ﻣﻘﺪﻣﻪ‬ ‏

‎‫‎ﺧﺎك ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ اي از ذرات ﺟﺎﻣﺪ و ﺣﻔﺮات ﺑﻴﻦ آﻧﻬﺎﺳﺖ. درﻧﺘﻴﺠﻪ آب ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ از ﻳﻚ ﻧﻘﻄﻪ ﭘﺮ اﻧﺮژي ﺑﻪ ﻧﻘﻄﻪ ﻛﻢ اﻧﺮژي ﺗﺮ‬ ﺟﺮﻳﺎن ﭘﻴﺪا ﻛﻨﺪ. اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ از ‏ﻧﻘﻄﻪ ﻧﻈﺮ ﺗﺨﻤﻴﻦ ﻣﻴﺰان ﺟﺮﻳﺎن ﻫﺎي زﻳﺮزﻣﻴﻨﻲ ﺗﺤﺖ ﺷﺮاﻳﻂ ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ ﻣﺨﺘﻠﻒ، زﻫﻜﺸﻲ در‬ ﺣﻴﻦ اﺟﺮاي ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﻫﺎ در داﺧﻞ ﺳﻔﺮه ﻫﺎي آب زﻳﺮزﻣﻴﻨﻲ، ‏ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﭘﺎﻳﺪاري ﺳﺪﻫﺎي ﺧﺎﻛﻲ و ﺳﺎزه ﻫﺎي ﺣﺎﺋﻞ ﺧﺎك ﺗﺤﺖ‬ ‏‎‫‎ﻧﻴﺮوﻫﺎي ﻧﺸﺖ، و ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺗﺤﻜﻴﻢ ﺧﺎك ﻫﺎي رﺳﻲ، ﺣﺎﺋﺰ اﻫﻤﻴﺖ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.‬‏

ﮔﺮادﻳﺎن (ﺷﻴﺐ ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ) ‏

ﻃﺒﻖ راﺑﻄﻪ ﺑﺮﻧﻮﻟﻲ، ﺑﺎر آﺑﻲ ﻛﻞ ﻳﻚ ﻧﻘﻄﻪ آب در ﺣﺎل ﺟﺮﻳﺎن ﻣﺠﻤﻮع ﺑﺎر ﻓﺸﺎر، ﺑﺎر ﺳﺮﻋﺖ و ﺑﺎر ارﺗﻔﺎﻋﻲ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﻳﻌﻨﻲ:‬‏

‎‫‎ﻛﻪ در آن:‬‏
‎= h‎‏ ‏‎‫‪ ‎ﺑﺎر آﺑﻲ ﻛﻞ‬‏
‎= p‎‏ ‏‎‫‪ ‬‎ﻓﺸﺎر‬‏
‎= v‎‏ ‏‎‫‪ ‬‎ﺳﺮﻋﺖ‬‏
‎= g‎‏ ‏‎‫‪ ‬‎ﺷﺘﺎب ﺛﻘﻞ‬‏
‎= γ_w‏ ‏‎‫‪ ‬‎وزن ﻣﺨﺼﻮص آب‬‏

‎‫‎اﮔﺮ راﺑﻄﻪ ﺑﺮﻧﻮﻟﻲ ﺑﺮاي ﺣﺎﻟﺖ ﺟﺮﻳﺎن آب از داﺧﻞ ﻣﺤﻴﻂ ﻣﺘﺨﻠﺨﻞ ﺧﺎك در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﻮد، ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﺳﺮﻋﺖ ﻛﻢ ﺟﺮﻳﺎن، از ﺑﺎر‬ ‏‎‫‎ﺳﺮﻋﺖ ﻣﻲ ﺗﻮان ‏ﺻﺮﻓﻨﻈﺮ ﻛﺮد و ﺑﺎر آﺑﻲ ﻛﻞ را ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﻮﺷﺖ:

‬‏

‏‫ﺷﻜﻞ 4-1 ارﺗﺒﺎط ﺑﻴﻦ ﻓﺸﺎر، ارﺗﻔﺎع و ﺑﺎر ﻛﻞ ﺟﺮﻳﺎن در داﺧﻞ ﺧﺎك را ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ. ﭘﻴﺰوﻣﺘﺮﻫﺎ در ﻧﻘﺎط‬ ‏A‏ و ‏B‏ نصب ﺷﺪه اﻧﺪ. ﺗﺮاز ﺻﻌﻮد آب در ‏داﺧﻞ ﻟﻮﻟﻪ ﭘﻴﺰوﻣﺘﺮي ﻧﺼﺐ ﺷﺪه در ﻧﻘﺎط‎ ‎‏ ‏A‏ و ‏B‏ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺗﺮاز ﭘﻴﺰوﻣﺘﺮي ‏A‏ و ‏B‏ ﺧﻮاﻧﺪه ﻣﻲ‬‏‎‫‎ﺷﻮد. ﺑﺎر ﻓﺸﺎر در ﻫﺮ ﻧﻘﻄﻪ، ارﺗﻔﺎع ﺳﺘﻮن آب در ‏ﭘﻴﺰوﻣﺘﺮ ﻧﺼﺐ ﺷﺪه در آن ﻧﻘﻄﻪ اﺳﺖ. ﺑﺎر ارﺗﻔﺎﻋﻲ ﻫﺮ ﻧﻘﻄﻪ، ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻗﺎﺋﻢ آن ﻧﻘﻄﻪ‬ ‏‎‫‎ﺗﺎ ﻳﻚ ﺗﺮاز ﻣﺒﻨﺎ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.‬‏

‎‫‎اﻓﺖ (اﺗﻼف) ﺑﺎر ﺑﻴﻦ دو ﻧﻘﻄﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﻮﺷﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد:‬‏

ﺷﻜﻞ 4-1 ﻓﺸﺎر، ارﺗﻔﺎع و ﺑﺎر آﺑﻲ ﻛﻞ ﺑﺮاي ﺟﺮﻳﺎن در داﺧﻞ ﺧﺎك

اﻓﺖ ﺑﺎر ‏‎‫‎را ﻣﻲ ﺗﻮان در ﺷﻜﻞ ﺑﻲ ﺑﻌﺪ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﻮﺷﺖ:‏

‎‫‎ﻛﻪ در آن:‬‏
‎=i‬‬‎‏ ‏‎‫‎ﮔﺮادﻳﺎن (ﺷﻴﺐ) ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ‬‏
‎‫‪=L‬‬‎‏ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﺑﻴﻦ ﻧﻘﺎط ‏A‏ و ‏B‏.‏‎ ‬‎ﺑﻪ ﻋﺒﺎرت دﻳﮕﺮ ﻃﻮﻟﻲ از ﺟﺮﻳﺎن ﻛﻪ اﻓﺖ ﺑﺎر در آن رخ ﻣﻲ دﻫﺪ. در ﺣﺎﻟﺖ ﻛﻠﻲ، ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺳﺮﻋﺖ ‏v‏ ‏‎‫‎ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﺗﻐﻴﻴﺮات ‏ﮔﺮادﻳﺎن ‪‏i، ‏‎‬‎ﻣﻄﺎﺑﻖ ﺷﻜﻞ 4-2 ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. اﻳﻦ ﺷﻜﻞ ﺑﻪ ﺳﻪ ﻧﺎﺣﻴﻪ زﻳﺮ ﺗﻘﺴﻴﻢ ﻣﻲ ﺷﻮد.‏

‎‫‎اﻟﻒ– ﻧﺎﺣﻴﻪ ﺟﺮﻳﺎن ﻻﻳﻪ اي (ﻧﺎﺣﻴﻪ ‪‏Ι‬‬‎‏)‏
‎‫‎ب – ﻧﺎﺣﻴﻪ اﻧﺘﻘﺎل (ﻧﺎﺣﻴﻪ ‪‏ΙΙ‬‬‎‏)‏
‎‫‎پ – ﻧﺎﺣﻴﻪ ﺟﺮﻳﺎن در ﻫﻢ (آﺷﻔﺘﻪ) (ﻧﺎﺣﻴﻪ ‏ΙΙΙ‬‬‎‏)‏

‏‫وﻗﺘﻲ ﻛﻪ ﺷﻴﺐ ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ ﺑﻪ ﺗﺪرﻳﺞ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ، ﺟﺮﻳﺎن در ﻧﻮاﺣﻲ‬ ‏I‏ و ‏II‏ به صورت لایه ای باقی مانده و سرعت ‏v‏ ‏‎‫‎راﺑﻄﻪ ﺧﻄﻲ ﺑﺎ ﺷﻴﺐ ‏ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ ﺧﻮاﻫﺪ داﺷﺖ. در ﺷﻴﺐ ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ زﻳﺎد، ﺟﺮﻳﺎن آﺷﻔﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد. وﻗﺘﻲ ﻛﻪ ﺷﻴﺐ ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ‬ ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ، ﺟﺮﻳﺎن ﻻﻳﻪ اي ﻓﻘﻂ در ﻧﺎﺣﻴﻪ ‏I‏ ‏‎‫‎وﺟﻮد ﺧﻮاﻫﺪ داﺷﺖ. در ﺧﻴﻠﻲ از ﺧﺎك ﻫﺎ، ﺟﺮﻳﺎن آب از ﻓﻀﺎل ﺣﻔﺮات ﺑﻴﻦ ‏‎‫‎داﻧﻪ ﻫﺎي ﺧﺎك را ﻣﻲ ﺗﻮان ﻻﻳﻪ اي ﻓﺮض ﻧﻤﻮد ﻛﻪ ﺑﺮاي آن:‬‏

