Хлапук, М. М. та Клімов, С. В. та Білецький, А. А. та Шумлянський, А. О. та Осадчий, В. С. (2025) АНАЛІЗ ТЕОРЕТИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ МЕХАНІЧНОЇ СУФОЗІЇ ТА КОЛЬМАТАЖУ В ДРЕНАЖНИХ СИСТЕМАХ. Вісник Національного університету водного господарства та природокористування (1(109)). с. 95-116.

Text Vt420259.pdf Download(996kB)

Анотація

У статті виконано аналіз теоретичних досліджень суфозійних процесів, що виникають у дренажі на меліоративних системах та гідротехнічних спорудах з ґрунтових матеріалів. Основну увагу в статті приділено механічній суфозії – перенесення та винесення дрібних частинок в ґрунтовому масиві під дією фільтраційного потоку, що супроводжується зміною пористості середовища та коефіцієнта фільтрації. Розглянуто механізми виникнення внутрішньої та зовнішньої суфозії, а також процес кольматажу – зупинки переміщення частинок у порах. На основі огляду літературних джерел та результатів лабораторних і натурних досліджень охарактеризовано вплив гідравлічного градієнта на інтенсивність фільтраційних деформацій. Узагальнено відомі критерії суфозійної стійкості ґрунтів, зокрема коефіцієнт неоднорідності гранулометричного складу та критичний гідравлічний градієнт. Проаналізовано традиційні та сучасні моделі, що використовуються для кількісного прогнозування розвитку суфозії в неоднорідних середовищах. Обґрунтовано необхідність доповнення класичних рівнянь фільтраційного потоку рівняннями балансу маси рухомих частинок. Показано, що наявні класичні теоретичні підходи (рівняння Дарсі, Буссінеска, Дюпюї – Форхгеймера та інші) не враховують зміни коефіцієнта фільтрації в часі через суфозійні деформації масиву ґрунту. Аналіз результатів теоретичних та експериментальних досліджень підтверджує істотний вплив переміщення частинок на водоприймальну здатність дрен. Зроблено висновок, що прогнозування працездатності дренажних систем неможливе без урахування суфозійних змін у придренній зоні. Необхідним є удосконалення математичних моделей шляхом врахування розвитку суфозійних процесів як детермінуючого фактора, що впливає на зміну гідравлічних параметрів у системі фільтрації.

Title in English

ANALYSIS OF THEORETICAL STUDIES OF MECHANICAL SUFFUSION AND COLMATAGE IN DRAINAGE SYSTEMS

English abstract

The article provides an analysis of theoretical studies of suffusion processes occurring in drainages on reclamation systems and hydraulic structures made of soil materials. The primary focus of the article is mechanical suffusion, defined as the transfer and removal of small particles in the soil massif under the influence of filtration flow, accompanied by changes in the porosity of the medium and the filtration coefficient. The mechanisms of internal and external suffusion, as well as the process of colmatage – the stoppage of the movement of particles in the pores – are considered. This paper presents a comprehensive review of the extant literature on the subject, together with the results of laboratory and field studies. The aim of the study is to characterise the influence of the hydraulic gradient on the intensity of filtration deformations. The following paper summarises the known criteria of soil suction resistance, in particular the coefficient of heterogeneity of the particle size distribution and the critical hydraulic gradient. An analysis is conducted of traditional and modern models that are utilised for the quantitative prediction of the development of sulfides in heterogeneous media. The necessity of supplementing the classical equations of filtration flow with the equations of mass balance of moving particles is substantiated. It has been demonstrated that contemporary classical theoretical approaches (Darcy, Boussinesq, Dupui – Forchgeimer’s model, etc.) fail to account for temporal variations in the filtration coefficient resulting from suffusion deformations of the soil massif. The analysis of the results of theoretical and experimental studies confirms the significant impact of particle movement on the water intake capacity of drains. It is concluded that predicting the performance of drainage systems is impossible without taking into account the suffusion changes in the subsoil zone. It is imperative to enhance mathematical models by incorporating the progression of suffusion processes as a pivotal factor influencing the transformation of hydraulic parameters within the filtration system.

Перегляд елементу

Завантажень