بررسی آزمایشگاهی معیار طراحی فیلتر مانع فرسایش خاکهای واگرا و برخی عوامل موثر بر رفتار فیلتراسیون در سدهای خاکی

فیلتر یکی از اجزای اصلی سد خاکی است که با عملکردی ساده اما موثر، سد را در برابر فرسایش و آبشستگی خاک، ناشی از نشت متمرکز، که نا خواسته در هسته نفوذ ناپذیر رخ می دهد، محافظت نموده و ایمن می سازد. فراوانی فاکتورهای موثر در رفتار سیستم خاک فیلتر و عدم کارایی پارامترهای متعارف ژئوتکنیک در معرفی ارتباط متقابل خاک و فیلتر، پیوسته محققان را در ارائه معیاری جامع با چالش مواجه ساخته است. در این میان فیلتراسیون خاکهای واگرا به دلیل استعداد فرسایش پذیری بالای این خاکها در مواجهه با آب از اهمیت ویژه ای بر خوردار است. با توجه به تحقیقات اندک صورت گرفته در مورد فیلتراسیون خاکهای واگرا ، نیاز به تحقیقات بیشتر در این زمینه احساس می شود. مدلسازی آزمایشگاهی که تاثیر عوامل متعدد بر عملکرد سیستم خاک-فیلتر را تحت پوشش قرار می دهد، بهترین روش برای بررسی عملکرد فیلتر می باشد. در این تحقیق ابتدا مطالعه جامعی بر ادبیات فنی و تحقیقات آزمایشگاهی محققین مختلف انجام گرفته است. بعد از طراحی و ساخت دستگاه آزمایش فیلتر با توانایی اعمال گرادیان هیدرولیکی کنترل شده به سیستم خاک فیلتر، با انجام بیش از 60 آزمایش nef بر روی چهار نمونه خاک با میزان واگرایی متفاوت که از منابع قرضه سد میرزاخانلو تهیه شده اند، تاثیر میزان واگرایی خاک مبنا و مقدارگرادیان هیدرولیکی بر مقدار d15cr و تغییرات دبی خروجی نسبت به زمان، در فیلتر های موفق و ناموفق مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با انجام 29 آزمایش cef و nef بر روی این نمونه ها: 1- تاثیر میزان واگرایی خاک مبنا بر مقدار گرادیان هیدرولیکی بحرانی و میزان فرسایش در حالت فیلتر موفق و ناموفق 2- تاثیر ضخامت فیلتر بر مقدار گرادیان هیدرولیکی بحرانی و مقدار فرسایش برای دو نمونه واگرا و غیر واگرا 3- تاثیر ضریب یکنواختی فیلتر بر مقدار گرادیان هیدرولیکی بحرانی و میزان فرسایش برای دو نمونه واگرا و غیر واگرا و 4- تاثیر نسبت تراکم خاک مبنا بر مقدار گرادیان هیدرولیکی بحرانی و میزان فرسایش در یک نمونه واگرا مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین صحت عملکرد معیار طراحی فیلتر ارائه شده توسط ایندراراتنا و همکاران (2006)، بر اساس آنالیز پایداری لایه خودفیلتراسیون، برای سیستم های خاک فیلتر موفق این تحقیق، بررسی شده است. در پایان بعد از محاسبه نمودار توزیع اندازه حفرات، برای فیلترهای آزمایش شده در این تحقیق و تحقیقات صورت گرفته در دانشگاه تهران بر روی فیلتراسیون خاکهای واگرا، یک معیار کابردی بهبود یافته برای طراحی فیلتر مانع فرسایش خاکهای واگرا، بر اساس اندازه حفره موثر فیلتر ارائه شده است.