Design and laboratory verification of a physical model of sloping capillary barrier

摘要

A physical model was designed and constructed to study the mechanisms associated with capillary barriers for slope stabilization purposes. Prior to construction of the model, various numerical analyses were conducted to determine the optimum dimensions and appropriate soil types for the materials of the capillary barrier model. This paper is divided into three sections: the first two sections are related to the design of the model and are to obtain the optimum dimensions of the model and to investigate the range of soil properties that are most suitable for experimental studies in the laboratory; and the last section is laboratory verification of the numerical analysis where the numerical simulation results are compared with the experimental data. Based on the numerical simulation results, the physical capillary barrier model was constructed using two different combinations of soils, namely silty sand over gravelly sand and fine sand over gravelly sand. From the comparison of the numerical results and experimental data, it was found that the numerical analysis was able to simulate the experiment on the physical capillary barrier model reasonably well.Key words: physical capillary barrier model, unsaturated water flow, numerical simulation, pore-water pressure, volumetric water content, slope stability, infiltration.On a conçu et construit un modèle physique pour étudier le mécanisme associé aux écrans capillaires utilisés pour la stabilisation des talus. Avant la construction du modèle, on a réalisé diverses analyses numériques pour déterminer les dimensions optimales et les types de sols appropriés pour les matériaux du modèle d'écran capillaire. Cet article est divisé en trois sections: les deux premières sections ont trait à la conception du modèle qui consiste à obtenir les dimensions optimales du modèle et à étudier la plage des propriétés qui sont les plus adéquates pour les études expérimentales dans le laboratoire; et la dernière section comprend la vérification en laboratoire de l'analyse numérique où les résultats de la simulation numérique sont comparés aux données expérimentales. Sur la base des résultats de la simulation numérique, le modèle de l'écran capillaire a été construit en utilisant deux différentes combinaisons de sols; nommément, un sable limoneux sur un sable graveleux, et un sable fin sur un sable graveleux. En partant de la comparaison des résultats numériques avec les résultats expérimentaux, on a trouvé que l'analyse numérique pouvait simuler raisonnablement bien l'expérience sur le modèle physique d'écran capillaire.Mots clés : modèle physique d'écran capillaire, écoulement non saturé d'eau, simulation numérique, pression interstitielle, teneur en eau volumétrique, stabilité de talus, infiltration.[Traduit par la Rédaction]