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

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.

three dimensional modeling of stress arching and determination of zones with fracture potential in rock fill dams in narrow valleys (case study: lorestan roodbar dam)

the existing statistics on the failure of embankment dams worldwide emphasize the importance of regular control over the behavior of such dams in order to assess the safety and stability of their different zones، both during the construction phase and during operation. the occurrence of arching and reduction in stress levels within the core of embankment dams is one of the factors that can lead to the initiation and development of cracks and pose a risk to the stability of the dam. in analysis of the state of stress distribution in embankment dams located in narrow valleys due to the three dimensional effect (longitudinal and transverse) of stress arching within the core، two dimensional models cannot obtain correct results، and this work is only possible with three dimensional modeling. this research was conducted with the aim of determining the stress arching pattern within the clay core of embankment dams located in narrow valleys using a three dimensional model and determining the zones prone to fracture according to the existing stress distribution، specifically، the data of the lorestan roodbar dam was used and the mentioned objectives were determined precisely for this dam.in this study، at first the three dimensional modelling of the lorestan roodbar rock fill dam، located in a narrow valley، was carried out using plaxis 3d v.22 software. then، the intensity of arching phenomenon within the core was investigated at the end of construction and initial impounding stages. the maximum amount of arching was observed to occur at one fifth of the dam's height above the core base at the end of construction، and the intensity of arching increased after one year of dam impounding. in addition، the condition of the core in terms of tensile zones and، consequently، the potential for crack development and fracture at the end of construction was investigated. the dimensions of the expansion of these zones were determined، and indicated the presence of tensile zones in the upper elevations، around fifty meters from the crest، and near the abutments.