در سالهای اخیر با توجه به نیاز بشر به سازه های پیچیده و با توجه به مسائل اقتصادی، اکثر محققان سعی در کاهش هزینه های ساخت و طراحی دارند، بدین منظور در این پایان نامه سعی گردیده که بهینه ترین حالت ها در خصوص شکل هندسی گروه شمع برای طراحی و نیز بررسی اثر کلاهک برظرفیت باربری گروه شمع مورد مطالعه قرار گیرد. برای رسیدن به این هدف از مدل سازی عددی سه بعدی بوسیله نرم افزار flac3d استفاده گردیده است. در این تحقیق ابتدا به معرفی روش های ساده پیشین جهت محاسبه تک شمع و گروه شمع در تماس با خاک و بدون تماس با خاک و سپس به معرفی نرم افزار تحلیل عددی flac3d پرداخته شده و در بخش های بعدی یک بررسی در خصوص صحت نتایج نرم افزار فوق بوسیله مدل سازی چند مثال و مقایسه نتایج با روش های محاسباتی ساده صورت گرفته و دیده شده که تطابق نسبتا خوبی بین نتایج حاصل از روش های سنتی و روش های عددی وجود دارد، در ادامه مقایسه ای بین رفتار گروه شمع با سرشمع در تماس با خاک و بدون تماس با خاک انجام گرفته و دیده شده که در نظر نگرفتن سهم سرشمع در تحمل بارهای وارده باعث افزایش غیر واقعی نیروهای محوری بوجود آمده در شمعها می شود، در خصوص افزایش ضخامت سرشمع هم میتوان گفت که باعث افزایش سهم شمعها از کل بار وارده شده یا بعبارت دیگر باعث کاهش سهم سرشمع میشود در صورتیکه تاثیری در میزان نشست ها نداشته است. در مورد افزایش فاصله مرکز به مرکز شمع ها هم نتایج نشان داده که افزایش فاصله باعث یکسان شدن نیروهای وارده به شمعها شده بعبارت دیگر رفتار تک شمع را بخود گرفته اند و نشست ها نیز کاهش پیدا کرده اند، در ادامه عمق مدفون سرشمع نیز در خاک مورد بررسی قرار گرفته که نتیجه آن کاهش تنش محوری ایجاد شده در شمعها بوده و مقدار این کاهش در بالای شمع ها محسوستر است، در پایان نیز مقایسه ای بین روش های سنتی و نوین طراحی صورت گرفته است.

بررسی رفتار سدهای خاکی در طول مراحل ساخت و اولین آبگیری دارای اهمیت بالایی از نظر ارزیابی پایداری و ایمنی سد است ؛ چرا که قسمت عمده ی تغییرشکل ها و عوارض احتمالی سد در دوران ساخت و پر کردن مخزن برای اولین بار رخ می دهند. بر اساس تجربه ، چنان چه سدی در این مراحل با مشکلات جدی مواجه نگردد ، در تمام عمر بهره برداری خود نیز پایدار و ایمن خواهد ماند. پروژه ی حاضر ، به بررسی رفتار سدهای خاکی در حین اولین آبگیری می پردازد. برای این منظور رفتار سد خاکی علویان واقع در شمال غربی ایران به ارتفاع 76 متر در طول مراحل ساخت و اولین آبگیری ، توسط تحلیل های عددی و تکنیک تحلیل برگشتی مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت اعتبار بخشی به نتایج تحلیل های صورت گرفته ، به نتایج قرائت های ابزار دقیق نصب شده در بدنه ی سد استناد می گردد. تحلیل ها به صورت دو بعدی و در حالت کرنش مسطح بوده و نرم افزار مورد استفاده ، flac 2d می باشد. ابتدا با مدل سازی سد ، بر اساس تاریخچه ی واقعی ساخت و آبگیری ( در سد علویان پیش از پایان ساخت ، آبگیری انجام شده است ) و انجام تحلیل های برگشتی ، رفتار مدل عددی کالیبره شده است. به طور کلی تطابق خوبی میان نشست ها و تنش های محاسباتی و اندازه گیری شده پس از انجام تحلیل های برگشتی ملاحظه می گردد. سپس به منظور مطالعه ی دقیق تر تاثیر آبگیری سد بر تنش ها و کرنش ها ، با استفاده از پارامترهای حاصل از تحلیل برگشتی ، در مدل دیگری ، آبگیری پس از اتمام ساخت شبیه سازی شده و تغییرات ناشی از آن در رفتار سد ارزیابی گردیده است. بدین ترتیب روند تغییرات تغییرمکان های قائم و افقی و تنش های کل سد در پایان ساخت و مرحله ی آبگیری و نیز تغییرات نسبت قوس زدگی مورد بررسی قرار گرفته است.

