ارزیابی نسبت نفوذپذیری مصالح بدنه سد خاکی با هسته رسی با استفاده از مدل رفتار تراوش سه بعدی (مطالعه موردی: سدّ ستارخان اهر)

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی

چکیده

در این تحقیق تراوش از بدنه سد ستارخان اهر با استفاده از نرم ­افزار Flac3D به ­روش تفاضل محدود پرداخته شده است. به ­دلیل ماهیت سه­ بعدی نفوذپذیری جریان، رفتار مدل تحلیل تراوش به ­صورت دوبعدی و سه­ بعدی بررسی گردید. در بیشتر زمان­ های شبیه ­سازی اختلاف دو حالت کم و حداکثر به 17 درصد می ­رسد لذا درسد مذکور بردار جریان آب به موازات محور سد تعیین ­کننده نبوده و روند تولید فشار آب حفره­ای از همان رویکرد مدل دوبعدی تبعیت می­ کند. نتایج تحلیل عددی مذکور با نتایج ابزاردقیق سد نیز مقایسه گردیده و تطابق خوبی نشان می ­دهد و اختلاف نتایج مدل با قرائت­ ها کمتر از 5 درصد می ­باشد. متغیر اصلی در تحلیل تراوش سد، ضریب نفوذپذیری مصالح بوده و با انجام تحلیل حساسیت از 1/0 تا 10 برابر نفوذپذیری مصالح هسته و پوسته، نقش آن در نتایج و رفتار تراوش بدنه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می­ دهد نسبت نفوذپذیری پوسته به هسته در رفتار تراوش آن مؤثر بوده و با کاهش آن رفتار بدنه به حالت یکنواخت و همانند یک سد همگن نزدیک­تر می­ گردد. این موضوع در بررسی روند تغییرات فشار آب حفره­ای در پوسته و هسته و با حرکت از بالادست به پایین ­دست به ­خوبی مشاهده می ­گردد. با ثابت ماندن این نسبت الگوی تراوش در بدنه تغییری نکرده و تنها با توجه به مقادیر نفوذپذیری مصالح، زمان بروز فشار آب حفره­ای تولیدشده تغییر می ­یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Material Permeability Ratio of Earthen Dam with Clay Core Using By 3D Seepage Modelling (Case Study: Sattarkhan Dam)

نویسندگان [English]

  • Reza Parkam Shadbad
  • Sina Fard Moradi Nia
  • Alireza Alizadeh Mjdi
Department of Civil Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
چکیده [English]

One of the most important issues in the design of earth dams is the analysis of dam body and foundation seepages. Seepage problems may be caused by the characteristics of the foundation, support, floor and walls of the reservoir or dam body materials. Therefore, one of the determining parameter in the stability evaluations of earth dams is seepage analysis. In this study, seepage analysis of Sattarkhan dam is located in East Azarbaijan province, has been done by using the finite difference method, Flac3D software. The behavior of the seepage analysis model has been investigated and compared in two and three-dimensional case. The results of the analysis have been compared and validated with the pore water pressure measured by piezometers installed in the core and have been in good agreement. The main variable in the seepage analysis of dam is the permeability coefficient of the material. The role of this coefficient in the results of the seepage analysis of the dam body has been investigated by sensitivity analysis.In general, it can be said that in the mentioned dam, the water flow vector parallel to the dam axis is not decisive, and the pore water pressure production process complies the two-dimensional model approach. Also, the results show that the permeability ratio of the shell related to the core is effective in its seepage behavior, and in the design of the earth dam body s, it will be necessary to check this ratio according to the property of the borrow mines located in the dam construction area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seepage
  • Sattarkhan dam
  • Permeability
  • Pore water pressure
  • Flac3D software

