Effects of inclined cut-offs and foundation soil on seepage flow beneath a hydraulic structure

Bu çalışmada, baraj altındaki sızmalarla ilgili çıkış yük eğimi ve kaldırma kuvveti gibi önemli parametrelerin belirlenmesi bir matematik modelle incelenmiştir. Bunlardan başka temel zemini özelliklerinin de borulanma veya alttan kaldırmaya dolayısıyla yapının sağlamlık riskine etkileri vardır. Yapının altına yerleştirilen palplanşlar bu tehlikelerin azaltılmasında etkili olur. Bu amaçla, sonlu farklar metoduna dayanan bir nümerik çözüm geliştirilerek homojen olmayan ve anizotrop bir temel için baraj altındaki basınç yükleri özellikle eğimli palplanş durumu için hesaplanmıştır. Modelin geçerliliği analitik çözümlerle karşılaştırılmıştır. Analitik çözümler sadece izotrop ve homojen zeminler ile sonsuz derinlikli geçirimli zeminler için mevcuttur. Sonuçların iyi bir uyum içinde oldukları belirlenmiştir. Bu çalışmanın hedefi palplanş eğim açısının, zeminin kx/kz sızma katsayısı oranlarının ve palplanş derinliğinin çıkış yük eğimine ve kaldırma basıncına etkilerini incelemektir. Anahtar Kelimeler: Baraj, sonlu farklar, nümerik model, borulanma, sızma, palplanş.In the study of confined seepage through pervious soils beneath water retaining structures, the exit gradient and the uplift pressure are among the important quantities that need to be assessed by the designers. These quantities, in addition to the foundation soil characteristics, play a great role in determining the safety of such structures against failure due to piping or uplift. Cut-offs like sheet piles can be provided to reduce such quantities, resulting in an appreciable saving in dimensions of the structure. For these reasons, a numerical model, employs the finite difference technique, is developed to solve for the piezometric head distribution within the pervious foundation soil beneath a dam (or weir) with inclined sheet pile(s). The validity of the developed model is examined by comparing its results with the available analytical solution, for the case of a homogeneous and isotropic soil having an infinite depth. The comparison showed an excellent agreement. The objective of the present study is to investigate the effects of the slope angle of the sheet pile, ?, the variation of horizontal to vertical permeability ratio, kx/kz, and the sheet pile to foundation soil depths ratio, , on exit gradient and uplift pressure. The exit gradient and uplift pressure are evaluated graphically in non-dimensional form and are shown to be affected by changing the above mentioned parameters.Keywords: Dam, finite difference, numerical model, piping, seepage, sheet pile