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

Document Type : Original Article

Authors

1 Associate Professor, Faculty of Agriculture, University of Tabriz

2 Graduate student of hydraulic structures, Department of water engineering, Agriculture faculty, Tabriz University

Abstract

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.

Keywords

References

[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، ح.، نیکو، 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 Mechanics, 75(3), 629-642.
[7] Mishra, G. C., & Singh, A. K. (2005). Seepage through a levee. International Journal of Geomechanics, 5(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 engineering, 123(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 engineering, 128(4), 253-263.
Send comment about this article
CAPTCHA Image
Civil Infrastructure Researches
Volume 2, Issue 1 - Serial Number 1
September 2016
Pages 51-64

Files

Share

How to cite

Statistics