بخشی از مقاله
خلاصه
کنترل پایداری سدها در دوران ساخت، اولین آبگیری و بهره برداری بسیار حائز اهمیت میباشد. استفاده از ابزاردقیق در سدهای خاکی و سنگریزهای به منظور رفتارنگاری آنها، نقش مهمی در کنترل پایداری سد دارد. روابط رفتاری بدست آمده بر اساس مدلهای رفتاری فرض شده برای مصالح سد، روی نتایج رفتارنگاری اعتبارسنجی میشوند تا درصورت معتبر بودن، بتوان از این نتایج در پیشبینی رفتار سدهای سنگریزهای در اولین مرحله آبگیری استفاده نمود.
پارامترهای تعیین کننده مقاومت برشی مصالح سد در اثر تجمع لایههای بدنه سد در حین ساخت و همچنین آبگیری دچار تغییر میشوند . تخمین، بررسی و کنترل دقیق این پارامترها و همچنین آگاهی از توزیع و روند تغییرات آنها در بدنه و هسته سد جهت کنترل پایداری سد در طول دوره ساخت و بهرهبرداری از اهمیت فراوانی برخوردار میباشددر مقاله پیشرو نشستهای حاصل از ابزارگذاری سد گتوند را با نتایج مدلسازی عددی سد گتوند مقایسه نموده و شرایط پایداری سد را بررسی کردهایم. نتایج مدلسازی از تطابق خوبی با دادههای ابزاردقیق برخوردار بودهاند.
1. مقدمه
ساختگاه طرح سد و نیروگاه آبی گتوند علیا در فاصله 380 کیلومتری از رودخانه کارون و در 10 کیلومتری شمال شرقی شهرستان گتوند واقع در استان خوزستان قرار دارد.بدنه سد گتوند علیا از نوع سنگریزه ای با هسته رسی قائم به ارتفاع 182 متر ، طول تاج 760 متر ، عرض تاج 17 متر است که تراز تاج آن 246 متر بالاتر از سطح دریاست. عرض سد در پی، 1075 متر و حجم مخزن سد در حالت حداکثر ارتفاع بهرهبرداری 4500 میلیون متر مکعب و طول دریاچه 90 کیلومتر میباشد.
شیبهای جانبی هسته 1 : 0/25 میباشد. قسمت عمده بدنه بالادست سد را فرازبند ادغامی تشکیل میدهد. بهمنظور کاهش عملیات اجرایی و افزایش سرعت اجرا، فرازبند با هسته ادغامی با هسته مایل در نظر گرفته شدهاست. شیب بالادست هسته 1 : 2/25 و شیب پایین دست آن 1 : 2 میباشد. شیب بالادست فرازبند 1 : 2/75 و شیب پایین دست آن 1 : 1/4 میباشد. شیبهای دامنه بالادست و پایین دست سد اصلی به ترتیب 1 : 2/2 بوده و عرض برمهای خاکریزی 10 متر در نظر گرفته شده است.
2. مطالعات پیشین
ملکی و علوی فر [1] در سال 2005 رفتارنگاری سد مسجدسلیمان را به همراه آنالیز عددی توسط کد نرم افزاری ،FLAC 4.0 مورد بررسی قرار داده و بیان نمودند که تغییرشکل ها به علت اولین مرحله آبگیری مخزن سد، می توانند پایداری سد را به خطر بیاندازند. Muniz de Farias و [2] Manoel Porfirio در سال 2010 با استفاده از روش اجزای محدود به تحلیل عددی هیدرومکانیکی کوپله سدهای خاکی ساخته شده با خاک غیراشباع، با درنظر گرفتن تمامی مراحل ساخت شامل ساخت خاکریز، خاکریزی مخزن و پیشرفت جبهه اشباع تا رسیدن به جریان کاملا پایدار پرداختهاند. آنها در مدلسازیها به این نتیجه رسیدند که درحالیکه با افزایش تراز خاکریزی، لایههای زیرین اشباع می-شدند، برخی از قسمتهای سد در ناحیه مرکزی، که با مواد خوب متراکم نشده و خشک ساخته شدهبودند دچار فروریزش حجمی میشدند.
