سدهای خاکی و نیروهای وارد بر سد خاکی
فهرست کلی
سدهای خاکی
مصالح سدهای خاکی
انواع سدهای خاکی
روشهای اجرای سد خاکی
خواص مهندسی خاکهای مورد استفاده در سدهای خاکی
نیرو های وارد بر بدنه
تاثیر زلزله در عدم پایداری
آیین نامه هندوستان (IS:6513-1972) مطالعه ترکیبات بارزیر را در طراحی سدها)
سر ریز در سدهای خاکی
عوامل موثر در گسیختگی شالوده
بررسی پایداری بدنه سدهای خاکی
تامین ایمنی هر چه بیشتر و افزایش اطمینان در طراحی یک سدخاکی
سَد به فارسی دَری «بَند» دیواری محکم که به منظور مهار کردن یا تغییر مسیر آب در عرض دره یا میان دو کوه و در مسیر رود ایجاد می کنند. افزودن ارتفاع آب به وسیله ایجاد سد، می تواند فقط به منظور مهار یا تغییر مسیر آب رودخانه باشد و یا ذخیره کردن آب در پشت سد برای کشاورزی، آبیاری و آبرسانی و تولید انرژی برقابی هدف اصلی در ایجاد سد بوده باشد.
از آنجا که آب جمع شده در پشت یک سد، می تواند نیروی بسیار عظیمی به سد وارد کند، در طراحی سدها، اصلی ترین مسئله استاتیکی(ایستایی)، غلبه بر این نیرو و رسیدن به شرایط پایداری است که با تخلیه و یا آبگیری سد، پیوسته برقرار باشد.
مقدمه
مصالح سدهای خاکی سدهای خاکی مصالحشان را از همان منطقه احداث و یا نواحی نزدیک تامین می کنند ، و اصولاً دارای هسته رسی می باشنــد . رس بر اثر تماس با آب مانع نفـوذ و انتقــال آب و رطوبت می گــردد و مانند نوعی عایق رطوبتی عمل می کند . اگر عمده مصالح تشکیل دهنده سد خاکی یکسان باشند ، سد را همگن می گویند و در غیر اینصورت ناهمگن. اگر کل سد خاکی از رس باشد سد خاکی همگن است ، اما اگر هسته مرکـزی سد رس باشد و دور هسته مرکزی را با سنگهای دانه درشت پر کرده باشند ، سد غیر همگن محسوب می شود. از نظر تحلیل و آنالیز این نوع سدها بسیار حساس می باشند و در عین حال از نظر اجرا و پیاده سازی سـاده تر می باشند.اجرای این سد در رودخانه های عریض ساده تر است. مصالح این سد اعم از ریز دانه و درشت دانـه بایستی در دسترس باشد. این سدها برای زمینهایی نامناسب از نظر مقاومت، مناسب ترین نوع سد میباشند.
از زمانهای بسیار دور بنای سدهای خاکی به منظور کنترل و ذخیره آب معمول بوده است. اما به علت امکانات محدوده و عدم شناخت قوانین مکانیک خاک و هیدرولیک، ارتفاع سدها و بندهای خاکی از یک مقدار محدودی بیشتر نمی شده است، هرچند از نظر وسعت و طول سد چنین محدودیتی وجود نداشته است. امروزه با پیشرفت علم مکانیک خاک و توسعه امکانات تکنولوژی و مطالعات دقیق تر توانسته اند سدهای خاکی را با ارتفاعات قابل ملاحظه احداث نمایند، بطوریکه در زمان حاضر از مرتفع ترین سدهای دنیا سدهای خاکی و پاره سنگی هستند. به علاوه زمین هائی را که سابقاً برای این منظور غیر مناسب تشخیص می دادند هم اکنون می توانند آنها را برای زیربنای احداث سد خاکی آماده سازند.
علی رغم این پیشرفت ها هنوز مشکل است که بتوان راه حل های ریاضی محکمی برای مسایل طراحی سدهای خاکی پیشنهاد نمود، و در نتیجه بسیاری از اجزاء سدها هنوز بر مبنای تجزیه و ذوق و ذکاوت مهندسین طرح و اجراءٍ می گردند، به عبارت دیگر طرح تیپ دقیق و کامل وجود ندارد.
