بخشی از مقاله
خلاصه
کنترل ایمنی و پایداری سدهای خاکی از نظر امنیت اجتماعی و اقتصادی، از اهمیت بسزایی برخوردار است. برای این منظور پارامترهای فیزیکی مهمی در سدهای خاکی اندازه گیری میشود که از مهمترین آنها، جابجایی و تغییر شکلها میباشد.
در این مقاله با در اختیار داشتن دادههای حاصل از مطالعات مکانیک سنگ پی و تکیهگاهها و آزمایشهای سه محوری جهت تعیین پارامترهای سایر اجزا بدنه، سد داریان را در نرمافزار Flac2D که یک نرمافزار بسیار توانمند در زمینه تحلیل محیطهای پیوسته میباشد مدلسازی و تحلیل کرده و به بررسی تغییر شکلهای قائم و افقی که از پارامترهای کلیدی در بررسی پایداری و ایمنی سد به شمار میروند پرداخته شده است. در ادامه نتایج حاصل از تحلیلهای استاتیکی با مقادیر واقعی حاصل از دادههای ابزار دقیق مقایسه گردیده است.
1. مقدمه
تأمین آب موردنیاز انسان امروزه یکی از مشکلات جوامع انسانی به شمار میرود. انسان برای رفع این مشکل از راهکارهای زیادی سود می جوید. یکی از این راهکارها احداث سد میباشد. احداث سازههای آبی مناسب و بهرهگیری از آن در آبیاری زمینهای کشاورزی و صنایع و تأمین آب آشامیدنی و تولید انرژی الکتریکی به عنوان صنعت پایهای زمینهساز پیشرفت سایر بخشهای توسعه اقتصادی میباشد. با ساخت و شروع بهرهبرداری از ابر سازهای چون سد، در واقع برای جامعه پاییندست شرایط بالقوه مخاطرهآمیزی میتواند ایجاد شود.
شکست سد پدیده نابهنجاری است که با ایجاد سیل در پاییندست همراه بوده و میتواند موجب خسارتهای جانی و مالی قابل ملاحظهای گردد. دامنه این خسارتها، چه در بعد زمان و چه در بعد مکان، بسیار گسترده بوده و حتی میتواند موجب کاهش اعتبار ملی یک کشور گردد .
بهطور کلی پذیرفته شده که ایمنی سد نه تنها به طراحی و ساخت آن بر میگردد، بلکه به رفتارنگاری کامل از عملکرد آن در دوران ساخت و بهرهبرداری وابسته است. در دوران ساخت یک سد پارامترهای رفتاری خاک نظیر تنش کل، فشار منفذی و کرنش بر اثر عواملی نظیر حرکات پی، تحکیم هسته و تغییرات رطوبت مصالح، دائم در حال تغییر است به گونهای که رفتارسنجی سد را ضروری مینماید. رفتارسنجی سدهااصولاً منجر به ارزیابی پارامترهای طراحی، کاهش ریسک خطرپذیری، کنترل کیفیت در حین ساخت و نیز بررسی دقیق پایداری در دوران اولیه بهرهبرداری و بهرهبرداری دراز مدت میشود. با توجه به عدم حضور بارهای خارجی دوران ساخت، سنجش تغییرات تنش، فشار منفذی و نشست مهمترین عواملی هستند که میتوانند مورد ارزیابی قرار گیرند
به علت پیچیدگی رفتار یک سد خاکریزهای بهعنوان پیچیده ترین سازه ژئوتکنیکی از زمان ساخت اولین سدها تاکنون، مهمترین نگرانی مهندسان طراح سد میزان انطباقپذیری رفتار واقعی سد با رفتار پیشبینی شده بوده است زیرا تعیین دقیق خواص مصالح بخشهای مختلف در مرحله طراحی مشکل و نیاز به تجربه بالا دارد و همواره با عدم قطعیت همراه میباشد
