بخشی از مقاله
خلاصه
در سال 1389 و پس از یک دوره آبگیری و تخلیه مخزن سد، شواهدی مبنی بر بازفعالی یک زمینلغزش بزرگ و قدیمی در جناح راست سد قلعهچای عجبشیر مشاهده شده است. پس از این رویداد، طی مطالعاتی تاثیر تراز آب مخزن بر این زمینلغزش، تحت شرایط استاتیکی و شبهاستاتیکی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به زلزلهخیز بودن منطقه ساختگاه سد، بررسی لرزهای تاثیر تراز مخزن بر پایداری زمینلغزش نامبرده ضروری است. در تحقیق حاضر بررسی تاثیر سطح آب مخزن بر پایداری زمینلغزش، تحت بارگذاری دینامیکی مورد مطالعه قرار گرفته است.
در این مطالعه، برای بدست آوردن ضرایب اطمینان لرزهای شیروانی از روش مجزاشده5 استفاده شده است. نتایج بررسی ها حاکی از آن است که با افزایش تراز آب مخزن، ضریب اطمینان دینامیکی شیروانی کاهش مییابد و در صورت به حداکثر رسیدن تراز آب مخزن سد، خطر ناپایداری دینامیکی شیروانی مذکور بسیار زیاد خواهد بود.در نهایت ضرایب اطمینان بدست آمده از تحلیل دینامیکی با ضرایب اطمینان استاتیکی و شبهاستاتیکی مقایسه شده است.
1. مقدمه
همواره یکی از مسائل مهم و اساسی در زمان طراحی، ساخت و بهرهبرداری سدها، بررسی شیروانیها و زمینلغزشهای مجاور مخزن سد است. با توجه به این که احتمال وقوع پدیده تخلیه سریع در سدها وجود دارد، به منظور ایمنی ساکنین و سازههای خاص موجود در اطراف این مناطق، مطالعه و بررسی این زمینلغزشها بسیار ضروری است. تغییرات سطح آب مخزن و زلزله به عنوان اصلیترین عوامل ایجاد زمینلغزش شناخته میشوند، به همین منظور بررسی پایداری لرزهای شیروانیهای مجاور مخزن سد برای سطوح مختلف تراز آب مخزن از اهمیت ویژهای برخوردار است
یکی از سادهترین و پرکاربردترین روشها برای اعمال نیروهای افقی ناشی از زلزله بر شیروانیها، روش شبهاستاتیکی میباشد. این روش علاوه بر این مزایایی - مانند سادگی، عدم نیاز به پارامترهای دینامیکی خاک - که دارد، دارای معایبی نیز هست. در این تحقیق برای انجام تحلیلهای دینامیکی از مدل رفتاری معادل خطی استفاده شده است. با استفاده از این مدل میتوان رفتاری نزدیک به رفتار واقعی و غیرخطی خاکها را مدلسازی کرد. در مدل خطی معادل، آنالیز دینامیکی با سختی وارد شده - مدول برشی ماکزیمم - شروع میشود و این روند با توجه به تابع کاهشی مدول برشی تعریف شده برای سختیهای کمتر تکرار میشود.
این روند تا جایی ادامه خواهد داشت که تغییرات مدول برشی تعیین شده به صفر میل کند. نکته مهم در این مورد ثابت بودن مدول برشی در حین یک مسیر از رکورد زلزله است. خط راست نشان دهنده ثابت بودن G در حین یک مسیر تکرار در رکورد زلزله بوده و تغییر در شیب به صورت کاهشی در تکرارهای صورت گرفته میباشد
شکل -1 تغییر مدول برشی خاک پس از هر تکرار رکورد زلزله
برای انجام تحلیلهای دینامیکی در نرمافزار GeoStudio از روش مجزاشده استفاده میشود. این مدل در اصل توسط سید و مکدیسی1 در سال 1978 ارائه شد که براساس مفهوم جابجاییهای دائم پیشنهاد شده توسط نیومارک - 1965 - 2 میباشد. در این مدل فرض میشود که این آنالیزها می-توانند در دو گام مجزا انجام شوند. در گام اول هدف از تحلیل پاسخ دینامیکی، شناسایی شتابهای تجربه شده توسط جرم لغزنده است. سپس در گام دوم تحلیل پاسخ لغزش با گرفتن دو بار انتگرال از تاریخچه زمان شتاب افقی انجام شده و در نهایت جابجایی توده گسیخته شده محاسبه میشود.
