بخشی از مقاله
خلاصه
پایداري یک شیروانی به عوامل متعددي مانند لایه بندي خاك،حرکت آب در خاك ،مقاومت برشی خاك و .... بستگی دارد.براي تحلیل پایداري شیروانی از ضرایب ایمنی مربوط به آن استفاده می شود.تعیین ضریب اطمینان پایداري شیروانی به لحاظ اثر آن در میزان حجم عملیات خاکی ، از عوامل مهم و تاثیر گذار در مدت زمان اجرا و همچمین هزینه هاي ساخت سد می باشد.
در این پژوهش ، با استفاده از نتایج حاصل از نرم افزار GeoStudio و به دو روش بیشاب اصلاح شده و Spenser براي دو مقطع عرضی 0+90 و 0+150 در امتداد محور سد به بررسی استاتیکی و شبه استاتیکی پایداري شیروانی سد گلورد پرداخته شده و ضریب اطمینان پایداري در حالتهاي مختلف بارگذاري - حین ساخت،اتمام ساخت و پس از آبگیري - ، تعیین گردیده است.همچنین ضرایب اطمینان بدست آمده از روش المان محدود با روش ارائه شده توسط گروه مهندسین ارتش آمریکا مقایسه شده و نتایج حاصله جهت صحت سنجی مورد استفاده قرار گرفته است.
1. مقدمه
امروزه ملاحظات اقتصادي یکی از مهمترین عوامل انتخاب طرحها می باشد.سدها از جمله پروژه هاي کلان کشور می باشند از اینرو،تلاش براي کاهش هر چه بیشتر هزینه هاي طرح و اقتصادي نمودن آن امري ضروري محسوب شده و تحقیق و مطالعه محققین و طراحان مربوطه را می طلبد.با توجه به اینکه بهینه نمودن تمام اجزا و ساختار سد نیاز به مطالعه فراوان داشته و با مشکلاتی مواجه است ، توصیه میگردد که بهینه سازي اجزاي سد بصورت مجزا و با در نظر گرفتن اثرات قسمتهاي مختلف روي یکدیگر انجام پذیرد،بطوریکه این عمل منجر به تهیه مقطع بهینه سد شده و توجیه اقتصادي داشته باشد.
در این تحقیق سعی شده تا به تحلیل پایداري شیروانی هاي سراب و پایاب سد سنگریزه اي با رویه بتنی گلورد پرداخته شود. عموما به دلیل کیفیت مطلوب مصالح سنگی از نظر پارامترهاي مقاومتی و اصطکاکی و نیز غیر اشباع ماندن بدنه و تکیه گاه سد،بطور معمول در سدهاي سنگریزه اي با رویه بتنی پایداري شیروانی هاي بالادست به ازاي شیب 1:1.3 تا 1:1.5 و پایداري شیروانی پایین دست به ازاي شیب 1:1.4 تا 1:1.6 قابل تامین است .در جدول 1 شیب شیروانی تعدادي از سدهاي مرتفع CFRD ارائه شده که خود گویاي شیبهاي متعارف در این گونه سدها است.
جدول -1 شیب شیروانی تعدادي از سدهاي مرتفع CFRD در جهان
2. مشخصات سد و مشخصات ژئومکانیکی و مکانیکی مصالح پی و بدنه در مدل
سد مخزنی گلورد در ارتفاع 310 متري از سطح آبهاي آزاد ، بر روي رودخانه نکارود در نزدیکی روستاي گلورد در 58 کیلومتري جنوب شرقی نکا قرار گرفته است.این سد در حوزه تقسیماتی شهرستان نکا در استان مازندران قرار گرفته است.از جمله اهداف این سد میتوان به تامین بخشی از نیاز آب اراضی دشت بهشهر و نکا به وسعت تقریبی 31 هزار هکتار ،تولید برق،کاهش خسارات ناشی از سیلاب ،پرورش آبزیان و ..... اشاره نمود.
