بررسی قوس زدگی در سدهای سنگریزه ای یک دهه پس از پایان ساخت با نتایج تحلیل عددی و مونیتورینگ بدنه سد (مطالعه موردی سد شهید مدنی تبریز)

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 11، دوره 35، شماره 1 - شماره پیاپی 37، خرداد 1401، صفحه 59-74   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jfcei.2022.73934.1098

نویسندگان

رسول فرج نیا¹؛ رامین وفائی پورسرخابی^{* 1}؛ احمد زارعان²؛ روزبه دبیری¹

¹گروه عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

²گروه عمران، واحد شبستر، دانشگاه آزاد اسلامی، شبستر، ایران

چکیده

در تحقیق حاضر، رفتار مکانیکی سد سنگ‌ریزه‌ای شهید مدنی ده سال پس از تکمیل بدنۀ سد مورد ارزیابی قرار گرفته‌است. تحلیل عددی سه‌بعدی براساس روش اجزای محدود برای بدنه و تکیه‌گاه سد در نرم‌افزار میداس انجام شد. داده‌های ثبت‌شده توسط ابزارهای واقع در کل بدنۀ سد با نتایج تحلیل عددی در محل ابزار مقایسه گردید. نشست، فشار آب منفذی، تنش عمودی کلی و کنترل پایداری بدنۀ سد، پارامترهایی بودند که برای ارزیابی رفتار سد در ده سال پس از پایان ساخت سد، مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نشست‌ها، میزان فشار منفذی و تنش کلی به‌دست‌آمده از تحلیل عددی با داده‌های ثبت‌شده توسط ابزارها، منطبق بوده‌است. به‌طوری‌که در رفتار خطی بین داده‌های ابزار دقیق و تحلیل عددی در مورد نشست، فشار منفذی و تنش کل ضرایب همبستگی به‌ترتیب 67،84 و99 درصد به‌دست آمدند. پارامترهای فشار منفذی و تنش کل برای کنترل شکست هیدرولیکی هسته مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نتایج ماکزییمم مقدار نشست حاصل از تحلیل‌های عددی و ابزار دقیق به‌ترتیب 1/79 و 1/90 متر، برای فشار منفذی450 و420 کیلوپاسکال، برای تنش کل 1440و1205 کیلوپاسکال به‌دست آمده‌است. با محاسبات صورت‌گرفته ماکزییمم نسبت ضریب قوس در سد شهید مدنی حاصل از قرائت ابزار دقیق و تحلیل عددی به‌ترتیب 0/77 و 0/91 بود که هر دو کمتر از عدد یک است، هم‌چنین حداکثر R_u حاصل از تحلیل عددی و ابزار دقیق نصب‌شده در هسته به‌ترتیب  0/35 و 0/47 می‌باشد که کمتر از مقدار پیش‌بینی‌شده در مرحلۀ طراحی 0/5 می‌باشند. بنابراین احتمال وقوع قوس‌زدگی هسته وجود ندارد، که نشان می‌دهد سد از نظر شکست هیدرولیکی در محدودۀ امن قرار دارد.

کلیدواژه‌ها

سد سنگریزه ای؛ اجزای محدود؛ فشار منفذی؛ قوس زدگی؛ شکست هیدرولیکی

مراجع

1. Javanmard, M., Amiri, F., Safavi, S. M., "Instrumentation Readings Versus Numerical Analysis of Taham Dam", International Journal of Engineering, 32, No. 1, pp. 28-35, (2019).
2. Hossein, S., Etemadifar, M., Aghamolaie, I., "Monitoring of Masjed Soleyman Dam Based on Instrumentation Data", International Journal of Innovative Science, Engineering & Technology, 4, No. 5, pp. 78-99, (2017).
3. Derakhshandi, M., Pourbagherian, H., Baziar, M., Shariatmadari, N., Sadeghpour, A., "Numerical Analysis and Monitoring of a Rock Fill Dam at the End of Construction", International Journal of Civil Engineering, 12, No. 4, pp. 175-199, (2014).
4. Yu, Y., Zhang, B., Yuan, H., "An Intelligent Displacement Back-Analysis Method for Earth-Rockfill Dams", Computers and Geotechnics, 34, pp. 423-434, (2007).
5. Komasi, M., Mazaheri, A. R., Beiranvand, B., "Numerical Analysis of the Arching Effect of Ayoshan Dam in the First Dewatering Period and Its Comparison with Accurate Instrument Results", Journal of Water and Soil Conservation Research, 26, No. 6, pp. 79-97, (2019).
6. Bharti, M. K., Sharma, M., Nazrul, Islam, "Study on the Dam & Reservoir, and Analysis of Dam Failures", International Research Journal of Engineering and Technology, 07, No. 05, pp. 303−317, (2020).
7. Zhenyu, W., Chen, C., Xiang, L., Liang, P., Limin, Z., "Discussion on the Allowable Safety Factor of Slope Stability for High Rock Fill Dams in China", Journal of Elsevier Engineering Geology, 272, pp. 220−235, (2020).
8. Soroush, A., Aghaei, Araei A., "Analysis of Behaviour of a High Rockfill Dam", Proceedings of the Institution of Civil Engineers -Geotechnical Engineering ICE Virtual Library, Vol. 159, No. 1, pp. 49-59, (2006).
9. Pramthawee, P., Jongpradist, P., Kongkitkul, W., "Evaluation of Hardening Soil Model on Numerical Simulation of Behaviors of High Rockfill Dams", Songklanakarin Journal. Sci. Technol, 33 No.3, pp. 325-334, (2011).

