تحلیلهاي عددي رفتارنگاري سدهاي خاکی در طول ساخت به روش اجزاي محدود با نرمافزار

Transcript

1 76 دو فصلنامه تخصصی علوم و مهندسی آب دانشگاه آزاد اسالمی واحد اهواز سال سوم زمستان و بهار تحلیلهاي عددي رفتارنگاري سدهاي خاکی در طول ساخت به روش اجزاي محدود با نرمافزار SIGMA/W )مطالعه موردي سد کبودوال استان گلستان( 9 حسین حکیمی خانسر *1 سیدحسن گلمایی 9 و مجید شیداییان 1( کارشناس ارشد گروه سازههای آبی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری ساری ایران. 9( دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری ساری ایران. 9( دانشجوی دکتری گروه سازههای آبی دانشگاه گرگان گرگان ایران. نویسنده مسئول: Hakimi1904@yahoo.com تاریخ دریافت: 19/60/60 تاریخ پذیرش: 19/99/72 چکیده در این پژوهش در انجام تحلیل عددي از بسته نرمافزاريSIGMA/W که بر اساس روش المان محدود میباشد استفاده شده است. به این منظور دوران ساخت سد کبودوال استان گلستان با استفاده از مدلهاي رفتاري االستیک پالستیک واالستیک غیر همگن االستیک غیر خطی االستیک خطی تحلیل گشته و فشار آب حفرهاي تنش هاي ایجاد شده در بدنه و نشست آن با دادههاي ابزار دقیق مقایسه شده است. انتخاب مصالح بهعنوان مصالح اصلی مدل رفتاري االستیک پالستیک براي مصالح بدنه و پی و فیلتر و مدل رفتاري االستیک خطی براي الیه تزریق به طور مناسبی توانسته است رفتار سد را پیش بینی نماید. همچنین کارایی روش و نرمافزار به کار رفته جهت مدل نمودن رفتار سدهاي خاکی در حین ساخت مناسب میباشد. تغییرشکلهاي قائم بدنه سد از سمت جناحین به سمت مقاطع میانی افزایش یافته و بیشترین نشست در مقطع 7272 وحدود 7766 میلیمتر ثبت شده است. با بررسی در مقاطع مختلف بیشترین نشست درحد فاصل تراز 906 تا 902 متري روي داده است. یعنی تراز خاکریزي در این اعداد بحرانی بوده است. عمده نگرانیها در بخش میانی سد محدود میگردد. در مجموع تغییرشکلهاي جناح راست بدنه سد در مقایسه با جناح چپ در راستاي عرضی کمتر و در راستاي طولی بیشتر بوده است. واژههاي کلیدي: سد خاکی کبودوال رفتارنگاری SIGMA/W و مدل رفتاری خاک.