این سد از نوع سدهاي سنگریزه اي با رویه بتنی می باشد. از جمله علل عمده انتخاب گزینه سد سنگریزه اي با رویه بتنی کمبود مصالح ریزدانه و مناسب و سریع تر بودن ساخت این گونه سدها در مناطق پر باران مانند شمال کشور بوده است. ارتفاع سد از پی حدود 111 متر ،. تراز تاج سد برابر 739 متر از سطح دریا و داراي طولی معادل 270متر و عرض 10 متر و شیب بهینه انتخاب شده بالادست برابر 1.45H:1V و شیب پایاب 1.35H:1Vپایاب می باشد.همچنین بر طبق ازمایشات و تحقیقات صورت گرفته مشخصات مصالح نواحی مختلف بدنه سد که در تحلیل پایداري شیروانی مدنظر است در جدول شماره 2 آمده است.جهت منظور نمودن تغییرات زاویه اصطکاك داخلی مصالح در ازاي تغییرات تنش در ارتفاع سد، این پارامتر بر اساس پیشنهاد Barton و Kjanersli بصورت تابعی از تنش اصلی حداقل - یا فشار محصور کننده - معرفی شده است.
جدول -2 مشخصات مصالح نواحی مختلف بدنه سد در تحلیل پایداري شیروانی
جدول -3 مشخصات دانه بندي مصالح زون هاي مختلف سد گلورد
3. آنالیز پایداري
جهت کنترل کفایت شیبهاي انتخاب شده ، به کمک نرم افزار SLOPE/W که عضوي از مجموعه نرم افزاري معتبر GEO STUDIO است آنالیز پایداري استاتیکی و شبه استاتیکی شیروانیهاي بالادست و پایین دست با استفاده از روش تعادل حدي اسپنسر انچام میشود.مزیت این روش آن است که هم شرط تعادل نیرو و هم شرط تعادل لنگر را ارضا میکند.در تحلیل پایداري استاتیکی و شبه استاتیکی ترکیبات بارگذاري شامل موارد زیر خواهد بود:
الف- انتهاي ساخت ب- مخزن نیمه پر ج- مخزن پر - تراز نرمال - د- وقوع حداکثر سیلاب محتمل - - PMF ه- مخزن پر با لحاظ نمودن اثر زلزله
به سبب وجود رویه نفوذپذیر بتنی و قابلیت زهکشی مصالح سنگریزه شیروانی بالادست، تحلیل پایداري شیروانی در حالت افت سریع مخزن ضرورتی نخواهد داشت. گروه مهندسین ارتش آمریکا - - USACE حداقل ضریب اطمینان قابل قبول براي هر یک از حالات فوق مطابق جدول زیر توصیه نموده است
جدول -4 ضرایب اطمینان توصیه شده USACEبه ازاي ترکیبات بارگذاري مختلف
.1.3 نتایج محاسبات پایداري مقطع شماره 0+150
نتایج محاسبات پایداري در شرایط استاتیک و شبه استاتیک مقطع عرضی شماره 0+150 بدنه در جدول زیر آمده است.نتایج به دو روش پیشاب اصلاح شده و spencer به همراه مقادیر مجاز درج شده است.لازم به ذکر است که این مقادیر مجاز بر اساس توصیه اداره مهندسی ارتش آمریکا USCEو USSD که در جدول شماره 2 آمده است در نظر گرفته شده است.لازم به ذکر است که روش بیشاب اصلاح شده مبناي محاسبات بوده و روش Spencer براي کنترل محاسبات استفاده شده و از طرف دیگر ضریب زلزله در حین ساخت و پس از اتمام ساخت برابر 0.1 و براي شرایط پس از آبگیري 0.2 در نظر گرفته شده است.همچنین تعدادي از نمودارهاي حاصله از نرم افزار نیز در شکلهاي زیر آمده است.
