مقاله در مورد كليات طرح و ساخت سدهاي خاكي

 nx دارای 18 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است فایل ورد nx  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد. این پروژه توسط مرکز nx2 آماده و تنظیم شده است توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي nx،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد بخشی از متن nx : كلیات طرح و ساخت سدهای خاكی بطور كلی سدی كه بدنه آن از مصالح خاكی یا پاره سنگی یا از هر دو ساخته شود به نام سد خاكریز (1) نامیده می شود و اگر عمده ی مصالح آن از خاك باشد،سد خاكی (2)نامیده می شود.از زمانهای بسیار پیش احداث سدهای خاكی به منظور تنظیم و ذخیره آب معمول بوده است،اما به علت امكانات محدود و عدم شناخت قوانین مكانیك خاك و هیدرولیك ،ارتفاع سدها و بندهای خاكی از مقدار محدودی بیشتر نمی شده است،هر چند از نظر وسعت و طول سد این محدودیت وجود نداشته است.امروزه با پیشرفت علم مكانیك خاك و توسعه امكانات تكنولوژی و مطالعات دقیقتر توانسته اند سدهای خاكی را با ارتفاعهای قابل ملاحظه احداث نمایند بطوری كه در حال حاضر،از مرتفعترین سدهای ساخته شده سدهای خاكی و پاره سنگی هستند.به علاوه زمینهایی كه سابقاً برای ساخت سد بر آنها غیر مناسب به نظر می رسیدند هم اكنون می توانند به عنوان شالوده یا محل سد خاكی مورد استفاده قرار می گیرند.از مرتفعترین سدهای خاكی(یا پاره سنگی)عبارت است از:سد«رگونی»(3)(ارتفاع 335 متر)و سد«نورك» (4) (ارتفاع 300 متر) هر دو در روسیه، سد« تهری» (5)(ارتفاع 260 متر) در هند،سد«میكا»(6)(ارتفاع 244 متر)در كانادا،و سد «اروویله»(7)(ارتفاع 235 متر)در ایالات متحده.با وجود پیشرفتهای تكنیكی و علمی كه تا كنون در زمینه ساخت سدهای خاكریز شده است هن وز مشكل می توان راه حلهای ریاضی و محكمی را برای حل مسایل طراحی سدهای خاكی پیشنهاد نمود و از این رو بسیاری از اجزای سدها هنوز بر مبنای تجربه و ذوق و ذكاوت مهندسان طراحی و اجرا گردد،به عبارت دیگر نمی توان یك طرح نمونه وار و منحصر به فرد و كامل را همواره پیشنهاد نمود.به منظور تأمین یك طرح دقیق و منطقی در سدهای خاكریز لازم است وضعیت شالوده سد و مواد تشكیل دهنده آن كاملاً مورد بررسی و مطالعه ی اولیه قرار گرفته و اجرای سد با روشهای كنترل شده و دقیقاً مطابق برنامه پیشنهادی طراح انجام پذیرد.به عنوان یك اصل،دو نكته مسلو است كه:1)سد به عنوان یك مخزن آب باید نفوذ ناپذیر باشد.2)در تمام وضعیتهای ممكن (بلافاصله پس از ساخت و ضمن ساخت،وضعیت مخزن پر،طغیان،تخلیه سریع،بارندگی و حتی در مواقع سیلهای استثنایی چند هزار ساله)سد باید مقاوم باشد.روش ایجاد سدهای خاكی در حال حاضر عمدتاً با روش تراكم مكانیكی است،هر چند روشهای دیگری مانند روشهای هیدرولیكی و نیمه هیدرولیكی هم وجود دارد كه از این روشها كمتر استفاده می گردد،مگر در مورد سدهای باطله كه ضرورتاً هیدرولیكی است.بخش اصلی سد خاكی كه توده خاكی كوبیده شده است(در حقیقت سازه سد)به نام بدنه سد نامیده می شود،و زمینی كه سد بر روی آن قرار گرفته تا آن حد كه تحت تأثیر فشار حاصل از سد و نفوذ پذیری آب سد می باشد به نام شالوده است.