      Mazaheri, A. r., Alipour, R., Shokri Derivand, B., "Study the Monitoring and Numerical Analyses of Rock fill Dam (Case Study of Marvak Dam in Lorestan, Iran)", Civil Infrastructure Researches, Vol. 5, No.2, pp. 153-164, (2020).

10. Rashidi, M., Mohsen Haeri, S. M., "Evaluation of Behaviors of Earth and Rockfill Dams during Construction and Initial Impounding Using Instrumentation Data and Numerical Modeling", Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, Vol 9, 4, pp. 709–725, (2016).
11. 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 hydroelectric power plant,6, No, 21, pp. 66-73, (2019).
12. Ghanbari, A. and Shams Rad, S., "Development of an Empirical Criterion for Predicting the Hydraulic Fracturing in the Core of Earth Dams", Acta Geotechnica. pp. 1-12, (2013).
13. Ghods-Niroo consultant engineers Co, "Technical Report on the Studies of the Second Phase of Shahid Madani Dam", Tehran, (2002).
14. Mauriya Kumar, V., "Geotechnical Instrumentation in Earth and Rock-Fill Dams", Indian Geotechnical Conference, 10, pp.1027-1030, (2010).
15. Lefebvre, G., Duncan, J., Wilson, E., "Three-Dimensional Finite Element Analysis of Dams", Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 99, No. SM7, pp. 495-507, (1973).
16. Dunnicliff, J., Green, G., Geotechnical Instrumentation for Monitoring Field Performance: A Wiley Inter-science Publication, (1988).
17. Terzaghi, K., "Theoretical Soil Mechanics", New York, (1943).
18. Ghods-Niroo consultant engineers Co, "Technical Report on the Instrumentation of the Body of Shahid Madani Dam", Tehran, (2013).
19. Beiranvand, B., Komasi, M., "Monitoring and Numerical Analysis of Pore Water Pressure Changes Eyvashan Dam during the First Dewatering Period", Journal of Applied Research in Water and Wastewater,6, No.11, pp.1-7, (2019).
20. Geological Report of Shahid Madani Dam Engineering, Ghods-Niroo Consultant Engineers Co, Tehran, (2002).
21. Ghiasi, V., Heidari, F., Behzadinezhad, H., "Numerical Analysis and Back Calculation for Embankment Dam Based on Monitoring Results (Case Study: Iran-Lurestan Rudbar)", Sharif University of Technology Scientia Iranica. Transactions A: Civil Engineering,28, No. 5, pp.2519−2533, (2021).
22. Ghods-Niroo Consultant Engineers Co, "Technical Review of Numerical Analyzes to Control the Static and Dynamic Stability of Shahid Madani Dam", Tehran, (2009).
23. Henkel, D, "The Shear Strength of Saturated Remolded Clays, in Proceedings of the ASCE Research Conference on Shear Strength of Cohesive Soil", Boulder, Colorado, pp. 533-554, (1960).
24. Hongqi, M., Fudong, Chi, "Major Technologies for Safe Construction of High Earth-Rockfill Dams", Science Direct Engineering, 2, No. 4, pp. 498–509, (2016).
25. Lifeng Wen, MEng Junrui Chai, Xiao Wang, MEng Zengguang Xu, Yuan Qin, Yanlong Li, "Behaviour of Concrete-Face Rockfill Dam on Sand and Gravel Foundation", Geotechnical Engineering, 168, No. 5, pp. 439-456, (2015).
26. Mahinroosta, R., Alizadeh, A., Gatmirib, B., "Simulation of Collapse Settlement of First Filling in a High Rockfill Dam", Geotechnical Engineering, 187, pp. 32-44, (2015).
27. Nazari Giglou, A., Panahi, A., Solari, L., Bombar, G., "Assessment of Static and Dynamic Behaviour of Emarat Earth Dam by Finite Difference Method", Journal of Civil Engineering and Urbanism, 7, No. 1, pp. 01-11, (2017).
28. Sehra, R. S, Gupta, S. L, "Instrumentation of Earth & Rock Fill Dams", International Journal of Engineering and Applied Sciences, 5, No. 3, pp. 277-298, (2018).
29. Sigtryggsdóttir, F. G., Snæbjörnsson J. Th., Sigbjörnsson R., Grande L., "Rockfill Dam SETTLEMENT Data: Processing and Statistical Analysis", The 3rd International Symposium on Rock fill Dams, Chincold Hydropower, (2013).
30. Sivasuriyan, A., Vijayan, D.,Munusami, R., Devarajan, P., "Health Assessment of Dams under Various Environmental Conditions Using Structural Health Monitoring Techniques: A State-of-Art Review", International Research on Sustainable Developments for Environment Management, 5, pp. 455−464, (2021).
31. Terzaghi, K., "Stress distribution in dry and in saturated sand above a yielding trap-door", in Proceeding of First International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Cambridge, Massachusetts, 1, pp. 307-311, (1963).
32. Yongkang, W., Bingyin, Z., Yuzhen, Y., Zongliang, Z., "Consolidation Analysis of Nuozhadu High Earth-Rockfill Dam Based on the Coupling of Seepage and Stress-Deformation Physical State", International Journal of Geomechanics, 16 Issue 3, pp. 05-19, (2016).
33. Yongkang, W., Huina, Y., Bingyin, Z., Zongliang, Z., Yuzhen, Y., "Displacement-Based Back-Analysis of the Mode Parameters of the Nuozhadu High Earth-Rockfill Dam", Hindawi Publishing Corporation the Scientific World Journal,pp. 77-88, (2014).