به منظور تامین یک طرح دقیق و منطقی در سدهای خاکی لازمست که وضعیت شالوده سد و مواد مشکله آن کاملاً مورد بررسی و مطالعه اولیه قرار گرفته و اجرای سد با روش های کنترل شده و دقیقاً مطابق برنامه پیشنهادی طراح انجام پذیرد.
انواع سدهای خاکی
• سدهای همگن
• سدهای غیر همگن (وزن بندی شده )
• سدهای سنگریزه ای با غشای نفوذ ناپذیر
در سدهای خاکی همگن قسمت اعظم بدنه آن از یک نوع مصالح ساخته می شود . جنس مصالح تشکیل دهنده بگونه ای است که نیاز به المان آبندی ندارد. معمولا برای کنترل سطح تراوش آزاد از سیستم زهکشی استفاده می شود .
نتایج مطالعات و تحقیقات نشان داده است که استفاده از مصالح سنگریزه ای با قطعات گرد گوشه نسبت به مصالح تیز گوشه بدست آمده از معادن از نظر مقاومت برشی و تراکم پذیری ترجیح دارد . نفوذپذیری مصالح دارای مزایای ( K ≥10-3 cm/sec) سنگریزه ای با قابلیت زه کشی خوب زیادی است . برای مثال در هنگام تخلیه سریع مخزن ، فشارهای منفذی قابل توجهی در پوسته بالا دست ایجاد نمی گردد. به این دلیل، توصیه میگردد که درصد وزنی مصالح دارای قطر کوچکتر از 0.2 میلیمتر حداکثر به 10 % محدود گردیده و درصد وزنی مصالح عبوری از الک نمره 200 حداکثر به 5 % محدود گردد .
روشهای اجرای سد خاکی
تراکم به روشهای معمول
ضخامت لایه ها 15 تا 25 سانتی متر
توصیه می شود مغزه که بیشتر از جنس رس است با رطوبت بیشتر از رطوبت بهینه کوبیده شود.
دلیل:تراکم خاک ریزدانه در قسمت تر ← نسبتاً موازی قرارگرفتن بافت خاک ← نفوذپذیری صد تا هزار مرتبه کمتر از بافت درهم
مقاومت برشی بافت موازی کمتر است ولی نفوذپذیری مهم تر است
غلطک صاف ← بافت در هم ایجادمیکندوغلطک ویبره و پاچه بزی ← بافت موازی
تعداد رفت و برگشت غلطک بین 6 تا 10 گذر بسته به جنس خاک کافیست( بعدازآن تاثیردرتراکم ناچیز است)
خواص مهندسی خاکهای مورد استفاده در سدهای خاکی
1 ) نیروی وزن سد
2 ) نیروی هیدرو استاتیکی
3 ) نیروی ناشی از فشار رسوب
4) نیروی برکنش
5) نیروی ناشی زلزله
6) نیروی موج
7) نیروی فشار یخ
8) نیروی فشار باد
9) نیروی ناشی از تغییرات درجه حرارت
نیرو های وارد بر بدنه:
– نیروی وزن سد
در سدهای وزنی در واقع وزن سد است که اثر نیروهای مخرب ( نیروی آب یا نیروی رسوب یا نیروی آب و رسوب و نیز فشار تحتانی ) را خنثی کرده و پایـداری سد را تامین می نماید. به همین خاطر مقدار این وزن که خود بستگی به وزن مخصوص مصالح و نیز ابعاد سازه دارد بایستی جواب گوی نیروهای مذکور باشد . همان طور که نیروها در واحد طول سد (یک متر طولی) محاسبه می گردید نیروی وزن نیز در یک قطعه یک متری مورد محاسبه قرار می گیرد.(
حاصل ضرب حجم در وزن مخصوص)
– نیروی هیدرواستاتیکی
از آنجا که آب جمع شده در پشت یک سد، می تواند نیروی بسیار عظیمی به سد وارد کند، در طراحی سدها، اصلی ترین مسئله استاتیکی (ایستایی)، غلبه بر این نیرو و رسیدن به شرایط پایداری است که با تخلیه و یا آبگیری سد، پیوسته برقرار باشد.
