بررسی تأثیر ویژگی های هیدرودینامیکی غیراشباع بر میزان تراوش و پایداری شیب بالادست سد خاکی همگن در اثر تخلیه سریع مخزن
چکیده
تحلیل تراوش از بدنۀ سدهای خاکی، علاوه بر تعیین مقدار هدر رفت آب، در تحلیل پایداری این سازه ها 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 حفره ای و پایداری شیب بالادست سد خاکی همگن در وضعیت تخلیۀ سریع مخزن بررسی شده است. بدین منظور، تحلیل های تراوش و پایداری با نرم افزار geostudio، زیر برنامه های seep/w و slope/w (بهترتیب مبتنی بر روش های المان محدود و تعادل حدی) با انتخاب جنس مصالح سد از پایگاه داده خاک های غیر اشباع انجام گردید. مدلسازی های مورد نظر در دو حالت پایدار و گذرا و با اعمال چهار شدت تخلیه متفاوت اجرا شد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که بهدلیل نبود اختلاف معنی دار در ضرایب اطمینان حاصل، اعمال ضریب نفوذپذیری ثابت یا متغیر تأثیری بر پایداری شیب پایین دست سد خاکی همگن در تحلیل وضعیت پایدار ندارد و در این حالت، منحنیفریاتیک مستقل از ضریب نفوذپذیری عمل می کند. بررسی نتایج مدل عددی حاکی از تأثیر قابل توجه منحنی مشخصه رطوبتی و تغییرات شیب (mw)این تابع در شدت تخلیه و پس از آن فشار آب حفره ای 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 می کند. علاوه بر آن، در صورت بهکارگیری رطوبت ثابت (اشباع) در وضعیت تخلیۀ سریع مخزن، حالت بحرانی رویۀ بالادست در شرایط مخزن نیمه پر و در شرایط تخلیۀ تراز آب مخزن اتفاق می افتد. با کاهش رطوبت ناحیۀ غیراشباع و کمتر شدن قابلیت زهکشی خاک، ضرایب اطمینان حالت بحرانی در نزدیکی تخلیۀ کامل اتفاق می افتد و بهطور کمی در شرایطی است که تراز آب مخزن تخلیه شده باشد.