مقاله بررسی روشهای مختلف حفاظت دامنه های سدهای خاکی

word قابل ویرایش
28 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
8700 تومان

بررسی روشهای مختلف حفاظت دامنه های سدهای خاکی

چکیده
دامنه های سدهای خاکی دائما در معرض هوازدگی و فرسایش ناشی از آب و باد وطوفانهای سیل زا وامواج حاصل از باد و یخ زدگی وسایر عوامل طبیعی قرار دارد.بنابراین نیاز به ایجاد یک لایه محافظ برای این دامنه ها جهت حفاظت در برابرعوامل مخرب ضروری به نظر می رسد. در مورد دامنه بالادست بیشترین آسیب پذیری به علت اثر مخرب موج می باشدوحفاظت دامنه ها در برابر این عامل مهمترین مسئله در طراحی پوشش سدهای خاکی می باشد.زیرا تخریب آن زمینه را برای تخریب سد آماده می کند. در صورتیکه این لایه محافظ ضعیف طراحی شده باشد علاوه بر اینکه خود پوشش به مرور زمان دچار تخریب می گردد موجبات تخریب سد را نیز فراهم می کند. به همین دلیل مهندسین طراح سعی می کنند با بررسی کامل عوامل موثر در طراحی پوشش و همچنین بررسی شرایط اقلیمی منطقه برای انتخاب نوع پوشش بهترین طرح را برای حفاظت شیروانیهای سدهای خاکی ارائه دهند که علاوه بر مقاومت در برابر امواج وسایر عوامل مخرب از هزینه نگهداری پایینی نیز برخوردار باشد. به تجربه دریافت شده است در برخی از سدها که لایه محافظ دچار تخریب گردیده هزینه تعمیرات و باز سازی آن خیلی بیشتر از ساخت آن شده است .
واژه های کلیدی: سدهای خاکی –شیروانی ها –لایه محافظ -ریپ رپ – پوشش بتنی – اثر امواج .
١- مقدمه
درسدهای خاکی یکی ازعواملی که باعث کاهش هزینه هامیگردداستفاده ازمصالح دردسترس میباشد. چون سدهانیازبه مصالح زیادی دارندلذاکم کردن حجم مصالح وکوتاه کردن مسیرانتقال ونیزانتخاب درست مصالح ازعوامل کاهش هزینه های ساخت بشمارمیروند. یکی ازمواردی که می توان باانتخاب وطراحی مناسب ازبالارفتن هزینه هاجلوگیری نمودحفاظت دامنه های سدهاست . دامنه های سدهای خاکی وپاره سنگی درمعرض هوازدگی، فرسایش حاصل ازآب ، بادوطوفانهای سیل زا، امواج ، یخ زدگی وسایرعوامل طبیعی قراردارندوبنابراین نیازبه حفاظت دارند. نوع حفاظت تابع نوع مصالح دردسترس واقتصاداست . درمورددامنه بالادست ، بیشترین آسیب پذیری به علت اثرامواج است وحفاظت دامنه هادربرابراین عامل بخش عمده روشهای طراحی رادربرمی گیرد. البته تخریب شدن لایه محافظ دامنه، موجب تخریب سدنمی گرددامازمینه آسیب پذیری وتخریب راآماده کرده ناپایداری لایه های زیرین راتشدیدمی کند.درهرصورت ، چنانچه طرح واجرای حفاظت دامنه هاضعیف باشد، تعمیرات وبازسازیهای بعدی هزینه زیادتری خواهدداشت . استفاده
۱

