بررسی و ارزیابی پارامترهای نشست، جابه‌جایی و فشار حاصل از داده‌های ابزاردقیق (مطالعه موردی: سد خاکی گلستان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

3 گروه آموزشی مهندسی آب، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان ، ایران

4 گروه آموزشی مهندسی آب، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

چکیده

هدف: ابزارگذاری و رفتارنگاری سدها به‌ویژه در سدهای خاکی، یکی از مراحل اساسی و لازم در فرایندهای ساخت و بهره­برداری این سازه­ها بوده و برای کنترل ساخت، تضمین ایمنی و کاهش هزینه­های اجرائی آنها ضروری است. در این تحقیق رفتار سد خاکی گلستان واقع بر رودخانه گرگانرود در استان گلستان در طی دوره زمانی ساخت، اولین آبگیری و نیز دوره بهره­برداری مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.
 
روش پژوهش: برای انجام تحلیل موردنظر، داده­های ابزاردقیق پیزومترها، نشست سنج‌ها و انحراف سنج‌های سد خاکی گلستان در طی سه مرحله زمانی فوق (بیش از 15 سال)، استخراج و بر اساس این داده­ها، نشست سد و تغییر شکل­های افقی و قائم آن طبق ضوابط استاندارد بررسی شدند. همچنین نسبت فشار آب منفذی اضافی نیز تحلیل شد.
 
یافته‌ها: نتایج داده­های ابزاردقیق و نیز مشاهدات پایین­دست مخزن سد نشان داد که اختلاف مقادیر نرخ و میزان نشست بدنه سد در ترازهای بالاتر در مقایسه با ترازهای پایین­تر تا حدودی بیشتر از حد انتظار است. حداکثر مقدار نشست در وسط تاج سد حدود 55 سانتی­متر بود که در مقایسه با محدوده مجاز 5/1 ­متری قابل‌قبول است. همچنین نتایج پیزومترهای پی، آبگذری از دیواره آب­بند با ضریب نفوذپذیری قابل‌قبول را تأیید نمود.
 
نتیجه ­گیری: سد گلستان از نظر میزان انحراف و نشست دارای وضعیت مطلوبی بوده و ابزاردقیق، اعدادی منطقی و در محدوده مجاز را نشان می­دهند. برخی موارد مثل نشت از المان آب­بند اگرچه پایداری سد را به مخاطره نمی­اندازد، اما لازم است موردتوجه قرار گرفته و به کمک تحلیل دقیق­تر داده­های ابزاردقیق و نیز تحلیل رفتار سازه­ای سد مدیریت شود. به‌طورکلی و بر اساس رفتارسنجی و شواهد حاصل از بازرسی­ها می­توان نتیجه گرفت که سد گلستان پس از گذشت بیش از 22 سال از بهره­برداری آن، در وضعیت مطلوبی از نظر پایداری و ایمنی قرار دارد. نتایج حاصل از پیزومترها و مشاهدات پایین­دست بیانگر کارایی نسبتاً مطلوب تنوره و پتوی زهکش است

کلیدواژه‌ها

موضوعات


یحیایی­نیا، احمد. (1399). آنالیز پایداری سد خاکی بر اساس تحلیل عددی و نتایج ابزاردقیق (مطالعه موردی سد دامغان). پایان­نامه کارشناسی ارشد سازه­های آبی، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران.                                                                   https://shahroodut.ac.ir/fa/thesis/thesis.php?thid=S541
 دقیق، حدیث.، حسن­پور درویشی، حسین.، و موسوی جهرمی، سید حبیب. (1394). آنالیز ضریب اطمینان پایداری سدهای خاکی نسبت به زمان. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 5(2)، 27-15. https://sid. r/paper/232260/fa
 عالی­محمدی ­­پیرانشاهی، ساناز.، شاه­کرمی، نازنین.، و اسدی، حسین. (1400). تحلیل تراوش در شرایط افزایش ظرفیت مخزن با بالا بردن تراز سرریز (مطالعه موردی: سد خاکی کمال صالح). نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، 53(9)، 3932-3913.                         https://doi.org/10.22060/ceej.2020.18161.6786
 سلماسی، فرزین.، و حکیمی خانسر، حسین. (1400). شبیه­سازی رفتار سد کبودوال در زمان ساخت با مدل­سازی عددی سه­بعدی. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، 53(9)، 3984-3967. https://doi.org/10.22060/ceej.2020.18172.6790
سلماسی، فرزین.، حکیمی خانسر، حسین. و نورانی، بهرام. (1397). بررسی نشست بدنه سد خاکی در دوران ساخت و مقایسه آن با نتایج تحلیلی با استفاده از نرم­افزارPLAXIS  (مطالعه موردی سد کبودوال). نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، 22(4)، 171-155. http://jstnar.iut.ac.ir/article-1-3542-fa.html
شرکت آب منطقه­ای گلستان. (1380). گزارش رفتارنگاری سد گلستان در مراحل ساخت و بهره­برداری. شرکت مهندسین مشاور تهران- برکلی، گلستان، ایران.
 
