آنالیز ضریب اطمینان پایداری سدهای خاکی نسبت به زمان

طراحی نادرست سدهای خاکی و سنگریزه‌ای با ضرایب اطمینان نامناسب به هر دلیل ممکن، در مواقع سیلابی موجب می شود که در این‌گونه سدها آبشستگی درونی، مستغرق شدن شیروانی پایین دست و در مواقعی تخریب آن ها را به دنبال داشته باشد. تخریب سد های خاکی و سنگریزه ای از یک سو و حجم زیاد جریان سیلاب از سوی­ دیگر می تواند بستر­های سیل گیر و در سطح گسترده ­تر سطح حوضه ­های آبریز مربوطه را تخریب نموده، موجب کنده شدن درختان و پوشش گیاهی می شوند و در زمان فروکش سیلاب موجب پوشیده شدن سطح حوضه ها از مواد رسوبی به ضخامت زیاد می­شوند. لذا طراحی صحیح و حصول ضرایب اطمینان مناسب و مطمئن موجب جلوگیری از این گونه خسارت ها و خسارت های مشابه است. به منظور بررسی پایداری سدهای خاکی، مجموعه ای از مطالعات و آزمایش های ژئوتکنیکی شامل آزمایش های صحرایی و آزمایشگاهی بر روی خاک منطقه سد دریاچه چیتگر انجام گرفت. سپس با استفاده از نرم افزار المان محدود plaxis، چهار مدل عددی با در نظر گرفتن جنس لایه های مختلف فونداسیون و بدنه سد، برای سد خاکی همگن و غیرهمگن بر روی بستر درشت دانه و ریزدانه شبیه‌سازی و نتایج مورد بررسی قرار گرفت. با تجزیه و تحلیل نتایج مدل مشخص گردید که در سد های خاکی همگن و غیرهمگن برای جلوگیری از تخریب سد از زیر فونداسیون، سد باید به صورت مرحله ای و با در نظر گرفتن فواصل زمانی مناسب تحکیم یابد تا فشار آب حفره ای اضافی بستر تعدیل گردد و در غیر این صورت، فشار آب حفره ای زیادی باعث تخریب سد از زیر فونداسیون خواهد شد. سد های خاکی غیر همگن که هسته رسی دارند اگر به صورت همزمان با اجرای سد آبگیری شوند، فشار آب حفره ای زیادی در هسته سد ایجاد می شود که این مورد باعث کاهش ضریب اطمینان خواهد شد. بنابراین توصیه می گردد که سدهای خاکی غیر همگن در زمان ساخت به طور هم زمان آبگیری نشوند که نتیجه آن افزایش ضریب اطمینان سد خواهد بود. در حالت فونداسیون ضعیف، ضریب اطمینان حاصله در روش ساخت مرحله ای در خصوص سد همگن معادل 1/45 و در خصوص سد غیرهمگن معادل1/14حاصل گردیده است، بنابراین در حالت فونداسیون ضعیف، عملکرد سد های همگن بهتر از سدهای غیرهمگن می باشد.

Safety factor analysis of the stability of earth dams over the long period of time

Incorrect designing of earth and rockfill dams with untrue safety factors causes internal scouring, downstream pitched roof submerged and break dam in torrential times. Breakage of earth and rockfill dams and also too much volume of torrential flow can destroy catchment areas and fen beds. Furthermore, correct designing of dams and obtaining suitable safety factors will prevent of these damages. In this study, first of all, series of geotechnical tests have been performed on the soil sles of the Chitgar earth dam to determine the soil strength parameters and material characteristics. The achieved parameters have been used as input parameters for PLAXIS which is a finite element geometrical program for analysis of deformation and stability of soil structures. Based on different layers of foundation and dam body, four homogeneous and nonhomogeneous models on coarse and fine foundations have been simulated and the results have been compared. These comparisons revealed that during construction of earth dams, which are situated on fine clay foundation, if the water level is high, there would be lots of pore water pressure which will cause the dam foundation to be destroyed. Therefore, dam must be constructed using stepbystep method so excess pore water pressure can have enough time to be lessened. The analysis, which carried out on nonhomogeneous earth dams with clay cores, discovered that if dam construction is simultaneous with water filling, there would be high pore water pressure in the earth dam’s core which will reduce the safety factor of the dam. Therefore, it will be better if the nonhomogeneous earth dams are filled after the construction period. Finally, sometimes in loose foundation, safety factor was found 1.45 for homogeneous dams in the stepped construction. The safety factor was estimated 1.14 nonhomogeneous dams in the same conditions. Therefore, homogeneous dam can play better role than nonhomogeneous dams in loose foundation.