– نیروی ناشی از فشار رسوب
ترسیب رسوب در مخزن سد باعث از دست رفتن حجم مفید آن شده و از این رو حفظ و نگه داری مخــازن موجود و به حداقل رساندن تلفـات حجم مخزن در اثــر ترسیب در اولویت برنـــامه ریزان مدیریت منـابع آب کشورها قـرار گـرفته است. امروزه مدیریت پویای مخازن مقرر می کند که کشورها هرچه سریع تر اقــدام به اجرای روش هایی برای کنترل فرسایش نمــایند تا آورد رسوب به حــداقل ممـکن برسد. فاصله ی زمانی بین نقشه برداری بستگی به خصوصیات مخزن، نرخ رسو بگذاری و میزان اعتبار تخصیص یافته به آن پروژه دارد .
برای مخازنی که حجم رسوبات ورودی بسیار کم و یا نرخ رسوب گذاری آهسته باشد، ممکن است این فاصله ی زمانی تا 10 سال هم انتخاب شود. برعکس، برای مخازنی که از نظر اقتصادی و اجتماعی حائز اهمیت هستند و یا نرخ رسو ب گذار ی در آنها زیاد است، ممکن است هر 2 تا 3 سال یک بار نیاز به نقشه برداری باشد. در چنین مخازنی حتی ممکن است پس از عبور هر سیلاب بسیار بزرگ اقدام به نقشه برداری گردد.
پاورقی:
(نشریه 589 –معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور- راهنمای مطالعات رسوبگذاری و رسوب زدایی سد.)
– نیروی بر کنش( Up Lift )
یکی از مهمترین نیروهای وارد بر سدها ، نیروی برکنش Uplift) ) ناشی از فشار آب مخزن است که این نیرو از اختلاف بین تراز آب مخزن و تراز ارتفاعی مناطق پایین دست سد در اثر جریان تراوش آب در زیر سازه ایجاد می شود.
ارتفاع آزاد در سد حاشیه ایمنی لازم برای جلوگیری از سرریز شدن آب از روی تاج سد در شرایط بحرانی را فراهم می سازدو در سدهای خاکی با توجه به یکپارچه نبودن مصالح و حساسیت شدید آن به فرسایش ناشی از سرریز آب ، انتخاب مطمئن ارتفاع آزاد از اهمیت بیشتری برخوردار است.
به طور کلی در طراحی ارتفاع آزاد سدهای خاکی تامین شرایط زیل لازم است:
-ارتفاع کافی جهت برامدگی سطح آب((WIND SETUP در اثر وزش باد -ارتفاع مناسب برای مقابله با ارتفاع موج ناشی از وزش باد -ارتفاع کافی برای جبران ارتفاع بالازدن ((WIND RUN UPموج روی شیب بدنه -جبران نشست بدنه و پی سد
– ارتفاع موج: ارتفاع بزرگترین موج ایجاد شده بر اثر وزش باد یکی از مهمترین و موثرترین عوامل محاسبه ارتفاع آزاد یک سد است.(در محاسبه معمولا باد 10 ساله رو اعمال میکنند) F ‹ 32 km HW = ./32 √F.V + ./763 +./471√F F › 32 km Hw =./32 √ F.V راهنما: Hw : ارتفاع موج بر حسب متر F :طول موج خیز بر حسب کیلومتر V : سرعت باد بر حسب کیلومتر در ساعت به طور کلی با توجه به سرعت بادهای ثبت شده و طول موج خیز دریاچه های داخلی ،تغییرات Hw معمولا بین 1.5 الی 3 متر است .
– بالا زدگی موج : در اثر برخورد امواج پیـاپی به سطح شیبدار سد ، امواج ضمن پخش شدن روی بدنه تا ارتفـاعی که ارتفــاع بالا زدگی موج گویند بالا میرود و این ارتفاع به ارتفاع موج ، شیب بدنه سد ، طول مـوج ، طول موج خیز و سرعت باد بستگی دارد. نکته : ارتفاع بالا زدگی را میتوان تقریبا نصف ارتفاع موج نسبت به سطح آب در نظر گرفت و اگـــــر سطح شیبدار بالادست به علت استفاده از پوشش های محافظ بتنی یا آسفالتی صاف باشد،باید این ارتفــــــاع را به میزان 50 درصد افــزایش داد.