2 تحلیلهای عددی رفتارنگاری سدهای خاکی در طول ساخت به روش اجزای محدود با نرمافزار SIGMA/W )مطالعه موردی سد کبودوال استان گلستان( 76 مقدمه بهطور کلی پذیرفته شده که ایمنی سد نه تنها به طراحی و ساخت آن بر میگردد بلکه به رفتار نگاری کامل از عملکرد آن در دوران ساخت و بهرهبرداری وابسته است. در دوران ساخت یك سد پارامترهای رفتاری خاک نظیر تنش کل فشار منفذی و کرنش بر اثر عواملی نظیر حرکات پی تحکیم هسته و تغییرات رطوبت مصالح دایم در حال تغییر است به گونهای ضروری را سد رفتارسنجی که مینماید. سدها اصوال رفتارسنجی ارزیابی به منجر پارامترهای ریسك کاهش طراحی خطرپذیری کنترل کیفیت در حین ساخت و نیز بررسی دقیق پایداری در دوران اولیه بهرهبرداری و بهرهبرداری دراز مدت میشود. با توجه به عدم حضور بارهای خارجی در دوران ساخت سنجش تغییرات تنش فشار منفذی و نشست مهمترین عواملی هستند که میتوانند مورد ارزیابی قرار گیرند )1993.)Dunnicliff, نصب ابزار دقیق و رفتارنگاری سدها در دوران ساخت و دوره بهرهبرداری اولیه کمك شایان به ارزیابی کمی و کیفی پارامترهای رفتاری خاک میکند )2000.)ASCE, اهمیت ویژه ابزار دقیق در سدها به نقش آنها در کنترل پایداری کوتاه و دراز مدت سدها برمیگردد به گونهای که در رفتارنگاری سدها مورد توجه مهندسان واقع شده است )1995 Engineers,.)US Army Corps of در تحقیق حاضر سعی شده است دادههای ابزار دقیق در دوران ساخت که شامل مقادیر واقعی فشار آب حفرهای تنش و نشست سد هستند )مقادیر اندازهگیری شده توسط ابزار دقیق نصب شده در سد( با مقادیر بهدست آمده از تحلیل سد )مقادیرمحاسبه شده( بر اساس مدلهای رفتاری االستیك پالستیك واالستیك غیرهمگن االستیك غیر خطی االستیك خطی مقایسه و بررسی شوند. روش اجزای محدود در حال حاضر یکی از قویترین روشهای عددی در مسائل مهندسی خصوصا محیطهای پیوسته است که در شرایط کنونی مورد استفاده دانشمندان قرار میگیرد. از نظر هندسی اصوال سدهای خاکی سازههایی نسبتا سادهای میباشند اما مصالح تشکیل دهندهی آنها دارای تنوع زیادی میباشد. رفتار خاکها دارای پیچیدگیهای زیادی میباشد که این امر باعث میشود. روش اجزای محدود به کار رفته پیچیدهتر از روشهای بهکار برده شده برای مصالح خطی باشد )بلوریبزار و مبینیزاد 1962(. در انجام این تحقیق از نرمافزار Geo Studio استفاده شده است. در این مقاله هدف انجام آنالیز تغییر شکل و تراوش است. لذا از دو برنامهSIGMA/W زیرمجموعههای نرمافزار GEO SLOPE هستند استفاده شده است. برنامه SIGMA/W یك برنامه اجزای محدود است که میتوان از آن برای تحلیل تغییر شکل و تنش در سازههای خاکی استفاده کرد. در این برنامه میتوان یك تحلیل تغییر شکل االستیك خطی ساده تا یك تحلیل تنش موثر االستوپالستیك غیرخطی پیشرفته را مورد بررسی قرار داد. هنگامی که برنامهSIGMA/W به برنامه متصل میشود می توان تولید و اتالف فشار آب حفرهای را در یك سازه خاکی و در اثر بارهای وارده مدل نمود )رحمانی 1921(.

3 72 دو فصلنامه تخصصی علوم و مهندسی آب دانشگاه آزاد اسالمی واحد اهواز سال سوم زمستان و بهار مواد و روشها معرفی سد سد کبودوال همگن و دارای فیلتر و زهکش مایل است. مخزن آن خارج از حوضهی آبریز اصلی است طول تاج 1969 متر و حداکثر ارتفاع از پی 99/92 متر است. ارتفاع از بستر 93/2 متر و همچنین تراز بستر سد 179 متر از سطح دریا و حداقل تراز آب در مخزن 161 متر از سطح دریا و نیز حداکثر تراز نرمال آب 166/92 متر از سطح دریا است. تراز تاج سرریز 162/7 متر از سطح دریا و تراز تاج سد 129/92 متر از سطح دریا است. ضخامت در پی 13 متر و آب قابل تنظیم 1 سالیانه حدود 22 میلیون متر مکعب است. در شکل زیر مقطع تیپ عرضی بدنه سد کبودوال نشان داده شده است )شرکت سهامی آب منطقهای گلستان 1921(. شکل 9: مقطع تیپ عرضی بدنه سد کبودوال سیستم و مقاطع ابزار دقیق سدکبودوال شکل 9 جانمائی سیستم پیزومتریك )پیزومترهای الکتریکی( و فشارسنجی خاک را در مقطع 12 نشان میدهد. در این مقطع )مقطع 12( از بدنه سد درکل 11 پیزومتر الکتریکی به ترتیب سه پیزومتر در داخل بدنه سد یك پیزومتر در حد فاصل پی و بدنه سد و هفت پیزومتر در داخل پی سد مدنظر قرار گرفته است. در مورد تغییر شکلهای افقی و قایم )نشست( بدنه و پی از دادههای نشستسنجی و انحرافسنجی پروژه مورد استفاده شده است. برای دستیابی به تغییر شکلهای افقی و قایم )نشست( بدنه و پی انحرافسنجهای قائم به همراه صفحات مغناطیسی نشستسنجی در مقاطع مختلف بدنه سد بهکار رفته است. در )شکل 9( جانمایی ابزار دقیق سدکبودوال در مقطع 12 نشان داده شده است.