در ﺳﻨﮓ ﻫﺎ، ﺷﻦ و ﻣﺎﺳﻪ درﺷﺖ ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ ﺟﺮﻳﺎن آﺷﻔﺘﻪ وﺟﻮد داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ ﻛﻪ ﺑﺮاي اﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ راﺑﻄﻪ ﻓﻮق اﻋﺘﺒﺎر ﺧﻮد را از‬ ‏‎‫‎دﺳﺖ ﻣﻲ دﻫﺪ.‬‏‎‫‎

ﺷﻜﻞ 4-2 ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺳﺮﻋﺖ ‪ ‏v‬‎ﺑﺎ ﮔﺮادﻳﺎن ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ ‪‏i‬‬

‎‫‎ﻗﺎﻧﻮن دارﺳﻲ ‏

در ﺳﺎل 1856، دارﺳﻲ راﺑﻄﻪ ﺳﺎده ﺧﻮد را ﺑﺮاي ﺳﺮﻋﺖ ﺟﺮﻳﺎن آب در ﺧﺎك اﺷﺒﺎع ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﻨﺘﺸﺮ ﻧﻤﻮد:‬‏

v = ki‬‬‎

‎‫‎ﻛﻪ در آن:‬‏
‎= v‎‏ ‏‎‫‪ ‬‎ﺳﺮﻋﺖ ﺟﺮﻳﺎن ﻛﻪ ﻋﺒﺎرت اﺳﺖ از ﻣﻘﺪار آﺑﻲ ﻛﻪ در واﺣﺪ زﻣﺎن از واﺣﺪ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻮد ﺑﺮ اﻣﺘﺪاد ﺟﺮﻳﺎن ﻋﺒﻮر ﻣﻲ ﻛﻨﺪ.‬‏
‎=k‎‏ ‏‎‫‎ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي‬‏

‎‫‎راﺑﻄﻪ قبل ﺑﺮ ﻣﺒﻨﺎي ﻣﺸﺎﻫﺪات ﺗﺠﺮﺑﻲ دارﺳﻲ از ﺣﺮﻛﺖ آب در ﻣﺎﺳﻪ ﺗﻤﻴﺰ ﺗﺪوﻳﻦ ﻳﺎﻓﺘﻪ اﺳﺖ. ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ راﺑﻄﻪ‬ ‏‎‫‎ﻓﻮق ﻣﺸﺎﺑﻪ راﺑﻄﻪ گذشته اﺳﺖ و ‏ﻫﺮ دو راﺑﻄﻪ ﺑﺮاي ﺷﺮاﻳﻂ ﺟﺮﻳﺎن ﻻﻳﻪ اي و ﻫﺮ ﻧﻮع ﺧﺎﻛﻲ ﻣﻌﺘﺒﺮ ﻫﺴﺘﻨﺪ. در راﺑﻄﻪ دارسی،‬ ‏‎‫‪v‬‬‎‏ ‏‎‫‎ﺳﺮﻋﺖ ﺟﺮﻳﺎن آب ﺑﺮ ﭘﺎﻳﻪ ﺳﻄﺢ ﻣﻘﻄﻊ ﻛﻠﻲ ﺧﺎك ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ‏ﻟﻴﻜﻦ ﺳﺮﻋﺖ واﻗﻌﻲ ﺟﺮﻳﺎن آب (ﺑﻪ ﻋﺒﺎرت دﻳﮕﺮ ﺳﺮﻋﺖ ﺗﺮاوش) در ﻓﻀﺎي ﺑﻴﻦ ذرات ﺑﺰرﮔﺘﺮ از ‏v‏‬ ‏‎‫‎اﺳﺖ. ﺳﺮﻋﺖ واﻗﻌﻲ ﺟﺮﻳﺎن در داﺧﻞ ﺧﺎك ‏vs‬‎‏ را ﺑﻪ ‏ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻧﻤﻮد:‬‏

‎‫ ‎‏‫از راﺑﻄﻪ دارﺳﻲ، اﻳﻦ ﻃﻮر ﺑﺮ ﻣﻲ آﻳﺪ ﻛﻪ ﺑﻴﻦ ﺳﺮﻋﺖ ﺟﺮﻳﺎن و ﺷﻴﺐ ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ ‏‎‫‎ﻳﻚ راﺑﻄﻪ ﺧﻄﻲ وﺟﻮد دارد ﻛﻪ از ﻣﺮﻛﺰ ﻣﺨﺘﺼﺎت ﻣﻲ ‏ﮔﺬرد (ﺷﻜﻞ 4-4).‬‏

‎‫‎ﺷﻜﻞ 4-4 ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺳﺮﻋﺖ ﺟﺮﻳﺎن ﺑﺎ ﺷﻴﺐ ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ در ﺧﺎك رس‬‏

‎‫‎ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ‏

ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي داراي ﻫﻤﺎن واﺣﺪ ﺳﺮﻋﺖ ﺟﺮﻳﺎن اﺳﺖ. در دﺳﺘﮕﺎه آﺣﺎد ‪ ، ‏SI‬‎ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ‏‎‫‪m / day‏ یا ‏‎‫‪cm / s‬‬‎‏ ‏‎‫‎ﺑﻴﺎن ﻣﻲ ﺷﻮد. ‏ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك ﻫﺎ ﺑﻪ ﻋﻮاﻣﻞ ﻣﺘﻌﺪدي ﺑﺴﺘﮕﻲ دارد. اﻳﻦ ﻋﻮاﻣﻞ ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از: وﻳﺴﻜﻮزﻳﺘﻪ ﺳﻴﺎل، اﻧﺪازه و‬ ‏‎‫‎ﺗﻮزﻳﻊ اﻧﺪازه ﺣﻔﺮات، ﻣﻨﺤﻨﻲ داﻧﻪ ﺑﻨﺪي، ‏ﻧﺴﺒﺖ ﺗﺨﻠﺨﻞ، زﺑﺮي ﺳﻄﺢ داﻧﻪ ﻫﺎ و درﺟﻪ اﺷﺒﺎع ﺧﺎك. درﺧﺎك ﻫﺎي رس دار، ﺳﺎﺧﺘﺎر‬ ﺧﺎك ﺗﺎﺛﻴﺮ ﻣﻬﻤﻲ در ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي دارد. ﺳﺎﻳﺮ ﻋﻮاﻣﻞ ﻣﻬﻢ ﻛﻪ ‏در ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي رس ﻫﺎي ﻣﻮﺛﺮﻧﺪ ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از: ﺗﻤﺮﻛﺰ ﻳﻮﻧﻲ و‬ ﺿﺨﺎﻣﺖ ﻻﻳﻪ آﺑﻲ ﻛﻪ اﻃﺮاف ذرات رﺳﻲ ﻧﮕﻪ داﺷﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﺮاي ﺧﺎك ‏ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﻪ ﻣﻘﺪار زﻳﺎدي‬ ‏‎‫‎ﺗﻔﺎوت ﻣﻲ ﻛﻨﺪ. در ﺟﺪول 4-1 ﺣﺪود ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﺮاي ﺧﺎك ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ اراﺋﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ.‬‏

‎‫‎ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي، ﻃﺒﻖ راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﺑﻪ وزن ﻣﺨﺼﻮص و وﻳﺴﻜﻮزﻳﺘﻪ ﺳﻴﺎل ﺑﺴﺘﮕﻲ دارد:‬‏

‎‫‎ﺟﺪول 4-1 ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي‬‏

‎‫‎ﭘﺲ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﺘﻴﺠﻪ ﮔﺮﻓﺖ ﻛﻪ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك ﺑﻪ ﻋﻮاﻣﻞ زﻳﺮ ﺑﺴﺘﮕﻲ دارد:‬‏