رضا مهین روستا [3] با استفاده از مدلسازی فرایند آبگیری و استفاده از مدل رفتاری کرنش سخت شونده/نرم شونده موجود در برنامه FLAC و اصلاح آن با توجه به نتایج آزمونهای آزمایشگاهی، تغییرشکلهای فروریزشی ناشی از آبگیری اولیه سد گتوند علیا را تخمین زده است. [4] Alawaji با انجام یک سری آزمایشهای ادئومتر و برش مستقیم بر روی خاک لس1 که وزن مخصوص خشک اولیه و فشار نرمال در ترشدگی و برش به نوبت تغییر میکردند نشان داد که پتانسیل فروریزش، با افزایش وزن مخصوص کاهش یافته و به صورت لگاریتمی با افزایش فشار نرمال، افزایش مییابد.
طبق مطالعات [5] cetin و همکاران در رابطه با سد Ataturk در ترکیه که در زمان مطالعه 2000 - میلادی - چهارمین سد پارهسنگی جهان بودهاست، نشست قائم کل سد از زمان اتمام ساخت - 1989 - تا سال 1997، 7 متر بودهاست. بدیهی است که عمده این نشست به فاصله زمانی کمی از اتمام ساخت صورت گرفته است.پس از بررسیهای آزمایشگاهی، مشخص شد که عمل تراکم رس نفوذناپذیز مطابق آزمایش تراکم استاندارد پروکتور نبوده و در نتیجه نشست قابل توجهی در لایه رسی ایجاد شده بودهاست. برای رفع این مشکل، ضمن گودبرداری تاج سد به میزان 6 تا 7 متر، عمل خاکریزی و تراکم مجدد صورت گرفت.
سروش و آقایی [6] به منظور مطالعه رفتار سد سنگریزهای مسجد سلیمان در طول ساخت و آبگیری اولیه با استفاده از نتایج ابزاردقیق بدنه سد و همچنین انجام مدلسازی عددی در لایههای 10 متری به نتایج زیر رسیدند: نتایج ابزاردقیق نشانگر نشست فروریزشی در پوسته بالادست در اثر آبگیری اولیه و اشباع شدگی مصالح میباشد. همچنین تحلیلهای عددی نشان میدهند که مدل رفتاری الاستوپلاستیک سختشونده به کار رفته در تحلیلها با استفاده از پارامترهای کاهش یافته سختی و مقاومت مصالح برای مصالح سنگریز اشباع، به خوبی قادر به مدلسازی رفتار سد سنگریزهای در طول اولین آبگیری میباشد. نتایج ابزاردقیق و تحلیلهای عددی از همخوانی قابل قبولی برخوردار بودهاند.
بیشترین نشست هسته مربوط به دوره ساخت بوده و این نشست ناشی از گسترش جانبی2 هسته بوده و نه تحکیم هسته. علت این نتیجهگیری بررسی تاریخچه فشار آب حفرهای بوده که نشانگر نفوذپذیری پایین مصالح هسته - 10-7 - 10-8 cm/s - بودهاست و در نتیجه در طول آبگیری تحکیمی در هسته رخ ندادهاست.بیشترین نشست در هسته سد رخ داده و پس از آن نشست بزرگتر مربوط به پوسته بالادست و پس از آن پوسته پایین-دست بودهاست.
3. معرفی ابزاردقیق سد گتوند علیا[7]
در بدنه سد گتوند علیا، 7 مقطع اصلی ابزاردقیق به همراه 11 مقطع فرعی طراحی شده است که در مجموع دارای حدود 1100 عدد ابزاردقیق شامل انواع پیزومترها - پیزومتر پی، پیزومتر خاک و پیزومتر لوله ایستا - ، سلولهای اندازهگیری تنش کل در 5 جهت، نشست سنجها، انحراف سنجها و اکستنسومتر-های خاکریز میباشد. در انجام این تحقیق، با توجه به ارتفاع سد، بزرگترین مقطع سد - مقطع - 4-4 به عنوان مقطع بحرانی سد جهت بررسی نشستها مورد تحلیل قرارگرفتهاست.
