بررسی تأثیر ویژگی‌های هیدرودینامیکی غیراشباع بر میزان تراوش و پایداری شیب بالادست سد خاکی همگن در اثر تخلیه سریع مخزن

Abstract

تحلیل تراوش از بدنۀ سدهای خاکی، علاوه بر تعیین مقدار هدر رفت آب، در تحلیل پایداری این سازه‌ها نیز نقش بسیار اساسی و با اهمیتی دارد. در این پژوهش، تأثیر خصوصیات هیدرولیکی مصالح و همچنین نسبت و شدت تخلیۀ آب در معیارها و پارامترهای طراحی سد، شامل موقعیت و شکل منحنی فریاتیک، فشار آب حفره‌ای و پایداری شیب بالادست سد خاکی همگن در وضعیت تخلیۀ سریع مخزن بررسی شده است. بدین منظور، تحلیل‌های تراوش و پایداری با نرم‌افزار Geostudio، زیر برنامه‌های seep/w و slope/w <br /> (به­ترتیب مبتنی بر روش‌های المان محدود و تعادل حدی) با انتخاب جنس مصالح سد از پایگاه داده خاک‌های غیر اشباع انجام گردید. مدل­سازی‌های مورد نظر در دو حالت پایدار و گذرا و با اعمال چهار شدت تخلیه متفاوت اجرا شد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که به­دلیل نبود اختلاف معنی‌دار در ضرایب اطمینان حاصل، اعمال ضریب نفوذپذیری ثابت یا متغیر تأثیری بر پایداری شیب پایین‌دست سد خاکی همگن در تحلیل وضعیت پایدار ندارد و در این حالت، منحنیفریاتیک مستقل از ضریب نفوذپذیری عمل می‌کند. بررسی نتایج مدل عددی حاکی از تأثیر قابل توجه منحنی مشخصه رطوبتی و تغییرات شیب (m_w)این تابع در شدت تخلیه و پس از آن فشار آب حفره‌ای و مقاومت برشی ناشی از اعمال مکش توسط این منحنی است. به­طوری­که با کاهش آن و نزدیک شدن به حالت ثابت، روند ضرایب اطمینان و موقعیت حالات بحرانی نیز تغییر می‌کند. علاوه بر آن، در صورت به­کارگیری رطوبت ثابت (اشباع) در وضعیت تخلیۀ سریع مخزن، حالت بحرانی رویۀ بالادست در شرایط مخزن نیمه‌پر و در شرایط تخلیۀ تراز آب مخزن اتفاق می‌افتد. با کاهش رطوبت ناحیۀ غیراشباع و کمتر شدن قابلیت زهکشی خاک، ضرایب اطمینان حالت بحرانی در نزدیکی تخلیۀ کامل اتفاق می‌افتد و به­طور کمی در شرایطی است که تراز آب مخزن تخلیه شده باشد.