2. مشخصات زمینلغزش جناح راست سد قلعه چای
سد قلعهچای، سدی خاکی با هسته رسی به طول 420 متر، ارتفاع از بستر رودخانه 77 متر و با حجم مخزن حدود 40 میلیون متر مکعب میباشد. محور سد بر شاخه اصلی رودخانه قلعهچای به فاصله 20 کیلومتری شمال شرقی شهرستان عجبشیر، در استان آذربایجان شرقی قرار دارد. یکی از اهداف اصلی اجرای طرح سد قلعهچای عجبشیر، تامین نیاز مصارف زراعی برای حدود 10/000 هکتار از اراضی پاییندست بوده است. در سال 1389 پس از پایین رفتن سطح آب مخزن، شواهد یک زمینلغزش نسبتاً بزرگ به حجم تقریبی 2 تا 5 میلیون متر مکعب در جناح راست مخزن سد مشاهده گردید. به دلیل وجود روستای مسکونی و زمینهای کشاورزی در محدوده توده لغزش، این پدیده از اهمیت ویژهای برخوردار است. زمینلغزش قلعهچای از سمت جنوب دارای 350 متر عرض و از سمت غرب دارای طولی بالغ بر 500 متر میباشد
شکل -2 موقعیت سد قلعهچای و زمینلغزش جناح راست مخزن سد [9]
با توجه به نتایج حاصل از میکروژئودزی ملاحظه میشود که مقاطع 3-3 و 4-4 در راستای حرکت زمینلغزش قرار دارند. بررسی سطح آب چاههای مشاهدهای اجراشده در محل زمینلغزش نشان دهنده وجود یک جریان پایا از بالادست شیروانی به سمت مخزن میباشد. از طرف دیگر به دلیل آبگیری سد، همواره تراز آب در مخزن و پاییندست شیروانی در حال نوسان میباشد؛ با توجه به مطالعات صورت گرفته، مدلسازی مقاطع 3-3 و 4-4 به این صورت است که سه لایه شامل توده در حال لغزش، سطح لغزش و بستر سنگی در آن شبیهسازی شده است. مدلهای استفاده شده در تحلیلها برای این مقاطع و همچنین ابعاد آنها در شکل 3 نشان داده شده است
شکل -3 محورهای تعریف شده در توده و مقاطع آنها؛ الف - لایهبندی 3-3 ب - لایهبندی
3. مراحل مدلسازی و مدل رفتاری مصالح و شتابنگاشتهای انتخاب شده
مدلسازی دینامیکی شیروانی در سه مرحله انجام شده است، به این صورت که ابتدا - گام یک - مدل شیروانی در نرمافزار Sigma/w ساخته میشود؛ قبل از انجام تحلیل دینامیکی نیازمند به تعیین شرایط استاتیکی شیروانی میباشیم که این امر توسط نرمافزار Sigma/w انجام میشود. سپس - گام دوم - نتایج تحلیل نرمافزار Sigma/w به نرمافزار Quake/w منتقل شده و مدلسازی دینامیکی شیروانی در نرمافزار Quake/w صورت میگیرد. در نهایت - گام سوم - نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی از نرمافزار Quake/w به نرمافزار Slope/w منتقل شده و ضریب اطمینان پایداری دینامیکی شیروانی بدست خواهد آمد؛ این روند در شکل 5 نشان داده شده است.
شکل -5 مراحل مدلسازی در تعیین ضریب اطمینان لرزه ای
همانطور که در مقدمه گفته شد، در این پژوهش تحلیلهای دینامیکی به روش معادل خطی انجام خواهد شد؛ به این صورت که برای مدلسازی لایههای توده در حال لغزش و سطح لغزش از مدل رفتاری معادل خطی و برای بستر سنگی از مدل الاستیک خطی استفاده شده است. همچنین در نرم-افزار Slope/w لایههای توده لغزنده و سطح لغزش با استفاده از مدل الاستیک-پلاستیک موهرکولمب و بستر سنگی با استفاده از مدل الاستیک خطی مدلسازی شده است.
