اهمیت فیلتر در انواع سازه ها
با وجود اینکه مصالح قرضه طبیعی مورد نیاز در تهیه زهکش ها و فیلترها با سایر کاربری های مصالح طبیعی از حجم کمی بر خوردار است با توجه به نقش این گونه مصالح در چگونگی بهره وری سیستمذهای زهکشی و ایمنی سدهای خاکی و سنگریز نیاز است تا مشخصات و خصوصیات فنی این گونه مصالح بدقت مورد ارزیابی و برسی قرار گیرد.
عدم توجه به تعیین مشخصات فنی و ارزیابی اولیه خواص مصالح قرضه مورد نیاز در ساخت فیلترها باعث ایجاد مشکلات متعدد در طول دوره بهره برداری پروژه ها شده و بطور کلی ممکن است راندمان و ایمنی سازه را در حد غیر قابل قبولی کاهش دهد.
با توجه به مشکلات گفته شده مشخصات فیزیکی و مکانیکی مصالح این وسیله شامل مقاومت فشاری شاخص دوام زبری پوشش سطحی ، تخلخل فعل و انفعالات شیمیایی و شکل ذرات مورد برسی قرار گرفته و جدایی در ذرات این وسیله اتفاق نیفتاده و چسبندگی در بین ذرات وجود نداشته باشد.
این وسیله یکی اجزای اصلی سد خاکی است که با عملکردی ساده اما موثر سد را در برابر فرسایش و آبشستگی خاک که به صورت ناخواسته در هسته نفوذ ناپذیر رخ می دهد.
محافظت نموده و ایمن می سازد به همین خاطر انتخاب این وسیله بهینه و منطبق بر نیاز جدای از نحوه تولید اجرا و ملاحظات اقتصادی حساسیت ویژه ای می یابد فیلتر دانه ای موفق می تواند با عملکردی ساده از وقوع هرگونه آبشستگی و افزایش فشار آب حفره ای جلوگیری کرده و در صورت ایجاد ترک در هسته باعث ترمیم و بسته شدن آن گردد.
به همین علت بکارگیری و طراحی صحیح فیلتر موضوع تحقیق تعداد زیادی از پژوهشگران تا به حال بوده است.اصولاً پتانسیل حرکت ذرات خاک و وقوع پدیده آبشستگی در جایی وجود دارد که اولاً آب دارای انرژی پتانسیل کافی باشد و ثانیاً امکان مهاجرت ذرات از یک ناحیه به ناحیه دیگر وجود داشته باشد.
به طور کلی چنانچه انرژی پتانسیل آب برای حرکت در آوردن ذرات خاکی باشد آبشستگی در تمام قسمت های بدنه سد و پی که در آن تغییر ناگهانی بافت خاک رخ می دهد و نیز کلیه سطوح خروج آب از محیط متخلخل وجود خواهد داشت
فیلتر چیست؟
فیلتر مصالحی است حد واسط که در مرز بین دو لایه ای که به لحاظ توزیع دانه بندی متفاوت هستند قرار داده می شوند نقش اصلی فیلتر جلوگیری از شسته شدن و حرکت مواد ریز دانه سازه خاکی می باشد و بدیهی است که کاربرد آن در جایی است که تحت اثر گرادیان هیدرولیکی می باشد.
طراحی فیلتر و زهکش
آب های نشست شده باید از سد و پی خارج شوند گرادیان خروجی بدلیل اینکه می توانند باعث سایش و رکاب گردند بسیار مهم هستند رکاب به پدیده ای اطلاق می شوند که سائیدگی سریع درونی در امتداد خط جریان صورت می گیرد.
و این در حالی است که گرادیان خروجی را به طرف بیرون می راند برای کمک برای به جلو گیری از رکاب فیلتر دودکش مورد استفاده قرار گرفته تا باعث جلوگیری از ایجاد ترک در هسته یا در بالای شیار آب بند گردند فیلترها و زهکش های داخل برای هدایت نشت ها از هسته و خروج آنها از پوسته سد طرح می شوند. برای کنترل تراوش از مدل های زیر می توان استفاده کرد:
- ایجاد زهکش ها : در بدنه و گاهی اوقات در پی سد ایجاد زهکش می توان مسئله تراوش را کنترل نمود.
- ایجاد فیلتر : که در ارتباط با زهکش کار می کنند و نقش جلو گیری از آب بردگی دانه ها ریز خاک بخصوص در هسته مرکزی را ایفا می کند.
- هسته مرکزی: اجزاء اصلی بدنه سد خاکی را تشکیل می دهد و نقش آن ایجاد غیر قابل نفوذ ترین قسمت سد می باشد تا نقش اصلی جلوگیری از عبور آب را به عهده داشته باشد.
شرایط صافی و طراحی فیلتر چگونه است؟
وقتی که جریان نشست از یک خاک با دانه های نسبتا ریز به مصالح درشت دانه تر وارد می شود، این خطر وجود دارد که ذرات ریز خاک به داخل مصالح درشت دانه تر شسته شوند. اگر این کار در یک مدت زمان طولانی انجام بگیرد ذرات ریز ممکن است تمام فضای بین مصالح درشت دانه را پر کرده و آن را مسدود نمایند.
برای رفع چنین مشکلی بین دو لایه ریز و درشت از یک لایه فیلتر یا فیلتر محافظتی استفاده می شود.
برای انتخاب صحیح مصالح فیلتر باید دو معیار زیر برآورد شود:
- اندازه حفرات مصالح فیلتر باید به قدر کافی ریز باشد تا از شسته شدن خاک مورد حفاظت به داخل آن جلو گیری شود.
- مصالح فیلتر باید دارای نفوذ پذیری بالا باشند تا از به وجود آمدن نیروهای نشت زیاد و فشار هیدرو استاتیک در مصالح فیلتر جلو گیری شود.