– عمق جبران نشست
معمولا بر اثر تحکیم مصالح بدنه سد و پی آن ،مقداری نشست حاصل خواهد شد که از عمق آزاد سد خواهد کاست.
در سدهای خاکی: ارتفاع کمتر از 30 متر 2 درصد ارتفاع سد
ارتفاع بیشتر از 30متر 3 درصد ارتفاع سد
نکته : یک درصد اضافه در سد های بلندتر از 30 مربوط به نشست ناشی از زلزله است.
شایان ذکر است که در سدهای مرتفع انجام محاسبات مستقیم برای تعیین میزان دقیق نشست بدنه و پی ضروریست.
– محاسبه نهایی ارتفاع آزاد:
پس از محاسبه مولفه های فوق ، ارتفاع نهایی با توجه به یکی از شرایط زیر تعیین میشود:
1-ماکزیمم ارتفاع سطح آب درسیل بزرگ + باد نرمال
2-سطح آب در شرایط سیل نرمال + باد با ماکزیمم سرعت
3-سطح آب نرمال (بدون سیل )+اثر شدیدترین باد +موج های ناشی از زلزله یا لغزشی که موجب کاهش حجم مخزن میشود.
نکته : معمولا در محاسبه مقدار نهایی ارتفاع آزاد،علاوه بر ارقام فوق،ممکن است متناسب با شرایط زلزله خیزی منطقه،جمعیت ساکن در پایین دست سد و قضاوت مهندس طراح یک ضریب اطمینان کلی نیز منظور میشود.
نیروی ناشی از زلزله
یکی از عوارض زمین لرزش، زمین لغزه می باشد. در این پدیده در اثر نیروهای ناپایدار کننده ی زلزله، شیب ها خاکی و سنگی (که در شرایط استاتیکی در آستانه لغزش و یا پایدار هستند) دچار لغزش می شوند. زمین لغزه ها می توانند ناشی از پدیده روانگرایی باشند و یا در اثر گسیختگی شیروانی ها رخ دهند. این پدیده در شیب های طبیعی و مصنوعی (مانند سدهای خاکی) قابل رخداد است
تاثیر زلزله در عدم پایداری
به منظور تامین یک طرح صحیح که تاثیر زلزله در آن منظور شده باشد لازمست هرگونه اطلاعاتی از زلزله های گذشته مربوط به آن ناحیه گردآوری گردد و با وجود این شاید هرگز نتوان تصمیم قطعی گرفت که براساس چه شدتی از زلزله (که هم مطمئن باشد و هم اقتصادی) سد باید طراحی شود. تنها فرض کلی که می توان نمود اینست که با فرض وقوع یک زلزله شدید طراحی شود. البته اگر ناحیه اصلاً زلزله خیز نیست این فرض را نمی توان منطقی و اقتصادی تلقی نمود.
بهرحال از مشکل ترین مسایل طراحی سدخاکی، امروزه شاید هنوز مساله زلزله در نواحی زلزله خیز باشد و آنچه بیشتر دست آویزی برای طراح می تواند باشد بررسی تاثیر زلزله در سدهای موجود (چه آنهاکه تخریب شده اند وچه آنها که پابرجا مانده اند) می باشد و اینکه تاثیر این بررسی چه راهنمائی می تواند باشد اینست که در صورت وقوع زلزله چه نوع خرابیها ممکنست ایجاد گردد و برای جلوگیری از آنها روی یک سد خاص که مورد نظر طرح است چه اقدامات احتیاطی صورت گیرد که در صورت وقوع زلزله خرابیهای کلی ایجاد نگردد .
از آنجا که خوشبختانه خرابیهای زیادی در مناطقی که تمرکز سدهای خاکی است در اثر زلزله ایجاد نشده است، از اینرو تجربیات عملی زیادی هم در دسترس نیست ولی با وجود این خرابیهای ناشی از زلزله را می توان به گروه های زیرطبقه بندی نمود و برای هر گروه پیش بینی پایداری را در طرح در نظر گرفت:
1. تکان زلزله موجب ترک خوردن قسمتهای فوقانی سد می گردد که این ترکها ممکنست منحصراً در هسته باشند و از آنها جریان آب ایجاد گردیده و چنانچه اقدامات احتیاطی وجود نداشته باشد منجر به عمل پایپینگ و سرانجام تخریب سد می گردد.
