بررسی الگوی نشت از بدنه سد های خاکی همگن بر روی پی های نفوذ ناپذیر با و بدون زهکش پنجه با استفاده از مدل فیزیکی
Abstract
احداث سدهای خاکی بدلایل فنی و اقتصادی بسیار مورد توجه مهندسین طراح است و امروزه بیشتر سدهای ساخته شده در جهان از نوع خاکی و یا سنگریزه ای می باشد. بدلیل وجود مصالح مختلف در بدنه یک سد خاکی و هم چنین شرایط مختلف پی در هر سد نمی توان یک الگوی کلی برای نفوذ و نشت آب از بدنه و پی یک سد در دوران ساخت، آبگیری و بهره برداری ارائه نمود. از این رو برای حل جریان ناشناخته در محیط های متخلخل مانند سد های خاکی ابتدا باید توزیع جریان و فشار در محیط متخلخل و اولین خط مرزی نشت ( خط فریاتیک) معلوم شود. برای انجام چنین کاری می توان از روش های آزمایشگاهی و عددی استفاده نمود که از مدل های فیزیکی و آزمایشگاهی سد های خاکی به منظور پیش بینی و تحلیل کیفی مسائل و از روش های عددی برای شبیه سازی رفتار سدهای خاکی استفاده می شود. برای کنترل جریان نشتی در سد های خاکی از انواع سیستم های زهکشی استفاده می گردد که طراحی مناسب و بهینه ی این زهکش ها گامی مهم در تخلیه ی آب نشتی ورودی به بدنه و پی سد است. در این طرح ابتدا یک مدل فیزیکی از سد خاکی همگن با طول 2/4 متر، طول تاج 20 سانتی متر، شیب بالادست و پایین دست 2h:1v و ارتفاع 1 متر با مصالح یکنواخت ماسه و رس در فلوم آزمایشگاهی ساخته شد سپس آزمایشات با سه ارتفاع آب در مخزن در حالت بدون زهکش و با ارتفاع حداکثر آب در مخزن در شرایط بدون زهکش، زهکش افقی و 9 زهکش پنجه(با طول و زوایای مختلف) و با اندازه گیری دبی نشت به صورت حجمی و فشار های آب منفذی با استفاده از پیزومتر های نصب شده در بدنه فلوم، به منظور بررسی کیفی اثر این موارد بر روند نشت از بدنه مدل و تعیین ابعاد بهینه برای زهکش افقی و پنجه انجام گردید که بر اساس نتایج زاویه 60 و 45 درجه و شاخص بی بعد 5/3= p/h به عنوان زاویه و شاخص طراحی بهینه برای زهکش پنجه انتخاب گردید. همچنین نمونه ساخته شده در آزمایشگاه با نرم افزار plaxis شبیه سازی و میزان نفوذپذیری (k) کالیبره و آنالیز نشت بر روی آن انجام شد که نتایج این نرم افزار زوایای 60 و 45 درجه و شاخص بی بعد 3= p/h را به عنوان ابعاد و زاوایا بهینه تعیین کرد. نهایتا برازش داده های آزمایشگاهی و نرم افزاری فشار آب منفذی مدل در همه ی حالات آزمایشی و در سطح اعتماد 95 درصد با استفاده از نرم افزار آماری sas ، بررسی شد که نتایج نشان داد که داده های آزمایشگاهی و نرم افزاری در تمام حالات آزمایش در سطح اعتماد 95 درصد بدون اختلاف معنی دارند.