انتخاب صفحه

مقدمه

سرزمین ایران در منطقه ای خشک و نیمه خشک قرار گرفته، و توزیع ناموزون جریان های سطحی محدودیت های عمده ای را در امر استفاده از این عنصر حیاتی به وجود اورده است و به علاوه قسمت اعظم این جریان ها قبل از اینکه مورد استفاده قرار گیرند از دسترس خارج و به سوی دریا سرازیر می گردند. از ان جایی که تأمین آب همواره نیاز اساسی بشر برای استفاده های کشاورزی ، صنعتی و آب شرب شهرها بوده است، لذا مهار سیلاب ها و آب های جاری از طریق احداث سد، از کارهای اساسی و زیربنایی محسوب و از اهمیت ویژه ای برخوردار است. سد خاکی ، ساختمان یا تأسیساتی است که بر روی رودخانه یا مسیل و با استفاده از مصالح بدون ملات به منظور ذخیره و بالا آوردن سطح آب در پشت آن ساخته می شود. وظیفه اصلی یک سد مخزنی در درجه اول ذخیرهٔ آب و جلوگیری از نفوذ آب بدنه و پی و در درجه دوم پایداری در مقابل نیروهای وارده است . در سدهای خاکی به دلیل پیوسته نبودن مصالح معمولاً تنها راه مقابله با نیروهای وارد بر بدنه سد استفاده از وزن است ، بنابراین سد خاکی به ناچار باید به صورت وزنی و با مقطع ذوزنقه ای شکل ساخته شود. امّا از نظر نفوذ آب ، چون بدنه سد از مصالح خاکی یعنی از ذرات جدا از هم و بدون ملات ساخته می شود، از این رو در مقابل آب نفوذپذیر خواهد بود و باید برای جلوگیری از تراوش و تلفات اب تدابیر لازم اتخاذ گردد سوابق بروز خسارت ناشی از انهدام سدهای خاکی در ایران و جهان نشان از نتایج ناخوشایند و بروز اثرات مخرب زیست محیطی داشته است. لذا نگاه همه جانبه – بررسی تکمیلی – اصرار بر محکم سازی و هر گونه تدبیری که به نوعی این احتمال را کاهش دهد مهم بوده باید به آن به چشم نوعی سرمایه گذاری نگریسته شود. این تحقیقی سعی دارد. در همین راستا قدمی هر چند کوچک جهت استفاده محققانی باشد که در آینده به عنوان طراح سدهای خاکی فعالیت خواهند داشت .

فهرست مطالب

چکیده 1

مقدمه  2

فصل اول:کلیات

۱ – ۱) هدف

باتوجه به اینکه بعد از انقلاب تعداد زیادی سد خاکی در کشور ساخته شده است که اکثرا از نظر موقعیت مکانی مشرف به روستاها و شهرها یا مراکز پراهمیت کشاورزی قرار گرفته اند و اینگونه سدها اکثرا نیازمند مهندسی مجدد و بررسی کیفیت ایمنی بدنه بوده و می بایست مشکلات احتمالی ساخت آنها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته ، و در صورت امکان تمهیدات جدیدی درنظر گرفته شود. ۰ این پروژه (تحقیقی) سعی دارد تا با بررسی نمونه های مختلف سدهای خاکی مقدار تراوشی را به کمک روابط محاسباتی از طریق نمودار نشان داده، و شرایط مناسب جهت توجه بیشتر و بهتر به اینگونه پروژه هارا موجب گردد بدیهی است آنچه به آن پرداخته می شود گوشه هایی از مباحث پیچیده و گسترده سدهای خاکی و موضوع نشت در بدنه آنها می باشد و مسلما محققین و پژوهشگران بعدی باید با توسعه اینگونه تحقیقات امکانات مناسب تری در راستای اهداف پیش گفته فراهم آورند.

