دانلود پایان نامه : تحلیل تراوش در سد خاکی با پی نفوذپذیر و پرده آببند

دانلود پایان نامه : تحلیل تراوش در سد خاکی با پی نفوذپذیر و پرده آببند

تعداد صفحات: 191

فرمت فایل: word

دسته بندی: -

قیمت: 6500 تومان 1 تومان

تعداد نمایش: 1203 نمایش

ارسال توسط:

تاریخ ارسال: 13 فوریه 2016

به روز رسانی در: 25 فوریه 2018

خرید این محصول:

پس از پرداخت لینک دانلود برای شما نمایش داده می شود.

6500 تومان 1 تومان – Purchase

دانلود پایان نامه : تحلیل تراوش در سد خاکی با پی نفوذپذیر و پرده آببند

 

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده فنی و مهندسی

 

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”

 مهندسي عمران سازه های هیدرولیکی

 

چکیده 1
مقدمه 2
فصل اول : کلیات
1-1)   هدف 5
1-2)   پیشینه تحقیق 6
1-3)   روش کار و تحقیق 8
فصل دوم : روش های تحلیل ترا وش در سد های خاکی
2-1) قوانین حاکم بر حرکت آب در خاک 11
2-1-1)  قانون دارسی 11
2-1-1-1)  خط جریان 11
2-1-1-2)  خط هم پتانسیل 11
2-1-1-3)  شیب خطوط جریان و هم پتانسیل 12
2-1-2)  معادله لاپلاس 12
2-1-3)  شبکه جریان 13
2-2) تراوش از بدنه سد های خاکی روی پی غیر قابل نفوذ 13
2-3-1)  مصالح همگن و همروند 13
2-3-2)  مصالح همگن و غیر همروند 15
2-3-3)  مصالح غیر همگن و همروند 15
2-3) تراوش از بدنه سد های خاکی بر روی پی نفوذپذیر 16
2-3-1)  پی با نفوذپذیری کم (در مقایسه با نفوذ پذیری بدنه سد) 16
عنوان شماره صفحه
 
2-3-2) بدنه با نفوذپذیری کم (در مقایسه با نفوذ پذیری پی) 16
2-4)   تراوش در سدهای خاکی 16
2-4-1)  تراوش از بدنه سدهای خاکی 16
2-4-2)  تراوش از پی سدهای خاکی 17
2-4-3)  نمونه ای از تخریب شدن سد خاکی (سد Grand Teton) 18
2-5)   راهکارهای مقابله با تراوش در سدهای خاکی 20
2-5-1) روش های کاهش نشت از بدنه و پی در سدهای خاکی 20
2-5-1-1) استفاده از هسته با نفوذپذیری بسیار کم در بدنه سد 21
2-5-1-2) استفاده از رویه آب بند در سطح بالادست 21
2-5-1-3) استفاده از پرده آب بند در پی 22
2-5-1-4) استفاده از پرده تزریق در پی 23
2-5-1-5) استفاده از رویه با نفوذ پذیری بسیار کم در کف مخزن 24
2-5-1-6) استفاده از ازدیواره آب بند(دیافراگم) (Diaphragm wall cut-off) 25
2-5-2) روشهای کنترل و جمع آوری آب نشتی 25
فصل سوم : معرفی نرم افزار و معرفی سدهای مورد مطالعه
3-1) معرفی نرم افزار plaxis 28
3-1-1)  کلیات مدل کردن در برنامه plaxis 29
3-1-2)  مدل سد علویان در برنامه plaxis 30
3-1-3)  مدل Taleghan earth dam 30
3-2) معرفی سدهای مورد مطالعه و استفاده برای تحلیل تراوش 37
 
عنوان شماره صفحه
 
3-2-1) سد سیمینه­رود 37
3-2-1-1) طراحی بدنه سد سیمینه­رود 37
3-2-2)  سد دویرج 39
3-2-2-1) طراحی بدنه سد دویرج 39
3-2-3)  سد طالقان 40
3-2-3-1) طراحی بدنه سد طالقان 40
3-3) بررسی صحت نتایج تحلیل (Validation) و ارائه نتایج 42
3-3-1-  مقایسه نتایج تحقیق حاضر با نتایج داده­ های محلی 42
3-3-2-  بررسی صحت نتایج تحلیل با روابط ارائه شده توسط استلو و داکلر 43
3-3-2-1- روابط استلو جهت محاسبه تراوش در بدنه سدهای خاکی 43
3-3-2-2- روابط داکلر جهت محاسبه تراوش در پی سدهای خاکی 47
3-4) مش بندی 52
فصل چهارم : مدلسازی و نتایج عددی
4-1- محاسبه دبی تراوش با استفاده از نرم ­افزار plaxis 54
4-2- پیش فرض های تحقیق 54
4-3- نمودارهای کاربردی جهت تعیین تراوش در سدهای خاکی 54
فصل پنجم : نتيجه‌گيري و پيشنهادات
نتيجه‌گيري 158
پيشنهادات 159
منابع و ماخذ
فهرست منابع فارسي 160
عنوان شماره صفحه
 
