بررسی عددی تاثیر دیواره های آب بند در کاهش نیروی بالابرنده و گرادیان هیدرولیکی خروجی در سدهای وزنی

دیواره های آب بند نقش مهمی در پایداری انواع سازه های هیدرولیکی و سدها دارند. معمولا از این دیواره ها در بالادست و نزدیک به پاشنه سد در جهت کاهش نیروی بالابرنده و در پایین دست و نزدیک پنجه در جهت کاهش گرادیان هیدرولیکی خروجی بکار گرفته می شوند. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر محل دیواره های آب بند، تعداد دیواره ها (و یا فاصله آن ها از هم) و همچنین عمق آن ها در پی سد بر مقدار نیروی بالابرنده و گرادیان هیدرولیکی خروجی به روش المان های محدود (fem) با استفاده از نرم افزار seep/w می باشد. بدین منظور اثر یک دیواره آب بند در10 عمق و فواصل 48،0و 96 متری بالادست سد، دو دیواره آب بند در 6 عمق و فاصله آن ها از هم در 4حالت (2، 5/1، 1، 5/0 ) l/d= برابری عمق خود مورد بررسی واقع شده است. نتایج نشان داد هر چه عمق دیواره در پاشنه بیشتر می گردد، نیروی بالابرنده و گرادیان هیدرولیکی خروجی در صورت وجود یک دیواره آب بند کاهش می یابد. به طوری که در نسبت 96/0= d/dنیروی بالابرنده %58/51 و گرادیان هیدرولیکی خروجی %33/49 نسبت به حالت بدون دیوار آب بند کاهش می یابد. در صورت وجود دو دیواره آب بند با کاهش فاصله آن ها نیروی بالابرنده و با افزایش فاصله، گرادیان هیدرولیکی خروجی کاهش می یابد. نتایج نشان داد با افزایش تعداد دیواره های آب بند می توان عمق دیواره های آب بند را به لحاظ ایجاد پایداری کاهش داد اما فاصله آن ها باید به نحوی باشد که طولانی کردن مسیر حرکت جریان آب صورت بگیرد. این فاصله در تحقیق حاضر برای دو دیواره آب بند در نسبت 96/0= d/dدر 5/0 برابری عمق حاصل گردید.

numerical investigation of the effect cutoff walls in uplift force and exit hydraulic gradient reduction in gravity dams

cutoff walls play an important role in the stability of various hydraulic structures and dams. usually, these walls are used upstream and near the heel of the dam in order to reduce the uplift force and in the downstream and close to the toe as the reduction of exit hydraulic gradient. the purpose of this study was to investigate the effect of the location of walls, the number of walls (or their spacing), and their depth in the dam foundation on the amount of uplift force and exit hydraulic gradient with the finite element method (fem) using the seep / w software. in this research, the effect of depth of one cutoff wall in the 10 depths and 3 distances (0, 48 and 96 m) from the upstream of dam also 2 cutoff walls in the 6 depths and their distance are considered in the four models of 0.5, 1, 1.5, and 2 times cutoff walls. as the depth of cutoff wall in the heel of dam increases, the uplift pressure and exit hydraulic gradient will decrease if there is one cutoff wall .so that in the ratio d/d=0.96 the uplift pressure was 51.58% and exit hydraulic gradient was 49.33% lower than the non-cutoff wall state. in the case of the construction of two cutoff walls, reducing their distance, the uplift pressure and with increasing distance, exit hydraulic gradient decreases. the results showed that by increasing the number of cutoff walls, the depth of the cutoff walls can be reduced in terms of stability, but their spacing should be such that the length of the water flow path is prolonged. this distance was obtained in the present study for two cutoff walls in the ratio d/d=0.96 of 0.5 times the depth