به جز این دو بخش اصلی ،اجزای دیگری از قبیل آب بندها،زهكشها،پوششها،و غیره وجود دارد كه اهمیت آنها به لحاظ حجم ناچیز است اما به لحاظ حفاظت و ایمنی و عملكرد سد برای سد نقش حیاتی دارند. انواع سد های خاكیاز دیدگاه تكنیك و روش ساخت،سدهای خاكی دو گروه هستند كه تقریباً تمامی آنها در گروه غلتكی(كوبیدنی)قرار دارند و تعدادی در گروه هیدرولیكی و نیمه هیدرولیكی طبقه بندی می شوند.منظور از سدهای غلتكی این است كه ساخت سد با روش كوبیدن خاك كه به وسیله غلتك است صورت می گیرد.این عمل معمولاً در لایه های 15 تا 22 سانتیمتری در هر نوبت تراكم كوبیده می شوند.منظور از روش هیدرولیكی این است كه انباشته شدن مصالح ساخت سد(جابجایی مواد و قرار گرفتن آنها در محل)با كمك آب انجام می گیرد و در ضمن جدا شدن آب از خاك،نوعی طبقه بندی طبیعی در دانه بندی خاك صورت می گیرد كه برای سد مناسب می باشد،یعنی دانه های درشت تر در كناره ها و دانه های ریز تر در وسط قرار می گیرند.از دیدگاه همگنی بدنه سد،نیز می توان گونه های مختلفی را از هم تشخیص داد كه عبارتن د از:نوع همگن(8)،نوع مطبق(9) یا مغزه دار و نوع دیافراگمی1-نوع همگننوع همگن به سدی گفته می شود كه تمام بدنه آن از یك نوع مصالح ساخته می شود.در این نوع سد،چون قسمت عمده سد،از زه اشباع می شود و دامنه پایاب نیز تحت تأثیر زه می باشد،لازم است كه شیب دامنه ها خیلی كم گرفته شود تا دامنه پایاب در برابر زه و دامنه سراب در یك تخلیه سریع مقاوم باشد.اگر در این نوع سدها هیچ گونه تكنیك زهكشی به كار برده نشود ممك ن است از دامنه پایین دست در اثر زه اشباع شود از این رو قرار دادن زهكش افقی یا پنجه سنگی در پایاب ،و ایجاد پوشش بالادست در بستر مخزن و روی دامنه بالادست از روشهایی هستند كه به منظور كنترل زه و پایداری بیشتر سد بكار برده می شوند.2-نوع مطبقنوع مطبق(یا مغزه دار)از معمولترین نوع سدهای خاكی است .در این نوع نقش آب بندی سد به عنوان مخزن به عهده مغزه است و نقش استحكام و پایداری را عمدتاً پوسته سد ایفا می كند.پوسته پایین دست علاوه بر استحكام ،نقش زهكش را نیز دارد.در این نوع سد ،تمام بدنه از مواد درشت دانه یا مخلوط ساخته می شود و فقط بخشی كه نقش آب بند را دارد به صورت دیوار یا پرده غیر قابل نفوذ در بدنه سد تعبیه می گردد كه ممكن است به صورت دیافراگم مركزی یا در دامنه بالادست به صورت یك دیافراگم مایل باشد.جنس این پرده نفوذ ناپذیر را می توان از خاك رس،سیمان،چوب و غیره انتخاب نمود.دیافراگم مایل به نام پوشش مخفی نیز نامیده می شوند.پرده های آب بند اعم از كه در قسمتههای مركزی یا كناری قرار گیرند باید تا بالاترین نقطه سد ادامه یابند،و در صورتی كه شالوده زیرین نفوذ پذیر بوده و كم عمق باشد ترجیحاً باید ادامه پرده آب بند تا انتهای بخش نفوذ پذیر شالوده برسد.دیافراگمهای داخلی كه از مواد صلب مانند بتن ساخته شوند ممكن است به علت نشست سد در بعضی از نقاط شكسته ش وند از این رو ترجیح داده می شود كه مغزه دیافراگمی در وسط سد از خاك رس ساخته شود كه عرض این مغزه خاكی در قاعده سد باید از 3/ تا 5/ برابر ارتفاع سد باشد.قرار دادن مغزه دیافراگمی در وسط سد از سهولت ساخت برخوردار است در حالی كه دیافراگم مایل نسبت به دیافراگم محوری تا حدی پایداری بیشتری را در برابر زلزله تأمین می كند.