مطالعة آزمايشگاهي تأثير سپري‏ هاي قائم و مايل در كنترل نشت و پديدة جوشش در پي سازه‏ هاي آبي

Laboratory Study of Vertical and Inclined Sheet Pile Effects on Seepage Control and Sand Boiling Phenomenon through Alluvial Foundation of Hydraulic Structures

در زمینة نشت از پی سازه‏های آبی تا كنون تحقیقات فراوانی، به‌ویژه در قالب مدل‌های عددی، انجام شده است كه برای ارزیابی صحت آن‌ها به داده‌های صحرایی و آزمایشگاهی نیاز است. در این تحقیق، برای بررسی اثر عوامل مؤثر بر پدیدة جوشش از پی سازه‏های هیدرولیكی مستقر بر پی‏های آبرفتی، یك مدل آزمایشگاهی به طول 2/2 و ارتفاع 8/0 و عرض 4/0 متر، با استفاده از اسكلت فولادی و جداره‌های پلكسی‏گلاس ساخته و آماده شد. پردة آب‌بند نیز، به منزلة متغیر عمقی، از ورقة‌ پلكسی‌گلاس ساخته شد. در این تحقیق تأثیر موقعیت، عمق دیوارة سپری بر مقدار دبی نشت، و گرادیان خروجی در قالب نمودارهای بی‌بعد آمده است. این تحقیق نشان داد در صورت استفاده از پردة آب‏بند قائم در نسبت عمق پردة آب‏بند ( ) به ضخامت پی ( ) برابر  و پردة آب‏بند مایل در نسبت  با بیشترین نسبت تراز آب بالادست  پدیدة جوشش رخ نمی‏دهد و مقدار دبی نشت و گرادیان هیدرولیكی در محدودة مجاز و مناسبی قرار دارند.  

So far, for an analysis of seepage under hydraulic structures much research has beenconducted in the form of numerical models. However, few field and laboratory workshave been performed to study the boiling phenomena for evaluating numerical models.Throughout the present work, a laboratory model was built to simulate seepage and itscontrolling measures under sheet piles. The model consisted of a 2.2 m long, 0.8 m deepand 0.4 m wide flume, in which vertical sheet piles were provided by Perspex sheets. Theflume was made up of a steel frame, Perspex as well as thick glass sheets. The effect ofposition and depth of the sheet pile on the seepage flow, exit gradient and uplift pressurehave been demonstrated in the form of dimensionless curves. The results indicate that theratios d/D=0.44 and d/D=0.34 with a maximum upstream water level of h/hm=1.0 formthe best possible depths, for both vertical and inclined sheet piles in the depth of thefoundation sheet pile. In other words, inclined sheet piles are much more effective inreducing and controlling seepage, uplift pressure and hydraulic gradient than the verticalones.