بخشی از مقاله
چکیده
منظور از پایداری سد خاکی، حفظ تعادل و جلوگیری از حرکت اجزای یک سد خاکی در مقابل نیروهای وارده است. به عبارت دیگر، یک سد خاکی وقتی در حال تعادل پایدار است که در هر قسمت از سد برایند تنشهای اعمال شده کوچکتر از مقاومت بسیج شده در آن قسمت باشد. هدف مطالعه حاضر، تحلیل پایداری بدنه سد ایوشان در حالتهای پایان زمان ساخت، بهرهبرداری با تراوش دائمی و تخلیه سریع در شرایط بارگذاری استاتیکی و دینامیکی - بار زلزله - با مدلسازی عددی و با استفاده از نرم افزار قدرتمند GEO-STUDIO می باشد. سد مخزنی ایوشان در فاصله 1/5 کیلومتری بالادست روستای ایوشان حدود 57 کیلومتر شهر خرمآباد بر روی رودخانه هرود واقع شده است.نتایج نشان می دهد که در حالت های پایان ساخت و بهره برداری حداقل ضرایب اطمینان بدست آمده در محدوده مجاز می باشند ولیکن در حالتی از تخلیه سریع که مصالح پوسته زهکشی نشوند، سد ایوشان ایمن نمی باشد.
-1مقدمه
منظور از پایداری سد خاکی، حفظ تعادل و جلوگیری از حرکت اجزای یک سد خاکی در مقابل نیروهای وارده است. به عبارت دیگر، یک سد خاکی وقتی در حال تعادل یا پایدار است که در هر قسمت از سد برایند تنشهای اعمال شده کوچکتر از مقاومت بسیج شده در آن قسمت باشد . بنابراین، مشاهده میشود که پایداری سد خاکی یک مسئله نسبی است و برحسب تغییر نسبی مقادیر نیروهای مخرب و نیروهای مقاوم، درجات مختلفی از پایداری میتواند وجود داشته باشد. از این رو در طراحی سدهای خاکی میزان نسبی پایداری با معیاری به نام ضریب اطمینان سنجیده میشود و هر چه این ضریب بالاتر باشد، منعکسکنندهی درجهی پایداری بیشتری خواهد بود. ضریب اطمینان در تحلیل پایداری سدهای خاکی، کمیتی است که حاشیهی ایمنی سازه را در مقابل وقوع گسیختگی برشی نشان میدهد. با این تعریف، مقاومت برشی بسیج شده با رابطه زیر بیان میشود.
- 1 - که در آن : مقاومت برشی بسیج شده چسبندگی مؤثر مصالح زاویه اصطکاک درونی مؤثر مصالح
تنش عمود بر سطح گسیختگی فشار آب منفذی در سطح مورد بررسی
ضریب اطمینان در مقابل گسیختگی برشی در تحلیل پایداری با روش متعارف تعادل حدی، فرض بر این است که ضریب اطمینان یکسانی به چسبندگی و زاویهی اصطکاک درونی خاک اعمال شده و مقاومت برشی به طور یکنواخت در امتداد سطح لغزش پتانسیل بسیج میشود Bishop,1955 - معمولاً - . تعیین یک مقدار ثابت و مشخص برای کمیت ضریب اطمینان ممکن و منطقی نیست، چرا که این کمیت به مقدار زیادی تابع شرایط خاص سازهی خاکی است. مع هذا سازمانهای مهندسی در سطح جهان کوشیدهاند تا ارقامی را به عنوان ضرایب اطمینان منطقی در تحلیل پایداری سدهای خاکی در شرایط مختلف ارایه دهند. جدول - 1 - ارقام توصیه شده توسط سازمانهای مهندسی ارتش آمریکارا نشان میدهد - . - USDM, 1970
مراحل بحرانی پایداری را برای هر یک از دو شیب بالا دست و پایین دست، میتوان به شرح زیر تقسیمبندی کرد:
الف - شیب بالادست - مرحله انتهای ساخت -مرحله افت ناگهانی سطح آب - ب - شیب پایین دست - مرحله انتهای ساخت- مرحله نشت دائم -
شایان ذکر است که برخی از طراحان سدهای خاکی از جمله سازمان مهندسی ارتش آمریکا، علاوه بر مراحل فوق مرحله نشت دائم در حالت مخزن نیمه پر را نیز برای شیب بالا دست بحرانی تلقی بوده و کنترل پایداری در این مرحله را ضروری میداند. در این مطالعه پایداری بدنه سد ایوشان در حالتهای پایان زمان ساخت، مخزن نیمهپر، بهرهبرداری با تراوش دائمی و تخلیه سریع در شرایط بارگذاری استاتیک و دینامیک - بار زلزله - با مدلسازی عددی و با استفاده از نرم افزار قدرتمند GEOSTUDIO مورد تحلیل و ارزیابی قرار می گیرد.
-2موقعیت و مشخصات سد ایوشان
سد مخزنی ایوشان در فاصله 1/5 کیلومتری بالادست روستای ایوشان گلستان حدود 57 کیلومتر شهر خرمآباد در مختصات جغرافیایی 48 درجه و 49 دقیقه طول شرقی و 33 درجه و 28 دقیقه شمالی بر روی رودخانه هرود واقع شده است.مساحت حوزه آبریز تا محور سد ایوشان 120 کیلومتر مربع است. بدنه سد ایوشان از نوع سنگریزهای با هسته رسی قائم به ارتفاع ساختمانی 64 متر تا تراز 1868 متر از سطح دریا و طول تاج 533 متر میباشد - شکل . - 1 مقادیر پارامترهای ژئومکانیکی مورد استفاده در تحلیل پایداری بدنه سد در جدول - 2 - آورده شده است.
