خلاصه

بررسی روند تغییرات فشار آب حفرهاي در حین ساخت سد هاي خاکی و اولین آبگیري مخزن سد، از مسایل مهم در مهندسی ژئوتکنیک است.

افزایش فشار آب حفرهاي موجب کاهش تنش موثر گشته و مقاومت برشی خاك به دلیل رابطه مستقیمی که با تنش موثر دارد، در اثر افزایش فشار آب حفرهاي کاهش مییابد. کاهش مقاومت برشی مصالح به کار رفته در بدنه سدهاي خاکی موجب به خطر افتادن پایداري سد میگردد. در این مطالعه روند تغییرات فشار آب حفرهاي سد گلستان در حین ساخت و اولین آبگیري مخزن سد با استفاده از نرم افزار اجزاي محدود پلکسیس، مدل سازي شده و نتایج حاصل از مدل سازي با نتایج مشاهداتی حاصل از قرائت پیزومتر هاي سادهي نصب شده در مقطع ۲ ابزار بندي سد گلستان، مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته است. در هر دو روش، تغییرات فشار آب حفرهاي در بالا دست سد روند افزایشی بیشتري نسبت به پایین دست داشته است. نتایج حاصل از مدل سازي به ویژه در حین آبگیري مخزن سد، تطابق خوبی با قرائت هاي ابزار دقیق سد دارد.

کلمات کلیدي: ابزار دقیق، پلکسیس، سد گلستان، فشار آب حفرهاي.

۱٫ مقدمه

بررسی فشار آب حفرهاي و تغییرات آن در سد هاي خاکی از اهمیت ویژهاي برخوردار است. به طوري که افزایش فشار آب حفرهاي، موجب کاهش مقاومت برشی و تنش موثر خاك گردیده و پایداري سد را به مخاطره می اندازد. لذا در سد هاي خاکی همواره افزایش فشار آب حفرهاي مورد توجه بوده و تمهیدات لازم جهت جلوگیري از افزایش بیش از حد آن، انجام شده است. ایمنی وعملکرد یک سد باید درحین ساخت، اولین آبگیري و در دوران بهره برداري کنترل شود. اولین دوره آبگیري بی شک بحرانی ترین زمان درطول عمر سد است. با افزایش سطح مخزن، میزان آبگذري از پی و بدنه سد مورد ارزیابی قرار می گیرد. تنش هاي ایجاد شده و نیز فشار آب منفذي در هسته و اندازه گیري آن با ابزار دقیق در این دوره از اهمیت ویژه اي برخوردار است .[۱]

اگر به هر دلیلی از قبیل زلزله، به وجود آمدن ترك هاي بزرگ و ناگهانی ، پدیدهي قوس زدگی، وقوع سیل، برداشت فراوان آب به علت مصارف گوناگون و عوامل دیگر، سطح آب مخزن سد خاکی در زمان کوتاه و با سرعت زیاد پایین آورده شود در حالی که تراز آب درون هسته سد

نتواند از تراز آب مخزن تبعیت کند به این پدیده در اصطلاح̎ تخلیه سریع و یا ناگهانی۱̎ گفته می شود. بر اثر تخلیه و افت تراز آب در مخزن فشار هیدرواستاتیک موجود در سطح خارجی شیب بالادست که در زمان پر بودن مخزن وجود داشت، از بین می- رود در حالی که فشار هیدرواستاتیک متعادل کننده آن در قسمت داخلی بدنه سد کماکان وجود دارد. این فشار هیدرواستاتیک باقی مانده، یکی از عوامل مهم ایجاد خطر لغزش در شیروانی بالادست می باشد. به طور کلی پذیرفته شده که ایمنی سد نه تنها به طراحی وساخت آن برمی گردد، بلکه به رفتارنگاري کامل از عملکرد آن در دوران ساخت و بهره برداري وابسته است .[۲]
در مطالعه حاضر تغییرات فشار آب حفرهاي سد گلستان درحین ساخت و اولین آبگیري، به وسیلهي نرم افزار اجزاي محدود پلکسیس۲ و با به کار بردن مدل رفتاري موهر- کلمب۳، محاسبه شده و نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از قرائت هاي ابزار دقیق نصب شده در این سد مقایسه و مورد تحلیل وبررسی قرار گرفته است.

۲٫ مشخصات عمومی سد گلستان

سد گلستان در ۱۲ کیلومتري شمال شرقی شهرستان گنبد کاووس در طول جغرافیایی ۵۵œ ۱۶″ ۳۰< و عرض جغرافیایی ۳۷œ ۱۹″ ۳۰< بر روي رودخانه گرگان رود قرار گرفته است. در شکل ۱ تصویر ماهوارهاي از سد گلستان و سریز سد مشاهده می شود. هدف از احداث آن توسعه اراضی ساحل راست گرگان رود به مساحت ۵۶۰۰ هکتار و کمک به بهبود اراضی فعلی شبکه آبیاري سد وشمگیر معادل ۹۲۰۰ هکتار وکنترل و مهار سیلاب هاي مخرب سالانه بوده است. آب مورد مصرف شبکه توسط دوخط انتقال اصلی از محل ایستگاه پمپاژ با دبی ۶/۹ متر مکعب بر ثانیه تامین می گردد. سد از نوع خاکی همگن بوده که حداکثر ارتفاع تاج سد از پی ۲۵ متر، طول تاج سد ۱۳۵۰ متر، ضخامت در پی ۲۰۰ متر، تراز تاج سرریز ۶۶ متر از سطح دریا، حجم مخزن در آستانه سرریز ۸۶ میلیون متر مکعب، حجم مخزن در تراز نرمال ۵۶ میلیون متر مکعب، حجم آب قابل تنظیم ۱۰۱ میلیون متر مکعب است.

آب رودخانه اوغانی که در پایین دست سد به گرگان رود می ریزد با احداث سد خاکی انحرافی به طول ۱۱۳ متر و ارتفاع ۲۸ متر، متوسط کانال انحراف به طول ۴۵۰ متر و عرض کف ۸۰ متر به مخزن اصلی سد وارد می گردد. سیستم انحراف و تخلیه کننده تحتانی از دو عدد لوله فلزي به قطر ۲/۴

متر وطول ۱۶۰ متر در بدنه سد تشکیل شده است. شیب بالا دست بدنه سد ۱:۵ و شیب پایین دست بدنه سد ۱:۴ است. از لحاظ زمین شناسی ساختگاه، منطقهي گنبد کاووس را می توان تشکیل شده از رسوبات ماسهاي وسیلتی غیر متراکم و سخت نشده دانست. این نوع رسوبات از نوع ماسه هاي بادي
(لس) هستند که طی دوران چهارم زمین شناسی با ضخامت زیاد در منطقه دشت و در پیرامون ارتفاعات جنوبی و شرقی نهشته شده اند .[۳]

شکل -۱ تصویري از موقعیت جغرافیایی سد گلستان، گزارش رفتارنگاريخردادسدگلستان ۱۳۹۰

۱٫ Rapid drawdown 2 . Plaxis
3 . Moher-Coulomb

۲