سدهای خاکی

سدهای خاکی ( Earth Dam ) یا ( Embankment Dam ) از ادوار قدیم، به منظور کنترل و ذخیره آب معمول بوده است. اما به علت امکانات محدوده و عدم شناخت قوانین مکانیک خاک و هیدرولیک، ارتفاع سدها و بندهای خاکی از یک مقدار محدودی فراتر نمی رفته است، هرچند از نظر وسعت و طول سد چنین محدودیتی وجود نداشته است. البته تاریخچه سدسازی در ایران به دوران باستان و زمان هخامنشیان می‌رسد.

امروزه با پیشرفت علم مکانیک خاک و توسعه امکانات تکنولوژی و مطالعات دقیق‌تر توانسته‌اند سدهای خاکی را با ارتفاعات قابل ملاحظه احداث نمایند، بطوریکه در زمان حاضر از مرتفع‌ترین سدهای دنیا سدهای خاکی و پاره سنگی هستند. به علاوه زمین‌هایی را که سابقاً برای این منظور غیرمناسب تشخیص می‌دادند هم اکنون می‌توانند آن‌ها را برای زیربنای احداث سد خاکی آماده سازند.

سدهای خاکی در شرایطی متداول هستند که شرایط فونداسیون برای هر نوع سد بتنی مناسب نباشد و دارای دو سطح بالادست و پایین دست با شیب کم می‌باشند. حجم مصالح به کار برده شده ۱۰ تا ۲۰ برابر بیشتر از مصالح سد بتنی با همان ارتفاع است. اصولا سدهای خاکی بر روی فونداسیون‌های نفوذناپذیر ساخته می‌شوند.

یکی از مهم ترین فاکتورهای اصلی در طراحی سدهای خاکی، حفاظت از سطوح شیبدار بالادست و پایین دست است و فاکتورهای بعدی در درجه دوم اهمیت قرار دارند: دیوار آب بند، پایین آمدن ناگهانی سطح آب (Rapid Draw Down)، سرریز شدن (Piping)، پایداری سطوح شیبدار، آب شکستگی داخلی، امواج، خطوط آزاد سطح آب، تنش وارده بر فونداسیون، زلزله و عمق آزاد.

GEO Studio

نرم‌افزار GeoStudio (ژئواستودیو) از نرم‌افزارهای نام‌آشنا و بسیار کاربردی دوبعدی در مهندسی ژئوتکنیک است. این نرم‌افزار که محصول کمپانی کانادایی GEOSLOPE است، هم‌اکنون در بیش از ۱۰۰ کشور جهان به کار گرفته می‌شود. ژئواستودیو هم‌چون دیگر نرم‌افزارهای تخصصی ژئوتکنیک مانند FLAC و Plaxis، برمبنای روش‌های عددی کار می‌کند. روش المان محدود، مبنای تحلیل‌هایی است که در این نرم‌افزار انجام می‌شود. مهندسان معدن و مهندسان عمران در گرایش‌های دیگری هم‌چون منابع آب، زلزله و محیط زیست از قابلیت‌های ژئواستودیو بهره می‌برند.

ماژول‌های GeoStudio

ژئواستودیو ماژول‌های متنوعی دارد که هریک برای تحلیل‌های مختلفی به کار گرفته می‌شوند.
در ادامه به اختصار درباره‌ی عملکرد این ماژول‌ها صحبت خواهیم کرد.

• ماژول SIGMA

تحلیل‌های تنش ـ کرنش سازه‌های خاکی در این ماژول انجام می‌شوند. اندازه‌گیری میزان تنش‌ها، تغییرشکل و جابه‌جایی‌های به وجود آمده در سازه‌ی مدل‌سازی شده در این ماژول امکان‌پذیر است.