‎‫‎‏(اﻟﻒ) ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻣﻄﻠﻖ ﺧﺎك: ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻣﻄﻠﻖ ﺧﺎك، از ﺧﺎﻛﻲ ﺑﻪ ﺧﺎك دﻳﮕﺮ ﻣﺘﻔﺎوت ﺑﻮده و ﺑﺴﺘﮕﻲ ﺑﻪ ﻓﻀﺎي ﺧﺎﻟﻲ ﺧﺎك‬ دارد. ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﺜﺎل در درﺷﺖ ‏داﻧﻪ ﻫﺎ ﻛﻪ ﻓﻀﺎل ﺧﺎﻟﻲ ﺑﻴﺸﺘﺮ اﺳﺖ، ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻧﻴﺰ ﺑﻴﺸﺘﺮ اﺳﺖ و ﻳﺎ در ﺧﺎﻛﻲ ﻛﻪ داراي داﻧﻪ‬ ﻫﺎي ﺗﻴﺰ ﮔﻮﺷﻪ اﺳﺖ، ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻛﻤﺘﺮ از ﺧﺎﻛﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ ‏داراي داﻧﻪ ﻫﺎي ﮔﺮد ﮔﻮﺷﻪ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﻋﺎﻣﻞ دﻳﮕﺮي ﻛﻪ در‬ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻣﻄﻠﻖ ﺧﺎك ﻣﻮﺛﺮ اﺳﺖ زﺑﺮي ﺳﻄﺢ داﻧﻪ ﻫﺎ اﺳﺖ. ﺑﻪ اﻳﻦ ﺷﻜﻞ ﻛﻪ ﻫﺮﭼﻪ داﻧﻪ ﻫﺎي ‏ﺧﺎك ﺳﻄﺢ زﺑﺮﺗﺮي داﺷﺘﻪ‬ ‏‎‫‎ﺑﺎﺷﻨﺪ، ﺑﻪ ﻋﻠﺖ اﺻﻄﻜﺎك و ﺗﻼف ﺑﻴﺸﺘﺮ اﻧﺮژي آب، ﺑﺎﻋﺚ ﻛﺎﻫﺶ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ.‬‏
‎ ‫‎‏(ب) وزن ﻣﺨﺼﻮص و وﻳﺴﻜﻮزﻳﺘﻪ دﻳﻨﺎﻣﻴﻜﻲ آب ﺟﺮﻳﺎن ﻳﺎﻓﺘﻪ در ﺧﺎك: وﻳﺴﻜﻮزﻳﺘﻪ و وزن ﻣﺨﺼﻮص آب ﺧﻮد ﺗﺎﺑﻌﻲ از درﺟﻪ‬ ‏‎‫‎ﺣﺮارت ﻣﺤﻴﻂ ﻫﺴﺘﻨﺪ ‏ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺑﺮاي ﻳﻚ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﺎك در دو دﻣﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ:‬‏

‎‫‎ﻧﻜﺘﻪ :‬‏
ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك ﻫﺎي ﻏﻴﺮ اﺷﺒﺎع ﻛﻮﭼﻜﺘﺮ از ﺧﺎك ﻫﺎي اﺷﺒﺎع ﺑﻮده و ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ درﺟﻪ اﺷﺒﺎع ﺑﻪ ﺳﺮﻋﺖ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ.‬‏

ﻧﻜﺘﻪ :‬‏
ﺑﺮاي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك در دﻣﺎي ﺛﺎﺑﺖ، ﺑﺮﺧﻲ راﺑﻂ ﺗﺠﺮﺑﻲ ﻧﻴﺰ اراﺋﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﻣﻬﻤﺘﺮﻳﻦ آن ﻫﺎ ﻋﺒﺎرﺗﻨﺪ از:‬‏
ﺑﺮاي ﺧﺎك ﻫﺎي ﻣﺎﺳﻪ اي:‬‏

‎ ‫‎ﺑﺮاي ﻣﺎﺳﻪ ﻧﺴﺒﺘﺎً ﻳﻜﻨﻮاﺧﺖ:‬‏

‎‫‎آزﻣﺎﻳﺶ ﻫﺎي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ‏

‎‫‎ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك را ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﺠﻬﻴﺰات آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه ﻣﻲ ﺗﻮان ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻧﻤﻮد. ﺑﺮاي ﺧﺎك ﻫﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﻴﻦ‬ ‏‎10^-3‎‏ تا ‏cm/s‏ ‏‎10^-2‎‏ ‏‎‬‎ﻣﻲ ‏ﺗﻮان از ﻧﻔﻮذﺳﻨﺞ ﺑﺎ ﻫﺪ ﺛﺎﺑﺖ و ﺧﺎك ﻫﺎي ﺑﺎ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﻴﻦ ‏‎10^-6‎‏ تا ‏cm/s‏ ‏‎10^-2‎‏ ‏‎‬‎ﻣﻲ ﺗﻮان از‬ ‏‎‫‎روش ﻫﺪ اﻓﺘﺎن اﺳﺘﻔﺎده ﻧﻤﻮد. در رس ﻫﺎ، ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي را ﻣﻲ ‏ﺗﻮان از ﻃﺮﻳﻖ آزﻣﺎﻳﺶ ادﺋﻮﻣﺘﺮ (ﺗﺤﻜﻴﻢ) ﻧﻴﺰ ﺑﺪﺳﺖ آورد.‬‏

‎‫‎اﻟﺒتﻪ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه ﺑﻪ ﻃﻮر ﻛﻠﻲ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻗﺎﺑﻞ اﻃﻤﻴﻨﺎﻧﻲ ﺑﺪﺳﺖ ﻧﻤﻲ دﻫﺪ زﻳﺮا ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﺎك‬ دﺳﺘﺨﻮرده ﺷﺪه و اﻳﻦ ﻣﺴﺄﻟﻪ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‏ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك را ﺗﻐﻴﻴﺮ دﻫﺪ (ﺑﻪ ﺧﺼﻮص در ﻣﺎﺳﻪ ﻫﺎ). رس ﻫﺎ و ﺳﻴﻠﺖ ﻫﺎ‬ ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ داراي ﻟﻨﺰ ﻣﺎﺳﻪ اي ﺑﻮده و ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻧﺎﻫﻤﺴﺎﻧﮕﺮد ‏ﺑﺎﺷﻨﺪ ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه ﻣﻲ‬‏‎‫‎ﺗﻮاﻧﺪ ﺗﻔﺎوت ﭼﺸﻤﮕﻴﺮي ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﻣﺤﻠﻲ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻨﺪ.‬‏

ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه‬‏

دو روش اﺳﺘﺎﻧﺪارد ﺑﺮاي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه وﺟﻮد دارد:‬‏
‎‫‎‏(اﻟﻒ) آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ ﺑﺎر آﺑﻲ ﺛﺎﺑﺖ‬‏
‎‫‎‏(ب) آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ ﺑﺎر آﺑﻲ ﻧﺰوﻟﻲ‬‏
‎‫‎در زﻳﺮ ﺑﻪ ﻃﻮر ﺧﻼﺻﻪ ﻫﺮ دو آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺸﺮﻳﺢ ﻣﻲ ﺷﻮد.‬‏

‎‫‎‏(اﻟﻒ) آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ ﺑﺎر آﺑﻲ ﺛﺎﺑﺖ در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه‬‏

در ﺷﻜﻞ 4-5 اﺻﻮل ﻛﻠﻲ دﺳﺘﮕﺎه آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ ﺑﺎر ﺛﺎﺑﺖ ﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ. در اﻳﻦ آﻣﺎﻳﺶ دﺑﻲ آب ورودي ﻃﻮري ﺗﻨﻈﻴﻢ ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ ﺘﻼف ﺑﺎر ﺑﻴﻦ رودي ‏و ﺧﺮوﺟﻲ در ﻃﻲ آزﻣﺎﻳﺶ ﺛﺎﺑﺖ ﺑﻤﺎﻧﺪ. ﺑﻌﺪ از ﺛﺎﺑﺖ ﺷﺪن اﺧﺘﻼف ﺑﺎر و دﺑﻲ ورودي، ﺗﻮﺳﻂ ﻳﻚ‬ ‏‎‫‎ﻇﺮف مدرج، ﻣﻘﺪار آب خروﺟﻲ در ﻣﺪت زﻣﺎن ﻣﺸﺨﺼﻲ ‏اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي می ﺷﻮد. ﻛﻞ آب ﺟﻤﻊ ﺷﺪه را می ﺗﻮان ﻣﻄﺎﺑﻖ زﻳﺮ ﺗﻌﺮﻳﻒ‬ ﻛﺮد:‬‏

Q = Avt = A(ki)t‬‬‎

‏‫ﻛﻪ در آن:‬‏
‎=Q‎‏ ﺣﺠﻢ آب ﺟﻤﻊ ﺷﺪه،
‎=A‎‏ ﺳﻄﺢ ﻣﻘﻄﻊ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﺎك،
‎‫‪=t‬‬‎‏ ‏‎‫‎ﻣﺪت ﺟﻤﻊ آوري آب

‎‫‎از ﻃﺮﻓﻲ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ:‬‏

ﻛﻪ در آن ‏L‏ ﻃﻮل ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﺑﺎ ﻗﺮار دادن راﺑﻄﻪ آن در راﺑﻄﻪ قبل ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ:‬‏

یا

آزﻣﺎﻳﺶ بار ﺛﺎﺑﺖ ﺑﺮاي تعیین ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذیری ﺧﺎك ﻫﺎي درﺷﺖ داﻧﻪ ﻛﻪ داراي ﺿﺮﻳﺐ ﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﺰرﮔﻲ ﻫﺴﺘﻨﺪ، ﻣﻔﻴﺪ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.‬‏

ﺷﻜﻞ 4-5 آزﻣﺎﻳﺶ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﺎ ﺑﺎر ﻧﺰوﻟﻲ

‏‫ﺷﻜﻞ 4-6 آزﻣﺎﻳﺶ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﺎ ﺑﺎر آﺑﻲ ﺛﺎﺑﺖ

‎‫‎‎ ‫‎‏(ب) آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ ﺑﺎر آﺑﻲ ﻣﺘﻐﻴﻴﺮ در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه‬‏

‎‫‎در ﺷﻜﻞ 4-6 اﺻﻮل ﻛﻠﻲ دﺳﺘﮕﺎه آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﺎ ﺑﺎر آﺑﻲ ﻣﺘﻐﻴﻴﺮ ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ. آب از ﻃﺮﻳﻖ ﻳﻚ ﻟﻮﻟﻪ ﻗﺎﺋﻢ‬ وارد ﺧﺎك ﻣﻲ ﺷﻮد. در زﻣﺎن ‏‏0=‪‏t‬‬‎‏ اﺧﺘﻼف ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ اوﻟﻴﻪ ‏h1‎‏ ﺛﺒﺖ ﺷﺪه و ﺑﻪ آب اﺟﺎزه داده ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ از ﻣﻴﺎن ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﺎك ﺟﺮﻳﺎن ﻳﺎﺑﺪ. اﺧﺘﻼف ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻧﻬﺎﻳﻲ در زﻣﺎن ‏t = tF‏ ‏ﻣﺴﺎويh2 ‎‏ ‏‎‫‎ﺛﺒﺖ ﻣﻲ ﮔﺮدد. ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮ در روش ﺑﺎر آﺑﻲ ﻣﺘﻐﻴﻴﺮ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ‏‎‫‎راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ:‬‏

‎‫‎ﻛﻪ در آن:‬‏
‎= a‎‏ ‏‎‫‪ ‬‎ﺳﻄﺢ ﻣﻘﻄﻊ ﻟﻮﻟﻪ ﻗﺎﺋﻢ، ‪ = ‏A‬‎ﺳﻄﺢ ﻣﻘﻄﻊ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﺎك، ‪ = ‏L‬‎ﻃﻮل ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺧﺎك‬‏
‎= t‎‏ ‏‎‫‪ ‬‎ﻣﺪت زﻣﺎﻧﻲ ﻛﻪ در آن آب از ارﺗﻔﺎع ‏h_1‎‏ ‏‎‬‎ﺑﻪ ‏h_2‎‏ ‏‎‬‎ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ‬‏

‎‫‎آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ (ﺑﺎر آﺑﻲ) ﻣﺘﻐﻴﻴﺮ ﻳﺎ ﻧﺰوﻟﻲ ﺑﺮاي ﺧﺎك ﻫﺎي رﻳﺰداﻧﻪ ﺑﺎ ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻛﻢ ﻣﻔﻴﺪ اﺳﺖ.‬‏

‎ ‎آزﻣﺎﻳﺶ ﻫﺎي ﻣﺤﻠﻲ‬‏

‎‫‎آزﻣﺎﻳﺶ ﻫﺎي ﻣﺤﻠﻲ ﻳﺎ ﺻﺤﺮاﻳﻲ، ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻗﺎﺑﻞ اﻃﻤﻴﻨﺎن ﺗﺮي از ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ دﻫﻨﺪ زﻳﺮا ﻣﻨﻌﻜﺲ ﻛﻨﻨﺪه ﺷﺮاﻳﻂ واﻗﻌﻲ‬ ‏‎‫‎ﺧﺎك ﻣﺤﻞ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ.‬‏

‎‫‎‏(اﻟﻒ) آزﻣﺎﻳﺶ ﭘﻤﭙﺎژ:‬‏‎‫‎

در آزﻣﺎﻳﺶ ﭘﻤﭙﺎژ آب از داﺧﻞ ﻳﻚ ﮔﻤﺎﻧﻪ ﻣﺮﻛﺰي ﺑﻪ ﺑﻴﺮون ﭘﻤﭙﺎژ ﺷﺪه و ﺳﻄﺢ آب در ﭼﺎه ﻫﺎي ﺷﺎﻫﺪ اﻃﺮاف، ﺛﺒﺖ و ﻛﻨﺘﺮل ﻣﻲ‬ﮔﺮدد (ﺷﻜﻞ 4-7). آب آﻧﻘﺪر ‏از داﺧﻞ ﮔﻤﺎﻧﻪ ﺑﻪ ﺑﻴﺮون ﭘﻤﭙﺎژ ﻣﻲ ﺷﻮد ﺗﺎ ﺷﺮاﻳﻂ ﺟﺮﻳﺎن ﭘﺎﻳﺪار ﺣﺎﻛﻢ ﮔﺮدد. اﻳﻦ ﻣﺴﺄﻟﻪ ﻣﻤﻜﻦ‬ اﺳﺖ ﭼﻨﺪﻳﻦ روز ﺑﻪ ﻃﻮل اﻧﺠﺎﻣﺪ. اﮔﺮ ﻓﺮض ﺷﻮد ﻛﻪ ﺧﺎك ‏ﻫﻤﮕﻦ و ﻫﻤﺴﺎﻧﮕﺮد ﺑﻮده و ﮔﻤﺎﻧﻪ ﻳﺎ ﭼﺎه ﺑﻪ ﻃﻮر ﻛﺎﻣﻞ در داﺧﻞ ﺧﺎك‬ ‏‎‫‎اﺷﺒﺎع ﻧﻔﻮذ ﻣﻲ ﻧﻤﺎﻳﺪ آﻧﮕﺎه ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك را ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﻣﻲ ﺗﻮان ‏ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻧﻤﻮد:‬‏

یا

‎‫‎ﻛﻪ در اﻳﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ:‬‏
‎= q‎‏ ‏‎‫‪ ‬‎آﻫﻨﮓ ﺟﺮﻳﺎن (ﻳﺎ آﻫﻨﮓ ﭘﻤﭙﺎژ)‏
h₁, h_2‎‏ = ﺗﺮازﻫﺎي آب در ﭼﺎه ﻫﺎي ﻣﺸﺎﻫﺪه 1 و 2‬‏
r₁, r_2‎‏ =‏‎ ‬‎ﻓﻮاﺻﻞ ﺷﻌﺎﻋﻲ ﭼﺎه ﻫﺎي ﻣﺸﺎﻫﺪه 1 و 2‬‏
‎= k‎‏ ‏‎‫‪ ‬‎ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك‬‏

‎‫‎ﻧﻜﺘﻪ :‬‏
‎‫‎ﻫﺮﭼﻪ ﮔﻤﺎﻧﻪ ﻫﺎ از ﭼﺎه اﺻﻠﻲ دورﺗﺮ ﺷﻮﻧﺪ، ﺳﻄﺢ آب در آن ﻫﺎ ﺑﺎﻻﺗﺮ ﺧﻮاﻫﺪ رﻓﺖ. اﮔﺮ ﮔﻤﺎﻧﻪ را آﻧﻘﺪر از ﭼﺎه اﺻﻠﻲ دور ﻛﻨﻴﻢ ﺗﺎ‬ ﺳﻄﺢ آب در آن ﺑﺮاﺑﺮ ‏ﺳﻄﺢ آب زﻳﺮزﻣﻴﻨﻲ ﻗﺒﻞ از ﭘﻤﭙﺎژ ﺷﻮد، آﻧﮕﺎه ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻣﺮﻛﺰ ﮔﻤﺎﻧﻪ ﮔﻤﺎﻧﻪ ﺗﺎ ﻣﺮﻛﺰ ﭼﺎه اﺻﻠﻲ، ﺷﻌﺎع ﺗﺎﺛﻴﺮ ﭼﺎه‬ ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد و ﺑﺎ‎ ‎‏ ‏re‏ ‏‎‫‎ﻧﻤﺎﻳﺶ داده ﻣﻲ ﺷﻮد.‬ ‏

‎‫‎ﻧﻜﺘﻪ :‬‏
ارﺗﻔﺎع ﺳﻄﺢ آب در ﭼﺎه اﺻﻠﻲ‎ ‎‏ ‏h_w‏ ﺑﻪ ازاء ﺷﻌﺎع ﭼﺎه ‏r_w‏ ‏‎‫‎ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ.‏

‎‫‎ﺷﻜﻞ 4-7 روش اﻧﺠﺎم آزﻣﺎﻳﺶ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك ﺑﻪ روش ﭼﺎه ﭘﻤﭙﺎژ‬‏

‎‫‎‏(ب) آزﻣﺎﻳﺶ ﻫﺪ اﻓﺘﺎن ﻳﺎ ﺧﻴﺰان:‬‏

‎‫‎ﺑﺎ ﻣﺸﺎﻫﺪه آﻫﻨﮓ ﻛﺎﻫﺶ ﻳﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺗﺮاز آب در داﺧﻞ ﮔﻤﺎﻧﻪ اي ﻛﻪ ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ داراي ﭘﻮﺷﺶ ﺟﺪار ﻛﺎﻣﻞ ﻳﺎ ﺟﺰﺋﻲ ﺑﺎﺷﺪ آزﻣﺎﻳﺶ‬ ﻫﺎي ﺳﺎده اي ﻣﻲ ﺗﻮان در ‏ﻋﻤﻖ ﻫﺎي ﻛﻢ اﻧﺠﺎم داد. آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ ﻫﺪ اﻓﺘﺎن ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪ دﻟﻴﻞ ﺗﺠﻤﻊ ﻣﻮاد ﺳﻴﻠﺘﻲ در ﻛﻒ ﮔﻤﺎﻧﻪ ﻳﺎ‬ دﻳﮕﺮ ﻋﻮاﻣﻞ ﻫﻤﺎﻧﻨﺪ ﻏﻴﺮﻳﻜﻨﻮاﺧﺘﻲ ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺑﺎﻋﺚ اﻳﺠﺎد ‏ﺧﻄﺎ در ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺷﻮد. ﺳﺪرﮔﺮن (1967) ﺗﻌﺪادي از روش ﻫﺎي آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﺎ‬ اﺳﺘﻔﺎده از ﻫﺪﻫﺎي ﻣﺘﻐﻴﻴﺮ را ﻣﻮرد ﺑﺤﺚ ﻗﺮار داده اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻌﻀﻲ از آن ﻫﺎ ﺑﻪ ‏ﻫﻤﺮاه رواﺑﻂ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ‬ ‏‎‫‎ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي در ﺟﺪول 4-2 اراﺋﻪ ﺷﺪه اﻧﺪ.‬‏