4 تحلیلهای عددی رفتارنگاری سدهای خاکی در طول ساخت به روش اجزای محدود با نرمافزار SIGMA/W )مطالعه موردی سد کبودوال استان گلستان( 63 شکل 7: مقاطع مختلف سد کبود وال وجانمایی ابزار دقیق سدکبودوال در مقطع 91 مدلسازي بهمنظور تحلیل تنش کرنش سد کبودوال از نرم افزار SIGMA/W که بر اساس روش اجزای محدود قادر به تحلیل تنش و تغییر شکل و پایداری سازههای ژئوتکنیکی درحالت کرنش صفحهای و نیز محاسبه تراوش جریان آب در این گونه سازههاست استفاده شده است. نحوه مدلسازي در ابتدا با مدل کردن هندسه بستر و لحاظ کردن شرایط مرزی مدل و شرایط تکیهگاه غلتکی در کنارههای عمودی در نرمافزار ایجاد میشود بهمنظور شبیهسازی رفتار خاک پارامترهای مقاومتی مصالح به هندسه مدل تخصیص داده میشود. پس از ساخت مدل شبکه اجزای محدود مشبندی مقطع ایجاد میشود. در ساخت مش از مشبندی مثلثی و هم مستطیلی برای مدل کردن توده خاک استفاده شده است. معموال جاهایی که از نظر ابعادی کوچکترند از مشبندی مثلثی استفاده میشود ولی در کل در نتایج نوع مشبندی تفاوتی چشمگیری را نشان نمیدهد. همچنین برای تعیین اثر اندازه و تعداد المانها بر نتایج تحلیل آنالیزهای حساسیت برای تعیین اثر تعداد و اندازه مش بر نتایج انجام شده است. همچنین برای حذف شرایط مرزی از هر طرف بسترحداقل دو برابر عرض ماکزیمم بدنه از توده خاک مدل شده و با مرز مناسب جایگزین شده است. به وسیله این نرمافزار ساخت الیهالیه و مرحلهای سد مدل شده و پدیده تحکیم شبیهسازی شده است. در این تحلیل اطالعات جمع آوری شده توسط ابزار دقیق در چهار سال متوالی از سال 66 تا سال 21 که زمان مراحل پایانی سد میباشد با نتایج حاصل از مدلسازی عددی مورد بررسی قرار گرفته است. این مقایسه در یکی از مقاطع میانی سد کبودوال )مقطع 12( که دارای ابزار دقیق میباشد بین دادههای ابزار دقیق و مدل نرمافزاری انجام شده است. برای

5 61 دو فصلنامه تخصصی علوم و مهندسی آب دانشگاه آزاد اسالمی واحد اهواز سال سوم زمستان و بهار تطابق دادهها نقطهای واقع در محور سد کمی باالتر از پی سد در نظر گرفته شده و نتایج حاصل از ابزار دقیق و نرمافزار باهم در یك تحلیل برگشتی تقریبا یکی شده است. این تحلیل همراه با سعی و خطا بوده که به مهارت کاربر برای حصول نتیجه در زمان کمتر بستگی دارد. تعیین تعداد الیههاي الزم براي مدلسازي ساخت مرحلهاي واقعیت این است که در مدلسازی سدهای خاکی یك حداقل تعداد الیه برای رسیدن به جوابهای قابل قبول در مورد بنابراین دارد وجود شکلها تغییر الیههای تعداد اثر دارد. اهمیت تحلیل در نیاز مورد الیهها تعداد نمودن مشخص شبیهسازی شده مدلهای کامپیوتری بر روی پارامترهایی تحلیلی کنترل کننده در سدهای خاکی با هسته رسی قائم را به کمك نرمافزار Gio Stadio بررسی نمودهاند. آنها براساس آنالیز GEO SLOPE نرمافزار صورت گرفته روی سد سنگ سیاه پیشنهاد حداقل تعداد الیههای الزم برای رسیدن به نتایج معقول در مدلهای کامپیوتری 10/H ارایه نمودهاند که ارتفاع سد از H پی است )زمردیان و چوچی 1921 ( دراین مقاله این قانون رعایت شده است. انتخاب مدل رفتاري خاك اگرچه برنامه SIGMA/W در کل دارای شش مدل رفتاری مختلف میباشد لیکن در مقاله حاضر فقط از چهار مدل رفتاری ( االستیك پالستیك واالستیك غیر همگن االستیك غیر خطی االستیك خطی( آن استفاده شده است. مدل رفتاري االستیکپالستیک اصل اساسی االستوپالستیسیته آن است که کرنشها و نرخ کرنشها به یك بخش االستیك و یك بخش پالستیك تجزیه میشود. : 1 رابطه قانون هوک برای مرتبط کردن نرخهای تنش به نرخهای کرنش بهکار میرود.جاگذاری معادله )19( در قانون هوک به رابطه زیر منجر میشود: ) ( رابطه 9: مطابق تئوری کالسیك پالستیسیته نرخهای کرنش پالستیك با مشتق تابع سیالن نسبت به تنشها متناسب هستند یعنی نرخهای کرنش پالستیك میتوانند بهصورت بردارهای عمود بر سطح سیالن نشان داده شوند. اگرچه برای توابع سیالن نوع موهرکولمب تئوری پالستیسیته مرتبط به پیشبینی زیاد اتساع منجر میشود. بنابراین عالوه بر تابع سیالن

6 تحلیلهای عددی رفتارنگاری سدهای خاکی در طول ساخت به روش اجزای محدود با نرمافزار SIGMA/W )مطالعه موردی سد کبودوال استان گلستان( 69 g به عنوان پالستیسیته غیر وابسته نوشته میشود. عموما نرخهای کرنش یك تابع پالستیك g معرفی میشود. مورد f پالستیك بهصورت زیر نوشته میشود: رابطه 9: که λ ضریب پالستیك است. برای رفتار کامال االستیك است در حالی که برای رفتار پالستیك λ عددی مثبت است. این رابطهها ممکن است برای بهدست آوردن روابط بین نرخهای تنش موثر و نرخهای کرنش برای االستوپالستیسیته بهکار روند. رابطه 4: رابطه 2: پارامترهای α به عنوان یك کلید استفاده میشود. اگر رفتار مواد االستیك باشد مانند آنچه به وسیله رابطه 4 تعریف شده است مقدار α برابر صفر است در حالیکه برای پالستیسیته مانند آنچه بهوسیله رابطه 4 تعریف شده است مقدار α برابر واحد است. تئوری فوق درباره پالستیسیته به سطوح سیالن نرم محدود شده است و طرح سیالن سطح مانند آنچه در مدل موهرکولمب وجود دارد را تحت پوشش قرار نمیدهد. برای چنین سطح سیالنی تئوری پالستیسیته جهت بهدست آوردن دو یا چند تابع پتانسیل پالستیك گسترش داده شده است. رابطه 7: بهطور مشابه چندین تابع سیالن نیمه مستقل)... f1,f2 ( برای تعریف کردن بزرگی ضرائب )...,λ( استفاده میشوند )بلوریبزار و مبینیزاده 1962(. مشخصات مصالح تشکیل دهنده سد کبودوال که شامل چهار بخش اصلی فیلتر و پوسته و پی و الیه تزریق است در جدول 9 تا جدول 4 آورده شده است. در واقع سد به وسیله سه مدل آنالیز شده است. مقادیر وزن مخصوص مرطوب و وزن مخصوص از آزمایش تراکم بهدست آمده است. پارامترهای رفتاری خاک در این جدول از آزمایشات سه محوری روی نمونه هایی که با همان وزن مخصوص مرطوبت تهیه شده بودند بهدست آمده است. آزمایشها روی مصالح بخشهای گوناگون سد هم در فاز مطالعهای و هم در زمان ساخت انجام شده است در طول ساخت در صورت مشاهده هرگونه تغییر احتمالی در نوع خاک منابع قرضه آزمایشات طبق نظر مشاور انجام و پارامترهای اندازهگیری شده مجدد ا کنترل می شدند )شرکت سهامی آب منطقه ای گلستان 1921(. در جدولهای زیر زیر بعد از آنالیز برگشتی و

7 69 دو فصلنامه تخصصی علوم و مهندسی آب دانشگاه آزاد اسالمی واحد اهواز سال سوم زمستان و بهار کالیبره شدن سد دادهها و مشخصات مصالح ارایه شده است. کالیبره شدن با روش آنالیز برگشتی صورت گرفته و دادههای زیر بدست آمده است. جدول 9: مشخصات مصالح در مدل یک الیه تزریق فیلتر و زهکش بدنه پی نوع مدل و مصالح Anisotropic elastic (undrained) Elasticplastic Anisotropic elastic Linier elastic EMuduls1 )kpa( EMuduls GMuduls Unit weight (kn/m3) ν(1) ν(2) ć Ø ( ) 92 C Ø ( )

8 تحلیلهای عددی رفتارنگاری سدهای خاکی در طول ساخت به روش اجزای محدود با نرمافزار SIGMA/W )مطالعه موردی سد کبودوال استان گلستان( 64 جدول 7: مشخصات مصالح در مدل دو الیه تزریق فیلتر و زهکش بدنه پی نوع مدل Elasticplastic Elasticplastic Elasticplastic Linier elastic و مصالح (undrained) EMuduls1 )kpa( EMuduls GMuduls2 Unit weight (kn/m3) ν(1) ν(2) 3499 ć 19 Ø ( ) 97 C Ø ( ) 92 92

9 62 دو فصلنامه تخصصی علوم و مهندسی آب دانشگاه آزاد اسالمی واحد اهواز سال سوم زمستان و بهار جدول 3: مشخصات مصالح در مدل سه الیه تزریق فیلتر و زهکش بدنه پی نوع مدل و مصالح Elasticplastic (undrained) Anisotropic Elastic Hyperpbolic NonLinier elastic Linier elastic EMuduls1 )kpa( EMuduls GMuduls2 (kpa Unit weight (kn/m3) ν(1) ν(2) 3499 ć Ø ( ) C 16 Ø ( ) 92 Rf 344

10 تحلیلهای عددی رفتارنگاری سدهای خاکی در طول ساخت به روش اجزای محدود با نرمافزار SIGMA/W )مطالعه موردی سد کبودوال استان گلستان( 67 شکل 9 هندسه مدل و مش بندی مقطع 12 در نرم افزار Seep/w را نشان میدهد. شکل 3 : هندسه مدل و مش بندي مقطع 91 در نرم افزار Seep/w شرایط اولیه در مدل برای تمام خاکهای معرفی شده مدل رفتاری مناسب در نظر گرفته میشود. شرایط مرزی در نظرگرفته شده برای مدل به این صورت است که برای تکیه گاههای جانبی حرکت در جهت افقی و برای کف پی حرکت در دو جهت افقی و قائم محدود گردیده است. بقیه نقاط نیز آزاد می باشند. در شکل 4 و شکل 2 طیف تغییرات تنش کل و فشار آب حفرهای در مقطع 12 حاصل ازتحلیل Insitiue توسط نرمافزار نمایش داده شده است. تحلیل Insitiue یك تحلیل اولیه از شرایط پی قبل از خاکریزی را نشان میدهد. در شکل 4 و شکل 2 تغییرات تنش کل و فشار آب حفرهای اولیه محاسبه شده از تحلیل Insitiue ارایه شده است. شکل 4: طیف تغییرات تنش کل اولیه محاسبه شده ازتحلیلInsitiue شکل 2: طیف تغییرات فشار آب حفرهاي اولیه محاسبه شده ازتحلیلInsitiue خاکریزي شکل 7 روند خاکریزی در نرم افزار را نشان میدهد.

11 66 دو فصلنامه تخصصی علوم و مهندسی آب دانشگاه آزاد اسالمی واحد اهواز سال سوم زمستان و بهار شکل 0: روند خاکریزي مقطع 91 در نرم افزارSeep/w نتایج و بحث بررسی فشار آب حفرهاي مهمترین عواملی را که در دوران ساخت باید دایم بررسی کرد فشار آب منفذی تنشهای ایجاد شده و نشست است. نظر به اینکه برای اجرای بدنه سد رطوبت خاک حوالی رطوبت بهینه و درصد تراکم حدود 26 درصد است هنگام متراکم کردن خاک حالت بیش تحکیم یافته پیدا میکند و ممکن است فشار منفذی منفی در بدنه به وجود آید )حصیرچیان و همکاران 1962(. در شکل 6 وضعیت تغییرات فشار آب حفرهای مقطع 1212 سد حاصل از ابزار دقیق و آنالیز برگشتی نشان داده شده است.