ازسنگ چین یاریپ رپ معمولترین روش حفاظت شیروانی بالادست درسدهای خاکی می باشد. درحالیکه سنگ چین قابل قبول باهزینه مناسب ومعقول دردسترس نباشدازروشهای دیگرچون استفاده ازخاک-سیمان ، بتن غلتکی، بتن معمولی، بتن پاشیده وبتن آسفالتی استفاده میشود.
طرح وانتخاب حفاظت دامنه بالادست ،تاکنون بیشتربراساس تجربه بوده است .تجربه موفق درسدهای واقعی،وآزمایش هاروی مدل های آزمایشگاهی هرکدام نقطه ای برمجموعه نتایج تجربی آماری افزوده اند تا مهندسان طراح بتوانند انتخاب مناسبتر وکم هزینه تری راپیشنهادکنند. مثلا در فاصله سال های١٩۴۶تا١٩۴٧ گروه مهندسان ارتش آمریکا حدود١١١مورد سد خاکی را درآمریکا مورد بررسی قرار دادند و نوعی رده بندی را در این مورد پیشنهادکردند. ازمواردمهمی که موجب آسیب پذیری دامنه بالادست می شود،اثرامواج است .امواج به دوعلت اصلی میتوانددامنه بالادست راشستشوداده وبه دریاچه بریزد.این دوعلت عبارت است ازاثرضربه موج که دانه هارادریکدیگرحرکت می دهدواثرشستشویی برگشت موج که نیرویی درجهت ثقل وبرروی سطح شیب داردامنه به قطعات ودامنه سدوارد می آورد.
بارندگیهای شدیدوسیلابهای حاصل ازآنهاازسمت تاج سد به طرف دریاچه ،یخ زدگی،وسایرعوامل جوی واقلیمی هرکدام به نحوی می توانندموجب تضعیف مقاومت بخش بالایی دامنه بالادست گردد.بدیهی است آن بخش ازدامنه بالادست که زیرسطح آب قراردارددرمعرض تاثیرعوامل ذکرشده نیست ،به همین علت محافظت دامنه تاچندمترزیر ترازپایینترین وضعیت آب دریاچه کافی است . اهمیت محافظت دامنه بالادست وهزینه آن تابع بزرگی سد،بزرگی امواج ،شرایط اقلیمی ازقبیل بارندگی،طوفان ،یخ زدگی وغیره است ولی انتخاب نوع محافظ تابع شرایط اقتصادی،اقلیمی ومصالح دردسترس است .ازانواع محافظهایی که تابه حال به کاربرده شده است می توان سنگچین ،پوشش خاک-سیمان ،پوشش بتنی،آسفالتی،فلزی وچوبی رانام برد. درطراحی محافظ ،عواملی ازقبیل طول وارتفاع موج ،جهت باد،سرعت باد،عمق نسبی آب ،زمان تناوب موج ،شکل دریاچه،شیب دامنه،زاویه میل موج دربرخوردبادامنه،میزان یخ زدگی،میزان بارندگیهای شدیدسیل زا،وبعضی عوامل دیگردخالت دارد.همچنین درصورتی که محافظ ازنوع سنگچین باشد،وزن قطعات سنگ ،وزن مخصوص آنها،دانه بندی،زبری سطح آنها،جنس ودوام درازمدت آنها،ضخامت لایه سنگچین ونوع اجرای آن یعنی دستی یاماشینی بودن آن ،تاثیرمستقیم دارد. اهمیت ودقت درطراحی حفاظ بالادست ،تابع اهمیت وبزرگی سداست ؛برای سدهای کوتاه وبندهای انحرافی وسدهای تغذیه مصنوعی اهمیت محافظ کمتراست ومی توان ازمحافظ سبک استفاده نمود.
٢- سنگ چینی(Rip Rap)
استفاده ازسنگ چین یاریپ رپ معمولترین روش حفاظت شیروانی بالادست درسدهای خاکی می باشد.اصطلاح سنگ چینی(یاخشکه چینی)به پوششی گفته می شودکه قطعات سنگ ،بدون وجودملات یاخمیره ،درکناریکدیگرقرارگیرند.دراین روش مصالح سنگی به ابعادمختلف برای مقابله باضربات امواج بر روی شیروانی بالادست چیده می شوند.این مصالح به گونه ای بایدبر روی مصالح شیروانی ریخته شوندکه علاوه برمحافظت بدنه سد خودپابرجابمانند.
۲