Aalimohammadi Piranshahi, S., Shahkarami, N., & Asadi, H. (2021). Analysis of seepage in the conditions of increased reservoir capacity by raising the spillway level (Case study: Kamal-Saleh earth dam). AMIRKABIR J. Civil Engineering, 53(9), 3913-3932. (In Persian) https://doi.org/10.22060/CEEJ.2020.18161.6786
Adamo, N., Al-Ansari, N., Sissakian, V., Laue, J., & Knutsson, S. (2020). Dam safety problems related to seepage. J. Earth Sciences and Geotechnical Engineering, 10(6), 191-239. https://www.scirp.org/reference/referencespapers?referenceid=3878719
ASCE, Task Committee on Instrumentation and Monitoring Dam Performance. (2000). Guidelines for instrumentation and measurements for monitoring dam performance. ASCE, USA.https://damsafety.cwc.gov.in/ecm-includes/PDFs/Guidelines_for_Instrumentation_of_Large Dams.pdf
Beiranvand, B., Rajaee, T., & Komasi, M. (2024). Presenting the AI models in predicting the settlement of earth dams using the results of spatiotemporal clustering and k-means algorithm. Scientific Report, 14, 10207. https://doi.org/10.1038/s41598-024-60944-4
Daghigh, H., Hassanpour Darvishi, H., & Musavi Jahromi, S.H. (2015). Safety factor analysis of the stability of earth dams over the long period of time. J. Water and Soil Resources Conservation,  5(2), 15-27. (In Persian) https://sid.ir/paper/232260/fa
Dannicliff, J. (1991). Geotechnical instrumentation for monitoring field performance. John Wiley & Sons Inc, USA. https://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/nchrp/nchrp_syn_89.pdf
Desideri, A., Fontanella, E., & Pagano, L., (2013). Pore water pressure distribution for use in stability analyses of earth dams. Landslide Sci. Pract. Risk Ass. Manag. Mitig., 6, 149-153. https://doi.org/10.1007/978-3-642-31319-6_21
El Bilali, A., Mohammed, M., Taleb, A., Nafii, A., Alabjah, B., Brouzyine, Y., Mazigh, N., Teznine, Kh., & Mhamed. M. (2021). Predicting daily pore water pressure in embankment dam using machine learning models and hydrostatic seasonal time approach. Environmental Science and Pollution Research, 29, 382-397. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-947164/v1
Fremion, F., Bordas, F., Mourier, B., Lenain, J.F., Kestens, T., & Courtin-Nomade, A. (2016). Influence of dams on sediment continuity: a study case of a natural metallic contamination. Sci. Total. Environ, 547, 282–294. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.01.023
Gikas, V., & Sakellariou, M. (2008). Settlement analysis of the Mornos earth dam (Greece): Evidence from numerical modeling and geodetic monitoring. Engineering Structures, 30, 3074-3081. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2008.03.019
Golestan Regional Water Company. )2011(. Golestan dam monitoring in construction and operation phases. Final Report, Tehran-Berkeley Consulting Engineers Company, Golestan, Iran. (In Persian)
Gordan, D., Koopialipoor, B., Armaghani, M., Tarinejad, D.J., Pham, R., Huynh, B.T., & Van, V. (2020). Seepage analysis in short embankments using developing a metaheuristic method based on governing equations. Appl. Sci, 10, 1-23. https://doi.org/10.3390/app10051761
Hsu, Y.C., Lin, J.S., & Kuo, J.T. (2007). Projection method for validating reliability analysis of soil slopes. J. Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 133(6), 753-756, https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2007)133:6(753)
ICOLD, (1969). General considerations applicable to instrumentation for earth and rockfill dams. Bultten 21, Paris, France. https://www.svk.se/4a5420/siteassets/3.sakerhet-och-beredskap/dammsakerhet/forskning-och-utveckling/icold-bulletiner---forteckning-med-sammanfattning-230815.pdf
ICOLD. (1983). Deterioration of dams and reservoirs; Laboratorio nationai de engenharia civil. Lisbon, Portugal. https://doi.org/10.1080/02630258408970371