12 تحلیلهای عددی رفتارنگاری سدهای خاکی در طول ساخت به روش اجزای محدود با نرمافزار SIGMA/W )مطالعه موردی سد کبودوال استان گلستان( 66 شکل 2: وضعیتهاي تغییر فشار آب حفرهاي مقطع 9191 سد حاصل از ابزار دقیق و آنالیز برگشتی همانطور که در شکلهای باال دیده میشود با ساخت مرحلهای به علت افزایش حجم سربار مقدار فشار آب حفرهای در حال افزایش است. پیزومترهای واقع در محور سد عددی بیشتری را نسبت به پیزومترهای باالدست و پاییندست سد نشان میدهد که علت آن این است که سد در حین انجام خاکریزی آبگیری نیز شده است و به علت دور بودن پیزومترهای واقع در پایین دست محور سد از آب نفوذی در سد عددی کمتری را نسبت به سایر پیزومترها نشان میدهد اما تفاوت آن قابل مالحظه نیست. ماکزیمم افزایش فشار آب حفرهای در بخش مرکزی اتفاق میافتد که در آن فشار سربار بیش تر و تاثیرات ناشی از زهکشی مصالح فیلتر حداقل است. Ru یا ضریب فشار آب حفرهای شاخص مهم در ارزیابی فشار آب حفرهای است از محاسبه نسبت فشار آب حفرهای ثبت شده به فشار خاک اندازه گیری شده میتوان ضریب Ru را برای دوران ساخت در دو موقعیت باالدست و محور سد این مقطع تعیین نمود. رابطه 6: فشار قائم خاک از حاصل ضرب وزن مخصوص خاک ضرب در ارتفاع خاکریزی بهدست میآید. ثبات نسبی ضریب فشار آب حفرهای در طول عملیات خاکریزی و نیز قبل و بعد از آن آبگیری سد نشاندهنده مناسب بودن سرعت عملیات خاکریزی و غیز محتمل بودن بروز پدیده شکست هیدرولیکی است. شکل 6 وضعیت تغییرات پارامتر Ru مقطع 1212 در نقطه نشان داده شده در بدنه سد را نشان میدهد همانطور که دیده میشود مقدار آن کمتر از 3/43 است. در مجموع این محدوده تغییرات در محدوده مجاز قرار دارد.

13 62 دو فصلنامه تخصصی علوم و مهندسی آب دانشگاه آزاد اسالمی واحد اهواز سال سوم زمستان و بهار وضعیت تغییرات پارامتر Ru مقطع 9191 در محور سد حاصل از ابزار دقیق و آنالیز برگشتی شکل 0: شکل 1: تغییرات فشار آب حفرهاي پیزومتر و مدل رفتاري )آنالیز برگشتی ) در رقوم مختلف خاکریزي مقطع 91 تعیین تنشهاي اصلی اصوال تنشسنجهایی که در سدهای خاکی نصب میشوند فقط تنشهای عمودی را اندازهگیری کرده و قادر به اندازهگیری تنشهای برشی نیستند. در حالت کلی بر اساس روابط مکانیك جامدات هنگامی که مقادیر تنشهای عمودی در یك نقطه و در سه جهت دلخواه مشخص باشند تنشهای اصلی را در آن نقطه میتوان محاسبه کرد )جهانی و همکاران 1962(. شکل 13 و شکل 11 وضعیت تغییرات تنش کل با زمان ساخت و تراز خاکریزی در مقطع 12 حاصل از ابزار دقیق و آنالیز برگشتی را نشان میدهند. شکل 96: وضعیت تغییرات تنش کل بازمان ساخت مقطع 91 حاصل از ابزار دقیق و آنالیز برگشتی

14 تحلیلهای عددی رفتارنگاری سدهای خاکی در طول ساخت به روش اجزای محدود با نرمافزار SIGMA/W )مطالعه موردی سد کبودوال استان گلستان( 63 شکل 99: وضعیت تغییرات تنش کل با ارتفاع خاکریزي مقطع 91 حاصل از ابزار دقیق و آنالیز برگشتی در جدول 4 مقایسة نتایج آنالیز با ابزار دقیق سد کبودوال بالفاصله پس از ساخت نشان داده شده است. جدول 4 : مقایسة نتایج آنالیز با ابزار دقیق سد کبودوال بالفاصله پس از ساخت نتایج آنالیز عددی نتایج ابزاردقیق موقعیت ضریب فشار آب منفذی تنش کل فشار آب منفذی ضریب فشار آب منفذی تنش کل فشار آب منفذی موقعیت نسبت به محور سد تراز نصب مقطع نصب ابزار kpa kn/m2 Ru(pp/gH) kpa kn/m2 Ru(pp/gH) Ep197, Tpc Ep198, Tpc Ep Ep بررسی نشست نشست سد به دو بخش نشست درطول ساخت و پس از ساخت )دوران بهرهبرداری( میتوان تقسیم کرد. مقطع شماره 12 در کیلومتراژ واقع شده میتواند بهعنوان اولین مقطع بخش میانی بدنه سد مورد بررسی قرار گیرد. )19 بیشترین نشست تجمعی بدنه و پی این مقطع در دوران ساخت سد 1623 میلیمتر بوده است. )شکل وضعیت تغییرات نشست با ارتفاع خاکریزی مقطع 12 حاصل از ابزار دقیق و آنالیز برگشتی نشان میدهد.

