تحلیل برگشتی رفتار سد خاکی تبارک‌آباد ایران با استفاده از نتایج رفتارسنجی و مدل‌سازی عددی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 مدیر گروه عمران و عضو هیئت علمی پیام نور

2 دانشگاه پیام نور

چکیده

یکی از مهم­ترین مراحل بعد از مطالعات ژئوتکنیک، طراحی و احداث سد، بررسی رفتار سد در دوران بهره­برداری می­باشد که در این راستا رفتار سد در مراحل مختلف ساخت، آبگیری و دوران بهره­برداری توسط ابزارهای دقیق نصب شده، قابل ارزیابی می­باشد. سد خاکی تبارک­آباد با ارتفاع حداکثر 50 متر از کف و 74 متر از بستر سنگی دارای هسته­ای رسی بوده و در 25 کیلومتری شمال شرقی شهر قوچان از استان خراسان رضوی بر روی رودخانه تبارک­آباد واقع شده است. از اهداف اصلی ساخت این سد تأمین و تنظیم آب مورد نیاز اراضی کشاورزی پایین دست و نیز قسمتی از نیاز آب شرب دراز مدت شهر قوچان است. در این تحقیق تحلیل برگشتی رفتار سد خاکی تبارک­آباد با استفاده از نتایج رفتارسنجی و مدل­سازی عددی با استفاده از نرم­افزار المان محدود GeoStudio انجام گرفته است که نتایج رفتارسنجی از اطلاعات ثبت شده توسط ابزارهای دقیق نشست­سنج، انحراف­سنج، نیروسنج و پیزومتر به دست آمده است. لازم به ذکر است مدل­سازی عددی سد با در نظر گرفتن شرایط واقعی خاکریزی سد و به منظور تحلیل تغییرات نشست تحکیمی و اندازه­گیری فشار آب منفذی صورت گرفته است. نتایج نشان می­دهد در راستای این تحقیق مدل رفتاری الاستو پلاستیک، مدلی مناسب به منظور ارزیابی رفتار سد تبارک­آباد می­باشد. همچنین نتایج مدل­سازی­های عددی تطبیق و هم­خوانی مناسبی را با مقادیر اندازه­گیری شده در همه ابزارهای اندازه­گیری تنش و فشار آب منفذی نشان می­دهد و اختلافات قابل قبول آن­ها ناشی از اعمال فرضیات ساده شونده­ای نظیر فرض کرنش صفحه­ای و یا همسان­گرد بودن پروفیل خاک می­باشد. به علاوه مقادیر فشار آب منفذی در زمان انتهای ساخت و اولین آبگیری بیش از مقادیر مشاهده شده در سدهای دیگر می­باشد که علت وقوع این پدیده سرعت نسبتاً زیاد اجرای خاکریز بدنه سد و نفوذپذیری اندک مصالح هسته می­باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Back Analysis of Tabarakabad Embankment Dam Using Monitoring and Numerical Model Results

نویسندگان [English]

  • Soheil Ghareh 1
  • Reza Nowroozzade 2
1 Department of Civil Engineering, Payame Noor University
2 Payame Noor University
چکیده [English]