2. تکان زلزله موجب نشست بدنه یا شالوده می گردد و تاج سد نشست می کند و در اثر کم شدن ارتفاع آزاد، آب از بالای سد جاری شده و سد تخریب می گردد.
3. تکان مخزن موجب پیدایش موجهای بزرگ و آهسته ولی نوسانی در سطح آب می گردد که چنانچه ارتفاع آزاد زیاد نباشد آبهای مخزن به دامنه پائین دست ریخته و چه بسا که موجب تخریب گردد.
4. به علت زلزله ممکنست زمین لغزه هائی روی دهد که چنانچه این زمین لغزه ها به درون مخزن باشد و حجم مواد لغزش یافته مقدار قابل ملاحظه ای نسبت به حجم مخزن باشد، سرریز تکافوی تخلیه آبراندارد و نهایتاً آبهای اضافی از تاجگ سد گذشته و سد را تخریب می کنند. علاوه بر این زمین لغزه ها موجب آسیب رساندن به تاسیسات خروج آب می گردند و چه بسا مسیر سرریز را تخریب یا مسدود کنند که در اینصورت نیز آب از تاج سد سرریز می گرد
5. چنانچه در زیر سد و در شالوده ماسه های سست و تا حدی یکنواخت وجود داشته باشند در اثر زلزله به حد روان گری (Liquefaction ) می رسند که مقاومت آنها کلاً ناچیز شده و عوارضی چون زمین لغزه، ترک خوردگی، حرکات افقی و یا تخریب کلی را موجب می گردند. همچنین وجودرسهای اشباع حساس در شالوده، ممکنست در اثر ارتعاش های زلزله به مقاومت ناچیز برسند.
6. شیروانی های طرفین سد ممکنست در اثر زلزله به مرحله گسیختگی برسند و یک یا هر دو دامنه تخریب گردند.
7. چنانچه گسل فعالی در مخزن سد باشد که امتداد آن بستر مخزن را قطع کند اگر خود موجب زلزله نیست ممکنست قسمتی مهم از بستر مخزن را به بالابر اند که این پدیده موجب کاهش حجم مخزن می گردد و آب های اضافی را از تاج سرریز می نماید.
8. اگر گلسی دقیقاً زیر شالوده سد باشد علاوه بر آنچه که گذشت ممکنست مستقیماً موجب شکستن بدنه سد گردد که در صورت عبور آب از شکاف ایجاد شده تخریب سد را بوجود می آورد.
در زمینهای معمولی یعین زمینهائی که احتمال وقوع زلزله در آنها نیست چندین تیپ سد و برای نقاط مختلفی از یک ناحیه مورد نظر مورد بررسی قرار می گیرد تا بهترین و محکم ترین و اقتصادی ترین را با توجه به امکانات آن ناحیه بتوان انتخاب نمود. در زمینهای زلزله خیز هر طرحی را باید در برابر کلیه خطرات احتمالی ناشی از زلزله نیز کنترل نمود، هرچند متاسفانه نه هنوز روشن نیست که بهترین روش برخورد با مساله به لحاظ کمی چگونه است. آنچه یک مهندس طراح بر اساس آن می تواند قضاوت کند مشاهده و بررسی تاثیر زلزله های گذشته و یک سری محاسبات مبتنی بر فرض های صحیح و منطقی می باشد که معمولاً ممکنست پس از دخالت دادن ضرایب اطمینان مربوط به موارد مختلف، طرحی بدست آید که نه اقتصادی است و نه مشابه آنچه که در همان زمین ولی در شرایط بدون زلزله می توانست قابل قبول باشد.
فشار موج
با وزش باد بر روی دریاچه مخزن سد، نیروی مالشی در سطح دریاچه به وجود آمده و سطح دریاچه مواج می شود.
