بخشی از مقاله
چکیده
بررسی دقیق پایداري لرزهاي سدهاي خاکی از مسائل پیچیده در حوزه سازههاي خاکی است. تنوع خواص دینامیکی بدنه سد و گوناگونی جنس و ضخامت شالوده که می توانند در انتقال، تضعیف و تقویت امواج زلزله نقش اساسی داشته باشند، وجود یا عدم وجود گسل فعال در محدوده محور سد، ویژگیهاي زلزله مانند فاصله مرکز زلزله تا سد، شدت و طول زمان وقوع زلزله، نوع و امتداد امواج رسیده به سد و محتوي فرکانسی امواج، همه از عواملی هستند که درپاسخ دینامیکی سد نقش به سزایی دارند. درادامه با مدل سازي سد در نرمافزار Plaxis تحلیل استاتیکی صورت پذیرفته است. نتایج تحلیل استاتیکی نشان میدهد در پایان مرحله ساخت میزان نشست حداکثر در 3/4 ارتفاع به میزان 1/5 رخ داده است، این مقدار 1/4 درصد است و ارضاء کننده روابط تجربی که حداکثر نشست را به 2 درصد محدود میکنند. در ادامه شرایط مرزي به صورت دینامیکی مدل شده است. براي اعمال بارگذاري دینامیکی لازم است که فرکانس طبیعی سد مشخص شود. با داشتن فرکانس طبیعی مقادیر میرایی رایلی به دست آمد. بنابراین بالاترین فرکانس موثر بر رفتار سد مذکور 5 هرتز میباشد. با اعمال بار ناغان ترکی به عرض 50 میلیمتر در 1/3 ارتفاعی هسته مشاهده شد، بنابراین احتمال وقوع نشت متمرکز در این نوع از رکورد بسیار محتمل است. رکورد ناغان تاثیري بر پایداري سد نگذاشته و پایداري خود را حفظ میکند. نتایج نقاط تاریخچه نشان میدهد در تمامی بارهاي دینامیک شتاب در ارتفاع تقویت شده است.
کلمات کلیدي: - سدخاکی-آباکوس-Plaxis
قدمه:
سدها بخش بزرگی از سرمایه گذاري مرتبط با تسهیلات زیربنایی واساسی را تشکیل می دهند . نرخ سالیانه اتمام سدهاي احداثی با انواع واندازه هاي مختلف در ایران رشد فزاینده اي را نشان می دهد . هرکدام از سدها سازه اي منحصر به فرد می باشند وبدون توجه به نوع واندازه درمقابل بارگذاري واندرکنش باعوامل زمین شناسی و هیدرولوژي پیچیدگیهاي ویژه اي دارند . بطورکلی مهندسی سدسازي فعالیتی بسیارتخصصی است که تعداد زیادي از رشته هاي علمی را شامل شده وبابهره گیري از میزان قابل توجهی قضاوت مهندسی ارتباط واعتدال بین آنها را برقرار می سازد .
نیاز روزافزون به سدها ولزوم احداث آنها درمکانهاي مختلف با شرایط ژئومکانیکی وهیدرولوژي متفاوت و احتمالاً نامساعد باعث شده است که هر یک از این سدها تجربه نوینی درزمینه اندرکنش بین سازه سد و توده سنگ دربرگیرنده بدست دهند . بسیاري از سدها در بالادست روستاها ویا شهرهاي پرجمعیت بناشده که عدم ایمنی آنها منجربه خطرات وتلفات جبران ناپذیري خواهند شد . در غیر اینصورت نیز ، باتوجه به وابستگی شدید جامعه و صنعت به آب ، تضمین امکان بهره برداري منظم ودراز مدت از سدها حائز اهمیت بوده وهرگونه اقدامی به منظور حفظ پایداري وکارآیی آنها امري اجتناب ناپذیر می باشد . با وجود اینکه تعداد زیادي از سدها پس از پنجاه یا صد سال ، بدلیل رسوب گذاري احتمالا کارآیی خودرا از دست می دهند ولی با توجه به محدودیت محل احداث سدها وبر اساس تکنولوژي موجود بررسی امکان افزایش ارتفاع ویا رسوب زدایی مخزن، اولین انتخاب به نظر میرسد [1].
علیرغم پیشرفت قابل توجه علوم مهندسی ونقش تعیین کننده سد درپیشبرد تمدن بشري ونیاز مبرم به این سازه بزرگ ، ناهمگن و غیر قابل پیش بینی بودن توده سنگ درطبیعت واشتباهات یا عدم توجه کافی انسان درطراحی ، اجرا وبهره برداري صحیح از سد باعث بروز اتفاقات ناگواري ناشی از ناپایداري وشکستن سدها شده است . نتیجه گیري کلی ازتجارب ناگوار ناپایداري سدها وتلفات جانی و اقتصادي مرتبط با آن و بررسی مشاهدات واندازه گیریهاي قبل از ناپایداري این بود که پیش بینی بسیاري از این موارد ناپایداري ومقابله با عوامل موثر در ایجاد آن ممکن بوده است . اهمیت حفظ ونگهداري ازسدها که تمامی آنها از نقطه نظر مطالعه اندرکنش با توده سنگ دربرگیرنده وشناسایی وارزیابی عوامل موثردر ناپایداري اکثراً با پیچیدگیهاي ویژه اي روبرو هستند ، بطور روزافزون روشن میشود.
