تأثیر مکان هسته بتن آسفالتی در سد سنگ‌ریزه‌ای بر تحلیل احتمالاتی پایداری شیب پایین‌دست در شرایط جریان پایدار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران ، دانشکده مهندسی ، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان. ایران.

2 گروه مهندسی عمران دانشکده مهندسی دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان، ایران.

چکیده

هدف: هدف این مقاله، بررسی تأثیر موقعیت هسته آسفالتی در سدهای سنگریزه‌ای بر میزان دبی عبوری و پایداری شیب پایین‌دست در شرایط جریان پایدار است. همچنین، تحلیل حساسیت پارامترهای مؤثر بر پایداری سد، به‌ویژه زاویه اصطکاک مصالح پوسته سد، مورد توجه قرار گرفته است.
 
روش پژوهش: این مطالعه با استفاده از تحلیل‌های عددی و مدل‌سازی شرایط هیدرولیکی و مکانیکی سد انجام شده است. تأثیر جابه‌جایی هسته آسفالتی از سمت بالادست به پایین‌دست بر روی دبی نشت، ضریب ایمنی و قابلیت اطمینان شیب پایین‌دست در شرایط استاتیکی و شبه‌استاتیکی بررسی شده است. همچنین، تحلیل حساسیت برای تعیین پارامترهای کلیدی مؤثر بر پایداری سد انجام گرفته است.
 
یافته‌ها: جابه‌جایی هسته آسفالتی به سمت پایین‌دست، باعث افزایش دبی عبوری از سد می‌شود. این جابه‌جایی، ضریب ایمنی و قابلیت اطمینان شیب پایین‌دست را در شرایط استاتیکی و شبه‌استاتیکی کاهش می‌دهد. بر اساس تحلیل حساسیت، زاویه اصطکاک مصالح پوسته سد بیشترین تأثیر را بر پایداری شیب پایین‌دست دارد.
 
نتیجه گیری: موقعیت هسته آسفالتی در سدهای سنگریزه‌ای نقش تعیین‌کننده‌ای در عملکرد هیدرولیکی و پایداری سازه دارد. قرارگیری هسته در سمت بالادست، نه‌تنها نشت آب را کاهش می‌دهد، بلکه پایداری شیب پایین‌دست را نیز بهبود می‌بخشد. همچنین، زاویه اصطکاک مصالح پوسته سد به‌عنوان پارامتر کلیدی در طراحی این نوع سدها باید مورد توجه ویژه قرار گیرد. این یافته‌ها می‌توانند در بهینه‌سازی طراحی سدهای سنگریزه‌ای با هسته آسفالتی مؤثر باشند