چنانچه جدار دیافراگمی تمامی ارتفاع از تاج سد تا انتهای شالوده نفوذ پذیر را نپوشاند آنرا دیافراگم ناقص نامند.ممكن است بخشهای عمیق شالوده را در زیر دیافراگم ناقص به وسیله تزریق یا پرده سپرهای فلزی و غیره آب بندی نمود.صلاحیت نوع خاك برای بنای سد خاكی و طبقه بندی خاكهادر بخشهای مختلف سد،مواد تشكیل دهنده آن ب اید ویژگیهای خاصی از لحاظ نفوذ پذیری ،استحكام برشی،تراكم پذیری،و مقاومت در برابرر پایپینگ داشته باشند.جدول زیر ترتیب اولویت استفاده از انواع خاكها را در طراحی سد و برنامه ریزی اولیه آن نشان می دهد.علامتهای به كار برده شده بر اساس طبقه بندی«یونیفاید»می باشد كه این طبقه بندی نیز به اجمال ارائه می شود. گروه خاك مقاومت نسبی برشی مقاومت نسبی در برابر پایپینگ نفوذ پذیری نسبی اولویت برای مغزه سد غیر همگن اولویت برای سد همگن خیلی خوب خیلی خوب خوب تا متوسط خوب تا متوسط زیاد زیاد زیاد تا متوسط زیاد خیلی زیاد زیاد تا متوسط زیاد متوسط نفوذ ناپذیرنیمه نفوذ ناپذیرنفوذ ناپذیركم نفوذ پذیر 1 4 2 5 3 1 2 3 4 5 GC GM SC SM CL برای پوسته سدهای مغزه دار فقط می توان از انواع GW,GP,SW,SP استفاده نمود كه ترتیب ترجیحی آن ها به همین ترتیبی كه در ا ینجا یاد شده است.انواع دیگر خاكها به هیچ وجه مناسب پوسته سد غیر همگن نیستند هر چند نمی توان با اعتماد و اطمینان از انواع دیگر خاكها به جز آنچه كه د ر جدول فوق آمده است برای مغزه سد یا برای سد همگن استفاده نمود،اما ترتیب اولویت گروههای دیگر برای دو هدف فوق صرفاً به منظور طبقه بندی عبارت است ازML,CH,OL,MH,OH2-6 كلیاتی كه در طراحی سد خاكی باید در نظر گرفته شودبر اساس تجربیاتی كه در مورد شكستن و تخریب سدهای خاكی به دست آمده است می توان نكات ذیل را به منظور تأمین ایمنی هر چه بیشتر و افزایش اطمینان در طراحی یك سد خاكی در نظر گرفت:1-به منظور جلوگیری از خرابیهای حاصل از جریان آب از روی سد،رعایت نكات زیر ضروری است:الف)ظرفیت سرریز تا آن حد باشد كه جریان حداكثر را بتواند عبور دهد.ب)طرح چنان باشد كه از سرریز شدن آب حاصل از امواج در شرایطی كه سطح آب مخزن در بالاترین وضعیت است،جلوگیری گردد.ج)ارتفاع اصلی تا آن اندازه باشد كه حداقل ارتفاع آزاد را بعد از نشست كامل سد باقی بگذارد.د)اقداماتی صورت گیرد كه از فرسایش خاكریز سد به علت تأثییر امواج و نیز به علت اثر آبهای سطحی جلوگیری گردد.ه)تاج سد به قدر كافی عریض باشد تا اثر زلزله های احتمالی بر آن تأثیر مخرب نداشته باشد.2-به منظور جلوگیری از خرابیهای حاصل از زه،مقدار جریان آب در بدنه سد و شالوده آن نباید تا آن حد باشد كه تأمین هدف از ایجاد آن سد را خدشه دار سازد،و نیز فشار زه در هر نقطه در حدی باشد كه موجب تخریب نگردد بنابراین:الف)مقدار كمی جریان زه در بدنه و شالوده باید به میزان پیش بینی شده محدود گردد.ب)خطوط جریان زه(یا به عبارت دیگر،خط زه آزاد)دامنه ی پایین دست حتی الاامكان از سطح خارجی دامنه پایین دست دور نگهداشته شود تا موجب خرابی پوسته ای شدن نگردد.ج)فشار زه در هر نقطه و نیز شرایط دانه بندی و یكنواختی خاك و نوع تراكم،بویژه در حد فاصل لایه ها و در حد فاصل تغییر دانه بندی مواد،چنان باشد كه امكان ایجاد پدیده پایپینگ وجود نداشته باشد.