بررسی تأثیر مشخصات هندسی سد بر اشباع‌شدگی پوسته‌ پایین‌دست در سدهای خاکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آیت الله العظمی بروجردی (ره)، بروجرد، ایران

2 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آیت الله العظمی بروجردی (ره)، بروجرد، ایران

3 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

در سدهای خاکی عوامل مختلفی بر پایداری و میزان دبی عبوری از بدنه سد تأثیرگذار است؛ از جمله این عوامل می‌توان به مشخصات هندسی بدنه و هسته سد، ضریب نفوذپذیری مصالح استفاده‌شده در بدنه سد و ارتفاع آب بالادست سد اشاره کرد. این عوامل با استفاده از روش‌های عددی، تحلیلی و آزمایشگاهی مورد بحث واقع می­شوند و تأثیر آنها مورد ارزیابی قرار می­گیرد. در این مقاله قصد بر آن است با استفاده از روش‌های تحلیلی و نرم‌افزاری به بررسی میزان اشباع‌شدگی پوسته پایین‌دست یک سد خاکی غیرهمگن پرداخته شود. برای این منظور بدنه سد خاکی در نرم‌افزار ژئواستودیو مدل‌سازی شده و تأثیر عوامل مختلف از جمله عرض بدنه و هسته سد، ضریب نفوذپذیری و ارتفاع آب پشت سد بر میزان اشباع‌شدگی پوسته پایین‌دست سد مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که عرض هسته و نسبت نفوذپذیری هسته به پوسته تأثیر به سزایی بر میزان اشباع‌شدگی پوسته پایین‌دست سد دارد. در مجموع در این پژوهش 250 مدل‌سازی مختلف انجام گرفت و در نهایت رابطه‌ای جهت بررسی تأثیر عوامل مختلف بر میزان اشباع‌شدگی پوسته پایین‌دست سد ارائه گردیده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Studying the Effect of Geometric Characteristics of Dam on Downstream Saturation in Earth Dam

نویسندگان [English]

  • Ahmadreza Mazaheri 1
  • Mehdi Komasi 2
  • Mohammad Soraghi 1
  • Masoud Nasiri 3
1 Department of Civil Engineering, Engineering Faculty, Ayatollah Borujerdi University, Borujerd, Iran
2 Department of Civil Engineering, Engineering Faculty, Ayatollah Borujerdi University, Borujerd, Iran
3 Civil Engineering Department,, Engineering Faculty, Razi University, Iran.
چکیده [English]

Various factors affect stability and seepage rate in the embankment dams. These factors are geometrical characteristics of dam embankment and core, permeability coefficient of soil and height of water level in upstream. The above-mentioned factors are discussed using numerical, analytical and experimental methods, and their impacts are evaluated. In the present paper, using the numerical and analytical methods, the saturation condition of downstream curst of non-homogeneous earth dam is investigated. For this purpose, the earth dam embankment was modeled in Geo-Studio software and the effects of different factors including: width, dam core, permeability and water level in the reservoir on saturation rate of dam downstream crust were evaluated. The results of this study indicate that the width and the permeability coefficient ratio of core to curst, have a greatest impact on saturation of dam downstream. In total, 250 models were analyzed in different condition and finally a function was presented in order to investigate the effects of various parameters on saturation of downstream curst of earth dam.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Earth dam
  • Geo-Studio
  • Saturation
  • Seepage
Asadi, M. and Khazaei, J. (2016). Seepage analysis in body and foundation of Dam using the Seep/3D and Seep/W. Journal of science and today’s world 3(10), 457-461
Casagerande, A. (1937). Seepage Through Earth Dams, in Contibuion to Soil Mechanics 1925-1940, Boston Society of Civil Engineers, Boston, 295.
Chen, Q. Hua Zou, Y. Tang, M. Rong He, C. (2014). Modelling the Construction of a HigEmbankment Dam. KSCE Journal of Civil Engineering,  18, 93-102,
Creager, W. P. Justin, J. D. Hinds, J. (1965). Engineering for Dam. Vol III,. John Wiley & Sons. New York.
Dupuit, J. (1863). Etudes theoriques et practiques sur le mouvement des eaux dans les canaux decouverts et a travers les terrains permeables. Dunod, Paris.
Emamalizadeh-Ghanati, A. Asghari-Kaljahi, E. Bashirgonbadi, M. (2016). Optimizing cut off wall depth in Gurdian dam of Julfa based on the seepage analysis by Seep/W. Hydrogeology,1, 1. (In Persian)
Gikas, V. Sakellariou, M. (2008). Settlement Analysis of the Mornos Earth Dam (Greece): Evidence from Numerical Modeling and Geodetic Monitoring. Journal of Engineering Structures, 30, 11, 3074-3081.
Jamea, P. and Gorwdon (1960).  Rockfill dams: dams with sloping earth cores, Transaction, ASCE, 125, 3069.
Kacimov, A. R., & Brown, G. (2015). A transient phreatic surface mound, evidenced by a strip of vegetation on an earth dam. Hydrological Sciences Journal, 60(2), 361-378
Kacimov, A. R., Yakimov, N. D., & Simunek, J. (2020). Phreatic seepage flow through an earth dam with an impeding strip. Computational Geosciences, 24(1), 17-35
Kalateh, F. hosseinejad, F. (2018). Coupled Analysis of Earth Dams and Estimating the Associated Pore Water Pressure Using Finite Element Method. Journal of Ferdowsi Civil Engineering, 31, 2. (In Persian)
Masksimovic (1973). ptimum position of the central clay core of a rockfill dam in respect to arching and hydraulic fracture, in:Transaction, Eleventh International Congress on Large Dams, vol. III, Madrid.
Mohamed Abd El-Razek M. Rezk. (1995). Earth dam with an internal core, Alexandria Engineering Journal Alexandria University. 34(1). 1–13.
Mohamed Abd, El-Razek M Rezk. Ahmed Ali Senoon. (2011) Analytical solution of seepage through earth dam with an internal core. Alexandria Engineering Journal. 50, 111–115
Mohammadi, M. Barani, G. Qaderi, K. (2015). Optimization of Clay Core Dimensions in Earth Dams Using Simulated Annealing. Amirkabir Journal of Science & Research (Civil & Environmental Engineering), 47,1. (In Persain).
Rahimi, H, (2018). Earth Dam. (5th ed) Tehran, Publication University of Tehran.
Schafferank, F. (1917). ber die Standicherheit durchlaessiger geschuetteter Dmme, Allge, Eauzeitung
Stark, T. D., Jafari, N. H., Zhindon, J. S. L., & Baghdady, A. (2017). Unsaturated and transient seepage analysis of San Luis Dam. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 143(2), 04016093
Stello, W. (1987). Seepage chart for homogeneous and zoned embankment. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 113(9), 996-1012.
USBR (1987). Design of Small Dams. U.S. Bureau of reclamation, Department of Interior, Col ,USA.
Wang, W. and Höeg, K. (2016). Simplified material model for analysis of asphalt core in embankment dams. Construction and Building Materials Journal, 124 , 199–207.