مطالعه آزمايشگاهي تأثير پرده آب بند بر كنترل نشت‎ ‎و پديده‎ ‎جوشش‎ ‏ در پي ‎سازه‌هاي هيدروليكي

Laboratory Investigation the Effects of sheet pile on Seepage Control and sand ‎boiling through Alluvial Foundation of hydraulic structures

ديوارهاي سپري از جمله تمهيداتي هستند كه به منظور كاهش نشت، نيروي زيرفشار و شيب خروجي در پي نفوذپذير سازه‌هاي ‏آبي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در خصوص نشت از پي سازه‌هاي آبي تاكنون تحقيقات زيادي، بويژه در قالب مدل‌هاي عددي انجام ‏شده است كه براي ارزيابي صحت آنها به داده‌هاي صحرائي و آزمايشگاهي نياز است، ليكن تاكنون يك مدل آزمايشگاهي يا فيزيكي كه ‏مسائل نشت و جوشش از پي سازه‌هاي هيدروليكي را به طور دقيق مورد مطالعه قراردهد، ارائه نشده است. در اين تحقيق براي بررسي ‏اثر عوامل موثر بر پديده جوشش از پي سازه‌هاي هيدروليكي مسقر بر پي‌هاي آبرفتي يك مدل آزمايشگاهي به طول 2/2، ارتفاع 8/0 و ‏عرض4/0 متر با استفاده از اسكلت فولادي و جداره‌هاي پلكسي‎‌‎گلاس ‏‎(Plexiglas)‎‏ ساخته و آماده گرديد. در اين مدل آزمايشگاهي ‏پرده آب‌بند بعنوان متغير عمقي، از ورقه‌ پلكسي‌گلاس ساخته شده و ترازهاي پيزومتريك در دو وجه پايين دست و بالادست فلوم با ‏استفاده از پيزومترهاي شفاف با قطر كم اندازه‌گيري شده‌اند. تاثير موقعيت، عمق ديواره سپري بر مقدار دبي نشت و گراديان خروجي ‏در قالب نمودارهاي بي‌بعد نشان داده شده است. اين نتايج نشان مي‌دهد كه در نسبت عمق پرده آب‌بند‎ ‎‏46/0‏‎ d/D=‎با نسبت بيشترين ‏تراز آب بالادست 1‏h/hm=‎‏ پديده جوشش رخ نمي‌دهد. مقدار دبي نشت و گراديان هيدروليكي در محدوده مساعدي قرار دارند. ‏

The sheet piles are used below hydraulic structures to reduce seepage flow rate and hydraulic gradient at the ‎outlet of such structures rested on permeable foundations.‎‏ ‏So far, for analysis of seepage under hydraulic ‎structures much research work has been conducted in the form of numerical models. However, less field and ‎laboratory works have been done to study boiling phenomena for evaluating of the numerical models. In the ‎present research work, a laboratory model was made to simulate seepage and its controlling measures under ‎coastal dikes. The model consist of a flume 2.2m long, 0.8m deep and 0.4m wide, in which vertical sheet pile ‎were provided by Perspex sheets. The flume was made of steel frame and Perspex as well as thick glass ‎sheets. The foundation material was made of clean, fine sand, compacted to a uniform density and covered ‎the bottom 40cm of flume. Perspex sheets were employed sheet pile variable depth. The piezometric heads at ‎the both downstream and upstream side of dike were measured using small diameter clear plastic tubes. The ‎effect of position and depth of the sheet pile on the seepage flow and exit gradient have been demonstrated in ‎form of dimensionless curves. The results show that the depth of the sheet piles d/D=0.46 with the maximum ‎upstream water level h/hm=1.0 boiling phenomenon does not occur and the seepage rate and hydraulic ‎gradient in the area are favorable.‎