بهطور خلاصه برای به حداقل رساندن خطراتی که منجر به ناپایداری میشوند، در نظر گرفتن نکات مهم شامل نصب ابزار دقیق در بدنه و پی سد، ثبت دادههای ابزار نصب شده در کلیه مراحل اجرایی، ثبت هرگونه حادثه غیرمعمول، مدل کردن روند پیشرفت پروژه، تحلیل سریع دادههای ابزار دقیق و مقایسه آنها با پارامترهای طراحی و در صورت نیاز تحلیل برگشتی ضروری است
2. معرفی سد سنگریزه ای داریان و سیستم ابزار بندی آن
سد داریان بر روی رودخانه سیروان، 35 کیلومتری شمال غربی شهرستان پاوه استان کرمانشاه در غرب ایران قرار دارد. این سد در مسیر راه آسفالته پاوه-نودشه و در کنار روستایی به همین نام واقع شده است. سد فوق سدی سنگریزهای با هسته رسی است. طول تاج سد داریان 368 متر، ارتفاع از پی 179 متر، ارتفاع از بستر 146 متر، حجم بدنه سد 9/70 میلیون مترمکعب، حجم مخزن در نرمال 316/30 میلیون مترمکعب میباشد. مقطع تحلیل و ناحیه بندی مصالح پی و بدنه سد در شکل 1 ارائه شده است. ساختگاه سد داریان در زون زاگرس مرتفع و در بالادست گسل داریان واقع شده است.
شکل -1 ناحیه بندی و مقطع تحلیل عددی سد داریان
در جدول شماره 1 پارامترهای مدل رفتاری کرنش سخت شونده و نرم شونده استفاده شده در تحلیلهای عددی ارائه شده است. مدل رفتاری پی سنگ الاستوپلاستیک کامل مور- کولمب در نظر گرفته شده و پارامترهای مندرج در جدول از گزارش مطالعات مکانیک سنگ پی و تکیهگاههای سد اقتباس شده است. پارامترهای سایر اجزا بدنه سد از نتایج آزمایشهای سه محوری استخراج شده است.
جدول شماره -1 پارامترهای مدل رفتاری مصالح بدنه و پی سد داریان
بهمنظور در نظر گرفتن اثر اندازه واقعی دانههای مصالح سنگریزه مدول ارتجاعی مندرج در جدول در تحلیلها در عدد 1/5 ضرب شده است.
سیستم و مقاطع ابزار دقیق سد داریان
بهمنظور هرگونه تغییر شکل سد در دوران ساخت و بهرهبرداری مجموعه کاملی از ابزار دقیق طراحی شده است. با توجه به طول سد ابزار دقیق آن در 9 مقطع نصب شده است. ابزار دقیق سد داریان بر اساس نقشههای ابلاغ شده توسط دستگاه نظارت شرکت مشاور در ترازهای مربوطه نصب شدهاند. شکل 2 جانمایی ابزار دقیق سد داریان را در مقاطع A - ، B، C، D، E، F، G، H، I - نشان میدهد. در ساخت سد داریان مجموع 877 عدد از انواع دستگاه-های ابزار دقیق استفاده شده است
شکل -2 جانمایی ابزار دقیق سد داریان در مقاطع مختلف
3. مدلسازی و تحلیل عددی سد داریان
بهمنظور بررسی شرایط توزیع تنش و میزان تغییر شکلهای بدنه سد داریان در شرایط مختلف سد توسط نرم افزار Flac 2D مدلسازی شده و تحلیل شده است. روش حل عددی در این نرم افزار بر پایه روش تفاضل محدود صریح استوار گردیده است.
مقطع نمونه مورد استفاده در تحلیل و ناحیه بندی مدل در شکل 2 نشان داده شده و شبکه محاسباتی تحلیل تفاضل محدود بدنه سد در شکل 4 ارائه شده است. در این مدل بدنه سد با 30 ردیف المان مدلسازی شده است و ارتفاع لایهها بین 5 تا 6 متر در نظر گرفته شده است. مراحل ساخت با برداشت آبرفت، ساخت لایه به لایه بدنه سد انجام میگردد.
شکل -3 شبکه محاسباتی تفاضل محدود