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Akhtarpour, A., & Khodaii, A. (2014). A study of the seismic response of asphaltic concrete used as a core in rockfill dams. Journal of Seismology and Earthquake Engineering, 16, 169–184.  https://www.jsee.ir/article_240693.html
Akhtarpour, A., & Khodaii, A. (2013). Experimental study of asphaltic concrete dynamic properties as an impervious core in embankment dams. Construction and Building Materials, 41, 319–334. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.11.104
Baziar, M. H., Salemi, S., & Heydari, T. (2006). Analysis of earthquake response of an asphalt concrete core embankment dam. International Journal of Civil Engineering, 4(3), 192–211. http://ijce.iust.ac.ir/article-1-342-en.html
Biernatowski, K. (1985). Statistical characteristic of subsoil. The 11th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, San Francisco, California, USA. https://pascal-francis.inist.fr/vibad/index.php?action=getRecordDetail&idt=9287230
Carter, J. P., & Kulhawy, F. H. (1992). Analysis of laterally loaded shafts in rock. Journal of Geotechnical Engineering, 118(6), 839–855. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1992)118:6(839)
Cornell, C. A., & Vanmarcke, E. H. (1969). The major influences on seismic risk. The 4th World Conference on Earthquake Engineering, Santiago, Chile. https://www.sciepub.com/reference/124848
Duncan, J. M. (2000). Factors of safety and reliability in geotechnical engineering. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 126(4), 307–316. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2000)126:4(307)
Durmaz, S., & Ülgen, D. (2021). Prediction of earthquake-induced permanent deformations for concrete-faced rockfill dams. Natural Hazards, 105, 587–610. https://doi.org/10.1007/s11069-020-04328-7
Feizi-Khankandi, S., Ghalandarzadeh, A., Mirghasemi, A. A., & Hoeg, K. (2009). Seismic analysis of the Garmrood embankment dam with asphaltic concrete core. Soils and Foundations, 49(2), 153–166. https://doi.org/10.3208/sandf.49.153
Feizi-Khankandi, S., Mirghasemi, A. A., Ghalandarzadeh, A., & Hoeg, K. (2008). Cyclic triaxial tests on asphalt concrete as a water barrier for embankment dams. Soils and Foundations, 48(3), 319–332. https://doi.org/10.3208/sandf.48.319
Feng, S., Wang, W., Hu, W., Deng, Y., Yang, J., Wu, S., Zhang, C., & Höeg, K. (2020). Design and performance of the Quxue asphalt-core rockfill dam. Soils and Foundations, 60(5), 1036–1049. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2020.06.006
Fredlund, M. D. (2000). The role of unsaturated soil property functions in the practice of unsaturated soil mechanics. Doctoral dissertation, University of Saskatchewan,  Saskatoon, Saskatchewan, Canada. https://core.ac.uk/download/pdf/226137518.pdf
Gatmiri, B., & Mokarram, N. (2003). Dynamic analysis of embankment dam with concrete asphalt core. The 4th International Conference on Seismology and Earthquake Engineering, Tehran, Iran.                                                         https://www.researchgate.net/publication/278241578_Dynamic_analysis_of_embankment_dam_with_Concrete-Asphalt_Core
  Gurdil, A. (1999). Seismic behaviour of an asphaltic concrete core dam. 1st Symposium on Dam Foundation, Antalya, Turkey. https://core.ac.uk/download/229085448.pdf
Höeg, K. (1993). Asphaltic concrete cores for embankment dams. Norwegian Geotechnical Institute Publications, Oslo, Norway. https://repository.tudelft.nl/record/uuid:4193e0b8-f433-4f87-bf16-94d9ff17e793
Höeg, K., & Murarka, R. P. (1974). Probabilistic analysis and design of a retaining wall. Journal of the Geotechnical Engineering Division, 100(3), 349–366.  http://worldcat.org/oclc/3519342
Kotzias, P. C., & Stamatopoulos, A. C. (1975). Statistical quality control at Kastraki earth dam. Journal of the Geotechnical Engineering Division, 101(9), 837–853. https://ascelibrary.org/doi/10.1061/AJGEB6.0000192
Lacasse, S., & Nadim, F. (1996, May). Model uncertainty in pile axial capacity calculations. Offshore Technology Conference, Houston, TX, United States. https://doi.org/10.4043/7996-MS
Liu, J., Liu, F., Kong, X., & Yu, L. (2016). Large-scale shaking table model tests on seismically induced failure of concrete-faced rockfill dams.  Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 82, 11–23. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2015.11.014
Lumb, L. I., Aldridge, K. D., & Henderson, G. A. (1993). A generalized ‘core resonance’ phenomenon: Inferences from a Poincaré core model.  Dynamics of Earth's Deep Interior and Earth Rotation, 72, 51–68.                                     https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1029/GM072#page=60
Mahabadi, S. G., & Roosta, R. M. (2002). Seismic analysis and design of asphaltic concrete core embankment dams.  International Journal on Hydropower and Dams, 9 (4), 75–78. https://researchoutput.csu.edu.au/en/publications/seismic-analysis-and-design-of-asphaltic-concrete-core-embankment
Meintjes, H., & Jones, G. (1999). Dynamic analyses of the new Ceres dam. In Geotechnics for Developing Africa, CRC Press, Durban, South Africa.
https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/9781003211174-67/dynamic-analyses-new-ceres-dam-meintjes-jones
 Middleton, B. J. (1982). 14th International Congress of ICOLD.  Civil Engineering Siviele Ingenieurswese, 1982 (10), 548.  https://journals.co.za/doi/pdf/10.10520/AJA10212019_14676
Nejad, B. G., Soden, P., Taiebat, H., & Murphy, S. (2010). Seismic deformation analysis of a rockfill dam with a bituminous concrete core.  IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 10 (1), 012106. https://doi.org/10.1088/1757-899X/10/1/012106
Phoon, K. K., & Kulhawy, F. H. (2008). Serviceability limit state reliability-based design. In   Reliability-based design in geotechnical engineering, CRC Press, Durban, South Africa. https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/9781482265811-14/serviceability-limit-state-reliability-based-design-kok-kwang-phoon-fred-kulhawy
Qiu, T., Wang, W., Höeg, K., Feng, S., & Zhao, R. (2021). 3D analysis of the 174-m high Quxue asphalt-core rockfill dam in a narrow canyon.  Soils and Foundations, 61 (6), 1645–1659. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2021.08.008
Taylan, D., & Aydın, T. (2018). Analysis of dynamic behavior of Darideresi-II Dam by ANSYS.  Natural Hazards, 90, 1223–1235. https://doi.org/10.1007/s11069-017-3091-0
Valstad, T., Selnes, P., Nadim, F., & Aspen, B. (1991). Seismic response of a rockfill dam with an asphaltic concrete core.  International Water Power and Dam Construction, 43 (8), 22–27. https://pascal-francis.inist.fr/vibad/index.php?action=getRecordDetail&idt=4818350
Varde, P.V., & Pecht, M.G. (2018). Risk-based engineering: an integrated approach to complex systems—special reference to nuclear plants. Springer Publications, Singapore. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-13-0090-5_1
Wu, Y., Jiang, X., Fu, H., Xu, K., & Wu, Z. (2018).  Three-dimensional static and dynamic analyses of an asphalt-concrete core dam. GeoShanghai International Conference, Shanghai, China. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-13-0125-4_65