د)امكان ایجاد نشت آب(به جز از مسیرهای معمولی و پیش بینی شده)در هر جایی باید به صفر برسد و الا امكان بروز پایپینگ را افزای می دهد.3-به منظور جلوگیری از خرابیهای ساختمانی لازم است: الف)دامنه ها هر كدام در برابر كلییه نیروهای ممكن (از جمله زلزله)در تمام وضعیت ها پایدار باشند.طرح فیلترفیلتر كه معمولاً از جنس خاك(و گاهگاهی به صورت شبكه های فلزی و الیاف و بافته های از جنس پلیمرهای مصنوعی)است نقش اصلی آن جلوگیری از شسته شدن و حركت مواد ریز دانه سازه خاكی می باشد،و بدیهی است كه مورد كاربرد آن در مكانهایی است كه تح ت تأثیر جریان ز ه قرار دارند.به علت وجود زه(یعنی بر اثر گرادیان هیدرولیك)دانه های ریز می توانند از محیط خود جدا شده و به همراه حركت آب به نقاط دیگری منتقل گردند به طوری كه استمرار این پدیده موجب پوك شدن بخشی از خاك می گردد كه خود موجب عدم پایداری می شود .به علاوه ،پیشروی پوك شدن به طرف گرادیان هیدرولیك بزرگتر(مخزن)موجب تسریع در تخریب می گردد كه سرانجام منجر به تخریب كامل سد خاكی خواهد شد.در تمام زهكشهای تعبیه شده برای سدهای خاكی،در چاههای كاهش فشار،در چاه های ماسه ای،در هر گونه مرز دو لایه ای كه به لحاظ دانه بندی تفاوت زیادی دارند،و موارد مشابه دگر،از جمله لایه انتقالی بین سنگچین حفاظت دامنه و سطح زیر آن،طرح و تأمین لایه های از فیلتر ضروری است.تهیه و طرح فیلتر مناسب باید حاوی دو ویژگی اصلی باشد:اول اینكه هدف اصلی را كه جلوگیری از شست شدن ذرات ریز است تأمین كند و دوم اینكه مقاومت آن در برابر حركت زه بیش از خاك مورد حفاظت نباشد،زیرا در غیر این صورت فشار هیدرولیكی آب در مرز بین خاك اصلی و فیلتر موجب ناپایدار شدن خاك می گردد .به عبارت دیگر نفوذ ناپذیری لایه فیلتر باید بیش از نفوذ پذیری خاك مورد حفاظت باشد.به منظور تأمین هدف اول لازم است كه اندازه مربوط به 15% منحنی دانه بندی فیلتر بزرگتر از 4تا5 برابر اندازه مربوط به 85%منحنی دانه بندی خاك مورد حفاظت نباشد،فیلترD15D 85خاك مورد حفاظتنسبت D 15فیلتر به D 85 خاك مورد حفاظت را نسبت پایپینگ گویند و این شرط را شرط عدم پایپینگ می نامند.به منظور تأمین شرط دوم،لازم است كه اندازه ی مربوط به 15%منحنی دانه بندی فیلتر اقلاً 4تا 5 برابر اندازه مربوط به 15% منحنی دانه بندی خاك مورد حفاظت باشد،یعنی: فیلتر D 15 ( حداكثر 40 )5تا 4 > ————— D 15خاك مورد حفاظتضمناً دانه بندی فیلتر نباید بیش از 5 درصد دانه های ریز تر از 75 میكرن داشته باشد،رابطه فوق را شرط نفوذ ناپذیری نامند. «تیلر»(1948)بر اساس تجربیاتش نتیجه می گیرد كه نفوذ پذیری خاكها با (D 15)(10)متناسب است ،از این رو با رعایت شرط نفوذ پذیری در فیلتر باید نفوذ پذیری فیلتر 16 تا 25 مرتبه بیش از نفوذ پذیری خاك مورد حفاظت باشد و لذا نیروی زه در فیلتر به همین نسبت كمتر باشد.پژوهشگران و مهندسان مختلف بر اساس تجربیات و آزمایشهایی كه انجام دادهاند پاره ای محدودیت یا تسلیهاتی به این دو شرط ذكر شده افزوده اند كه بر حسب مورد،رعایت این نكات موجب سهولت طرح می گردد.مثلاً آیین نامهU S B Rحداكثر اندازه دانه ها را در فیلت ر به 3 اینچ محدود می كند و این منظور جلوگیری از جدا شدن دانه های خیلی بزرگ از دانه های ریز تر در ضمن ریختن خاك در محل می باشد.