بررسی تأثیر ویژگی‌های هیدرودینامیکی غیراشباع بر میزان تراوش و پایداری شیب بالادست سد خاکی همگن در اثر تخلیه سریع مخزن

بهروزی نیا, ثمر; احمدی, حجت; عباسی, نادر

doi:10.22092/erams.2015.101989

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانش آموخته کارشناسی ارشد سازه های آبی

² استادیار دانشگاه ارومیه

³ دانشیار بخش تحقیقات آبیاری و زهکشی مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی

https://doi.org/10.22092/erams.2015.101989

چکیده

تحلیل تراوش از بدنۀ سدهای خاکی، علاوه بر تعیین مقدار هدر رفت آب، در تحلیل پایداری این سازه‌ها نیز نقش بسیار اساسی و با اهمیتی دارد. در این پژوهش، تأثیر خصوصیات هیدرولیکی مصالح و همچنین نسبت و شدت تخلیۀ آب در معیارها و پارامترهای طراحی سد، شامل موقعیت و شکل منحنی فریاتیک، فشار آب حفره‌ای و پایداری شیب بالادست سد خاکی همگن در وضعیت تخلیۀ سریع مخزن بررسی شده است. بدین منظور، تحلیل‌های تراوش و پایداری با نرم‌افزار Geostudio، زیر برنامه‌های seep/w و slope/w
(بهترتیب مبتنی بر روش‌های المان محدود و تعادل حدی) با انتخاب جنس مصالح سد از پایگاه داده خاک‌های غیر اشباع انجام گردید. مدلسازی‌های مورد نظر در دو حالت پایدار و گذرا و با اعمال چهار شدت تخلیه متفاوت اجرا شد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که بهدلیل نبود اختلاف معنی‌دار در ضرایب اطمینان حاصل، اعمال ضریب نفوذپذیری ثابت یا متغیر تأثیری بر پایداری شیب پایین‌دست سد خاکی همگن در تحلیل وضعیت پایدار ندارد و در این حالت، منحنیفریاتیک مستقل از ضریب نفوذپذیری عمل می‌کند. بررسی نتایج مدل عددی حاکی از تأثیر قابل توجه منحنی مشخصه رطوبتی و تغییرات شیب (m_w)این تابع در شدت تخلیه و پس از آن فشار آب حفره‌ای و مقاومت برشی ناشی از اعمال مکش توسط این منحنی است. بهطوریکه با کاهش آن و نزدیک شدن به حالت ثابت، روند ضرایب اطمینان و موقعیت حالات بحرانی نیز تغییر می‌کند. علاوه بر آن، در صورت بهکارگیری رطوبت ثابت (اشباع) در وضعیت تخلیۀ سریع مخزن، حالت بحرانی رویۀ بالادست در شرایط مخزن نیمه‌پر و در شرایط تخلیۀ تراز آب مخزن اتفاق می‌افتد. با کاهش رطوبت ناحیۀ غیراشباع و کمتر شدن قابلیت زهکشی خاک، ضرایب اطمینان حالت بحرانی در نزدیکی تخلیۀ کامل اتفاق می‌افتد و بهطور کمی در شرایطی است که تراز آب مخزن تخلیه شده باشد.

کلیدواژه‌ها

مراجع

Alinezhad. H. and Zomorodian, S. M. A. 2010. Optimal horizontal and oblique drainage in homogeneous earth dam. Proceedings of the 5^th National Congress on Civil Engineering. May. 4-6. Mashhad. Iran. (in Farsi)

Anon. 1996. The UNSODA Unsaturated Soil Hydraulic Database. User Manual. Vol. 1. National Service Center for Environmental Publications (NSCEP). United State Environmental Protection Agency. Washington D. C.

Anon. 1980. Earth Manual. 2^nd Ed. United States Bureau of Reclamation (USBR). Department of Interior, Washington D. C.

Anon. 1987. Design of Small Dams. United States Bureau of Reclamation (USBR). Department of Interior, Col., USA.

Berilgen, M. M. 2007. Investigation of stability of slope under drawdown condition. Computers and Geotechnics, 81-91.

