۱ مقدمه

دانشمندان پیش بینی می کنند در قرن ۲۱ آب به اندازه نفت ارزش خواهد داشت. ایران %۱ جمعیت دنیا را دارد ولی فقط %۰٫۳۶ منابع آب تجدید شونده را دارد. متوسط بارندگی جهان ۸۶۰ میلی متر است ولی ایران به طور متوسط ۲۵۰ الی ۲۸۰ میلی متر بارندگی دارد. با توجه به لزوم احداث سدها و از طرفی هزینه های زیاد ساخت سد لازم است که در طراحی سدها به بهینه ترین شکل عمل شود تا هرینه های ساخت سد کاهش یافته و از این طریق روند احداث سدهای متعدد سریع تر گردد.[۱]

نرم افزار ها و روش های متعددی برای آنالیز پایداری سدهای خاکی وجود دارد، در این مقاله از نرم افرار slope w از زیر شاخه های Geo studio استفاده شده است. همچنین این نرم افزار به روش های مختلف قادر به آنالیز پایداری سد می باشدکه در این مقاله از روش Grid & Radius استفاده شده است. این روش یک روش ترسیمی است که به یافتن بحرانی ترین سطح لغزش احتمالی در بدنه سد خاکی می پردازد، به این صورت که در

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳ و ۴ اردیبهشت ماه۱۳۹۳ ، جهاد دانشگاهی استان کرمان

یکطرف شیب، مجموعه ای از نقاط را با ترسیم یک شبکه دلخواه (Grid) مشخص کرده و در طرف دیگر شیب مجموعه ای از خطوط (Radius) را ترسیم می کنیم.[۲]

سپس نرم افزار از نقاط واقع بر شبکه، یک سری دایره به مرکز همین نقاط به خطوط Radius مماس می کند که شعاع این دایره برابر فاصله عمودی نقاط Grid تا خطوط Radius است، این دایره ها روی شیب مورد نظر، مقطعی ایجاد می کنند که در نهایت ضریب اطمینان برای این مقطع تعیین می شود.

آنچه به طور بنیادی در مسأله بررسی پایداری دامنه های سدهای خاکی اهمیت دارد در درجه اول انتخاب صحیح پارامترهای مقاومتی می باشد. تغییرات آب زیرزمینی و فشار آب منفذی نیز نقش مهمی در پایداری شیروانی دارد، زیرا باعث تغییر استحکام خاک می گردد.[۳] میزان خطای حاصل از واقعی نبودن پارامترهای اندازه گیری شده و حاصل از اشتباه در محاسبه فشار منفذی ممکن است نتایج بررسی پایداری را چند مرتبه از مقدار واقعی زیادتر یا کمتر نشان دهد.

معمولأ محاسبات را مبتنی بر فرض نامساعدترین یعنی برای بحرانی ترین وضعیت و بر اساس بحرانی ترین مقادیر مقاومت خاک و فشار آب منفذی انجام می دهند. کما اینکه تعیین پارامترهای مقاومت برشی محدوده وسیعی از مقادیر را در برگرفته که در طراحی زیاد بدان توجه نمی کنند. به منظور تأمین یک طرح دقیق و منطقی در سدهای خاکی لازم است که مطالعات کامل باشد و پارامترهای لازم برای آنالیز پایداری دقیق تر برآورد شود.

.۲ پایداری سدهای خاکی

منظور از پایداری سدهای خاکی، حفظ تعادل و جلوگیری از حرکت اجزای سد خاکی در مقابل نیروهای وارده است. از این رو در طراحی سدهای خاکی میزان نسبی پایداری با معیاری به نام ضریب اطمینان سنجیده می شود و هر چه این ضریب بالاتر باشد، منعکس کننده درجه پایداری بیشتری خواهد بود. آنالیز پایداری سد در چندین مرحله در طول زمان ساخت و آبگیری به صورت های جداگانه انجام می شود که این مراحل شامل مرحله پایان ساخت، مرحله آبگیری مخزن، مرحله مخزن پر (تراوش ماندگار)، مرحله افت سریع آب مخزن می باشند.[۴] در این مقاله دو مرحله :

– پایان ساخت سد

– مخزن پر (تراوش ماندگار) مورد بررسی قرار گرفته اند.

در خصوص اینکه در طراحی سد از چه ضرایب اطمینانی در هر مرحله باید استفتده شود آیین نامه مشخص و محکمی در دسترس ومورد استفاده نیست اما توصیه های مختلفی در بعضی مراجع وجود دارد که از آن جمله می توان به ارقام توصیه شده سازمان مهندسی ارتش آمریکا اشاره کرد. مقادیر پیشنهادی سازمان مهندسی ارتش آمریکا برای ضرایب اطمینان طراحی سد در مراحل مختلف ساخت در جدول (۱) آورده شده است.

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳ و ۴ اردیبهشت ماه۱۳۹۳ ، جهاد دانشگاهی استان کرمان

×جدول( :(۱ ارقام توصیه شده توسط سازمان مهندسی ارتش آمریکا برای ضرایب اطمینان در حالات مختلف

×حداقل ضریب اطمینان قابل قبول
×مراحل آنالیز پایداری ×شیب بالادست ×شیب پائین دست
×با زلزله ×بدون زلزله ×با زلزله ×بدون زلزله
×پایان ساخت ۱/۲۵× ۱× ۱/۲۵× ۱×
×مخزن نیمه پر ۱/۵× ۱/۲۵× -× -×
×مخزن پر -× -× ۱/۵× ۱/۲۵×
×افت سریع سطح آب ۱/۲۵× ۱× -× -×

.۳ مشخصات و هندسه سد

در این مقاله صرفا جهت واقعی بودن اعداد و نتایج از مشخصات هندسی یک سد همگن در استان کرمان است که به بهره برداری رسیده است استفاده شده است و به شرح زیر است:

-ارتفاع تاج از پی ۳۰ متر -عرض تاج ۱۰ متر

-ارتفاع پی ۵۰ متر که در یک لایه در نظر گرفته شده است. در شکل (۱) تصویر سد مدل شده در نرم افزار Geo slope نشان داده شده است.

شیب بالادست (V:H) 1:4 و شیب پایین دست (V:H) 1:3 است. شکل (۲)

شکل :(۱) هندسه سد

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳ و ۴ اردیبهشت ماه۱۳۹۳ ، جهاد دانشگاهی استان کرمان