فهرست منابع لاتين 161
سايت هاي اطلاع رساني 163
چكيده انگليسي 164

1-1- هدف

شاید هیچ نوع سازه­ای که توسط انسان ساخته شود به اندازه سد بزرگی که که دارای دریاچه وسیعی بوده و در پائین­دست آن منطقه پرجمعیتی وجود دارد دارای زمینه خطر برای جان و مال افراد نباشد. و با توجه به اینکه بعد از انقلاب تعداد زیادی سد خاکی درکشور ساخته شده است که اکثراً از نظر موقعیت مکانی مشرف به روستاها و شهرها یا مراکز پراهمیت کشاورزی قرارگرفته­اند و اینگونه سدها اکثراً نیازمند مهندسی مجدد و بررسی کیفیت ایمنی بدنه بوده و می­بایست مشکلات احتمالی ساخت آنها مورد تجزیه و تحلیل قرارگرفته، و درصورت امکان تمهیدات جدیدی درنظر گرفته شود.

در اکثر موارد منظور از ایجاد سد ذخیره مقدار مشخصی آب در پشت سد و استفاده از آن در مواقع ضروری است. اگر میزان تراوش از اطراف دریاچه سد زیاد باشد نمی­توان آب مورد نظر را ذخیره نمود. یافتن میزان تراوش و یا چاره­جوئی در مورد آن در بعضی مواقع بسیار مشکل و گاهی غیرعملی است. لذا تراوش از طریق دریاچه سد یکی از مسائل عمده­ای است که باید در نظر داشت.

در این پروژه (تحقیق) سعی بر این است تا با بررسی نمونه­های مختلف سدهای خاکی مقدار تراوش را در حالتهای مختلف با استفاده از یکی از روشهای کنترل تراوش که وجود پرده آب­بند است (یکی از راهکارهای مهم جهت کنترل تراوش وجود پرده آب­بند می­باشد) با استفاده از نرم افزار المان محدود بدست آورده و از طریق نمودار نشان داده، و به بهترین حالت کاهش نشت رسید. و هدف کلی از انجام این تحقیق بر این است تا شرایط مناسب جهت توجه بیشتر و بهتر به اینگونه پروژه­­ها را موجب گردد.

بدیهی است آنچه به آن پرداخته می­شود گوشه­هایی از مباحث پیچیده و گسترده سدهای خاکی و موضوع نشت در بدنه آنها می­باشد.

1-2- پیشینه تحقیق

 

چشمگیرترین پیشرفت در زمینه رفتار سدها در ارتباط با مسئله تراوش در سد خاکی و تاثیر آن بر پایداری سد است. خرابیهائی که در پی سدها بر اثر تراوش و به دلیل شسته شدن دانه­های خاک (Piping) بوقوع پیوسته برای اولین بار توسط ترزاقی (Terzaghi)  بدرستی توضیح داده شده است. سپس، ترزاقی به اهمیت نیروهایی که بر اثر نشت آب در سدهای خاکی و بتنی بوجود می­آیند توجه نمود. از سالهای 1930 به بعد، پیشرفت­های عمده­ای درباره حل مسئله تراوش و جریان آب در خاک، با سطح آزاد، جریان آب در مصالح غیرایزوتروپیک و خصوصیات جریان در مرز دو مصالح مختلف، انجام گرفت]1[.

در سال 1856، دارسی رابطه ساده خود را برای جریان آب در خاک تا آنجا که مربوط به مسئله تراوش در سد خاکی می­شود، ارائه نمود]2[.

در سال 1931، کوزنی (kozeny) برای جریان در یک قشرنفوذناپذیر افقی منتهی به یک قشر نفوذپذیر افقی دیگر (نظیر زهکش افقی در سد خاکی) راه حلی تئوری برای مسئله تراوش با سطح آزاد ارائه نمود]3[.  

