مدلسازی عددی رفتار جریان نشت از پی های نفوذپذیر آبرفتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مدرس دانشگاه آزاد خوراسگان

2 استادیارگروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج

3 استادیارگروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه یاسوج

چکیده

حفظ اراضی کشاورزی در کشورهای دارای سواحل پست که در معرض هجوم آب دریا قرار دارند اهمیت بسزایی دارد. در این تحقیق با کمک نرم­افزار FLAC که مبتنی بر روش تفاضل محدود است، گسیختگی خاک آبرفتی بر اثر نیروی نشت از یک مدل آزمایشگاهی مطالعه شده است. مدل عددی ارائه شده در محیط FLAC به خوبی قادر به مدلسازی رفتار خاک هست، زیرا این مدل عددی با دقت خوبی پدیدۀ جوشش را پیش­بینی کرده است. نتایج نشان می­دهد که مدل حاضر می­تواند قبل از اجرای طرح، مکانیزم بالازدگی را بر اساس آنالیز تنش به خوبی پیش­بینی کند. نتایج تحقیق همچنین نشان می­دهد که با راهکارهایی مانند افزایش طول پردة آب­بند و یا استفاده از بلانکت، با طولانی­تر کردن مسیر می­توان از وقوع جوشش جلو­گیری کرد. تعیین ضریب اطمینان در این مدلسازی در محیط FLAC نیز بررسی شد که طی آن بدون احتیاج به محاسبات دستی ضریب اطمینان تعیین می­شود. بر اساس معادلات ترزاقی ضریب اطمینان در برابر جوشش تنها به وزن مخصوص و فشار پیزومتریک بافت خاک در محدودۀ مورد نظر ارتباط دارد در صورتی­ که تعیین ضریب اطمینان با استفاده از مدلسازی در این تحقیق اثر پارامترهای زیادی مانند زاویۀ اصطکاک، زاویۀ اتساع، جنس پردۀ آب‌بند و حتی زاویۀ اصطکاک بین خاک موجود و پرده آب‌بند نیز لحاظ می­شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Modeling of Seepage Flow Behavior from Permeable Alluvial Foundations

چکیده [English]

The protection of agricultural lands from sea water intrusion in countries with low coasts is of great importance. The present study investigated a soil failure mechanism to measure seepage force by numerical simulation of a laboratory coastal dike in FLAC software using the finite difference method. The results indicate that the FLAC model properly simulated soil behavior. The model predicted boiling with high accuracy and it was possible to predict the heaving mechanism after use of blanket and sheet piles seepage control measures using the stress analysis before implementing the final design. The results show that it is possible to decrease the hydraulic gradient and, thus, risk of boiling by lengthening the flow path. The safety factor was determined using FLAC without the need for manual calculation. Terzaghi equations indicate that the safety factor against boiling depends on several geotechnical parameters. The safety factor was determined in FLAC by considering the geotechnical parameters of friction angle, angle of dilation, type of material, and angle of friction between the soil and sheet pile.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alluvial Foundation
  • Boiling
  • Effective Stress
  • Failure
  • Stability Coefficient Effervescence

Anon. 2000. Fast Lagrangian Analysis of Continua (FLAC-2D). ITASCA Consulting Group, Inc. Minneapolis.

 

Barchard, J. 2002. Centrifuge modeling of piled embankments on soft soil. M. Sc. Thesis. Graduate Academic Unit of Civil Engineerin. University of Brunswick. USA.

 

Bear, J. 1972. Dynamics of Fluids in Porous Media. American Elsevier Publishing Company, Inc.
New York.

 

Benmebarek, N., Benmebarek, S. and Kastner, R. 2005. Numerical studies of seepage failure of sand within a cofferdam. Comput. Geotech. 32, 264-273.

 

Rahimi, H. 2002. Earth Dams. Tehran University Pub. Tehran, Iran. (in Persian)

 

Sedghi-Asl, M., Rahimi, H. and Khaleghi, H. 2010. Experimental analysis of seepage flow under coastal dikes. Exp. Tech. 34(4):49-54.

 

Sedghi-Asl, M., Rahimi, H. and Khaleghi, H. 2012. Laboratory investigation of the seepage control measures under coastal dikes. Exp. Tech. 36(1): 61-71.

 

Streeter, V. L. and Wylie, E. B. 1981. Fluid Mechanics. McGraw-Hill Book Company. New York.

 

Subramanian, N. 2008. Design of Steel Structures. Oxford University Press. USA.

 

Vermeer, P. A. and De Borst, R. 1984. Non-associated plasticity for soils, concrete and rock. Heron.
29(3): 3-64.

 

Wilkins, M. L. 1964. Fundamental Methods in Hydrodynamics. In: Alder, B., Fernbech, S. and Rotenberg, M. (Eds.) Methods in Computational Physics. Vol. 3. Academic Press. New York.