بررسی عددی اثر لوله زهکش زیر حوضچه آرامش سد انحرافی تبریز بر فشار برکنش

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز.

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد سازه های آبی، دانشگاه تبریز، دانشکده کشاورزی، گروه مهندسی آب

چکیده

نفوذ آب از زیر سازه هایی که بر روی خاک های نفوذ پذیر بنا می شوند، یکی از عوامل ایجاد ناپایداری در زیر سد می باشد. این ناپایداری ها عمدتاً به علت توسعه زیر فشار (نیروی بالا برنده)، فرسایش تدریجی درونی مصالح پی (پایپینگ) و یا وقوع پدیده جوشش ماسه رخ می دهد. لذا محاسبه فشار وارده به سطح تماس سد و نیز گرادیان هیدرولیکی خروجی در پایین دست این گونه سازه ها ضروری به نظر می رسد. از جمله اقداماتی که برای جلوگیری از پدیده زیر شویی، کاهش گرادیان خروجی و همچنین کاهش دبی نشت از زیر سدهای انحرافی صورت می گیرد، احداث دیواره های آب بند و نیز زهکش می باشد. هدف از این تحقیق بررسی میزان تاثیر شعاع، عمق و موقعیت احداث زهکش جمع کننده در کف حوضچه آرامش سد انحرافی بر میزان کاهش نیروی بالابرنده است که با استفاده از شبیه سازی مدل عددی سد انحرافی توسط نرم افزار Geo-Studio انجام گردیده است. نتایج حاصل بیانگر این است که با افزایش قطر زهکش جمع کننده، نیروی زیر فشار کل وارده به کف سازه کاهش می یابد. قرار دادن زهکش جمع کننده در بالادست سازه (زیر حوضچه آرامش)، موجب کاهش زیر فشار کل وارده به کف سازه می گردد. همچنین نصب عمیق تر زهکش لوله ای باعث افزایش نیروی زیر فشار در کف سازه می شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Investigation of the Effect of Drain on Uplift Pressure Under the Stilling Basin of the Tabriz Diversion Dam

نویسندگان [English]

  • Farzin Salmasi 1
  • Behnam Mansouri 2
1 Associate Professor, Faculty of Agriculture, University of Tabriz
2 Graduate student of hydraulic structures, Department of water engineering, Agriculture faculty, Tabriz University
چکیده [English]

Seepage of water from beneath of built structures on permeable soils causes uplift force along the contact of structure with foundation. This uplift force reduces hydraulic structure stability. Typically, these instabilities occur due to under-pressure development (uplift force), gradual inner degradation of foundation material (piping) or sand boil phenomenon. Thus, it seems necessary to calculate the pressure applied to the contact surface of the dam. One method for preventing piping phenomenon, reduction in exit gradient as well as decrease of uplift force beneath diversion dams includes implementation of weep hole. This study aims to study the effect of radius, depth and location of pipe drains under stilling basin upon how much uplift force decreases. The benefit of this study in agricultural field for soil and water engineers is to have a safe design of lined canals, weirs or diversion dams. To do this, numerical simulation of Tabriz diversion dam with Geo-Studio software was carried out. Results showed that application of drain pipe under the structure reduced uplift force respect to without drain under the structure. Increasing of drain radius; caused reduction of uplift pressure more but increased of seepage flow slightly. Installation of drain in upper part of stilling basin had a tendency to decrease uplift pressure more. Existence of drain near the stilling basin bottom caused in more reducing of uplift pressure than of installation of it in deeper depth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drain
  • Geo-Studio
  • Seepage
  • Uplift pressure
  • Weep hole

[١] نصرالهی، م. (1390). "بررسی ترکیب‌های مختلف عمق ترانشه و بلانکت رسی برای کاهش نشت از سد خاکی (مطالعه سد ستارخان)"، پایان‌نامه‌ی کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، دانشکده‌ی کشاورزی، دانشگاه تبریز.

[2] موهبت زاده، آ.، مشعل، م.، هدایت، ن. (1390). "بررسی اثر شبیه‌سازی فیلتر و زهکش در برآورد نشت در سد های خاکی (مطالعه‌ی موردی سد خاکی کرخه خوزستان)"، چها رمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران.

[3] کتابداری، م. ج.، سپیانی، ح. ع. (1390). "برآورد فشار هیدرولیکی و تراوش در بستر چند لایه سد های بتنی با استفاده از روش المان مرزی"، ششمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، ایران.

[4] خلیلی، ش.، شیخ رضازاده، حنیکو، ن.، امیری تکلدانی، ا. (1390). "ارزیابی روش‌های کاهش اثرات نشت و زیرشویی در سدهای خاکی"، یازدهمین سمینار سراسری آبیاری و کاهش تبخیر ،دانشگاه شهید باهنر کرمان.

[5] قبادیان، ر.، خدایی، ک. (1388). "تأثیرات دیواره آب‌بند و زهکش بر نیروی زیرفشار و گرادیان خروجی زیر سازه‌های آبی با حل عددی معادله عمومی جریان آب در خاک به روش احجام محدود"، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، دانشگاه فردوسی مشهد، جلد ٢٣، شماره ٤، صفحه‌ های ١٤٨-١٦٠.

[6] Barpi, F., & Valente, S. (2008). Modeling water penetration at dam-foundation joint. Engineering Fracture Mechanics75(3), 629-642.

[7] Mishra, G. C., & Singh, A. K. (2005). Seepage through a levee. International Journal of Geomechanics5(1), 74-79.

[8] Chahar, B. R. (2004). Determination of length of a horizontal drain in homogeneous earth dams. Journal of irrigation and drainage engineering,130(6), 530-536.

[9] Pakbaz, M. S., Dardaei, A., & Salahshoor, J. (2009). Evaluation of performance of plastic concrete cutoff wall in Karkheh Dam using 3-D seepage analysis and actual measurement. Journal of Applied Sciences,9(4), 724.

[10] Trojanowski, J. (2004). Assessing Failure Potential of Spillways on Soil Foundation, Dam Safty, Association of State Dam Safety Officials, Lexington, Ky. USA.

[11] Griffiths, D. V., & Fenton, G. A. (1997). Three-dimensional seepage through spatially random soil. Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering123(2), 153-160.

[12] Garg, N. K., Bhagat, S. K., & Asthana, B. N. (2002). Optimal barrage design based on subsurface flow considerations. Journal of irrigation and drainage engineering128(4), 253-263.

CAPTCHA Image