تاثیر خصوصیات هیدرولیکی مصالح سدهای غیرهمگن بر پایداری آن

محاسبه دقیق تراوش از بدنه و پی سد از جهات فنی و اقتصادی حائز اهمیت است، زیرا جریان آب، باعث به وجود آمدن فشار آب حفره ای و نیروهای تراوشی می شود که در صورت تجاوز این نیروها از حد بحرانی، پایداری مصالح بدنه و پی سد را با چالش جدی مواجه می کند. به همین دلیل بحث کنترل پایداری سدها لازم و ضروری به نظر می رسد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر عواملی همچون خصوصیات هیدرولیکی مصالح، مقدار و شدت تخلیه و آبگیری در موقعیت و شکل منحنی فریاتیک، فشار آب حفره ای و متعاقب آن در پایداری شیب بالادست و پایین دست سد خاکی همگن و غیرهمگن با هسته قائم رسی و در نهایت بررسی اثر نوسانات تراز آب، در قالب اعمال وضعیت های متفاوت مخزن بر روند ضرایب اطمینان و تشخیص مراحل بحرانی (حداقل ضرایب اطمینان) می باشد. توابع نفوذپذیری مصالح بدنه به سه شکل کلی تخمین غیرخطی نفوذپذیری برحسب مکش، ضرایب نفوذپذیری ثابت و مستقل از مکش و تخمین خطی طبق توصیه نرم افزار در تحلیل های تراوش و پایداری اعمال شد. سپس با لحاظ چهار وضعیت متفاوت مخزن، تحلیل های تراوش و پایداری توسط نرم افزارgeostudio (زیر برنامه های seep/w و slope/w ) در دو حالت پایدار و گذرا، با اعمال چهار شدت تخلیه و آبگیری متفاوت انجام گردید. جهت اعتبارسنجی برخی نتایج تحلیل، از داده های ابزار دقیق ثبت شده ی سد خاکی شهرچای استفاده شد. نتایج، ناکارآمد بودن تئوری اشباع کامل و لزوم بکارگیری تئوری اشباع/ غیراشباع جهت شبیه سازی شکل و تغییرات منحنی فریاتیک و فشار آب حفره ای خاکریز در معرض نوسانات تراز آب مخزن را نشان داد. مشخص گردید تابع هدایت هیدرولیکی و منحنی مشخصه رطوبتی باید برای تمام مواد و مصالح در مساله ای که ناحیه غیراشباع دارد، تعیین شود. حتی در صورتی که توابع یک تقریب باشند، نتایج نسبت به حالتی که خصوصیات هیدرولیکی به صورت یک خط افقی صاف وارد شود، واقعی تر است. اعمال خصوصیات هیدرولیکی ثابت (اشباع) در هر سه لایه و یا در پوسته پایین دست، ضرایب اطمینان شیب پایین دست را در حالت تراوش دائم و آبگیری به ترتیب 43/1 و 48/1 برابر بیشتر از وضعیت اعمال خصوصیات هیدرولیکی متغیر (غیراشباع) برآورد می کند. همچنین تاثیر منحنی مشخصه رطوبتی و تغییرات شیب (m_w) این تابع در شدت تخلیه و آبگیری و متعاقبا فشار آب حفره ای و مقاومت برشی ناشی از اعمال مکش توسط این منحنی بسیار قابل توجه است. بطوریکه با کاهش آن و نزدیک شدن به حالت ثابت، روند ضرایب اطمینان و موقعیت حالات بحرانی نیز تغییر می کند. همچنین پیچیدگی تفسیر مقادیر ضرایب اطمینان و روندهای حاصله با تغییرات تراز آب مخزن به علت تاثیر قابل توجه سه عامل فشار آب حفره ای، مکش ماتریک و فشار آب مخزن، ضرورت بکارگیری شرایط نزدیک به واقعیت در ناحیه غیراشباع را مشخص می کند.