تأثیر تسلیح خاک با ژئوگرید در کنترل پدیده جوشش شیروانی خاکی تحت نوسان‌های تراز آب

نویسندگان

1 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان

3 کارشناس ارشد عمران- ژئوتکنیک، باشگاه پژوهشگران، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان

چکیده

نشت یکی از عوامل اصلی تخریب شیروانی­های خاکی است. در شیروانی­های خاکی، به دلیل نوسان عمق آب زیرزمینی و یا سطح آب در سد خاکی، کانال یا رودخانه، گرادیان نشت از مقدار بحرانی تجاوز کرده و پدیده جوشش اتفاق می­افتد. در این تحقیق، کارآیی صفحه­های ژئوگرید در کنترل جوشش شیروانی خاکی تحت صعود آب زیرزمینی و نزول سطح آب کانال با استفاده از مدل آزمایشگاهی بررسی شد. صفحه­های ژئوگرید در سه طول 10، 15 و 20 سانتی­متر و با فواصل 1، 2، 3 و 4 سانتی­متری در شیروانی خاکی قرار داده شدند. آزمایش­ها در عمق­های مختلف آب زیرزمینی و آب کانال انجام گرفت. نتایج  نشان داد که در بهترین مدل ژئوگرید (صفحه­ها با طول 20 سانتی­متر و فاصله 1 سانتی­متر) نسبت به مدل شاهد (شیروانی خاکی بدون نصب صفحه­ها)، گرادیان جوشش در شرایط صعود آب زیرزمینی و نزول آب کانال به­ترتیب 5/71 و 236 درصد افزایش داشت. با افزایش طول صفحه­ها و یا کاهش فاصله میانی صفحه­ها، گرادیان جوشش افزایش یافت. در تمامی صفحه­ها با فواصل مختلف، تعداد عدم وقوع جوشش­ها در شرایط نزول آب کانال نسبت به حالت صعود آب زیرزمینی کمتر بود. این وضعیت ناشی از تأثیر توأمان فشار آب منفذی و ایستابی خاک اشباع لایه­های بالا است. در شرایط صعود آب زیرزمینی، جوشش عمدتاَ در عمق­های نسبی آب کانال برابر 167/0 و 333/0 اتفاق افتاد. در شرایط نزول آب کانال، حالت بحرانی زمانی اتفاق افتاد که سطح آب زیرزمینی بالا باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Soil Reinforcement with Geogrid in Controlling the Boiling Phenomenon of Slope under Fluctuations of Water Level

نویسندگان [English]

  • M Mohamdioun 1
  • GH Mahtabi 2
  • M Asadi 3
1 M.Sc. Student, Dept., of Water Engineering, Faculty of Agric., Univ. of Zanjan, Zanjan, Iran
2 Assist. Prof., Dept., of Water Engineering, Faculty of Agric., Univ. of Zanjan, Zanjan, Iran
3 M.Sc. Geotechnical Civil Engineer, Researchers Club, Zanjan Branch, Islamic Azad Univ., Zanjan, Iran
چکیده [English]

