بررسی تاثیر گرادیان جریان خروجی بر پدیدۀ جوشش در شیب‌های ساحلی تحت نوسان‌های تراز آب با حضور دیوار آب بند

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشگاه زنجان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی، دانشگاه تهران-پردیس ابوریحان

چکیده

یکی از دلایل اصلی تخریب شیب‌های ساحلی و کنارۀ رودخانه‌ها، وقوع پدیدۀ جوشش در سطوح شیب‌دار، پس از بالا آمدن سطح آب زیرزمینی و در زمان نزول سطح آب کانال است. در این پژوهش، تاثیر تغییرات سطح آب زیرزمینی و آب کانال بر وقوع جوشش در شیب‌های ساحلی و نیز اثر دیوار آب‌بند بر این پدیده در شرایط مذکور مطالعه بررسی شده است. آزمایش‌ها در تانک نشت با مدل فیزیکی یک مقطع ذوزنقه‌ای با شیب دیواره 1/5 و قطر متوسط ذرات 0/58 میلی‌متر اجرا شد. دیوار آب‌بند در عمق‌های نسبی (Z/d) برابر 0/5، 0/67، 0/83 و 1 نصب گردید (Z عمق دیوار آب بندو dعمق کانال). در شرایط صعود تراز سطح ایستابی و در آزمایش شاهد در همۀ عمق‌های نسبی آب کانال به غیر از عمق نسبی (y/d) برابر 0/7، پدیدۀ جوشش مشاهده شده است. در آزمایش دیوار آب‌بند با عمق نسبی (Z/d) برابر 1، در حالت وقوع نیافتن پدیدۀ جوشش، گرادیان جریان خروجی نسبت به نمونۀ شاهد تقریباَ 41 درصد کاهش نشان می‌دهد و جوشش صرفاَ در عمق نسبی آب (y/d) برابر 0/167 مشاهده می‌شود. در شرایط نزول سطح آب کانال نتیجۀ بررسی‌ها نشان می‌دهد که در آزمایش شاهد در تمام ترازهای سطح ایستابی جوشش اتفاق افتاده است. در آزمایش‌های دیوار آب‌بند، در نمونه‌های با تراز سطح ایستابی بالا، با وجود نصب دیوار آب بند، افزایش گرادیان جریان خروجی ناشی از افزایش بار هیدورلیکی سبب وقوع جوشش در تمام نمونه‌ها شده است. در عمق نسبی آب زیرزمینی (h/d) برابر 0/933، در تمامی عمق‌های دیوار آب‌بند، جوشش اتفاق افتاده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of effect of exit flow gradient on piping phenomenon in coastal slopes under fluctuations of water level with presence of cutoff wall

نویسندگان [English]

  • Ghorban Mahtabi 1
  • Yaser Mehri 2
چکیده [English]

One of the main reasons of destructing the coastal slopes and riverbanks is failure of side slopes under the rising the water table or sliding the side slopes under the drawdown of channel water. In this research, effect of variations of water table and channel water level on the piping of coastal slopes was studied and effect of cutoff wall on the phenomenon was investigated in the conditions. The experiments were conducted in a seepage tank with physical model of a trapezoidal section including 1.5 side slope and 0.58 mm mean diameter of the particles. Cutoff wall was fixed in the relative depths Z/d=0.5, 0.67, 0.83 and 1. Results of peak conditions of flood showed, in the control experiment, piping was observed in the all relative channel water level except the relative channel water level equal to y/d=0.7. In the experiment with cutoff wall Z/d=1 and without occurrence of piping, exit flow gradient was decreased approximately 41 present with respect to the control experiment. Results of drawdown conditions of flood showed, in the control experiment, piping was observed in the all channel water level. In the experiments with cutoff wall, in the cases with high water table, despite of existence of cutoff wall, increasing the exit flow gradient caused to piping in the all of the experiments because of increasing the hydraulic head. Other wise, in the experiment with the relative water table equal to h/d=0.933, piping was occurred in the all depths of cutoff.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drawdown of channel water
  • Pore water pressure
  • Rising the water table

Afifi, S. 2006. Effect of cutoff on the seepage under the earth dams with heterogeneous environment. Proceeding of the 2nd Conference on Applied Geology and the Environment. Iran. (in Persian)

 

 Anon. 1973. Design of Small Dams. Oxford and IBH Publishing Co. PVT. LTD. India.

 

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. J. Agri. Eng. Res. 16(1): 19-36. (in Persian)

 

Berilgen, M. M. 2006. Investigation of stability of slopes under drawndown conditions. J. Comput. Geotech. 34(2): 81-91.

 

Chen, X. and Huang, J. 2011. Stability analysis of bank slope under conditions of reservoir impounding and rapid drawdown. J. Rock Mech. Geotech. Eng. 3, 429-437.

 

Chu-Agor, M., Fox, G. A., Cancienne, R. M. and Wilson, G. V. 2008. Seepage caused tension failures and erosion undercutting of hillslopes. J. Hydrol. 359, 247-259.

 

Farsadizadeh, D., Varjavand, P., Hoseinzadeh-Dalir, A., Shokri, N., Hoseini, S. H. and Khosravinia, P. 2014. Effect of cutoff on the side slope stability in earthen channels. Iranian Water Res. 8(14):
195-204. (in Persian)

 

Fredlund, D. G. and Rehardjo, H. 1993. Soil Mechanics for Unsaturated Soils. John Wiley & Sons, Inc. New York.

 

Gopinathan, M. 1996. An expert System for Riverbank Protection. University of Louisville.

 

Katibe, H. 2004. Seepage from lined canal using finite- element method. J. Irrig. Drain. Eng. ASCE. 130(5): 441-444.

 

Lopez-Acosta, N. P., Fuente de la, H. A. and Auvinet, G. 2013. Safety of a protection levee under rapid drawdown conditions. Coupled analysis of transient seepage and stability. Proceedings of the 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Sep. 2-6. Paris.

 

Schnellmann, R. M., Busslinger, H., Schneider, R. and Rahardjo, H. 2010. Effect of rising water table in an unsaturated slope. Eng. Geol. 114(1-2): 71-83.

 

Smith, C. D. 1985. Hydraulic Structures. University of Saskatchewan Printing Services. Saskatoon. Canada.