بخشی از مقاله
برآورد نشست بدنه سد خاکی-سنگریزه ای بافت پس از آبگیری با استفاده از نرم افزار Plaxis
چکیده
امروزه سدهای بزرگ اعم از خاکی یا بتنی از مهم ترین سازه های آبی به شمار می روند که در تامین آب مورد نیاز جوامع انسانی نقش اساسی را ایفا می کنند. پایداری سدها در دهه های اخیر مـورد توجـه خـاص طراحـان سدهای خاکی بوده است. نصب ابزار دقیق و رفتارنگاری آنها در دوران ساخت و بهره برداری اولیه کمک شایانی به ارزیابی پارامترهای مهم می کند. سد مخزنی بافـت در 4 کیلـومتری شـمال شـرقی شهرسـتان بافـت و160 کیلومتری جنوب غربی کرمان می باشد. این تحقیق بـه بررسـی عـددی نشسـت پـس از آبگیـری در تـراز آب 2352/75 با نرم افزار plaxis میپردازد و با نتایج ابزار دقیق در سد بافت مقایسه می کند. نتایج این مدلسـازی بیشترین میزان نشست سد را به مقدار 32 سانتی متر نشان داده است. کـه حـاکی از آن اسـت از نظـر عـددی نتایج نرم افزار Plaxis تطابق بسیار خوبی در زمینه نشست با نتایج ابزار دقیق دارد.
واژههای کلیدی: سد بافت،آنالیز نشست،نرم افزارPlaxis
-1 مقدمه
بررسی رفتاری و نظارت های دراز مدت سدها، از اولویت و اهمیت ویژه ای برخوردارند زیرا شکست یک سد نه تنها سرمایه صرف شده برای ساخت آن را نابود می کند بلکه حجم هنگفتی از آب نیز به صورت اتلاف رها می شود که خسارت مالی و تلفات جانی آن نیز غیرقابل پیش بینی و پیشگیری نیست. بنابراین پایداری سدها به ویژه در دهه های اخیر مورد توجه خاص مهندسین طراح سدهای خا کی بوده است. طبیعت متفاوت سازنده های طبیعی در محل احداث سدهای خاکی از یک طرف و رفتار پیچیده مصالح خاکی سد از طرف دیگر، ارزیابی کمی و کیفی پارامترهای رفتاری خاک را ضروری می نماید. نصب ابزار دقیق و رفتارنگاری آنها در دوران ساخت و بهره برداری اولیه کمک شایانی به ارزیابی این پارامترها می کند اهمیت ویژه ابزار دقیق در سدها به نقش آنها در کنترل پایداری کوتاه و دراز مدت سدها برمی گردد((WWW.Geotechnicscience.blogfa.com آمار ناپایداری سدها نشان می دهد که بیشترین تعداد خرابی ، به ترتیب مربوط به سدهای خاکی، وزنی، سنگریزه ای ، چندقوسی و قوسی بوده است( نجم، .( 1379 در زمان بهره برداری ، بدنه سد تمامی بارهای داخلی و خارجی خود را تحمل می کند.اعمال این بارها باعث تغییرمکان ها ی افقی و قائم می شود که به تغییر مکان های قائم، نشست اطلاق می گردد(.(2011,Ik-soo هرچند عمده جابجایی ها در زمان ساخت آنها صورت می گیرداما مطالعه نشست سدهای خاکی و پاره سنگی بعضا به نتایج موثری منجر می شودحداکثر نشست سد، در نقاط میانی آن است و بتدریج کم شده تا در پنجه ها به صفر می رسد.در اثر نشست ، سازه سد بتدریج تحت نوعی کشش قرار میگیرد و فاصله بین پنجه دامنه های سد در امتداد قاعده ،اندکی افزایش می یابد .( 2008,Gikas,. Sakellario) مطالعات بسیاری در زمینه رفتارنگاری سدها صورت گرفته است. ابراهیم نزاد و همکاران (1379) به رفتار سنجی نشست پی و بدنه سد خاکی علویان در دوران بهره برداری پرداختند و حداکثر نشست و مقطع بحرانی سد را مشخص نمودند.نشست پی در طول زمان ساخت با ضریب همبستگی خوبی(بیشتراز(0.98تابعی از مجذور ارتفاع خاکریز می باشد( ابراهیم نژاد و همکاران، .( 1379 دیناشی نیا و عرب (1387)به بررسی تغییر شکل های قائم (نشست)سد مخزنی کرخه با استفاده از ابزارهای منصوبه (صفحات نشست سنج)پرداختند.بررسی ها و مطالعات انجام شده بر روی نتایج نشست سد کرخه ،نشان داد که رفتار سد روند منطقی داشته( دیناشی نیا ، عرب، .( 1387 شریفی و همکاران در سال 1390 به شبیه سازی سد 15 خرداد در نرم افزار Plaxis و برای ارزیابی رفتار نگاری سد در دوره بهره برداری پرداخته اند. نتایج بدست آمده نشان داد که تطابق نسبتا خوبی بین داده های تحلیل عددی با داده های مشاهده ای (با ضریب همبستگی (0.96وجود دارد .امینی وهمکاران((1389 با استفاده از اطلاعات ابزار دقیق به مدلسازی سد ارداک در نرم افزار Plaxis پرداختند و نتایج حاکی از تطابق مناسب میان نتایج نرم افزار و نتایج تحلیل برگشتی می باشد.از آنجا که به صرف داشتن داده های ابزار دقیق نمی توان به وضعیت نشست و رفتار واقعی درون سد پی برد، در این تحقیق با استفاده از نرم افزار PLAXIS به مدلسازی رفتار سد خاکی-سنگریزه ای بافت از نظروضعیت جابجایی های قائم موجود در سد پس از آبگیری پرداخته می شود و برای دقت بیشتر در تحلیل ، نتایج حاصل علاوه بر مقایسه با نتایج ابزار دقیق مقایسه می گردد.
-2 مواد و روشها
در این تحقیق با استفاده از نرم افزار plaxis جهت مدلسازی رفتارنگاری سد بافت استفاده شده است. نرم افزار Plaxis نرم افزاری المان محدود پیشرفته است. برای تحلیل تغییر شکل ها و پایداری در پروژه های مهندسی ژئوتکنیک کاربرد دارد. معمولا" در مسائل مهم ژئوتکنیک، یک مدل 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 6 گرهی و 15 گرهی مدل سازی نمود( نیرومند، نیرومند، ( 1387 جهت انجام مدلسازی از بزرگترین مقطع عرضی سد بافت استفاده شده است. سد مخزنی بافت در 160 کیلومتری جنوب غربی کرمان و در فاصله 4 کیلومتری شمال شرقی شهرستان بافت در استان کرمان واقع است. این سد یک سد خاکی سنگریزه ای با هسته رسی است با ارتفاع 62/5 متر از کف و 65/5 متر از پی و دارای عرض تاج 10 متر می باشد. همچنین عرض بزرگترین مقطع که در کیلومتر 800 قرار دارد برابر با 227 متر می باشد. پلان ابزار گذاری سد بافت در شکل 1 ارائه شده است که برای مدلسازی از مقطع )Gبزرگترین مقطع عرضی) استفاده شده است. شرکت مشاورین آب نیرو با استفاده از آنالیز برگشتی پارامتر های مصالح بکار برده در سد را که با تغییر پارامترهای اولیه در نهایت به پارامترهای مورد نظر که با نتایج ابزارهای نصب شده در سد باقت مطابقت داشته دست یافته اند را بدست آورده است. برای مدل کردن سد در نرم افزار plaxis از آنالیز دوبعدی و المان های 15 گره ای و همچنین در نظر گرفتن 50 متر از پی با بیشترین تشابه با واقعیت استفاده شده است. همچنین از پارامتر های بدست آمده از آنالیز برگشتی استفاده شده است.در جداول 1،2و 3 مشخصات زئوتکنیکی مصالح که از آنالیز برگشتی بدست آمده است ارائه شده است. مدلسازی بدنه سد با استفاده از معیار موهر کولمب و پی با استفاده از مدل لاینر الاستیک انجام شده است. در قسمت محاسبات نرم افزار Plaxis از مدل تحکیمی و وابسته به زمان استفاده شده است.
شکل:1 پلان ابزارگذاری سد بافت(شرکت مشاور آب نیرو،(1391
جدول -1 مشخصات پارامترهای نهائی مدل رفتاری در مصالح بعد از انجام آنالیز برگشتی(مشاورین آب نیرو،(1391
جدول :2 مقادیر ضریب نفوذپذیری قسمت های مختلف سد بافت(مشاورین آب نیرو،(1391