همچنین آیین نامهU S A C E (1955)و U S A(1971)دو شرط ذیل را برای طرح فیلتر در نظر می گیرد: D 15 فیلتر D 50فیلتر <=5———— و 5 <= ———————D 85 خاك مورد حفاظت D 85 خاك ورد حفاظتعلاوه بر آیین نامه USACE(1955)یاد آوری می شود كه:شرایط ذكر شده در بالا برای تمام خاكها قابل استفاده است به جز برای رسهای با بلاستیسیته بالا تا متوسط كه فاقد ماسه و سیلت باشند،برای این گونه خاكها لازم است از فیلتر مطبق استفاده شود.برای خاكهای رسی،D 15 فیلتر را می توان تا مقدار 4/0 میلیمتر هم رسانید و از شرط D 50 نیز صرف نظر نمود.با كاربرد این نكته اخیر،می توان برای خاكهای رسی با پلاستیسیته بالا تا متوسط ،از فیلتر یا لایه ای استفاده كرد،و به هر حال خاك فیلتر باید دانه بندی گسترده باشد و در عین حال به منظور عدم جدا شدن دانه ها با اندازه های مختلف،ضریب یكنواختی (نسبت D 60 بهD 15)آن از 20 تجاوز ننماید ،زیرا هر چه ضریب یكنواختی بزرگتر باشد امكان جدا ش دن دانه های درشت تر از ریز تر در ضمن حمل و نقل و ریختن و كوبیدن خاك بیشتر می گردد.رابطه D 50 بیانگر موازی بودن تقر یبی منحنی دانه بندی فیلتر و خا ك مورد حفاظت است.بعضی از پژوهشگران پیشنهاد می كنند كه اگر خاك مورد حفاظت شامل درصد زیادی از قلوه سنگ و شن درشت است،طرح فیلتر آن بر اساس آن بخش از دانه بندی خاك ب اشد كه از 1 اینچ كوچكتر است.همچنین نتایج مطالعات تجربی دیگری كه اخیراً توسط «شرارد»و همكاران وی(1984)صورت گرفته است به طور خلاصه به شرح زیر ارائه گردیده است:د مورد فیلتر های ماسه و شنی با دانه بندی یكنواخت (D 15 فیلتر بین 1 تا 10 میلیمتر)تجربیات نشان داد كه اینگونه فیلترها از حركت دانه های تا قطر D 15 11/0 و بزرگتر جلوگیری می كنند،اما دانه های كوچكتر از این اندازه ممكن است عبور كند.شرط اصلی فیلتر یعنیD 15/D 85<=5 تا حدی محافظه كارانه است .شرط D 50/D 50وD 15 /D 15 بر اساس تئوری یا تجربه قابل حمایت نیست.فیلترهای تشكیل شده از دانه های گوشه دار و خرد شده مانند دانه های گرد شده كارآی ی دارند.دانه بندی فیلتر الزاماً ضروری نیست كه مشابه توزیع دانه بندی خاك مورد حفاظت باشد،این نتیجه گیری برای فیلترهای با دانه بندی نسبتاً یكنواخت و درصد ناچیزی از دانه های ریز تر از 200 مش می باشد،هر چند می توان برای دانه بندی گسترده تا حدی كه ضریب یكنواختی از 10 تجاوز نكند نیز بكار برد. برای سیلتها و رسهای ماسه ای،شرط D 15/D 85<=5قابل قبول و محافظه كارانه است،حدود«اتربرگ»خاك رسی هیچ گونه تأثیر مهمی روی طرح فیلتر ندارد .برای دو نوع خاك رسی با دانه بندی یكسان ولی با قابلیت واگرایی(11)طرح فیلتر یكسان است.رعایت معیارهای تعیین شده برای طرح فیلتر در مورد فیلترهای بحرانی (مثلاً در دامنه پایین دست سد و در جلوی زهكش مایل در مجاورت هسته)ضروری است،اما در مورد فیلترهای غیر بحرانی(ماند فیلتر بالادست سد)رعایت معیارهای كمی ضرورت ندارد.در مورد پروژه های بزرگ لازم است طرح پیشنهادی فیلتر در آزمایشگاه آزمایش گردد تا از لحاظ پایدار باشد،مثلاً در برابر یك گرادیان هیدرولیك حدود 1000 پایدار باشد. ادامه خواندن مقاله در مورد كليات طرح و ساخت سدهاي خاكي

نوشته مقاله در مورد كليات طرح و ساخت سدهاي خاكي اولین بار در دانلود رایگان پدیدار شد.