آزمایش قلعه ماسه ای

ابتدا از دوست و همکار عزیزم جناب آقای مهندس کارگر که بهانه درج این مطلب را مرحمت فرمودند تشکر و قدردانی می نمایم.
در سدهاي خاكي، وظيقه آب‌بندي و نگهداري آب پشت سد به عهده هسته مركزي است و جلوگيري از فرسايش پيش رونده هسته نيز از وظايف فیلتر مي‌باشد كه به عنوان يك پوشش دفاعي عمل مي‌نمايد. بنابراين در تمام سدهاي خاكي و سنگريزه‌اي نشست غيرمنتظره نبايد منجر به شكست سد شود. بهمين منظور فيلتر به گونه‌اي طراحي می شود كه توانايي متوقف كردن دانه‌هاي متحرك را داشته باشد و بدون متوقف كردن جريان آب، از فرسايش هسته سد جلوگيري نمايد.

پس نقش اصلی فیلتر جلوگیری از شسته شدن و حرکت مواد ریزدانه سد خاکی تحت تأثیر جریان زه می باشد. به علت وجود زه دانه های ریز از محیط خود جدا شده و به همراه حرکت آب به نقاط دیگری منتقل می گردند که استمرار این پدیده موجب پوک شدن بخشی از خاک و عدم پایداری می شود.

به جرأت می توان گفت که فیلتر در سدهای خاکی پس از بخش اصلی و نفوذناپذیر هسته رسی اساسی ترین بخش تلقی می گردد و این اهمیت بدلیل نقشی است که فیلتر در محافظت از هسته ایفا می کند .

تهیه و طرح فیلتر مناسب باید حاوی دو ویژگی اصلی باشد :

1- از شسته شدن ذرات ریز جلوگیری نماید.

2- نفوذپذیری آن بیش از نفوذپذیری خاک مورد حفاظت باشد.

به منظور تأمین ویژگی اول بایستی شرط زیر برقرار باشد :

D_15Filter/D_85Soil<4or5

این شرط را شرط عدم پایپینگ می نامند.

همچنین به منظور تأمین ویژگی دوم نیز می بایست شرط زیر برقرار باشد :

D_15Filter/D_15Soil>4or5

این شرط را شرط نفوذپذیری می نامند.

ضمناً از نظر دانه بندی نیز درصد دانه های ریزتر از 75 میکرون (رد شده از الک نمره 200) نباید بیش از 5 درصد بوده و همچنین حداکثر اندازه دانه ها نیز به 75 میلی متر (الک 3 اینچ) محدود می شود.

به طور کلی دلايل متعددي از جمله اجراي نامرغوب بدنه سد، واگرايي رس، نشست‌‌هاي نامتقارن بخش‌هاي تكيه‌گاهي و مركزي، گسيختگي‌هاي هيدروليكي، نيروهاي زلزله و..... در اين گونه سدها منجر به ايجاد جريان تراوشي زيادي به سمت فيلتر پايين دست هسته مي‌شود كه براثر آن و عملكرد ناموفق فيلتر سد، ممكن است مصالح هسته شسته شوند و اگر فيلتر قادر به جلوگيري از اين حركت نباشد ترك ايجاد شده به مرور زمان گسترش يافته و به خرابي كلي سد منجر مي‌شود.به همين دليل اثرات متقابل هسته سدهاي خاكي و فيلتر از اهميت ويژه‌اي برخوردار است .

علاوه بر موارد ذکر شده یک فیلتر مناسب توانایی کنترل و ترمیم منافذ و ترک های ایجاد شده در هسته را نیز دارا می باشد که بدین منظور مصالح فیلتر مورد استفاده در بدنه سدهای خاکی باید فاقد چسبندگی باشد تا در هنگام ایجاد ترک در هسته رسی بطور خودکار دانه های فیلتر وارد ترک ها شده و عمل انسداد انجام گیرد.

در این ارتباط آزمایش قلعه ماسه ای (Sand Castle) جهت کنترل کیفیت غیر چسبنده بودن فیلتر مورد استفاده ارائه گردیده که روش آن به شرح زیر می باشد :

1- از مصالح مورد استفاده در لایه فیلتر بدنه سد و یا دپوهای عمل آوری نمونه برداری می شود. (حدود 20 کیلوگرم)

2- رطوبت مصالح را به حدود 7 درصد می رسانیم.

3- یک سینی مناسب تهیه نموده و قیف مخصوص آزمایش اسلامپ (روانی) بتن را درون آن قرار می دهیم.

4- مصالح فیلتر را به صورت یکنواخت و در سه لایه داخل قیف ریخته و هر لایه را بوسیله یک صفحه مدور به قطر 10 سانتی متر می کوبیم. (هر لایه 10 ضربه)

5- داخل سینی آب ریخته به طوری که تا ارتفاع 2 سانتی متر بالا بیاید، قیف را بالا کشیده و بلافاصله کرنومتر را به کار می اندازیم و مدت زمانی که فیلتر سرپا برجا می ماند را اندازه می گیریم.

6- در صورتیکه قلعه ماسه بیش از 1 تا 2 ثانیه پا برجا نماند (قبل از 2 ثانیه ریزش نماید) مصالح مورد استفاده جهت فیلتر کاملاً غیرچسبنده و مرغوب بوده و در غیر اینصورت مصالح نامرغوب می باشد.