‎‫‎ﻧﻜﺘﻪ :‬‏
‎‫‎ﺑﻪ ﻃﻮر ﻛﻠﻲ، ﺑﻬﺘﺮ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻪ ﺟﺎي اﻧﺠﺎم آزﻣﺎﻳﺶ ﻫﺎي ﻣﺘﻌﺪد ﺑﻪ روش ﻫﺪ ﻣﺘﻐﻴﻴﺮ ﭼﻨﺪ آزﻣﺎﻳﺶ ﺑﻪ روش ﭘﻤﭙﺎژ اﻧﺠﺎم ﺷﻮد‬ ‏‎‫‎ﻫﺮﭼﻨﺪ ﻫﺰﻳﻨﻪ اﻧﺠﺎم اﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ ‏ﻫﺎ ﺑﺎﻻﺗﺮ ﺑﺎﺷﺪ.‬‏

‎‫‎ﺟﺪول 4-2 ﺑﻌﻀﻲ از روش ﻫﺎي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك ﻫﺎ در ﻣﺤﻞ ﺑﻪ روش ﻫﺪ اﻓﺘﺎن ﻳﺎ ﺧﻴﺰان‬‏

‎‫‎ﻣﻼﺣﻈﺎت ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه:‬‏

‎‫‎ﺑﺎﻳﺪ ﺗﻮﺟﻪ داﺷﺖ ﻛﻪ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه روﺷﻲ ﻏﻴﺮ ﻗﺎﺑﻞ اﻃﻤﻴﻨﺎن ﺑﻮده و ﺑﻌﻀﻲ از ﻋﻠﻞ آن ﺑﻪ ﻗﺮار زﻳﺮ‬ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ:‬‏

‎‫‎‏1. در اﻛﺜﺮ ﻣﻮارد ﺿﺮﻳﺐ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي اﻓﻘﻲ ﺧﺎك ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ اﺳﺖ وﻟﻲ در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻋﻤﻮدي‬ ‏‎‫‎ﺣﺎﺻﻞ ﻣﻲ ﺷﻮد.‬‏
‎‫‎‏2. در ﻣﺎﺳﻪ ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي اﻓﻘﻲ و ﻋﻤﻮدي ﺑﺎ ﻫﻢ اﺧﺘﻼف ﺑﺴﻴﺎر دارﻧﺪ و ﻣﻌﻤﻮﻻً ﺑﻪ ﻋﻠﺖ اﻳﻨﻜﻪ رﺳﻮﺑﺎت ﻣﺎﺳﻪ اي ﺑﻪ‬ ﻃﺮق ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺗﻪ ﻧﺸﻴﻦ ﺷﺪه اﻧﺪ، ‏ﺿﺮﻳﺐ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي اﻓﻘﻲ ده ﻫﺎ و ﻳﺎ ﺻﺪﻫﺎ ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﻴﺸﺘﺮ از ﺿﺮﻳﺐ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ‬ ‏‎‫‎ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻋﻤﻮدي اﺳﺖ.‬‏
‎‫‎‏3. ﺑﺮاي ﺧﺎك ﻫﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﻴﻦ‬ ‏‎10^-3‎‏ تا ‏cm/s‏ ‏‎10^-2‎‏ ‏‎‬‎ﻣﻲ ﺗﻮان از ﻧﻔﻮذﺳﻨﺞ ﺑﺎ ﻫﺪ ﺛﺎﺑﺖ و ﺧﺎك ﻫﺎي ﺑﺎ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﻴﻦ ‏‎10^-6‎‏ تا ‏cm/s‏ ‏‎10^-2‎‏ ‏‎‬‎ﻣﻲ ‏ﺗﻮان از‬ ‏‎‫‎روش ﻫﺪ اﻓﺘﺎن اﺳﺘﻔﺎده ﻧﻤﻮد. در رس ﻫﺎ، ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي را ﻣﻲ ﺗﻮان از ﻃﺮﻳﻖ آزﻣﺎﻳﺶ ادﺋﻮﻣﺘﺮ (ﺗﺤﻜﻴﻢ) ﻧﻴﺰ ﺑﺪﺳﺖ آورد.‬‏
‏4. زﻣﺎﻧﻲ ﻛﻪ ﺧﺎك ﻫﺎي رﻳﺰداﻧﻪ (رس و ﺳﻴﻠﺖ) ﻣﻮرد آزﻣﺎﻳﺶ ﻗﺮار ﻣﻲ ﮔﻴﺮﻧﺪ، زﻣﺎن ﻳﺎﻓﺘﻦ ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻃﻮﻻﻧﻲ‬ ‏‎‫‎اﺳﺖ و در ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻧﺸﺴﺖ ﺧﺎك و ﻳﺎ ‏ﺗﺒﺨﻴﺮ آب در ﻧﺘﻴﺠﻪ آزﻣﺎﻳﺶ ﺗﺎﺛﻴﺮ ﺑﺴﻴﺎر دارد.‬‏
‎‫‎‏5. در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه ﻣﻌﻤﻮﻻً ﺑﺮاي ﻛﻢ ﻛﺮدن زﻣﺎن آزﻣﺎﻳﺶ از ﺷﻴﺐ ﻫﺎي ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ زﻳﺎد اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲ ﺷﻮد (ﻣﻌﻤﻮﻻً 5 و ﻳﺎ‬ ‏‎‫‎ﺑﻴﺸﺘﺮ) وﻟﻲ در ﻃﺒﻴﻌﺖ ﺷﻴﺐ ‏ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ ﻣﻌﻤﻮﻻً ﻛﻢ ﺑﻮده و ﺣﺪود آن ﺑﻴﻦ 0.1 ﺗﺎ 2 اﺳﺖ.‬‏
‎‫‎‏6. ﺑﺮاي آزﻣﺎﻳﺶ ﺧﺎك ﻫﺎي رس اﺣﺘﻴﺎج ﺑﻪ ﺷﻴﺐ ﻫﺎي ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ زﻳﺎد اﺳﺖ ﻛﻪ آب در ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺟﺮﻳﺎن ﻳﺎﺑﺪ. در ﻧﺘﻴﺠﻪ‬ ﻣﻘﺪار ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه ‏ﻗﺎﺑﻞ اﻃﻤﻴﻨﺎن ﻧﻴﺴﺖ. در ﺧﺎك ﻫﺎي ﻣﺎﺳﻪ اي اﮔﺮ ﺷﻴﺐ ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ زﻳﺎدﺗﺮ از‬ ﺣﺪ ﺑﺎﺷﺪ ﺑﺎﻋﺚ ﺟﻮﺷﺶ در ﻣﺎﺳﻪ ﺷﺪه و ﻧﺴﺒﺖ ﺗﺨﻠﺨﻞ را ﺗﻐﻴﻴﺮ داده و ﺿﺮﻳﺐ ‏ﻧﻔﻮذﻳﺮي ﻏﻴﺮ ﻗﺎﺑﻞ اﻃﻤﻴﻨﺎﻧﻲ ﺣﺎﺻﻞ ﻣﻲ‬ ‏‎‫‎ﺷﻮد.‬‏
‎‫‎‏7. رس ﻫﺎ و ﺳﻴﻠﺖ ﻫﺎ ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ داراي ﻟﻨﺰ ﻣﺎﺳﻪ اي ﺑﻮده و ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻧﺎﻫﻤﺴﺎﻧﮕﺮد ﺑﺎﺷﻨﺪ ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﻣﻘﺎدﻳﺮ‬ ‏‎‫‎ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه در آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه ﻣﻲ ﺗﻮاﻧﺪ ‏ﺗﻔﺎوت ﭼﺸﻤﮕﻴﺮي ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﻣﺤﻠﻲ داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻨﺪ.‬‏

ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺸﺎت ﺻﺤﺮاﻳﻲ ﺑﺮاي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺧﺎك ﺑﻬﺘﺮ اﺳﺖ و ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه ﻗﺎﺑﻞ اﻃﻤﻴﻨﺎن ﺗﺮ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ زﻳﺮا‬ ﻣﻨﻌﻜﺲ ﻛﻨﻨﺪه ﺷﺮاﻳﻂ ‏واﻗﻌﻲ ﺧﺎك ﻣﺤﻞ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ وﻟﻲ ﻋﻴﺐ آن ﻫﺎ ﻃﻮﻻﻧﻲ ﺗﺮ ﺑﻮدن زﻣﺎن آزﻣﺎﻳﺶ و زﻳﺎد ﺑﻮدن ﻫﺰﻳﻨﻪ ﻫﺎي اﺟﺮاي‬ ‏‎‫‎آزﻣﺎﻳﺶ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.‬‏