در دهه های اخیر استفاده از دیوارهای آب بند بتن پلاستیک جهت آب بندی پی در سدها گسترش زیادی یافته است. بتن پلاستیک از آب، سنگدانه، سیمان و بنتونیت تشکیل یافته است و از گزینه های مناسب کاربرد در دیواره آب بند می باشد. از خصوصیات بتن پلاستیک، این است که علاوه بر مقاومت مناسب برای تحمل تنش ها در دیوار، دارای خاصیت شکل پذیری (ductility) کافی می باشد. به بیان دیگر بتن پلاستیک قادر است در عمق های مختلف، تغییر شکل های کافی و هماهنگ (متناسب با خاک اطراف) بدون گسیختگی انجام دهد. بررسی رفتار بتن پلاستیک از مسائل مهمی است که تا به حال کمتر مورد توجه پژوهشگران بوده است و از آنجا که بررسی رفتار آن تحت بارهای مختلف پس از اجرا ممکن نمی باشد و بدلیل اندرکنش مستقیم این نوع بتن با خاک اطراف و ناشناخته بودن رفتار آن تحت بارهای سرویس در قبل و بعد از آبگیری سدها، شناخت رفتار بتن پلاستیک به کمک آزمایشات آزمایشگاهی و تحلیل داده ها ضروری به نظر می رسد. با توجه به کاربرد وسیع این نوع بتن و با عنایت به اینکه بتن پلاستیک همانند بتن معمولی دارای خاصیت های تابع زمان، همچون خزش، می باشد و همچنین با توجه به اینکه در بسیاری از گزارشات فنی، رفتار ویسکوالاستیک آن، تا به حال کمتر مورد توجه پژوهشگران بوده، سعی شده است تا در این پژوهش شناخت بیشتری از رفتار مکانیکی و ویسکوالاستیکی بتن پلاستیک و همچنین بحث های مربوط به آسایش تنش (stress relaxation) درآن، با استفاده از نمونه های مختلف در وضعیت کاملا اشباع مورد آزمایش و تحلیل قرار گیرد. برای این کار از بتن پلاستیک، نمونه هایی با نسبت های متفاوت آب به سیمان، بنتونیت به سیمان و همچنین نمونه هایی با حجم ماسه متفاوت در قالب های استوانه ای ساخته شدند و با استفاده از دستگاه cbr به مدت سه روز تحت بار قرار گرفتند تا رفتار آن ها در این مدت بررسی شود. نتایج، حاکی از افزایش میزان تنش آسایش یافته، همزمان با افزایش نسبت آب به سیمان و همچنین بنتونیت به سیمان می باشد. عمر نمونه نیز عامل تاثیر گذاری در میزان آسایش تنش می باشد، بطوری که با افزایش سن نمونه، میزان این آسایش تنش، کاهش چشمگیری از خود نشان می دهد. در خصوص تاثیر حجم ماسه نیز باید گفت، افزایش میزان ماسه بکار رفته در نمونه باعث کاهش مقاومت نمونه و به تبع آن افزایش شکل پذیری و افزایش میزان تنش آسایش یافته می گردد.

به منظور بررسی تاثیر کلاهک بر ظرفیت باربری گروه شمع، پارامترهایی از کلاهک مورد بررسی قرار گرفته است که عبارتند از: تاثیر فاصله شمع ها از یکدیگر، تاثیر انعطاف پذیری کلاهک بر ظرفیت باربری گروه شمع و بررسی میزان تاثیر فیکس بودن اتصال شمع ها و کلاهک در ظرفیت باربری گروه شمع ها. تاثیر فاصله شمع ها از یکدیگر در ظرفیت باربری گروه شمع، تحت 3 سری آزمایشات بر روی شمع های مدفون در ماسه شل در آزمایشگاه مورد بررسی قرارگرفته است. اتصال شمع ها به کلاهک گروه شمع از نوع فیکس شده بوده و کلاهک نیز صلب در نظر گرفته شده است. فاصله بندی های انتخاب شده در آزمایشات عبارتند از 3d و 7d (d قطر شمع ها می باشد). یک سری از آزمایسات بیان شده بر روی شمع منفرد انجام گرفته است تا مقایسه منطقی بین نتایج آزمایشات به منظور تعیین راندمان گروه، قابل انجام باشد. شمع های مد نظر دارای قطر خارجی 22.2 میلی متر و طول مدفون 300 میلی متر می باشند. نتایج آزمایشات تجربی انجام گرفته بیانگر این مطلب است که راندمان گروه با افزایش فاصله بین شمع ها کاهش می یابد. به منظور بررسی تاثیر انعطاف پذیری کلاهک در ظرفیت باربری، پس از انجام آزمایشات بر روی کلاهک صلب، کلاهک انعطاف پذیر مورد استفاده قرار گرفته است. قابل ذکر است که تمامی این سری از آزمایشات تحت فاصله بندی ثابت 7 برابر قطر شمع ها انجام گرفته است و نتایج آزمایشات بر روی کلاهک انعطاف پذیر، با نتایج موجود کلاهک صلب مقایسه شده است. از این سری آزمایشات چنین بر می آید که تغییر صلبیت کلاهک تاثیر بسزایی در ظرفیت باربری گروه مدفون در ماسه شل تحت بارگذاری عمودی ندارد. دسته دیگر از آزمایشات برای تحقیق در مورد تاثیر اتصال شمع ها به کلاهک انجام شده است. در این آزمایشات شرایط بارگذاری یکسان بوده و فاصله ثابت 7 برابر قطر شمع ها انتخاب شده است. برای توزیع بار بین شمع ها از دو تسمه متصل به یکدیگر و صلب استفاده شده است. سر شمع ها به صورت آزاد بوده است. نتایج آزمایشات بیانگر این مورد است که نحوه اتصال شمع ها به کلاهک نیز تاثیر چندانی در نتایج آزمایشات نداشته است.

