کشور ایران به عنوان یکی از مناطق زلزله خیز جهان همواره در طی سالیان گذشته در معرض زلزله های ویران کننده ای قرار داشته است. شرایط طبیعی و زمین شناسی ایران از نقطه نظر وقوع زلزله به طورجدی در دستورکار مهندسین و برنامه ریزان قرار گرفته است. با توجه به اینکه سدهای بسیاری در مناطق زلزله خیز احداث شده و یا در دست ساخت قرار دارند، طراحی ایمن آنها در برابر زلزله از اهمیت و جایگاه ویژه ای برخورداراست. بررسی دقیق پایداری لرزه ای سدهای خاکی از مسائل پیچیده در حوزه سازه های خاکی است. تنوع خواص دینامیکی بدنه سد و گوناگونی جنس و ضخامت شالوده که می توانند در انتقال، تضعیف و تقویت امواج زلزله نقش اساسی داشته باشند، وجود یا عدم وجود گسل فعال در محدوده محور سد، ویژگی های زلزله مانند فاصله مرکز زلزله تا سد، شدت و طول زمان وقوع زلزله، نوع و امتداد امواج رسیده به سد و محتوی فرکانسی امواج، همه از عواملی هستند که درپاسخ دینامیکی سد نقش به سزایی دارند.
به طور کلی سدهای خاکی، سازه هایی سه بعدی، عظیم، نا همگن، غیرایزوتروپ و غیر ارتجاعی هستند که در اندر کنش با شالوده و آب مخزن می باشند. مدلهای عددی که بتوانند تمام عوامل فوق را در نظر بگیرند از پیچیدگی زیادی برخوردار خواهند بود. بسته به اینکه کدام یک از شرایط فوق به طور مشخص حاکم بر مسئله باشد مدل می تواند آن پارامتر را ملحوظ نموده و به منظور یافتن رفتار واقعی تر سد آنها را در نظر بگیرد. در سالهای اخیر پیشرفتهای صورت گرفته در هر دو زمینه نرم افزار و سخت افزار کامپیوتر بسیاری از این مشکلات را خصوصا در زمینه مدل کردن هندسه سه بعدی بدنه سدها و رفتار غیر خطی و غیر ارتجاعی خاک قابل حل نموده است. به همین نسبت پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه روشهای آزمایشگاهی و صحرایی در ارزیابی خواص دینامیکی مصالح سد و نتایج حاصل از آزمایش های ارتعاش اجباری سدها و ثبت پاسخ سدها در برابر زلزله های واقعی در جهت تصحیح و اعتبار بخشیدن به روشهای عددی و تحلیلی بسیار موثر بوده است.
با توجه به مشاهدات و تجربه های موجود میتوان علل محتمل آسیب پذیری سدهای خاکی را در برابر زلزله به شرح زیر پیش بینی نمود.
1ـ شکست و فروریختن سد به علت وجود گسل اصلی در زیر بدنه سد
2ـ گسیختگی شیب های شیروانی سد در اثر تکان زلزله
3ـ از بین رفتن ارتفاع آزاد در اثر نشست ویا لغزش دامنه ها
4ـ لغزش سد بر روی لایه های ضعیف در اثر بارگذاری زلزله
5ـ سرریز شدن آب از روی سد در اثرایجاد امواج در آب مخزن و یا تاثیر زمین لغزه در مخزن سد
6ـ شکست سرریز یا لوله های خروجی آب
7ـ روانگرایی ماسه های اشباع با دانسیته کم و یا از بین رفتن مقاومت رس های اشباع در اثر زلزله ( در رسهای حساس )
8ـ ترکهای طولی که در نزدیکی تاج، در اثر کرنش های کششی بزرگ ناشی از ارتعاش جانبی بوجود می آیند.
9- ترکهای عرضی که در اثر کرنش های کششی ناشی از ارتعاش طولی و یا پاسخ جانبی متفاوت و در
نزدیکی تکیه گاههای جانبی با شیب تند و یا مرکز تاج ایجاد می شوند.