‎‫‎ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻣﻌﺎدل در خاك ﻫﺎي ﻻﻳﻪ بندي ﺷﺪه‬‏

‎‫‎ﺑﺮﺣﺴﺐ ﺒﻴﻌﺖ رﺳﻮﺑﺎت (ﻧﻬﺸﺘﻪ ﻫﺎي) ﺧﺎك، ﺿﺮﻳﺐ ﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﻳﻚ ﻻﻳﻪ، ﻣﻤﻜﻦ ﺳﺖ ﺑﺎ ﺟﻬﺖ ﺟﺮﻳﺎن ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺪ. در ﻳﻚ‬ ﺧﺎك ﻻﻳﻪ ﺑﺑﻨﺪي ﺷﺪه، ﻛﻪ در آن ‏ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي ﺑﺮاي ﺟﺮﻳﺎن در یک اﻣﺘﺪاد ﻣﺸﺨﺺ ﺑﺮاي ﻻﻳﻪ ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ متفاوت اﺳﺖ،‬ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻳﻚ ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬیری برای ﺟﺮﻳﺎن در امتداد ﻗﺎﺋﻢ و ‏افقی از ﻣﻴﺎن ﻳﻚ ﺧﺎك ﻻﻳﻪ ي ﺑﺎ ﻻﻳﻪ ﻫﺎي اﻓﻘﻲ ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﻗﺮار ﻣﻲ ﮔﻴﺮد.‬‏

ﺷﻜﻞ 4-9 ﻳﻚ ﺧﺎك‬ یک خاک ‏n‏ لایه ﺑﺎ ﺟﺮﻳﺎن در اﻣﺘﺪاد اﻓﻖ را ﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ به اﻳﻦ ﻧﻮع ﺟﺮﻳﺎن، جریان موازی گفته میشود. مقطعی ﺑﺎ ﻃﻮل ﺣﺪ ﻛﻪ از ‏n‏ ‏لایه عبور داده شده و ﻋﻤﻮد ﺑﺮ اﻣﺘﺪاد ﺟﺮﻳﺎن اﺳﺖ، در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد. ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي معادل را در ﭼﻨﻴﻦ ﺣﺎﻟﺘﻲ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﺪﺳﺖ ‏آورد:‬‏

ﺷﻜﻞ 4-9 تعیین ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮی ﻣﻌﺎدل ﺟﺮﻳﺎن اﻓﻘﻲ در ﺧﺎك ﻫﺎي ﻻﻳﻪ ﺑﻨﺪي ﺷﺪه

ﻧﻜﺘﻪ ﻣﻬﻢ :‬‏
در ﺟﺮﻳﺎن ﻣﻮازي دارﻳﻢ:‬‏
q = q₁ + q₂ + .......... + q_n‎
‎ ‫‪i = i₁ = i₂ = .......... = i_n‬‬ ‎

ﺷﻜﻞ 4-10، ﻳﻚ ﺧﺎك ‏n‏ ﻻﻳﻪ ي را ﺑﺎ ﺟﺮﻳﺎن در اﻣﺘﺪاد ﻗﺎﺋﻢ ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ ﺑﻪ اﻳﻦ ﻧﻮع ﺟﺮﻳﺎن، ﺟﺮﻳﺎن ﺳﺮي ﮔﻔﺘﻪ ﻣﻴﺸﻮد. نفوذﭘﺬﻳﺮي ﻣﻌﺎدل را در ﭼﻨﻴﻦ ‏ﺣﺎﻟﺘﻲ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از راﺑﻄﻪ زﻳﺮ می ﺗﻮان ﺑﺪﺳﺖ آورد:‬‏

‎‫‎ﺷﻜﻞ 4-10 ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺿﺮﻳﺐ نفوذﭘﺬﻳﺮي ﻣﻌﺎدل‬ ﺟﺮﻳﺎن ﻗﺎﺋﻢ در ﺧﺎك های لایه ﺑﻨﺪي ﺷﺪه

‎‫‎ﻧﻜﺘﻪ ﻣﻬﻢ :‬‏
‎‫‎در ﺟﺮﻳﺎن ﺳﺮي دارﻳﻢ:‬‏
‎‫‪q = q₁ = q₂ = .......... = q_n
‎‫‪h = h₁ + h₂ + .......... + h_n‎

‎‫‎راﺑﻄﻪ ﭘﻴﻮﺳﺘﮕﻲ و ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن ‏

‎‫‎در ﻗﺴﻤﺖ ﻫﺎي ﻗﺒﻠﻲ، ﺣﺎﻟﺖ ﻫﺎي ﺳﺎده اي از ﺟﺮﻳﺎن ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ ﻛﻪ ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ دﺑﻲ ﺟﺮﻳﺎن در آن ﻫﺎ، ﻛﺎرﺑﺮد‬ ﻣﺴﺘﻘﻴﻢ ﻗﺎﻧﻮن دارﺳﻲ ﻛﻔﺎﻳﺖ ‏ﻣﻲ ﻛﺮد اﻣﺎ در ﺧﻴﻠﻲ از ﺣﺎﻻت، ﺟﺮﻳﺎن آب در ﺧﺎك ﻧﻪ ﺗﻨﻬﺎ در ﻳﻚ اﻣﺘﺪاد ﻧﻴﺴﺖ، ﺑﻠﻜﻪ در ﺗﻤﺎم‬ ﺳﻄﺢ ﻋﻤﻮد ﺑﺮ ﺟﺮﻳﺎن ﻧﻴﺰ ﻳﻜﻨﻮاﺧﺖ ﻧﻤﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ در ‏ﭼﻨﻴﻦ ﺷﺮاﻳﻄﻲ از روﻳﻜﺮدي ﻣﺘﻔﺎوت ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ دﺑﻲ و ﻓﺸﺎر‬ ‏‎‫‎ﺟﺮﻳﺎن اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲ ﻧﻤﺎﻳﻴﻢ.‬‏

‎‫‎ﺑﺎ ﻓﺮض ﻏﻴﺮﻗﺎﺑﻞ ﺗﺮاﻛﻢ ﺑﻮدن آب و ﻋﺪم ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺣﺠﻢ در ﺗﻮده ﺧﺎك و ﺑﺎ ﻣﺴﺎوي ﻗﺮار دادن دﺑﻲ ﺟﺮﻳﺎن ورودي و دﺑﻲ ﺟﺮﻳﺎن‬ ‏‎‫‎ﺧﺮوﺟﻲ در ﺷﻜﻞ 4-13، ‏ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﭘﻴﻮﺳﺘﮕﻲ ﺟﺮﻳﺎن ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺑﻪ دﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ:‬‏

ﺷﻜﻞ 4-13‏

‎‫‎ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻗﺎﻧﻮن دارﺳﻲ، ﺳﺮﻋﺖ ﺟﺮﻳﺎن را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﻮﺷﺖ:‬‏

‎‫‎ﻛﻪ در رواﺑﻂ ﻓﻮق ‪ ‏k_x‬‎‏ و ‪ ‏k_z‬‎‏ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺿﺮاﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي در‬ اﻣﺘﺪادﻫﺎي اﻓﻘﻲ و ﻗﺎﺋﻢ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ. ﺑﺎ ﺗﺮﻛﻴﺐ رواﺑﻂ ﻓﻮق ﻣﻲ‬ﺗﻮان ﻧﻮﺷﺖ:‬‏

اﮔﺮ ﺧﺎك از ﻧﻘﻄﻪ ﻧﻈﺮ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي اﻳﺰوﺗﺮوﭘﻴﻚ (ﻫﻤﺴﺎﻧﮕﺮد) ﺑﺎﺷﺪ (ﻳﻌﻨﻲ ‏‎‫‪‎‏ ،‎( k_x=k_z‬‎‏ راﺑﻄﻪ ﭘﻴﻮﺳﺘﮕﻲ ﺑﺮاي ﺟﺮﻳﺎن ﻫﺎي دوﺑﻌﺪي ‏‎‫‎ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻧﻮﺷﺘﻪ ‏ﻣﻲ ﺷﻮد:‬‏