فشار باد
در طراحی سدها معمولا فشار باد در نظر گرفته نمی شود، لیکن در صورت لزوم می توان فشار باد را مساوی 100 تا 150 کیلوگرم بر متر مربع سطح بادگیر در نظر گرفت
فشار یخ
در صورتی که امکان یخبندان سطح دریاچه وجود داشته باشد، فشار یخ در محل تماس ضخامت لایه یخ بسته با وجه بالادست سد، مساوی T /m 25در نظر گرفته می شود.
آیین نامه هندوستان (IS:6513-1972) مطالعه ترکیبات بارزیر را در طراحی سدها توصیه میکند:
1- ترکیب بارA (شرایط اجرا) : ساختمان سد تمام شده, ولی در مخزن آن آب اندازی نشده و فشار پا یاب وجود ندارد.
2- ترکیب بار B(شرایط عادی بهره برداری): تراز دریاچه در حالت پر + پایاب در حالت خشک + فشار برکنش در حالت عادی (چاه های زهکش عمل می کنند) فشار یخ+ فشار رسوب.
3- ترکیب بار C (شرایا سیلابی) : تراز دریاچه در حالت سیلا بی در حالی که آب از سرریزها, سرریز می کند+ تمام دریچه ها باز + پایاب در تراز سیلا بی + فشار برکنش در حالت عادی ا فشار رسوب.
-4 ترکیب بار D :ترکیب بار A + زلزله
-5 ترکیب بار :E ترکیب بار B + زلزله
-6 ترکیب بار: F ترکیب بار C + حداکثر فشار در حالی که چاههای زهکش کار نمی کنند.
-7 ترکیب بار: G ترکیب بار E + حداکثر فشار برکنش در حالی که چاههای زهکش کار نمی کنند.
یو – اس – بی – آر ترکیبات بارگذاری زیر را در طراحی سدها پیشنهاد می کند:
ترکیب بار عادی: شامل تراز عادی دریاچه + بار مرده + فشار برکنش + فشار رسوب + فشار یخ + پایاب. اگر لزوم اعمال اثر حرارت باشد, از حداقل درجه حرارت معمول استفاده شود.
ترکیبب بارغیر عادی شامل تدراز حداکثر طرح دریاچه + بار مرده مناسب + فشار
برکنش+ فشار رسوب+ پایاب. اگر لزوم اعمال اثر حرارت باشد, از حداقل درجه
حرارت در زمان وقوع استفاده شود.
ترکیبات بار فوق العاده شامل تراز عادی دریاچه+ بار مرده مناسب + فشار برکنش + فشار رسوب+ فشار یخ + پایاب + زلزله حداکثر طرح. اگر لزوم اعمال اثر حرارت باشد از حداقل درجه حرارت استفاده شود.
سایر ترکیبات بار: تراز حداکثر طرح دریاچه + بار مرده مناسب + فشدار رسوب + پایاب فشار برکنش در حالت غیر عادی (زهکشها کار نمی کنند). اگر لزوم اعمال اثرحرارت باشد، از حداقل حرارت در زمان وقوع استفاده شود.
سر ریز در سدهای خاکی
سرریز سد عبارتست از مسیری پیش بینی شده برای عبور مقدار آبی که ما از ادبر حداکثر ضرفیت مخزن در نظر گرفته می شود، بطویکه بتواند همواره از بالاآمدن سطح آب مخزن به بالای تراز پیش بینی شده حداکثر جلوگیری کند. افزایش آب مخزن ممکنسن به علت نوسانهای بارندگی و سیلابها، یا کم شدن تخلیه آب، و غیره باشد و از اینرو ظرفیت سرریز باید با توجه به همه عوامل دقیقاً محاسبه شود.
بطور خلاصه، در مورد سدهای خاکی ممکنست سرریز را بدون ارتباط با بدنه سد، بصورت تونل یا کانالی در تکیه گاههای طبیعی سد تعبیه نمود و یا اینکه در بدنه سد جائی برای آن در نظر گرفت. بندرت در سدهای خاکی ممکنست از تاج سد به عنوان سرریز استفاده شود که در اینصورت استحکامات کافی برای پوشش سد و تاج آن لازم است. در مواردی نیز می توان برای یک سد دو سرریز در نظر گرفت که یکی برای وضعیت های معمولی و دیگری برای طغیانهای استثنائی منظور شده باشد.