• ماژول SEEP

در این ماژول تحلیل تراوش آب‌های زیرزمینی در خاک، در شرایط جریان ماندگار و غیرماندگار انجام می‌شود.
ماژول SEEP به‌منظور بررسی اثرات متقابل سازه‌های خاکی و جریان آب، موردتوجه مهندسان آب نیز هست.
SEEP 3D در سال ۲۰۰۱ با قابلیت شبیه‌سازی سه‌بعدی حرکت آب در خاک ارائه شده‌است.

• ماژول SLOPE

اساس کار نرم‌افزار در این ماژول، برخلاف سایر ماژول‌های ژئواستودیو روش المان محدود نیست. این ماژول که مخصوص تحلیل پایداری شیب‌ها و محاسبه‌ی ظریب اطمینان بحرانی آن‌ها است، به روش تعادل حدی عمل می‌کند.

• ماژول QUAKE

در این ماژول امکان انجام تحلیل‌های دینامیکی سازه‌های ژئوتکنیکی در اثر زلزله، انفجار یا ضربه برای کاربر فراهم است.
شبیه‌سازی و تحلیل روانگرایی نیز در این ماژول مورد بررسی قرار می‌گیرد.

ماژول‌های دیگری نیز مانند TEMP، VADOSE، CTRAN و AIR هستند که کارهای دیگری انجام می‌دهند اما مهم‌ترین و پرکاربد‌ترین آنها چهار موردی بود که در بالا اشاره شد. و در این پروژه از ماژول‌ SEEP برای تحلیل تراوش و ماژول SLOPE برای تحلیل پایداری استفاده شده است.

پروژه سدهای خاکی

درس سدهای خاکی از دروس تخصصی گرایش آب و سازه‌های هیدرولیکی و همچنین از دروس اختیاری گرایش ژئوتکنیک در مقطع کارشناسی ارشد می‌باشد. معمولا در این درس دانشجویان برای انجام یک پروژه تحلیل سد خاکی به چالش کشیده می‌شوند. برای انجام این پروژه‌ها از نرم افزار GEO Studio و گاهی نیز از نرم افزار FLAC استفاده می‌شود، در این پروژه نیز از ماژول‌های SEEP و SLOPE نرم افزار GEO Studio و همچنین روش دستی برای تحلیل سد خاکی استفاده شده است.

محتوای فایل :

مجموعه پروژه سدهای خاکی با استفاده از نرم افزار GEO STUDIO شامل ۶۷ صفحه فایل ورد گزارش پروژه از جمله  گام به گام مراحل مدلسازی، تنظیمات برنامه، کنترل تراوش و پایداری شیب به روش دستی و نرم افزاری و …  بوده که قابل ارائه جهت پروژه سد های خاکی در کارشناسی ارشد می‌باشد. این پروژه در دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی ارائه شده است. در این پروژه مراحل مختلف تحلیل ابتدا یک بار به صورت دستی و با تعاریف مبانی مورد استفاده  کنترل شده و سپس تحلیل نرم‌افزاری انجام شده و در نهایت نتایج مقایسه شده‌اند.

شرح پروژه :

بررسی تراوش، طراحی فیلترها و زهکش­ها و کنترل پایداری سد خاکی موضوع پروژه اهداف اصلی این پروژه بوده و همچنین موارد زیر نیز در این پروژه کنترل شده است :

• بررسی و مقایسه روش های مختلف جلوگیری و کنترل تراوش و انتخاب مناسب ترین آن‌ها.
• ترسیم شبکه جریان و محاسبه میزان شدت جریان عبوری (به روش دستی و نرم افزاری).
• طراحی فیلتر و زهکش های مورد نیاز.
• کنترل پایداری سدخاکی، در حالات مختلف بارگذاری (شرایط افت سریع مخزن، در  پایان ساخت و …) و به روش‌های مختلف (دستی: یک مقطع – بارگذاری برای هر روش)

در زیر تصاویری از مراحل مختلف پروژه ارائه شده است.

 

 

 

اگر به دنبال راهنمایی خوب با توضیحاتی کامل برای انجام پروژه دانشجویی و یا کاری خود هستید این محصول را تهیه نمائید.