بررسي آزمايشگاهي و عددي تاثير نوسانات سطح ايستابي در پايداري شيبهاي خاكي

Experimental and Numerical Investigation of the Effect of Water Table Variations on Stability of Earthen Slopes

شيبهاي خاكي همواره با خطر ناپايداري و گسيختگي ديواره مواجه ميباشند. يكي از عوامل مهم در ناپايداري شيبها ، تغييرات سطح ايستابي در شرايط مختلف نظير نوسانات بارندگي در فصول مختلف است . اين تحقيق به تاثير نوسانات سطح ايستابي در پايداري شيبهاي خاكي به صورت آزمايشگاهي و عددي پرداخته است . نتايج مدل فيزيكي نشان مي دهد كه افزايش فشار پيزومتريك، افزايش سطح نشت و افزايش گراديان خروجي عوامل گسيختگي در حضور سطح ايستابي ميباشند. با افزايش سطح ايستابي، فشار پيزومتريك و سطح نشت در داخل خاك افزايش مييابد و با توجه به افزايش درجهي اشباع خاك، احتمال ناپايداري شيب و نهايتا وقوع پديدهي گسيختگي زياد خواهد شد . با كاهش شيب، از يك طرف پايداري ذرات خاك و از طرف ديگر سطح نشت روي شيب بيشتر مي شود كه نتيجهي اين امر عدم پايداري خاك است و از آن پس كاهش شيب نيز تاثير زيادي در افزايش پايداري ندارد. نتايج حاصل از شبيهسازي عددي فشار، خط نشت و دبي جريان، مطابقت خوبي با مدل فيزيكي داشتند به طوريكه متوسط خطاي شبيهسازي فشار و دبي به ترتيب 2% و 7/5% به دست آمده است. مقايسهي اين نتايج نشان مي دهد كه بهترين روش براي كنترل گسيختگي در حضور آب زيرزميني، كنترل فشار پيزومتريك و كاهش سطح نشت است و كاهش شيب تاثير چنداني بر اين مسيله ندارد.

Earthen slopes are always at risk of instability and failure. One of the most important factors on slope stability is variations of ground water level in different situation such as raining. In this study, experimentally and numerically was investigated the effect of variations of water table on stability of earthen slopes. Results of physical model showed that the effective factors on slope failure are increase of piezometric pressure, seepage face and outlet hydraulic gradient. Rising water table causes increasing in piezometric pressure and seepage surface and leads to increasing in soil degree of saturation, instability and slope failure. Decreasing of the side slope led to increasing of soil particle stability but seepage surface raised and finally caused instability, then decrease of side slope was not effective method on stability. comparing of experimental and numerical results showed a good agreement for simulation of pressure, seepage surface and discharge so that mean error for simulation of the pressure and discharge were about 2% and 5.7%, respectively. It was found that control of thepiezometric pressure and seepage surface is the best method against the failure and decreasing of the slope was inappropriate method.