جریان آ ب در خاک یکی از بنیادی ترین موضوعات در علم ژئوتکنیک و مهندسی زمین است در حقیقت اگر آب در خاک جریان نداشت نیازی به مهندسی ژئوتکنیک نبود. به هر حال اهمیت آب در کار با خاک و سنگ یک ادعای برجسته است .
مقدار جریان اغلب با پارامتر کلیدی در محاسبه نشت آب یا مقدار تعیین شده از آب موجود برای مصارف صنعتی یا خانگی مطالعه می شود . در مهندسی ، فشار آب در هنگام عبور از خلل و فرج مهمترین پیامد جریان آب در خاک می با شد . نباید بر روی میزان عبور آب از داخل زمین تاکید شود ، بلکه باید بر روی شرایط فشار آب در خلل و فرج زمین تاکید شود . فشار آب در خاک چه مثبت باشد چه منفی ، ارتباط مستقیم با مقاومت برشی و اندازه ذرات خاک دارد . تحقیقات در چند دهه اخیر نشان داده است حتی عبور باران در خاک غیر اشباع نزدیک زمین مستقیماً با مکش خاک ارتباط دارد (فشار منفی آب) . همچنین ، حتی هنگامی که جریان آب کشش زیاد دارد مهم است که دقیقاً جایگزین فشار آب در خاک شود .
در گذشته محاسبات در رابطه با آب و خاک ، بر روی جریان اشباع متمرکز شده بود . در نتیجه مساله جریان آب در خاک عموماً به دو دسته محدود شده و نشده ، مانند لایه ی شن و ماسه آب دار که محدود شده یا نشده است ، طبقه بندی می شد. جریان زیر سطحی یک سازه ، یک جریان محدود شده است در حالی که جریان عبوری از یک خاکریزی یکنواخت یک جریان محدود نشده اشت .اسناد تاریخی بیانگر آن است که جریان محدود نشده مشکلات زیادی برای آنالیز به وجود می آورد ، زیرا شخص آنالیزگر نیاز به مشخص کردن تراز سطح آب دارد . سطح تراز آب به عنوان یک کران بالا حساب می شود و هر جریانی که در ناحیه موئینه وجود دارد داشته باشد یعنی بالاتر از خط تراز آب نادیده گرفته می شود .
ای قابل قبول نیست که برای ساده کردن روش ، جریان های غیر اشباع بالای سطح تراز آب را نادیده بگیریم . نه تنها نادیده گرفتن قسمت مرطوب خاک ها اهمیت دارد بلکه این بزرگترین محدوده مساله آمیز است که می تواند آنالیز شود . بررسی کردن جریان غیراشباع در موقعیت های معمولی همچون مدل کردن نفوذ باران اجباری است . مساله جریان موقت مثال خوب دیگری است . مدل کردن حالتی که رطوبت از ساختمان های زمین بدون در نظر گرفتن عبور جریان آب از جرء غیر اشباع خاک عبور کند تقریباً غیر ممکن است .
خوشبختانه نادیده گرفتن ناحیه غیر اشباع خیلی مهم نیست . با رجوع به منابع و مرتبط کردن آن با نرم افزار ، جریان غیر اشباع را می توان با مدل عددی محاسبه کرد . مدل عددی برای محاسبه تقریباً هر نوع نشت مشکل آفرین راه را باز می کند .
لغت نشت معمولاً به نیروهای محرک اولیه که در جهت گرانش هستند اشاره دارد ، همچون پایین رفتن سطح آب ، فشار های هیدرولیکی محرک بین نقاط ورود و خروج که نیروهای محرک هستند . دلیل دیگر حرکت آب در خاک وجود فشار حفره ای متناسب با بار خارجی است . این نوع جریان آب معمولاً مربوط به نشت نمی شود ، بلکه روابط اصلی ریاضی تعریف شده حرکت آب اساساً یکسان هستند . به عنوان یک نتیجه ، نرم افزار مسائل نشت را برای آنالیز فرموله می کند و همچنین می تواند برای آنالیز اتلاف بیش از حد فشار آب حفره ای ناشی از تنش های موجود استفاده شود . در بطن مباحث و مثال های موجود در منابع و نرم افزار SEEP/W ، در تعریف انواع حرکت های آب در خاک بدون توجه به منشا تولید نیروهای محرک در جریان موجود در خاک اشباع و غیر اشباع اصلاح نشت استفاده شده است .
مدل کردن جریان آب در خاک با یک راه حل عددی می تواند خیلی دقیق باشد . خاک طبیعی معمولاً از خاک های بسیار ناهمگن و غیر ایزوتروپ تشکیل شده است به علاوه شرایط مرزی اغلب با گذشت زمان تغییر می کند و نمی تواند به صورت قطعی تعیین شود تا زمانی که آنالیز انجام شود. در حقیقت تصحیح کردن شرایط مرزی اغلب قسمتی از راه حل است . علاوه بر این وقتی یک خاک از حالت اشباع خارج می شود ، ضریب نفوذپذیری هدایت هیدرولیکی تابعی از فشار منفی آب حفره ای در خاک می شود . فشار آب حفره ای اولین مجهولی است که نیاز به مقدار دقیق آن داریم ، همچنین روش های تکرار عددی به یکسان سازی محاسبه فشار آب حفره ای و خصوصیات مواد نیاز دارند تا قادر به حل معادلات غیر خطی باشد . نیاز استفاده از برخی از تحلیل های عددی برای تحلیل همه مسائل نشت پیچیدگی هایی را ایجاد می کند ، که ساده نیست . یک پیشنهاد رایج استفاده از فرموله کردن المان های محدود و SEEP/W می باشد . موضوع این کتاب مثالی از ابزارهای عددی نرم افزار است .
بخشی از این منبع در رابطه با استفاده از نرم افزار SEEP/W برای محاسبه نشت و در عین حال در رابطه با تکنیک های معمولی مدل کردن عددی است . مدل عددی مانند اغلب اشیاء در زندگی است که احتیاج به نوعی از آموزش دارد. این تقریباً غیر ممکن است که ابزاری مثل SEEP/W را برگزینیم و فوراً یک مدلگر حقیقی شویم . مدل کردن عددی واقعی به تفکر دقیق و برنامه ریزی ، درک خوب و مفاهیم بنیادی علمی نیاز دارد . دیدگاه هایی همچون روش های تقسیم کردن المان های محدود و به کار بردن محدوده های مرزی مساله در ابتدا کاملاً به هم وابسته نیستند . به زمان و روش برای راحت کردن دیدگاه مدل عددی نیاز داریم .
شامل 38 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود مقاله درباره نشت