راﺑﻄﻪ ﻓﻮق ﻛﻪ راﺑﻄﻪ ﭘﻴﻮﺳﺘﮕﻲ ﺑﺮاي ﻳﻚ ﻣﺤﻴﻂ اﻳﺰوﺗﺮوﭘﻴﻚ اﺳﺖ، ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪه دو دﺳﺘﻪ ﻣﻨﺤﻨﻲ ﻣﺘﻌﺎﻣﺪ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ ﻛﻪ ﻧﺎم‬ ﻳﻜﻲ ﺧﻄﻮط ﺟﺮﻳﺎن و ﻧﺎم دﻳﮕﺮي ‏ﺧﻄﻮط ﻫﻢ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ اﺳﺖ. ﺧﻄﺮ ﺟﺮﻳﺎن ﺧﻄﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ ذرات آب در اﻣﺘﺪاد آن از ﺑﺎﻻدﺳﺖ ﺑﻪ ﭘﺎﻳﻴﻦ‬ ‏‎‫‎دﺳﺖ در ﺧﺎك ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮ ﺟﺮﻳﺎن ﻣﻲ ﻳﺎﺑﻨﺪ. ﺧﻂ ﻫﻢ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ‏ﺧﻄﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ ﻧﻘﺎط واﻗﻊ در روي آن داراي ﻳﻚ اﻧﺮژي ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.‬‏
‎‫‎ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ اﮔﺮ ﭘﻴﺰوﻣﺘﺮﻫﺎﻳﻲ در روي ﻧﻘﺎط واﻗﻊ در روي ﻳﻚ ﺧﻂ ﻫﻢ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻧﺼﺐ ﺷﻮﻧﺪ، ﺗﺮاز ﻓﻮﻗﺎﻧﻲ ﺳﻄﺢ آب در ﺗﻤﺎم‬ ‏‎‫‎ﭘﻴﺰوﻣﺘﺮﻫﺎ ﻳﻜﺴﺎن ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد.‬‏

‎‫‎ﺗﺮﻛﻴﺒﻲ از ﺗﻌﺪاد ﺧﻄﻮط ﺟﺮﻳﺎن و ﺗﻌﺪادي ﺧﻄﻮط ﻫﻢ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ، ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ. در ﺗﺮﺳﻴﻢ ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن‬ ‏‎‫‎دو ﻗﺎﻋﺪه زﻳﺮ را ﺑﺎﻳﺪ ﻣﺮاﻋﺎت ﻧﻤﻮد:‬‏

‎‫‎‏1. ﺧﻄﻮط ﺟﺮﻳﺎن و ﺧﻄﻮط ﻫﻢ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﺑﺮ ﻫﻢ ﻋﻤﻮدﻧﺪ.‬‏
‎‫‎‏2. ﻫﺮ ﻳﻚ از ﭼﺸﻤﻪ ﻫﺎي ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن ﺗﻘﺮﻳﺒﺎً ﺑﺎﻳﺪ ﻣﺮﺑﻊ ﺑﺎﺷﻨﺪ.‬‏

‎‫‎ﻣﺜﺎل ﻫﺎﻳﻲ از ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن در ﺷﻜﻞ ﻫﺎي زﻳﺮ ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﻧﺪ.‬‏

ﺷﻜﻞ 4-14 ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن در اﻃﺮاف ﻟﻮﻟﻪ زﻫﻜﺶ

‎‫‎

ﺷﻜﻞ 4-15 ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن ﭘﺸﺖ دﻳﻮار ﺣﺎﺋﻞ ‏

‎‫‎

ﺷﻜﻞ 4-16 ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن اﻃﺮاف ﺳﭙﺮي‬‏

‎‫‎

ﺷﻜﻞ 4-17 ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن زﻳﺮ آب ﺑﻨﺪ ﺑﺘﻨﻲ‬‏

‎‫‎

ﺷﻜﻞ 4-18 ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن داﺧﻞ ﺳﺪ ﺧﺎﻛﻲ ﺑﺎ ﺑﺴﺘﺮ ﻧﻔﻮذﻧﺎﭘﺬﻳﺮ‬‏

‎‫‎

ﺷﻜﻞ 4-19 ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن در داﺧﻞ ﺳﺪ و ﻓﻮﻧﺪاﺳﻴﻮن ﺳﺪ ﺧﺎﻛﻲ‬‏

‎‫‎

ﺷﻜﻞ 4-20 ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن داﺧﻞ ﺳﺪ ﻧﺎﺣﻴﻪ ﺑﻨﺪي ﺷﺪه ﺑﺎ ﻫﺴﺘﻪ رﺳﻲ‬‏

‎‫‎ﺑﺮاي ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه در ﺷﻜﻞ 4-21 ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﺮزي زﻳﺮ اﻋﻤﺎل ﺷﺪه اﺳﺖ:‬‏

‏1. ﺳﻄﺢ ﻻﻳﻪ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮ در ﺑﺎﻻدﺳﺖ و ﭘﺎﻳﻴﻦ دﺳﺖ (ﺧﻄﻮط‬‏‎ ‎‏ ‏ab‏ و ‏de‏)، ﺧﻄﻮط ﻫﻢ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻫﺴﺘﻨﺪ.‬‏
‏‫2. ﭼﻮن‎ ‎‏ ‏ab‏ و ‏de‏ ﻫﻢ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻫﺴﺘﻨﺪ، ﺗﻤﺎم ﺧﻄﻮط ﺟﺮﻳﺎن اﻳﻦ دو ﺧﻂ را ﺑﺎ زاوﻳﻪ ﻗﺎﺋﻤﻪ ﻗﻄﻊ ﻣﻲ ﻛﻨﻨﺪ.‏
‏‫3. ﻣﺮزﻫﺎي ﻻﻳﻪ ﻧﻔﻮذﻧﺎﭘﺬﻳﺮ ﻳﻌﻨﻲ ﺧﻂ‎ ‎‏ ‏fg‏ ﻳﻚ ﺧﻂ ﺟﺮﻳﺎن اﺳﺖ و ﺑﻪ ﻫﻤﻴﻦ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺳﻄﻮح ﭘﺮده ﻧﻔﻮذﻧﺎﭘﺬﻳﺮ (ﺳﻄﺢ ﺳﭙﺮ) ﻳﻌﻨﻲ ﺧﻂ‎ ‎‏ ‏acd، ﻧﻴﺰ ﻳﻚ ﺧﻂ ‏ﺟﺮﻳﺎن اﺳﺖ.‬‏
‏4. ﺧﻄﻮط ﻫﻢ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ، ﺧﻄﻮط ﺟﺮﻳﺎن‎ ‎‏ ‏acd‏ و ‏fg‏ را ﺑﻪ زاوﻳﻪ ﻗﺎﺋﻤﻪ ﻗﻄﻊ ﻣﻲ ﻛﻨﻨﺪ.‏
‎ ‫‪ ‬‬

‎‫‎

ﺷﻜﻞ 4-12‬‏

‎‫‎ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺷﻜﻞ ﻓﻮق ﻣﻲ ﺗﻮان ﮔﻔﺖ:‬‏
‎‫‎‏1. در ﺷﻜﻞ ﻓﻮق ﺗﻌﺪاد ﺧﻄﻮط ﺟﺮﻳﺎن ﺑﺮاﺑﺮ 5 ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ 4 ﻣﺠﺮاي ﺟﺮﻳﺎن ﺧﻮاﻫﻴﻢ داﺷﺖ ﻳﻌﻨﻲ‬ 4 = ‏N_f ‎
‏2. ﺗﻌﺪاد ﺧﻄﻮط ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﺑﺮاﺑﺮ 7 ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ 6 اﻓﺖ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﺧﻮاﻫﻴﻢ داﺷﺖ، ﻳﻌﻨﻲ‬ 4 = ‪‏N_d

‎‫ ‎ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺗﺮاوش ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن (ﺗﻌﻴﻴﻦ دﺑﻲ زﻫﺎب) ‏

‎‫‎در ﻫﺮ ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن، ﻧﻮار ﺑﻴﻦ دو ﺧﻂ ﺟﺮﻳﺎن، ﻣﺠﺮاي ﺟﺮﻳﺎن ﻳﺎ ﻛﺎﻧﺎل ﺟﺮﻳﺎن ﻧﺎﻣﻴﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد. ﺷﻜﻞ 4-22 ﻳﻚ ﻣﺠﺮاي ﺟﺮﻳﺎن‬ ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ ﺧﻄﻮط ﻫﻢ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ‏را ﻛﻪ ﺗﺸﻜﻴﻞ ﭼﺸﻤﻪ ﻫﺎي ﻣﺮﺑﻊ ﻣﻲ دﻫﺪ را ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ. دﺑﻲ ﻧﺸﺴﺖ از ﻣﻴﺎن ﻣﺠﺮاي ﺟﺮﻳﺎن‬ ‏‎‫‎ﺑﺮاي ﻋﺮض واﺣﺪ (ﻋﻤﻮد ﺑﺮ ﻣﻘﻄﻊ ﻗﺎﺋﻢ ﺑﺮ ﻻﻳﻪ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮ) ﺑﻪ ‏ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻗﺎﺑﻞ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ اﺳﺖ:‬‏

‎ ‫‎ﻛﻪ در آن:‬‏
‎= H‎‏ اﺧﺘﻼف ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﺑﻴﻦ ﺑﺎﻻدﺳﺖ و ﭘﺎﻳﻴﻦ دﺳﺖ (اﻓﺖ ﻛﻠﻲ ﺑﺎر آﺑﻲ)‏
‎= N_d‎‏ ﺗﻌﺪاد اﻓﺖ ﻫﺎي ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ‏

ﺷﻜﻞ 4-22‏

اﮔﺮ ﺗﻌﺪاد ﻣﺠﺎري ﺟﺮﻳﺎن در ﻳﻚ ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن ﻣﺴﺎوي‎ ‎‏ ‏Nf‏ ﺑﺎﺷﺪ، دﺑﻲ ﻛﻞ ﺟﺮﻳﺎن از ﺗﻤﺎم ﻣﺠﺎري ﺟﺮﻳﺎن ﺑﺮاي ﻋﺮض واﺣﺪ ﺑﺮاﺑﺮ ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ ﺑﺎ:‬‏

‎ ‫‎ﻧﻜﺘﻪ :‬‏
‎‫‎اﮔﺮ ﻻﻳﻪ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮ ﻛﻪ آب در آن ﺟﺮﻳﺎن ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ، ﻏﻴﺮﻫﻤﺴﺎﻧﮕﺮد ﺑﺎﺷﺪ، در اﻳﻦ ﺻﻮرت ﺿﺮﻳﺐ ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي در دو اﻣﺘﺪاد ﻋﻤﻮد ﺑﺮ‬ ﻫﻢ‪ ‏x‏ ‏‎‬‎و ‏z‏ ‏‎‬‎ﻳﻜﺴﺎن ﻧﺨﻮاﻫﺪ ‏ﺑﻮد. در اﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ دﺑﻲ ﮔﺬرﻧﺪه از ﺗﻤﺎم ﻣﺠﺎري ﺟﺮﻳﺎن ﺑﺮاي ﻋﺮض واﺣﺪ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ:‬‏

ﻛﻪ در اﻳﻦ راﺑﻄﻪ‎ ‎‏ ‏N_f‏ و ‏N_d‏ ﺑﺮ اﺳﺎس ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن ﻣﺮﺑﻌﻲ ﺧﺎك ﻫﻤﺴﺎﻧﮕﺮد ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ.‏

‎ ‫‎ﻧﻜﺘﻪ :‬‏
ﻓﺸﺎر آب ﺣﻔﺮه اي و ﻓﺸﺎر ﺑﺎﻻﺑﺮﻧﺪه در زﻳﺮ ﺳﺎزه ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ ﻫﺮ دو ﺑﻪ ﻳﻚ ﻣﻔﻬﻮم ﻫﺴﺘﻨﺪ و ﻣﻨﻈﻮر ﻓﺸﺎر آب‎ ‎‏ ‏p‏ ‏‎‫‎در ﻧﻘﻄﻪ اي ﻣﺎﻧﻨﺪ ‏A‏ اﺳﺖ ﻛﻪ در ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ‏ﺧﺎك آن را ﺑﺎ‎ ‎‏ ‏uA‏ ‏‎‫‎ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﻨﺪ و از راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ:‏

‎ ‫‎ﻛﻪ در آن:‬‏
‎= γ_w‎‏ وزن ﻣﺨﺼﻮص آب
‎= h_A‎‏ ﺑﺎر آﺑﻲ در ﻧﻘﻄﻪ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ ﻛﻪ ﻫﻤﺎن ﻓﺎﺻﻠﻪ ﺳﻄﺢ ﺗﺮاز آب در آن ﻧﻘﻄﻪ ﺗﺎ ﺳﻄﺢ ﻣﺒﻨﺎ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.‬‏
‎= z_A ‬‬‎‏ ‏‎‫‎ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻧﻘﻄﻪ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ ﺗﺎ ﺳﻄﺢ ﻣﺒﻨﺎ‬‏

‎‫‎ﻧﻜﺘﻪ ﻣﻬﻢ :‬‏
Δh‏ ‏‎ ‫‎ﻳﺎ اﺧﺘﻼف ﻫﺪ ﺑﺮاﺑﺮ اﺧﺘﻼف ﺗﺮاز آب داﺧﻞ ﭘﻴﺰوﻣﺘﺮ ﻫﺎ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻳﻜﺪﻳﮕﺮ اﺳﺖ در ﺣﺎﻟﻲ ﻛﻪ اﺧﺘﻼف ﺻﻌﻮد آب در ﭘﻴﺰوﻣﺘﺮﻫﺎ‬ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از راﺑﻄﻪ ‏p/γ_w‏ یا ‏u/γ_w‏ ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ.‏

ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺜﺎل در ﺷﻜﻞ 4-23 اﺧﺘﻼف ﻫﺪ‎ ‎‏ ‏Δh‏ ﺑﺮاﺑﺮ ﺻﻔﺮ ﺑﻮده وﻟﻲ دو ﭘﻴﺰوﻣﺘﺮ داراي اﺧﺘﻼف ﺻﻌﻮد آب ﻳﺎ ﻫﻤﺎن ﻓﺸﺎر ﻣﻨﻔﺬي ﻣﺘﻔﺎوت ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ.‬‏

‎‫‎

ﺷﻜﻞ 4-23‬‏

‎‫‎ﻓﺸﺎر ﺑﺮ ﻛﻨﺶ در زﻳﺮ ﺳﺎزه ﻫﺎي ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ ‏

از ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﺮاي ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻓﺸﺎر ﺑﺮﻛﻨﺶ در زﻳﺮ ﺳﺎزه ﻫﺎي ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ اﺳﺘﻔﺎده ﻛﺮد. اﻳﻦ ﻣﻔﻬﻮم را ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده‬ ‏‎‫‎از ﻳﻚ ﻣﺜﺎل ﺳﺎده ﻧﺸﺎن داد.‬‏

‎‫‎ﺷﻜﻞ 4-24 ﻣﻘﻄﻊ ﻋﺮﺿﻲ ﺳﺮرﻳﺰ ﻳﻚ ﺑﻨﺪ اﻧﺤﺮاﻓﻲ را ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ ﻛﻪ ﭘﺎﻳﻪ آن در 2 ﻣﺘﺮي زﻳﺮ ﺳﻄﺢ زﻣﻴﻦ ﻗﺮار دارد. ﺑﺎ‬ ﻓﺮض ‪ ، ‏k x = k z = ‎k‬‎ ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن در زﻳﺮ اﻳﻦ ﺳﺮرﻳﺰ رﺳﻢ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺣﺎل ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺧﻄﻮط ﻫﻢ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻣﻲ ﺗﻮان ﻧﻤﻮدار‬ ‏‎‫‎ﺗﻮزﻳﻊ ﻓﺸﺎر در زﻳﺮ ﭘﺎﻳﻪ اﻳﻦ ﺑﻨﺪ را ﺑﻪ ﺻﻮرت ‏زﻳﺮ ﺑﺪﺳﺖ آورد:‬‏

‎ ‫‎ﺷﻜﻞ 4-24 ﻓﺸﺎر ﺑﺮﻛﻨﺶ در زﻳﺮ ﻳﻚ ﺳﺎزه ﻫﻴﺪروﻟﻴﻜﻲ‬‏

‎‫‎‏7 اﻓﺖ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ در ﺷﺒﻜﻪ ﺟﺮﻳﺎن وﺟﻮد دارد و اﺧﺘﻼف ﺳﻄﺢ آب در ﺑﺎﻻدﺳﺖ و ﭘﺎﻳﻴﻦ دﺳﺖ ﺑﺮاﺑﺮ 7 ﻣﺘﺮ اﺳﺖ. در ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻫﺮ اﻓﺖ‬ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ‏‎‫‪H / 7 = 7 / 7 ‎‎= 1m‬‬‎‏ ‏‎‫‎ﻣﺘﺮ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. ﻓﺸﺎر ﺑﺮﻛﻨﺶ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ:‏

ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﺸﺎﺑﻪ در ﻧﻘﻄﻪ ‏b‏ دارﻳﻢ:‏

در ﺷﻜﻞ ﻓﻮق ﻧﻤﻮدار ﺗﻐﻴﻴﺮات ﻓﺸﺎر ﺑﺮﻛﻨﺶ رﺳﻢ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺑﺎ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﺴﺎﺣﺖ زﻳﺮ ﻧﻤﻮدار ﻓﺸﺎر، ﻧﻴﺮوي ﺑﺮﻛﻨﺶ ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲ آﻳﺪ‬ ‏‎‫‎ﻛﻪ ﺑﻪ آن ﻧﻴﺮوي ﻧﺸﺖ ‏ﮔﻔﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد.‬‏

 

 

 

‎‫‎ﻣﻨﺎﺑﻊ و ﻣﺮاﺟﻊ‬‏

جزوه درس مکانیک خاک و پی جناب آقای عبدالمتین ستایس ‏www.ams.ir
اﺻﻮل ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ژﺋﻮﺗﻜﻨﻴﻚ، ﺟﻠﺪ اول: ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﺧﺎك.، ﺗﺮﺟﻤﻪ ﺷﺎﭘﻮر ﻃﺎﺣﻮﻧﻲ.، ﭼﺎپ ﻫﻔﺘﻢ 1380، وﻳﺮاﻳﺶ دوم.‬‏
ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ ﺳﻮاﻻت ﻃﺒﻘﻪ ﺑﻨﺪي ﺷﺪه آزﻣﻮن ﻛﺎرﺷﻨﺎﺳﻲ ارﺷﺪ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﺧﺎك.، ﺗﺎﻟﻴﻒ: ﺳﺎﺳﺎن اﻣﻴﺮ اﻓﺸﺎري.، ﭼﺎپ ﺳﻮم 1382.‬‏
‪‏Soil Mechanics,Basic Concept and Engineering Applications., A. Aysen., Balkema Publishers‬‬‎‎, 2002‬‏