با توجه به دامنه کاربرد سدهای خاکی در مقايسه با ديگر انواع سدها در کشور لرزه خيز ايران، تحليل ديناميکی اين گونه سدها از اهميت ويژه ای برخوردار است. روشهای مختلفی تاکنون برای پيش بينی رفتار انواع مختلف سدهای خاکی توصیه و بکار رفته است. روش شبه استاتيکی که بر مبنای تحليلهای تعادل حدی قرار گرفته است، هر چند با کاربرد آسان و فرضيات ساده ايمنی سد را ارائه می دهد، اما در کنار اين مزايا اين روش قادر به در نظر گرفتن عامل افزايش فشار آب حفره ای در سد نمی باشد. از طرف ديگر روش شبه استاتيکی، بعضاً می تواند به نتايج بسيار بدبينانه نسبت به پايداری لرزه ای سازه منجر شود که خود به ارائه طرحی غيراقتصادی ختم می گردد.
امروزه با پيشرفت روزافزون و فراگيرشدن کامپيوتر، استفاده از روشهای عددی در تحليل و طراحی سدهای خاکی در مقابل زلزله بمراتب از گذشته بيشتر شده است. انتخاب مدل رفتاری مناسب مهمترين فاکتور در آناليز با روشهای اجزای محدود يا تفاضل محدود سدهای خاکی، برای مدل کردن رفتار تنش ـ کرنش خاکريز می باشد. به دليل اينکه رفتار خاک الاستيک خطی نيست، استفاده از چنین مدلهایی می تواند به نتايج غيرايمن و غير اقتصادی منجر شود. همچنین در حين ساخت سد و بعد از آن بويژه در مرحله آبگيری، مسيرهای مختلفی از تنش همراه با دوران جهت تنشهای اصلی در خاکريز رخ می دهند که در نتیجه مدلهای الاستيک غيرخطی نیز قادر به در نظر گرفتن وابستگی رفتار به مسير تنش که در اثر رفتار غيرارتجاعی خاک حادث می شود، نمی باشند. در همين راستا سعی می شود در اين تحقيق پاسخ ديناميکی سدهای خاکی با استفاده از مدلهای الاستوپلاستيک تحليل شود. نرم افزار اصلی مورد استفاده PLAXIS V8.2 می باشد که در حال حاضر بصورت گسترده ای در مسائل مکانيک خاک مورد استفاده قرار می گيرد.
سدهای خاکی و سنگریز از جمله سازه های ژئوتکنیکی هستند که گسیختگی در آنها می تواند منجر به خسارات جبران ناپذیری گردد، از اینرو در طراحی آنها لازم است تمام کنترلها و حساسیتهای لازم بعمل آید. یکی از این موارد، کنترل پایداری سد در طول زلزله و بعد از آن میباشد. بررسی دقیق پایداری سدهای خاکی در برابر زلزله از پیچیده ترین مسایل در حوزه سازهای خاکی است. علت این مسئله این است که مجموعه معلومات و روابط بین آنها در تحلیل این مسئله بسیار متنوع و متفاوت است. با توجه به وسعت کاربرد این نوع سدها و همچنین لرزه خیزی کشور ایران، برآورد ایمنی لرزه ای اینگونه سدها نقش ارزنده ای دارد.
این پایان نامه ارزشمند توسط دوست عزیز آقای مهندس مهدی سلیمی تهیه و نگارش شده است. ایشان از فارغ التحصیلان کارشناسی ارشد خاک و پی از دانشگاه صنعت آب و برق می باشند. در صورت تمایل می تواننی با ایمیلsalimy_1981@yahoo.com با ایشان در تماس باشید
آنالیز دینامیکی سد خاکی با Plaxis و تحلیل خروجیهای برنامه PDF
http://www.box.net/shared/yro3zplx1i
ابوالفضل اسدی - دانشجوی رشته کارشناسی عمران - دانشگاه آزاد زنجان
- گروه مهندسان عمران
- امیدوارم از این وبلاگ به نحو احسن استفاده کنید و کمی بتوانم جهت سهولت در کارهای تحقیقاتی شما موفق باشم . اگر سوال در باره موضاعات دارید می توانید پیام بگذارید .