شکست هیدرولیکی هسته سد خاکی hydraulic fracturing of Earth dam core

منبع: وبلاگ مهندسی ژئوتکنیک و مهندسی خاک و پی
مرجع کامل نرم افزار های Plaxis, slide, phases, UDEC, flac & ebook, manual

http://geotechnicscience.blogfa.com/
سدها از جمله سازه هاي مهندسي ساخت دست بشر مي باشند كه بطور مستقيم با آب ونيروهاي مخرب آن در ارتباط هستند . يكي از مشكلات عمومي در سدهاي خاكي كه از عوامل خرابي به شمار مي رود مسأله پيدايش ترك هيدروليكي در هسته رسي است . مطالعه بر روي سدها در سه محور اصلي تحليل پايداري تحليل تراوش و تحليل تنش – كرنش صورت مي پذيرد .

در تحليل تنش – كرنش ميزان نشست قسمتهاي مختلف سد در مراحل مختلف ساخت وبهره برداري از سد برآورد گرديده وضمناً احتمال وقوع شكست هيدروليكي بررسي مي شود . با باريك شدن دره وتند شدن شيب پاشنه ها وافزايش ارتفاع سد ، احتمال ايجاد ترك خصوصاً در ناحيه هسته افزايش مي يابد . عموماً تركها در ناحيه ايجاد كشش ( كرنشهاي كششي ) در اثر بار مرده بدنه سد ويا بر اثر آبگيري مخزن ويا وقوع زلزله حاصل مي شوند .

در حالت عمومي تركهاي هيدروليكي در اثر پديده فيزيكي جدايش در توده خاك يا سنگ ، در اثر اعمال فشار آب بالا پديدار شده و زمينه مناسبي را براي نشت آب و نهايتاً شكست فراهم مي آورد .

با استفاده از روش اجزاء محدود و بكارگيري مدل مناسب رفتاري مصالح در تحليل بدنه سد مي توان به سادگي نواحي محتمل به شكست هيدروليكي را شناسائي نموده و مورد ارزيابي دقيق قرار داد و پيشگيريهاي لازم را اعمال كرد .

قديمي ترين گزارش خرابي سدهاي خاكي براي نمونه در سال 1863 مربوط به سد ديل ديك است كه بر اساس گزارش ارائه شده به وسيله بايني 1981 در اين سد ، شكست هيدروليكي اتفاق افتاد .

درسدهاي خاكي اين پديده داراي نقش مخربي در سدها است و طراحان سدهاي خاكي درصدد پي

پيش بيني و جلوگيري از وقوع آن هستند . احداث سدها نقش حائز اهميتي در مهار سيلاب ، توليد نيرو وتأمين آب شرب مناطق شهري دارد .

به همين دليل ، آسيب شناسي سدها و پيشگيري از وقوع خرابيهاي آنها از اهميت ويژه اي برخوردار است . ولي واقعيت مطلب آن است كه براي درك بهتر اتفاقاتي كه از مرحله سخت شوندگي تا شكست اتفاق مي افتد به توضيح روش حلقه هاي پيوسته پرداخته مي شود .

براي بررسي اين پديده ابتداً بايد ماهيت ترك و نحوه بروز وگسترش آن در محيط مورد توجه قرار گرفته و سپس مكانيزمهاي وقوع آن در سدهاي خاكي مورد بررسي قرار گيرد . شكست هيدروليكي در توده هاي خاكي ، بصورت وقوع يا گسترش ترك خوردگي ، در اثر افزايش فشار آب وايجاد تمركز تنش بر روي لبه تركهاي موجود ، مي باشد . اين خرابي متمايز از پديده روانگرائي است كه در آن افزايش فشار آب حفره اي موجب صفرشدن تنش مؤثر خاك شده و غالباً خرابي آن همراه ترك خوردگي خاك نيست .

از سوي ديگر در غالب سدهائي كه در اثر اين پديده مخرب دچار خرابي شده اند ، پائين دست سد هيچ علامت هشداردهنده اي از خود نشان نداده است ويا اينكه فاصله بين بروز علائم و خرابي سد

به قدري كوتاه بوده كه عملاً عمليات مؤثري براي جلوگيري از خرابي صورت نگرفته است .

با تفاسير فوق شناسائي مكانيزمهاي مختلف خرابي توسط اين پديده وهمچنين زمان محتمل در وقوع مكانيزمهاي مذكور ضروري به نظر مي رسد .

تئوري ترك هيدروليكي فقط در خاكهاي ريزدانه قابل اعمال است ودر خاكهاي درشت دانه ترك هيدروليكي ايجاد نمي شود واصطلاحاً اين خاكها خود ترميم هستند ، يعني حتي اگر ترك ايجاد شود خود به خود ترميم مي شوند . آنچه در يك سد خاكي تحت عنوان ترك هيدروليكي عامل تهديد كننده به شمار مي رود چند مطلب است .

اولين مورد در زمينه تزريق است موارد ديگردرزمان ساخت وآبگيري مي باشد . ليكن خطرناكترين وجه آن ايجاد ترك هيدروليكي در حين آبگيري است . به دلايل مختلفي مناطق كم تنش در سد بروز مي كند كه در زمان آبگيري مي تواند خطر آفرين باشد .

از جمله اين عوامل دره تنگ ، عدم اصلاح كافي شيب كناره ها شيب زياد ديواره ها و ترك خوردگي ونفوذپذيري زياد كه باعث ورود آب به مناطق حساس مي شود ، عدم استفاده از رطوبت تراكم مناسب ، وضعيت نامناسب بستر ، استفاده از خاكهاي حساس مي باشد .

اين مسائل در كنار عوامل ديگري مانند حساسيت به نشست ، مقطع نامناسب ، خاك واگرا و عدم طراحي صحيح پرده آب بند وغيره سبب مي شود كه خطرات بزرگي اين بناي خاكي را تهديد كنند.

بنابراين اولاً بايد طراحي به نحو صحيحي انجام شود وثانياً به نشانه هاي ترك هيدروليكي توجه فراوان مبذول شود تا بتوان از بروز خطرات مربوط به پديده شكست هيدروليكي جلوگيري نمود .

این مقاله توسط آقای مهندس شهریاری تهیه شده است.

شکست هیدرولیکی هسته سد خاکی
http://www.box.net/shared/3jhjpotgk0

Key words: hydraulic fracturing, Hardening, Softening, Smeard Crack, Deformation Analysis, Limit Equilibrium, Analysis, Softening, Perfect Plastic, Hardening, Irwin, Piping

لینک کمکی دانلود: http://persiandrive.net/823798