مراجع

رحیمی ح، "سدهای خاکی"، انتشارات دانشگاه تهران، 1393.
خرقانی س، فخاری ن، "مهندسی سدهای خاکی"، انتشارات دانشگاه صنعت آب و برق، 1383.
مطهری­ نژاد م، "ارائه فرمول­ های کاربردی به ­روش اجراء محدود جهت تراوش"، پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، 1380.
کرمی م، آبره ب، فرامرزی ل، "آموزش کاربردی نرم ­افزار Flac3d"، انتشارات جهاد دانشگاهی صنعتی، 1393.
سازمان آب منطقه ­ای آذربایجان­شرقی "گزارش رفتارنگاری سد ستارخان اهر"، 1390.
کلاته ف، احدی­ فر ر، "بررسی تأثیر تغییرات هندسی بدنه سد خاکی در برآورد سیل ناشی از شکست سد در اثر پایپینگ با لحاظ عدم قطعیت در خصوصیات مکانیکی مصالح"، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، 1401، 52 (3)، 93-103.
https://doi.org/10.22034/JCEE.2021.33869.1798
امیری م، ریسی ماکانی ی، صالحیان ر، "ارزیابی تأثیر اثر هندسه زهکش بر رفتار سدهای خاکی همگن (مطالعه موردی: سد کلان ملایر)"، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، 1400 51 (3)، 148-137.
https://doi.org/10.22034/JCEE.2020.11227
جهانگیری ش، کیلانه ئی ف، حسنلوراد م، "بررسی اثر شکل دره و شعاع قوس بر نتایج آنالیز تراوش سدهای خاکی قوسی با مدل­ سازی عددی سه ­بعدی"، مجله علمی- پژوهشی انجمن هیدرولیک ایران، 1397، 13 (2)، 83-93.
Allaa O, Abdel-Kawy, Nahla M, AboulAtta, Doaa A, El-Molla, “Effects of core characteristics on seepage through earth dams”, Water Practice & Technology 2021, 16 (4), 1248-1264. https://doi.org/:10.2166/wpt.2021.053
Al-Mansori NJ, Al-Fatlawi TJ, Othman NY, Al-Zubaidi LS. Numerical analysis of seepage in earth-fill dams. Civ Eng J, 2020, 6 (7), 1336-48.
Athani SS, Solanki CH, Dodagoudar GR. Seepage and stability analyses of earth dam using finite element method. Aquatic Procedia, 2015, 4, 876-883. https://doi.org/10.1016/j.aqpro.2015.02.110
Ahmadpour B, Sakhi MA, “Static and pseudo static study of stress and displacement of earth-fill dam using layered and single-layer models”, Journal of Engineering Geology", 2017 11 (3), 1-22, https://doi.org/10.18869/acadpub.jeg.11.3.1
Aliyari T, Fazeli M, “Simulating nonlinear behavior of CMD material in seismic analysis of concrete gravity dam”, Journal of Iranian Dam and Hydropower, 2019, 21 (6), 77-88. https://doi.org/20.1001.1.23225882.1398.6.21.7.2
Bagheripour MH, Movahed Asl R, Safapour P, Marandi SM. Two and three-dimensional seepage analysis of earth dams considering horizontal filter blanket effects (research note). International Journal of Engineering, 2005, 18 (2), 187-95.(6) 179-187
Eslamian S, Bayat M, Shams G, Hajiannia A, “2D and 3D Modeling of Transient Seepage from Earth Dams Thorough Finite Element Model (Case Study: Kordaliya Dam)”, Journal of Water Engineering, 2021, 14 (48), 86-97. https://doi.org/10.30495/WEJ.2021.4591
Haghighatandish S, Mohamadi M, Barani G, “Optimization of clay core dimensions in earth dams using shuffled complex evolution”, Journal of Iranian Water Research Journal", 2015, 9 (18), 19-26.
Jahangiri S, Kilanehei F, Hassanlourad M, “Research Note «Investigation of the Effects of Valley Shape and Arc Radius on the Seepage Analysis of Arched Earth Dams using 3D Numerical Modeling”, Journal of Hydraulics, 2018, 13 (2), 83-93. https://doi.org/10.30482/JHYD.2018.60139
Khiavi MP, Jalali M, “Investigation of Nonlinear Behavior of Material on Seismic Performance of Roller Compacted Concrete Dam”, Journal of Iranian Dam and Hydropower, 2019, 6 (20), 1-9. https://doi.org/20.1001.1.23225882.1398.6.20.1.4
Komasi M, Beiranvand B, “Evaluation of pore water pressure foundation and core of Sivand dam after the first dewatering period in comparison with the actual instrument results”, Journal of Iranian Dam and Hydropower", 2019, 6 (21), 63-76. https://doi.org/20.1001.1.23225882.1398.6.21.1.6
Komasi M, Beiranvand B, “Study of Hydraulic Failure Mechanism in Core of Earth Dam (A Case Study: Taj-Amir Norabad Dam)”, Journal of Tectonics, 2020, 3 (9), 57-69. https://doi.org/10.22077/JT.2020.1370
Kutzner C, “Earth and Rock fill Dams”, published by A. Balkema, Rotterdam/Brodcfield, 1997.
Mazaheri A, Rozbahani MZ, Beiranvand B, “Comparison of static and dynamic stress-strain analysis in earth dams (Case Study: Azadi Earth Dam)”, Journal of Iranian Association of Engineering Geology, 2020, 13 (3), 83-95.
Mirghasemi A, Tabarestani ES, Majidi A, “Monitoring of Cheragh-veis Dam during Construction Using Instrumentation Data and Investigation of dam behavior during impounding”, Journal of Iranian Dam and Hydropower, 2020, 7 (25), 14-23.  https://doi.org/20.1001.1.23225882.1399.7.25.4.4
Turkman S, Ozguler E, Taga H, Karaogullarindan T, “Seepage problems in the karstic limestone foundation of the Kalecik Dam (south Turkey)”, Engineering Geology, 2002, 63, 247-257. https://doi.org/10.1016/S0013-7952(01)00085-0
Zoorasna Z, Hamidi A, Ganbari A, “Mechanical and Hydraulic Behavior of Cut off-Core Connecting Systems in Earth Dams”, Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 2008, 13.
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
دوره 53.4، شماره 113 - شماره پیاپی 113
زمستان 1402
اسفند 1402
صفحه 152-163

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار