فیلتر خاکی

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 سیستم های زهکشی و ایمنی سدهای خاکی و سنگریز نیاز است تا مشخصات و خصوصیات فنی این گونه مصالح بدقت مورد ارزیابی و برسی قرار گیرد.

( منظور از این محصول، فیلتر است)

عدم توجه به تعیین مشخصات فنی و ارزیابی اولیه خواص مصالح قرضه مورد نیاز در ساخت این محصول ، 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 فیلتر 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 محصول اتفاق نیفتاده و چسبندگی در بین ذرات وجود نداشته باشد.

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 این محصول 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 این محصول 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 میتوان مسئله تراوش را کنترل نمود.
• ایجاد این محصول 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 جلو گیری از عبور آب را به عهده داشته باشد.

شرایط صافی و طراحی فیلتر

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 این محصول باید دو معیار زیر برآورد شود.

• اندازه حفرات مصالح این محصول باید به قدر کافی ریز باشد تا از شسته شدن خاک مورد حفاظت به داخل آن جلو گیری شود.
• مصالح این محصول باید دارای نفوذپذیری بالا باشند تا از به وجود آمدن نیروهای نشت زیاد و فشار هیدرو استاتیک در مصالح فیلتر جلو گیری شود.

اداره مهندسی نیروی دریایی آمریکا، معیارهای زیر را برای طراحی فیلتر توصیه کرده است:

• برای جلو گیری از تولید نیروهای نشت بزرگ در فیلتر باید داشته باشیم.
• مصالح فیلتر نباید دانه هایی با قطر بزرگتر از 76 میلی متر داشته باشد این دستور العمل به منظور جلوگیری از جداشدگی دانه ها در فیلتر می باشد.
• به منظور جلوگیری از فرسایش داخلی ذرات ریز فیلتر و تامین نفوذ پذیری کافی نباید میزان ریز دانه های ریزتر از الک نمره 200 در فیلتر بزرگتر از 5 درصد باشد.
• وقتی که به منظور جمع آوری آبهای زهکشی از لوله سوراخ دار استفاده می شود باید در اطراف لوله ها لایه فیلتر قرارداد تا از فرسایش ذرات ریز خاک به داخل لوله ها جلوگیری شود.

اگر در مقطع یک سد سنگریز مرکب از یک هسته مرکزی غیر قابل نفوذ و پوسته ای با دانه های درشت سنگ باشد به منظور جلو گیری از آب بردگی مصالح هسته مرکزی چه از طریق ترک خوردگی و چه به جهت شسته شدن تنه های ریز تحت گرادیان هیدرولیکی زیاد به فیلترهای چند لایه نیاز می باشد.

حائز اهمیت است که مصالح این محصول بالا دست بتوان به داخل ترک های هسته مرکزی رفته آن ها را پر کند و این محصول پائین دست از مصالحی باشد که در آن ها ترکی ایجاد نگردد.