بیان مسئله
بحث سدهاي خاکی در دنیا و بخصوص در کشورمان با توجه به ابعاد بزرگ سازه و مقدار آنها بحث مهمی است. در تحلیل دینامیکی حرکت امواج تنش ایجاد شده در اثر زلزله در بدنه سد بررسی می شود. در طراحی تحلیل و اجراء سدهاي خاکی مجموعه اي کامل از عملیات مهندسی عمران دخیل است، ساخت سد خاکی عوامل پیچیده بسیاري را در بر دارد که سبب می شود طراحی و اجراء این سازه هاي عظیم در رده مهم ترین پروژه هاي مهندسی ژئوتکنیک قرار گیرد. به طور کلی سدهاي خاکی، سازه هایی سه بعدي، عظیم، ناهمگن، غیر ایزوتوپ و غیر ارتجاعی هستند که در اندر کنش با شالوده و آب مخزن می باشند. [2]
مدلهاي عددي که بتوانند تمام عوامل فوق را در نظر بگیرند از پیچیدگی زیادي برخوردار خواهند بود بسته به اینکه کدام یک از شرایط فوق به طور مشخص حاکم بر مسئله باشد مدل میتواند آن پارامتر را ملموس نموده و به منظور یافتن رفتار واقعیتر سد آنها را در نظر بگیرد.امروزه با پیشرفت روز افزون و فراگیر شدن کامپیوتر، استفاده از روشهاي عددي در تحلیل و طراحی سدهاي خاکی در مقابل زلزله بمراتب از گذشته بیشتر شده است. انتخاب مدل رفتاري مناسب مهمترین فاکتور در آنالیز با روشهاي اجزاي محدود یا تفاضل محدود سدهاي خاکی، براي مدل کردن رفتار تنش کرنش خاکریز غیرایمن و غیراقتصادي منجر شود. حال در این تحقیق مدل رفتاري سد خاکی الاستوپلاستیک مبتنی برمعیار موهر کلمب براي وضعیت پلاستیک شدگی خاك و نیز از قاعده میرایی رایلی در محاسبات با استفاده از نرم افزار Plaxis نسخه 8/5 براي سد خاکی استفاده میشود .
ضرورت تحقیق
سدها بخش بزرگی از سرمایه گذاري مرتبط با تسهیلات زیربنایی واساسی را تشکیل می دهند . نرخ سالیانه اتمام سدهاي احداثی با انواع واندازه هاي مختلف در ایران رشد فزاینده اي را نشان می دهد . هرکدام از سدها سازه اي منحصر به فرد می باشند وبدون توجه به نوع واندازه درمقابل بارگذاري واندرکنش باعوامل زمین شناسی و هیدرولوژي پیچیدگیهاي ویژه اي دارند . بطورکلی مهندسی سدسازي فعالیتی بسیارتخصصی است که تعداد زیادي از رشته هاي علمی را شامل شده وبابهره گیري از میزان قابل توجهی قضاوت مهندسی ارتباط واعتدال بین آنها را برقرار می سازد [3].
براساس آمار وگزارشهاي ICOLD2در سال 1983 از 14700 سد بررسی شده ، 1105 مورد - 7,5 درصد - داراي آسیبهاي جدي بوده و107 مورد 0,7 - درصد - تخریب شده ویا اگررسیدگی نمی شد تخریب می شدند. بامراجعه به شکل - 1-2 - ملاحظه می شود که بخش عمده اي از سدهاي ساخته شده ازنوع خاکی ویا سنگریزه اي بوده اند واین سدها نسبت به سدهاي بتنی نسبت تخریب بسیار بالاتري داشته اند - . - %74 که این خود لزوم رفتارسنجی ومراقبت از سدهاي خاکی را به خوبی آشکارمی کند.
اهداف رفتارنگاري ومراقبت از سدها را می توان به شرح ذیل طبقه بندي نمود :
-1 تایید وبررسی صحت فرضیات طراحی وپیش بینی رفتارسد .
-2 مشاهده یا آگاهی از تغییرات ویا رفتاري که درضمن عملکرد سد دلیلی بر رفتار احتمالی نا امن می باشد . بخشی از علت لزوم رفتارنگاري را می توان به آمار تخریب شدن سدها نسبت داد.
-3 مشاهده رفتاري که ممکن است با معیارهاي پذیرفته شده جدید همساز نباشد واندازه گیريها لزوم کارهاي تقویتی یا تثبیت کننده را نشان دهد تامین اطلاعات واقعی از رفتارحقیقی سد ، که این دست آورد درکشف میزان صحت تئوریها وپیش بینی ها و بررسی میزان صحت روشهاي تحلیلی مفید وضروري است. روش هاي تقویت سدهاي خاکی در مقابل خطراتلرزهاي یکی از مسائل عمده در کشورهایی که در مناطق با خطر لرزه خیزي بالا قرار دارند، ارزیابی ایمنی لرزهاي سدهاي ساخته شده قبلی - که اکثراً یا طراحی لرزهاي نشده اند و یا با روش هاي اولیه طراحی شده اند - است و در صورت نیاز ارا ئه روش هاي مناسب تقویت سدها می باشد. همانطور که در بند - 4-2 - اشاره شد، خرابی در سدهاي خاکی بر اثر زلزله به چهار دسته ناپایداري شیبها، نشست تاج، تركخوردگی روانگرایی تقسیم میگردد. این خرابی ها