سد خاکی همگن سازه ای است که با هدف استفاده بهینه از مصالح محلی برای کنترل و ذخیره رواناب سطحی احداث می شود. یکی از مهمترین عوامل تخریب این سازه، نشت از داخل بدنه و زیر پی می باشد. در این تحقیق، برای تعیین ابعاد مناسب زهکش افقی جهت کنترل نشت در شرایط ماندگار و غیرماندگار، آزمایش هایی بر روی مدل فیزیکی سد خاکی همگن انجام شد و نتایج با روابط تحلیلی موجود مقایسه گردید. سپس تحلیل عددی نشت با روش عددی بدون شبکه با استفاده از توابع شعاعی rbf انجام شد تا تأثیر تغییر طول و ضخامت زهکش بر کنترل نشت مورد بررسی و مقایسه با نتایج مدل فیزیکی قرار گیرد. نتایج این تحقیق نشان داد که در آزمایش های نشت ماندگار به ازای حداقل طول زهکش بدست آمده از رابطه چاهر(2004) و حداقل ضخامت، عملکرد زهکش قابل قبول نمی باشد. با افزایش ضخامت کارایی زهکش بهبود یافت اما مقدار پارامتر بدون بعد پوشش شیب پائین دست (d*) کمتر از مقدار قابل قبول بدست آمد. به ازای بقیه طول ها و ضخامت ها زهکش-ها در کاهش تراز سطح فریاتیک نشت عملکرد مناسب نشان دادند. محدوده تغییرات d* برای عمق آب 30 سانتی متر در مخزن سد 6/0- 1/0 بدست آمد در صورتی که به ازای گرادیان هیدرولیکی اول (عمق آب 35 سانتی متر در مخزن) محدوده تغییرات این پارامتر 4/0- 05/0 بدست آمد. در مجموع با بررسی سه گرادیان هیدرولیکی ناشی از عمق آب 35، 30 و 25 سانتی متر در مخزن مشخص گردید که طول حداکثر زهکش به ازای همه ضخامت ها و گرادیان های هیدرولیکی مختلف قابلیت کنترل نشت و ظرفیت تخلیه جریان نشتی را داشته است و پوشش شیب پائین دست ایجاد شده بیش از مقدار حاصل از رابطه چاهر (2004) می باشد. با اعمال گرادیان های هیدرولیکی چهارم و پنجم برای طول حداقل زهکش پوشش شیب پائین دست با افزایش ضخامت بترتیب برابر با 5/5، 2/6 و 2/6 سانتی متر برای گرادیان هیدرولیکی چهارم به ازای هر سه ضخامت زهکش برای گرادیان هیدرولیکی پنجم برابر با 4/6 سانتی متر بدست آمد. میزان پوشش شیب پائین دست در نزدیکی زهکش به طول متوسط با افزایش ضخامت بترتیب 6/11، 12 و 8/12 سانتی متر بدست آمد. این مقدار به ازای گرادیان هیدرولیکی پنجم به ازای ضخامت های زهکش مختلف بترتیب 9/13، 9/13 و 5/14 سانتی متر بدست آمد. به ازای طول حداکثر زهکش، حداکثر پوشش شیب پائین دست در این تحقیق برای گرادیان های هیدرولیکی چهارم و پنجم و برابر با 8/20 سانتی متر بدست آمد. در شرایط نشت غیرماندگار ناشی از تخلیه سریع با بررسی دو قطعه لغزشی ab و cd برای قطعه ab تغییرات ضریب اطمینان در محدوده 6/2-5/1 واقع شد که این محدوده برای قطعه cd، 2/2-3/1 بدست آمد. نتایج نشان داد که اگر 3/0l/h< باشد، زهکش دارای حداقل نسبت طول موثر(43/0l/h= ) می تواند پایداری در مقابل لغزش سطحی و عمیق را تأمین نماید. به ازای 3/0l/h> زهکش های با نسبت طول موثر متوسط (71/0l/h=) به ازای ضخامت متوسط به خوبی پایداری در مقابل لغزش را تأمین نمودند. زهکش های با نسبت طول موثر حداکثر (1/1l/h=) به ازای همه