شبیه‌سازی عملکرد هیدرولیکی پوشش مصنوعی PP450 و پوشش معدنی با استفاده از نفوذسنج در شرایط آزمایشگاهی

چکیدهسابقه و هدف: یکی از مهمترین فاکتورهای تاثیرگذار بر روی عملکرد سیستم‌های زهکشی، گرفتگی به وسیله ذرات خاک می‌باشد. در اکثر موارد در طراحی سیستم‌های زهکشی توجه چندانی به مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی نمی‌شود و معمولاً اکثر پارامترهای مهم در طراحی سیستم‌های زهکشی برای تمامی شرایط یکسان در نظر گرفته می‌شود. همچنین مطالعات انجام شده در هلند نشان می‌دهد که حدود 80 درصد از شکست در پروژه‌های زهکشی در نتیجه عدم طراحی مناسب پوشش‌های زهکشی می‌باشد. با توجه به اینکه مطالعات صحرایی به منظور ارزیابی پوشش‌های زهکشی هم زمان‌بر و هم از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست لذا ارزیابی آزمایشگاهی این پوشش‌ها منطقی به نظر می‌رسد. اهداف اصلی این پژوهش ارائه یک سری روابط تجربی برای تخمین پارامترهای هیدرولیکی و گرفتگی با استفاده از بار هیدرولیکی و دبی خروجی از زهکش(که اندازه‌گیری آنها آسان است) و حذف تاثیر پیزومترهای نصب شده در بدنه نفوذسنج می‌باشد. مواد و روش‌ها: بدین منظور دستگاه نفوذسنج که مطابق با استاندارد 5101ASTM- طراحی و ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. پوشش 450PP و پوشش معدنی(مطابق با استاندارد دفتر عمران اراضی امریکا ) استفاده شد. خاک مورد استفاده در این تحقیق از یک پروژه زهکشی در شمال خرمشهر و در عمق 65/1 متری تهیه شد. این تحقیق در شرایط آزمایشگاهی و با استفاده از نفوذسنج و با اعمال چهار بار هیدرولیکی(25، 50، 75، 100 سانتیمتر) انجام شد و با اندازه‌گیری بار هیدرولیکی، دبی خروجی و قرائت پیزومترهای که در بدنه نفوذسنج نصب شده بود، پارامترهای ویژه(هدایت هیدرولیکی خاک-پوشش، خاک، پوشش و نسبت گرادیان) محاسبه شد. یافته‌ها: بعد از انجام آزمایشات، شبیه‌سازی مقادیر هدایت هیدرولیکی برای سیستم‌های خاک- پوشش، خاک و پوشش و همچنین نسبت گرادیان به انجام رسید. ارتباط بین پارامترهای مختلف با استفاده از نرم افزار Sigma Plot بسط داده شد که در آن مقادیر هدایت هیدرولیکی برای سیستم‌های مختلف به صورت تابعی از بار هیدرولیکی و دبی خروجی از زهکش‌ها ارائه گردید.خطای معادلات ارائه شده و همچنین اختلاف بین مقادیر شبیه‌سازی شده و اندازه‌گیری شده با استفاده از شاخص‌های آماری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد که مدل‌های مورد بررسی تخمین دقیقی از پارامترهای مورد بررسی دارند. نتیجه‌گیری: ضریب همبستگی این روابط برای پوشش 450PP و برای هدایت هیدرولیکی خاک-پوشش، هدایت هیدرولیکی خاک و هدایت هیدرولیکی پوشش و نسبت گرایان به ترتیب مقادیر 96/0، 96/0، 62/0و 96/0 ، برای پوشش معدنی نیز به ترتیب 98/0، 98/0، 63/0 برآورد گردید. گرفتگی پوشش در حین انجام آزمایش باعث کم شدن ضریب همبستگی تخمین هدایت هیدرولیکی شد. استفاده از معادلات ارائه شده می‌تواند عملکرد هیدرولیکی و گرفتگی در پوشش‌های زهکشی را در شرایط مختلف طراحی شبیه‌سازی کند.