1-1-هدف 4

1-2-پیشینه تحقیق 5

1-3-روش کار وتحقیق 6

ابتدای شروع تخریب در سد

ابتدای شروع تخریب در سد

فصل دوم:تراوش درسدهای خاکی وراهکارهای مقابله با آن

۲-۱-۲) تراوشی از پی سدهای خاکی

یکی دیگر از محل های تراوش در سدهای خاکی پی آن می باشد، که بر پایداری سد اثر منفی داشته و می بایست مورد توجه قرار گیرد. مولکول های آب به دلیل وجود انرژی پتانسیلی در محیط متخلخل خاک جریان می یابند و طی مسیر در این محیط به تدریج انرژی خود را به واسطه اصطکاک از دست می دهند. این پدیده که تراوش (نشت) آب در محیط متخلخل خاک نام دارد، دارای آثار نامطلوبی به شرح زیر است.

۱- تلف شدن آب ذخیره شده در پشت سد خاکی .

 ۲- ایجاد فشار منفذی در محیط متخلخل و کاهش تنش مؤثر بین ذرات خاک و در نتیجه کاهش مقاومت برشی آن .

۳- به حرکت درآمدن ذرات خاک و ایجاد پدیدهٔ فرسایش درونی در محیط. یک از مسائل فوق می توانند بر پایداری سدهای خاکی اثر منفی داشته باشند ، از این رو در تحلیل پایداری باید مورد توجه قرار گیرند.

 ۴- اعمال نیروی تراوشی (Seepage Force) بر توده خاک در جهت جریان y.

2-1-تراوش درسدهای خاکی 8

2-1-1-تراوش ازبدنه سدهای خاکی 8

2-1-2-تراوش از پی سدهای خاکی 10

2-1-3-نمونه ای از تخریب شدن سد خاکی  12

2-2-راهکارهای مقابل هبا تراوش درسدهای خاکی 21

2-2-1-روشهای کاهش نشت ازبدنه وپی درسدهای خاکی 21

2-2-1-1-استفاده از هسته بانفوذ پذیری بسیارکم در بدنه سد 21

2-2-1-1-1-انتخاب مصالح مناسب 21

2-2-1-1-2-افزایش ضامت هسته تاحد لازم 22

2-2-1-1-3-انتخاب شکل هندسی وموقعیت استقرار هسته درمقطع سد 22

2-2-1-2-استفاده از رویه آب بند درسطح بالادست 24

2-2-1-3-استفاده از پرده آب بند درپی 24

2-2-1-4-استفاده از پرده تزریق درپی   26

2-2-1-5-استفاده ازرویه بانفوذپذیری بسیارکم درکف مخزن 28

2-2-1-6-استفاده از دیواره آب بند 29

2-2-2-روشهای کنترل وجمع آوری آب نشتی 30

2-2-2-1-زهکشی افقی 30

2-2-2-2-زهکش مایل 31

2-2-2-3-زهکش پنجه سنگی 31

افزایش مقدار تخریب در سد

افزایش مقدار تخریب در سد

فصل سوم:روشهای تحلیل تراوش درسدهای خاکی

3-1- قوانین حاکم بر حرکت آب در خاک

 سد خاکی جسمی است متشکل از ذرات ناپیوسته خاک در اندازه های مختلف که لازم است در مقابل جریان آب قرار گرفته و آن را ذخیره کند. با ذخیره شدن آب در پشت سد و افزایش سطح آن ، انرژی پتانسیلی ذرات آب افزایش می یابد و با توجه به ماهیت متخلخل ، شروع به حرکت در ان می کند . وقتی یک قطره اب به داخل خاک منتقل می شود، راحت ترین مسیر با حداقل اصطکاک را جهت طی کردن انتخاب می کند. این قطره آب در جهت گرادیان یا شیب ماکزیمم شروع به حرکت می کند و مسیر حرکت عمود بر جهت خطوط تراز است . در این حالت خطوط تراز خطوط هم پتانسیل می باشند ، یعنی هر خط مکان هندسی نقاطی است که انرژی پتانسیلی انها یکسان است .

3-1-قوانین حاکم بر حرکت آب درخاک 34

3-1-1-قانون دادرسی   34

3-1-2-خط جریان 36

3-1-3-خط هم پتانسیل 36

3-1-4-شیب خطوط جریان وهم پتانسیل 36

3-1-5-معادله لاپلاس 37

3-1-6-شبکه جریان 40

3-1-7-انواع شبکه جریان 40

3-2-تراوش ازبدنه سد خاکی روی پی نفوذ ناپذیر 41

3-2-1-مصالح همگن وهمروند 41

3-2-2-مصالح همگن وغیرهمروند 43

3-2-3-مصالح غیر همگن وهمروند 43

3-3-تراوش ازبدنه سدهای خاکی برروی پی نفوذ پذیر 46

3-3-1-پی بانفوذپذیری کم 46

3-3-2-بدنه بانفوذپذیری کم   48

تخریب قسمتی از بدنه درسد و فوران سیلاب

تخریب قسمتی از بدنه درسد و فوران سیلاب

فصل چهارم:روش تحقیق

۱-۴) معرفی نرم افزار PlaXiS

PlaXiS نرم افزاری المان محدود پیشرفته برای تحلیل تغییر شکل ها و پایداری در پروژه های مهندسی ژئوتکنیک کاربرد دارد . معمولاً در مسائل مهم ژئوتکنیک ، یک مدلی رفتاری پیشرفته برای مدل سازی رفتار غیر خطی و وابسته به زمان خاکها بسته به هدف مورد نظر لازم است . با این نرم افزار می توان خاکبرداری و خاکریزی مرحله ای با شرایط بارگذاری و شرایط مرزی مختلف را با استفاده از المانهای مثلثی ۶ گرهی و ۱۵ گرهی مدل سازی نمود.در این نرم افزار مدلهای رفتاری موهر – کلمپ ، مدل سخت شوندگی هذلولی ، مدل نرم شوندگی (مدل Cana-Clay) و مدل نرم شوندگی خزشی (Soft Soil CTeep Model) قابل بکارگیری است ، همچنین با این نرم افزار می توان فرایند ساخت و حفاری را توسط فعال کردن و غیر فعالی کردن المانها در مرحله محاسبات مدل کرد.جهت تحلیل لایه به لایه مراحل ساخت سد در نرم افزار Plaxis از دستور صفر کردن تغییر مکانها و همچنین دستور ویرایش منحنی بار تغییر مکان برای ایجاد تنش های اولیه در بارگذاریها، در ساخت مرحله ای وزنی سدها استفاده می شود . مثلا اگر تغییر مکان نقطه ای مانند A مد نظر باشد، باید تغییر مکانها لایه های زیر نقطه A را صفر کرد.

4-1-معرفی نرم افزار plaxisا  51

4-1-1-کلیات مدل کردن دربرنامه plaxisا 53

4-1-2-مدل سدعلویان دربرنامهplaxisا  54

4-1-3-مدل Alavyan earth damا 55

4-2-محاسبه دبی تراوش بااستفاده از روابط محاسباتی ومقایسه آن ها با نرم افزار Plaxisا 62

4-2-1-سدخاکی همگن وغیرهمروند 62

4-3-پیش فرض های تحقیق 65

4-4-نحوه بدست آوردن وترسیم نمودارها 65

4-5-نحوه ترسیم نمودارهای بدون بعد 79

4-6-توضیحات مربوط به نمودارها   80

4-7-نمونه های حل شده بااستفاده از روش کوزنی وشبکه جریان ونمودارها  93

4-8-محاسبه تراوش درسدهای خاکی به کمک نتایج بدست آمده 98

فرسایش پی

فرسایش پی

فصل پنجم:نتیجه گیری وپیشنهادات

نتیجه گیری:

آنچه از دل این تحقیق بدست می آید در دو نتیجه کلی قابل تقسیم بندی می باشد:

 ۱ – چنانچه امکان آن وجود داشته باشد که فرمول ها و روش های محاسباتی و تجربی (کوزنی و شبکه جریان) در قالب اشکال و نمودراها باز تولید شوند موجب ساده شدن نحوه محاسبه و ایجاد دید کلی از فرمول و ارتباط آن با مسأله مورد نظر به کارشناسی ارائه خواهدشد .

