بخشی از مقاله
چکیده
ایجاد سازههای آبی در مناطقی که نفوذ آب از زیر تأسیسات محتمل باشد، به دلیل ناپایداری های ناشی از نشت آب مستلزم دقت فراوان است. ناپایداری های یاد شده عمدتاﹰ به دو علت ١- توسعه زیر فشار و تغییر در تعادل نیروهای مؤثر بر سازه و ٢- فرسایش تدریجی درونی مصالح پی و وقوع پدیده جوشش یا رگاب رخ می دهد. لذا در تمام مواردی که پی یک سازه روی بستر قابل نفوذ قرار داشته باشد، ضروری است که فشار وارده به سطح تماس سازه و پی و نیز گرادیان هیدرولیکی خروجی در پایین دست سطح تماس فوق الذکر برآورد و محاسبه گردد]١.[
برای نمونه مطالعاتی از این قبیل در مورد احداث سد انحرافی روی بستر آبرفتی رودخانه از ضروریات است. زیرا در اثر ذخیره آب در بالا دست و در نتیجه ایجاد اختلاف ارتفاع سطح آب در بالا دست و پایین دست سد، نفوذ از زیر پی ممکن شده و این امر باعث اعمال فشار به سطح تماس سد با پی می گردد. بمنظور اقتصادی نمودن طرحها تا کنون روشهای مختلفی جهت کاستن زیر فشار در سدهای بتنی-وزنی مورد استفاده قرار گرفته است که از مهمترین آنها می توان قرار دادن کف پوش و پرده های آب بند در بالا دست و پائین دست سد - جهت افزایش طول مسیر جریان و ایجاد افت بیشتر - و نیز احداث زهکش در پایین دست سد و یا محلی مناسب بین دو پرده آب بند - جهت کاستن گرادیان خروجی - را نام برد .
بررسی اثرات این پارامترها در کاستن زیر فشار و گرادیان خروجی موضوع اصلی بررسی حاضر می باشد. در مقاله حاضر با ارائه یک مدل ریاضی تاثیر تعداد، موقعیت و طول پرده های آب بند و زهکش ها بر روی زیر فشار و گرادیان هیدرولیکی خروجی در نقاط کلیدی زیر سد بررسی شده و پایداری کلی سد مورد ارزیابی قرار گرفته است.نهایتاﹰ با توجه به نتایج بدست آمده از مدل ریاضی پیشنهادی جهت طرح بهینه پی سدهای انحرافی به نحوی که با حداقل رساندن هزینه بتن ریزی طرحی اقتصادی حاصل شود ، صورت گرفته است . ابعاد پرده های آب بند و زهکشها به نحوی طراحی می گردند که ضمن به حداقل رساندن زیرفشار و گرادیان هیدرولیکی خروجی از پی سد ، حجم بتن ریزی نیز به کمترین مقدار ممکن کاهش یابد]٤.[
١-مقدمه
در مقاله حاضر عوامل موثر بر نیروی زیر فشار و گرادیان هیدرولیکی خروجی در سد های بتنی انحرافی بررسی خواهد شد.پارامترهای مؤثر و مورد بحث در شکل - ١ - نشان داده شده است.
پارامترهای مؤثر عبارتند از :
H ارتفاع مؤثر آب
D عمق لایه نفوذ پذیر سد
d طول آب بند ابتدایی - بالا دست -
d' طول آب بند انتهایی - پایین دست - f عرض فیلتر - زهکش -
x فاصله مرکز فیلتر از ابتدای کف نفوذ ناپذیر.
در این پژوهش با استفاده از برنامه کامپیوتری Mseep پارامترهای فوق به عنوان ورودی وارد برنامه شده و در نهایت مقادیر پتانسیل و فشار در هر نقطه از محیط زیر سد محاسبه گردیده است . سپس نتایج حاصل روی نمودارهایی ترسیم شده تا نتیجه گیری نهایی ساده تر گردد برای تهیه این نمودارها از برنامه کامپیوتری Grapher استفاده گردیده است. قبل از شروع ذکر چند نکته ضروری است:
١- برای بررسی اثر هر پارامتر ، پارامترهای دیگر ثابت فرض شده اند تا نمودارهای حاصل چگونگی تأثیر پارامتر مورد نظر را روی زیر فشار و گرادیان هیدرولیکی نشان دهد.
٢- در تعیین هندسه مسئله وارد کردن داده ها به برنامه کامپیوتریMseep از طرفین کف نفوذ ناپذیر حداقل به اندازه عمق لایه نفوذ پذیر مدل شده است تا اثر مرز جانبی بر زیر فشار قابل اغماض باشد.
٣- بیشترین مقدار گرادیان هیدرولیکی در انتهای کف نفوذ ناپذیر سد در نظر گرفته شده زیرا خطر پدیده جوشش در آن وجود دارد.
٤- چون تغییرات زیر فشار به علت وجود فیلتر یکنواخت نمی باشد در این پژوهش مقدار زیر فشار متوسط محاسبه و بررسی شده است.
٥- به علت کم اهمیت بودن ضخامت پرده های آب بند ضخامت آن ها ثابت فرض شده است.
