Break fill-dam simulation using GeoStudio (case study: Safarood earth dam, Kerman)
محورهای موضوعی : Irrigation and Drainageحسن زمانپور 1 , مهدی فولادی پناه 2
1 - دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه عمران، واحد رامهرمز، دانشگاه آزاد اسلامی، رامهرمز، ایران.
2 - استادیار، گروه عمران، واحد رامهرمز، دانشگاه آزاد اسلامی، رامهرمز، ایران.
کلید واژه: المان محدود, Finite Element, سد خاکی, Geo-Studio, Earth-dam, Hydraulic failure, Arching, ژئواستدیو, شکست هیدرولیکی, قوس‌زدگی,
چکیده مقاله :
One of the main reason of earth-dam breaks is inner erosion which is caused by washing fine soil particles and finally lead to seepage inside the dam. Seepage will decrease effective tension in the earth-dam's core and arching phenomena is occurred. More settlement of core than to shell is the consequence of arching and occurrence of cracking. In this paper, GeoStudio software based on finite element scheme was used to simulate numerical modeling of Safarood earth-dam according to two scenarios: (a) after construction; (b) after the first water impounding. Doing calibration and verification processes in SEEP/W and SIGMA/W modules, nonlinear elastic behavior and Mohr-Coulomb's elastic-plastic behavior was determined for core and body of the dam during calibration and verification processes with correlation coefficient of 0.94 and 0.921 between measured and calculated data. In this research, vertical tension distribution, horizontal and vertical displacement, and total tension were calculated and analyzed. After the first water impounding at ratio y/h less than 0.1, hydraulic failure is probable in Safarood earth-dam.
فرسایش داخلی یکی از عوامل اصلی شکست سدهای خاکی است که به سبب شسته شدن ذرات ریز خاک به وجود می آید و باعث ایجاد تراوش متمرکز در درون بدنه سد میشود که دلیل این امر کاهش تنش موثر قائم در هسته سدهای خاکی و وقوع پدیده قوس زدگی می باشد. این پدیده باعث نشست بیشتر هسته نسبت به پوسته می گردد که در نهایت ترک خوردگی سد را در پی دارد. در این تحقیق، با استفاده از نرم‌افزار Geo-Studio که مبتنی بر روش حل المان محدود است شبیه سازی عددی سد خاکی صفارود تحت دو سناریو (الف) بلافاصله پس از ساخت؛ (ب) پس از اولین آبگیری صورت گرفته است. پس از انجام فرآیندهای واسنجی و صحت-سنجی در دو ماژول SIGMA/W و SEEP/W ، مدل رفتاری الاستیک غیرخطی برای پوسته سد و مدل رفتاری موهر-کلمب الاستیک-پلاستیک برای سد با ضریب همبستگی بین مقادیر اندازه‌گیری شده و محاسبه شده طی فرایندهای واسنجی و صحت-سنجی به ترتیب 94/0 و 924/0 تایید شدند. در این تحقیق، توزیع تنش قائم در بدنه سد، تغییر مکان های افقی و قائم و محاسبه میزان تنش کل در بدنه سد محاسبه شدند. پس از اولین آبگیری به ازای نسبت y/h کمتر از 1/0، احتمال شکست هیدرولیکی در این سد وجود دارد.
بلوریبزار، ج. و مبینیزاد، م. (1389). ارزیابی رفتار سد خاکی نهرین در طول ساخت به روش اجزای محدود و مقایسه با مقادیر واقعی. مجله پژوهش آب ایران، (6)4: 10-1.
پاکباز، م.س. و احمدی، ص. (1388). تحلیل رفتار تنش-کرنش سد البرز با استفاده از قرائتهای ابزار دقیق و تحقیق میزان و موقعیت تنشهای بحرانی حین ساخت تا پایان ساخت. هشتمین کنگره بینالمللی مهندسی عمران، دانشگاه شیراز، 23-21 اردیبهشت، شیراز، ایران.
جهانی، ص.، گلمایی، ح. و ضیاتبار احمدی، م. (1390). مطالعه و بررسی مدلسازی عددی اجزای محدود جهت بررسی پایداری شیروانیها در حین ساخت و پرشدن و افت سریع مخزن (مطالعه موردی سد میجران با استفاده از نرم افزار پلکسیس). پایاننامه دوره کارشناسی ارشد.
حکیمیخانسر، ح.، گلمایی،س. ح.، و شیداییان، م. (1393). ارزیابی رفتار سد خاکی کبودوال (قرهسو-زرینگل) در طول ساخت به روش اجزای محدود با نرم افزار PLAXIS و مقایسه با مقادیر واقعی حاصل از دادههای ابزار دقیق. فصلنامه تخصصی علوم و مهندسی آب، (9)4: 50-33.
خامسی، س.ا. و میرقاسمی، ع.ا. (1389). بررسی شکست هیدرولیکی در هسته سدهای خاکی. نشریه مهندسی عمران و نقشه برداری، (2)44: 191-181.
خزائی، ج.، شرفی، ح.، ستاری، د. و هدایتی، ج. (1392). تحلیل سه بعدی نشت از پی و جناحین سدهای خاکی با در نظر گرفتن توپوگرافی ساختگاه (مطالعه موردی: سد گیوی). هفتمین کنگره بینالمللی مهندسی عمران، دانشگاه زاهدان، 18-17 اردیبهشت، زاهدان، ایران.
روشنگر، ک.، روحپرور، ب. و صداقتی، ط. (1395). ارزیابی تاثیرگزینههای مختلف طراحی در تحلیل تراوش و پایداری سد گلفرج. نشریه دانش آب و خاک، جلد 26، شماره (1): 30-15.
میرمحمدحسینی، س.م.، موسوی خونساری، م. و احمدیفرد، ر. (1388). ارزیابی فشار منفذی در هسته سد کرخه هنگام ساختن و آبگیری همزمان. مجله مهندسی آب، سال دوم: 47-37.
Derakhshandi, M., Pourbagherian, H.R., Baziar, M.H., Shariatmadari, N. and Sadeghpour, A.H. (2017). Numerical Analysis And Monitoring Of A Rock Fill Dam At The End Of Construction (Case Study: Vanyar Dam). International Journal of Civil Engineering, 12, 4, pp: 326-337.
Djarwadi, D., Suryolelono, K.B., Suhendro, B. and Hardiyatmo, H.C. (2014). A Study on Unsteady Seepage Flow through Dam (Jun-Feng FU, Author VitaeSheng JIN). Procedia Engineering, pp: 489-497.
Pakbaz, M.S., Dardaei, A. and Salahshoor, J. (2009). Evaluation of performance of plastic concrete cutoff wall in Karkheh dam using 3-D Seepage analysis and measurement. Journal of Applied Sciences 9, 4, pp: 724-730.
Vandamme, J. and Zou, Q. (2013). Investigation of slope instability induced by seepage and erosion by a particle method. Computers and Geotechnics, 48, pp: 14-20.
