بررسی اثر متراکم شدن مصالح پوسته بر پایداری لرزه ای سد های سنگریزه ای با هسته بتن آسفالتی

از آنجایی که ایران در اقلیم نیمه خشک قرار دارد احداث سد برای مهار آب های سطحی امری ضروری است و بدلیل وجود شرایط آب وهوائی مختلف در پاره ای از موارد ساخت سدهای با هسته رسی با مشکل مواجه می شود. از طرفی نتایج تحلیل های انجام گرفته توسط محققین نشان می دهد که سدهای سنگریزه ای با هسته بتن آسفالتی از لحاظ اقتصادی بسیار مناسب هستند. اما تجربه کمی از پاسخ اینگونه سدها در برابر زلزله وجود دارد که در کشوری مانند ایران این مسئله بسیار حیاتی است. تمامی این موارد باعث می شود تا محققین رفتار اینگونه سدها را در برابر بارهای دینامیکی مورد بررسی قرار دهند. نتایج تحقیقات پیشین نشان می داد که به دلیل تراکم نامناسب مصالح سنگریزه ای پوسته، نشست های نسبتاً زیادی در حین زلزله در پوسته سد های سنگریزه ای به وجود می آید و این در حالی است که با تراکم بسیار مناسب هسته آسفالتی، در محل تماس هسته و فیلترهای جانبی امکان بروز پدیده لغزش و جدایش وجود دارد. با افزایش ارتفاع سد و افزایش سطح زلزله ممکن است اختلاف این نشست ها بسیار فاحش شده و موجب سرریز شدن آب مخزن و ناپایداری سد شود. از جمله انواع نشست های محتمل در سدهای سنگریزه ای علاوه بر نشست حاصل از ناپایداری های برشی و احیاناً بحث روانگرایی می توان به نشست حاصل از تراکم مصالح نیز اشاره کرد. موضوع اصلی این تحقیق بررسی اثر متراکم شدن(densification) پوسته در پایداری لرزه ای این سدها می باشد. جهت بررسی عددی این پدیده، یک مدل عددی سدی به ارتفاع 115 متر شبیه سازی شده است. ابتدا تحلیل مرحله پایان ساخت مدل بصورت لایه لایه انجام گرفته و در ادامه تنش های حاصل از این مرحله بعنوان تنش های اولیه مرحله آبگیری اعمال می شود. پس از انجام آبگیری، تنش های حاصل از این مرحله بعنوان تنش-های اولیه آنالیز دینامیکی اعمال می گردد. در مصالح سنگریزه ای و ماسه ای از مدل غیر خطی finn جهت مدل سازی تغییرات حجمی مصالح در هنگام زلزله استفاده شده است و مدل رفتاری هسته سد، مدل موهر- کولمب اصلاح شده می باشد. برای بررسی رفتار لغزش و جدایش احتمالی بین هسته و نواحی انتقالی اطراف از المان های تماسی استفاده می شود. در ادامه برای بررسی تغییر در برخی از پارامترهای مورد استفاده در مدل، تحلیل های حساسیت نسبت به موارد متعددی از جمله تغییر زاویه اصطکاک مصالح پوسته، تغییر تراز بارگذاری دینامیکی، تغییرات دمایی هسته و ... انجام گرفته است. در کل می توان گفت که با افزایش تراکم پوسته در این سد ها، پایداری لرزه ای آنها افزایش می یابد و در ترازهای لرزه ای ضعیف تا متوسط هیچ گونه ترکی در المان آب بند آنها بوجود نمی آید. ولی در زلزله-های شدید امکان ترک خوردگی هسته وجود دارد ولی در سدهای بنا شده بر سنگ مستحکم، تراز این ترک ها در ارتفاعی می باشد که بالای سطح آب مخزن بوده ونمی تواند پایداری کلی سد را به خطر بیندازد.