نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

مدل‌سازی عددی سه‌بعدی قوس‌زدگی تنش و تعیین نواحی با پتانسیل شکست در هسته سدهای خاکی در دره‌های تنگ (مطالعه موردی: سد رودبار لرستان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی معدن، دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، دانشگاه تهران، تهران
2 دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه بیرجند
3 دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
چکیده
وقوع قوس‌زدگی و کاهش سطح تنش در هسته سدهای خاکی یکی از عواملی است که می‌تواند منجر به ایجاد و رشد ترک شده و زمینه شکست هیدرولیکی را فراهم سازد. در سدهای خاکی احداث شده در دره‌های تنگ به دلیل اثر سه بعدی (طولی و عرضی) قوس‌زدگی تنش در هسته، مدل‌های دو بعدی نمی‌توانند نتایج صحیحی بدست دهند و تحلیل وضعیت توزیع تنش نیازمند مدل‌سازی سه بعدی است. تحقیق حاضر با هدف تعیین الگوی قوس‌زدگی تنش در هسته رسی سدهای خاکی واقع در دره‌های تنگ با استفاده از مدل سه بعدی و تعیین نواحی مستعد شکست با توجه به توزیع تنش موجود، صورت گرفته که به طور خاص از اطلاعات سد رودبار لرستان استفاده و اهداف مذکور برای این سد تعیین گردیدند. در این پژوهش، با مدل‌سازی سه‌بعدی سد رودبار لرستان واقع در دره‌ای تنگ (V-شکل) در نرم‌افزار PLAXIS 3D، شدت پدیده قوس‌زدگی تنش هسته در مراحل پایان ساخت و آبگیری اولیه بررسی شد. نتایج نشان دادند که حداکثر میزان قوس‌زدگی پس از ساخت بدنه در "1" /"5" ارتفاع سد از کف هسته رخ داده و با آبگیری سد پس از یکسال، شدت قوس‌زدگی تنش افزایش می یابد. همچنین وضعیت هسته از نظر نواحی با سطح تنش کم و درنتیجه وجود پتانسیل رشد ترک و شکستگی پس از تکمیل ساخت با دو معیار 1) نواحی کششی و 2) معیار اسکافیلد (1980) –بر پایه مکانیک خاک حالت بحرانی- بررسی و ابعاد گسترش این نواحی مشخص گردید که هر دو معیار بیان‌گر وجود نواحی مستعد شکست در ارتفاعات بالایی و مجاور تکیه‌گاه‌ها بودند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]   B. Lofquist, “Discussion of cracking in dams,” in Proc. of the 5th ICOLD Congr., Paris, France, Jun. 1955, pp. 21-22.
[2]   E. Nonveiller and P. Anagnosti, “Stresses and deformations in cores of rockfill dams,” in Proc. of the 5th Int. Conf. Soil Mech. & Found. Eng., Paris, France, Jul. 1961, pp. 673-680.
[3]   R. W. Clough and R. J. Woodward III, “Analysis of embankment stresses and deformations,” J. of the Soil Mechanics and Found. Division, vol. 93, no. 4, pp. 529-549, Jul. 1967.
[4]  D. M. Wood, B. Kjaernsli, and K. Höeg, “Thoughts concerning the unusual behaviour of Hyttejuvet Dam,” in Proc. of the 12th Int. Congr. on Large Dams, Mexico City, Mexico, 1976, pp. 391-414.
[5]  J. L. Sherard, “Hydraulic fracturing in embankment dams,” J. of Geotechnical Engineering, vol. 112, no. 10, pp. 905-927, Oct. 1986.
]6[ میرقاسمی، علی‌اصغر و توللی، عباس، "تحلیل سه بعدی انتقال تنش در هسته رسی سدهای خاکی واقع در دره‌های تنگ"، چهارمین کنفرانس سدسازی ایران، تهران، ایران، دی 1379، صفحات 954-960.
]7[ حشمتی، علی‌اکبر و یوسفی، مجتبی، "تحلیل عددی سد دریک و تاثیر پارامترهای مدل موهر-کلمب بر تنش های نرمال هسته رسی آن"، مجله علمی دانشجویان دانشکده مهندسی عمران- دانشگاه صنعتی شریف، دوره 38، شماره 2، صفحات 61-68، 1388.
[8]  M. Derakhshandi, M. Honarmand, and A. H. Sadeghpour, “A Comparison of Three and Two-Dimensional Analyses of Rock-fill Dams in Narrow Valleys (A Case Study: The Vanyar Dam),” in Proc. of the 7th Int. Conf. on Case Histories in Geotechnical Eng., Chicago, USA, May 2013.
[9]  M. Talebi, F. Vahedifard, and C. L. Meehan, “Effect of geomechanical and geometrical factors on soil arching in zoned embankment dams,” in Geo-Congr. 2013: Stability and Performance of Slopes and Embankments III, San Diego, USA, Mar. 2013, pp. 1056-1065.
[10]  M. Moradi, V. Shirgir, and A. Ghanbari, “An approximate equation for the estimation of arching due to the shape and hardness of valley in earth dams,” Electronic J. of Geotechnical Eng., vol. 19, pp. 6343-52, 2014.
[11] Z. Liu and C. Wang, “The analysis of stress, deformation and arch effect of the Lianghekou earth-rockfill dam,” Indian Geotechnical J., vol. 46, pp. 77-84, Mar. 2016.
[12]  D. Djarwadi, K. B. Suryolelono, B. Suhendro, and H.C. Hardiyatmo, “Effect of clay core configuration of the rock-fill dams against hydraulic fracturing,” Procedia Engineering, vol. 171, pp. 492-501, Jan 2017.
[13]  M. Esmaeilzadeh, M. Talkhablou, and K. Ganjalipour, “Arching parametric study on earth dams by numerical modeling: a case study on darian dam,” Indian Geotechnical J., vol. 48, pp. 728-745, Dec. 2018.
[14] B. Beiranvand and M. Komasi, “Study of the arching ratio in earth dam by comparing the results of monitoring with numerical analysis (Case Study: Marvak Dam),” Iranian J. of Science and Technology, Transactions of Civil Eng., vol. 45, no. 2, pp. 1183-1195, Jun. 2021.
[15] S. Topçu and E. Seyrek, “The Effect of Deformation Parameters of Clay-Core on Arching Behaviour of Rockfill Dam,” J. of Civil Engineering and Urbanism, vol. 13, no. 4, pp. 42-49, Dec. 2023.
[16]  A. Soroush and M. Pourakbar, “Evaluation of Low Stress and Cracking Zones in the Core of a High Rock-fill Dam in a Relatively Narrow Canyon Using 3D Numerical Modeling,” Int. J. of Geomechanics, vol. 22, no. 3, p. 04021299, Mar. 2022.
[17]  A. N. Schofield, “Cambridge geotechnical centrifuge operations,” Geotechnique, vol. 30, no. 3, pp. 227-268, Sep. 1980