 Johansson, S. (1997). Seepage monitoring in embankment dams. PhD Thesis, Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden. http://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2:8066
Kaloop, M.R., & Li, H. (2009). Monitoring of bridge deformation using GPS technique. KSCE J. Civil Engineering, 13, 423-431. https://doi.org/10.1007/s12205-009-0423-y
Komasi, M., Mohammadzadeh, A., & Beiranvand, B. (2020). Optimization of horizontal drain dimensions in homogeneous earth dams using neural network. Int. J. Mining and Geo-Eng., 54(2), 173-177. https://doi.org/10.22059/IJMGE.2019.278411.594792
Majoros, M., & Sneed, H.M. (1981). The softest program test system. J. Syst. Softw, 2, 289-296. https://doi.org/10.1016/0164-1212(81)90003-0
Najafzadeh, M. (2019). Projection of seepage and piezometric pressure in earth dams using soft computational Models. Amirkabir J. Civil Eng., 52(7), 435-438, https://doi.org/10.22060/ceej.2019.15667.5990
Omofunmi, O.E., Kolo, J.G., Oladipo, A.S., Diabana, P.D., & Ojo, A.S. (2017). A review on effects and control of seepage through earth-fill dam. Current Journal of Applied Science and Technology, 1-11. https://doi.org/10.9734/CJAST/2017/28538
Pagano, L., Fontanella, E., Sica, S., & Desideri, A., (2010). Pore water pressure measurements in the interpretation of the hydraulic behaviour of two earth dams. Soils Found, 50, 295-650. https://doi.org/10.3208/sandf.50.295
Panthulu, T.V., Krishnaiah, C., & Shirke, J.M. (2001). Detection of seepage paths in earth dams using self-potential and electrical resistivity methods. Eng. Geol., 59, 281-295.  https://doi.org/10.1016/S0013-7952(00)00082-X
Parsaie, A., Haghiabi, A.H., Dashti Latif, S., & Tripathi, R.P. (2021). Predictive modeling of piezometric head and seepage discharge in earth dam using soft computational models. Environmental Science and Pollution Research, 28, 60842–60856. https://doi.org/10.1007/s11356-021-15029-4
Pytharouli, S., Michalis, P., & Raftopoulos, S. (2019). From theory to field evidence: observations on the evolution of the settlements of an earthfill dam, over long time scales. Infrastructures, 4, 65. https://doi.org/10.3390/infrastructures4040065
Rashidi, M., & Haeri, S.M. (2017). Evaluation of behaviors of earth and rockfill dams during construction and initial impounding using instrumentation data and numerical modeling. J. Rock Mech. Geotech. Eng., 9, 709-725.  https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2016.12.003
Rehamnia, I., Benlaoukli, B., Jamei, M., Karbasi, M., & Malik, A. (2021). Simulation of seepage flow through embankment dam by using a novel extended Kalman filter based neural network paradigm: Case study of Fontaine Gazelles Dam, Algeria. J. Int. Meas. Confed., 176.  https://doi.org/10.1016/j.measurement
Rezaeeian, A., Davoodi, M., & Jafari. M.K. (2018). Determination of optimum cross-section of earth dams using ant colony optimization algorithm. Scientia Iranica, Transactions A: Civil Engineering, 26(3), 1104-1121. https://doi.org/10.24200/SCI.2018.21078
Salmasi, F., & Hakimi Khansar, H. (2021). Simulation of behavior of the Kabudval Dam during construction with 3D numerical modeling. AMIRKABIR J. Civil Engineering, 53(9), 3967-3984. (In Persian) https://doi.org/10.22060/CEEJ.2020.18172.6790
Salmasi, F., Hakimi Khansar, H., & Norani, B. (2019). Investigation of the structure of the dam body during construction and its comparison with the analytical results using PLAXIS software (Case Study: Kaboodvall Dam). J. Water and Soil Sciences, 22(4), 155-171. (In Persian) http://jstnar.iut.ac.ir/article-1-3542-fa.html
Seyed-Kolbadi, S.M., Hariri-Ardebili, M.A., Mirtaheri, M., and Pourkamali-Anaraki, F. (2020).  Instrumented health monitoring of an earth dam. Infrastructures, 5(3), 26.  https://doi.org/10.3390/ infrastructures5030026