عوامل موثر در گسیختگی شالوده
گسلها
رگه ها و لایه های سست سنگهای هوازده
لایه های رسی نرم و شیلهای هوازده شده
افزایش فشار آب منفذی ناشی از تحکیم لایه ها در اثر وزن سد و … ←کاهش مقاومت شالوده
وجود لایه های ماسه ای مستعد روانگرایی
وجود لایه های رسهای اشباع جوان در شالوده: حساسیت زیاد و از بین رفتن بخش عمده مقاومت در هنگام وقوع زلزله
←گسیختگی در شالوده ← فروریزش بدنه سد
بررسی پایداری بدنه سدهای خاکی
در بررسی پایداری سدهای خاکی معمولاً ضریب اطمینان را 1.5 در نظر می گیرند.
دلایل کافی بودن:
با توجه به اینکه عموماً حداقل پارامترهای استحکام را در محاسبات منظور می نمایند، استحکام واقعی بزرگتر از مقدار محاسباتی است.
به علت تحکیم، استحکام افزایش می یابد وضریب اطمینان به حدود 2 می رسد.
در محاسبات ماکزیمم نیروهای خرابی را منظور می نمایند که به طور آماری پاره ای از آنها مقدار کمتری دارند.
آزمایش CU:
معروف به R است
شرایط زه ثابت در دامنه پایین دست سد و تخلیه سریع در دامنه بالادست
از نتایج این آزمون
با اندازه گیری فشار آب منفذی ← c’,φ’
بدون اندازه گیری فشار آب منفذی ← c,φ
نمونه حتماً باید اشباع باشد تا فشار منفذی محاسبه گردد.
تامین ایمنی هر چه بیشتر و افزایش اطمینان در طراحی یک سدخاکی
به منظور جلوگیری از خرابیهای حاصل از جریان آب از روی سد، لازمست:
الف: ظرفیت سرریز تا آن حد باشد که جریان حداکثر را بتواند عبور دهد.
ب: طرح چنان باشد که از سرریز شدن آب حاصل از امواج در شرایطی که سطح آب مخزن در بالاترین وضعیت است، جلوگیری گردد.
ج: ارتفاع اصلی تا آن اندازه باشد که حداقل ارتفاع آزاد را بعد از نشست کامل سد باقی بگذارد.
د: اقداماتی صورت گیرد که از فرسایش خاکریز سد به علت تاثیر امواج و نیز به علت اثر آبهای سطحی جلوگیری گردد.
ه: تاج سد بقدر کافی عریض باشد تا اثر امواج و اثر زلزله های احتمالی بر آن تاثیر مخرب نداشته باشد.
به منظور جلوگیری از خرابیهای حاصل از زه، مقدار جریان آب در بدنه سد و شالوده آن نباید تا آن حد باشد که تامین هدف از ایاد آن سد را خدشه دار سازد، و نیز فشار زه در هر نقطه در حدی باشد که موجب تخریب نگردد. بنابراین:
الف: مقدار کمی جریان زه در درون بدنه و شالوده باید به میزان پیش بین یشده محدود گردد.
ب: خطوط جریان زه (یا به عبارت دیگر، خط زه آزاد) در جبهه پائین دست حتی الامکان از سطح خارجی دامنه پائین دست دور نگهداشته شود تا موجب خرابی پوسته ای شدن نگردد.
ج: فشار زه در هر نقطه و نیز شرایط دانه بندی و یکنواختی خاک و نوع تراکم، بویژه در حد فاصل لایه ها و در حد فاصل تغییر دانه بندی مواد، چنان باشد که امکان ایجاد پدیده یا یپینگ وجود نداشته باشد.
د: امکان ایجاد نشست آب (به جز از مسیرهای معمولی و پیش بینی شده) در هر جائی باید به صفر برسد و الامکان بروز یا یپینگ را افزایش می دهد.
به منظور جلوگیری از خرابهیا ساختمانی لازمست:
الف: دامنه ها هرکدام در برابرکلیه نیروهای ممکن (از جمله زلزله) در تمام وضعیت ها پایدار باشند.
ب: تنش های برشی ایجاد شدهه در شالوده نباید از مقدار مجاز مقاومت برشی آن تجاوز نمایند.