بررسي كاربرد بنتونيت در سد زيرزميني به كمك مدل آزمايشگاهي

Investigation on Application of the Bentonite for Underground Dam: Using Laboratory Model

در مناطق خشك و نيمه‌خشك كمبود بارندگي، و در دسترس نبودن منابع آب‌هاي سطحي به صورت پايه و دائمي، استفاده بهينه از منابع آب‌هاي زيرزميني را موجب مي‌شود. در سازه‌هاي ذخيره آب كه سد زيرزميني نيز از آن مستثني نيست ميزان ضريب آبگذري از مهم‌ترين مولفه‌هاي موثر در عملكرد مي‌باشد. در برخي موارد به علت عدم وجود منابع قرضه و يا فاصله زياد بين خواستگاه سد و منابع قرضه هزينه احداث سد افزايش مي‌يابد، در اين موارد تركبيي از مصالح موجود و بنتونيت مي‌تواند معيارهاي مورد نياز را تامين كند. در اين تحقيق با ساخت مدل فيزيكي مقطعي از سد زيرزميني تاثير افزودن بنتونيت در كاهش ضريب آبگذري اشباع افقي در خاك غير چسبنده بررسي مي‌شود. براي اين منظور يك نمونه خاك غير چسبنده انتخاب و بنتونيت به ميزان 2، 4 و 6 درصد ورن خاك خشك به آن اضافه شد و پس از تراكم در مدل فيزيكي مورد آزمايش نفوذپذيري قرار گرفت. نتايج نشان داد افزودن بنتونيت به علت سطح مخصوص بالا و تورم پذيري زياد ضريب آبگذري را كاهش مي‌دهد. هدايت هيدروليكي با افزايش بنتونيت تا 4 درصد با شيب تندي كاهش يافته و در محتواي بالاتر بنتونيت، شدت كاهش هدايت هيدروليكي كندتر مي‌شود بگونه‌اي كه مي‌توان گفت نمودار لگاريتم هدايت هيدروليكي اشباع در برابر محتواي بنتونيت تابعي خطي است. بر اساس اين تابع مقدار بنتوتيت مورد نياز براي كاهش آبگذري اشباع افقي خاك غير چسبنده مورد آزمايش به مقدار آبگذري نمونه خاك استفاده شده در هسته سد زبرزميني سنگانه در يك تراكم نسبي مشابه 6/4 درصد مي‌باشد.

In arid and semi-arid regions, due to shortage of permanent surface water resources the optimal use of groundwater becomes important. In this regard, the storage of sub-surface flow within alluvial reservoirs of underground dams appears to be economical, and cost-effective. In some cases, because of the lack of construction materials at the site, the cost increases. In this case a combination of available construction materials and bentonite can meet the required criteria. In this research, by constructing a physical model of underground dam the effect of adding bentonite on decreasing horizontal saturated hydraulic conductivity in non-cohesive soil was investigated. For this purpose, 2, 4 and 6% (by weight of dry soil) of bentonite was added to the soil and after compaction by using a model, hydraulic permeability was measured. The results indicated that the hydraulic conductivity decreases with increase in the bentonite content due to the high specific surface area and high swelling potential of bentonite. Also hydraulic conductivity was reduced because of steep slope (up to 4% of bentonite) and with further increase in hydraulic conductivity the reduction rate was slowed down so it can be said that the relationship between the logarithmic graph of hydraulic conductivity and the bentonite content can be represented by a linear model. Based on this model, 4.6 percent of bentonite is required to reduce the saturated hydraulic conductivity of a noncohesive soil equal to the saturated hydraulic conductivity of the soil used in the core of the Sanganeh underground dam (in a similar relative compaction).