15 61 دو فصلنامه تخصصی علوم و مهندسی آب دانشگاه آزاد اسالمی واحد اهواز سال سوم زمستان و بهار شکل 97: وضعیت تغییرات نشست با ارتفاع خاکریزي مقطع 91 حاصل از ابزار دقیق و آنالیز برگشتی نتیجهگیري در این تحقیق سعی شده است که نتایج حاصل از قرائتهای ابزار دقیق با نتایج تحلیلی بر اساس مدلهای رفتاری االستیك پالستیك واالستیك غیر همگن االستیك غیرخطی االستیك خطی مقایسه شود. با توجه به این که پارامترهای مقاومتی خاک که در مدلسازی استفاده میشود حاصل از نتایج آزمایشگاهی است و از طرفی فرضیات ساده شوندهای مانند فرض کرنش صفحهای و یا همسانگرد بودن خاک به طور کامل با واقعیت منطبق نیست بنابراین وجود اختالف بین داده های ابزار و نتایج دور از انتظار نیست. با توجه به روند صحیح افزایش فشار آب منفذی در رقوم نزدیك پی که با افزایش رقوم خاکریزی رخ داده است میتوان این چنین نتیجه را گرفت که مدلهای بکار رفته توانسته است رفتار فشار آب منفذی را بهطور دقیق و مناسبی برآورد نماید. بررسی دادههای فشارسنجی آب حفرهای و تنش کل خاک نشان داد که در هنگام ساخت بدنه سد با کنترل صحیح عملیاتهای اجرائی )بر پایه روش مشاهده حین اجرا( ضریب Ru در بدنه سد کمتر از 3/4 بوده و مقدار آن در پی ناچیز بوده است. کلیه تنشهای حاصل در بدنه و پی سد در محدوده مجاز طراحی بوده و احتمال بروز پدیده ترک کششی در بدنه سد منتفی میباشد. تغییر شکلهای قائم بدنه سد از سمت جناحین به سمت مقاطع میانی افزایش یافته و بیشترین نشست در مقطع 9292 وحدود 9933 میلیمتر ثبت شده است. با بررسی در مقاطع مختلف بیشترین نشست درحد فاصل تراز 163 تا 162 متر روی داده است. یعنی تراز خاکریزی در این اعداد بحرانی بوده است. عمده نگرانیها در بخش میانی سد محدود میشود که وضعیت ضعیفتری نیز دارد. در مجموع تغییرشکلهای جناح راست بدنه سد در مقایسه با جناح چپ در راستای عرضی کمتر و در راستای طولی بیشتر بوده است. این مهم شاید به دلیل گذشت زمان کم از اجرای بدنه سد در جناح راست در مقایسه با جناح چپ باشد. با توجه به تطابق باالی نتایج مدلسازی و رفتارنگاری میتوان نتیجه گرفت که انتخاب مصالح به عنوان مصالح اصلی مدل رفتاری االستیك پالستیك برای مصالح بدنه و پی و مدل رفتاری االستیك خطی برای الیه تزریق به طور مناسبی توانسته است

