بخشی از مقاله
خلاصه
در این تحقیق، تحلیل دینامیکی سد خاکی سلیمانشاه، به کمک نرمافزار اجزای محدود [1] plaxis 2D با در نظر گرفتن آب پشت سد در حالت پایدار - جریان ماندگار و حالت - Steady State مورد بررسی قرار گرفتهاست. تحلیلهای دینامیکی صورت گرفته از نوع تحلیلهای تاریخچهی زمانی بوده و با اعمال شتابنگاشت ثبت شده از محل سد [2]، انجام شدهاست. مدل رفتاری جهت مدلسازی سد خاکی سلیمانشاه، مدل مور -کولمب میباشد.
تحلیلهای دینامیکی عددی دوبعدی کرنش مسطح در حوزهی زمان، مبنا و چارچوب اصلی مقالهی حاضر را تشکیل میدهد. تمرکز این تحقیق به بزرگنمایی مقادیر شتابها و تغییرمکانهای جانبی - افقی - و قائم - نشستها - در اثر بارگذاری لرزهای میباشد. نتایج تحلیل نشان از افزایش نقاط ماکزیمم برای شتاب در تاج سد و بزرگنمایی محتوای فرکانسی شتاب اعمال شده برای نقاط فوقانی بدنه سد، یعنی قسمت تاج سد میباشد و نیز شاهد افزایش تغییرمکانهای افقی و قائم در تاج سد به علت اعمال بار لرزهای هستیم.
با توجه به دامنه کاربرد سدهای خاکی در مقایسه با دیگر انواع سدها در کشور لرزهخیز ایران، تحلیل دینامیکی این گونه سدها از اهمیت ویژهای برخوردار است. روشهای مختلفی تاکنون برای پیشبینی رفتار انواع مختلف سدهای خاکی توصیه و بکار رفتهاست. روش شبه استاتیکی که بر مبنای تحلیلهای تعادل حدی قرار گرفتهاست، هرچند با کاربرد آسان و فرضیات ساده ایمنی سد را ارائه میدهد، اما در کنار این مزایا این روش قادر به در نظر گرفتن عامل افزایش فشار آب حفره ای در سد نمیباشد. از طرف دیگر روش شبهاستاتیکی، بعضا میتواند به نتایج بسیار بدبینانه نسبت به پایداری لرزهای سازه منجر شود که خود به ارائه طرحی غیراقتصادی ختم می گردد.
سدهای خاکی و سنگریز از جمله سازههای ژئوتکنیکی هستند که گسیختگی در آنها می تواند منجر به خسارات جبران ناپذیری گردد، از اینرو در طراحی آنها لازم است تمام کنترلها و حساسیت های لازم بعمل آید. یکی از این موارد، کنترل پایداری سد در طول زلزله و بعد از آن میباشد. بررسی دقیق پایداری سدهای خاکی در برابر زلزله از پیچیدهترین مسایل در حوزه سازههای خاکی است. علت این مسئله این است که مجموعه معلومات و روابط بین آنها در تحلیل این مسئله بسیار متنوع و متفاوت است. با توجه به وسعت کاربرد این نوع سدها و همچنین لرزهخیزی کشور ایران، برآورد ایمنی لرزهای اینگونه سدها نقش ارزندهای دارد
.2 مدل اجزای محدود
در این مطالعه جهت مدلسازی عددی رفتار دینامیکی سد خاکی سلیمانشاه از روش عددی اجزای محدود دوبعدی استفاده کردهایم. همچنین برای مدلسازی عددی اجزای محدود از نرمافزار [1] plaxis 2D بهره گرفتهایم. مدلسازی رفتار دینامیکی سد خاکی در شرایط حالت پایدار - جریان ماندگار و حالت - Steady State صورت گرفتهاست. برای مدلسازی شرایط نشت دائم تراز آب نرمال - طبیعی - دریاچهی - مخزن - سد خاکی سلیمانشاه مدنظر قرار گرفتهاست.
سد سلیمانشاه از نوع خاکی با هسته رسی قائم با ارتفاع 34 متر از بستر رودخانه، عرض تاج 7 متر، طول تاج 1277 متر و حجم مخزن آن 52 میلیونمترمکعب میباشد .[2] برای مدلسازی سد سلیمانشاه بصورت دوبعدی مقطعی از سد انتخاب شده است که نسبت به سایر مقاطع رفتار بحرانی دارد لذا در شکل -1 تصویری از مدلسازی سد در نرمافزار plaxis 2D نشان داده شدهاست:
شکل -1 مشبندی با تراکم ریز - Fine - با المانهای 15 گرهای مثلثی در بدنه و پی سد خاکی سلیمانشاه.
همانطور که ملاحظه میشود در مشبندی از المانهای 15 گرهای مثلثی در بدنه و پی سد استفاده شده است و جهت اعمال بار لرزهای، پیشفرض لازم در نظر گرفته شدهاست. در شکل -2 مرزهای جاذب جهت خنثی سازی امواج لرزهای برگشتی، مشاهده میشود.
شکل -2 تعریف شرایط مرزی در کنارهها و کف مدل عددی اجزای محدود کرنش مسطح دوبعدی.
جهت اعمال بار لرزهای به مدل، از شتابنگاشت شکل -3 استفاده میشود که از شتابنگار مستقر در محل سد سلیمانشاه برداشت شدهاست
شکل -3 نمودار شتابنگاشت افقی در بستر سنگی سد سلیمانشاه که محور افقی زمان بر حسب - s - و محور قائم شتاب بر حسب - m/s2 - میباشد.
پارامترهای مورد استفاده در مدلسازی این سد، در جدول -1 و -2 آمدهاست به طوری که در جدول -1 مشخصات مکانیکی مصالح سد و در جدول -2 مشخصات هیدرولیکی و ارتجاعی برای قسمتهای مختلف سد آمدهاست و از این پارامترها در مدلسازی استفاده می شود.
جدول -1 مشخصات ژئومکانیکی مصالح مورد استفاده در تحلیل پایداری سد سلیمانشاه
