دانلود مقاله تجزیه و تحلیل های استحکامی بروی سد خاکی بر اساس تحلیل های نا پایداری روزنه ها و رسوخ ها

بخشی از مقاله

تجزیه و تحلیل های استحکامی بروی سد خاکی بر اساس تحلیل های نا پایداری روزنه ها و رسوخ ها
گوپی سی داپل

دانشجوی محققی
کی . اس هاری پرسد ، دستیار پرفسور
سی – اسی – پی – اوژا – پرفسور
ای – ایی عبدالحسین

چکیده مطلب
تحلیل های خاص بر روی رسوخ ها و شیب ها برای طراحی درست و ایمن بروی سد خاکی لازم است و عموماً از تحلیل های ثابت و درست برای این مورد استفاده می کنند. با این وجود، فشار آب های مصنوعی و نیز تأثیرات شیب ها نیز مورد توجه قرار می گیرد.

مطالعه اخیر بروی استحکام و تحلیل های در این خصوص بر روی سد خاکی که تحت فشار آب در شرایط کامل پر می شود قرار دارد. ساختارهای غیر ثابت متغییری به صورت عددی و مدل های خاصی برای کسب نیروی فشار لازم در قسمت سد مورد بررسی قرار گرفت. مدل عددی برای استفاده کامل انواع طرح های ثابت مورد بررسی قرار گرفت.

این مدل به پیش بینی فشارهای مصنوعی ناپایدار در تحلیل های خامی استحکام شیب مؤثر بوده که توسط مدل بی شاب تعیین گشت، نتایج بیانگر این موضوع بود که اجزاء غیر اشباح شده خاک تأثیر زیادی بر جریان های برگشت آب دارند و یک فاکتور حیاتی برای شرایط های غیر ثابت هستند، با این وجود، تأثیراتشان برای ما زیاد هم نیست. در قبال، تأثیرات بخوبی برای تعیین حالت های ثابت بسیار مهم است.

1. مقدمه
طراحی های ابتدائی از سدهای خاکی بر اساس دانش های تقریباً تجربی بوده است. امروزه طراحان از تجربیات قبلی درس می گیرند و مخصوصاً از طراحی های غیر موفق تجربه کسب می کنند. رویکردهای تجربی دارند. منحصراً بوسیله تحقیقات و تحلیل های کامپیوتری که برای الگوهای رسوخ ها مهم هستند و نیز تعیین ثبات شیب ها تعیین می شوند و نیز به وسیله استفاده از ابزارهایی این کار صورت می گیرد و ساخت یک مدل مشاهده ای از خاک و واکنش های حرکتی آن مورد تحلیل قرار می گیرد.

تحلیل های نشت و رسوخ بروی سد خاکی معمولاً به وسیلة حل معادلات درست به دنبال منحنی های خاصی صورت می گیرد.
بسیاری از راه حل های عددی و تحلیلی بر اساس هر دوی مفاهیم اشباع خاک و غیر اشباع خاک ایجاد و در دسترس هستند.

دپاولسکی 1931، 8، کیس گاردان 1940 – مار 1980 ، رنیک کوچکی و دیگران 1966 ، نیدمن و ودرپون 1970 ، لیگیت ریلو 1983 ، بودفادر 1999، اکثر این تحلیل گران انواع شرایط ها را تحت انواع حالت ها مورد بررسی قرار داده اند.

توضیح مصنوعی آب در قسمت های سد به عنوان یک جزء مهم از تحلیل های شیب سد است . طراحان معمولاً از متدهای خاصی برای تعیین ثبات های خاصی استفاده می کنند. (وکن 1996). متدهای رایج را متد رایج قطعه ای (فلینس 1927) (ii)متدشناسایی شده بی ثبات (iii) و رویکردهای شناسایی جان باس تشکیل می دهند. ونیز (iv) مورتن و متد پرایس برای تعیین شیب سد (مورنگن ربرایس 1965) و (v) متواسپنسر (اسپنسر 1967) را تشکیل می دهند.

در بیشتر مطالعات صورت گرفته فشارهای خاص و توزیع برای حالت های هیدرواستاتیک مورد شرع است. با این وجود هانسن 2004 ثابت کرد که فشار آب به طور خاص از سوی فشار هیدرواستاتیک و توزیعات ایجاد می شود سپس قسمت های یک سر مورد تحلیل قرار گرفت و نیز را افزایش انیسوتراپی و افزایش آن تعیین شد.

سراپا (2006) مطالعاتی را بر روی تأثیر انسوترای و نیز اجزاء خاک در هنگام تحلیل های رسوخ خاک صورت داد. که این کار می بایست عینی کردن موضوع کار و انجام تحلیل های شیب در حالت واقعی و با فشار آب صورت می گرفت. برای این هدف آب خالص ایجاد شده به وسیلة انواع مواد را اشباع شد. و جریان های خاص به صورت عمودی مورد بررسی قرار گرفت.

شناسایی متد بی ثبات برای ایجاد انواع تحلیل ها و نیز ایجاد طراحی های و چرخه خطاها انتخاب شد و مورد توجه قرار گرفت. تحلیل های حساسیت برای تأثیر مطالعات بروی اجزاء خاک صورت گرفت و آنتوروپسی در عوامل ایمنی و بروی شیب برگشت جریان ها مورد تحلیل قرار گرفت.

2- تحلیل های نشست ها و رسوخ ها
تحلیل رسوخ ها به طور رایج برای حل انواع معادلات در جریان های عمودی سند مورد بررسی قرار گرفت. در مطالعه اخیر، تخلیل بروی رسوخ ها به وسیلة معادله ریچارد صورت گرفته است. جزئیات تحلیل ها در پاراگراف بعدی ارائه شده است.

1-2 معادلة اصلی
انواع جریان های غیر ثابت اشباح شده در میان اجزاء سد خاکی می توانست توسط معادله ریچارد تعیین شود (کلمنت 1996)

در اینجا x و  به صورت جریان و عوامل عمودی و افقی بر واحد زبان هستند. H فشار کذب است و  نیز میزان رطوبت است c=d/dh نیز میزان ظرفیت رطوبت خاک است Q میزان تخلخل است . so میزان ذخیره اصلی است. kx= kxs . kxv و k2=k2x, k2r نیز مواد قابل شناسایی هستند و میزان عوامل هیدرولیک اشباح شده هستند. Kxr و k2r عوامل مربوط به هیدرولیک های وابسته به x و z در مسیرهای خودشان هستند.

2-2: شرایط های ابتدائی و نیز سرحدی .
برای انواع تحلیل های نشست و رسوخ تحت شرایط پشت سد ، انواع شرایط های ابتدائی و نیز حدی مطابق با شکل 1: که برش مقطعی است ارائه شده است.

شرایط ابتدائی :
h=(x,z,O)hj
در اینجا h فشار ابتدائی بروی سطح سد است.

شرایط سر حدی
(AB در امتداد) z – h0 = (x,z,t) = h f(x)
در اینجا h0 آب بالا آمده از سطح در قسمت سد است.
) DE و BC در امتداد )
(AF و CD در امتداد )

(اگر غیر اشباح باشد و EF در امتداد )
(اگر غیر اشباح باشد و EF در امتداد ) h=0
2-2- روابط ترکیبی .
در حل معادله (1) و موضوع برای معادلة (2) و (3) ، شرایط هیدرولیک خاک میان رطوبت و فشار سطح و میان میزان سطح می بایست تعیین شود. در مطالعه اخیر، این رباط ترکیبی مطابق با روابط ارائه شده توسط فن گونپین 1980 ارائه شده است.

رابطه
(a) 4
(b)4 h>0 برای 1=
در اینجا se تأثیر اشباع بدون است و s میزان رطوبت اشباح (برابر با Q تخلخل). که دارای رطوبت مناسب است و  و n پارامترهای غیر اشباح خاک هستند .

رابطه  + k = b
(a)5 h<0 برای
5(b) h>0 برای 1=
4-2 مدل عددی
حسین در سال 2004 یک مدل عددی متفاوت و مناسب کاملاً عملی را برای حل معادلة (1) و نیز 3، (4) و روابط 4 و 5 ارائه داد. راه حل شامل انواع روابط اقتباس شده ای بودند که در انواع حالت ها توضیح داده می شود. نتایج سیستم در معادلات غیر خطی برابر با طرح خطی ریچارد بوده رمسون (197) . نتایج معادلات خطی به وسیلة استفاده از نتایج جدید در سال 2000 حل شد.

این راه حل ایجاد کنندة یک شرح درست برای فشار سطح (h) در زمان های پیش از بررسی بوده در هر فاصلة زمانی، میزان فشار صفر در سطح برآورد می شد، که نشانگر سطح آزاد جریان بود که به سطح پایین جریان و شیب حرکت داشت. سطح شیب رو به پایین به صورت یک سطح قابل بررسی برای رسوخ و نشت بود. این مدل عددی برای تحلیل های مماس و نیز جریانات ناپایدار مورد برآورد قرار گرفت.

3- تحلیل های برروی استحکام شیب
1-2- معادلة اصلی
در مطالعه اخیر عوامل برای شیب جریان های برگشت f برای متد بی شاب در سال 1955 ارائه شد که ارائه کنندة توزیعات فشار سطح جریان های اشباع شده در مدل های قابل شرح است. توجه به نامه های غیر اشباح در سطوح آزاد بالا و عامل ایمنی f برای چرخة خطا در شکل (2) برای مطالعة زیر ارائه شده است. وانایایی 1996).

(6)
(7)
در اینجا nsl مجموع اعداد در چرخه خط است . تأثیر روابط بر اساس I است و Q زاویه مقاومت و تأثیر بر پایه قسمت I است و زاویه میان پایه قسمت I و نایه افقی است D1 عرض قطعه استi و y میانگین واحد (قطر) عرض خاک در بالای قسمت های خاک است. که معادلات وابسته برای میانگین محتوای خاک و رطوبت آن برای تمام نقاط سطح ارائه شده است. hu سطح بالا هر قسمت است و ارتفاع هر قسمت در زیر جایگاه اصلی است.

ysat میزان سطح اشباح و قطر خاک است که فشار آب بر اساس ith ( ui=ywhc) است. و yw را در عرض و قطر آب و hc مدل محاسباتی فشار آب c است و se میزان اشباح مؤثر است.

برای ارزیابی ma در معادله (7) و عامل ایمنی بر اساس متد فلونیوسی ارائه شده است. بررسی برای ناحیة غیر اشباح در بالای سطح برای مدل زیر و فرمول زیر مطرح شده است. ( ورانگ 2000)
(8)
در اینجا
2-3 : اجرا
رویکرد اجرا به وسیلة به کارگیری انواع اعداد بزرگ در چرخة کار صورت می گیرد. هر حرکت دایره ای به وسیله یک عدد صحیح در آن را عرض می شود و به وسیلة محاسبة عوامل ایمنی در مقابل هر حرکت ارائه می شود. قطعات به صورت فضایی خامی برای انواع حرکات در جهت تعیین انواع حالت ها تعیین می شوند. که عوامل ایمنی برای فشار آب تعیین می شوند در پایین هر قطعه آنگاه پیش معادلاتی نیز بروی توزیعات آب خالص صورت می گیرد. چرخة حرکت از عوامل کوچک برای ایجاد ایمنی شروع و شناسایی می شود و به عوامل حیاتی برای آن ختم می شود.

بررسی فضای میان ستون 4 jth و th(j+1) در قطعه ith و hc وابسته است به ith که برابر با شرح زیر محاسبه می شود.
(9)
در اینجا hc1 و hc2 به طور متناسب فشارهای آب بروی نقاط در یک چرخة در حال حرکت مطابق با Jth (j+1)th مطابق با شکل (3) هستند. این تخمین ها از سوی شرح های دو خطی برای انواع متغییرها در 4 گروه مثمر می داد . شده است.

3-3- ایجاد چرخة سطحی
باید مورد بررسی قرار گیرد که یک چرخه می تواند به طور غیر دارای سه نقطه غیر مربوط قرار گرفته در یک چرخة سطحی باشند، حرکت دایره ها در این مطالعه باعث ایجاد سه نقطة P1,P2,P3 در یک مسیر می شود. شکل 4 معیارهایی را برای انتخاب این نقاط که مطابق شرح زیر است ارائه می دهد.

(1) (x1,z1) p1 ارائه کنند و نشان دهندة نقاطی اختیاری بروی سطح سه هستند (x2,z2) p2 نیز نقاطی انتخابی هستند که انتخاب می شوند بنابراین حداقل 11 متون مختلف در این فواصل ایجاد می شود 2- یک خط از p2 ترسیم می شود که دارای زاویه  افقی است. فاصلة این خط با ستون مجاور را نقاط سوم ) (x3,z3) p3 تشکیل می دهند.