Seepage is one of the main reasons of slopes destructions. In slopes, due to fluctuations of groundwater depth or water level in an earth dam, a channel or river, gradient of seepage exceeds its critical value and the boiling phenomenon happens. In this study, the performance of geogrid plates in controlling the boiling of slope due to rising of groundwater level or drawdown of channel water surface was investigated using an experimental model. Geogrid plates with three lengths of 10, 15 and 20 cm and spacings of 1, 2, 3 and 4 cm were placed in the slope. The experiments were carried out at different depths of groundwater and channel water. Results showed that in the best model of geogrid (plates with 20 cm length and spacing of 1 cm) gradient of boiling increased 71.5 and 236 percent due to ascending of groundwater and descending of channel water conditions, respectively as compared to the control model. By increasing the length of plates or reducing the spacing between the plates, gradient of boiling increased. In all plates with different spacings, the number of non-occurrence of boiling in the descending condition of the channel water was less than that in the ascending condition of the groundwater. This is due to the simultaneous effects of hydrostatic and pore water pressure of the saturated soil of upper layers. In the ascending condition of the groundwater, boiling occurred mostly in the relative water depths equal to 0.167 and 0.333. In the descending of channel water conditions, critical status happened when the groundwater level was high.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drawdown of channel water
  • Geogrid
  • Gradient flow
  • Pore water pressure
  • Rising of ground water
Aein N, 2015. Evaluating the behavior of geogrid-reinforced earth dams under static and dynamic loads. European Online Journal of Natural and Social Sciences 3(3): 867-884.
Anon M, 1973. Design of Small Dams. Oxford and IBH Publishing Co. PVT. LTD. India.
Asadi M, Rasouli A and Garousi S, 2008. Investigating various methods of implementation of reinforced soil and introducing its applications. Pp.1-10. Proceedings of the Iranian Rehabilitation National Conference. August 26-27, Yazd, Iran.
Behrouzinia S, Ahmadi H and Abbasi N, 2015. Dynamic properties of seepage and stability on upstream slope of an unsaturated homogeneous earth dam subjected to rapid drawdown. Journal of Agricultural Engineering Research 16(1): 19-36.
Berilgen MM, 2006. Investigation of stability of slopes under drawndown conditions. Computers and Geotechnics 34(2): 81-91.
Chen X and Huang J, 2011. Stability analysis of bank slope under conditions of reservoir impounding and rapid drawdown. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 3: 429-437.
Chu-Agor M, Fox GA, Cancienne RM and Wilson GV, 2008. Seepage caused tension failures and erosion undercutting of hillslopes. Journal of Hydrology 359: 247-259.
Dashti Naserabadi h, Azami H and Rouhi J, 2013. Comparison of soil reinforcement methods and evaluation the optimum depth of reinforcement materials: case study, Mazandaran province. Pp.1-7. Proceedings of the Seventh International Congress on Civil Engineering. May 7-8, Zahedan, Iran.
Fredlund DG and Rehardjo H, 1993. Soil Mechanics for Unsaturated Soils. John Wiley & Sons, Inc. New York. 45-46.
Gopinathan M, 1996. An expert system for riverbank protection. M.S. Thesis, University of Louisville, Kentucky.
Jamei, M, Alipour R, hajishah M and Bina M, 2010. Controlling asymmetric settlement in hydraulic structures using soil reinforcement with geosynthetic materials. Pp.1-11. Proceedings of the Second Geotechnical Issues of Irrigation and Drainage Networks. May 13, Karaj, Iran.
Olaniyan OS and Akolade AS, 2012. Reinforcement of subgrade soils with the use of geogrids. International Journal of Science and Research (IJSR) 3(6): 2579-2584.
Oulapour M, Nourzaii J and Paknejad K, 2008. Slope stability analysis by finite element method. Pp.1-8. Proceedings of the Seventh International Congress on Civil Engineering. May 7-9, Teharn, Iran.
Pakbaz MS, Mehdizadeh M, Vafaiean M and Bagherinia K, 2009. Numerical prediction of subway induced vibrations: Case study in Iran - Ahwaz City. Journal of Applied Sciences 9(11): 2001-2015.
Sadr Arhami H and Mahdizadeh R, 2014. Investigating the use of fibers in clay soils reinforcement. Pp.1-13. Proceedings of the First National Conference on Civil Engineering and Sustainable Development of Iran. January 1, Tehran, Iran.
Schnellmann RM, Busslinger H, Schneider R and Rahardjo H, 2010. Effect of rising water table in an unsaturated slope. Engineering Geology 114(1-2): 71-83.
Salahudeen AB and Sadeeq JA, 2016. Numerical modeling of soil reinforcement using geogrids. Pp. 345-358. Proceedings of the Fourth International Conference on Engineering and Technology Research February 23 - 25, ISBN: 978-2902-58-6 Volume 4.
Srivastava A and Sivakumar Babu GL, 2011. Remediation of upstream slope of an impounding reservoir using soil reinforcing technique. Pp.1-4. Proceedings of Indian Geotechnical Conference. December 15-17, Kochi, India.
Thakare SW and Wath RB, 2014. Performance of geotextile reinforced slopes of earthen dam. International Journal of Engineering Science Invention 3(7): 18-22.
Tran TX, 2004. Stability problems of an earth fill dam in rapid drawdown condition. Doctoral dissertation Slovak University of Technology, Bratislava, Slovak Republic.
Varjavand P, Pour Eskandar S, Farsadizadeh D and Masoudi A, 2014. Physical and Numerical Simulation of Cut-off Effect on Seepage through Layering Foundation. Iranian Water Researches Journal 8(14): 65-75.