آنالیز فشار منفذی دینامیکی سد خاکی تحت بارگذاری زلزله های حوزه دور و حوزه نزدیک
Abstract
در این تحقیق فشار آب حفره ای ایجاد شده در اثر زلزله های حوزه نزدیک و دور در هسته سد خاکی بررسی شده است. در حین زلزله فشار آب حفره ای هسته با توجه به خصوصیات مصالح و خصوصیات زلزله وارد شده تغییر می کند. در صورتی که فشار آب حفره ای در حین زلزله افزایش یافته و پس از زلزله مدت زیادی در هسته سد باقی بماند می تواند منجر به فرسایش داخلی مصالح و ایجاد ترک هیدرولیکی در سد شود. برای بررسی این عامل بر روی یک نمونه واقعی، سد مسجد سلیمان که یک سد خاکی- سنگریزه ای با هسته رسی می باشد، به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده و با اعمال نگاشت های حوزه نزدیک و حوزه دور رفتار دینامیکی سد بررسی شده است. آنالیز دینامیکی سد مسجد سلیمان با مدل سازی سد و استفاده از مدل رفتاری الاستوپلاستیک کامل با معیار تسلیم موهر کلمب در یک تحلیل کوپل تغییر مکان-فشار آب حفره ای و با استفاده از نرم افزار اجزا محدود 5/8 plaxis انجام شده است. از عوامل تأثیر گذار در مقدار فشار آب حفره ای هسته سد نفوذپذیری و تراز آب مخزن می باشد که برای بررسی آن ها 6 نفوذپذیری هسته و نفوذپذیری پوسته در نظر گرفته شده است. بدین ترتیب که نفوذپذیری هسته و پوسته 10، 50 و 100 برابر مقدار اولیه نفوذ پذیری افزایش و 10، 50 و 100 برابر مقدار اولیه نفوذپذیری کاهش داده شده است. برای بررسی تراز آب مخزن با توجه به این که ارتفاع تاج سد از کف رودخانه 150 متر می باشد، رفتار دینامیکی سد در حالت هایی که تراز آب در ارتفاع های 33، 66، 99، 132 و 140 متری قرار دارد بررسی شده است. ماکزیمم فشار آب حفره ای که در هسته سد در حین زلزله به وجود می آید تحت زلزله های مختلف حوزه دور و نزدیک مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین در انتهای زلزله، فشار آب حفره ای که در هسته در اثر زلزله ایجاد شده کاملاً از بین نرفته و با گذشت زمان کم می شود. با بررسی نتایج تحلیل ها مشاهده می شود که ماکزیمم فشار آب حفره ای که در اثر زلزله های حوزه نزدیک در هسته سد و به خصوص در نقاط کم ارتفاع هسته در حین زلزله ایجاد می شود بیش از مقادیر ایجاد شده توسط زلزله های حوزه دور می باشد. با این حال این فشار آب حفره ای در زلزله های حوزه نزدیک، سریع تر محو شده و مقدار فشار آب حفره ای باقی مانده در انتهای زلزله در هر دو حوزه تقریباً یکسان است. با این حال در نقاطی از ارتفاع هسته، احتمال وقوع ترک هیدرولیکی در سدهایی که تحت زلزله حوزه دور قرار گرفته اند بیشتر از حوزه نزدیک است. کاهش نفوذپذیری هسته و افزایش نفوذپذیری پوسته در حالت کلی باعث افزایش فشار آب حفره ای در حین زلزله در هسته سد می شود. با افزایش نفوذپذیری هسته و کاهش نفوذپذیری پوسته، فشار آب حفره ای با توجه به مقدار کل آن تغییر چندان زیادی ندارد. با افزایش تراز آب مخزن، فشار آب حفره ای در ارتفاع سد، به خصوص ارتفاع های پایین هسته سد افزایش می یابد. روند تغییرات با تغییر نفوذپذیری و تراز آب مخزن در زلزله های حوزه دور و زلزله های حوزه نزدیک مشابه است.