نقاط p3 برای غیر خطی ها برای ایجاد رضایتمندی و ایجاد توازن (z3-z2) / (x3-x1)  (z2-z1)( x1-x2)) ترسیم شده است. زاویة  برای ایجاد یک مسر حرکتی از سوی زاویة 45- تا B/2 می باشد (B زاویه شیب به صورت عمودی است) . زاویه ی  کوچکتر از R/2 ایجاد شده هستند و از این رو از ایجاد و ترسیم و برآورد آنها خودداری می شود.

3- هماهنگ کننده x و x3 نقطه pc برای انواع نقاط خط چین ابتدائی است . نیز دو نقطه p3 می تواند باشد.
داشتن این هماهنگ کننده ها برای ایجاد یک نوع هماهنگی برای نقاط در مسیر حرکتی با انواع ستون ها طراحی شده است.

هماهنگی ها نقاط پس برای این چرخه شناسایی می شود. اعداد بزرگ در این حرکت دایره ای خلق می شوند که می توانند انواع مجموعه های متفاوت  و p2 و p1 را ایجاد کنند.
4- تحلیل های بروی حساسیت
در این قسمت، حساسیت عوامل برای ایمنی در هنگام اعمال فشار آب در قسمت های سد در انواع حالت های هیدرولیک Kxs و پارامترهای غیر اشباح خاک n1 و درجة آنیوتورپی مورد بررسی قرار می گیرد. در اینجا، درجة اینتروپی بصورت شناسایی قرار می گیرد

بعنوان یک نسبت برای عوامل هیدرولیکی افقی نسبت به عوامل هیدرولیکی عمودی. پارامتر s برای تعیین تخلخل مواد ارائه می شود و در اینجا r منحنی مناسب پارامترهای آب و نیز فشار کم سطح است که تأثیر فیزیکی ندارد و برای تحلیل های حساسیتی مورد بررسی قرار نمی گیرد. (سلمنت 1994) . پارامتر s0 صفر (0) در نظر گرفته شده است. زیرا تأثیرات فشاری در هنگام فشارهای ایجاد شده قابل چشم پوشی هستند.

سد به طور درست برای شرایط خشک با انواع فشارهای مربوطه مطابق با -31-m مورد بررسی قرار می گیرد. در زمان t=0.0 فشار سطحی 5/12 متر برای بالا آمدن جریان سطحی و نیز فشار سطحی مورد تحلیل قرار می گیرد. مشابهاً فاکتورهای ایمنی برای شیب های برگشت برابر با متد بی ثبات مورد بررسی قرار می گیرد.

سد توسط 25 ردیف و 56 ستون و اعداد خاص برای محاسبه جایگاه آن در 40 – 100 و 500 روزی مورد بررسی قرار می گیرد. پارامترهای kxs و n, و به طور مستقل و حساس مورد بررسی قرار می گیرند. جدول 1 ارائه کننده جزئیات هندسی از سد است جزئیات خاک نیز در جدول 2 ارائه شده است.

شماره پارامتر سمبل در شکل (1) ارزش
1 پارامتر DG 15
2 ارتفاع سد (m) P1 98/19
3 شیب بالا آمدن (dejree) B2 8/21

4 شیب برگشت (dejree) CD 5
5 سطح آب بالا (m) AH 5/12
6 فشارهای ابتدائی و میزان آن(m) AI 3-

1-4 : حساسیت برای موارد مربوط به عوامل هیدرولیک اشباح شده
حساسیت برای عوامل شیب های برگشت جریان برای تعیین ایمنی توسط متغیر Kxs توسط دو دستورالعمل تعیین شده است. ارزش های Kxs می تواند برابر با 0/05, 0/5 برای 5 متر در هر روز باشد. در حالی که پارامترهای SQ. و Qr و Qs n و  ثابت هستند

در 2 متر و 0/3 و 46/0 و 1/0 و 0 و 1 متر به ترتیب شکل (a5 تا d نشان دهندة انواع شیب های متغیر برای ایجاد ایمنی است که مطابق با زمان برای استفاده از kxs تعیین می شود. از شکل (a)5 این مدرک ایجاد می شود که (a)5 در تمامی زمان ها برای ارزش kxs ارائه شده است.