Childs, E. C. and Collis-George, N. 1950. The permeability of porous materials. Proc. Royal Society. London. 201(1066): 392–405.

Chu-Agor, M., Fox, G. A., Cancienne, R. M. and Wilson, G. V. 2008. Seepage caused tension failures and erosion undercutting of hillslopes. J. Hydrol. 359, 247-259.

Fredlund, D. G. and Rahardjo, H. 1993. Soil Mechanics for Unsaturated Soils. John Wiley & Sons Inc. New York.

Griffiths, D. V. and Lane, P. A. 2000. Assessment of stability of slopes under drawdown condition. J. Geotech. Geoenviron. Eng. 126(5): 443-450.

Krahn, J. 2004. Seepage Modeling with seep/w. Geo-Slope International LTD. Calgary, Alberta, Canada.

Lopez-Acosta, N. P., Fuente de la, H. A. and Auvinet, G. 2013. Safety of a protection levee under rapid drawdown conditions. Coupled analysis of transient seepage and stability. Proceedings of the 18^th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. September 2-6. Paris. 3305-3308.

Mahdavi, E., Ghorbanbeygi, S. and Sadatibaladehi, S. H. 2010. Evaluation of methods for determining the safety factors of slope stability in slope/w software. Proceedings of the 3^rd National Congress on Urban Management and Construction Stability. May. 20. Arak. Iran. (in Farsi)

Montaseri, M., Deiminiat, A. and Ghezelsofloo, A. A. 2010. Optimization of Clay Core Dimensions in Earth Dams Using Genetic Algorithm. Water. Soil Science (Agric. Sci.). 20(3): 73-86. (in Farsi)

Moradi, G. H., Azadi, A. and Hoseinzadeh, Y. 2011. Investigation effective parameters on upstream slope stability of earth dam subjected to rapid drawdown. Proceedings of the 6^th National Congress on Civil Engineering. Apr. 26-27.

Morgenstern, N. 1963. Stability charts for earth slopes during rapid drawdown. Geotechnique. 13, 121-131.

Nian, T., Jiang, J., Wan, Sh. and Luan, M. 2011. Strength reduction FE analysis of the stability of bank slopes subjected to transient unsaturated seepage. Electronic J. Geotech. Eng. 16, 165-177.

Paronuzzi, P., Rigo, E. and Bolla, A. 2013. Influence of filling-drawdown cycles of the Vajont reservoir on Mt. Toc slope stability. Geomorphology. 191, 75-93.

Souliyavong, T., Gallage, C., Egodawatta, P. and Maher, B. 2012. Factors affecting the stability analysis of earth dam slopes subjected to reservoir drawdown. Proceedings of the 2^nd International Conference on Geotechnique, Construction Materials and Environment. Nov. 14-16. Kuala Lumpur. Malaysia.

Vafaeiyan, M. 2006. Excute Information of Earth Dam. 2^nd ED. Semnan. Iran. (in Farsi)

Vanapalli, S. K., Fredlund, D. G., Pufahl, D. E. and Clifton, A. W. 1996. Model for the prediction of shear strength with respect to soil suction. Canadian Geotech. J. 33(3): 379-392.

تحقیقات سامانه‌ها و مکانیزاسیون کشاورزی

بررسی تأثیر ویژگی‌های هیدرودینامیکی غیراشباع بر میزان تراوش و پایداری شیب بالادست سد خاکی همگن در اثر تخلیه سریع مخزن

مراجع

مراجع

دوره 16، شماره 1 - شماره پیاپی 1
خرداد 1394
صفحه 19-36

بررسی تأثیر ویژگی‌های هیدرودینامیکی غیراشباع بر میزان تراوش و پایداری شیب بالادست سد خاکی همگن در اثر تخلیه سریع مخزن

مراجع

مراجع

دوره 16، شماره 1 - شماره پیاپی 1خرداد 1394صفحه 19-36

دوره 16، شماره 1 - شماره پیاپی 1
خرداد 1394
صفحه 19-36