بررسی هسته سدهای خاکی و پدیده شکست هیدرولیکی در آنها

چکیده
یکی از مهم‌ترین خطرهایی که سدهای خاکی را تهدید می‌کند، شکست هیدرولیکی است. این پدیده اغلب در زمان اولین آبگیری سد، زمانی که فشار آب به طور ناگهانی در هسته افزایش می‌یابد، رخ می‌دهد. برای مطالعه ترک هیدرولیکی در هسته سد راه‌های مختلفی وجود دارد. در این مقاله سد هیته جووت1 در کشور نروژ که در اثر شکست هیدرولیکی آسیب دیده است، برای بررسی میزان کارآمدی روش‌های تعیین وقوع ترک هیدرولیکی انتخاب شده است. به این منظور با استفاده از روش اجزای محدود رفتار سد در زمان ساخت و اولین آبگیری مدلسازی شده است. سپس ترک‌خوردگی هیدرولیکی هسته این سد با استفاده از چند روش بررسی شده است. در مرحله بعد با استفاده از روابطی که پیش‌بینی درستی از ترک‌خوردگی سد هیته جووت ارائه کرده‌اند، شکست هیدرولیکی در هسته سد گلابر در استان زنجان مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این کار تحلیل کوپل2 تنش- فشار آب حفره‌ای برای سد انجام شده است. در نتیجه این ارزیابی‌ها مشخص شد روابط کمک پناه و قنبری پیش‌بینی درستی از ترک‌خوردگی هسته سد هیته جوت ارائه می‌کنند. همچنین وقوع شکست هیدرولیکی در سد گلابر غیر محتمل تشخیص داده شد.
کلیدواژگان
اجزای محدود؛ ترک هیدرولیکی؛ سد خاکی؛ سد گلابر؛ شکست هیدرولیکی؛ قوس زدگی


سدها از جمله سازه های مهندسی ساخت دست بشر می باشند كه بطور مستقیم با آب ونیروهای مخرب آن در ارتباط هستند . یكی از مشكلات عمومی در سدهای خاكی كه از عوامل خرابی به شمار می رود مسأله پیدایش ترك هیدرولیكی در هسته رسی است . مطالعه بر روی سدها در سه محور اصلی تحلیل پایداری تحلیل تراوش و تحلیل تنش – كرنش صورت می پذیرد .

در تحلیل تنش – كرنش میزان نشست قسمتهای مختلف سد در مراحل مختلف ساخت وبهره برداری از سد برآورد گردیده وضمناً احتمال وقوع شكست هیدرولیكی بررسی می شود . با باریك شدن دره وتند شدن شیب پاشنه ها وافزایش ارتفاع سد ، احتمال ایجاد ترك خصوصاً در ناحیه هسته افزایش می یابد . عموماً تركها در ناحیه ایجاد كشش ( كرنشهای كششی ) در اثر بار مرده بدنه سد ویا بر اثر آبگیری مخزن ویا وقوع زلزله حاصل می شوند .

در حالت عمومی تركهای هیدرولیكی در اثر پدیده فیزیكی جدایش در توده خاك یا سنگ ، در اثر اعمال فشار آب بالا پدیدار شده و زمینه مناسبی را برای نشت آب و نهایتاً شكست فراهم می آورد .

با استفاده از روش اجزاء محدود و بكارگیری مدل مناسب رفتاری مصالح در تحلیل بدنه سد می توان به سادگی نواحی محتمل به شكست هیدرولیكی را شناسائی نموده و مورد ارزیابی دقیق قرار داد و پیشگیریهای لازم را اعمال كرد .

قدیمی ترین گزارش خرابی سدهای خاكی برای نمونه در سال 1863 مربوط به سد دیل دیك است كه بر اساس گزارش ارائه شده به وسیله باینی 1981 در این سد ، شكست هیدرولیكی اتفاق افتاد .

درسدهای خاكی این پدیده دارای نقش مخربی در سدها است و طراحان سدهای خاكی درصدد پی

پیش بینی و جلوگیری از وقوع آن هستند . احداث سدها نقش حائز اهمیتی در مهار سیلاب ، تولید نیرو وتأمین آب شرب مناطق شهری دارد .

به همین دلیل ، آسیب شناسی سدها و پیشگیری از وقوع خرابیهای آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است . ولی واقعیت مطلب آن است كه برای درك بهتر اتفاقاتی كه از مرحله سخت شوندگی تا شكست اتفاق می افتد به توضیح روش حلقه های پیوسته پرداخته می شود .

برای بررسی این پدیده ابتداً باید ماهیت ترك و نحوه بروز وگسترش آن در محیط مورد توجه قرار گرفته و سپس مكانیزمهای وقوع آن در سدهای خاكی مورد بررسی قرار گیرد . شكست هیدرولیكی در توده های خاكی ، بصورت وقوع یا گسترش ترك خوردگی ، در اثر افزایش فشار آب وایجاد تمركز تنش بر روی لبه تركهای موجود ، می باشد . این خرابی متمایز از پدیده روانگرائی است كه در آن افزایش فشار آب حفره ای موجب صفرشدن تنش مؤثر خاك شده و غالباً خرابی آن همراه ترك خوردگی خاك نیست .

از سوی دیگر در غالب سدهائی كه در اثر این پدیده مخرب دچار خرابی شده اند ، پائین دست سد هیچ علامت هشداردهنده ای از خود نشان نداده است ویا اینكه فاصله بین بروز علائم و خرابی سد

به قدری كوتاه بوده كه عملاً عملیات مؤثری برای جلوگیری از خرابی صورت نگرفته است .

با تفاسیر فوق شناسائی مكانیزمهای مختلف خرابی توسط این پدیده وهمچنین زمان محتمل در وقوع مكانیزمهای مذكور ضروری به نظر می رسد .

تئوری ترك هیدرولیكی فقط در خاكهای ریزدانه قابل اعمال است ودر خاكهای درشت دانه ترك هیدرولیكی ایجاد نمی شود واصطلاحاً این خاكها خود ترمیم هستند ، یعنی حتی اگر ترك ایجاد شود خود به خود ترمیم می شوند . آنچه در یك سد خاكی تحت عنوان ترك هیدرولیكی عامل تهدید كننده به شمار می رود چند مطلب است .

اولین مورد در زمینه تزریق است موارد دیگردرزمان ساخت وآبگیری می باشد . لیكن خطرناكترین وجه آن ایجاد ترك هیدرولیكی در حین آبگیری است . به دلایل مختلفی مناطق كم تنش در سد بروز می كند كه در زمان آبگیری می تواند خطر آفرین باشد .

از جمله این عوامل دره تنگ ، عدم اصلاح كافی شیب كناره ها شیب زیاد دیواره ها و ترك خوردگی ونفوذپذیری زیاد كه باعث ورود آب به مناطق حساس می شود ، عدم استفاده از رطوبت تراكم مناسب ، وضعیت نامناسب بستر ، استفاده از خاكهای حساس می باشد .

این مسائل در كنار عوامل دیگری مانند حساسیت به نشست ، مقطع نامناسب ، خاك واگرا و عدم طراحی صحیح پرده آب بند وغیره سبب می شود كه خطرات بزرگی این بنای خاكی را تهدید كنند.

بنابراین اولاً باید طراحی به نحو صحیحی انجام شود وثانیاً به نشانه های ترك هیدرولیكی توجه فراوان مبذول شود تا بتوان از بروز خطرات مربوط به پدیده شكست هیدرولیكی جلوگیری نمود .

نظري براي اين محصول ثبت نشده است.

نوشتن نظر خودتان

براي نوشتن نظر وارد شويد.