مطالعه عددی دوبعدی پایداری تکیه‌گاه سدهای بتنی قوسی با تاکید بر نقش درزه‌های سنگی و جریان آب در آنها

Abstract

در سدهای بتنی قوسی، بخش عمده فشارهای هیدرواستاتیکی در اثر عملکرد قوسی و طره­ای بدنه سد به تکیه­گاه­ها منتقل می‌شود. به همین دلیل در بررسی ایمنی این‌گونه سدها، ارزیابی درست از وضعیت پایداری تکیه­گاه­ها از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. ناپایداری تکیه­گاه عموماً به شکل گسیختگی در راستای لایه­های ضعیف یا دسته ­درزه­های آن رخ می­دهد. علاوه بر آن، فشار آب عبوری از درزه­ها نیز لغزش و گسیختگی در امتداد صفحات ضعف مذکور را تسهیل می­کند. این مقاله به بررسی اهمیت پارامترهای مقاومتی درزه­ها و تأثیر جریان آب بر ایمنی تکیه­گاه سدهای بتنی قوسی می­پردازد. اگرچه مطالعه دقیق این مسئله نیاز به انجام تحلیل‌های سه­بعدی دارد، لیکن به دلیل پیچیدگی‌های زیاد در مدل‌سازی سه‌بعدی محیط‌های درزه­دار، خصوصاً با در نظرگرفتن رفتار اندرکنش هیدرولیکی- مکانیکی، در این تحقیق از تحلیل‌های دوبعدی استفاده شد. با این‌حال به منظور افزایش اعتبار نتایج تحلیل‌های دوبعدی، توزیع نیروهای وارده بر مدل تحلیل دوبعدی از نتایج تحلیل‌های سه بعدی یک سد بتنی قوسی و توده­سنگ ساختگاه آن استخراج شد. پایداری تکیه­گاه سد مورد نظر با استفاده از دو روش افزایش تدریجی فشار آب مخزن و کاهش پارامترهای مقاومتی درزه­ها و ضریب ایمنی SRF مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا از پنج پارامتر بیشینه بازشدگی و لغزش در امتداد درزه­ها، شدت بازشدگی و شدت لغزش در سرتاسر تکیه­گاه و همچنین بیشینه دبی عبوری در محل درزه­ها به عنوان شاخص­هایی جهت ارزیابی ایمنی استفاده شد. نتایج نشان می­دهد که فرض عدم عبور جریان آب از درزه­ها، غالباًً نادرست بوده و می­تواند ضرایب ایمنی تکیه­گاه را بسیار بالاتر از میزان واقعی آن نشان دهد. همچنین ایمنی تکیه­گاه، حساسیت کمی نسبت به پارامترهای مقاومتی و مکانیکی درزه­ها دارد.