16 تحلیلهای عددی رفتارنگاری سدهای خاکی در طول ساخت به روش اجزای محدود با نرمافزار SIGMA/W )مطالعه موردی سد کبودوال استان گلستان( 69 رفتار سد را پیشبینی کند. با توجه به نتایج آنالیز میتوان نتیجه گرفت که آنالیز ساخت مرحله ای سد در این تحقیق به طور مناسبی توانسته است رفتار سد را در دوران ساخت و ساخت مرحله ای بیان کند. کارایی روش و نرمافزار به کار رفته جهت مدل نمودن رفتار سدهای خاکی در حین انتهای ساخت مناسب است. نتایج آنالیز رفتار سد حاکی از مدلسازی صحیح آزمایشهای سه محوری و انتخاب صحیح پارامترهای آنالیز به صورت تنش مؤثر میباشد. هر سه مدل همخوانی خوبی را با دادههای ابزار دقیق نشان میدهند اما مدل دوم همخوانی بهتری را ارائه کرده است. اصوال مدل االستیك پالستیك به دلیل آنکه خاک رفتار پالستیك تنها یا االستیك تنها را ندارد بلکه رفتاری بین آن دو یعنی االستیك پالستیك را دارا میباشد بهتر میتواند مدلسازی نماید. بنابراین این مدل این نوع مصالح را بهتر مدل مینماید. به عبارتی مدل االستو پالستیك رفتار خاک را در حوزه تنشهای عادی ارتجاعی مدل میکند. همچنین عدم انطباق کامل نمودارها مربوط به پارامترهای مقاومتی خاک است که اصوال با گذشت زمان و افزایش سربار مقدار آنها تغییر مییابد که در مدل دیده نمیشود. تحلیل تنش بیانگر همخوانی خوب بین دادهها و مدلسازی است. علت اصلی اختالف میان نتایج ابزار دقیق و مدل تحلیلی مربوط به مقادیر پارامترهای مقاومتی مصالح است که برای تحلیل به صورت همسانگرد مدل شده است ولی در عمل ناهمسانگرد بوده و برخی مشخصات مکانیکی مصالح درراستای قائم و افقی متفاوت است. در پایان میتوان گفت که جهت دستیابی به بهترین مدل عددی برای سدهای خاکی بهتر است موارد ذیل مورد توجه قرار گیرند: در نظر گرفتن ناهمگنی مصالح فیلتر و پوسته در پیکره سد در هنگام ایجاد مدل عددی و مدل کردن الیه بندیهای مصالح از نظر خواص و ویژگیهای مکانیکی در ترازهای مختلف و توجه به شیب الیههای در نظر گرفته شده بسته به شرایط هر پروژه مدل نمودن بارگذاری الیهالیه ناشی از احداث سد در هنگام ساخت مدل عددی استفاده از پلکان زمانی و استفاده از مدل رفتاری االستیك پالستیك به جای مدلهای رفتاری خطی و یا ترکیب آنها با مدل رفتاری کم کلی. منابع بلوري بزار ج. مبینی زاد محسن.) 9301 (. ارزیابی رفتار سد خاکی نهرین در طول ساخت به روش اجزای محدود و مقایسه با مقادیر واقعی حاصل از دادههای ابزار دقیق. مجله پژوهش آب ایران سال چهارم شماره 7. رحمانی س. )9319(. بررسی انواع مش بندی در نرم افزارSeep/w و تاثیر آن بر محاسبه نشت. زمردیان م. و چوچی ح. )9319(. تحلیل عددی رفتار سدهای خاکی سنگریزهای حین ساخت و اولین آبگیری )مطالعه موردی سد مسجد سلیمان(. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی علوم آب و خاک سال شانزدهم شماره.79

17 69 دو فصلنامه تخصصی علوم و مهندسی آب دانشگاه آزاد اسالمی واحد اهواز سال سوم زمستان و بهار جهانی ص. ح. گلمایی و م. ضیاءتبار احمدي. )9301(. مطالعه و بررسی مدل سازی عددی اجزای محدود جهت بررسی پایداری شیروانیها در حین ساخت و پر شدن و افت سریع مخزن )مطالعه ی موردی سد میجران با استفاده از نرم افزار.)Plaxis پایان نامه دوره کارشناسی ارشد دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری. حصیرچیان م. ح. گلمایی و م. ضیاءتبار احمدي. )9301(. ارزیابی کارایی مدلهای رفتاری در تحلیل سدهای خاکریزهای به روش آنالیز برگشتی )کاربرد موردی سد البرز(. پایان نامه دوره کارشناسی ارشد دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری. شرکت سهامی آب منطقه اي گلستان )9319(. داده های ابزار دقیق سد کبودوال. ASCE Task Committee. (2000). Guidelines for instrumentation and measurements for monitoring dam performance. ASCE. US Army Corps of Engineers. (1995). Instrumentation of embankment dams and levees engineering and design. Washington DC. safety and supervision of watercourse structure. Dunnicliff J. (1993). Geotechnical instrumentation for monitoring field performance. John Wiley & Sons Inc. USA.