Dams have an essential role in development of economic and water supply in Iran. In addition, due to annual decline in rainfall and hydropower production requirement, water resources management is one of the most important issues. It is worth noting the construction of dam, not only supply the required water of farmers, but also prevents the occurrence of floods devastating and incidence of drought in low rainfall season. After the destruction of the Teton Dam in 1976, which lead to deaths of several people and losses of several hundred million dollars, it was proposed to be placed instruments in body of dams to identify and warn behavior such as seepage or settlement. By studying the results of instrumentations and evaluate the changes of reading data during the time, it’s possible to identify the phenomena that lead to erosion or destruction of dam and prevent from happening of these events or minimize the potential damages (Beiranvand et al., 2013). Currently, numerical modeling and geotechnical software are used to analyzed and designing geotechnical structures which their results can be compared with information are recorded by instrumentations. Recent studies indicate this technique is one of the most suitable methods to estimate soil dams behaviors, as lots of numerical models provide an acceptable estimation of displacement and stress values in embankment dams.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tabarakabad Dam
  • Numerical modeling
  • Instrumentation
  • Back Analysis
  • behavior
اسدیان ح، رحیمی ا، غفوری م، بشیر گنبدی م، "رفتارنگاری سد دوستی تا انتهای ساخت به کمک داده­های ابزاردقیق و تحلیل­های عددی"، مجله علوم زمین، 1394، 25 (98)، 213-222.
بقالی س، مناف‌پور م، "ارزیابی جریان تراوشی از پی و بدنه سد خاکی ستارخان با استفاده از نتایج تحلیل عددی و ابزار دقیق"، هفتمین کنگره ملی مهندسی عمران، زاهدان، 1392.
بلوری بزاز ج، مبینی‌زاد م، "ارزیابی رفتار سد خاکی نهرین در طول ساخت به روش اجزای محدود و مقایسه با مقادیر واقعی حاصل از داده‌های ابزار دقیق"، مجله پژوهش آب ایران، 1389، 4 (6)، 1-10.
بیرانوند پ، بخشنده امینه، ح، رحیمی دیزجی م، بهادری م، "تحلیل عددی نشت از پی سنگی سد سردشت به وسیله نرم‌افزار UDEC"، اولین کنفرانس ملی مهندسی ژئوتکنیک ایران، اردبیل، 1392.
خزایی ج، شرفی ح، ستاری د، هدایتی ج، "آنالیز سه بعدی نشت از پی و جناحین سدهای خاکی با در نظر گرفتن توپوگرافی ساختگاه- مطالعه موردی سد گیوی"، هفتمین کنگره ملی مهندسی عمران، زاهدان، 1392.
جاثمی ا، پرویشی ع­ر، "بررسی تراوش از پی و بدنه سد خاکی شهرچای با استفاده از روش اجزاء محدود و اطلاعات ابزار دقیق"، پانزدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسر کشور، ارومیه، 1393.
شمس ش، حقایق ع، "تحلیل عددی تغییرات تنش و فشار آب حفره­ای در سد خاکی با رویه نفوذناپذیر و مقایسه آن با نتایج ابزار دقیق سد خاکی چیتگر"، سومین کنفرانس بین­المللی پژوهش­های کاربردی در مهندسی عمران، معماری و مدیریت شهری، تهران، 1394.
کریمی ف، "مطالعه رفتار سدهای خاکی با استفاده از نتایج ابزار دقیق و تحلیل عددی برگشتی- مطالعه موردی سد تهم"، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، 1385.
محمدنژاد ب، علیزاده ز، "ارزیابی روش‌های کاهش اثرات نشت و زیرشویی در سدهای خاکی"، سومین سمینار ملی مسائل ژئوتکنیکی شبکه‌های آبیاری و زهکشی، کرج، ایران، 1391.
محمودی ا، صدقی اصل م، پرویزی م، مهرکی ا، "بررسی نشت در سد خاکی- مطالعه موردی سد تنگاب فیروزآباد"، اولین کنفرانس ملی مهندسی ژئوتکنیک ایران، اردبیل، 1392.
موهبت‌زاده آ، مشعل م، هدایت ن، "تحلیل نشت در سدهای خاکی با هسته رسی با استفاده از نرم‌افزار Seep/W - مطالعه موردی سد کرخه در خوزستان"، ششمین کنگره ملی مهندسی عمران، سمنان، 1390.
مقدس م، رئیسی استبرق ع، "ارزیابی روش‌های مختلف کاهش نشت از پی و بدنه سدهای خاکی"، دومین کنفرانس ملی سازه، زلزله و ژئوتکنیک، بابلسر، 1391.
یثربی ش­ا، باقریه ع، "رفتارنگاری فشار آب حفره‌ای سد گلستان حین عملیات ساختمانی و اولین آبگیری"، سومین همایش بین‌المللی مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک خاک ایران، تهران، 1381.
American Society for Testing & Materials. “ASTM Book of Standards, 4 (08 & 09), Construction Materials: Soils & Rocks”, Philadelphia, PA, 2000.
Duncan J M, Chang, C M, “Nonlinear analysis of stress and strain in soils, Journal of Soil Mechanics and Foundations Division”, ASCE, 1970, 96 (SM5), 1629-1653.
GEO-SLOPE International Ltd., “Geostudio, Stress and Deformation Modeling with Sigma/W”, Calgary, Alberta, Canada T2P 2Y5, 2007.
USBR,” Safety Evaluation of Existing Dams (SEED), A Manual for the Safety Evaluation of Embankment and Concrete Dams”, U.S. Department of the Interior, Denver, Colorado, 1983.