درصورتیکه این قطعات به وسیله دستگاههای ماشینی روی هم ریخته وانباشته گردد به نام سنگ چین ماشینی یاسنگ ریزی نامبرده می شود ودر صورتیکه به صورت دستی درکناریکدیگرقرارداده شود،سنگ چین دستی نامیده می شود
سنگ چین بایدازتاج سدتاارتفاع ١.۵مترویا تاارتفاع ماکزیمم موج درمخزن هرکدام بیشترباشد در زیر ترازمینیمم سطح آب درمخزن ادامه داشته باشد.غالباسنگ چین درقسمت انتهایی توسط یک سکو( berm) تثبیت می گردد.
تعبیه سکوازجهات زیرضروری است :
. برای جلوگیری از آبشستگی مصالح درحالتیکه سطح آب مخزن درپایین ترین حداست .
. این سکویک نوع پی برای سنگ چین ایجادکرده وازلغزش آن به سمت پایین دست جلوگیری میکند.
. این سکویک سطح افقی برای انجام عملیات ساختمانی بوجود می آورد.
معمولا درزیرلایه سنگ چین یک لایه حاوی شن وسنگ های خردشده به عنوان فیلترقرارمی گیردتاخطرفرسایش مصالح پوسته بالادست (لایه کوبیده نشده )دراثرامواج ازبین برود.
احداث حفاظ سنگی به وسیله سنگ چینی ماشینی،برترین نوع حفاظت دامنه های خاکریز است .اندازه قطعات ودانه هابایدمناسب انتخاب شودواستحکام قطعه سنگ هاوتراکم آنهاوضریب شکل آنهاقابل قبول باشد.به جزدرمواردنادر،سنگ چینی بایدروی لایه ای ازفیلترقرارگیردتا ازشسته شدن خاک دامنه سدبه درون سنگ چین جلوگیری شود.
صرف نظرازموضوع طراحی سنگ چینی ماشینی یادستی،اتفاق نظر براین است که اندازه قطعات سنگ هابستگی به بزرگی عمل موج روی سد دارد.
توجه به نکات زیرضروری است :
. قطعات سنگ چین باید به طور مناسبی دانه بندی شده باشدبه طوریکه حداکثراندازه آنها در حد ١.۵برابراندازه متوسط قطعه سنگ وکوچکترین اندازه قطعه سنگ هادرحد٢.۵سانتی مترمحدودشود.اندازه قطعات نبایدیکنواخت باشدزیرادرفضای خالی بین آنها،آب نفوذ کرده ودانه های ریز راشستشو می دهد.
. لایه سنگ چین بایداقلا تا٢.۵تا٣متر زیرپایین ترین ترازسطح آب مخزن ادامه یابد.این رقم تابع ارتفاع موج است ومعمولا “بین
٢تا٣برابرارتفاع موج درنظرمی گیرند.
. منظورازحداقل اندازه متوسط قطعه سنگی است که اندازه
۵١درصدوزنی قطعات ،ازاین اندازه کوچکترباشد،مثلابرای ارتفاع موج ١متر،دانه بندی سنگ چین بایدشامل قطعاتی باشدکه نیمی ازآنهابرابر با(یابزرگتراز)قطعات تقریباکروی باقطرمتوسط
٣١سانتیمترباشد.
. ضخامت لایه سنگ چین بایدتاآن حدباشدکه بزرگترین قطعات درآن قرارگیرد.
سنگ چین ساخته شده باماشین پس ازاینکه جداره سد بالاآمدوبدنه آن تکمیل شد،احداث میگردد. در اینجاپس از یکدست شدن سنگهای بزرگ به همراه سنگهای کوچکتر،حجم متراکمی بوجود میآید. هنگام استفاده این
نوع سنگ چین رعایت نکات زیرضروری است :
۳

. هرسنگ بایدبه اندازه کافی سنگین باشدتادرمقابل جابجایی امواج مقاوم باشد.
. فیلتری که درزیرلایه سنگ چین تعبیه می شود نبایدشسته شود.
. این فیلتربایدازفرسایش مصالح کوبیده شده درزیرخودجلوگیری نماید.
سنگ چین ریخته شده نسبت به نوع دست چین دارای مزایای بیشتری درجهت مقابله باامواج می باشد.
مزایای سنگ چین ریخته شده به شرح زیراست :
. بهترین حفاظت رادرمقابل امواج انجام می دهد.
. قابل دسترس است .
. ارزان است .
. مکانیزم اجرای آن به کارهای سختی نیازندارد.
. در۵%ازمواردبه خاطراندازه نامناسب مصالح خرابی درآن اتفاق افتاده است .درصورتیکه درنوع دست چین در٣١%ازمواقع خرابی مشاهده شده است .
درسنگ چینی دستی ،بلوک های بتنی یامخلوط خاک وسیمان دراندازه های مناسب که توسط دست جایگذاری میشوندساخته میشود،دارای اندازه های معین است ودارای کمترین منافذ وسطحی صاف میباشد.این سطح بایددارای منافذی باشدتابتواندهوای قسمت های زیرین راعبوردهد.سطح صاف این نوع سنگ چین قدرت برگرداندن موج راداردوبه نسبت سنگ چین ساخته شده باماشین ١.٣ تا١.۵برابراین عمل رابهترانجام می دهد.ساخت این نوع سنگ چین به کمک یک سنگ بزرگ که درلبه قرارمی گیرد،شروع میشود.
سنگهایی که درمساحت وسیعی کنارهم قرارمی گیرندمانع ازآن میگردندتاموج بتواندآنهارا ازهم جدانماید.این سنگهابه صورت یکپارچه عمل می نمایند.عمل آب بندی میانی این سنگهاتوسط مخلوط رقیق سیمان انجام می پذیرد.
سنگ چین دست چین شده تاوقتی که درمقابل یخبندان قرارنگیردخوب عمل می کند،ولی سنگهای استفاده شده درآن بایدبه نسبت دارای مصالح
باکیفیت بهتری باشند.مزایای سنگ چین دستی عبارتنداز:
. ضخامت آن نصف ضخامت نوع ریخته شده است .
. سطح تمام شده ظاهربهتری دارد.
معایب سنگ چین ساخته شده بادست نیزبه شرح زیراست :
. مصالح بایددارای کیفیت بالایی باشند.
. این نوع سنگ چین نیزمانندسنگ چین ریخته شده نمیتواندخودرابانشستهای بوجودآمده وفق دهد،بنابراین درمواقعی که مقادیرنشست زیاذاست قابل استفاده نمی باشد
یکی ازرایج ترین عوامل موجب خسارت سنگ چین سدها،فرسودگی ونقص بخشهایی ازفیلتریالایه های بین سنگ چینی وخاکریزبدنه سداست .علت این فرسودگی ممکن است طرح نامناسب سنگ چین ،ضعف دراجرای آن ،تفکیک شدن دانه های درشت وریزدرضمن ساخت ،دانه بندی نامناسب خاک بدنه سد،دانه بندی نامناسب لایه ها،وضخامت نامناسب لایه باشد.
تجربه های گذشته نشان داده است که سنگ چینی روی سطح سدهای خاکی نسبت به سایرانواع حفاظت مزیت داردولی آسیب دیدگی هاوتخریب های
آنهااکثرا”به علت یک یاچندموردازعلتهای زیربوده است :
. جداشدن دانه هاوتجمع یافتن دانه های کوچک درضمن اجرای آن وپیدایش حفره هایی که موجب شسته شدن لایه بندی می شود.
۴

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 28 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد