و نمونه خاک (m) و t زمان اندازه گیری دبی(s) می باشد.
نتایج و بحث
شکل ٣ تغییرات سرعت نشت را در برابر تغییرات شیب هیدرولیکی برای نمونه خاک غیرمسلح و خاک مسلح شده با درصدهای مختلف الیاف مصنوعی را نشان می دهد. همان گونه که از شکل مذکور مشاهده می شود با افزایش شیب هیدرولیکی سرعت نشت نیز افزایش می یابد. این روند ادامه دارد تا اینکه در یک مقدار خاص ، شیب اولیه نمودار تغییر

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 14 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد