طراحي و ساخت دستگاه آزمايش فرسايش داخلي و ريزشويي در خاك‌ها

Design and Development of an Apparatus for Internal Erosion and Suffusion Testing in Soils

فرسايش داخلي از اصلي ترين علل خرابي و ناكارآمدي سدهاي خاكي و سنگريزه اي مي باشد. يكي از پيچيده ترين سازوكار هاي فرسايش داخلي، ريزشويي است كه به‌ويژه در پي هاي آبرفتي سدها امكان وقوع دارد. در اين مقاله دستگاه آزمايش تراوش پيشرفته و بزرگ مقياسي كه براي بررسي فرسايش داخلي و ريزشويي طراحي و ساخته شده معرفي مي گردد. اين دستگاه توانايي اعمال سربار و برقراري جريان تراوش يك بعدي با كنترل گراديان بر نمونه‌ي مورد آزمايش را دارد. علاوه بر تشريح مشخصات فني دستگاه و آماده سازي نمونه، خلاصه اي از نتايج آزمايش‌هاي پايه براي نمايش قابليت‌هاي عملكردي دستگاه ارايه شده است. چهار نمونه خاك، با تمركز بر ميزان فرسايش، تغييرات دانه بندي و رفتار كرنش حجمي- تخلخل در اثر ريزشويي، مورد آزمايش قرار گرفته اند. نتايج آزمايش‌هاي مقدماتي ضمن تنوير پديده‌ي ريزشويي نشان مي دهد كه وقوع ريزشويي باعث كاهش حجم و هم‌زمان افزايش تخلخل خاك شده و ميزان فرسايش از توده‌ي خاك در ريزشويي متناسب با شاخص پايداري داخلي مي باشد.

Internal erosion is a major cause of failure and damage in embankment dams. A complicated and detrimental mechanism of internal erosion is the suffusion process. This paper presents a recently developed automated large scale permeameter for internal erosion and suffusion testing. The new apparatus is capable of applying surcharge loads to the specimen while maintaining a unidirectional gradient controlled seepage flow via a computer closed-loop system. The instrumentation and transducers available continuously measure deformation, pore pressure variation and stress levels throughout the specimen. Multistage commissioning tests on four soils samples are reported that illustrate the novel features of the permeameter and instrumentation. The preliminary results highlight the suffusion process while revealing that the amount of erosion is proportional to the stability index, and soils experiencing suffusion undergo volume reduction conjoined with increasing void ratio.