ضخامت ها و نسبت های افت سطح آب پایداری در مقابل لغزش سطحی و عمیق را میسر نمودند. همچنین به ازای حداقل ضخامت زهکش تغییرات زمانی ضرایب اطمینان در مقابل لغزش سطحی و عمیق بترتیب در محدوده 8/2-8/1 و 5/2-88/1 بدست آمد. برای حداکثر ضخامت موثر زهکش تغییرات زمانی ضرایب اطمینان در مقابل لغزش سطحی و عمیق بترتیب 3-2 و 3-2/2 حاصل شد. بنابراین نتایج نشان داد که به ازای حداکثر ضخامت موثر، ضریب اطمینان نهایی در مقابل لغزش سطحی و عمیق تقریباً با یکدیگر برابر می باشند. در انتها در تحلیل نشت با استفاده از روش عددی بدون شبکه با استفاده از توابع پایه شعاعی(rbf) سه تابع rbf بی نهایت هموار (گوسیان، کوادریک معکوس و مولتی کوادریک) مورد استفاده قرار گرفت و به ازای مقادیر مختلف فاصله هالتون و پارامتر شکل سطح فریاتیک حاصل از مدل عددی با نتایج مدل فیزیکی مقایسه گردید. نتایج نشان داد که برای تابع گوسیان با کاربرد کوچکترین ابعاد زهکش موثر، با افزایش فاصله هالتون ارتفاع سطح فریاتیک در نزدیک زهکش بیش از مقدار واقعی تخمین زده می شود و برخورد آن با شیب پائین دست احتمال فرسایش درونی را بیش از واقعیت نشان می دهد. با افزایش طول زهکش و قرارگیری فصل مشترک مرز دیریکله و نیومن در فضای میانی سد خاکی فواصل هالتون بزرگ نتایج دقیق تری نسبت به حالت کاربرد فاصله هالتون بزرگ و حداقل طول زهکش ارائه نمود. برای حداقل طول زهکش بکار رفته در تحقیق با حداقل فاصله هالتون 4 سانتی متر نتایج قابل قبولی بدست آمد. همچنین برای تابع گوسیان مقدار حداقل خطا در ابعاد کوچک زهکش به ازای مقادیر بالاتر پارامتر شکل (5-4<ep) بدست آمد. در حالی که برای توابع مولتی کوادریک و کوادریک معکوس بهترین نتایج برای ابعاد کوچک زهکش در محدوده پارامتر شکل2 تا 3 حاصل شد. با افزایش ابعاد زهکش و فواصل هالتون تقریباً بهترین جواب ها برای همه توابعrbf بکار رفته، در محدوده پارامتر شکل 2 تا 4 بدست آمد. تابع کوادریک معکوس برای مقادیر بالای پارامتر شکل (6<ep) جواب های پایدار اما با دقت کم نسبت به توابع گوسیان و مولتی کوادریک بدست آورد و در مقادیر کم پارامتر شکل (4ep<) از دقت قابل قبولی برخوردار بود. اما تابع مولتی کوادریک در همه محدوده پارامتر شکل بکار رفته پایداری و دقت قابل قبول نشان داد و سطوح فریاتیک و منحنی های هم پتانسیل را با دقت مناسب محاسبه نمود. همچنین نتایج تحلیل عددی برای زهکش با طول و ضخامت متوسط ناحیه cm20x< را ناحیه جریان مرده و ناحیه cm90x> را ناحیه دارای فشار منفی تحت تأثیر زهکش براورد نمود. کاهش طول ناحیه جریان مرده و افزایش منطقه دارای فشار منفی تحت تأثیر زهکش متوسط نشان دهنده پایداری و کاهش احتمال جریان های موئینه در مجاورت و روی شیب پائین دست می باشد. در نتیجه با استفاده از نتایج تحلیل عددی وقوع فرسایش درونی به ازای کاربرد زهکش های با طول و ضخامت بزرگتر یا مساوی با طول و ضخامت زهکش متوسط غیرمحتمل می باشد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.