در این زمینه به تحقیق آقای مطهری­نژاد می­توان اشاره نمود که بر روی سد خاکی همگن انجام شده و با مطابقت فرمولهای کوزنی با نتایج حاصل از تحلیل plaxis به نتایجی جهت محاسبه دبی تراوش پرداخته است]7[.

در تحقیقی که توسط آقایان ذکریا زورسنا، امیر حمیدی، علی قنبری بر روی سد مخزنی کرخه با هسته رسی صورت گرفته است می­توان مشاهده نمود که مقدار نشت با متغییر قرار دادن ضریب نفوذپذیری پرده آب­بند محاسبه شده است و در نموداری دیگر با تغییر در میزان ضخامت پرده آب­بند میزان نشت بدست آمده است]13[.

می­توان یک نمونه تحقیق که بر روی سد خاکی کالسیک ترکیه توسط دپارتمان مهندسی زمین­شناسی دانشگاه مرسین ترکیه برای بررسی و ارائه راهکارهای جلوگیری از تراوش در پی سد انجام شده است را نام برد. این سد به ارتفاع 77 متر جهت آبیاری قسمت پائین­دست سد ساخته شده بود، در قسمت راست فنداسیون سد شکافهایی در پی سد، از جنس کنگلومرا (سنگ آهک) مربوط به دوره سوم زمین­شناسی ایجاد شده بود. شکافها به سمت داخل سد در حال گسترش بودند، بعد از ذخیره آب در پشت سد، روزنه­های جدیدی در اطراف ناحیه نشت دیده می­شد. بررسی­ها نشان می­داد که تراوش در امتداد دیوار اصلی سد بوده و سوراخ­هایی که موجب نشت گردیدند تا ارتفاع ((Elevation  442 متری توسعه پیدا کردند. جهت کاهش نشت ملات رقیق گروت بین دریچه آبریز و بدنه سد و زیر دریچه آبریز تزریق گردید. نتیجه این امر کاهش نسبتاً مناسب نشت از محل چشمه­های موجود بود. البته نشت اندکی کماکان در بدنه سد وجود دارد که نیازمند بررسی­های بیشتر و کاملتری می­باشد [10].

تحقیق دیگری بر روی سد سنگ­ریزه ای با هسته رسی روی رودخانه ناک دنگ کره توسط Jin-yong Lee و Hyoung-soo  و همکاران در سال 2006 برای تعیین مسیرهای تراوش آب انجام گرفت. آبگیری این سد در آگوست 1994 آغاز و در آوریل 1998 پر شد. هنگامی­که ارتفاع آب در پشت سد به 150 متر رسید، سه حفره نشت در پوسته سد مشاهده شد. برای تعیین کردن مسیرهای ممکن تراوش در نواحی آسیب دیده بالقوه در سد، از تست تراسر)  (tracer استفاده شده است …

 

 

2-1- قوانين حاكم بر حركت آب در خاك

 

سد خاكي جسمي است متشكل از ذرات ناپيوسته خاك در اندازه­هاي مختلف كه لازم است در مقابل جريان آب قرار گرفته و آن را ذخيره كند. با ذخيره شدن آب در پشت سد و افزايش سطح آن، انرژي پتانسيلي ذرات آب افزايش مي­يابد و با توجه به ماهيت متخلخل، شروع به حركت در آن مي­كند.

 

2-1-1- قانون دارسي

قانون دارسي بصورت  بيان مي­شود، جريان آب در محيط متخلخل در مسير يك خط جريان را درشکل 2-1می­بینیم.

در این رابطه:

k ضريب نفوذپذيري دارسي كه عبارت است از سرعت جريان آب در خاك تحت شيب آبي واحد در حقيقت، مي­توان گفت كه ضريب نفوذپذيري استعداد يا قدرت يك محيط متخلخل نسبت به عبور آب يا ساير سيالات از داخل محيط است،  qدبي جريان، i شيب آبي، A‌ سطح مقطع جريان مي­باشد ]1.[

شکل2-1- نمائی از جریان آب در محیط متخلخل خاک ]1 [

2-1-1-1- خط جريان

بنا به تعريف، مسير حركت ذرات آب از يك نقطه به نقطۀ ديگر خط نشت (Seepage line) ناميده مي­شود و خط جريان (Flow line) يك خط نشت فرضي است كه مسير آب را در يك محيط متخلخل يكنواخت همگن و همروند (Isotrope) نشان مي­دهد ]1.[

 

2-1-1-2- خط هم­پتانسيل

خط هم­پتانسيل (Equipotential Line) عبارت است از مكان هندسي نقاطي از محيط متخلخل كه داراي انرژي پتانسيلي يكساني هستند. اين خط گاه خط هم­فشار پيزومتريك (Line of Equal piezometric Head) ناميده مي­شود ]1.[

2-1-1-3- شيب خطوط جريان و هم­پتانسيل

چنانچه خطوط جريان و هم­پتانسيل در يك سيستم محورهاي مختصات دو بعدي در نظر گرفته شوند شكل 2-2 روابط بين مؤلفه­هاي سرعت روي يك خط جريان بصورت زير خواهد بود:

 

شکل2-2- مشخصات شيب خطوط جريان و هم پتانسيل 

 

شيب خطوط جريان و هم­پتانسيل از نظر مقدار معكوس و از نظر علامت مخالف يكديگرند، يعني مي­توان نوشت: از اين رو بنا بر قوانين رياضي در يك محيط متخلخل همگن و هم­روند اين دو خط عمود بر يكديگرند البته واضح است كه در محيط ناهمگن يا نا همروند اين وضعيت صادق نخواهد بود                                                           

 

2-1-2- معادلۀ لاپلاس (Laplace Eqution)

براي تعيين معادلۀ حركت آب در خاك، المان كوچكي از محيط متخلخل خاك به ابعاد dx , dy, dz مطابق شكل زير در يك سيستم محورهاي مختصات 3 بعدي در نظر مي­گيريم و حركت آب در اين المان كوچك تحت شيب آبي معين را بررسي مي­كنيم ]1.[

مقدار جريان­هاي ورودي (input flow) و جريان­هاي خروجي (output flow) به داخل و خارج اين المان به ترتيب با علائم qi و qo‌ در نظر گرفته مي­شوند. همچنين فرض مي­شود كه اين المان كوچك در داخل يك محيط متخلخل اشباع در زير سطح آب قرار دارد و حالت پايدار (Steady State) مطابق تعاريف هيدروليكي برقرار است. در اين صورت، بايد مجموع جريان­هاي ورودي و خروجي مساوي باشد. پس مي­توان نوشت 

 

شکل2-3- حركت آب در يك المان كوچك در محيط متخلخل 3 بعدي 

براي حل معادلۀ لاپلاس روش­هاي مختلفي وجود دارد كه شامل تحليل عددي، روش مقايسه­اي به طريق مدل الكتريكي، روش مقايسه­اي به طريق فيزيكي و روش ترسيمي است .

 

2-1-3- شبكۀ جريان

همان­طور كه قسمت قبل به آن اشاره شد، حل ترسيمي معادلۀ لاپلاس منجر مي­شود به دو خانوادۀ منحني عمود بر هم كه در مورد حركت آب در خاك، يك سري از اين منحني­ها خطوط جريان و سري دوم خطوط هم­پتانسيل ناميده مي­شوند. مجراي بين دو خط جريان مجاور در اصطلاح مجرا يا كانال جريان (Flow Channel) ناميده مي­شود .

2-2- تراوش از بدنه سدهای خاکی روی پی غیر قابل نفوذ

 

 تراوش از بدنه سد های خاکی روی پی نفوذناپذیر ممکن است به سه صورت اتفاق بی­افتد:

2-2-1- مصالح همگن و همروند

2-2-2- مصالح همگن وغیر همروند

2-2-3- مصالح غیر همگن و همروند

 

 

در کلیه مسائلی که تراوش از زیر سد و یا از طریق پی می­باشد شرایط مرزی مشخص است ولی در مسئله جریان آب درداخل سد (بدنه سد) مرز بالا یا بالاترین خط جریان نامشخص است و بایستی آنرا مشخص نمود. در میان راه­حلهای نظری که برای تراوش با سطح آزاد وجود دارد، راه­حل کوزنی (Kozeny) برای جریان در یک لایه متشکل از مصالح همگن و همسان برروی یک پی غیر­­­ قابل ­نفوذ است.

 

 

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه خرید که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک مصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشد .

 

2 نظر

  1. یا سلام بنده این فایل رو خریداری کردم متاسفانه لینکش رو دریافت نکردم در ساعت 13.04دقیقه تاریخ 1
    396/11/9

پاسخ دهید