 ۲ – باوجود نمودارهایی که از فرمول ها بدست امده اند علاوه بر کوتاه کردن مسیر محاسباتی امکان خطا و اشتباه تامیزان زیادی منتفی خواهد شد ۰

نتیجه گیری 100

پیشنهادات 100

منابع وماخذ 101

فهرست منابع فارسی 101

فهرست منابع لاتین 102

سایت های اطلاع رسانی 102

چکیده انگلیسی 103

فرسایش داخلی ورگاب

فرسایش داخلی ورگاب

فهرست جداول

4-1-مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 1 =aا     68

4-2- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.4 =aا     70

4-3- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.5 =aا     72

4-4- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.6 =aا     74

4-5- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.7 =aا     76

4-6- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.8 =aا     78

4-7- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 1 =aا     82

4-8- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.4 =aا     84

4-9- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.5 =aا     86

4-10- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.6 =aا   88

4-11- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.7 =aا     90

4-12- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.8 =aا     92

4-13- محاسبه دبی تراوش درسدهای خاکی درحال تهای مختلف و مقایسه آن با نرم افزار Plaxisا     98

گسترده شدن تخریب در سد

گسترده شدن تخریب در سد

فهرست نمودارها

4-1-مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 1 =aا     67

4-2- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.4 =aا     69

4-3- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.5 =aا     71

4-4- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.6 =aا     73

4-5- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.7 =aا     75

4-6- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.8 =aا     77

4-7- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 1 =aا     81

4-8- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.4 =aا     83

4-9- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.5 =aا     85

4-10- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.6 =aا   87

4-11- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.7 =aا   89

4-12- مقادیر ضرایب  باداشتن (L/h)  برای حالت 0.8 =aا   91

فهرست شکلها

2-1-اشکال مختلف خرابی دربدنه سدخاکی دراثر تراوش 9

الف)ایجاد فرسایش داخلی وتولید مجرا درداخل بدنه سدخاکی 9

ب)نشست حاصله براثر فرسایشس داخلی 9

ج)نشست بدنه وپی سدخاکی 9

2-2-اشکال مختلف خرابی درپی سد خاکی 11

الف)فرسایش پی 11

ب)فرسایش داخی ورگاب 11

2-3-ابتدای شروع تخریب درسد 12

2-4-افزایش مقدار تخریب درسد 13

2-5-گسترده شدن تخرین درسد 14

2-6-تخریب قسمتی ازبدنه درسد وفوران سیلاب 15

2-7-تخریب گسترده تر درسد وتاسیسات پایین دست 16

2-8-انهدام کامل قسمتی از بدنه سد  18

2-9-انهدام بدنه وتاسیسات پایین دست 18

2-10-انهدام کامل سد 19

2-11-نمایی از سیل گرفتگی درشهر پایین دست 20

2-12-طرق مختلف قرارگیری هسته درسدهای خاکی 23

الف)هسته مرکزی 23

ب)هسته کمی شیبدار 23

ج)هسته شیبدار 23

د)ریشه هسته 23

2-13-استفاده از ترانشه رسی آب بند 26

2-14-استفاده از آب بند پرده سپری 26

2-15-استفاده از پرده تزریق زیرهسته رسی 27

2-16-استفاده از پرده تزریق زیرهسته رسی مایل 27

2-17-استفاده از پرده تز ریق ابتدای شیب بالادست 27

2-18-اثرطول رویه نفوذ ناپذیر برموقعیت خط نشست درپوسته پائین دست 28

2-19-روش اجرای دیواره نازک آب بند(دیافراگم) 30

2-20-زهکشی لایه ای افقی 31

2-21-زهکشی مایل وافقی 31

2-22-زهکشی پنجه سنگی 32

3-1-نمایی از جریان آب درمحیط متخلخل خاک 34

3-2-سرع تنشت یاظاهریVs یا Vdا 35

3-3-مشخصات شیب خطوط جریان وهم پتانسیل 36

3-4-حرکت آب دریک المان کوچک درمحیط متخلخل 3 بعدی 38

3-5-خطوط جریان وپتانسیل در بدنه سدخاکی 41

3-6-شبکه جریان دربدنه سدخاکی 42

3-7-مسیرخط نشت دریک سدخاکی غیرهمگن 43

3-8-رسم شبکه جریان درسدخاکی غیرهمگن وهمروند 44

3-9-مراحل رسم شبکه جریان درسدخاکی روی پی نفوذ پذیر  46

3-10-مراحل رسم شبکه جریان درسدخاکی روی پی نفوذپذیری 48

4-1-تغییرمکان نقطه A درسدخاکی 50

4-2-خطوط پتانسیل درسدخاکی باسطح تراوش 51

4-3-پنجره انتخاب پروژه 54

4-4-ورود اطلاعات عمومی 54

4-5-پنجره ورود مشخصات سد 55

4-6-ترسیم مقطع سددرمحیط Plax isا  55

4-7-معرفی تکیه گاه های سد 56

4-8-پنجره ورود مشخصات خاک 56

4-9-پنجره ورود مشخصات خاک 1 (1 Soil)      57

4-10- پنجره ورود مشخصات خاک 2 (2 Soil)      57

4-11- پنجره ورود مشخصات خاک 3 (3 Soil)      57

4-12- پنجره ورود مشخصات خاک 4 (4 Soil)      57

4-13 پنجره ورود مشخصات خاک 5 (5 Soil)      58

4-14-اختصاص خاکها به قسمت های مختلف سد 58

4-15-مش بندی سد 59

4-16-پنجره ورودی سطح آب بالادست 59

4-17-پنجره محاسبه جریان آب درسد 60

4-18-مطع سدخاکی همگن وغیرهمروند 61

4-19-شبکه جریان دربدنه سدخاکی همگن وغیرهمگن 62

4-20-پنجره محاسبه جریان آب درسد بانرم افزار Plaxisا 63

4-21-مقطع سدخاکی همگن وهمروند    65

4-22-مقطع سدخاکی 1 = aا    66

4-23- مقطع سدخاکی 0.4 = aا    68

4-24- مقطع سدخاکی 0.5 = aا    70

4-25- مقطع سدخاکی 0.6 = aا    72

4-26- مقطع سدخاکی 0.7 = aا    74

4-27- مقطع سدخاکی 0.8 = aا    76

4-28- مقطع سدخاکی 1 = aا    78

4-29- مقطع سدخاکی 0.4 = aا 80

4-30- مقطع سدخاکی 0.5 = aا 82

4-31- مقطع سدخاکی 0.6 = aا   84

4-32- مقطع سدخاکی 0.7 = aا   86

4-33- مقطع سدخاکی 0.8 = aا   88


ABSTRACT

Earth dam always has been one of the suitable and available (regarding type of materials) in field of water restoring and also creating resorvoes for feeding under ground water table. In these dams because of discontinuity of materials only way to repel forces inserting to body of dam is weight of dam. So earth dams with trapezoidal section being built besides advantages of earth dams basic problem in utilizing of these dams is seepage of water in body of dam that this fact could in some conditions cause damages and unrecoverable harms of dam and cause its ruining. So it is necessary related engineers have enough knowledge about this subject and specially content of seepage in body of dams. In this research it has been tried without using of common calculating procedures like kozoni or designing stream network with having width of dam and height of water behind it and referring to attained diagrams. In this research flow of leakage is calculated immediately with acceptable accuracy. So requirement to long time that should be dedicated to calculation of flow of leakage would be eliminated.


مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf وسفارش word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید