سدهاي خاکی و راهکارهاي بهسازي آنها
سدهاي خاکی:
سدهاي خاکی مصالحشان را از همان منطقه احداث و یا نواحی نزدیک تأمین می کنند ، و اصولاً داراي هسته رسی می باشند .
رس بر اثر تماس با آب مانع نفوذ و انتقال آب و رطوبت می گردد و مانند نوعی عایق رطوبتی عمل می کند . اگر عمده مصالح تشکیل دهنده سد خاکی یکسان باشند ، سد را همگن می گویند و در غیر اینصورت ناهمگن. اگر کل سد خاکی از رس باشد سد خاکی همگن است ، اما اگر هسته مرکزي سد رس باشد و دور هسته مرکزي را با سنگهاي دانه درشت پر کرده باشند ، سد غیر همگن محسوب می شود. از نظر تحلیل و آنالیز این نوع سدها بسیار حساس می باشند و در عین حال از نظر اجرا و پیاده سازي ساده تر می باشند.اجراي این سد در رودخانه هاي عریض ساده تر است. مصالح این سد اعم از ریز دانه و درشت دانه بایستی در دسترس باشد.
این سدها براي زمینهایی نامناسب از نظر مقاومت مناسب ترین نوع سد می باشند
نوشته شده توسط : ایمان الیاسیان دانشجوي دکتراي عمران سازه
سدهاي خاکی و راهکارهاي بهسازي آنها
چکیده
خاكهاي ریز دانه خاصی در طبیعت وجود دارد که به محض تماس یافتن با آب ،به سرعت شسته میشود. این خاكهاکه معمولا از نوع رس هستند، در صورت قرار گرفتن در معرض جریان آب حتی اگر سرعت جریان کم باشد به سهولت شسته میشوند و فرسایش مییابند. بالابودن درصد یون سدیم در آب منفذي از خصوصیات عمده این خاکهاست. خاكهاي مذکور به خاكهاي واگرا مرسومند. این پدیده را با توجه به خصوصیات خاكهاي رسی میتوان توجیه کرد؛ بین ذرات خاكهاي رسی نیروهاي دافعه وجاذبه وجوددارد. نیروهاي جاذبه عمدتاً از نوع نیروهاي واندروالسی هستند و نیروهاي دافعه از وجود لایه دوگانه در اطراف ذرات کانیهاي رسی ناشی میشوند.
در خاكهاي واگرا بر اثر مجاورت با آب نیروي جاذبه بین ذرات از بین میرود و در نتیجه ذرات کلوئیدي خاك به سهولت از یکدیگر دور شده و با نیروي کمی که میتواند ناشی از حرکت بسیار آرام آب باشد به حرکت در میآیند در صورتی که در خاكهاي رسی غیر واگرا نحوه فرسایش به گونهاي دیگر است. در این خاكها براثر تماس خاك با آب نیروي جاذبه بین ذرات از بین نمیرود و براي فرسایش وشسته شدن آنها لازم است سرعت جریان آب بقدرکافی زیاد باشد.
با بررسی راههاي تشخیص خاكهاي واگرا و ملاحظات طراحی، روشهاي بهبود و اصلاح خاك و مقابله با مشکلات ناشی از آن از جمله استفاده از فیلترهاي مانع فرسایش براي هستههاي واگرا و آمادهسازي پی خصوصا در محلهاي بحرانی و تماسی و در نهایت با بررسی نقش پدیده واگرایی در فرسایش درونی و مکانیزم وقوع آن و میزان مشارکت آن در شکست هیدرولیکی سدهاي خاکی به بهسازي پی در سدهاي خاکی می پردازیم اهداف سد سازي آبیاري زمین هاي مزروعی-تامین آب آشامیدنی-تولید برق آبی-کنترل سیلابها- پرورش ماهی- تفرجگاه- حفاظت خاك و…
-1سدهاي بتنی که به صورت وزنی ویا قوسی هستند
-2سدهاي خاکی و سنگریزه اي(خاکی؛ سنگریزه اي ویا مخلوطی)
مشخصه هاي اقتصادي –هیدرولوژي-پی مناسب-در دسترس بودن مصالح-سرریز مناسب سد-امکان نشت آب از مخزن سد-نحوه
انحراف آب- ارزش زمین سد-مدت ساخت-حجم دریاچه یا مخزن-شیب بستر-شکل دره سد-مسیر انتقال آب
کلیدواژهها: خاكهاي واگرا، خاكهاي رسی، بهبود و اصلاح خاك، بهسازي پی ،روانگرایی
اجراي مصالح آب بند قیري
اجراي بتن ریزي
برنامه زمان بندي اجرایی(رعایت توالی و تقدم اجرایی)
شامل : ضخامت قابل قبول لایه- هسته نفوذ ناپذیر و سنگریزه اي یا خاکریزي- تعداد گذر هاي مورد نیاز توسط تجهیزات متراکم کننده- میزان رطوبت بهینه براي متراکم کردن هسته نفوذ ناپذیر یا خاکریزي- کیفیت سنگریز- شرایط آب و هوایی فصلی- تأثیر تشکیلات زمین شناسی محلی روي پی ها- توپوگرافی و نوع عکس هوایی محل سد- پلان انحراف رودخانه- اجراي دیوار آببند- تاسیسات یا اجراي مجاري تخلیه تحتانی، آبگیرها- اتمام رویه ها همزمان با اجرا و بالا رفتن سد- اجراي لایه نفوذ ناپذیر در رویه بالادست سد- زمان مسدود کردن تونل انحراف درهنگام آبگیري- تزریق کردن پی ها
هدف از تزریق
تقویت پی در زیر سازه ها جهت جلوگیري از حرکت و جابجائی هاي اضافی.
به منظور دستیابی به یک سیستم آب بند در زیر یا اطراف یک سازه .
تراکم تشکیلات خاکی پی سازه ها جهت افزایش مقاومت برشی آنها .
براي مهار فشار برخاست بر سازه
پر نمودن فضاهاي خالی و جلوگیري از نشست بیش از اندازه تشکیلات
روشهاي تزریق
تزریق با فشار متوسط بدون خراب کردن پی یا تزریق نفوذي Grouting Penetration
تزریق با فشار زیاد با شکستن بیشتر شکافها یا تزریق جابجائی Grouting Displacement
تزریق تراکمی و تحکیمی Grouting Consolidation
Soil Mixing خاك اختلاط
تزریق با فشار Grouting Jet
میزان تولیدي کارگاه مصالح سنگی
سدهاي سنگی با رویه نفوذ ناپذیر
حفاري روباز براي سدهاي مخزنی-خاکی
برنامهریزي براي گودبرداري وحفاري
سدهاي خاکی
چکیده:
در بسیاري از مناطق ایرا در راستاي مدیریت منابع آب استفاده از سد ازام آور می باشد.
کلمات کلیدي: سدهاي خاکی ، راهکارهاي بهسازي، خاك، نفوذپذیري
-1 مقدمه:
در این نوع سدها، تاسیسات ثابت و ویژه عموما از اهمیت کمتري نسبت به سدهاي بتنی برخوردار بوده و ابزار و تجهیزات سیار و
قابل جابجایی نقش بیشتري دارند. بنابراین کارگاه تعمیر وسایل نقلیه جزء تاسیسات عمومی و مهم در اجراي چنین سدهایی می
باشد.در این مورد، طراحی شبکه جاده هاي دسترسی به ارتفاع هاي مختلف سد داراي اهمیت ویژه اي خواهد بود که همچنین براي اجراي پی کنی ها یا حفاري ها و نیز براي رساندن مواد و مصالح به سایت مورد استفاده قرار می گیرند. تجهیزات مربوط به اجراي حفاري ها و پی کنی و استخراج معادن در این نوع سدها مشابه سدهاي بتنی است.
تجهیزات انتقال، پخش و تحکیم بستگی به نوع مصالح، مشخصه هاي جاده هاي دسترسی، فاصله معدن قرضه از سد و … دارد.
تجهیزات آبدهی
به منظور تنظیم مقدار رطوبت مواد رسی معمولا در محل معدن قرضه نصب می شود و در صورت نیاز
_ مانیتورهاي آبدهی خاکریز سنگی در محل در طول اجرا بر روي سد تعبیه می شوند.
_ براي بتن ریزي و اجراي هر کدام یک از مسیرهاي انحرافی رودخانه، خروجی تحتانی، آبگیرها، سرریز، آببندها
، برج هاي آبگیر، تاج و غشاي بتن بالادست معمولا لازم است که یک کارگاه اختلاط کمکی ایجاد شود که علاوه بر آن ممکن است براي ساخت و اجراي تاسیسات استفاده شود.مصالح بدنه که شامل فیلترها می باشند، از محلهاي قرضه معدنی یا شنی و نزدیکترین مصاللح رس روزمینی به محل کار و در صورت امکان در همان حالت طبیعی و دست نخورده، تامین خواهند شد. باید در مورد جنس و کیفیت و دانه بندي مصالح یاد شده تحقیق عمیق و دقیقی به عمل آید تا مجبور نباشیم براي این مصالح کارگاه برپا کنیم.
-2 اجراي مصالح آب بند قیري:
در حالتی که سد داراي یک سطح بتنی آسفالتی نفوذناپذیر در سمت بالادست است و یا یک هسته آسفالتی دارد، لازم است که به این منظور یک کارگاه بتن آسفالتی برپا شود، همچنین دانه بندي مصالح، اختلاط، کیفیت شیب لایه هاي مختلف (پرداخت سطح، نفوذناپذیري و زهکشی) و زاویه شیب و اقلیم شناسی منطقه باید به دقت مطالعه شوند. مصالح سنگی همچنین ممکن است از کارگاه تهیه مصالح براي ساخت بتن فراهم شوند.
3 اجراي بتن ریزي:
معمولاً بهتر است که بتن ریزي همه بلوك ها کم و بیش همزمان صوررت گیرند و اختلافی برابر یک یا دو لایه بین یک بلوك و بلوك بعدي وجود داشته باشد که باعت می شود سد یک نماي دندانه اي پیدا کند. با این وجود، در سدهاي بزرگ با کارگاه هاي بتن ریزي بزرگ، بتن ریزي قسمتهاي بالایی سد باید تدریجاً شروع شود به خاطر اینکه اجراي تاج سد قدري پیچیده و آرام صورت می گیرد و در نتیجه احتیاج به بتن کمتري در روز خواهیم داشت. به این ترتیب، بلوك هاي تاج سد همزمان با بلوك هاي دیگر قسمت ها که در حال اجرا شدن هستند می توانند اجرا شوند و بدین طریق احتیاجات بتن ریزي ما با ظرفیت دستگاهها مطابقت خواهند داشت.
راه حل دیگر این است تا کارگاه بتن ریزي اصلی را متوقف و براي اجراي تاج سد از کارگاه کمکی استفاده کنیم.
-4 برنامه زمان بندي اجرایی براي سدهاي خاکی :
این برنامه، همانند برنامه اي است که براي اجراي یک سد بتنی به کار می رود و همچنین بصورت یک شکل گرافیکی نشان داده شده است. رنگهاي مختلف یا بعضی روش هاي دیگري که در یک پروفیل یا پروفیل هاي مختلف سد نشان داده شده اند، به این منظور است تا ضخامتهاي مختلف مصالحی که در هر ماه اجرا خواهند شد را نشان دهند. بر خلاف سدهاي بتنی، درزهاي طولی فقط از تماس نوع هاي مختلفی از مصالح بوجود می آیند که عبارتند از :پشت ریز، خاکریز پایین دست /بالادست، فیلترها، هسته نفوذ ناپذیر، رویه هاي کار و غیره. در این صورت حجم مصالح مورد نیاز سد از کف رودخانه، بالاي 2یا 3متر ضخامت لایه ها محاسبه شده است.
تکنیک ساخت بصورت پخش لایه هایی در ضخامت هایی است که با استفاده از تجهیزات موجود می توان آنها را متراکم کرد.
این ضخامت بسته به نوع مصالح نظیر سنگ، خاك، رس نفوذ ناپذیر و غیره تغییر می کند.
در این نوع سد، شرایط آب وهوایی خیلی مهم می باشد زیرا همزمان با عملیات پخش مصالح سنگی و متراکم کردن آن هنگامی که باران می بارد، خاکریز و هسته هاي رسی باید تحت شرایط رطوبت بهینه پخش و متراکم شوند.
این مورد تا حد زیادي روي برنامه ریزي اجرایی تاثیر دارد.آنچه در زیر می آید عوامل وضعیتی است که در برنامه ریزي اجرایی یک سد خاکی موثرند:
.1 ضخامت قابل قبول لایه، براي هر دو مورد هسته نفوذ ناپذیر و سنگریزه اي یا خاکریزي. در این مورد، ضرورت ندارد که ضخامت لایه هاي هر روز کاري با هم مطابقت داشته باشند بلکه باید به گونه اي باشد که به حد کافی متراکم شوند.
.2 تعداد گذر هاي (عبور و مرورهاي) مورد نیاز توسط تجهیزات متراکم کننده براي هر نوع مصالح، که به دانسیته مورد نیاز بستگی دارد.
.3 میزان رطوبت بهینه براي متراکم کردن هسته نفوذ ناپذیر یا خاکریزي.
.4 کیفیت سنگریز و درصد قابل قبول مصالح ریزتر از 25میلی متر.
.5 شرایط آب و هوایی فصلی.
.6 تأثیر تشکیلات زمین شناسی محلی روي پی ها.
.7 توپوگرافی و نوع عکس هوایی محل سد. این اطلاعات به منظور ترسیم شبکه راه براي پخش انواع مختلف مصالح در جبهه هاي مختلف کاري موردنیاز می باشند.
.8 پلان انحراف رودخانه.
.9 اجراي دیوار آببند که مصالح نفوذ ناپذیر سد را به سنگ بستر یا لایه سربار اتصال می دهد و باید مدت ها قبل از قرار گیري لایه هاي ستگریزه یا هسته کامل شده باشد تا از بوجود آمدن تأخیرات آینده جلوگیري به عمل آید و بر اساس برنامه اجرایی دنبال شود.
.10 تاسیسات یا اجراي مجاري تخلیه تحتانی، آبگیرها و سایر اعضاي آبزدایی.
.11 اتمام رویه ها همزمان با اجرا و بالا رفتن سد، مخصوصاً وقتی که رویه بالادست با یک لایه نفوذ ناپذیر پوشیده می شود.
.12 نیاز احتمالی به پر کردن جزئی مخزن سد در رقوم داده شده. این موضوع اجراي مقاطع کوچک شده بدنه سد را معین می کند.
.13 تأثیر سرریز سد بر روي اجرا.
.14 اجراي لایه نفوذ ناپذیر در رویه بالادست سد.
.15 زمان مسدود کردن تونل انحراف یا حالت هاي اجراي آن در صورتی که سد در حالت آبگیري باشد.
.16 تزریق کردن پی ها.
-5 میزان تولیدي کارگاه مصالح سنگی:
در این مورد، تولیدي کارگاه ظرفیت تجهیزات استخراج، حمل و نقل، ریختن بتن، پخش و متراکم سازي است که براي انواع مختلف مصالح تشکیل دهنده بدنه سد استفاده می شود. براي رسیدن به این خروجی ، تخمین هاي پی در پی و متوالی زده میشود تا اینکه یک راه حل مناسب پیدا شود.ضروري است تا رابطه نرخ اجراي احتمالی با میزان سرمایه گذاري بر روي تجهیزات محاسبه شود.همچنین این را باید در نظر داشته باشیم که قبل از ریختن یک لایه جدید، زمان معینی براي آزمایشگاه یا تجهیزات متراکم سازي هسته به منظور تراکم کافی لایه قبلی مورد نیاز است.
در مواقعی که با زمین و خاك رسی سر و کار داریم، توصیه می شود که یک سطح شیب دار براي رواناب تدارك ببینیم.
-6 سدهاي سنگی با رویه نفوذ ناپذیر:
سدهاي سنگی با رویه بالا دست نفوذ ناپذیر، معمولاً به کوتاهترین زمان اجرا نیاز دارند. زیرا در این مورد تنوع مواد خیلی کم است و کار را می توان در لایه هاي کامل اجرا کرد. علاوه بر این، در این حالت باران مشکلی بوجود نمی آورد، برخلاف سدهاي سنگی با یک هسته رسی نفوذ ناپذیر که در اثر این مزاحمت، در بعضی مواقع هسته باید پایین تر از خاکریز سنگی واقع شود.براي این نوع سد، رودخانه باید تقریباً بطور کامل منحرف شود، زیرا اصولاً سیلاب نباید از روي سد جریان داشته باشد. به هر حال، در بعضی شرایط ممکن است انحراف کامل رودخانه میسر نباشد و می بایست براي آن روکش در نظر گرفته شود.بر این اساس می توان با استفاده از یک یا چند پروفیل از سد، همانند فوق یک برنامه زمان بندي ماهانه اجرایی تهیه نمود.
-7 حفاري روباز براي سدهاي مخزنی-خاکی:
روشهایی که مربوط به احداث چنین سدهاي میباشد با دو دسته از مسایل کلی ذیل در ارتباط میباشند :کیفیت پایین سنگهاي فونداسیون یا چرخش آب در آنها با بستري عمیق. در درههاي عریض با شیب ملایم سدها، این موضوعها غالباً با هم روي میدهند.
در چنین مواردي، گودبرداري و حفاري در صورتیکه عمیق باشد؛ بستر بسیار عمیق چرخش آب بتنریزي شده تا مشکل خاصی ایجاد نشود. بدنه سد فقط به خاك سطحی احتیاج داشته و صخرههاي بزرگ موجود در این بخشها را باید انتقال داد.
تنها مورد استثناء در این زمینه رسیدن به سطحی از corse، off cut)مقطع میانبر) یا فونداسیون پایهاي میباشد. هستهاي که گودبرداري براي آن انجام میشود داراي شرایط کارکردي بیشتري نسبت به گودبرداري براي هستههاي مناطق خاکی میباشد و این امر بیش از هر چیز دیگر به مسایل مربوط به پاکسازي منطقه کاري باز میگردد. بررسی چنین مواردي بر اساس صخره پایهاي که مانع وارد شدن آب به محل میشود، صورت میگیرد.
در صورتیکه بدون انجام چنین کاري، میزان گودبرداري براي رسیدن به عمقی مناسب، براي سدها بتنی کم بوده و میتواند فقط براي نواحی خاص از مقطع میانبري ( (off cutفواندسیون یا براي دالانهاي perimetric زیرهسته باعث ایجاد دردسر شود.
با این حال، تعداد زیادي از آزمایشهاي صورت گرفته بر روي چنین سدهایی که به همراه تغییرات پایهاي و مورد نیاز در میانگین بهاي کل ساختار سد میباشد، در سالهاي اخیر متأثر از هزینۀ انرژي و مقدار تورم میباشد. تعداد زیادي از چنین سدهایی، در حال حاضر در سنگهاي سخت (سخرهها) با شیب عمیق ساخته میشوند که در آنها ریسک انحراف در هزینههاي حفاري و تاریخ تکمیل کار با سدهاي بتنی مشابه است.بطور مختصر، براي چنین مواردي که حالتهاي نمونه نامیده میشوند (درههاي وسیع و شیبهاي ملایم) مطالعه چگونگی گردش آب براي حفاري لازم است. ضمن در نظر گرفتن بخشهاي کم اهمیتتر، باید گفت در خلال مدتی که حالتهاي غیرنمونهاي رخ میدهند (سدهاي با شیب Vشکل) مشکل عظیمتر جلوه داده و احتیاطهاي مشابهی را براي سدهاي بتنی باید لحاظ نمود.
برنامهریزي براي گودبرداري (حفاري):
( aراههاي دسترسی به سطوح مختلف موجود در ساختار سد باید مشخص و براي استفاده در آینده تبیین شوند. براي حفاري نیز باید از چنین شبکه راههایی استفاده نمود. (bبراي حفاري اصلی در بستر رودخانهو بخشهاي پایین دست سد، علاوه بر گودبرداري مقطعی (میانبر) و trenchهاي دالان Perimetric)حداقل در نواحی مشابه سطح پایین)، باید تقدم و تأخر نیز رعایت شود. همچنین مورد لحاظ قرار دادن این مطلب که این نوع سدها فقط و فقط بصورت افقی وزن داده میشوند و اینکه چنین نقشی فقط باید تحت شرایط خاص یا موارد پیشبینی شده از سوي سدها قابل انتظار است، مهم به نظر میرسد (c.حفاري در بستر رودخانه با شیب کم غالباً با عملیات انحراف رود بصورت همزمان روي میدهند. هنگامیکه آبراههایی موجود بر روي یک یا دو طرف سد باشند،
این همزمانی بیش از پیش رخ مینماید. در چنین مواردي براي برنامهریزي باید هر دو هدف را لحاظ نموده و رعایت تقدم و تأخرمربوط به کارهاي انحراف و تکمیل نیز لازم است (d.براي موارد نمونه، بخشهاي جنبی غالباً با ساختار سد بصورت همزان ساخته میشوند. این همزمانی در مواردي همچون زمان لازم براي حفر و بتنریزي دالانهاي بازرسی شده Perimetricیا مدولهاي مقطعی میانبر ( (off cufصدق میکند. از سوي دیگر براي موارد غیرنمونهاي (بخشهاي با شیب زیاد) عملیات حفر باید عموماً با توجه به زمان آغاز ساخت بدنه سد انجام گیرد (e.بنا به دلایل فنی، فونداسیون چنین سدهایی در دو یا بیش از دو بخش ساخته نشده و بصورت جداگانه از فازهاي مشتقی شده رودخانه تکمیل نمیشود. اما ممکن است در برخی طراحیها در روشهاي پیشرفته، با تقسیم رودخانه به بخشهاي جداگانه، این کار صورت گیرد. در چنین مواردي، بدلیل آنکه با درجه بالایی از ریسک مواجه هستیم باید با مطالعهاي محتاطانه عملیات گودبرداري را بررسی نماییم.
علل وقوع شکست هیدرولیکی در سدهاي خاکی
فرسایش درونی، فرسایش موج و پنجه- پدیدة رگاب- پدیده واگرایی خاکهاي رسی- خرابی موضعی- انحلال مصالح بدنه و پی- فرسایش تماسی- کاهش سطح تنش- افزایش فشار آب منفذي- حداقل مقاومت خاك -پتانسیل روانگرایی- ترك
خوردگی-کنترل پایداري ، لغزش و تراوش- چسبناك شدن
-1لبریز شدن -2شسته شدن دانه هاي ریز -3 لغزش -4 نشت از لوله آب بر -5 خرابی در پوشش غیرقابل نفوذ بالادست
.1 ویژگیهاي خاك
مدول برشی دینامیکی
ویژگیهاي میرابی
وزن مخصوص
ویژگیهاي دانه بندي خاك ودانه ها
دانسیته نسبی
ساختار خاك
.2 عوامل محیطی
نحوه تشکیل خاك
تاریخچه زلزله
تاریخچه زمین شناسی(سن ،سیمانتاسیون)
ضریب فشار جانبی خاك
عمق تر از آب
فشار محصور کننده موثر
.3 ویژگیهاي زلزله
شدت تکان زلزله
مدت دوام تکانهاي زمین
خواص خاك (منحنی دانه بندي ودرصد ریز دانه)
درجه اشباع و سطح آب زیر زمینی
دانسیته نسبی خاك قبل از تراکم
تنش هاي اولیه در لایه هاي خاك قبل از تراکم (تنش هاي موثر عمودي )
ساختار ،بافت و سیمانتاسیون خاك قبل از تراکم
روش هاي موجود تراکم (انواع تجهیزات ،ظرفیت ارتعاش تجهیزات ،مهارت مهندسین مجري)
روش هاي متراکم سازي- روش هاي مسلح نمودن خاك- روش هاي زهکشی- پیش بار گذار ي- محدود کردن تغییر شکل
برشی- افزودن آهک به خاك واگرا- افزودن سولفات آلومینیوم به خاك واگرا- افزودن ژیپس (سنگ گچ آبدار) به آب
مخزن سد- استفاده از فیلترهاي مانع فرسایش براي هسته واگرا
ترانشههاي آب بند دیوار آب بند
پتوي نفوذ نا پذیر در بالا دست
زهکشهاي دودکشی تراوش آب از بالا دست به پایین دست
دیوار آب بند هسته نازك نفوذ ناپذیر در شیب بالا دست
روشهاي مختلف آب بندي
-1ترانشه آب بند Trench off Cut
-2آب بند ناقص -3آب بند سپري -4 آب بند سیمانی و پرده بتنی در جا
-6پوشش آب بندها -7 ژئوسنتیتکها synthetics Geo
انواع سدهاي خاکی -1 همگن-2نوع مطبق3 -نوع دیافراگمی -4 با زهکشی پنجه اي -5 با زهکشی افقی-6 با زهکشی
هاي افقی و قائم -7 سنگی (سنگریزه)-8 سنگریز با رویه بتنی-9 سنگریز با رویه آسفالتی-10 سنگریز با رویه فلزي-11 سنگریز با غشا پلاستیکی
کنترل تراوش(نشت)
ایجاد زهکش ها-ایجاد فیلترها-هسته مرکزي-چاههاي زهکش یا زهکش هاي عمودي -ایجاد پوشش غیر قابل نفوذ در بالا
دست
آنالیز دینامیکی سدهاي خاکی
چکیده:
با توجه به اینکه بسیاري از سدهاي خاکی در مناطق زلزله خیز احداث شده و یا در دست ساخت قرار دارند، طراحی ایمن آنها در برابر زلزله از اهمیت و جایگاه ویژه اي برخورداراست. بررسی دقیق پایداري لرزه اي سدهاي خاکی از مسائل پیچیده در حوزه سازه هاي خاکی است. دراین تحقیق، مطالعات لرزه خیزي براي سد کرخه با توجه به مشخصات ژئوتکنیکی و زمین شناسی محل سد و منابع احتمالی ایجاد زلزله، تاریخچه محتمل زلزله بم در حالت MCL انتخاب شده و به مدل در برنامه المان محدودPLAXIS اعمال شده است و در نهایت به آنالیز دینامیکی و رفتارنگاري سد پرداخته شده است.
کلمات کلیدي : سدهاي خاکی ؛آنالیز دینامیکی؛ المان محدود؛ زلزله؛ رفتار نگاري
1–مقدمه:
کشور ایران به عنوان یکی از مناطق زلزله خیز جهان همواره در طی سالیان گذشته در معرض زلزله هاي ویران کننده اي قرار داشته است. شرایط طبیعی و زمین شناسی ایران از نقطه نظر وقوع زلزله به طورجدي در دستورکار مهندسین و برنامه ریزان قرار گرفته است. با توجه به اینکه سدهاي بسیاري در مناطق زلزله خیز احداث شده و یا در دست ساخت قرار دارند،
طراحی ایمن آنها در برابر زلزله از اهمیت و جایگاه ویژه اي برخورداراست. بررسی دقیق پایداري لرزه اي سدهاي خاکی از مسائل پیچیده در حوزه سازه هاي خاکی است. تنوع خواص دینامیکی بدنه سد و گوناگونی جنس و ضخامت شالوده که می توانند در انتقال، تضعیف و تقویت امواج زلزله نقش اساسی داشته باشند، وجود یا عدم وجود گسل فعال در محدوده محور سد، ویژگی هاي زلزله مانند فاصله مرکز زلزله تا سد، شدت و طول زمان وقوع زلزله، نوع و امتداد امواج رسیده به سد و محتوي فرکانسی امواج، همه از عواملی هستند که درپاسخ دینامیکی سد نقش به سزایی دارند. به طور کلی سدهاي خاکی، سازه هایی سه بعدي، عظیم، نا همگن، غیرایزوتروپ و غیر ارتجاعی هستند که در اندر کنش با شالوده و آب مخزن می باشند. مدلهاي عددي که بتوانند تمام عوامل فوق را در نظر بگیرند از پیچیدگی زیادي برخوردار خواهند بود.
بسته به اینکه کدام یک از شرایط فوق به طور مشخص حاکم بر مسئله باشد مدل می تواند آن پارامتر
را ملحوظ نموده و به منظور یافتن رفتار واقعی تر سد آنها را در نظر بگیرد. در سالهاي اخیر پیشرفتهاي صورت گرفته در هر دو زمینه نرم افزار و سخت افزار کامپیوتر بسیاري از این مشکلات را خصوصا در زمینه مدل کردن هندسه سه بعدي بدنه سدها و رفتار غیر خطی و غیر ارتجاعی خاك قابل حل نموده است. به همین نسبت پیشرفتهاي صورت گرفته در زمینه روشهاي آزمایشگاهی و صحرایی در ارزیابی خواص دینامیکی مصالح سد و نتایج حاصل از آزمایش هاي ارتعاش اجباري سدها و ثبت پاسخ سدها در برابر زلزله هاي واقعی در جهت تصحیح و اعتبار بخشیدن به روشهاي عددي و تحلیلی بسیار موثر بوده است.
-2آنالیز دینامکی:
طراحی و تحلیل لرزه اي سدهاي خاکی، نیازمند ارزیابی احتمال رخدادهاي لرزه اي، مشخص کردن نتایج این رخدادها، ارزیابی ریسک هاي اقتصادي و پتانسیل مرگ و میر مربوط به هر یک از این گزینه ها است.
رخدادهاي لرزه اي در نظر گرفته شده براي طراحی، پس از مطالعه داده هاي لرزه ـ زمین ساخت مربوط به محل سدهاي پیشنهاد شده یا موجود، انتخاب می شوند. این بررسی ها نواحی منشا زلزله و یا ساختارهاي گسلی، حداکثر زلزله مورد انتظار و رابطه دوره بازگشت با بزرگی زلزله را مشخص می کنند. تجربیات «اداره بازسازي» ایالات متحده، حاکی از این است که در مورد سد و شالوده اي که در معرض روانگرایی نباشد، در شرایط زیر تغییر شکل ها مشکل ساز نخواهد بود:
1ـ سد از ساخت خوبی برخوردار است ( یعنی با تراکم بالایی ساخته شده است ) و شتاب هاي پیک برابر g0/2 یا کمتر از این
مقدارند؛ یا سد روي شالودهاي رسی یا سنگی واقع است و شتابهاي پیک g0/4 یا کمترند.
2ـ شیب هاي سد برابر 3 ( افق ) به 1 ( قائم ) یا هموارتر هستند.
3ـ ضرایب ایمنی استاتیکی سطوح گسیختگی بحرانی شامل تاج ( بجز حالت شیب بی پایان ) تحت شرایط بارگذاري پیش از زلزله
برابر 1/5 یا بیشتر هستند.
4.ـ مقدار ارتفاع آزاد در زمان زلزله، 2 تا 3 درصد ارتفاع سد و نه کمتر 1/5 متر می باشد. چنانچه این شرایط برقرار باشند، یک آنالیز
تغییرشکل با استفاده از روش Newmark انجام می شود. به طور کلی جایگزین، می توان از آنالیز تغییرشکل با رهیافت پتانسیل
کرنش به شیوه اجزاء محدود بهره گرفت.
در تعیین پارامترها براي بدست آوردن پاسخ دینامیکی، لازم است شرایط اولیه تنش (سطح تنشهاي استاتیکی) در بدنه سد
مشخص باشد. بنابراین لازم است ابتدا با انجام آنالیز استاتیکی، سطح تنشها در المانهاي مختلف بدست آید.
آنالیز استاتیکی سد کرخه بصورت غیر خطی و با استفاده از مدل الاستوپلاستیک موهر-کولمب و با در نظر گرفتن پی تا عمق
107 متري و با وجود نیروي آب آنجام شده است. بارگذاري به صورت 12 مرحله 10 متري و 1 مرحله 7 متري انجام می شود و
سعی گردیده تا شرایط ساخت مرحله اي مدل شده باشد
رودخانه کرخه از منطقه میانی و جنوب غربی رشته کوههاي زاگرس در نواحی غرب و شمال غرب کشور سرچشمه گرفته و پس از
طی مسافتی در حدود 900 کیلومتر در امتداد شمال به جنوب، سرانجام در مرز مشترك ایران و عراق به مرداب هورالعظیم می
رسد.
رودخانه کرخه پس از رودخانه هاي کارون و دز، سومین رودخانه بزرگ ایران از نظر آبدهی محسوب می شود؛ بطوري که متوسط
آبدهی سالیانه این رودخانه در محل احداث سد، معادل 188 متر مکعب در ثانیه برآورد شده است. حوزه آبریز این رودخانه بوسعت
43000 کیلومتر مربع و شامل استانهاي کرمانشاه، همدان، کردستان، ایلام، لرستان و خوزستان میباشد. سرشاخه هاي اصلی
تشکیل دهنده رودخانه کرخه، رودخانه هاي سیمره، کشکان، قره سو، گاماسیاب و چرداول می باشند.
مشخصات بدنه و مخزن سدکرخه به شرح زیر است:
– نوع سد: خاکی با هسته رسی
– حداکثر عرض سد در پی: 1100 متر
– عرص تاج سد: 12متر
– طول تاج سد: 3030 متر (ششمین در دنیا)
– ارتفاع سد از پی: 127 متر
– حجم کل مخزن: 7/3 میلیارد متر مکعب (36 برابر حجم مخزن سد کرج)
– حجم مخزن در سطح بهره برداري (تراز 220 متر از سطح دریا)5/6: میلیارد متر مکعب
– حجم مفید مخزن بعد از رسوب گذاري طی 50 سال در سطح بهره برداري (تراز 220 متراز سطح دریا): 3/89 میلیارد متر مکعب
– مساحت دریاچه در تراز 220 متر162/5: کیلو متر مربع
– طول دریاچه در تراز 220 متر: 60 کیلومتر
– حجم کل خاکبرداري: 15 میلیون متر مکعب
– حجم کل خاکریزي: 32 میلیون متر مکعب
– مجموع طول تونلهاي احداث شده: 8550 متر
در جدول(1) خصوصیات مصالح سد
-2-2 انتخاب زلزله براي تحلیل دینامیکی سد :
کمیته بین المللی سد هاي بزرگ دو نوع زمین لرزه را براي طراحی سدها در برابر زلزله توصیه نموده است: زمین لرزه مبناي طرح
(DBE (و حداکثر زمین لرزه محتمل (MCE(. زمین لرزه مبناي طرح عبارت است از زمین لرزه اي که بتواند حداکثر نیروي دینامیکی
ممکن را در طول عمر مفید سد وارد نموده، و سد باید چنان طراحی شود که نیروهاي وارده را بدون اینکه خسارت قابل توجهی به
آن وارد شود تحمل نماید. همچنین حداکثر زمین لرزه محتمل به زمین لرزه اي گفته می شود که با توجه به شرایط زمین شناسی
منطقه، بتواند حداکثر حرکات لرزه اي و شتاب ماکزیمم را در محل سد ایجاد کند. سد طرح شده علی رغم خسارت وارده باید چنین
زلزله اي را بدون انهدام کامل تحمل نماید.
به منظور تعیین زلزله مبناي طرح و حداکثر زلزله محتمل در منطقه سد، مطالعات لرزه خیزي و تکتونیک جامعی باید انجام شود و
زمین شناسی منطقه و چگونگی گسیختگی هاي محلی باید بطور کامل بررسی شود تا مشخصات زمین لرزه که شامل محتواي
فرکانسی، مدت زمان زلزله، مقادیر اوج شتاب و سرعت و … تعیین گردند.
در مطالعات لرزه خیزي براي سد کرخه با توجه به مشخصات ژئوتکنیکی و زمین شناسی محل سد و منابع احتمالی ایجاد زلزله،
تاریخچه محتمل زلزله بم در حالت MCL ارائه شده است. تاریخچه شتاب افقی و تاریخچه زمانی تغییر مکان در اینحالت در شکلهاي
(1-2)و(3-1) نشان داده شده است. حداکثر شتاب حاصل از زلزله 5/2 متر بر مجذور ثانیه است.
شکل(2): تاریخچه زمانی شتاب رکورد زلزله طرح
شکل(3): تاریخچه زمانی تغییر مکان رکورد زلزله طرح
با استفاده از نرم افزار Seismosignal، طیف دامنه فوریه مربوط به رکورد مولفه افقی زلزله طرح بدست می آید که در شکل (4)
1 تا 3.27 2رادیان بر ثانیه، میرایی سازه در حد 0/05 ثابت نشان داده شده است. با توجه به این طیف، باید از 1.48
بماند.
شکل (5): طیف دامنه فوریه مربوط به رکورد مولفه افقی زلزله بم
-2-3 بارگذاري دینامیکی:
در همه آنالیزها پی سد با توجه به پارامترهاي بدست آمده از آزمایشگاه مدل میشود و براي جلوگیري از بازتاب موج هاي تنش از
مرزهاي ویسکوز در اطراف پی استفاده شده است.
در تحلیل هاي ذکر شده در بالا بارگذاري زلزله به صورت اعمال رکورد شتاب زلزله به تکیه گاه ها انجام شده است. بارگذاري فقط
در جهت بالادست – پایین دست سد است(به غیر از آنالیز آخر) و رکوردهاي زلزله در گامهاي زمانی 0/02 ثانیه به سد اعمال می
شود. در این تحلیل ها زمان بارگذاري 30 ثانیه است.
-2-4مرزهاي مدل
براي محاسبات دینامیک، مرزها باید دورتر از آنالیز استاتیک باشند چون در غیر اینصورت موج هاي تنش بازتاب خواهد شد و در
نتایج محاسبه شده تحریف خواهد شد. با این وجود، قرارگیري مرزها در فاصله دور به المانهاي اضافی زیاد و نیز به زمان محاسباتی
و حافظه بیشتر نیاز دارد. در این قسمت ما از مرزهاي جاذب یا خاموش صحبت خواهیم نمود. روشهاي مختلفی براي ایجاد چنین
مرزهایی وجود دارد:
استفاده از المانهاي نیمه محدود (المانهاي مرزي)
سازگاري مشخصات مصالح المانها در مرزها (سختی کم، ویسکوزیته بالا)
استفاده از مرزهاي ویسکوز (میراگرها)
براي ایجاد اثرات دینامیکی در PLAXIS از آخرین روش براي مرزهاي جاذب استفاده می شود.
-2-5 توزیع تنشها
در تحلیل دینامیکی انجام شده، نتایج توزیع تنش هاي قائم و افقی و همچنین تغییرات تنش هاي موثر قائم و افقی در اشکال (-1
6) تا (9-1) مشخص شده است. با مقایسه تغییرات تنش هاي قائم و افقی واضح است که مقدار بیشینه تنش در پی و همچنین در
قسمتهاي پایین هسته می باشد و کمترین مقدار آن در ارتفاع سد تغییر می کند و همچنین به علت تفاوت محسوس بین سختی
هاي تغییرشکل مصالح (مدول تغییرشکل)، با حرکت به سمت خاکریز از مقدار این تنشها کاسته می شود.با توجه به اثر نیروي زلزله
و تغییرات ناگهانی فشار آب حفره اي، نقاطی از سد که در تماس با آب بوده اند به شدت دچار افت تنش موثر در جهات قائم و افقی
می گردد. با مقایسه اشکال شماره (8) و (9) نتیجه می شود که در نقاط بالادست پوسته، تنش موثر به شدت افت کرده حتی به
صفر می رسد.
6 توزیع تغییر مکان ها
در مرحله تحلیل دینامیکی در ابتدا تغییر مکان در تمامی نقاط سد و در دو جهت X و Y صفر در نظر گرفته شده و برنامه اجرا می
شود. لذا تغییر مکان هاي مشخص شده در شکل (10) فقط ناشی از تحلیل دینامیکی و اثر زلزله می باشد. با توجه به اشکال
مورد نظر حداکثر تغییر مکان قائم در تاج سد 5,07 متر پیش بینی می شود که تاریخچه زمانی این تغییر مکان در شکل (11)
مشخص می باشد. حداکثر تغییر مکان افقی در سد برابر 1,92 متر پیش بینی می شود .به طور کلی عدم پایداري سد در حین
زلزله، به صورت فرونهشتن پیشانی تاج سد و تورم قسمت هاي پایین به سمت مخزن دریاچه می باشد که به صورت طبیعی این
عمل قابل پذیرش است. همچنین از منحنی هم نشست (شکل10) می توان دریافت که این منحنی ها درناحیه فیلتر متمرکز می
شوند و همانطوریکه ملاحضه می شود فیلترها و زهکش ها داراي تغییر مکانهاي پسماند بیشتري می باشند و البته مقدار ارتفاع
آزاد سد به حدي است که بعلت زلزله در تراوش پایدار خطر سرریز شدن آب از تاج سد(Overtopping (اتفاق نمی افتد و سازه
سد در مقابل زلزله MCL رفتار مناسبی نشان می دهد.
7 بررسی شکست برشی در هسته
در مبحث شکست برشی فرض بر این است که معیار شکست برشی براي هر صفجه در هر نقطه، کرنش برشی بیش از 15 درصد
باشد. با توجه به آنکه قسمت بالایی هسته در ناحیه لغزش قرار می گیرد، نقاطی از هسته که در محدوده تاج سد هستند، کرنش
هاي برشی پسماند تجربه می کنند. حداکثر13درصد کرنش برشی در ارتفاع هسته در شکل (12) آمده است. مشاهده می شود.
3 نتیجه گیري:
در این تحقیق پاسخ غیر خطی سد خاکی کرخه (بزرگترین سد مخزنی کشور) در برابر زلزله با استفاده از مدل الاستوپلاستیک
موهر- کولمب ، بدست می آید.
براي تعیین شرایط اولیه تنش (سطح تنشهاي استاتیکی) در بدنه سد سعی گردیده تا شرایط ساخت مرحله اي مدل شده باشد.
سپس فشار هاي آب به مدل اعمال می شود. براي تحلیل از زلزله مبناي طرح در حالMCL با حداکثر شتاب5/2 متر برمجذور
ثانیه استفاده شده است. در نهایت جابجایی افقی و قائم ماکزیمم،و شکست برشی در هسته مورد بررسی قرار گرفت.نتایج زیر
حاصل این تحقیق میباشد.
1) با توجه به اثر نیروي زلزله و تغییرات ناگهانی فشار آب حفره اي، نقاطی از سد که در تماس با آب بوده اند به شدت دچار افت
تنش موثر در جهات قائم و افقی می گردد که در نتیجه نقاط بالادست پوسته، تنش موثر به شدت افت کرده و در نقاطی حتی به
صفر می رسد.
2) حداکثر تغییر مکان قائم در تاج سد5,07 متر پیش بینی می شود و حداکثر تغییر مکان افقی سد برابر 1,92 متر پیش بینی می
شود و همچنین تغییر مکانهاي افقی سد به سمت دریاچه می باشد. همانطوریکه ملاحضه می شود فیلترها و زهکش ها داراي تغییر
مکانهاي پسماند بیشتري می باشند و البته مقدار ارتفاع آزاد سد به حدي است که بعلت زلزله در تراوش پایدار خطر سرریز شدن آب
از تاج سد(Overtopping (اتفاق نمی افتد و سازه سد در مقابل زلزله MCL رفتار مناسبی نشان می دهد. همچنین عمق سطوح
لغزش نسبتا کم است که در مصالح دانه اي دور از واقعیت نمی باشد.
3) با بررسی نمودارهاي نسبت فشار منفذي و تغییرات کرنش برشی در ارتفاع هسته، می توان وقوع یا عدم وقوع ترك را در این
ناحیه بررسی نمود.
سدهاي سنگریز:
این سدها خودبخود غیر همگن می باشند و حتماً باید یک بافت آب بند در مرکز آن قرار گرفته باشد. شکل این سدها درست مانند
سد ناهمگن خاکی با هسته رسی می باشد با این تفاوت که در مرکز سد به جاي رس از سنگ ریزه نفوذ ناپذیر استفاده می شود و
در دور تا دور سد سنگریزه هاي دشت تر ریخته می شود. در برخی موارد رویه سد را به جاي سنگریزه با بتن می پوشانند که در
آنصورت دیگر نیازي به هسته آب بند نمی باشد. اینگونه سدها اغلب از نوع بلند می باشند. این نوع سد در برابر زلزله بسیار مقاوم
هستند . سنگهاي ریخته شده براي سد بایستی خاصیتهایی از قبیل جذب کم آب ، سایش کم ، مقاومت فشاري بالا و در برابر سرد
و گرم شدن مقاومت خوبی داشته باشند.
سدهاي بتنی وزنی:
این سدها عمدتاً کوتاه هستند و ارتفاع آنها بین 15 تا 20 متر می باشد ، این سدها به دلیل وزن زیادي که با بتن براي آن بوجود
می آورند بر اثر فشار آب حرکت نمی کند و از جاي خود تکان نمی خورد. در این نوع سد سرریز شدن آب مشکلی ایجاد نمی کند
. این سدها در دره هاي عریض ساخته می شوند . این نوع سد در برابر تغییر درجه حرارت نیز هیچگونه حساسیتی ندارد.
سدهاي بتنی قوسی :
این سدها معمولاً در درهاي باریک با شیب زیاد و از جنس سنگ اجرا می گردد و می تواند دو قوسی نیز باشند و در راستاي عمود
ي و افقی در ره دو حالت قوس داشته باشند. حسن این سدها این است که اگر به هر علتی در بدنه آنها ترك ایجاد شود خود
نیروي فشار اعمالی از جانب آب پشت سد باعث هم آمدن این ترکها ( ترکهاي حرارتی) می شود.
سدهاي بتنی پشت بند دار:
سدهاي پشت بند دار از نوع بلند هستند و با عث جلوگیري از خمشهاي زیاد در بتن می شوند و براي تصور آن می توان اینگونه
آنرا تشبیه کرد که دیواري بلند را که داراي پی در زمین است با تیرچه هایی در پشت آن نیز محکم نگه داشته شود تا فرو نریزد.
سدهاي لاستیکی:
این سدهاي اغلب بر روي رودخانه هاي فصلی زده می شود و این سدها از جنس لاستیک می باشند که در زمان مورد نیاز این
سدها را از باد پر می کنند و این عمل باد کردن حجم سد را بالا می برد و سد مانع عبور آب می گردد. از این وع سد که کوتاه نیز
می باشد در شمال کشور خودمان نیز وجود دارد.
حال با انواع سدها بطور مختصر آشنا شدیم و بایستی کاربرد این سدها را نیز بدانیم و دلایل استفاده از آنها را نیز به دقت مد نظر
بگیریم.
حال پس از آشنایی کوتاه و مختصر با این نوع سدها نحوه ارزیابی براي ساختن یک سد را مورد بررسی قرار می دهیم.
از نظر فنی براي ساختن یک سد می بایست مراحلی سپري شود تا ساختن یک سد آغاز گردد ، هر کدام از این مراحل را یک فاز
می نامند به شرح ذیل:
· فاز صفر: آیا ساختن این سد از نظر اقتصادي و مورد کاربري توجیه دارد یا خیر؟
· فاز یک: انواع سدهایی که با توجه به شرایط جغرافیایی و اقتصادي پیشنهاد می شود بطور ریز می بایست مورد بررسی قرار
گیرد و میزان ذخیره آب و هزینه ریالی آن مورد بررسی قرار گیرد.
· فاز دو : هندسه و تحلیل سد و ریختن نقشه اجراي سد.
· فاز سه : اجراي سد.
اما در مورد گروههاي فنی که براي ساختن یک سد مورد نیاز است به گروههاي زیر می توان اشاره کرد:
-1 گروه هیدرولیک.
-2 گروه هیدرولوژي.
-3 گروه زیست محیطی.
-4 گروه آبهاي زیر زمینی.
-5 گروه نقشه برداري.
-6 گروه شهر سازي.
-7 گروه کشاورزي.
-8 گروه زمین شناسی.
-9 گروه مدیریت و هماهنگی.
گروههاي فنی ذکر شده در کنار یکدیگر پس از تصمیم براي اجراي یک سد گرد می آیند تا یک پروژه به نتیجه برسد. پس از انجام
مقدمات مطالعاتی بر روي سد، نوع سد بر اساس منطقه جغرافیایی و مصالح در دسترس سد مورد ارزیابی قرار می گیرد. یکی از
نکاتی که جغرافیاي منطقه براي ما در ساختن سد مشخص می کند نوع خاك و زمین منطقه و یا دره اي که در آن سد می خواهد
اجرا شود ، می باشد ، زیرا نوع بدنه سد و خاك منطقه بسیار حساس است . براي مثال در منطقه اي سنگی با تنگه اي باریک و
تنگ ساختن سد خاکی اشتباه است زیرا تماس این دو ماده ( بدنه سد و سنگی بودن منطقه) مانند چسباندن دوماده که یکی
صلب و دیگري غیر صلب است می باشد و بر اثر تکان ( زلزله) این دو در نقطه اتصال جدا می شوند که این خطر ناك است.
آبند در سدها
مهندسان براي کاستن از احتمال گسیختگیها ناشی از عملکرد آب زیرزمین ، همواره درصدد اند تا بخش در حال حفاري را آبکشی
و خشک نمایند. البته باید توجه داشت که کنترل نیروهاي ناشی از نشت آب هم میتواند به همان اندازه در جلوگیري از گسیختگی
موثر واقع شود. روشهاي متنوعی را که براي کنترل نشت و فرار آب زیرزمینی وجود دارد، میتوان به سه دسته عمده تقسیم کرد
که عبارتند از : آب بندها و موانع ، سیستمهاي آبکشی ، زهکشها ، صافی ها (فیلترها).
آب بندها و موانعی را که بر سر راه جریان آب ایجاد میشود، میتوان به سه دسته آسترها و پوششها ، دیوارها و تزریق تقسیم کرد.
آسترها و پوششها
آسترها و پوششها به صورت لایهاي نفوذ ناپذیر اجرا میشوند و داراي انواع زیراند:
· تعبیه ورقهاي از رس که در بستر دریاچه (به سمت سراب) ایجاد میشود و وظیفه آن افزایش مسیر افقی جریان آب در زیر
زمین و در نتیجه کاهش فشار آب و میران نشت آن در پاشنه پایاب سد است.
· یک لایه (آستر) رسی یا پلاستیکی که براي جلوگیري از فرار آب از مخزن یا نشت سیالات از حمل تجمع زبالهها اجرا
میشود.
دیوارها Walls
بسیار متنوع بوده و مهمترین انواع آن را به نحو زیر میتوان خلاصه کرد.
دیوار خاکی متراکم شده
این دیوارها میتوانند به عنوان یک خاکریز همگن براي سد ، به صورت یک هسته در داخل سد یا ترانشهاي در پی سد ، که هسته
آن با رس پر شده باشد، اجرا شوند.
دیواره هاي بتنی
این نوع دیوار معمولا در حفاري پی ها یا به عنوان پوشش داخل تونلها ، مخصوصا در جاهایی که جلوگیري دایم از نفوذ آب لازم
باشد، بکار میروند. در سدها براي جلوگیري از فرار آب از زیر سد ، دیوار بتنی قایمی را از پایینترین قسمت سد تا لایههاي نفوذ
ناپذیر احداث میکنند.
دیوار با شمعهاي صفحهاي
این نوع دیوار ، که با راندن شمعهاي صفحهاي به داخل خاك ایجاد میشود، موقعی از کارایی خوبی برخوردار است که قفل و بست
بین صفحات کامل باشد و این مسئلهاي است که در زمینهاي داراي قلوه سنگ و قطعات درشت تر یا حاوي مواتع دیگر به خوبی
امکان پذیر نیست. با افزایش طول شمعها ، امکان خم شدن آنها در خلال راندن وجود دارد. این نوع دیوار تا حدي میتواند از نفوذ
آب جلوگیري کند. این دیوار را معمولا براي نگاهداري دیواره بخشهاي حفاري شده بکار میبرند. در خاکهاي با زهکشی آزاد ، دیوار
باید همراه با یک سیستم آبکشی باشد تا فشار جانبی وارده از زمین و آب به دیوار شمعی کاهش یابد.
دیوارهاي گلی
دیوارهاي گلی و ترانشههاي پر شده از گل به عنوان عاملی کارآمد براي جلوگیري از نشت آب در پی سدها ، حفاریهاي باز ، حفاري
تونلها و سیستمهاي کنترل آلودگی ، روز به روز مصرف بیشتري پیدا میکنند. روش احداث این دیوارها به جز در تونلها ، به این
ترتیب است که ابتدا یک ترانشه حفر میشود و براي اینکه دیوارهایی ترانشه در طول حفاري ریزش نکند، داخل آن را با گل روانی
از بنتونیت پر میکنند. در پایان حفر ترانشه ، این گل روان با موادي که بتواند یک دیوار دایمی و نسبتا غیرقابل تراکم و نفوذ ناپذیر
را بسازد، تعویض میشود.
دیوار دیافراگمی
بتنی نوع سازه دایمی است که توسط تکنیک ترانشههاي حاوي گل روان ایجاد میشود. به این منظور قطعهاي از ترانشه تا عرض 7
متر را تا عمق دلخواه حفر میکنیم. در مرحله بعد یک شبکه (جوشن) فولادي پیش ساخته به داخل آن رانده میشود. در کلیه
مراحل حفاري و راندن شبکه فولادي ، ترانشه توسط گل روانی که داخل آن ریخته میشود، از ریزش محفوظ میماند. در مرحله
بعد گل روان توسط بتن جایگزین میشود و پس از گرفتن بتن ، قطعه بعدي اجرا میشود.
دیوارهاي یخی
این دیوارها که با یخ زدن بخشی از زمین اشباع شده ایجاد میشوند به عنوان عامل موقتی در جلوگیري از نشت آب در حفاریهاي
باز ، تونلها و شفتها مورد استفاده قرار میگیرند. این روش بیش از همه در رسوبات ضخیم ماسهاي و لایهاي اشباع شده و یا در
جاهایی که مواد سازنده گل روان ممکن است منابع آب را آلوده سازد، بکار میرود. از دیوارهایی یخی سالهاست که در معادن و
براي احداث چاههایی قایم (شفتها) تا عمق 300 متر استفاده شده است.این روش پرهزینه و وقتگیر است و معمولا یک تاخیر 6
ماهه در کار را باعث میشود. علاوه بر آن باید دقت زیادي در اجراي آن بشود. زیرا حتی یک جریان کوچک آب از میان دیوار به
داخل بخش حفاري شده میتواند فاجعه آمیز باشد. بر اثر یخ زدن ممکن است تورم قابل ملاحظهاي نیز در خاکهاي سطحی اطراف
ساختگاه بوجود آید که پس از آب شدن یخها میتواند با فروریزش زمین همراه شود. مقدار تورم و فروریزش متعاقب آن وابسته به
نوع مواد واقع در نزدیک سطح زمین است.
تزریق
تزریق دوغاب به داخل خاکهاي نفوذ پذیر و سنگ ، روش رایج و دایمی براي جلوگیري از جریان آب زیرزمینی است. البته در اغلب
موارد دیواري که به این ترتیب بوجود میآید کاملا نفوذ پذیر نیست. از تزریق همچنین براي افزایش مقاومت سنگ و خاك سود
جسته میشود. دوغابها متنوع اند و میتوانند ترکیبی از سیمان ، سیمان و خاك یا مواد شیمیایی باشند. انتخاب نوع دوغاب به
تخلخل سازندهاي زمین شناسی ، سرعت جریان آب و مقاومت فشاري نهایی بخشهاي تزریق شده بستگی دارد.
بطور کلی دوغابهاي ماسه – سیمان براي بستن حفرههاي بزرگ و شکستگیها و دوغابهاي رس و سیمان پرتلند براي بستن
شکستگیهاي نسبتا کوچک و خاکهاي دانه درشت بکار میروند. به منظور کنترل جریان آب زیرزمینی ، حفر رشته منفردي از
گمانهها و تزریق در آنها اغلب کافی است. پرده تزریق را میتوان با افزودن رشتههاي دیگري از گمانههاي تزریق شده ضخیم تر
نمود. در سنگهاي شکافدار یا جاهایی که جریان زیاد است، موفقیت عملیات تزریق کمتر است.
انواع سدها از نظر کاربرد:
1) سدهاي مخزنی:به منظور ذخیره آب براي تاءمین مصارف شرب، کشاورزي و صنعت احداث می گردد.حجم مخزن این سدها
بسیار بزرگ است.این نوع سدها شامل سدهاي بتنی دو قوسی و بتنی وزنی و سدهاي خاکی می شوند.
2) سدهاي تنظیمی:هدف از ساخت این سدها تنظیم دبی ثابتی براي رودخانه می باشد.این نوع سدها در پائین دست سدهاي
مخزنی بزرگ احداث می گردند.ارتفاع آنها کم و میزان حجم آبی که در آن ها ذخیره می شود، کم می باشد.جنس این سدها اکثرا
بتنی با حاشیه هاي سنگریزه اي می باشد.
3)سدهاي انحرافی:براي منحرف کردن آب مورد استفاده قرار می گیرند،این سدها در مسیر رودخانه ها احداث می گردند و با
افزایش هد آب باعث سوار شدن آب بر زمین هاي مجاور می گردد.همچنین از این سدها براي منحرف کردن آب قبل و بعد از
محل هاي ساخت سدهاي بزرگ استفاده می شود.
4)سدهاي رسوبگیر
این نوع سدها داراي ارتفاع کمی می باشد و جنس آنها بتن و سنگ می باشد.هدف ازاین سدها براي جلوگیري از ورود رسوبات به
داخل سدهاي بزرگ می باشد و قبل از این سدها احداث می شوند.
سازه هاي وابسته به سد:
پی ها وتکیه گاهها : از ارکان بسیار مهم سدها می باشند که نیاز به پایداري در طول ساخت و بهره برداري دارند.
اگرچه اغلب سدهاي بتنی چه از نوع وزنی و پایدار و چه از نوع قوسی بر روي بسترهاي سنگی مقاوم ساخته می شوند، ولی نیاز به
کنترل مخصوصا مقاومت لغزشی و تراوشی دارند
سدهاي بتنی قوسی نیاز به پی و تکیه گاههاي مقاوم دارند و سدهاي بتنی وزنی باید از نظر پی مقاوم باشند ولی اهمیت پی و
دیواره در سدهاي خاکی بسیار کمتر می باشد.
گالري ها ، اتاقک ها و شفت ها:
این سازه ها جهت حفاري ، تزریق،جمع آوري زهکش ها،نصب و راه اندازي و نگهداري وسایل جنبی در سدهابه کار می روندو
قسمتی از ساختمان سد می باشند.
پائین ترین گالري در دیواره سد که عموما در داخل پی قرار دارد، گالري زهکش نامیده می شود و کلیه آبهاي نشتی و زه ابهاي
خروجی از زهکش ها وارد این گالري می شود و سپس از آن تخلیه می گردد.
سریزها:
سریزها سازه هاي تنظیم کننده مانند دریچه ها و سازه هاي آرام کننده جریان مانند حوضچه آرامش از تاسیسات وابسته به سد
هستند و در سدهاي بتنی عموما بر زاویه پائین دست بدنه سد قرار می گیرند.
تخلیه کننده ها :
جهت انتقال آب از دریاچه سد به پائین دست آن به کار می روند و اجزاء آن عبارتند از:
کانل ورودي
آبراه
اتاقک دریچه
شوت و سرسره
انرژي گیر
از سازه هاي وابسته به سد هستند که کنترل رفتار و اطمینان از عملکرد آن در رفتار سد بسیار مهم است.
دریچه ها:
تمام دریچه ها و شیر آلات نصبی از تاسیسات وابسته به شمار می روند.
نیروهاي وارد بر سد:
1 ) نیروي فشار منفذي
2 ) نیروي وزن سد
3 ) نیروي افقی آب در بالادست
4) نیروي عمودي آب در بالادست
موارد کنترل در سدهاي بتنی:
تراز آب مخزن :
تراز آب مخزن با ذکر تاریخ اندازه گیري نوشته می شود و به صورت روزانه اندازه گیري می گردد.
تمام پارامترها از قبیل تغییر شکل ها و جابجایی هاو تاثیر درجه حرارت و تنش ها،کرنش ها و نیروي uplift تابع تراز آب می
باشد.
دما :
اندازه گیري هاي دما شامل دماي آب و دماي هوا و دماي بتن در ترازها ئ نقاط مختلف است.
تراز آب بیشتر باشد بر دماي بتن تاثیر درجه حرارت کمتر است چون خود یک عایق است.
تغییر شکل ها :
تغییر جابجایی ها و،تغییر مکان هاي افقی و قائم و تغییر شکل هاي داخلی و دورانی
فشار منفذي :
که این فشار توسط پیزومتر بدست می آید.
( پیزومتر براي بدست آوردن فشار نقطه اي در خاك است.)
فشار ناشی از آب در خاك زیري که به سمت بالا وارد می شود را فشار منفذي گویند و با نصب پیزومترها در جهت سراب به پایاب
در پی سد می توانیم فشار در هر نقطه را مشخص نماییم.علاوه بر آن از پیزومترها براي کاهش فشار منفذي استفاده می گردد.
نشت آب :
اگر نشت زیاد شود یعنی دیواره در حال ریزش است.
حرکات کل سد
زلزله :
با استفاده از دستگاه هاي زلزله نگار
بدنه،پی تکیه گاهها و سنگ بستر :
در طول عمر مفید سد حالات مختلفی اتفاق می افتد که باید سد در مقابل تمام این حالات پایدار و ایمن باشد.این حالات شامل
وضعیت زمان ساخت اولین آبگیري در طولانی مدت تخلیه سریع،شرایط سیلابی و زلزله می باشد.در تمام شرایط بایستی سد در
مقابل واژگونی در هر یک از صفحات افقی در مقاطع میانی سد ، در کف و صفحه هاي پائین تر از کف ایمن باشدو نیز صفحات
میانی بدنه و صفحات پی و یا ترکیبی از آن ها لغزش رخ ندهد و بالاخره تنش ها در حد مجاز باشد.در مورد سدهاي قوسی رفتار
سد به صورت انتقال نیرو از طریق قوس ها به تکیه گاه هاو انتقال بخشی دیگر به پی می باشد.عموما رفتار سد در مواقع سیلابی و
زلزله باید پیش بینی گردد.پاسخ سد در مواقع زلزله به مشخصات حرکت زمین در عرض و ارتفاع بستگی دارد.حرکت آب مخزن در
اثر زلزله تغییر شکل پذیري سنگ کف و تاثیر متقابل حرکات آب ، سد و بستر باید بررسی گردد.
اثر بارها و نیروهاي خارجی بر جسم سد به صورت هاي زیر در رفتار سد ظاهر می شود:
1) تغییر شکل سد به صورتشعاعی در جهت افق و مماسی از سراب به پایاب در سدهاي قوسی و به صورت افقی و قائم در سدهاي
وزنی و خاکی می باشد
2) تغییر شکل سنگ که شامل تراکم،تورم و یا چرخش می شود.
3) تغییرات در درزهاي اتصال افقی
4) تغییرات کرنش و تنش در بتن
5) چرخش بدنه سد یا سنگ بستر
6) ایجاد فشار uplift
7) نشت آب
8) ایجاد ترك در بدنه و تکیه گاه ها
محل هاي کنترل در سدهاي بتنی1:) وجه بالادست بدنه سد:
کنترل درزها و ترك،وضعیت بتن از نظر فرسایش و خوردگی
2) وجه پائین دست:
کنترل درزها و ترك،شوره زدگی بتن (اگر زیاد باشد علاوه بر نشت آب املاح بتن نیز در حال شسته شدن است)و وضعیت خود بتن
3) تاج سد:
کنترل سواره و پیاده رو از لحاظ خوردگی و فرسایش عوامل طبیعی ترك و وضعیت نقاط ثابت پنج مارك
) گالري هاي بدنه سد :
نشت و ترك هاي احتمالی و درزها و وضعیت زهکش ها(در گالري تحتانی)باید کنترل شود.
5) وضعیت پی در پنجه:
کنترل نشت آب،ترك و فرسایش بتن
6) گالري تحتانی :
کنترل ترك ها وضعیت نشت آب و زهکش ها کنترل سطح بتن و شوره زدگی
7) سریزها:
کنترل دریچه و عملکرد آن،تکیه گاهها و کابل ها و زنگ زدگی دیواره دریچه،کنترل درزها و ترك در رویه بالادست سریز،فرسایش
بتن در آبگذر و تاج سریز کنترل بتن در کانال هوادهی
8)حوضچه آرامش:
حوضچه آرامش از لحاظ رسوب گذاري،فرسایش لبه ها،دیواره و کف حوضچه و وضعیت بتن
بلوك هاي ضربه گیر در داخل حوضچه آرامش باعث ایجاد پرش هیدرولیکی در حوضچه می گردد.ایجاد پرش هیدرولیکی و
افزایش عمق ثانویه باعث افت انرژي جریان می گردد.
9) آبگیر :
کنترل سطح بتن و لبه هافوضعیت آشغال گیرها،خوردگی و زنگ زدگی
آبگیر محل هایی هستند که براي انتقال آب از دریاچه سد به پائین دست و یا انتقال آب از دریاچه سد که نیروگاهها از آن ها
استفاده می شود.
براي جلوگیري از ورود آشغال ها،تنه درختان به داخل آبراهه و همچنین نیروگاهها،از آشغالگیرهایی در ورودي آن ها استفاده می
شودکه نیاز به کنترل و مراقبت دارد.
10)تکیه گاهها و بستر زمین:
تکیه گاهها و پی سد یکی از مهمترین موارد کنترل در سدسازي می باشد.به خاطر اینکه تکیه گاهها یا پی در اثر نیروهاي وارد به
آنها می توانند جابجا شوند و این جابجایی در مقیاس زیاد باعث از بین رفتن سد می گردد.بنابراین باید تغییرات آن بطور مداوم
مورد بررسی قرار گیرد.
بررسی درزها و شکاف هاي ایجاد شده در پی و دیواره و شکاف ها
در محل پی و تکیه گاههاي سد بررسی شکاف ها در صخره هاي طرفین، بررسی ریزش سنگ،میزان رسوب گذاري در مخزن
دریاچه رویش گیاهان در تکیه گاه ها،حفره هاي فرسایشی،لایه هاي لغزشی و انحلال در آب از موارد مهم کنترل پی و دیواره می
باشد.
1)کنترل دستگاههاي اندازه گیري و تجهیزات کنترل
ابزارهاي سازه اي،ابزارهاي زهکشی،نشت تجهیزات اندازه گیري فشار uplift زلزله نگار،شیر آلات،جرثقیل ها و چراغ ها
همانطور که اشاره شد کلید کنترل ها و اندازه گیري ها در تمام مقاطع و نقاط سد به دلیل وجود نیروها و لارها و تمرکز تنش از
حساسیت بیشتري برخوردارند.لذا کنترل ها و اندازه گیري ها باید با دقت بیشتر و دوره زمانی کمتري در این نقاط صورت گیرد.
این محل هاي کنترل در سدهاي بتنی وزنی پایه دار با سدهاي قوسی تفاوت دارد که به شرح زیر می باشد:
سدهاي پایه دار وزنی:
مهمترین تغییر مکان در این سدها در جهت سراب به پایاب (شعاعی) می باشددر حال یکه تغییر مکان ها در جهت چپ به
راست(محور سد)از اهمیت کمتري برخوردار می باشد.کلیه درزها(درزهاي انقباضی و افقی)کنترل ترك و جابجایی.
سدهاي قوسی:
-تغییر مکان سراب به پایاب
-تغییر مکان چپ به راست یا تغییر مکان در جهت محور تاج سد(مماسی).ترك در تکیه گاهها و ترك در تونل هاي افقی و گالري
ها
اصول نگهداري و تعمیرات:
سدها از بزرگترین طرح هاي عمرانی هر کشوري می باشد که در رشد و شکوفایی اقتصادي هر جامعه نقش بسزایی دارد و براي
ساخت و اجراي آن ها زمان و هزینه بسیار زیادي صرف گردیده است.
حفظ،نگهداري،دوام و تضمین بهره برداري ضرورت بهره برداري محسوب می گردد.نگهداري مقدم بر تعمیرات است و منظور از
نگهداري حفظ سلامت و کارایی و نگهداشتن وضعیت سازه به همان شکل اجرا و ساخت اولیه است. اقدامات اجرایی و پیوسته
جهت نگهداشتن و پیشگیري از صدمات ناشی از آسیبات حرکتی،نشست و نشت آب،آسیب هاي شیمیایی،صدمات زلزله و سیل و
سایر صدمات فیزیکی و شیمیایی منجر به تضمین سلامتی آن می گردد.
تعمیرات زمانی انجام می شود که نگهداري جایگاهه در دستگاه بهره بردار نداشته و احتمال خطرات و اثرات سوء و مخرب در پیش
باشد.
موضوع مهم در ارتباط با نگهداري و تعمیرات تامین هزینه و برآورد دقیق حجم عملیات و و نیز مصالح مصرفی و نیز زمان تعمیرات
می باشد.
در مرحله تعمیرات پارامترهاي زیر مهم می باشد:
1) آسیب شناسی
2) اثرات حال و آینده ناشی از آسیب دیدگی
3) ضرورت و روش تعمیر
4) حجم عملیات ترمیم،زمان و هزینه.
(اصول زمین شناسی در سد سازي)
سد سازي از جمله طرح هاي مهندسی متمرکز به شمار میآید که در ارتباط مستقیم با زمین ساخته میشوند. مطالعات زمینشناسی
مهندسی در تمامی مراحل اجراي یک طرح سد سازي مؤثر میباشند. ناکامی و گسیختگی پیش از یک سوم از سدها در سطح جهان
نتیجه ضعف مطالعات زمینشناسی مهندسی محل اجراي آنها بوده است که دلیل روشنی بر اهمیت دیدگاههاي زمینشناسی مهندسی
در اجراي موفق طرحهاي سد سازي میباشد. سدها سازههاي هیدرولیکی هستند که عمود بر مسیر جریان آب احداث میشوند.
هدفهاي متعددي با احداث یک سد برآورده میشوند که میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
– تأمین آب آشامیدنی شهرها، آبیاري دشت هاي کشاورزي و تأمین آب واحدهاي صنعتی.
– مهار سیلابهاي فصلی و کاهش خطر تخریبی آنها.
– تولید برق با احداث نیروگاههاي آبی در محدوده سدها
هرچند در پروژههاي سد سازي پایه تمام محاسبات بر تضمین موفقیت اجراي سد قرار دارد اما با وجود این مطلب تعدادي از سدها
با مشکلاتی در زمان اجرا و بهرهبرداري مواجه میشوند. در ایران نیز عدم موفقیت برخی از سدها کاملاً مشهود است که بارزترین آنها
سد لار (واقع در شمال شرق تهران) میباشد. هرچند ظرفیت مخزن سد تقریباً یک میلیارد متر مکعب میباشد ولی از زمان بهرهبرداري
در سال 1359 تاکنون کمتر از 1/3 مخزن پر شده است و روزانه در حدود یک میلیون مترمکعب فرار آب وجود دارد. سدهاي دیگر
کشور از جمله سد لتیان، 15 خرداد، مارون، جیرفت و سفید رود نیز با مشکلاتی مواجه هستند که مهمترین آنها فرار آب و یا پر
شدن مخزن به وسیله رسوبات میباشد.
عوامل مؤثر در انتخاب ساخت گاه سد
موفقیت یک سد در درجه اول به انتخاب صحیح ساخت گاه آن بستگی دارد. در انتخاب محل یک سد لازم است که دو شاخص اصلی
در نظر گرفته شود،
-1 تأمین پایداري بدنه و مخزن
-2 آببندي محدوده احداث سد.
عوامل متعددي در انتخاب ساخت گاه یک سد مؤثر میباشند که مهمترین آنها عبارتند از : شرایط توپوگرافی، ساختارهاي زمینشناسی
و وضعیت حوضه آبریز. تأثیر هر کدام از این عوامل در انتخاب ساخت گاه سد به شرح زیر میباشد.
شرایط توپوگرافی
ناهمواري هاي سطح زمین و مورفولوژي آن معمولاً توسط نقشه هاي توپوگرافی نشان داده میشوند. بهترین موقعیت براي احداث سد
معمولاً جایی انتخاب میشود که یک دره تنگ به وسیله یک دره باز در سمت بالادست دنبال شود. دره تنگ معرف استقامت بالاي
سنگ میباشد که در مقابل جریان آب رودخانه مقاومت بیشتري را نشان داده و دره باز محل مناسبی جهت مخزن میباشد که
ظرفیت ذخیرهسازي آب را بالا میبرد.
تأثیر شرایط توپوگرافی در انتخاب ساخت گاه سد
ساختار زمینشناسی
ساختار زمینشناسی یک محل به وسیله عواملی همچون امتداد و شیب لایهها، ساختمانهاي چینخورده، گسلها و درزهها کنترل
میشود که به شرح زیر مورد بررسی قرار میگیرند:
امتداد لایهها
در محل هایی که لایهبندي سنگ مشخص باشد بهتر است محل احداث سد جایی انتخاب شود که محور سد موازي با امتداد لایهها
و یا داراي زاویه کمتري با امتداد لایهها باشد.
امتداد لایهها در انتخاب ساخت گاه سد.علت این انتخاب را میتوان در موارد زیر توجیه کرد:
الف) در صورتی که محور سد داراي زاویه کمتري با امتداد لایهها باشد امکان دور ماندن از نقاط ضعف بیشتر است.
لازم به ذکر است که نقاط ضعف مورد بحث را میتوان به شرح زیر بیان داشت:.
– لایههاي سنگی سست و ضعیف مانند سنگهاي شیلی و مارنی
– لایههاي سنگی دربر گیرنده حفرات و دیگر پدیدههاي کارستی حاصل از انحلال توده سنگ
– لایههاي سنگی کاملاً خرد شده و یا کاملاً هوا زده شده.
– گسلها و مناطق گسله که عموماً با خردشدگی و شکستگی هاي زیاد همراه میباشد.
ب) در صورتی که محور سد موازي با امتداد لایهها باشد سنگهایی با شرایط و خصوصیات یکسان در محدوده تکیهگاهها و پی سد
قرار میگیرند. بنابراین سنگها رفتار مشابهی در طول محل بار گذاري خواهند داشت و پایداري سد بیشتر خواهد بود. در چنین
شرایطی طراحی سد نیز سادهتر خواهد بود.
ج) در صورتی که محور سد موازي با امتداد لایهها باشد امکان فرار آب کمتر است. دلیل آن به این صورت است که لایهها در جهت
عمود بر مسیر جریان آب قرار داشته و نفوذ پذیري در آن جهت کاهش مییابد.
شیب لایهها
به طور کلی بهتر است محل احداث سد جایی انتخاب شود که جهت شیب لایهها به سمت بالا دست باشد یا به عبارت دیگر جهت
شیب لایهها در جهت عکس جریان آب باشد. شکل (الف) ساخت گاه سدي را نشان میدهد که جهت شیب لایهها در آن به سمت
پائین دست است در حالی که جهت شیب لایهها در شکل ( ب) به سمت بالا دست است.
تأثیر جهت شیب لایهها در انتخاب ساخت گاه سد
براي توصیه این انتخاب میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
الف- از آنجا که معمولاً تراوش آب در جهت سطوح لایهبندي صورت میگیرد بنابراین در صورتی که جهت شیب سطوح لایهبندي
به سمت بالا دست باشد امکان فرار آب کمتر است و محل احداث سد از شرایط آببندي بهتري برخوردار میباشد.
ب- پایداري پی و تکیهگاههاي سد ببیشتر است زیرا که قسمت اعظم بارهاي وارده بر سطوح لایهبندي به سمت بالادست منتقل
میشود.
در صورتی که شیب لایهها به سمت پائین دست باشد امکان فرار آب بیشتر و ناپایداري سطوح لایهبندي بیشتر خواهد بود و در نهایت
پایداري بدنه سد نیز در معرض خطر قرار میگیرد.
چین خوردگی
نقش ساختمانهاي چینخورده در انتخاب محل احداث یک سد را میتوان با توجه به موارد زیر بیان داشت.
الف- بهتر است محل احداث سد جایی انتخاب شود که محور سد موازي با محور چین باشد و ساختمان چینخورده از نوع طاقدیس
باشد.
تأثیر چین خوردگی در ساخت گاه سد
ب- در صورتی که محور سد عمود بر محور طاقدیس و یا ناودیس باشد لازم است که جهت شیب لایهها در محل احداث سد در نظر
گرفته شود. در هر دو حالت جهت شیب لایهها به سمت بالادست است. اگر سنگهاي تشکیل دهنده اینگونه ساختمانهاي چینخورده
از شرایط خوبی با توجه به استقامت و آببندي برخوردار باشند میتوانند ساخت گاه مناسبی براي احداث یک سد در نظر گرفته
شوند.
محور سد عمود بر محور چین خوردگی
وضعیت حوضه آبریز:
محل احداث سدها معمولاً در قسمت انتهایی یک حوضه آبریز انتخاب میشوند بدین ترتیب حجم بیشتري از آب ذخیره و یا کنترل
میشود.. در جایی که رودخانهها جریان فصلی دارند و سدهاي ساخته شده اغلب از نوع مخزنی، تنظیمی و یا حفاظتی میباشند. به
عنوان مثال میتوان به سدهاي کرج، جیرفت، ساوه، علویان و درود زن اشاره نمود.
در جایی که رودخانهها جریان دائمی داشته باشند احداث سد در قسمتهاي مختلف مسیر رودخانه وجود دارد و سدهاي احداث شده
اغلب از نوع سدهاي نیروگاهی و یا مخزنی هستند به عنوان مثال میتوان از سدهاي کارون ،1 کارون ،3 کارون ،4 سد کرخه، سد
استور و سد منجیل نام برد.
عوامل مؤثر در انتخاب نوع سد
سدها با توجه به نوع مصالح مورد استفاده و شکل ساختمان آنها به انواع مختلفی تقسیم میشوند. انتخاب نوع سد معمولاً طوري
صورت میگیرد که بیشترین سازگاري را با محیط اطراف خود به وجود میآورد و در این شرایط است که موفقیت سد تضمین
میگردد.
درهها معمولاً در اثر عملکرد پدیدههاي مختلف زمینشناسی شکل میگیرند. شکل یک دره میتواند در انتخاب نوع سد نقش عمدهاي
داشته باشد در طرحهاي مهندسی سد درهها با در نظر گرفتن دو شاخص زیر معرفی میشوند:
الف- پهناي دره در محل تاج سد (B (
ب- عمق دره در محل احداث سد (H (
یکی از روشهاي ساده براي طبقهبندي درهها با توجه به شکل، طبقهبندي آنها با توجه به روش توماس H/B میباشد. درهها از نظر
شکل به سه مجموعه زیر تقسیم میشوند:
-1 دره عمیق Valley Gorge درهاي است که در آن H/B کمتر از 3 میباشد.
-2 دره تنگ Valley Narrow درهاي است که در آن H/B بین 3 تا 6 میباشد.
-3 دره باز Valley Wide درهاي است که در آن H/B بیش از 6 میباشد.
استقامت زمین
یکی از عوامل مؤثر در استقامت زمین محل اجراي پروژه، خواص مهندسی سنگها و خاکهاي منطقه احداث سد است. ظرفیت باربري
یکی از شاخصهایی است که به این عوامل بستگی دارد و میتوان به وسیله آن استقامت زمین را مورد سنجش قرار داد. جدول زیر
الگویی مناسب براي احداث یک سد با در نظر گرفتن ظرفیت باربري مجاز زمین میباشد:
با بررسی جدول فوق به تفاوت ظرفیت باربري در مورد انواع سدها آشنا میشویم. سدهاي خاکی با داشتن سطح قاعده وسیعتر سبب
پراکنده شدن بار سد در گستره وسیعتري میشوند و در نتیجه واحد سطح کمتري خواهیم داشت.
و در مقابل سدهاي بتونی قوس مضاعف به صورت بالعکس عمل میکنند. بنابراین خواص باربري زمین در انتخاب نوع سد با توجه به
شکل ساختمانی آن و کوه انتقال نیرو نقش عمدهاي پیدا میکنند.
علاوه بر موارد مذکور شاخصهاي دیگر مهندسی سنگها و خاکها از قبیل مقاومتهاي ترا کمی، برشی و کششی، مدول الاستیسیته،
ضریب پواسیون و همچنین عوامل مختلفی نظیر میزان هوا زدگی، درصد اشباع شد گی و موارد دیگري که در جداول زیر طبقهبندي
شدهاند میتوانند نقش اساسی در روند اجراي پروژه ایفا کنند.
در پایان میتوان به موارد دیگري نیز اشاره کرد که نقش مهمی در تصمیمگیريهاي اولیه مبنی بر آغاز پروژه ایفا میکنند از این
قبیل موارد میتوان به انتخاب نوع سد و موقعیت جغرافیایی آن و نکات دیگري اشاره کرد که از نقطه نظر فراوانی، مصالح مورد
بررسیهاي اولیه قرار میگیرند که چه بسا همین بررسیها نیز پروژهاي را صرفاً به علت مناسب نبودن بازدهی به طور کامل متوقف
کند.
براي تفهیم بهتر این موضوع در جدول زیر به یکی از شاخههاي عوامل یاد شده اشاره شده است. به این صورت که به مقایسه حجم
مصالح مصرفی سدهاي بتونی قوسی و سدهاي خاکی پرداخته شده است.
با ذکر عوامل یاد شده مشاهده میشود که حتی اگر جزئیترین موارد در هر کدام از این زیرشاخهها با بیتفاوتی و یا کمرنگ جلوه
دادن آن مواجه شود چه بسا خسارات فراوانی را در پروژههاي گوناگون باید متحمل شویم. با طبقهبندي این عوامل میتوان آنها را به
صورت کلی به چند بخش تقسیم کرد تا یک نماي کلی از عوامل مؤثر در مطالعات زمینشناسی ساخت. سد در ذهن ایجاد شود.
– محوریت بررسیهاي زمینشناسی در آغاز پروژه
– نقش زمینشناسی مهندسی در انتخاب ساخت گاه و نوع سد
– مطالعات مناسب در طراحی پرده آببند و انتخاب روش صحیح جهت مهار تراوش آب در محدوده سد
– ارزیابی پایداري دامنهها در محدوده سد و مخزن سد با استفاده از ویژگیهاي زمینشناسی
همچنین در پایان پیشنهاد میشود که با توجه به تجارب به دست آمده در پرداخت هزینههاي هنگفت و روشنشدن اهمیت مطالعات
زمینشناسی قبل از اجراي پروژهها به این مسئله بهاي بیشتري داده شود. تا حداقل، شرایط اولیه براي اجراي یک پروژه که همانا
ایجاد امنیت اقتصادي در اجراي آن میباشد به صورت نسبی تأمین شود.
افزایش مقاومت سدهاي بتنی قوسی
چکیده :
در پروژه هاي سدسازي تمامی بارهاي وارده بر بدنه سد ، بررسی و در طراحی اعمال می گردد، سپس سد بر مبناي آن احداث می
گردد. قبل از ساخت و حتی در حین عملیات ساختمانی یک سد می توان با تغییراتی در طرح و اجرا ن سبت به مقاوم سازي کامل
آن اقدام نمود ، ولیکن اگر پس از احداث و آبگیري پاسخهاي ابزاردقیق حکایت از عدم مقاومت کافی سد در مقابل بارهاي استاتیکی
و دینامیکی نماید ، چه باید کرد؟ در این مقاله به یکی از روشهاي مقاوم سازي سدهاي بتنی قوسی ساخته شده اشاره می گردد که
در آن بدون نیاز به خالی کردن مخزن با تزریق در پی و جناحین دره محل احداث ، مقاومت بدنه نســـبت به بار زلزله افزایش می
یابد.
کلید واژه :
سدهاي بتنی قوسی ، مقاوم سازي در دوران بهره برداري ، تاریخچه زمانی زلزله بم ، مدول پی و جناحین ، عملیات تزریق
مقدمه :
سدهاي بتنی قوسی با ویژگیهاي خاص و پیچیده اجرایی از جمله سدهایی هستند که در شبکه آب و برق کشور از اهمیت ویژه ایی
برخوردارند.هرچند با توانمندي متخصصان ایرانی ساخت اینگونه سدها نیز در ک شور متداول و معمول گ شته ، اما ممکن ا ست به
دلایل متعدد طراحی و اجرا ، فعالیت با مشــکلاتی همراه شــود.اگر پس از آبگیري که همواره با پیامدهاي ســیاســی ، اجتماعی و
فرهنگی مواجه اســـت ، مشـــخص گردد که بدنه در مقابل بار زلزله مقاومت لازم را ندارد ، نمی توان به راحتی مخزن را خالی و
توربینهاي نیروگاهی را از مدار حارج کرد ، سپس به ترمیم و مقاوم سازي مبادرت نمود..لذا لازم ا ست بدون رها نمودن آب محزن
و در هنگام بهره برداري از نیروگاه با روشی دیگر مقاوم سازي و بهسازي صورت پذیرد.از اینرو با کمک مقاله سوم ش شمین کنگره
(ICOLD (که در اتریش و در سال 2001 برگزار گردید ، مختصات گره ها و المانها استخراج و با نرم افزار (2000 SAP (مدل سد،
پی و جناحین ایجاد گردید.سپس با تغییر مدول برشی پی و جناحین در سه سد با ارتفاع مختلف مشخص گردید که هرچه مدول
بر شی پی و جناحین افزایش یابد ، جابجایی و تنش در بدنه سد ، در مقابل بار زلزله کاهش می یابد.لذا می توان با کمک تزریق در
پی و جناحین و به تبع آن، افزایش مدول الا ستی سیته و مدول بر شی، مقاومت یک سد بتنی ساخته شده را در برابر زلزله افزایش
داد.
روش کار:
جهت برر سی امکان مقاوم سازي سدهاي بتنی قو سی ساخته شده، ابتدا لازم ا ست مدل سازي منا سبی براي بدنه سد و پی و
جناحین آن صورت پذیرد.در اینجا جهت بررسی دقیق و امکان تاثیر دادن پارامترهاي مختلف از روش عددي اجزاي محدود استفاده
می شود. نرم افزار مورد استفاده نرم افزار -2000SAP می باشد. در مدلسازي میتوان از المانهاي مختلفی استفاده نمود المانهاي 8
گرهی، 14 گرهی، 16 گرهی و بالاتر، اما با افزایش تعداد گره ها تعداد معادلات نیز افزایش می یابد که این امر باعث صــرف وقت و
هزینه بالاتري می گردد. در اینجا جهت تحلیل بدنه پی و جناحین از المان 8 گرهی Solid استفاده شده است.
این المان داراي خ صو صیات محوري بر شی و خم شی می با شد و تطابق کامل با رفتار المانهاي سد بتنی دو قو سی دارد هر المان
Solid بصورت یک المان با خصوصیات م شخص که در بین 8 گره واقع می شود م شخص می گردد. شکل شماره 1 نمونه اي از
المان Solid را نشـــان میدهد گره ها در قســـمت joints معرفی می گردند. تعداد و ابعاد المانها ارتباط کامل به تعداد و موقعیت
قرارگیري گره ها دارد در ضخامت سد حداقل سه المان مورد نیاز می با شد که در مدلهاي مفروض نیز به سه المان ب سنده شده
ا ست. بنابراین بای ست چهار لایه گره معرفی گردد. با توجه به اینکه هند سه دره نیز جزء مفرو ضات مدل میبا شد میتوان به ازا هر
نقطه دلخواه در ارتفاع (z (مختصـات نظیر آنرا در عرض دره (x (یا ضـخامت بدنه سـد (y (را بدسـت آورد. بنابراین با فرض نمودن
ارتفاع دلخواه از روي منحنی طره، y را و از روي منحنی قوس با توجه به روابط ریاضــی x را بدســت می آوریم. بنابراین با داشــتن
عرض دره و ارتفاع دره اقدام به شبکه بندي می نمائیم. در این تحقیق به منظور مدل سازي هند سه سد از مقاله سوم، ش شمین
کنگره ICOLD که در تاریخ 17 اکتبر سال 2001 دراتریش برگزار گردید مختصات گره ها و المانها استخراج شد و سپس اقدام به
مدلسازي سد توسط نرم افزار 2000 SAP گردید.تا بدین مرحله خصوصیات هندسی مدل معرفی شد. مورد دیگري که توجه به آن
در این مرحله ضـروري به نظر می رسـد عمق مدلسـازي پی و جناحین می باشـد. حداقل عمق مدلسـازي پی و جناحین سـه برابر
ارتفاع سد در نظر گرفته شده است. حال پس از مشخص نمودن هندسه مدل اقدام به اعمال بارها و مشخص نمودن درجات آزادي
گره ها می کنیم. درجات آزادي گره ها مهمترین ق سمت مدل سازي میبا شد ب صورتی که با تعریف نادر ست از درجات آزادي دیگر
رفتار مدل با رفتار واقعی ســازه مطابقتی نداشــته و جوابهاي حاصــله با حقیقت متفاوت می باشــد. درجات آزادي هر گره عبارت از
اجازه یا توان حرکت یا دوران آن گره در امتدادي خاص یا حول امتدادي خاص می با شد. هر گره در ف ضا داراي شش درجه آزادي
حرکت در سه درجه ا صلی x و y و z و حرکات دورانی ب صورت Rx و Ry و Rz می با شد. گره هاي المان Solid داراي سه حرکت
آزاد در جهت محورهاي اصلی و در کلیه جهات دیگر مقید می با شد. با اعمال این فر ضیات می توان انتظار دا شت تا مدل رایانه اي
تطابق قابل قبولی با رفتار واقعی سازه داشته باشد. بنابراین بدنه سد به همراه پی و جناحین تا مرز اتصال پی و جناحین (سه برابر
ارتفاع سد) در سه جهت z و y و x داراي حرکت بوده ولی دوران آنها مقید گردیده ا ست. شکل شماره2 نماي کلی مدلهاي رایانه
اي سدهاي دو قوسی مدلسازي شده را نشان میدهند.
شکل شماره2 نماي کلی مدلهاي رایانه اي سدهاي دو قوسی
جهت تحلیل و بررسی لرزه اي سد بتنی قوسی، عوامل و پارامترهاي ذیل مورد استفاده قرارگرفته اند:
مدول برشی (G(: همانطور که میدانیم مدول برشی با مدول الاستیسیته (E (نسبت مستقیم و با ضریب پواسون (v (نسبت به
معکوس دارد
G=E/2(1+ v )
در اینجا با فرض ثابت بودن جنس پی و جناحین سه نوع سنگ براي پی و جناحین سد ، در نظر می گیریم:
G1،G2 ،G3
لازم به ذکر است مدول الاستیسته و سایر مشخصات بتن بدنه سد ، در تمامی حالات تحلیل ثابت می باشد و تغییر نمی کند. فشار آب مخرن بصورت بار مثلثی اعمال می گرددکه در سطح آب صفر و در عمق H برابر مقدار H. می باشد.
بار وزن بدنه سد که به مشخصات بتن بستگی دارد نیز در بارگذاري لحاظ شده است.
براي بررسی اعمال بار دینامیکی، سه ارتفاع مختلف را براي سد در نظر گرفته ایم:
H1=80m ، H2=140m ، H3=200m
براي اعمال بار زلزله، از روش تاریخچه زمانی و از اطلاعات زلزله بم استفاده شده است ، که در شکل 3 نشان داده شده است.
ا اعمال سه مدول برشی 125000 =1G ، 2150000=2G و 4000000 =3G تن بر مترمربع ، براي حالات پی و جناحین ضعیف
، متوســط و قوي ، در کنار ســه ارتفاع مختلف ، بارهاي لرزه اي که در اینجا زلزله بم با روش تاریخچه زمانی اســت ، بار فشــار آب
مخزن و وزن بدنه ســـد را با کمک نرم افزار 2000 SAP به نه حالت مذکور اعمال می نمائیم.بدنه ســـد از بتن 250 کیلوگرم در
سانتیمتر مربع بوده و در تمامی حالات تحلیل ثابت است.جدول شماره 1 مشخصات بدنه ، پی و جناحین سد و نسبتهاي آنها را در
حالات مختلف نشان می دهد.
جدول شماره 1 مشخصات بدنه ، پی و جناحین سد
نتایج :
آنچه مسلم است در بررسی تنش لازم است ، نقاط هم تنش در بدنه سد ترسیم و در حالات مختلف تحلیل مورد بررسی قرار گیرد
که در میان حالات متعددي که به کمک برنامه بدسـت آمد ؛ نقاط هم تنش در بدنه سـد 80 متري با مدول برشـی پی و جناحین
ضعیف بصورت نمونه انتخاب گردید که در شکل 4 آمده است .
شکل شماره 4 نقاط هم تنش در بدنه سد
مقایسه مشخصات
بدنه ، پی ، جناحین
مدول الاستیسیته
(تن برمترمربع)
مدول برشی
(تن برمترمربع)
بتن بدنه سد 2400000 1000000
پی وجناحین ضعیف 1G 300000 125000
پی وجناحین متوسط2G 5160000 2150000
پی وجناحین قوي 3G 9600000 4000000
E1/Edam=G1/Gdam=0.13 E2/Edam=G2/Gdam=2.18 E3/Edam=G3/Gdam=4.1
پس از اعمال بارهاي مذکور براي مقایسه حالات مختلف ، از تنشهاي بدست آمده در نقاط مختلف بدنه سد ، که در شکل 5 آمده
ا ست ا ستفاده می نمائیم ، ب صورتیکه تنش هرنقطه در حالات مختلف پی و جناحین ضعیف ، متو سط و قوي با هم مقای سه می
گردد تا کاهش یا افزایش تنش وارده به آن نقطه در حالات مذکور بدست آید.
در تمامی حالات و در تمامی نقاط مقای سه با افزایش مدول بر شی پی و جناحین ، تنش در بدنه سد کاهش می یابد ، که براي
نمونه وضعیت یکی از نقاط بدنه سد در شکل 6 آمده است.
شکل 5 نقاط مقایسه تنش در بدنه سدها
شکل 6 کاهش تنش در بدنه سد با افزایش مدول برشی پی و جناحین
بحث و نتیجه گیري :
پس از افزایش مدول برشی پی و جناحین از 1G به 2G و همچنین از 2G به 3G ، تنش در بدنه هر سه سد که ارتفاعهاي متفاوتی
نیز داشتند کاهش یافت ، این موضوع در مورد کاهش جابجاییها نیز صادق است.
بنابراین در ســدهاي بتنی قوســی هم در زمان ســاخت و هم در زمان بهره برداري می توان با بکارگیري راهکارهایی که منجر به
افزایش مدول برشی پی و جناحین می شود ، تاثیر زلزله را بر بدنه سد کاهش داد.
NODE A
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1 2 3
SHEAR MODULE (G1,G2.G3)
STRESS (T/M2)
ا ستفاده از این روش زمانی ارزش واقعی خود را ن شان می دهد که پس از بهره برداري از سد و بهره برداري از نیروگاه امکان تقویت
بدنه سد وجود ندارد.در آن زمان می توان با حفاري گمانه هایی در پی و جناحین سد و بدون هیچگونه م شکلی در بهره برداري از
ســد و نیروگاه ، و با تزریق به این مهم نائل آمد.عملیات تزریق که امروزه با دســتگاههاي حفاري و تزریق نه چندان پیشــرفته و به
راحتی در پروژه هاي عمرانی مورد استفاده است ، با اشغال حداقل فضاي لازم در موقعیتهاي مورد نیاز ، به دستیابی به مقاوم سازي
و بهسازي سد کمک شایانی می نماید.
موقعیت گمانه هاي تزریق ، بستگی به پاسخهاي ابزار دقیق نصب شده دربدنه سد دارد ، که با کمک آن گروه طراحی ، سازمان و
روش اجراي عملیات را مشخص می نماید.
مراجع:
فاروق حسینی، م،. ،1379 درآمدي بر مکانیک سنگ، نشر کتاب دانشگاهی
طاحونی، ش،. ،1375 اجزاء محدود براي تحلیل سازه ها، انتشارات علم و ادب
مقاله سوم از ششمین کنگره ICOLD
بررسی راهکار اجرائی پیاده سازي سد آزاد و سامانه انتقال آن
مقدمه
یکی از ضروري ترین و حیاتی ترین نیازهاي بشر آب است که با افزایش جمعیت و ضرورت رشد کشاورزي و صنعت از یک طرف و
محدودیت مخازن و منابع آبی ازطرف دیگر، حساسیت آن روز به روز بیشتر شده و پیش بینی می گردد درآینده اي نه چندان دور
بحران کمبود آب مهمترین مسئله کشورها، بخصوص مناطق خشک و نیمه خشک گردد.کمبود آب و روشن شدن تدریجی ارزش
حقیقی و حیاتی آن، مردم ممالک را بر آن می دارد تا حداکثر بهره برداري ازآب در دســترس را بنمایند و از هر قطره آن اســتفاده
صحیح و بهینه نمایند.از طرفی نوسان شدت جریان آب در رودخانه ها و نیاز به ذخیره آب در زمانهاي پر آبی براي مصرف در مواقع
کم آبی و همچنین نیاز به ا ستفاده انرژي الکتریکی و… لازم می سازد تا با ساخت موانعی در م سیر جریان به عنوان« سد» به این
اهداف دسترسی پیداکرد.در میان سازه هاي ساخته شده به دست بشر سدها به دلایل مختلف، از جمله اهمیت ساخت و نیز شدت
و ح سا سیت خطرات و صدمات نا شی ازخرابی احتمالی آنها، از موقعیت منح صر به فردي برخوردار ه ستند.تاریخ ساخت سد را
بایستی به تاریخ تمدن بشر نسبت داد در ایران نیز از دیرباز توجه زیادي به این امر شده تا جایی که ساخت اولین سد قوسی را به
ایرانیان نسبت می دهند. از طرفی موقعیت جغرافیایی و آب و هوایی کشور باعث شده است تا کنترل و جمع آوري آبهاي سطحی از
اهمیت خاصـی برخوردار شـود و به خصـوص دردو دهه اخیر توجه قابل ملاحظه اي به امر مهار آبهاي سـطحی و سـاخت سـدهاي
مختلف شده است.جاي خرسندي و شکر بسیار است که در آستانه تابش پرتوهاي حیات بخش اسلام بر پهنه زمین خود را در زمانی
می یابیم که دانش بشري به حدي پیشرفت کرده است که می تواند بر نزولات جوي و آبهاي جاري سطح زمین که درگذشته باعث
ویرانی ها و تلفات جانی ب سیاري شده غلبه کرده و آبهاي جاري در رودخانه ها را با احداث سدها و آببند هاي بزرگی به نفع ب شر
امروزي مهار نماید.خو شبختانه آثارتاریخی به جا مانده از گذ شتگان از جمله بند امیر و سد داریوش روي رودخانه کر ثابت می کند
که ما ایرانیان سابقه درخ شانی در ساخت سازه هاي هیدرولیکی از جمله سد سازي را داریم و همگام با پی شرفت جهانی علم سد
سازي هم اکن ـ ـ ـون نیز م ـ ـ ـی توانیم در امر سدسازي خود کفا بوده و با مطالعه طراحی و ساخت سدهاي بزرگی از جمله احداث
سد بزرگ آزاد به جهانیان ثابت کنیم که ما مردم مسلمان ، ما می توانیم.
فصل اول: کلیاتی در مورد سد
-1-1 تعریف سد :
مفهوم سد درفرهنگ فارسی و عربی آنقدر روشن است که هم درجامعه مهندسی و هم درعرف اجتماع مفهومی بی نیاز از توضیح
دارد به طوري که حتی مشتقات آن در فرهنگ ما به طورکامل مانوس است. مانند: سد معبر، مسدود، انسداد و… به هرحال معناي
خاص آن عبارت است از بنایی که بخشی را از بخش دیگر جدا می کند و غالبا ًبه مفهوم دیوار یا سازه اي است که از حرکت آب (به
طورکلی یا جزئی ) جلوگیري نماید تا آب ذخیره گردد یا انحراف بیابد. براي معادل فارســی این واژه گاهی «بند» به کاربرده شــده
است مانند بند امیر، و درحال حاضر، بند به سدهاي کوتاه گفته می شود معادل انگلیسی واژه سد (Dam (است.
ازدیدگاه مقررات اجرایی، ارزیابیها و رده بندي ها ســدها را به دو گروه کوتاه و بزرگ تقســیم نموده اند: ســد بزگ براســاس تعریف
پذیرفته شده (ICOLD (سدي است که:
1) ارتفاع آن (فاصله بین پایین ترین سطح پی عمومی آن تا تاج آن بیش از 15 متر باشد.
2) اگرارتفاع آن بین 10 متر تا 15 متراست یکی از شرایط زیر را داشته باشد:
الف) طول تاج آن از500 مترکمتر نباشد.
6 ب) ظرفیت دریاچه حاصل از آن سد از
10 مترمکعب کوچکتر نباشد.
پ) حداکثر تخلیه سیلاب آن از2000 متر مکعب در ثانیه کمتر نباشد.
ت) سد داراي مسایل پیچیده یا مشکل در شالوده باشد به طوري که نیاز به مطالعات و راه حلهاي خاص داشته باشد.
ث)درطراحی سد مسایل خاص غیر معمول وجود داشته باشد.
-1-2انواع سدها :
انواع سدها را می توان از دیدگاه مصالح، فرم ساختمانی، هدف ازاحداث سد، نوع سرریز یا ویژگیهاي دیگري رده بندي نمود. آنچه
معمولاً در نامگذاریها م شاهده می شود عبارت ا ست از: سد بتنی وزنی که پایداري آن بر ا ساس وزن آن ا ست، سدبتنی قو سی که
ممکن است تک قوسی یا دوقوسی باشد، سد بتنی پایه دار و پشت بنددار، سد پاره سنگی (که سنگی و سنگریزه اي هم گفته می
شود) و سد خاکی که عمده مصالح آن مواد خاکی و پاره سنگی است. درمقیاسهاي کوچک و موقت و به طورکلی محلی، از سدهایی
از جنس چوب و مصالــــح ساختـــــمانی نیزاستفاده می شود یا شده است. به عنـوان یک طرح موقت ممکن اخیراً از سدهاي
کوتاه لاستیکی نیز یادمی شود و ساخت آب بندهاي پرده سپري به منظور نگهداري ارتفاعهاي کم آب نیز معمول است.چنانچه سد
نسبتاً بزرگ باشد و هدف از ایجاد آن ذخیره آب باشد، سد مخزنی نامیده می شود و در صورتی که هدف از احداث آن انحراف مسیر
رودخانه یا تقسیم آب به صورت موقت یا دائم باشد آن را سد انحرافی یا بند انحرافی می نامند. ارتفاع بعضی بندهاي انحرافی
ممکن ا ست به 8 متر و حتی 10 متر هم بر سد. درگونه هاي مختلف سدها ممکن ا ست سرریز سد از تاج سد بگذرد و یا م سیر
دیگري پیش بینی شود.در مورد سدهاي بتنی عبور سرریز از تاج سد معمولاًم شکلی ندارد ولی درخ صوص سدهاي خاکی و پاره
سنگی پیش بینی م سیر سرریز از روي تاج سد خاکی مت ضمن قبول خطر فوق العاده زیادي ا ست و به همین علت تقریباً همی شه
سرریز سد خاکریز در مسیر دیگري جز روي بدنه سد طراحی می شود . سدهاي خاکی بیش از سدهاي بتنی در معرض تخریب
بوده اند و بر اساس گزارشهاي(ICOLD (ازمیان 14700 سد بررسی شده1150 سد (یعنی7/5درصد) داراي نواقص جدي بوده
اند و 107مورد (یعنی0/7درصد) تخریب شده اند. بیش از 50 درصد خرابیها یا آسیب دیدگی سدهاي خاکی درضمن ساخت یا در
اولین پرشدن بوده است.
-1-3بعضی ازاطلاعات آماري :
اشاره به بعضی از اطلاعات آماري در یک بحث فنی، حتی به صورت نمونه و اجمال، روشنگر ویژگیهاي مهندسی طرحها در مقایسه
با یکدیگر و نشانگر اهمیت نسبی بعضی پروژه ها خواهد بود. دراینجا بعضی ازاطلاعات در دسترس از مأخذهاي مختلف نقــــل می
شود، هر چند نمی توان ادعا نمود که حق مطلب در مورد کلیه رکوردهاي زمانی یا ابعادي بیان شده است.
-1-3-1 قدیمی ترین سددنیا :
احتمالا ًقدیمی ترین سد دنیا سد الکفره (Kafara Al Sadd (در16کیلومتري جنوب شرقی هلوان (Helwan (در مصر است که
بین سالهاي 2750 و2950 قبل از میلاد (5000 سال قبل) با طول 115متر و ارتفاع 12 متر ساخته شده است. بعضی ازمورخین
معتقدند اولین سدي که در تاریخ ثبت شده است مربوط به4000 سال قبل از میلاد، با طول 475 متر و عرض 15 متر می دانند
که 4500 ســال از آن بهره برداري می شــده اســت. همچنین ســدي به طول3/2 کیلومتر و36 متر ارتفاع و150مترعرض در یمن
ساخته شده بوده است که آن را مربوط به 1700 قبل از میلاد می دانند و درقرن سوم میلادي بر اثر سیلاب منهدم گردیده
است. سد داریوش روي رودخانه کرکه عمرآن بیش از2500سال است، و سد بهمن شیرداراي عمري بیش از2000سال و بند میزان
درشــوشــتر با عمر1700ســال و بند امیر روي رودخانه کر که 1000 ســال عمر دارد و هنوز درحال بهره برداري اســت از بندها یا
سدهاي باستانی محسوب می گردند.
-1-3-2حجیم ترین سددنیا :
احتمالاً پرحجم ترین سد تا سال،1973 یک سد خاکی (Tailings Correlia New (ا ست در آریزوناي امریکا که ارتفاع آن33
8 متر، طول 10/85 کیلومتر و حجم مصالح آن
102.1 متر مکعب است.
-1-3-3 بزرگترین سدبتنی :
درواقع بزرگترین سازه بتنی، سد گراندکولی (Coulee Grand (روي رودخانه کلمبیا در واشینگتن است. طول تاج آن 1391 متر،
و ارتفاع 183 متر، حجم آن /05 8 میلیون مترمکعب و وزن آن21/6 میلیون تن اســـت . نیروگاه آن توانایی تولید9870 مگاوات را
دارد. مطالعه این سـد در 1933 شـروع شـده، در مارس 1941 سـاخت آن آغاز گردیده و در سـال1942 پایان یاقته اسـت. هزینه
ساخت این سد 56 میلیون دلار گزارش شده است.
-1-3-4 بلندترین سدبتنی دنیا:
سد گرانددیکسن (Dixence Grand(درکشور سوئیس است که با ارتفاع 284 متر و طول670 متردر سپتامبر 1961ساخته شد.
هزینه این سد 372 میلیون دلار، و حجم آن 5/9 میلیون متر مکعب گزارش شده است.
-1-3-5 بلندترین سدخاکی دنیا :
سد خاکی نورك (Darya Amu-Vakhsh River the on Nurek (در رو سیه با بلندي 300 متر و با طول تقریبا730ً متر و
حجم 53/8 میلیون متر مکعب بلندترین سدخاکی دنیا تاسال1980بوده است (شروع ساخت سال سد 1961و اتمام آن 1979بوده
ا ست) البته سد دیگري (Roguni (ازنوع خاکی با ارتفاع 335 متر درک شور رو سیه در د ست اقدام و مطالعه بوده ا ست که ممکن
است تاکنون احداث شده باشد.
حجم سدخاکی نورك تقریبا10ًبرابر حجم سد گراند دیکسن است، درصورتی که ارتفاع آن فقط 10 درصد بیشتر و طول آن فقط5
درصد بیشتر از آن است.
-1-3-6 طولانی ترین سددنیا :
طویلترین سد دنیا به نام سد کی یف (Kief (با ارتفاع 20 متر و طول 54 کیلومتر درک شور رو سیه در سال1964 تکمیل گردید.
همچنین ساخت سدي به طول 99 کیلومتر با ارتفاع متوسط در کشور چین گزارش شده است که ساخت آن درقرن17 بوده است.
-1-4 هدف از ایجاد سدها و انتخاب نوع سد :
اصولاً سدها به منظور ذخیره آب و تأمین آب شرب وکشاورزي و صنعت ساخته می شود هر چند مهار سیلابها و ایجاد ارتفاع آب
به منظور تأمین انرژي پتانسیل براي ایجاد نیروگاه نیز می تواند از اهداف اولیه احداث سدهاي بلند باشد. در مورد بندهاي انحرافی،
انحراف آب و یا تقسیم آن هدف اصلی را تشکیل می دهد. البته پس از احداث سد، دریاچه آن می تواند فواید دیگري از قبیل قایق
رانی، پرورش ماهیها، و زیبایی طبیعت را در بر دا شته با شد. در انتخاب نوع سد می توان انواع سدها را ابتدا به دوگروه رده بندي
نمود : سدهاي بتنی وخاکریز. ویژگی س ـ ـدهاي خاکی که ممکن است خاکی یا پاره سنگی باشند عبارت از این است که این سدها
را می توان بر شــالوده هاي غیرســنگی نیز بنا نمود، از این رو محدودیتی از دیدگاه اســتحکام زمین مانع احداث آنها نمی شــود. به
طورکلی اگرعرض منطقه آبگیر (پهناي دره) خیلی وسیع باشد ، یا شالوده آن محل غیرسنگی باشد ساختن سد بتنی معمولاً مقدور
نیست یا درصورت امکان، اقتصادي نخواهد بود ، درصورتی که در همین شرایط احداث سد خاکریز بدون مشکل است. مزیت دیگر
سدهاي خاکی ارزان بودن م صالح آنها ا ست که معمولاً در محل کمی از احداث سد، در د سترس می با شد و این م صالح ارزانتر از
مصالحی مانند بتن و فولاد تمام می شود. در مواردي که عرض دره کم است و سنگهاي شالوده و تکیه گاهها استحکام کافی دارند
ممکن است ساخت سد بتنی ارجح باشد هر چند درهمین شرایط نیز، ساخت سد خاکریز هم مقدور می باشد و جاي بررسی دارد.
مواردي نیز وجود داردکه مزایا و معایب هر دو نوع سد (خاکریزوبتنی) ممکن ا ست تقریبا ًم ساوي با شد در این شرایط ت شخیص
ارجحیت یکی بر دیگري به عهده کار شنا سان با تجربه ا ست. بدیهی ا ست طرح بهینه و ت صمیم نهایی هنگامی قابل دفاع ا ست که
جمیع عوامل مؤثر از قبیل عوامل اقتصـادي، وضـعیت زمین شـناختی محل، کارآیی نوع سـد براي هدف مورد نظر ، امکان ایجاد و
حمل م صالح مورد نظر، مدت زمان ساخت وگاهی مدت زمان انحراف آب، امکان د ستر سی به نیروي ان سانی ، م سأله زیبایی مورد
بررسـی و مطالعه قرارگرفته باشـد.احداث سـد اعم از کوچک یا بزرگ و اعم از بتنی یا خاکریز باید با اطمینان بسـیار زیاد طراحی و
اجرا گردد زیرا هزینه هاي اضافی که براي اجراي صحیح و دقت درکار صرف می شود درصد زیادي را تشکیل نمی دهد، در صورتی
که وقوع حادثه و تخریب سد نه تنــــــــها سرمایه مادي آن را از بین می برد بلکه تلفات جانی زیادي را در بردارد که قابل جبران
نخواهد بود. براي سده ـ ـ ـ ـاي کوتاه می توان با افزایش ضریب اطمینان، بررسیهاي اول ـیه را محدود نمود ولی براي سدهاي بلند،
افزایش ضریب اطمینان، هزینه احداث سد را به شدت افزایش می دهد، از این رو مطالعات اولیه باید کامل با شد تا بتوان ضریب
اطمینان را درحد معمول در نظر گرفت.به عبارت دیگر درصد هزینه اي که صرف شناخت دقیق مباحث مربوط به طراحی می شود
به مراتب کمتر از هزینه اي است که باید براي افزایش ضریب اطمینان در ساخت سدمصرف شود.
-1-5تعریف سدهاي خاکی :
به طورکلی سدي که بدنه آن از م صالح خاکی یا پاره سنگی یا از هر دو ساخته شود سد خاکریز (Dam Embankment (
نامیده می شـود و اگـرعمـده مصالح آن از خاك باشد، سدخاکی (Dam Earth (نامیده می شود.
از زمانهاي ب سیار پیش احداث سدهاي خاکی به منظورت نظیم و ذخیره آب معمول بوده ا ست، اما به علت امکانات محدود و عدم
شناخت قوانین مکانیک خاك و هیدرولیک، ارتفاع سدها و بندهاي خاکی از مقدار محدودي بی شتر نمی شده ا ست، هرچند از
نظر وسـعت و طول سـد این محدودیت وجود نداشـته اسـت. امروزه با پیشـرفت علم مکانیک خاك و توسـعه امکانات تکنولوژي و
مطالعات دقیقتر توانســته اند ســدهاي خاکی را با ارتفاع قابل ملاحظه اي احداث نمایند. به طوري که درحال حاضــر، مرتفع ترین
سدهاي ساخته شده، سدهاي خاکی و پاره سنگی هستند.به علاوه زمینهایی که سابقا ًبراي ساخت سد بر آنها غیر مناسب به نظرمی
رسیدند هم اکنون می توانند به عنوان شالوده یا محل سد خاکی مورد استفاده قرارمی گیرند. از مرتفع ترین سدهاي خاکی (یا پاره
سنگی) عبارتند از :
سد رگونی (Roguny (به ارتفاع 335 متر و س ـ ـ ـ ـد نورك (Nurek (ب ـ ـ ـ ـه ارت ـ ـ ـفاع300 متر ، هردو در کش ـ ـور روسیه،
س ــ ــد تهري (Tehri (به ارتفاع260 متر در هند، س ــد میکا (Mica (به ارتفاع244 متر در کانادا و سد ارویله (Oroville (به
ارتفاع 235 متر در ایالات متحده.
با وجــود پیشرفت تکنیکی و علمی که تاکنون در زمینه ساخت سدهاي خاکریز شده است هنوز مشکل می توان راه حلهاي ریاضی
و محکمی را براي حل مسائل طراحی سدهاي خاکی پیشنهاد نمود و از این رو بسیاري از اجزاي سدها هنوز بر مبناي تجربه و ذوق
و ذکاوت مهندسان طراحی و اجرا می گردد، به عبارت دیگر نمی توان یک طرح نمونه وارو منحصر به فرد و کامل را همواره پیشنهاد
نمود.
به منظور تأمین یک طرح دقیق و منطقی در سدهاي خاکریز لازم ا ست و ضعیت شالوده سد و مواد ت شکیل دهنده آن کاملاً مورد
بررسی و مطالعه اولیه قرارگرفته و اجراي سد باروشهاي کنترل شده و دقیقا ًمطابق برنامه پیشنهادي طرح انجام پذیرد.
به عنوان یک اصل، دونکته مسلم است که:
1) سد به عنوان یک مخزن آب باید نفوذ ناپذیرباشد.
2) درتمام وضعیت هاي ممکن (بلافاصله پس از ساخت و ضمن ساخت، وضعیت مخزن پر، طغیان، تخلیه سریع، بارندگی و حتی در
مواقع سیل هاي ا ستثنایی چند هزار ساله) سد باید مقاوم با شد. روش ایجاد سدهاي درحال حا ضر عمدتاً با روش تراکم مکانیکی
است، هر چند روشهاي دیگري مانند روشهاي هیدرولیکی و نیمه هیدرولیکی هم وجود دارد که از این روشها کمتر استــــفاده می
گردد، مگر در مورد سدهاي باطله که ضرورتاً هیدرولیکی است.
بخش اصــی سد خاکی که توده خاکی کوبیده شده است (درحقیقت سازه سد) به نام بدنه سد نامیده می شود، و زمینی که سد بر
روي آن قرارگرفته تا آن حد که تحت تأثیر ف شارحا صل از سد و نفوذپذیري آب سد می با شد به نام شالوده ا ست.به جز این دوب
خش ا صلی، اجزاي دیگري از قبیل آب بندها، زهک شها، پو ش شها، و غیره وجود داردکه اهمیت آنها به لحاظ حجم ناچیز ا ست امابه
لحاظ حفاظت و ایمنی و عملکرد سد براي سد نقش حیاتی دارند.
-1-6انواع سدهاي خاکی :
از دیدگاه تکنیک و روش ساخت، سدهاي خاکی دو گروه هستندکه تقریباً تمامی آنها درگروه غلتکی (کوبیدنی) قرار دارند و تعدادي
درگروه هیدرولیکی و نیمه هیدرولیکی طبقه بن ـ ـدي می شوند . منظور از سدهاي غلتکی این است که ساخت سد با روش کوبیدن
خاك که به وسیله غلتک است صـــــــــورت می گیرد. این عمل معمولاً در لایه هاي 15 تا 22 سانتی متري در هر نوبت تراکم
کوبیده می شود. منظور از روش هیدرولیکی این است که انباشــــته شدن مصالح ساخت سد (جابه جایی مواد و قرارگرفتن آنها در
محل) باکمک آب انجام می گیرد و در ضمن جدا شدن آب ازخاك، نوعی طبقه بندي طبیعی در دانه بندي خاك صورت می گیرد
که بـــراي سد مناسب می باشد، یعنی دانه هاي درشت تر در کناره ها و دانه هاي ریزتر در وسط قرارمی گیرند.
از دیدگاه همگنی بدنه سـد، نیز می توان گونه هاي مختلفی را ازهم تشـخیص داد که عبارتند از: نوع همگن، نوع مطبق یا مغزدار و
نوع دیافراگمی
-1-6-1نوع همگن(Homogeneous (:
نوع همگن به سدي گفته می شود که تمام بدنه آن ازیک نوع مصالح ساخته می شود. در این نوع سد، چون قسمت عمده سد، از زه
اشباع می شود و دامنه پایاب نیز تحت تأثیر زه می باشد،لازم است که شیب دامنه ها خیلی کم گرفته شود تا دامنه پایاب در برابر
زه و دامنه سراب در یک تخلیه سریع مقاوم باشد.
-1-6-2نوع مطبق یا مغزدار (Zoned or Cored (:
نوع مطبق یا مغزدار از معمول ترین نوع سدهاي خاکی است. در این نوع، نقش آب بندي سد به عنوان مخزن به عهده مغزه است و
نقش استحکام و پایداري را عمدتاً پوسته سد ایفا می کند. پوسته پایین دست علاوه بر استحکام، نقش زهکش ر انیز دارد. مغزه سد
از جنس نفوذ ناپذیر است و به وسیله منطقه هاي واسطه که نقش فیلترهاي مطبق را دارند به پوسته که از مواد بسیار درشت دانه
ت شکیل شده ات صال می یابد. بدیهی ا ست که دانه بندي خاك در منطقه وا سطه از مغزه به پو سته در شت تر شده و نفوذ ناپذیري
افزایش می یابد. انتخاب دانه بندیها در منطقه واسطه براساس معیار فیلتر صورت می گیرد.
-1-6-3نوع دیافراگمی :
در این نوع سد،تمام بدنه از مواد درش ـ ـت دانه یا مخلوط ساخته می شود و فقط بخشی که نقش آب بند را دارد به صورت دیوار یا
پرده غیر قابل نفوذ در بدنه سـد تعبیه می گردد که ممکن اسـت به صـورت دیافراگم مرکزي یا در دامنه بالا دسـت به صـورت یک
دیافراگم مایل باشــد. جنس این پرده نفوذ ناپذیر را می توان ازخاك رس، ســیمان، چوب و غیره انتخاب نمود. دیافراگم مایل به نام
پوشش مخفی نیز نامیده می شود.
-1-7 هدف از احداث سد آزاد:
هدف از احداث سد آزاد بر روي رودخانه چم گوره، بهره برداري از پتان سیل آبی این رودخانه جهت تو سعه آبیاري و ک شاورزي در
ارا ضی پایین د ست می با شد. رودخانه چم گوره شاخه ا صلی رودخانه آزاد بوده و در ا ستان کرد ستان و غرب شهر ستان سنندج
جریان دارد. رودخانه آزاد ازتلاقی دو شــاخه چم گوره و جم شــویشــه در 2 کیلومتري بالا دســت روســتاي نیگل تشــکیل می
گردد.دسترسی به سد آزاد پس از پیمایش 75 کیلومتر از جاده اصلی سنندج-مریوان و 6 کیلومتر جاده خاکی انشعابی از این جاده
به طرف شمال و به موازات شمال و به موازات رودخانه چم گوره صورت می گردد. در شکل شماره (1) موقعیت جغرافیایی سد آزاد
و راههاي دسترسی به آن نشان داده شده است .سد مخزنی آزاد بر اساس ملاحظات فنی و اقتصادي، از نوع سنگریزه اي با هسته
ر سی طراحی گردیده ا ست. در مطالعات مرحله اول، تامین م صالح پو سته سد از معادن سنگ آهک و یا توده هاي سنگ آذرین
موجود در حد فا صل 10 تا 15 کیلومتري محور سد در نظر گرفته شده بود. لیکن در مطالعات مرحله دوم ا ستفاده بهینه از معادن
سـنگ موجود در محدوده طرح در جهت تقلیل هزینه هاي اجرایی مورد توجه قرار گرفت و در این راسـتا علاوه بر توده هاي تراکی
آنزیتی موجود در 13 کیلومتري محور سد، بهره برداري از مصالح سنگی حاصل از حفاري هاي اجباري در محدوده ساختگاه سد و
همجنین ماسه سنگ هاي شیست دار موجود در 4 کیلومتري محور سد مد نظر قرار گرفت و مقطع تیپ سد از نوع هسته رسی با
پوسته سنگ ریزه اي مرکب از مصالح مذکور طراحی گردید.
1-7-1مشخصات طرح:
سد مخزنی آزاد از نوع سنگریزه اي با هسته رسی قائم بوده و فراز بند و نشیب بند از بدنه آن می باشد. بر اساس مطالعات منابع آب
و ملاحظات هیدرولیکی، رقوم نرمال و تاج سد به ترتیب 1475 و 1480 متر از سطح دریا اعلام گردیده اند. رقوم بستر طبیعی و
سنگ سالم کف رودخانه در محل محور 1362 و 1357 متر از سطح دریا می باشد. بدین ترتیب حداکثر ارتفاع سد از بستر رودخانه
118 متر و از بستر سنگ سالم پی 123 متر می باشد. طول تاج سد نیز حدود 597,5 متر می باشد .
دیگر مشخصات طرح عبارتند از :
– حداکثر رقوم سیلاب محتمل 1479 متر از سطح دریا تعیین شده است.
– رقوم حداکثر بهره برداري از مخزن 1429 متر از سطح دریا اعلام گردیده است.
– رقوم تاج فراز بند و نشیب بند 1403,5 و 1368 متر از سطح دریا می باشد.
-2 وضعیت توپوگرافی و ریخت شناسی محل سد:
ساختگاه سد آزاد در 250 متري بالادست روستاي بنی در و بر روي رودخانه چم گوره قرار دارد. جهت جریان این رودخانه در محل
محور سد از سمت شمال به جنوب و در مجاورت محور فراز بند از سمت غرب به شرق می با شد. عرض ب ستر جاري رودخانه در
محل محور حدود 28 متر و تراز کف آن در این محل 1362 متر بالاتر از سطح دریا می باشد.
محور سد آزاد در دره اي نا متقارن واقع گردیده است. شیب توپوگرافی تکیه گاه چپ آن که محل رخنمون توده گرانودیوریتی است
ملائم تر بوده و حدود 19 درجه می باشـد. شـیب توپوگرافی تکیه گاه راسـت نیز حدود 29 درجه اسـت. عرض دره در رقوم 1480
(رقوم تاج سد) و 1475 (رقوم نرمال سد)، به ترتیب حدود 592 و571 متر می باشد .
-3 خصوصیات سنگ بستر :
سنگ بستر ساختگاه سد را عمدتا فیلیت هاي کلسیتی و کوارتزي به رنگ خاکستري تیره و سیاه به همراه رگه هاي از کلسیت و
کوارتز تشکیل داده است. در محدوده تکیه گاه چپ و در میان سنگ هاي فیلیتی، یک توده آذرین نفوذي از نوع دیوریت تا کوارتز
دیوریت همراه با رگه هائی از ســنگ هاي آپلیتی می باشــد.با توجه به نتایج حاصــل از حفر گمانه ها، انجام مطالعات ژئوالکتریک و
همچنین اطلاعات حاصل از حفاري تونل انحراف سد که از تکیه گاه را ست عبور می نماید، چنین ا ستنباط می شود که نفوذ توده
اذرین در میان سنگ هاي شیستی و فیلیتی تکیه گاه را ست و بخشی از پی تنها به صورت زبانه ها و دایک هاي پراکنده است که
باعث افزایش مقاومت الکتریکی به صــورت محلی شــده اســت. ترکیب ســنگ شــناســی این زبانه هاي محلی، ریز دانه تر از توده
گرانودیوریتی ســمت چپ بوده و بافت نیمه عمقی را به نمایش می گذارد. توده آذرین ســمت چپ بزرگ ترین رخنمون آذرین این
ناحیه بشمار می آید.
در محدوده ساختگاه سد و در میان سنگ هاي دگرگونه، میان لایه هاي آهکی و آهکی مارنی رخنمون یافته است. یکی از این میان
لایه هاي آهکی با ضخامت قابل توجه در محدوده ورودي تونل انحراف شناسائی شده است. این میان لایه به سمت غرب اهکی تر
شده و به سمت شرق از ضخامت بخش هاي کربناته آن کاسته شده و به نظر میرسد به تدریج به ترکیب فیلیتی غالب تبدیل شود.
در سایر موارد ضخامت عدسیها و میان لایه هاي آهکی کمتر از یک متر است.
نفوذ پذیري توده سنگ هاي فیلیتی محدوده ساختگاه سد ازاد تا عمق 30 متر در حد متو سط تا کم و در عمق هاي بیش از 30
متر در گروه ســنگ هاي ناتراوا قرار می گیرد. تغییرات نفوذ پذیري نســبت عمق در هر یک گمانه ها نشــان می دهد که با افزایش
عمق و کاهش فراوانی درزه و ترك و نیز کاهش میزان بازشدگی آنها، نفوذ پذیري روند کاهنده داشته است.
وضـعیت نفوذ پذیري توده گرانیتی تکیه گاه چپ تا حد زیادي مشـابه نفوذ پذیري سـنگ هاي دگرگونه فیلیتی بوده اسـت. در این
توده مقادیر نفوذ پذیري تاعمق 35 متر در حد متو سط تا کم بوده و به سمت اعماق بی شتر مقادیر نفوذ پذیري در حد نفوذ پذیر تا
کم قرار می گیرد.آزمایشـــات لوژن تنجام شــده در محدوده همبري ســنگ هاي آذرین درونی و فیلیت هاي روي آن، بیانگر نفوذ
پذیري متوسـط سـنگ ها در این محدوده می باشـد. بطوریکه به نظر می رسـد که تزریق ماگماي گرانودیوریتی به داخل فیلیت ها
منشا ایجاد درزه هاي شعاعی و افزایش نسبی نفوذ پذیري توده سنگ در این محدوده شده است. این مهم در طراحی پرده آب بند
در نظر گرفته شده است.بررسی وضعیت نفوذ پذیري توده سنگ در محل همبري واحد هاي کربناته با فیلیت ها نیز بیانگر افزایش
میزان نفوذ پذیري بوده ا ست. مع الو صف نفوذ پذیري ن سبتاً بالاي سنگ در این نواحی م شکلی براي و ضعیت آب بندي سد ایجاد
نمی کند.بطوریکه با توجه به مجموع نتایج بد ست آمده از مطالعات مراحل اول و دوم، توده سنگ ساختگاه سد از نقطه شاخص
کیفی سنگ (RQD (شرایط خوبی را ارائه می دهد. بر اساس نتایج دست آمده از حفاري گمانه هاي اکتشافی، بطور متوسط 2 متر
از سنگ در توده هاي فیلیتی و آذرین تحت تاثیر عوامل هوازدگی، داراي شاخص کیفی پائین بوده و در رده ضعیف قرار می گیرد.
پس از اعماق هوازده سـطحی، میانگین شـاخص کیفی در رده متوسـط تا خوب قرار می گیرد.در یک ارزیابی کلی از مقایسـه نتایج
آزمایشات نفوذ پذیري و ارتباط آن با مقادیر شاخص کیفی سنگ (RQD (و مشخصات سطوح ناپیوستگی، چنین نتیجه گیري می
شود که بطور کلی توده سنگ در شرایط نسبتاً یکنواخت و مناسبی قرار دارد بطوریکه مقادیر نفوذ پذیري کلی توده سنگ بسیار
کم بوده و در در این ارتباط، سطوح درزه و تعداد درزه هاي سنگ با باز شدگی کم، کنترل کننده مقادیر لوژن و RQD سنگ می
باشند.
-1-8 موقعیت جقرافیایی و محل اجزاي عملیات احداث سد آزاد:
منطقه مورد مطالعه در غرب کشور و در استان کردستان واقع شده است و از نظر موقعیت جغرافیایی، محدوده مورد نظر در فاصله
بین ′،0″ 5°،17 تا 35°،45′،0″ عرض شمالی و 46°،23′،0″ تا 46°،45′،0″ طول شرقی قرار گرفته است .
دسترسی به محل سد پس از طی 75 کیلومتر از جاده اصلی سنندج – مریوان و پیمایش 6 کیلومتر جاده خاکی منشعب شده از
آن به سمت شمال شرق و به موازات رودخانه کوما سی در مجاورت محل فعلی رو ستاي بنی در امکان پذیر ا ست -9-1. شرایط
جوي :
منطقه مطالعاتی در محدوده حوضـه آبریز سـد آزاد در نواحی جنوب (محل سـد آزاد) و شـرق حوضـه داراي اقلیم نیمه مرطوب یا
مدیترانه سرد است و در نواحی غرب داراي اقلیم مرطوب فرا سرد و در نواحی شمالی به ویژه شمال غربی حوضه از شرایط اقلیمی
خیلی مرطوب نوع فرا سرد برخوردار می با شد. لذا به طور کلی حو ضه آبریز سد مخزنی آزاد با توجه به شرایط توپوگرافی آن غالباً
تحت تأثیر اقلیم مرطوب فرا سرد می باشد. ارتفاع متوسط حوضه برابر 1884 متر و ارتفاع آن 1750 متر از سطح دریا می باشد.به
طور کلی با توجه به رقوم ارتفاعی، قسمت اعظم حوضه آبریز مزبور کوهستانی می باشد. متوسط دماي روزانه، حداقل و حد اکثر در
محل سد مخزنی آزاد به ترتیب 2,13 1، . 6 و 3 . 20 درجه سانتیگراد و متوسط تعداد روزهاي یخبندان در محل سد آزاد در طول
سال 102 روز می باشد .
-1-10مقدمه :
-11-1 طبقهبنـدي خاکریزهـا :
-1-11-1 مصالــح :
خاکریزي ها بر اساس مقطع تیپ سد مخزنی آزاد بصورت زیر طبقهبندي شده اند :
الف) هسته ناتراواي سد و فرازبند
ب) فیلتر بالادست و پایین دست سد و فرازبند
ج) زهکش قائم پایین دست و ناحیه انتقالی بالادست سد و فرازبند
د) زهکش افقی پایین دست سد و پوسته نشیب بند
هـ) مصالح سنگریزه اي ناحیه داخلی پوسته پایین دست بدنه سد (مصالح نوعI(
و) مصالح سنگریزه اي پوسته فرازبند،پوسته بالادست سد و بخشی از پوسته پایین دست سد (مصالح نوع II (
ز) مصالح سنگریزه اي بخش فوقانی پوسته سد و فرازبند در مجاورت تاج (مصالح نوع III (
ح) لایه محافظ پوسته بالادست
ط) لایه محافظ پوسته بالادست فرازبند و لایه محافظ پوسته پایین دست سد
علاوه بر خاکریزهاي فوق، اجراي دال بتنی زیر هسته و رویه بتنی نشیب بند با رعایت تمامی مشخصات فنی مربوط به عملیات بتن
ریزي (با بتن مقاومت 21 مگاپاسکال پس از 28 روز) الزامی است.
-1-11-1 کلیــات :
مصالح خاکریزي ها، از حفاریهاي انجام شده در سنگ یا خاك یا از منابع قرضه و معادن سنگ ن شان داده شده یا معرفی شده در
نقشهها یا از هر محل تائید شده دیگر تهیه خواهد شد.کلیه مصالح باید داراي دانهبندي و کیفیت مناسب مطابق با مشخصات فنی
بوده و عاري از مواد آلی، املاح و سایر مواد مضره (یا فقط در حدود مجاز تعیین شده) باشند. از روشهاي مکانیکــــی میتوان براي
اصلاح دانهبندي مصالح استفاده کرد.مناسب بودن کلیه مصالح ومحل استفاده از آنها در خاکریز باید به تائید دستگاه نظارت برسد.
تائید قسمتی از مصالح دریک منبع قرضــــه به معنی تائید کل مصالح موجود آن منبع قرضه نخواهد بود.نمونه مصالح منابع قرضه،
معادن سنگ یا مصالح حاصل از گود برداریها، باید حداقل چهار هفته قبل از استفاده در خاکریزي ها بهمراه نتایج آزمایشهاي لازم
جهت اثبات مطابقت آنها با مشخصات فنی از طرف پیمانکار ارائه شود. مصالح نامناسبی که در محدوده منابع قرضه یا معادن سنگ
یافت شوند، مورد قبول نبوده و باید طبق دستور دستگاه نظارت دور ریخته یا اصلاح شوند. استخراج مصالح خاکریز از منابع قرضه و
یا برداشت مجدد از محل دپو، حمل و ریختن آن درمحل می بایست به نحوي باشد که باعث جداشدن دانههاي درشت از دانههاي
ریز نشود. درصورت نیاز به مخلوط کردن دو نوع خاك براي بدست آوردن مصالح مورد نظر براي خاکریز، روش مخلوط کردن، مثل
روشهاي زیر، باید قبلا” به تائید دستگاه نظارت رسیده باشد:
-1 استفاده از تسمه نقاله
-2 ساخت یک خاکریز جداگانه متشکل از لایههائی از مصالح با نسبتهاي صحیح و برداشت مصالح از خاکریزي به نحوي که مخلوط
مورد نظر حاصل آید.
-3 استفاده از مخلوط کن مکانیکی در محل خاکریزي
-4 روشهاي تائید شده گودبرداري
-5 هر روش دیگر پیشنهادي پیمانکار که به تائید دستگاه نظارت رسیده باشد
-1-11-1 -2منابع مصالح :
مصالح مورد نیاز جهت احداث نواحی مختلف بدنه سد، از محلهاي ارائه شده طبق نقشه ها و یا دیگر منابع قرضه که توسط دستگاه
نظارت تایید شده باشد،قابل استحصال می باشند. چنانچه پیمانکار پیشنهاد استفاده از منابع قرضه دیگري غیر از آنچه در نقشه ها
آمده ا ست را بکند ، هزینه انجام برر سیها جهت تائید منا سب بودن م صالح براي تا سی سات دائمی به عهده پیمانکار بوده و بای ستی
نتایج بررسیهاي خود را بمنظور کسب تائید به دستگاه نظارت ارائه دهد.
-3-1-11-1 مصالح ریزدانه :
مصالح ریزدانه براي استفاده در هسته ناتراواي سد آزاد از منابع قرضه ریزدانه 2F 3،F 4،F وFS تامین می گردد .منبع قرضه 2F
بین روستاهاي بنی در و دریله به فاصله 2/5 کیلومتري پایین دست محور سد ، منبع قرضه 3F بین روستاهاي زونج و خانقا جوجو
به فا صله 3 کیلومتري بالا د ست محور سد ،منبع قر ضه 4F در مجاورت رو ستاي باقلاباد، حد فا صل 6 تا 10 کیلومتري بالاد ست
محور سد و منبع قر ضه FS در10 کیلومتري بالاد ست محور سد واقع گردیده اند. جنس م صالح درنواحی منتخب این منابع
قرضه عمدتا” از نوع رس با خاصیـــت خمیري متوسط (CL(و در مواردي شن یا ماسه رس دار (GC وSC (می باشد. ضمنا در این
منابع قرضه رس با پلاستیسیته بالا (CH (نیز مشاهده شده که در محل اتصال هسته با سنگ کف مورد استفاده قرار می گیرند.
اولویت استفاده از منابع قرضه ریزدانه جهت استحصال مصالح هسته سد بترتیب 3F 4،F وFS توصیه می گردند. منبع قرضه 2F
به لحاظ واقع شدن در پایین دست محور سد و مسائل مربوط به تملیک اراضی در اولویت آخر و به عنوان منبع قرضه ذخیره معرفی
می گردد.
-4-1-1-11 مصالح رس اتصالی :
مصالح لازم براي اجراي رس تماسی در محل اتصال هسته سد به دال بتنی کف از منابع قرضه ریزدانـــه ویا دیگر نواحی مورد تایید
د ستگاه نظارت تامین می گردد. هسته ناتراوا در محل اتصال به سنگ می بایست با رطوبت زیاد و شاخص خمیري بالا اجرا گردد.
لذا پیمانکار می بایست از مصالح رسی با شاخص خمیري حداقل %25 و درصد ریزدانه حداقل 75 استفاده نموده و تراکم مصالح با
رطوبت 2 تا 3 درصد بالاتر از رطوبت بهینه انجام گیرد .ضمنا ماکزیمم اندازه دانه ها در م صالح رس تما سی به 10 میلیمتر محدود
می گردد.در صورتیکه م صالح نواحی پی شنهادي جهت تامین رس تما سی، فاقد م شخ صات خمیري مورد نیاز با شند ، ا ستفاده از
بنتونیت جهت مخلوط نمودن با رس و رسیدن به شاخص خمیري بیش از %25 ضرورت خواهد داشت.
-5-1-11-1 مصالح درشتدانه رودخانهاي :
مصـالح درشـت دانه رودخانه اي در حوالی روسـتاي لنگریز و بخش احمدآباد ( بترتیب در فواصـل 18و40 کیلومتري پایین دسـت
محور سد) و همچنین حوالی منطقه ا سلامد شت از م سیرهاي مولینان و قلعه شیخان (به فواصل متو سط 35 کیلومتري بالاد ست
محور سد ) شناسایی گردیده اند. این مصالح در صورت مطابقت با مشخصات فنی مورد نیاز، بعنوان اولویت دوم جهت تولید مصالح
فیلتر قابل استفاده خواهند بود.
-6-1-11-1 مصالح سنگریز و لایه هاي محافظ شیروانی بالادست و پائین دست :
مصالح مورد نیاز جهت احداث پوسته هاي سد و فرازبند از معدن سنگ BKH در شرق روستاي خانقاجوجو به فاصله 4 کیلومتري
بالادست محور سد و معدن سنگ BZ در جنوب روستاي زنوري به فاصله 13 کیلومتري بالادست محور سد و یا معادن دیگري که
توسط دستگاه نظارت تایید شده باشند، تامین خواهد شد.جنس مصالح معدن سنگ BKH از نوع ماسه سنگ بوده و مصالح معدن
سنگ BZ داراي منشا آذرین می باشند.ضمنا از مصالح معدن سنگ شیستی مجاور محور سد ( SH ( جهت احداث ناحیه داخلی
پوسته پایین دست سداستفاده می شود. همچنین از مصالح حاصل از حفاري اجباري سنگ در نواحی سازه هاي هیدرولیکی ، سازه
هاي جنبی و یا ه سته سد، می توان در صورت مطابقت با م شخصات فنی مورد نیاز و با تایید د ستگاه نظارت ، در سنگریزي ناحیه
داخلی پوسته پایین دست سد استفاده نمود.
م صالح مورد نیاز جهت ساخت زهک شها ، نواحی انتقالی و پو سته ن شیب بند ، از م صالح معدن سنگ BZ که داراي کیفیت برتري
ن سبت به معدن سنگ BKH می با شد، تامین می گردد.م صالح مورد نیاز جهت تولید فیلترها نیز در اولویت اول از م صالح معدن
سنگ BZ و در اولویت دوم از منابع قرضه درشت دانه رودخانه اي تامین خواهد گردید.
همچنین مصالـــح سنگچین جهت حفاظت شیـــروانی پوسته بالادست و پایین دست سد، از معدن سنگ BZ که تامین می گردد.
جهت حصول اطمینان از کیفیت مصالح معادن سنگ، آزمایش هاي کنترل کیفیت بنا به درخواست دستگاه نظارت در فواصل زمانی
اعلام شده از سوي مهندس ناظر انجام خواهد گرفت.
-12-1 شرایط ویژه مصالح خاکریز :
-1-12-1 هسته ناتراوا :
پوش دانهبندي م صالح ه سته نا تراواي سد آزاد و فرازبند آن ضمیمه م شخ صات میبا شد. مطابق با محدودة دانه بندي ارائه شده،
حداکثر ابعاد دانهها 3 اینچ بوده و درصد مصالح ریزدانه کوچکتر از 76 میکرون بین 35 تا 85 درصد تغییر مینماید. نشانه خمیري
مصالح هستـه بیـن 12 تا 24 متغیر است. و محدوده دانه بندي آن در جدول 1 ارائه شده است
جدول شماره -1 محدوده دانه بندي مصالح هسته سد و فراز بند
اندازه دانه ها (mm(
درصد وزنی مصالح ریزتر در
هسته رسی
100 76
100-89 40
100-80 19
100-72 10
100-65 4/76
100-54 1/5
90-39 0/15
85-35 0/076
76-27 0/02
68-22 0/01
-2-12-1 مصالح پوسته
-1-2-12-1 مصالح سنگریزه اي نوع I :
م صالح مورد نیاز جهت احداث ناحیه داخلی پو سته پایین د ست سد ازم صالح شی ستی موجود در معدن سنگ SH تامین خواهد
شد(مصالح سنگریزه اي نوع I( . این مصالح می بایست داراي خصوصیات زیر باشند:
– افت وزنی مصالح در آزمایش لوسآنجلس پس از 500 سیکل به کمتر از 35 درصد محدود گردد.
– افت وزنی در آزمایش ساندنس و درمقابل محلول سولفات منیزیم پس از 5 سیکل کمتر از 5 درصد باشد.
– حداکثر جذب آب مصالح 2 درصد و حداقل وزن مخصوص حقیقی آنها در شرایط خشک 2/6 گرم بر سانتیمترمکعب باشد.
– حداقل مقاومت فشاري نمونه هاي سیلندري مصالح در شرایط خشک به200 کیلوگرم بر سانتیمتر مکعب محدود گردد
شایان ذکر ا ست که در حفاریهاي اجباري سازه هاي هیدرولیکی ، سازه هاي جنبی و یا ه سته سد ، م صالح حا صل از حفاري
سنگهاي سالم شی ستی یا گرانیتی را می توان در صورت دارا بودن م شخ صات فنی مورد نیاز وتائید د ستگاه نظارت جهت احداث
ناحیه داخلی پوسته پایین دست سد استفاده نمود.
در جدول شماره 2 محدوده دانه بندي م صالح سنگریزه اي نوع I ارائه گردیده ا ست. این محدوده دانه بندي ممکن ا ست پس از
مطالعات بیشتر تغییر یابند. در این صورت می بایست محدوده دانه بندي جدید به تأیید مهندس ناظر برسد.
جدول شماره -2محدوده دانه بندي مصالح سنگ ریزه اي نوع I
اندازه دانه ها (mm(
درصد وزنی مصالح ریزتر در
هسته رسی
100 500
100-81 300
100-67 200
85-45 100
77-39 80
61-29/5 50
40-15 20
31-8 10
23-2 5
16-0 2
10-0 0/7
5-0 0/2
<5 0/075
-2-2-12-1 مصالح سنگریزه اي نوع II :
مصالح مورد نیاز پوسته فرازبند از معدن سنگ خانقاجوجو ومصالح مورد نیاز پوسته سد ( به جز ناحیه داخلی پوسته پایین دست )
از م صالح معادن سنگ خانقاجوجو و زنوري تامین می گردند(م صالح سنگریزه اي نوع II( .در پایان مطالعات مرحله دوم ، موقعیت
سـنگریزي مصـالح معادن سـنگ خانقاجوجو و زنوري در مقطع تیپ سـد به تفکیک ارائه خواهد گردید.مصـالح سـنگریزه اي که از
معادن خانقا جوجو و زنوري استخراج می گردند ، می بایست داراي خصوصیات زیر باشند:
-3-2-12-1 مصالح سنگریزه اي نوع III :
با توجه به کاهش عرض پوســـته در مجاورت تاج ســـد و در نظر گرفتن ملاحظات اجرایی، محدود نمودن ماکزیمم اندازه دانههاي
پوسته در رقومهاي مجاور تاج سد و فرازبند(مطابق نقشه مقطع تیپ سد) ضرورت پیدا میکند. در این راستا مصالح مورد استفاده
در ناحیه فوقانی پوسـته سـد و فرازبند با حذف قطعات بزرگتر از 8 اینچ و محدود نمودن درصـد ریزدانه مصـالح مورد اسـتفاده در
ناحیه تحتانی تامین میگردد( مصـالح سـنگریزه اي نوعIII( . همانطور که در بالا اشـاره گردید،مصـالح مورد اسـتفاده در بخشـهاي
فوقانی و تحتانی مصالح پوسته سد و فرازبند(مصالح سنگریزهاي نوع III (و II، تنها به لحاظ محدوده دانه بندي مورد نیاز تفکیک
گردیده اند.لذا سایر مشخصات فنی این مصالح یکسان می باشد.
-3-12-1 مصالح فیلتر بالادست و پائین دست :
مصالح فیلتر باید تمیز، سخت و بادوام بوده و در زیر چرخهاي غلطک و ماشین آلات دیگر خرد نشـود. حداکثر افت وزنی این مصالح
پس از 500 دور چرخش در آزمایش لوسآنجلس می بایس ـت 20 درص ـد و حداکث ـ ـر اف ـت وزنی آنها در آزمایش Chemical
Soundness) درمقابل محلول سولفات منیزیم) برابر 3 در صد با شد. ضمنا” حداقل وزن مخ صوص حقیقی و ظاهري این م صالح
می بایست بترتیب 2/70 و2/75 و حداکثر درصد آب آنها نبایست بیشتر از یک درصد باشد.
این مصــالح نباید مورد تجزیه شــیمیائی وفیزیکی قرار گیرند. مصــالح فیلتر باید بدون چســبندگی بوده و این امر میباید بوســیله
آزمایش قلعه ماسه ايCASTLE SAND) که در بولتن فیلتر و زهکش کمیسیون بینالمللی سدسازي ICOLD تشریح شده است)
تائید گردد. مقدار عبوري از الک 200 مصالح فیلتر باید کمتر از 5 درصد و نشانه خمیري آنها برابر صفر 0=PI باشد.
دانه بندي مصالح فیلترهاي بالادست و پائین دست سد و فرازبند مشابه بوده و بایستی در محدوده اي باشند که قطر 15 درصد از
مصالح آنها کوچکتر از 0/5 میلیمتر بوده واندازه حداکثر دانهها کوچکتر از 10 میلیمتر باشد.
مصــالح مود نیاز جهت تولید فیلتردر اولویت اول از معدن ســنگ زنوري یا BZ تامین میگردد. مصــالح درشــت دانه رودخانه اي در
حوالی روستاي لنگریز ، بخش احمدآباد و منطقه اسلامدشت نیز درصورت دارا بودن مشخصات فنی مورد نیاز وتایید دستگاه نظارت
جهت تولید مصالح فیلتر قابل استفاده خواهند بود.
-4-12-1 مصالح زهکش قائم پایین دست و ناحیه انتقالی بالادست :
م صالح زهکش وناحیه انتقالی بالاد ست سدو فرازبند از معدن سنگ زنوري تامین می گردند.این م صالح باید علاوه برتمیز، سخت و
بادوام بودن ، زیرچرخهايغلطک و ماشینآلات خرد نشود. ضمنا این مصالح نبایدموردتجزیه شیمیائی و فیزیکی قرار گیرند. حداکثر
افت وزنی م صالح زهکش وناحیه انتقالی، پس از 500 دور چرخش در آزمایش لوسآنجلس برابر 20 در صد و حداکثر افت وزنی آنها
در آزمایش ساندنس و در مقابل سولفات منیزیم (پس از 5 سیکل) برابر 3 درصد میباشد. حداقل وزن مخصوص ظاهري و حقیقی
این مصالح نیز می بایست بترتیب2/70 و 2/75 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و درصد جذب آب آنها نبایست بیشتر از یک درصد
باشد.
-5-12-1 لایه محافظ پوسته بالادست سد :
مصالح سنگی لایه سنگچین پوسته بالادست از قطعه سنگهاي سخت، بادوام و سالم (هوانزده) تهی ـه خواه ـد شد. ای ـن مصال ـح از
معدن سنگ زنوري (BZ ( تامین می گردد. حداکثر ابعاد هر قطعه از مصالح ریپ-رپ نباید از سه برابر ابعاد حداقل آن بزرگتر باشد.
مصالح سنگچین پوسته بالادست می بایست داراي مشخصات ذیل نیز باشد:
– حداکثر افت وزنی در آزمایش لوسآنجلس پس از 500 سیکل کمتر از 20 باشد.
– افت وزنی در آزمایش ساندنس و درمقابل محلول سولفات منیزیم پس از 5 سیکل کمتر از 2 درصد باشد.
– حداقل وزن مخصوص حقیقی 2/75 گرم برسانتیمترمکعب باشد.
– حداکثر افت وزنی مصالح سنگچین در آزمایش سرما و گرما (پس از 10 سیکل ) به 1 درصد محدود گردد.
– جذب آب مصالح سنگچین کمتر از 1/0 درصد باشد.
– حداقل مقاومت فشاري نمونه هاي سیلندري در شرایط خشک و اشباع بترتیب 700و800 کیلوگرم بر سانتیمتر مکعب باشد.
-6-12-1 لایه محافظ پوسته بالادست فرازبند و پوسته پائین دست سد :
لایه محافظ پوسته پائین دست از معدن سنگ زنوري با حداکثر ابعاد 50 سانتیمتر تامین می گردد. مشخصات فنی مورد نیاز براي
این مصالح مشابه مصالح لایه محافظ پوسته بالادست می باشد.
-7-12-1 مصالح غیرقابل نفوذ سطح اتصال پی و هسته :
حداکثر ابعاد دانههاي این مصالح از 10 میلیمتر تجاوز ننموده و میبایست داراي حداقل 75 درصد دانههاي کوچکتر از 75 میکرون
با نشانۀ خمیري حداقل 25 درصد باشند. تراکم مصالح رس تماسی با رطوبت 2 تا 3 درصد بالاتر از رطوبت بهینه انجام می گیرد.
-8-12-1 رویه بتنـی نشیب بنـد :
نشیب بند با المان آب بند از نوع پوششی بتنی با حداقل مقاومت 21 مگاپاسکال و شبکه آرماتور حداقــــل 0/002= در هر دو
جهت احداث می گردد. ضخامت پوشش بتنی 15 سانتیمتر می باشد و بخشی از آن به پس ازساخت سد تا تراز خاکریزي نشیب
بند ،به منظور تخلیه آب نشتی از پوسته پایین دست تخریب خواهد شد.
-13-1 معدن سنگ
پیمانکار باید م صالح سنگریز و پو شش محافظ بالاد ست و پایین د ست را با کیفیت و دانهبندي تعیین شده از معادن سنگ فراهم
کند. مصـالح اخذ شـده از معادن مزبور ، باید از نظر مطابقت با مشـخصـات تعیین شـده، قبل از ارائه به دسـتگاه نظارت براي تائید
آزمایش شوند.
پیمانکار می بایست در معادن سنگ و براي سایر عملیات ازماشین آلاتی استفاده کند که در خود معدن ، سنگهابا اندازه لازم تولید
گردند. ( دانه بندي مطلوب ).
مصالح سنگریزه اي حاصل از حفاري سازه هاي هیدرولیکی ،سازه هاي جنبی و هسته سد را می توان در ناحیه داخلی پوسته پائین
دست سداستفاده نمود.
-14-1 آماده سازي خاکریز براي ادامه خاکریزي
سطح قسمت اجرا شده خاکریز درصورت تاخیر در خاکریزي لایه جدید ، باید به عمق 6 سانتیمتر خراشیده و مرطوب شود. سپس
تا رسیدن به تراکم تعیین شده به تشخیص دستگاه نظارت غلطک زده شود.
-1-15 بدنۀ سد :
براي این که بتوانیم بر روي یک رودخانه سد بسازیم نیاز داریم تا آب موجود در رودخانه را از مسیر اصلی خود منحرف سازیم و این
کار را با سـاخت تونل انحراف آغاز می کنیم. البته این نکته حائذ اهمیت اســت که براي ســاخت ســد نیاز داریم که این رودخانه از
میان یک دره با جنس سـنگ مناسـب عبور کرده باشـد تا ما بتوانیم از دیواره آن براي سـاخت تکیه گاه سـد اسـتفاده کنیم. براي
ساخت تونل انحراف نیاز ا ست از تکیه گاه کناري سد اقدام به ساخت تونل کنیم، تا از این م سیر آب را به سمت دیگري انحراف
دهیم .پس از ساخت تونل انحراف، در ادامۀ ساخت سد می بایست مراحلی را طی کنیم که به توضیح آن می پردازم :
1 – ساخت فراز بند و نشیب بند : جهت انحراف آب رودخانه چم گوره به سمت تونل انحراف و کنترل سیلاب در زمان ساخت سد
و نیز خ شک نگه دا شتن محدوده عملیاتی به منظور خاك برداري، سنگ برداري و اجراي بدنه سد، طراحی فراز بند و ن شیب بند
ضرورت دارد. در سدآزاد فراز بند و نشیب بند جوري ساخته می شوند که در آینده جزئی از بدنۀ سد خواهند شد .
(شکل شماره1-1) نمایی از فراز بند
-2 آماده سازي پی قبل از خاك ریزي سد : خاك ریزي نباید قبل از زه کشی، پاك سازي و آماده سازي پی انجام شود. در صورت
تأخیر در خاك ریزي پس از آماده شدن پی، لازم است پی مجدداً پاك سازي و آماده سازي شود .
-2-1 بهسازي سطح پی غیر سنگی : جهت بهسازي سطح پی موارد زیر بایستی رعایت شود :
-2-1-1 کلیه درخت ها و بوته هاي موجود در زیر بدنه(پی سد)، بایستی ریشه کنی و از وجود نداشتن ریشه نباتات و از بین بردن
آنها در پی اطمینان حاصل گردیده شود .
-2-1-2 کلیه پستی و بلندي ها، شیار ها و قسمت هاي شسته شده پی باید اصلاح شود. براي اجتناب از لغزش، شیب خاك برداري
باید ملایم بوده و به هیچ وجه از 1:1 (افقی-قائم) تند تر نباشد .
-2-1-3 مصالح غیر متراکم با حد اکثر ضخامت 6 اینچ (150 میلیمتر) لازم است متراکم گردند. لیکن در صورتی که ضخامت این
مصالح بیش از 6 اینچ باشد به صورت مناسب قابل تراکم نبوده و لازم است که برداشته شود .
4 م صالحی از پی که در تماس با پی ه سته می با شند، لازم ا ست با دان سیته اي متراکم شود که م شخ صات مقاومتی آن
سازگار با خاك ریز روي آن باشد. در صورتیکه مصالح پی ریز دانه باشد، در صورت نیاز این مصالح به منظور مخلوط شدن با اولین
لایه هسته دیسک زده می شود .
-2-1-5 پی ها با مصالح ریز دانه باید با 12 عبور یک غلطک پاچه بزي یا غلطک چرخ لاستیکی متراکم گردد .
-2-1-6 پی ها با مصالح درشت دانه باید توسط غلطک هاي چرخ لاستیکی یا درام آهنی لرزنده تا عمق 6 اینچ متراکم گردد. البته
غلتک هاي لرزاننده به لحاظ اینکه یک سطح یکنواخت تر براي قرار دادن خاك ریز روي آن ایجاد می کنند، ترجیح داده می شود .
-2-1-7 در پی هائی که سفره آب بسیار بالا است، براي اشباع مصالح بالاي عمق 6 اینچ در اثر خاصیت موئینه اي یا مکش ناشی از
رفت و آمد مسائل نقلیه، سطح سفره بایدبه قدر کافی پائین برده شود .
-2-1-8 همه مصالح دانه ریز هسته سد باید از شسته شدن به داخل مصالح درشت پی محافظت شود. این عمل توسط قرار دادن
یک فیلتر مناسب در حد فاصل ریز و درشت دانه که معیار هاي مورد نیاز در آن رعایت شده، انجام می گیرد .
پس از رعایت نکات متذکر شده در بالا می توانیم به ساخت پی سد اقدام کنیم .
پس از این که بســتر براي ســاخت پی ســد فراهم شــد پانل را قالب بندي کرده و آماده بتن می کنیم. میزان ارتفاع بتن در پانل با
نظارت نقشه بردار تعیین می شود و اعلام می دارد که تا چه میزان از قالب بتن ریخته شود.
همچنین می توان گفت که نحوة قالب بندي این پانل ها خاص است. این پانل ها به صورت پازل اجرا می شود تا آبی که در پشت
سد ذخیره می شود نتواند از ا سلب بتنی عبور کند. به همین منظور نحوة قالب بندي پانل ها به صورت نا منظم صورت می گیرد
زیرا اگر این پانل ها به صورت منظم اجرا شوند آب راحت تر عبور خواهد کرد .
(شکل شماره4-1) نقشه اجراي نا منظم پانل ها
بعد از اعلام نقشه بردار، قالب ریسمان کشی می شود و نیاز است تا قبل از این که بتن ریزي را آغاز کنیم تمام خاك و لجن هاي
موجود در پانل را جمع آوري کنیم. این کار به خاطر این ا ست که خاك هاي موجود در پانل، آب بتن را به خود نگیرد و از مقاومت
بتن کا سته ن شود. بعد از انجام عملیات ذکر شده، بتن ریزي را آغاز می کنیم. براي این که سطح بتن صاف و یک د ست شود در
ابتدا قالب را ریسمان کشی می کنیم.
(شکل شماره5-1) این کارگران در حال خارج کردن لجن هاي داخل پانل هستند تا پانل را آماده باد گیري کنند
شکل شماره6-1) با فشار قوي باد تمام خاك موجود در پانل خارج می شود
شکل شماره8-1) کارگران به وسیله نخ ریسمان و ماله سطح بتن را صاف و یک دست می کنند
در حین بتن ریزي نیاز ا ست که بتن ویبره شود تا هواي داخل آن خارج شود. هواي موجود در بتن، بتن را متخلخل کرده و این
تخلخل باعث کاهش مقاومت بتن خواهد شد .اگر در حین بتن ریزي ویبره صورت نگیرد با اعمال نیرو، بتن خواهد شکست .
(شکل شماره9-1)در حال ویبره زدن بتن
پس از این که بتن ریزي صـورت گرفت قالب ها را باز می کنیم و پانل جدیدي را آماده بتن ریزي می کنیم ولی براي این که بین
دو پانل اتصال برقرار شود و اسلب بتنی با یکدیگر در گیر شوند، سطوحی را که پانل ها در کنار یکدیگر قرار می گیرند را به وسیله
دژبر ، مضرس می کنند تا این دو پانل با هم JOINT شوند
(شکل شماره10-1) کارگر به وسیله دژبر در حال مضرس کردن کنار قالب بتن
-1-16تکیه گاه سد :
در مورد تکیه گاه سد باید گفت که تمام نکات درج شده در خصوص پی سد در مورد آن نیز صادق است. اما اگر سنگ هایی اضافه
بر روي تکیه گاه وجود داشته باشد باید به وسیله hammer اقدام به از بین بردن آنها کرد
-1-17 لایه هاي بدنه سد :
خود بدنه سد از چندین لایه دانه بندي سنگی ت شکیل شده ا ست که ت شکیل شده از رس،filter ، زهکش افقی و قائم، rock
drainage ،Rip-rap ،fill
: cut off -1-18
آبی که در مخزن پشت بدنۀ سد قرار گرفته است مسلماً از درز و شکاف هاي موجود در پی و بدنۀ سد عبور خواهد کرد
به همین خاطر در زیر پی سد یک سري گرادیان هاي جریان به وجود می آید و براي مقابله با آن اقدام به ایجاد پرده آب بند یا cut
off می نمایند. off Cut کارش این اســت که این گرادیان هاي جریان و خطوط جریانی که در این جا وجود دارند و موجب می
شود تا آب از مسیر حرکت خودش دورتر شود. این امر موجب می شود تا از احتمال خطر uplifting جلوگیري به عمل آید. به
هر حال آب از فراز بند عبور کرده و به رس می رســـد، رس نفوذ ناپذیري کمی دارد ولی تا حدي عبور کرده و باعث اشـــباع رس
خواهد شد .اگر آب از لایه هاي رس عبور کند رس را با خودش می شوید و یک سري خلل و فرج در رس به وجود می آورد که
این خلل و فرج ایجاد شده ب سیار خطرناك ا ست و امکان ن ش ست و حرکاتی را در سد می تواند به وجود آورد .اگر این احتمال
وجود داشته باشد که آب از فراز بند عبور کرده باشد و به رس برسد، با گذشت زمان باعث اشباع آن می شود چون آب راه خود را
به هر صورت امکان پبدا خواهد کرد. اگر آب بتواند به زیر ه سته ر سی بر سد باعث پدیده با نام uplifting خواهد شد و احتمال
خرابی سازه در آینده بسیار زیاد است.
براي جلوگیري از احتمال نفوذ آب در ابتداي حد فا صل ات صال رس با فراز بند و ن شیب بند، فیلتر و زهک شی اجرا می کنند تا اگر
آب از پوستۀ بالا دست عبور کرد، توسط این فیلترها و زهکش ها از پوسته پایین دست سد خارج شود .
در پایین دست یک سري وسائل ساخته می شود تا توسط آنها دبی آب عبوري از سد را محاسبه کنند. نام این وسیله پارشال فلوم
است که در آنجا تعبیه می شود. البته باید خاطر نشان کر که اگر دبی آب عبوري بالا تر از
s
lit
100 باشد از پار شال فلوم استفاده
خواهیم کرد در غیر این صورت از سریز مثلثی استفاده خواهیم کرد
(شکل شماره11-1) نمایی از فیلتر بعد از هسته رسی
: Sump -19-1
در ق سمت بالا د ست و پایین د ست سد یک سري لوله هاي بتنی قرار می دهند تا آبی که در حین ساخت سد براي ق سمت هاي
مختلف سد مصرف می شود، دوباره استفاده شود تا در مصرف آب صرفه جوئی شود .
(شکل شماره12-1) نمایی از samp بعد از هسته رسی
از مصارف این آب ها در حین ساخت سد می توان به :
-1آب دادن پانل هاي بتنی : پانل هاي اسلب بتنی پس از این که در چند مرحله ریخته شد، براي این که آب خود را زود از دست
ندهد و این امر موجب ترك خوردن سطح بتن نشود، اقدام به آب پاشی سطح بتن می کنند تا بتن به دلیل تماس مستقیم خود
با آفتاب آب خود را از دست ندهد و از مقاومت آن کاسته نشود به همین منظور از سطح بتن مراقبت می شود و هر نیم ساعت یک
بار سطح بتن آب پاشی می شود .
به دلائل ذکر شـده در بالا آب زیادي نیاز اسـت تا سـطح بتن ترك نخورد و به مقاومت مطلوب خود برسـد، به همین منظور از آب
هایی که در این مرحله ا ستفاده می شود و در ق سمتی از پانل جمع می شود م صرف مجدد می شود به این صورت که به و سیله
پمپ، آب به داخل Samp پمپاژ می شود تا در مصرف آب صرفه جوئی شود.
-2 شستن سطح مصالح fill Rock : سطح پوسته که از مصالح fill Rock و ریز دانه و درشت دانه تشکیل شده است، براي از بین
بردن خلل و فرج موجود در بین مصالح از جت آب ا ستفاده می شود تا با شسته شدن ریز دانه ها و نفوذ آنها به داخل خلل و فرج
ها، تمام فواصل پر شده تا ما بتوانیم به تراکم مورد نظر برسیم .
(شکل شماره13-1)کارگران در حال پخش آب به وسیله جت آب بر روي مصالح
قبل از این که Samp را در جایش قرار دهیم می بایســت بدنۀ آن را با اســتفاده از چکش دســتی ســوراخ می کنیم تا آب بتواند
داخلش شود.
(شکل شماره14-1) کارگر در حال سوراخ کردن سطح بتنی samp
پس از نصـــب آن، دور تا دور Samp باید ریز دانه ریخته شـــود تا اگر در حین بازگشـــت آب، چربی با خود حمل کرد به داخل
Samp واد نکند و همان جا باقی بماند. به این ترتیب می توانیم از آب به صورت یک سیکل جریانی استفاده کرد .
شکل شماره15-1) استفاده از مصالح ریز دانه براي استقرار و زهکشی آب به داخل samp
-1-20 پتوي زهکش یا Dirinag :
پتوي زه کش به لایه اي از مصالح ریز دانه اي از جمله شن و ماسه و سنگ هاي کوچک رودخانه اي که عمل زهکش را انجام می
دهند گفته می شود تا آب هایی که از بدنه سد عبور کرده را خارج کند تا خ ساراتی را به سد وارد ن سازد .در سد آزاد این لایه
زهکش به دو طریق افقی و عمودي اجرا شده است و برروي یک لایه از مصالح fill rock کوبیده شده پهن شده است تا آبهایی
که از بدنه ســد گذشــته را خارج کند. در ابتدا آب به زهکش عمودي وارد و ســپس از زهکش افقی خارج می شـود بر روي پتوي
زهکش همچون قبل مصالح fill Rock ریخته می شود و کار ادامه پیدا می کند.
: Rip-Rap-21-1
به بولدر هایی گفته می شود که جهت ا ستحکام م صالح fill Rock که در روي ن شیب بند ساخته می شود. در فا صلۀ 1-1,5 از
انتهاي باند به کمک بیل مکانیکی چیده می شود تا استحکام مصالح افزایش یابد. این Rap-Rip تا تاج سد ادامه پیدا می کند .
(شکل شماره16-1) rap-rip که درجلوي مصالح fill rock چیده می شود
شکل شماره17-1) بیل مکانیکی در حال چیدن
Rap – Ripپوسته پایین دست
شکل شماره18-1) بیل مکانیکی در حال چیدن Rap – Rip پوسته پایین دست
فصل دوم: معدن و قرضه
معدن :
معدن از دو قسمت تشکیل شده است سمت راست BKH و سمت چپ 1 BKH
در معدن BKH سنگ موجود در این معدن ماسه سنگی(stone Sand (می باشد که ماسه سنگ یک نوع سنگ رسوبی است. به
دلیل این که دست رسی به معدن BKH به طول انجامید، تصمیم به ایجاد معدن جدیدي کردند به همین منظور به ساخت جاده
هایی به صورت پله اي با شیب 10 درصد، ارتفاع m10 و عرض m8 براي دست رسی به معدن جدید را آغاز نمودند .
در قلۀ هر دو معدن مصـالح ماسـه سـنگی موجود اسـت که براي مصـرف مصـالح پوسـتۀ بالا دسـت و پایین دسـت سـد قرار می
گیرد. Level پله هاي معدن هر m-10m10 است که با شیب پایه دار 3 به 1 ساخته شده، شیب پایدار ترانشه ها که 3 به 1 در
نظر گرفته اند به این منظور اســت که خاك و ســنگی که در شــیب قرار گرفته اســت بدون هیچ گونه محافظی در جایش ثابت
بایستد.
(شکل شماره1-2) شکل tipic معدن
براي استخراج معدن پس از این که چاله ها توسط wagon drill زده شد با آمفو(کود شیمیایی+گازوئیل) پر شده و بعد از انفجار
مصالح در پله پایینی ریزش می کند و به وسیله بیل مکانیکی با هم مخلوط شده و براي مصرف به طرف پوسته بار گیري می شود .
(شکل شماره2-2) بیل مکانیکی در حال مخلوط کردن مصالح
شکل معدن به صورت tipic ا ست با ارتفاع تران شه هاي m10 بعد از هر پله چال زده شده و آمادة انفجار مجدد براي ا ستخراج
م صالح از معدن می شود، ولی براي چاله هایی که در جاده هاي د ست ر سی به معدن زده می شود هدف دیگري وجود دارد و آن
این است که ما بتوانیم به عرض جاده اي که مد نظر است برسیم.
(شکل شماره3-2) جاده هاي دسترسی به معدن
براي ما شین هایی که در جادة د ست ر سی به معدن در حال تردد ه ستند نیاز به m8 عرض جاده خاهیم
بود. جاده هایی که براي دسترسی به معدن زده می شود بیشتر براي ماشین آلات سنگین به خصوص دامپ تراك طراحی و ساخته
می شود، چون بیشترین حجم مصالح را به بیرون از معدن انتقال می دهد .
(شکل شماره4-2)دامپ تراك در حال حمل مصالح و تخلیه آنها بر روي باند
قطر مصالح مورد استفاده در معدن :
در مورد م صالح مورد ا ستفاده در پو ستۀ بالا د ست و پایین د ست سد که در معدن تهیه می شود باید گفت که قطر بزرگ ترین
دانه باید برابر cm60 با شد و بقیه بولدرهاي موجود که در اثر انفجار خرد ن شده اند تو سط hammer شک سته شده و از آنها
استفاده خواهد شد . (عکس)
Dmax rock fill =600 mm
(شکل شماره5-2) بولدر هاي mm 600 مورد استفاده در معدن
براي این که مصالح مورد مصرف در پوسته به بهترین وجه با یکدیگر joint شوند باید از همان مصالح تهیه شده در معدن Rock
(fill (در اندازه هاي کوچک تر از cm60 به همراه کمی ریز دانه بار، تو سط بیل مکانیکی مخلوط شده و بار کامیون و دامپ تراك
شود. زمانی که مصالح بر روي باند تخلیه می شود به وسیله جت آب مصالح شسته می شود تا ریز دانه هاي موجود در مصالح به
همراه آب داخل خلل و فرج شده و تمام خلل و فرج ها راپر می کند و پس از حرکت غلتک در چند پاس بر روي مصالح، مصالح
کاملاً با یکدیگر Compact می شوند .
(شکل شماره7-2) کوبیده شدن مصالح fill Rock توسط غلتک فلزي
ماشین آلات معدن :
-1 دریل واگن پنوماتیک (wagon drill (: در معدن چون حجم حفاري براي ایجاد چاله هاي انفجار زیاد می باشـــد از دریل
واگن پنوماتیک استفاده می شود .این دستگاه بسیار کم صدا بوده و به طور خود کار عمل کرده و راد را تعویض می کند و راد به
صورت خودکار بر روي راد موجود در زمین قرار می گیرد چون سر راد ها رزوه شده و به همدیگر وصل می شوند. و نسبت به سایر
دریل واگن هاي هم نوع خود از بازده اي بی شتري برخوردار ا ست .در این گونه از دریل واگن ها، راد همان طور که ذکر شد به طور
خودکار تعویض میشود و دستگاه با راننده اي که دارد تمام کار خودش را انجام می دهد و مثل دریل واگن هیدرولیکی دیگر نیاز به
مولد برق و قدرت واوپراتور نیست.
(شکل شماره8-2) دریل واگن پنوماتیک
مشخصات راد :
راد لوله اي فلزي است که به سر مته بسته می شود تا دستگاه بتواند عمق هاي بیشتري را حفر کند
-1 انتقال نیروي دستگاه به سر مته
-2 انتقال آب به سر مته : استفاده آب به این منظور است که سر مته داغ می شود و مقطعی که سر مته می برد به وسیله آب از راد
عبور داده می شود و به خارج انتقال پیدا می کند
-3 جنس راد جنس محکم و سنگینی باید باشد و علت این سنگینی ب خاطر این است که اگر از لوله هاي دیگر استفاده شود تنها
باعث چرخیدن سر مته می شود.زیرا اگر این سنگینی وجود نداشته باشد کار پیش نمی رود و سر مته در جاي خود اصطلاحاً در جا
می زند و کار پیش نمی رود .
(شکل شماره9-2) راد ها را بر روي چهار پایه سوار می کنند تا به یکدیگر متصل کنند
-2 دریل واگن هیدرولیکی : این نوع از دریل واگن ها با اســتفاده از مولد و پمپ انرژي کار می کنند و اســتحلاك بالایی برخوردار
هستند و بیشتر براي حفر آنکر ها(به میلگرد هایی که سر آنها پیچ یا رزوه شده اند گفته می شود)
مورد مصرف قرار می گیرند .
شکل شماره10-2) دریل واگن هیدرولیکی در حال چال زدن می باشد
-3 دامپ تراك : ماشین هاي بسیار بزرگ حمل مصالح از قبیل سنگ و خاك، که بیشتر در معادن و سد ها مورد استفاده قرار می
گیرد.چون این ماشین ها در اندازه هاي بسیار بزرگ ساخته می شوند امکان استفاده از این نوع ماشین ها در شهر ها نیست .
(شکل شماره11-2) دامپ تراك
-4 لودر : بعضی اوغات براي بار گیري مصالح از معدن به کامیون و انتقال به پوسته و جا به جایی سنگ هاي بزرگ افتاده شده از
کامیون در جاده ها
-5 کامیون : انتقال مصالح از معدن به پوسته
-6 بیل مکانیکی : بار زدن مصالح به کامین و مخلوط کردن مصالح ریز دانه و درشت دانه با هم، تمیز کاري دیوار از مصالح اضافه
(شکل شماره12-2) بیل مکانیکی در حال برداشت
خاك سست دیوارة پوستۀ پائین دست
-7 بولـدوزر : حول دادن مصـــالح انف جاري به طرف
محل استقرار بیل مکانیکی ، ایجاد جاده هاي دست رسی به معدن، باز کردن راه
-8گریدر : براي تسطیح سطوح و رگلاژ کردن جاده
(شکل شماره13-2) گریدر
-8 کمپرسور هوا : تولید نیروي مکانیکی
(شکل شماره14-2) کمپرسور هوا
-9 hammer : خرد کردن بولدر ها (سنگ هاي بزرگ) که از انفجار حاصل شده اند و امکان استفاده از آنها نیست را با استفاده از
آن خرد کرده و مورد استفاده قرار می دهند
نحوة انفجار در معدن :
در مورد انفجار سنگ هاي معدن که به مصرف پوسته بالا دست و پایین دست می رسد این مطلب قابل ذکر است که، براي استفاده
از ســنگ هاي معدن نیاز به حفاري چاله هایی هســتیم که داخل آنها را از آمفو پر کنیم تا بتوانیم آنها را انفجار داده و به مصــرف
برســانیم با توجه به این که نیاز به چه عمقی براي انفجارداشــته باشــیم چاله اي براي انفجار حفر می کنیم و یک مقدار اضــافه
حفاري(subdriling (انجام می دهیم که بتوانیم راحتر کار کنیم .
(شکل شماره16-2) محل حفر چاه هاي انفجار
در ابتدا بوستر یا دینامیت را به همراه چاشنی (detonator (به وسیله یک سر سیم بسته و سر دیگر آن را به بیرون از چاله انتقال
می دهیم تا بتوانیم چاله ها را با و صل کردن به سی ستم انفجار،منفجر کنیم. بر روي بو ستر و دینامیت آمفو ریخته می شود و در
نهایت دهانۀ چاله را گل گذاري (stemming (کرده و می بندیم .البته باید ذکر کرد که قبل از انفجار آژیري در منطقه داده می
شود تا افراد حاضر در محل متوجه شوند و از آسیب بر حضر بمانند و فردي که این انفجار را صورت می دهد در جاي امنی پناه می
گیرد تا آسیبی نبیند .
فصل سوم: زمین شناسی و ژئوتکنیک
زمین شناسی و ژئوتکنیک :
واحد ژئوتکنیک مستقر در سد آزاد کار مطالعات زمین شنا سی و نظارت بر نحوة عملیات حفاري- تزریق و نفوذ پذیري آب (لوژان)
را بر عهده دارد .
جنس سنگ ساختگاه سد آزاد :
به طور کلی ساختگاه سد آزاد مت شکل از سنگ هاي فیلیتی به رنگ خاک ستري تیره و سیاه، به همراه رگه هایی ا ست از جنس
کلسیت و کوارتز است . در میان توده هاي سنگهاي دگر گونه فیلیتی توده هایی از سنگ هاي آذرین در هر دو تکیه گاه نفوذ نموده
اند .
عملیات حفاري- تزریق :
هدف از تزریق پر نمودن درزه ها و شکاف ها، حفره هاي ایجاد شده در سنگ از طریق حفاري و گمانه زنی، تزریق با ف شار جهت
آب بندي و پر کردن فواصل خالی، جلوگیري از ایجاد فشار بر کنش در پی و سازه هاي وابسته و شناسایی کامل پی در نقاط عمیق
می باشـــد. چون حدود عملیات تزریق تحکیمی و آب بند تقریبی بوده، دســـتگاه نظارت این حق براي خود محفوظ می دارد، هر
قسمت از عملیات حفاري- تزریق را بر حسب اقتضاي شرایط، افزایش یا کاهش دهد .
تعاریف فنی :
-1 پردة آب بند : به مجموئه اي از گمانه ها اطلاق می گردد که جهت جلوگیري از نشت آب از مخزن سد به پائین دست حفاري و
تزریق می گردند .
-2 پردة زهکش : به مجموئه اي از گمانه ها که در پائین در د ست بوده و به موازات آن جهت زهکش نمودن آب ن شت یافته از این
پرده حفر می گردد .
-3 پیزومتر ها : گمانه هایی هستند که براي اندازه گیري و تعیین فشار پیزومتریک در نقاط مختلف بدنه سد حفاري می گردد .
-4 دوغاب : عبارت ا ست از مخلوطی با ن سبت هاي مختلف از آب، سیمان، بنتونیت، ما سه و مواد افزودنی ( شامل فوق روان کنند،
زود گیر ها و مواد بهبود دهنده کیفیت دوغاب) و مواد افزودنی دیگر طبق نظر دستگاه نظارت .
(شکل شماره1-3) دوغاب در حال مخلوط شدن در میکسر ثانوي
-5 تزریق تما سی : عبارت ا ست از حفر و تزریق یک سري گمانه در سنگ و یا بتن بر طبق یک الگوي حفاري منظم به منظور پر
نمودن فاصله بین پوشش بتنی و سنگ و ایجاد اتصال و یکنواختی بین آنها .
-6 تزریق تحکیمی : عبارت است از حفر و تزریق یک سري گمانه در سنگ و یا بتن بر طبق یک الگوي
حفاري منظم. هدف مهم تزریق تحکیمی افزایش ظرفیت باربري سنگ و ایجاد اطمینان از ب سته شدن و پر شدن تمامی درز ها یا
حفرات سنگ می باشد .
-7 تزریق رو به بالا : روشی است که در آن یک گمانه تا عمق نهایی حفر و سپس شسته و تزریق انتهاي گمانه رو به سمت زمین
در قطعات متوالی و با نصب مسدود کننده (packer (در اعماق معین انجام می شود .
-8 تزریق رو به پایین : روشی است که در آن هر مقطع از گمانه بلافاصله پس از حفاري و انجام آزمایش هاي لازم تزریق می گردد.
در ادامه پس از گیرش لازم با حفاري مجدد تا انتهاي مقطع بعدي عملیات ادامه می یابد .
-9 خورند دوغاب : عبارت است از مقدار مصالحی که به داخل گمانه تزریق و توسط آن جذب شده است. میزان آن به صورت مقدار
کیلوگرم سیمان و ماسه به ازاي متر طول گمانه تزریق شده بیان می شود .
(شکل شماره2-3) گمانه با پکر مسدود شده و در حال تزریق است
-10 ن سبت آب به سیمان : عبارت ا ست از ن سبت آب به وزن سیمان ( سیمان و مواد کمکی) (
c
w
) در این متن وزن سیمان به
عنوان مبنا یک در نظر شــده و کلیه مقادیر به صــورت وزنی اســت -11. حفاري مجدد : حفاري قطعه اي از گمانه اســت که قبلاًً
تزریق شده و سیمان تزریق شده در آن گیرش نهایی حاصل نموده و سخت شده باشد .
-12 شــسـتشــوي گمانه ها : کلیه گمانه هاي حفاري شــده (به جز گمانه هاي تزریق تماســی و تحکیمی تونل و گمانه ها) پس از
حفاري آن قدر با آب زلال و صاف ش ست شو داده شده تا آب برگ شتی صاف و بدون خرده سنگ با شد و گمانه براي انجام آزمایش
نفوذ پذیري و تزریق آماده گردد .
(شکل شماره3-3) شستشوي گمانه ها به وسیلۀ فشار آب
شستشوي گمانه ها به یکی از دو روش ذیل انجام می شود :
a : شستشوي ویژه :
وقتی که حفاري گمانه در سنگ هاي هوازده و حاوي رگه هاي رس با شد، ش ست شوي ویژه اي باید انجام می گیرد تا کیک ر سی
تشکیل شده بر روي دیواره گمانه هاي حفاري شده با آب کم شسته شود. در این حالت سرمته مخصوص یا ابزار ویژه اي که سبب
پا شیده شدن و ش ست شوي م ستقیم دیواره گمانه گردد، مورد مورد نیاز خواهد بود. این ابزار که به انتهاي لوله آّب و صل خواهد
شد،باید داراي قطري معدل با 60 % قطر گمانه باشد .
b : شستشوي با فشار :
در هنگامی که نشت دوغاب به سطح زمین و یا نشت دوغاب به گمانه هاي مجاور مشاهده شود، شستشوي با
فشار سود مند می باشد. در این حالت پکر در بالاي قطعه اي که نیاز به شستشو دارد تنظیم شده و مخلوط آب و هوا با فشار کنترل
شده اي به داخل قطعه تزریق می گردد. در این حالت مواد س ستی که مانع نفوذ دوغاب به داخل درز و شکاف ها شده و یا مانع
ت شکیل پیوند بین سنگ و دوغاب می گردد، ش سته می شوند. این حالت به دلیل وجود یک نقطه ورودي و خروجی آب فقط در
مواردي که ارتباط و سیعی بین گمانه ها وجود دارد قابل ا ستفاده خواهد بود. در این مورد نیز ش ست شو باید تا زمانیکه کاهش قابل
ملاحظه اي در مقدار مصالح ریز دانه مشاهده گردد، ادامه یابد .
(شکل شماره4-3) شستشوي سطح گمانه ها به وسیلۀ فشار آب
ماشین آلات و تجهیزات :
به منظور انجام بهینه عملیات حفاري و تزریق، نیاز هاي تجهیزاتی با توجه به نوع سـنگ و شــرایط کارگاهی و همچنین کارکرد هر
یک از تجهیزات حفاري مشخص می گردد. در این راستا بري انتخاب دستگاه ها و تجهیزات حفاري باید موارد زیر مد نظر قرار گیرد
:
– انتخاب دستگاه ها و لوازم درون چاهی متناسب با نوع سنگ و شرایط ژئوتکنیکی ساخته باشد .
– تجهیزات به کار رفته متناسب با فضاي کاري و نیز موقعیت هاي حفاري باشد .
– دستگاه ها و لوازم درون چاهی با عمق زاویه گمانه ها و قطر تعیین شده متناسب باشد .
وسایل حفاري (Equipment Drill (:
دستگاه هاي حفاري از نوع مته دورانی بوده و حفاري ها باید بر اساس نوع حفاري به شرح زیر باشد :
-حفاري با نمونه گیري : شــامل حفاري دورانی توام با نمونه گیري با اســتفاده از نمونه گیرهاي دو جداره یا ســه جداره براي
گمانه هاي اکتشافی و کنترل یا سایر گمانه ها
-حفاري بدون نمونه گیري : شامل حفاري بدون نمونه گیري می باشد که با استفاده از سر مته توپر صورت می گیرد .
تحت هیچ شرایطی از حفاري ضربه اي در حفر گمانه هاي تزریق استفاده نخواهد شد .
جهت کنترل راسـتاي حفاري در گمانه هاي قائم و زاویه دار باید از دسـتگاه انحراف سـنجی که قابلیت اندازه گیري جهت شـیب و
شیب گمانه را داشته باشد استفاده گردد.
دســـتگاه هاي حفاري باید قادر به حفر گمانه هایی تا 100 متر براي پرده آب بند و 150 متر براي گمانه هاي پیزومتري باشـــند.
همچنین در مواقع برخورد به حفرات انحلالی احتمالی، دستگاه هاي حفاري باید قادر به برقو کردن (گشاد کردن)گمانه ها باشند .
(شکل شماره5-3) دستگاه حفر گمانه1XY
جهت حفر گمانه هاي پیزومتر بهتر اســت از دســتگاه هاي داراي قابلیت حفاري و نمونه برداري به روش وایر لاین(Line Wire (
استفاده کرد .
حد اقل و حد اکثر قطر حفاري گمانه ها :
حد اقل قطر گمانه هاي حفاريmm 56 و حداکثر قطر آنها mm 146 اســت. تفکیک هر یک از گمانه ها بر اســاس قطر آنها به
شرح زیر می باشد :
-1 گمانه هاي تزریق تحکیمی و تماسی با قطر mm 56
-2 گمانه هاي اکتشافی با قطر mm 76
-3 گمانه هاي تزریق پرده آب بند با قطر حداقل mm 56
-4 گمانه هاي کنترل تزریق با قطر حداقل mm 76
-5 گمانه هاي پرده زهکش با قطر حداقل mm 101
-6 در گمانه هایی از پرده آب بند که با حفرات کارســتی مناطق گســله برخورد می نمایند ممکن اســت طبق نظر دســتگاه
نظارت لازم باشد حداقل قطر گمانه mm 10 در نظر گرفته شود .
مسدود کننده ها (Packer (:
م سدود کننده ها از نوع پنوماتیک آبی و یا بادي و از نوع مرغوب بوده و منا سب که در حالت انب ساط تاب تحمل ف شار آب را جهت
انجام آزمایش لوژان تا 30 بار و دوغاب را جهت انجام تزریق تا 60 بار بدون ن شت دا شته با شند. شایان ذکر ا ست که علاوه بر خود
م سدود کننده باید سن سور هاي مورد ا ستفاده در آن نیز قابلیت تحمل ف شار هاي اعلام شده را دا شته با شند. براي آزمایش نفوذ
پذیري در تمامی طول گمانه ها از مسدود کننده منفرد (single (و یا در صورت لزوم دو گانه (Double (استفاده خواهد شد .(به
جز مســدود کننده پنوماتیک نباید از هیچ نوع مســدود کننده دیگري اســتفاده گردد) مســدود کننده ها باید مجهز به تلمبه هاي
دستی آب، مخازن هوا همراه با شلنگ هاي فشار قوي باشند. به منظور تسریع و تسهیل در تخلیه آب و هواي داخل مسدود کننده
لزوماً از مسدود کننده هاي مجهز به دو فنر استفاده شود. چنانچه قابلیت تخلیه آب، فنر هاي مورد استفاده در مسدود کننده هاي
آبی ضعیف بوده و عملیات تزریق را دچار اشکال نماید، استفاده از مسدود کننده هاي بادي الزامی است .
)
شکل شماره6-3) پکر آبی
فشار سنج ها (Gage (:
فشار سنج ها باید با تقسیمات تا 30 بار براي آزمایشات نفوذ پذیري و تا 60 بار براي تزریق فراهم گردند. این دستگاه ها باید مجهز
به دیافراگم هاي محافظ گریس یا روغن بوده و دقت آنها باید تا نیم بار باشــد .باید در عملیات حفاري و تزریق گمانه هاي کم عمق
نظیر گمانه هاي تزریق تحکیمی و تماسی یا به طور کلی بخش هاي کم عمق گمانه هاي دیگر که فشار مورد نیاز تزریق یا آزمایش
نفوذ پذیري در آنها کمتر از ،10 20 و یا 30 بار می باشد فشار سنج هاي مورد استفاده با تقسیماتی تا حدود اعلام شده، استفاده
گردد .
(شکل شماره7-3) فشار سنج
حفاري گمانه هاي اکتشافی در طول پرده آب بند :
تعداد گمانه هاي اکتشافی به فواصل 24 متردر امتداد پرده آب بند و از طریق گالري هاي تزریق و گالري سراسري حفر می گردد.
این گمانه ها به منظور بررسـی دقیق تر سـنگ پی در محدودهپرده آب بند و تعیین نفوذ پذیري توده سـنگ و شـناسـایی حفرات
انحلالی حفر خواهد شد .
مغزه گیري :
حداقل درصد بازیافتی (Recovery Core (مغزه هاي حفاري نباید از 90 درصد کمتر باشد.بیشینه طول هر نوبت حفاري(Run (
3 متري خواهد بود .
نگه داري مغزه ها :
مغزه هاي بازیافتی از گمانه هاي اکتشافی به منظور بررسی هاي بعدي در جعبه هاي چوبی قرار داده می شود چوب جعبه ها از نوع
مرغوب با کیفیت عالی و به ضخامت 2,5 سانتیمتر و لولاي در آن یک سره خواهد بود. جهت حمل و جا به جایی جعبه هاي مزبور
از دستگیره هاي فلزي استفاده می شود .
بر روي وجوه بیرونی و داخلی جعبه ها ینمونه بایئ مشخصات زیر به طور کلی و با کمک رنگ و اسپري و شابلون قید گردد
– دست کم بر روي سه وجه کناري جعبه هاي نمونه باید به ترتیب : شماره جعبه، نام پروژه، محل حفر گمانه، تاریخ حفاري و عمق
حفاري درج گردد .
– بر روي وجه داخلی درب جعبه هاي نمونه باید کلیه اطلاعات درج شــده در بیرون جعبه همراه با زاویه حفاري نســبت به قائم و
همچنین مشـخصـات از قبیل : شـماره نوبت هاي حفاري به همراه عمق مربوط به همراه عمق مربوط به هر نوبت حفاري (RUN(،
RQD، CR، قطر حفاري و توضیحات ضروري نظیر موارد افت راد، آبشستگی، عمق نمونه برداري و غیره ثبت گردد .
(شکل شماره8-3) نگه داري مغزه ها در جعبه هاي چوبی و نوشتن مشخصات بر روي آنها
جدول (1-3)مشخصات کور خارج شده از گمانه
Project: azad dam RUN NO : DEPTH C.R :% RQD M.C SIZE
Station : openpit
from
Depth:
to
B.h.no :
Box no:
Run no :
Project : نام پروژه (سد آزاد)
Station: ایستگاه سد (openpit (
Depth : از چه عمقی تا چه عمقی حفاري صورت گرفته است .
(Bore holl) اکتشافی گمانۀ : B.h
Box : شمارة جعبه ، Run : تعداد دفعات حفاري
R.C : میزان کري که از گمانه خارج شده است بر حسب cm) recovery core(
RQD : براي بدست آوردن جنس سنگ این عمل صورت می گیرد (designation quality Rock (
C.M : میزان مصالحی که درحین حفاري به وسیله آب شسته شده و از دست رفته (core Missing (
SIZE : اندازة کر بدست آمده
سایز هاي حفاري در فعالیت ژئوتکنیک معمولاً mm ،76 mm 86 و mm 101 می باشد
RQD =
L
L 10cm
× 100 = x %
90 < عالی
90> x < 75 خیلی خوب
75> x < 75 خوب
50> x < 25 متوسط
25> x ضعیف
آزمایش لوژان :
نفوذ پذیري زمین ساخت گاه،یکی از پارامتر هاي مهمی است که براي طراحی سازه هاي بزرگ به ویژه سازه هاي آبی مورد نظر می
با شد. در برر سیهاي ژئوتکنیکی به ضریب ضریب نفوذ پذیري توده سنگ بر جا، جهت تعیین میزان ن شت آب، برآورد فر سایش
پذیري توده ســنگ، برآورد تزریق پذیري توده ســنگ، تعیین میزان آب ورودي به گود برداري ها، ارزیابی و کنترل کیفیت تزریق و
طراحی سیستم هاي زهک شی به کار می رود .توده هاي سنگ داراي ناهم سانی هاي متعددي می با شند که نا شی از عوامل مانند
ناهمگونی ذاتی سنگ، م شخصات نا پیو ستگی مانند طول باز شدگی ها،مواد پرکننده و فراوانی آنها و یا نا شی از پدیده هاي ثانوي
مانند هوازدگی و دگرسانی می باشد. این موارد در ویژگی هاي فیزیکی و مکانیکی سنگ بازتاب داشته و موجب پرکنندگی داده ها
و پارامتر هاي ژئوتکنیکی سنگ می شود.میزان نفوذ پذیري در سنگ هایی که به ابعاد فضاهاي موجود در سنگ و نحوة ارتباط آنها
و میزان اشباع سنگ بستگی دارد. مناسب ترین روش براي تعیین ضریب تراوایی سنگ درزه دار، انجام آزمون هاي صحرایی است.
جریان آب در توده سنگ عمدتاً به ویژگی هاي سیستم نا پیوستگی آن بستگی دارد. چنانچه بتوان بازشدگی درزها و میزان ارتباط
میان آنها را به صـورت برجا اندازه گیري نمود، می توان میزان نفوذ پذیري را محاسـبه کرد. به دلیل اینکه انجام چنین اندازه گیري
هایی در شرایط بر جا مقدور نی ست براي تعیین نفوذ پذیري از روش هاي غیر م ستقیم ا ستفاده می شود .یکی از روش هاي براي
این منظور، آزمایش فشار آب موسوم به لوژان می باشد که در سال 1933 میلادي توسط آقاي (موریس لوژان) معرفی شد. در این
روش پس از آماده سازي و اشباع قطعه مورد نظر، فشار آب به گونه اي فزاینده و سپس کاهنده در چند پله،اعمال شده و سپس با
توجه به میزان آب گذري،ضریب نفوذ پذیري توده سنگ (با واحد لوژان) محاسبه می گردد.
(شکل شماره9-3) در حال تزریق آب به داخل گمانه
در سنگ هاي درزه دار همب ستگی میان آبگذري و ف شار، خطی نبوده و ف شار هاي بالا موجب پدید آوردن تغییراتی در توده سنگ
می شود، به همین دلیل در تعیین پله هاي فشار و عدد بیانگر نفوذ پذیري قطعه مورد آزمایش، دید گاههاي متفاوتی وجود دارد که
به بیان آنها می پردازم :
اندازه گیري میزان نفوذ پذیري توده سنگبا آزمایش لوژان :
بنا به تعریف، یک واحد لوژان میزان نفوذ پذیري سـنگی را نشـان می دهد که قادر اسـت به جذب یک لیتر آب در مدت دقیقه، در
یک متر طول گمانه با فشار 10 اتمسفر باشد. نحوة آماده سازي قطعۀ مورد آزمایش، روش انجام آزمایش و محاسبات مربوطه به آن،
در منابع متعددي شرح داده شده است.
(شکل شماره10-3) در حال تعیین میزان نفوذ آب گمانه از روي گیج دستگاه
این آزمایش معمولاً در 5 پلۀ رفت و برگشت انجام می گیرد (گاهی نیز از 7 پله یا بیشتر استفاده می شود) فشارهاي مورد استفاده
در هر پله در حالت کلی به صورت کمینه، میانی، بی شینه اعمال می شود تا از شک ستن یا فر سایش ناگهانی سنگ تا حد ممکن
جلوگیري بشود، نفوذ پذیري براي هر پله با استفاده از رابطۀ لوژان محاسبه می گردد :
Pe L
Q
.
=LU که LU : واحد لوژان ، Q : حجم آب جذب شده در قطعه مورد آزمایش بر حسب لیتر بر دقیقه( 10
min
Lit
، (
Pe : فشار موثر بر حسب بار ، L : طول قطعه مورد آمایش بر حسب متر (m (است .
با توجه به مطالب فوق 5 یا 7 عدد براي نفوذ پذیري قطعۀ مورد آزمایش بد ست می آید. اعداد بد ست آمده در بی شتر مواقع با هم
برابر نموده و گاه تفاوت زادي با یکدیگر دارند ؛زیرا در سـنگ هاي درزه دار، همبسـتگی میان آبگذري و فشـار خطی نبوده و الگوي
رفتاري آبگذري غالباً به شکل یکی از 5 حالت جریان آرام (flow laminer (
جریان آشفته(flow turbulent(، اتساع یا انبساط (dilation(، آب شستگی (out-wash(، و یا پر شدگی خلل و فرج (-vaid
filling (بیان می شود .در معیار لوژان، مبناي محاسبۀ نفوذ پذیري، آبگذري در فشار 10 اتمسفر و یا بیشترین فشار می باشد .به
بیان دیگر، براي محاسبۀ عدد نفوذ پذیري ، صرفه نظر از هر گونه تغییر شکل در سنگ و بدون توجه به رفتار سنگ در فشار هاي
کمینه و میانی ، آبگذري در فشــار بیشــینه در رابطه لوژان به کار گرفته می شــود .همان طور که بین گردید در این آزمایش توده
سنگ تحت فشار هاي فزاینده قرار گرفته تا به ف شار بی شینه بر سد. در بی شتر موارد در ف شار هاي بالا توده سنگ وضعیت طبیعی
خود را از دست می دهد و آبگذري به ویژه در فشار بیشینه معیار مناسبی براي نفوذ پذیري سنگ نخواهد بود .با توجه به این نکته
لازم است که آبگذري همراه با فشار متناسب نمی باشد،به ویژه در سنگ هاي نرم و یا داراي درزه هاي باز و یا در پر شده با ذرات
ریز دانه، با تغییرات ب سیاري همراه ا ست. تجربه ن شان داده ا ست که ف شارهاي اعمال شده در سنگ ضعیف، در ب سیاري از موارد
بیشتر از توان سنگ بوده و باعث شکست هیدرولیکی سنگ می شود و به طور کاذب، موجب افزایش جذب آب می گردد. در مورد
سنگ هاي سخت فشار بالا، تغییرشکل چندانی پدید نمی آورد ولی در سنگ هاي نیمه سخت و نرم ، درز و شکاف ناشی از فشار
آب موجب افزایش آبگذري سنگ می شود . همچنین در سنگ هایی که بر اثر فرایند هاي زمین ساختی دچار خرد شدگی شده اند
توده سنگ د ست خوش آب ش ستگی شده و به آبگذري آن افزوده می شود. با توجه به موارد فوق، براي تعیین الگوي رفتاري و
مناسب ترین عدد بیان گر نفوذ پذیري قطعۀ مورد آزمایش، روش هاي متعددي پیشنهاد شده است که در زیر به طور خلاصه آورده
شده است :
-1تعیین نفوذ پذیري با استفاده از نمودار فشار- آبگذري (Q-P (که چگونگی جریان آب و رفتار سنگ در برابر فشار هیدرولیکی را
نشـان می دهد.براي تعبیر و تفسـیر این نمودار، شـکل ظاهري منحنی و آهنگ تغییرات دبی و فشـار به یکدیگر در نظر گرفته می
شود .
-2تعیین نفوذ پذیري به روش پیشـنهادي هولسـبی :این روش از مقادیر لوژان محاسـبه شـده و براي هر پله فشـار براي تعیین نوع
جریان استفاده می نماید .
انتخاب مناسب ترین عدد بیان گر نفوذ پذیري توده سنگ :
براي تعیین منا سب ترین روش جهت تعیین نفوذ پذیري قطعۀ مورد آزمایش، ابتدا باید به چگونگی نفوذ پذیري سنگ پرداخت. در
آزمایش لوژان، آب با ف شار به درون گ س ستگی ها و خلل و فرج سنگ رانده شده و بر ا ساس میزان آبگذري می توان نفوذ پذیري
سنگ را در واحد لوژان محا سبه نمود.همان گونه که ذکر شد، تغییر میزان نفوذ پذیري در اثر باز شدن گ س ستگیها، ش سته شدن
مواد پر کننده و یا آب شستگی ذرات سنگ از یک سو و بسته شدن و یا اشباع گسستگیها از سوي دیگر، منجر به تغییر نفوذ پذري
طبیعی سنگ می گردد. به همین منظور تعریف فوق برا د ستیابی به میزان نفوذ پذیري، تنها در و ضعیت طبیعی توده سنگ و یا
نزدیک به آنها امکان پذیر می باشد.بدین معنی که آب از درون گسستگیهاي موجود در تود سنگ عبور نمده و ساختار آنها را تغییر
ندهد. به همین دلیل باید از اعدادي که ن شانه گر تغییرات سنگ و یا آ شفتگی جریان می با شند، صرفه نظر از اعدادي که بیانه گر
وضعیت طبیعی سنگ و جریان نسبتاً یکنواخت می باشند، استفاده نمود .
جدول (2-3) نوع و چگونگی جریان آب و شرح رفتار سنگ
نوع و چگونگی جریان آب و شـــرح رفتار
سنگ
فشار هاي آزمایش
گزینش عدد لوژان به روش
هولسبی
منحنی فشار-آبگذري
flow laminer : در این جریان آب در
نا پیوســتگی هاي توده ســنگ (در مقطع
آزمایشـی)، غیر معشـوشـی دارد و میزان
نفوذ پذیري براي کلیۀ فشـــار ها، تقریباً
یکسان می باشد
flow turbulent : مقادیر نفوذ پذیري
با کاهش فشــار افزایش می یابد و کوچک
ترین عدد نفوذ پذیري در فشــار بیشــینه
بدست می آید
Dilation : در فشـــار هاي بالا درزهاي
توده سنگ در اثر ف شار آب به طور موقت
باز شده و موجب انبساط آن می شوند. در
این حا لت بزرگ ترین عدد نفوذ پذیري
در فشار بیشینه بدست می آید
out-wash : مواد پر کننده ناپیوســتگی
سنگ، در اثر جریان آب ش سته شده و
آبگذري روزي فزاینده دارد
filling-vaid :در اثر پر شدن گسستگیها
و حفرات توده سـنگ توسـط ریز دانه ها،
آبگذري روزي کاهنده داشـــته و مقادیر
نفوذ پذیري با افزایش فشـــار، کاهش می
یابد
در صورت استفاده از نمودار فشار –آبگذري براي تحلیل نشت آب باید طول نقطۀ تلاقی خط مماس بر اولین پله،فشار در منحنی
فشار-آبگذري . خط atm 10 = P به کار برده می شود (طول نقطۀ a(، براي تعبیر وضعیت تزریق پذیري و جذب دوغاب در توده
سنگ باید از طول نقطۀ تلاقی منحنی در فشار تزریق مورد نظر و خط atm 10 = P استفاده نمود (طول نقطۀ b (
نحوة محاسبۀ نفوذ پذیري مقطع آزمایش با استفاده از منحنی فشار – آبگذري :
در شــرایطی که آبخوري گمانه، طوري باشــد که فشــار مورد نظر تأمین نگردد، می توان مقادیر Q,P در فشــار هاي پایین را براي
ارزیابی مقادیر لوژان به کار برد. در عین حال با توجه به اینکه آبگذري در ف شار atm 10 خالی از ا شکال نمی با شد. در صورتیکه
روش هولسبی براي تعیین نوع جریان مورد نظر باشد. براي میزان نفوذ پذیري سنگ مطابق توضیحات شکل صفحۀ قبل عمل می
گردد. در هنگام اسـتفاده از این روش، نیازي به رسـم نمودار فشـار –آبگذري نیسـت. هر چند این نمودار در بسـیاري موارد به کار
گرفته می شود ولی در صورت استفاده همزمان با روش هولسبی ممکن است براي تفسیر نوع جریان گمراه کننده باشد. نکتۀ قابل
ذکر اینکه در هر یک از دو روش فوق، مواردي رخ می دهد که نمودار فشــار- آبگذري و یا مقادیر لوژان با شــرایط و حالات 5 نوع
اصلی جریان ن شان داده شده تفاوت دارد که تعبیر و ارائه نتایج نهایی را م شکل می سازد (مثل شکل زیر) در چنین شرایطی یک
متخ صص مجرب با توجه به میزان آبگذري سنگ در هر پله ف شار و یا بر ا ساس تغییرات مقادیر لوژان در پله هاي ف شار، می تواند
رفتار کلی ســنگ را بررســی نموده و نوع جریان را تعیین و عدد لوژان مناسـب را انتخاب نماید. امکان رخ دادن چنین شـرایطی با
افزایش تعداد پله هاي فشار بیشتر می شود
جدول (3-3) فشار هاي آزمایش
فشار هاي آزمایش اعداد لوژان پله هاي فشار
سد تلمبه ذخیره اي Openpit :
مخزنی است که دربالا دست سد آزاد ساخته خواهد شد و به سد تلمبه ذخیره اي مشهور است. سد تلمبه ذخیره اي همان طور
که از اسمش پیداست به کمک یک پمپ قوي از طریق لوله هاي بزرگی که بین این دو سد ساخته خواهد شد، آب را از پشت سد
ا صلی پمپاژ می کند و به مخزن خود انتقال می دهد .علت این امر به خاطر این ا ست که برق تولید شده قابل ذخیره کردن نی ست
به همین دلیل براي مصرف این برق آب را در زمان هاي که پیک مصرف در کمترین میزان خود است مانند صبح ها انجام می گیرد
تا زمانی که مصــرف به اوج خود می رســد آب دوباره از مخزن openpit به طرف توربین هاي نیروگاه روانه شــود تا دوباره برقی،
بیش تر از آن چه که مصرف شده است تولیدکند
(شکل شماره11-3) نمایی از openpit
فصل چهارم: راه وابنیه
کلیات :
وقتی که قرار است یک جاده ساخته شود مطالعاتش شامل چند فاز است :
-1 فاز صفر: در فاز صفر مطالعات، بررسی می شود که اصلاً نیاز به ساخت این جاده هست یا نه؟
-2 فاز اول: در فاز اول از نق شه ها و عکس هاي هوایی که از منطقه مورد نظر موجود ا ست مطالعاتی صورت می گیرد و در ادامه
بر روي نق شه هاي توپوگرافی تحقیقاتی به عمل می آید تا با و ضعیت جغرافیایی منطقه آ شنا شوند و شرایط نقاطی که جاده قرار
است از آن مناطق عبور کند بررسی کرده باشند .
به عنوان مثال می توان به احداث جاده اي اشـــاره کرد که از نقطه اي باید عبور کند که در آن محل کارخانه یا منطقۀ مســـکونی
ساخته شده و با احداث این جاده موجب رونق آن منطقه خواهد شد و به آن منطقه نقطه اجباري گفته می شود.
(شکل شماره1-4) روستاي خانقاه جوجو که جاده دسترسی به معدن از کنار آن عبور کرده است
هم چنین در ادمه م سیر ، جاده می تواند از مناطق مختلفی عبور کند، اما در کل این هدف حائذ اهمیت ا ست که باید با احداث
این جاده در امر حمل و نقل رونقی به وجود آید. امکان دارد که جاده در ادامۀ مســیرش از مناطقی عبور کند و فضــاهاي بســیار
زیبایی را به ببینده نشان دهد.به این نقاط خوش آب و هوا نقاط اختیاري گفته میشود .
نقشه هاي مورد استفاده در طراحی جاده :
در کار طراحی جاده در ابتدا نقشه هاي 1/2000 منطقه به صورت زمینی تهیه می کنند.
مطالعات اولیه بر روي این نقشها انجام می گیرد تا یک نقشه نواري تهیه گردد .براي این که بتوانیم نقشه جاده را ترسیم کنیم نیاز
است تا به فاصله مشخص یک نقشه 1/500 تهیه می کنند تا تمام عوارض، پستی و بلندي و شیب ها بر روي آن نمایش داده شود
و تمام پلان هاي طولی و عرضی و تمام شیب هاي طراحی شده بر روي آن پیاده شود.
براي طراحی جاده نیاز به رسم پلان و رسم پروفیل هاي طولی و عرضی خواهیم بود .
پروفیل هاي طولی و عرضی دید کناري جاده را به بیننده می دهد تا عوارض موجود در روي زمین به صورت خط هاي شکسته اي
نمایان گردند و نیم رخ ها به صورت قوس هاي قائم و یا خط هاي شکسته دیده شوند .
پروفیل طولی را معمولاًسعی می کنند جوري طراحی کنند که خاك برداري و خاك ریزي در جاده به حد اقل برسد و علت این امر
به خاطر مسائل اقتصادي است. چون احداث جاده یک امر پر هزینه است عملکردهاي اقتصادي نقش بسزایی را به خود اختصاص
داده اند و باید به دقت به آنها توجه کرد و باید طوري انتخاب شود که از خاك، خاك برداري به عنوان خاك مورد م صرف در خاك
ریزي ا ستفاده شود . در طراحی باید به هدفی که از ساخت جاده وجود دارد توجه کرد تا متوجه آن با شیم که که م صرف جاده به
کدام سمت می با شد : م سافربري، ترانزیت، حمل و نقل رو ستایی و…که منجرب به مقاطع و شیت هاي مختلفی در طرحی خواهد
شود .و تمام این مسائل، نکاتی است که در احداث یک جاده باید مورد توجه قرار گیرد و در نشریه 101 به طور کامل به این نکات
پرداخته است و تمام شیب ها، عرض و پهناي جاده که به صورت استاندارد میبایست در ساخت توجه شود ئکر شده است .معیار
انتخاب شیب ها ب ستگی به توپوگرافی زمین دارد . مثلاً : تپه ماهوري،کوه ستانی،غیر کوه ستانی و …در مورد پروفیل عرضی به این
مطالب ا شاره می کنیم که چه مقدارخاك برداري و خاك ریزي در طول جاده با آن رو به رو ه ستیم. در اول قوس قائم و اول قوس
افق و محل تغییر شیب ها باید مقطع عر ضی دا شته با شیم با توجه به مقاطعی که در فا صله هاي بردا شت شده داریم به حجم
سطحی از خاك برداري و خاك ریزي می ر سیم که ا صطلاحاً پیکتاژ گفته می شود. پیکتاژ یعنی این که ما عین م سیر را بر روي
نقشه پیاده کنیم، آکس جاده و دو سمت جاده را مشخص کنیم، جایگاه میخ کوبی هاي لازم توسط نقشه بردار مشخص گردد، تا با
ک شیدن خط پروژه به میزان شیب موجود در جاده و خاك برداري و خاك ریزي بر سیم . شایان ذکر ا ست که فا صله این پیکتاژ
ب ستگی کامل با و ضعیت م سیر دارد. مثلاً به مقاطعی بر سیم که همۀ آنها نیاز به خاك برداري و خاك ریزي دا شته با شند، و یا به
عوارضی و مقاطع مرکبی (قسمتی خاك برداري و قسمتی خاك ریزي) برخورد کنیم باید تمام این نکات در طراحی درج شود .پس
از این که پروفیل هاي طولی و عرضــی بدســت آمد، به حجم عملیات خاك برداري و خاك ریزي می رســیم اگر در مســیر با آب
روهایی برخورد کردیم با احداث کالورت می توانیم از تخریب جاده جلوگیري به عمل آوریم. کالورت ســازة بتنی اســت که در زیر
جاده، در محل تلاقی مسـیر آب رو با جاده سـاخته می شـود .که اگر باران ببارد آب هاي باران از آنجا جاري می شـوند و در محل
تلاقی جاده و خط القعر قرار دارد. به همین منظور ا ست که کالورت هایی تعبیه می کنند تا هم آب به م سیر خود ادامه دهد تا با
استفاده از این آب جاري شده، آب اهالی تأمین شود و هم از تخریب جاده جلوگیري به عمل آید .
زیر سازي :
در قسمت زیر سازي ما باید به کد و عرضی که براي جاده مورد نظر است برسیم. در حقیقت زیر سازي، طرح هندسی جاده است و
باید به آن توجه ویژه شــود .در جاده براي این که به کد جاده برســیم نیاز به خاك برداري و خاك ریزي اســت و این کار توســط
بولدوزر و گریدر انجام می شود. در حقیقت گریدر و بولدوزر سطحی را که براي ساخت جاده مورد نیاز ا ست ایجاد می کنند و به
کمک مهندس نقشه بردار کد مورد نظر براي جاده پس از عملیات فوق تأیید می شود .
روسازي:
در روسازي ما باید به ترکم هایی که مد نظر است 90یا 95 ا ست برسیم که این کار را با آب پاشی و هموار کردن خاك به وسیلۀ
گریدر و کوبیدن خاك به و سیله غلتک هاي فلزي و غلتک هاي پاچه فیلی به تراکم خاك می پردازیم. در ادامه باید به کمک ت ست
هایی که از جاده گرفته می شود به تراکم مورد نیاز پی ببریم تا اجازه ساخت دیگر لایه ها را دا شته با شیم ( سایر لایه ها base و
base sub و خود آسفالت) .
موارد ذکر شده در بالا طبق طراحی هاي انجام شده و ترافیک موجود در محل و شرایط منطقه به اجرا می رسد. لایه هاي base و
base sub به ضخامت cm15 اجرا شده،کوبیده می شود و با حرکت قلتک هاي فلزي ر روي آنها به تراکم مورد نظر می رسند،
شیب هاي عر ضی هم از وقتی که grade sub به وجود آمد اجرا می شود و معمولاً 2 % به دو طرف بیرون جاده ا ست. براي آب
هایی است که به داخل جاده وارد می شود و باید آنها را خارج و به طرف کانال هاي طراحی شده هدایت کنیم .وقتی که base و
base sub همان طور که گفته شد در لایه هاي cm 15 ریخته شد، قیر پا شی صورت می گیرد.پس از انجام مراحل فوق پریم
کوت اجرا می شود. پریم کوت در حقیقت اولین قیر نفوذي است که بر روي جاده ریخته میشود تا یک چسبانندگی بین آسفالت و
لایه اساس به وجود آید و مانع از نفوذ آب باران به لایه اساس می شود .بعد از مراحل ذکر شده می توانیم آسفالت را بریزیم. اگر
حجم آ سفالت زیاد با شد باید در مراحل مختلف ریخته شود. معمولاً لایه هاي پایینی binder ا ست و از دانه بندي ن سبتاً در شت
تري بر خوردار هستند و همچنین مشخصات ضعیف تري نسبت به لایه هاي بالایی خود برخوردار است . لایه بعدي Topeka نام
دارد که از بهترین دانه بندي و مشخصات فنی در خصوص مصالح آسفالت برخوردار است و علت این امر به دلیل تماس مستقیم با
وسایل حمل و نقل عبوري است
احداث ترنشه ها:
در مورد دیوارة جاده و ترانشه ها براي رسیدن به سطح مورد نظر تا جایی که امکان دارد به کمک وسایل و ماشین آلات، خاك ها
و مصالح اضافه برداشته می شود .
(شکل شماره2-4) بولدوزر در حال جمع کردن خاك کنار جاده است
(شکل شماره3-4) بولدوزر در حال صاف کردن جاده است
اگر در مسیر جاده محدوده اي نیاز به تخریب داشت به کمک چکش دستی، حفر چاله صورت می گیرد تا با پر کردن حفرات حفر
شده از مواد انفجاري(آمفو)، و انفجار آنها سنگ هاي اضافه برداشته می شود. ترانشه ها موجود در جادها می بایست از ایمنی خوبی
برخوردار باشند به بدین منظور هنگام حفر چاه انفجار باید در زاوه مناسب این امر صورت گیرد تا پس از انفجار، ترانشه شیب منفی
نداشـته باشـد و ریزش نکند . در ترانشـه ها باید شـیب 3 به1 رعایت شـود تا پس از بارش باران، ترانشـه ها ریزش نکند و جاده را
مسدود نکند.
(شکل شماره4-4) کارگران در حال حفر چاله هاي انفجار
(شکل شماره5-4) بارگیري مصالح ترانشه ها توسط لودر
(شکل شماره6-4) بارگیري مصالح اضافی از جاده ها توسط بیل مکانیکی
هم چنین از دریل واگن هاي پنوماتیکی و هیدرولیکی براي حفر چاله هاي عمیق تر استفاده می شود. این کار در زمانی صورت می
گیرد که نیاز به حفر چاله هاي عمیق تري باشیم .
در جاده اگر سنگ هاي بزگ وجود داشته باشد به کمک ریپر بولدوزر، برداشته می شود و از مسیر جاده کنار گذاشته می شود.
(شکل شماره8-4) خارج شدن سنگ هاي بزرگ از داخل زمین به کمک ریپر بولدوزر
فصل پنجم: نقشه برداري
مقدمه :
نقشــه برداري به علم اندازه گیري دقیق و تعیین موقعیت نســبی عوارض روي ســطح زمین اطلاق می شــود. عوارض می توانند به
صورت طبیعی و یا م صنوعی با شند، این اندازه گیریها به و سیله شخص عامل یا اپراتور که در اینجا به نام نق شه بردار خوانده می
شــود، انجام می گیرد. اهداف و مقاصــدي که از این اندازه گیري ها دنبال می شــود، معمولاً جهت تهیه نقشــه هاي موردي و یا
کاربردي با مقیاس هاي مختلف، یا جهت پیاده کردن عوارض با مختصات تعیین شده قبلی بر روي سطح زمین که براي اجراي هر
گونه پروژه هاي عمرانی مفید و لازم خواهد بود.براي شناخت بهتر و اهمیت مو ضوع نق شه و نق شه برداري به تعریف بع ضی از انواع
نقشه برداري و کاربردهاي آن در طرح هاي مختلف می پردازیم :
-5-1نقشه برداري شهري-طرح هاي جامع و تفضیلی شهرها :
تهیه و اجراي طرح هاي جامع و تفضیلی و هادي شهرها که امروزه نقش عمده و ا سا سی در روند تو سعه و عمران شهري را دارند،
درابتدا لازم است کارشناسان و محققان، مطالعات جغرافیایی، آماري و توصیفی دقیق، منطقه را تواماً مورد مطالعه قرار دهند تا این
که مهندسـین مشـاور و طراحان شـهري بتوانند نسـبت به تهیه و اجراي طذح اقدام کنند، براي کسـب این نتیجه نیاز به نقشـه و
فعالیت هاي نقشه برداري خواهد بود .
لذا براي دسیابی به این مهم، لازم است که نقشه هاي شهري و نقشه هاي مناطق مورد نیاز طراحان با مقیاس مناسب طرح، توسعه
نقشه برداران تهیه و در اختیار آنان گذارده می شود .بنابراین نیاز به توسعه و عمران امروزي در گرو تهیه نقشه و فعالیت هاي نقشه
برداري است. شکل شمارة (1) نمایش قسمتی از این نقشۀ شهري است .
-5-2نقشه برداري و تهیه نقشه هاي ژئومورفولوژي :
1 مو ضوع ژئومورفولوژي
در این واقع دانش پیکر زمین، مطالعه و پژوهش عار ضه هاي جغرافیایی و طبیعی ا ست که بر سیر تغییر و
2 تحول ناشی از تغییرپذیري مداوم لندفرم ها
و تأثیرات ناهمواري هاي سطح زمین تأکید و بحث می کند.
بنابراین براي مطالعات بنیادي و کاربردي نیازمند به تهیه نقشـه هاي موضـوعی از پیکر زمین به نام نقشـه هاي ژئومورفولوژي می
باشیم .تهیه این نقشه ها امروزه کاربرد وسیعی در حوزه مدیریت و عمران محیط داشته، که توسط نقشه برداران و کارتوگرافها تهیه
و در اختیار ژئومورفولوگها براي مقاصد و مطالعات پژوهشی قرار داده می شود .
-5-3 نقشه برداري از معادن-طرح هاي اکتشافی از منابع زیر زمینی :
مطالعات زمین شناسی در مرحلۀ اکتشاف معادن بررسی دقیق وضعیت زمین شناسی منطقه است. براي بررسی دقیق و شناختن
منطقه عملیات ابتدا نقشه زمین شناسی محل را تهیه می نمایند، معمولاً مقیاس این گونه نقشه ها بسته مشخصات منطقه متفاوت
1 بوده و از مقیاس 1/250000 تا 1/100000 به صورت توپوگرافی
تهیه می شودند. در بررسی بعدي، مناطقی که از نظر وجود ماده
معدنی جلب توجه می کنند مورد بررســـی دقیق تر قرار گرفته و تقشـــه هاي توپوگرافی با مقیاس بزرگ تر از 1/5000 تا 1/500
توسط عاملان نقشه بردار به روش هاي مختلف، از جمله تخته و سه پایه تهیه و در اختیار زمین شناسان فن قرار می گیرد .
-5-4 نقشه برداري آبی-بهره برداري آبی :
بخش اعظمی از بهره برداري آبی اســتفاده از منابع عمق دریاها، تعیین مســیر عبور کشــتیهاي تجاري، نفت کشــهاي بزرگ و غول
پیکر، ناوگان هاي جنگی و زیر دریاییها، محل عبور لوله هاي نفت و گاز در اعماق دریاها، ایجاد ا سکله هاي جدید و مکانیزه، احیاي
بنادر و تأسیسات ساحلی متعلق به آنها و همچنین بهره برداري صحیح و بهینه از دریاچه ها و سدها براي مقاصد و اهداف مختلف
2 می با شد که همه و همه نیازمند به نق شه هاي آب نگاري یا هیدروگرافی
(تعیین فرم زمین در زیر آبها) بوده و تو سط متخ ص صان
نق شه بردار با ا ستفاده از و سایل خاص نق شه برداري آبی تهیه می گردند. این نوع نق شه ها را، چارت هاي دریایی نیز می گویند
شکل شماره (1-2) نمونه اي از چارتهاي دریایی را نشان می دهد .
-5-5 نقشه برداري ثبتی-طرح هایثبت اسنادي :
در سرزمین هاي مصر باستان حدود 3000 سال قبل از میلاد مسیح، مالکیت و تعیین حدود اراضی و املاك براي دسترسی انسان
به منابع مواد خام و ثروت هاي سـرشـار زمین مطرح بوده اسـت. لذا براي تعیین حدود مالکیت در آن زمان از ابزاروآلات زمان خود
استفاده می شد و شاخص هاي مخصوصی براي نشانه گذاري ها و تعیین حدود به کار می رفت.
3 امروزه در نقشه برداري و تهیه نقشه هاي ثبتی
اهدافی از قبیل: تعیین حدود اراضی، تقسیم و افراز اراضی، محاسبه پلاکها، جهت
وصول مالکیت هاي سالیانه و عوارض شهرداري ها و سایر اماکن دنبال می شود . این نوع نقشه برداري بیشتر وضعیت و موقعیت
مســطحاتی عوارض زمین را مورد توجه قرار می دهد. نقشــه شــهر هاي ایران با مقیاس بزرگ 1/500 و در حومه شــهر با مقیاس
1/1000 تهیه می شوند. روش تهیه آنها با در نظر گرفتن سرعت، اقت صاد و دا شتن دقت کافی از طریق فتوگرامتري ا ست و نق شه
برداري در نوحی که در پناه درختان و یا به دلیلی در عکس دیده نمی شوند، باید با عملیات زمینی انجام گیرد .
-5-6نقشه برداري مسیر-طرح هاي ارتباطی :
تهیه و اجراي طرح هاي راه و راه آهن و تو سعه شبکه ارتباطی و موا صلاتی، ایجاد و احداث ب ستر هاي آ سفالتی و ریلی نقش
عمده اي در امور اقت صادي و بازرگانی و همچنین حمل و نقل کالاهاي هر ک شور را خواهد دا شت. لذا امکان د ستر سی به این
امر مهم بدون تهیه نق شه هاي اجرایی با مقیاس بزرگ اقدام می نمایند. نق شه برداران در اجراي طرح راه از ابتداي عملیات راه
سازي تا خاتمه کار، طرح هاي راه سازي را کنترل می کند.
-5-7نقشه برداري ابنیه هاي تاریخی-طرح هاي احیا و مرمت ابنیه هاي باستانی :
احیا و مرمت آثار با ستانی و حفظ و نگهداري این آثار در صنعت توری سم ک شور نقش ارزنده اي خواهد دا شت. بنابراین تهیه نق شه
هاي مربوط به فرهنگ قدیمی اهمیت خاصی پیدا نموده است. امروزه از نقشه برداري زمینی و عملیات فتوگرامتري زمینی براي این
طرحها استفاده می شود .
-5-8نقشه برداري نظامی :
از این نوع نقشــه برداري براي تهیه نقشــه هاي نظامی و تعیین نقاط مهم اســتراتژیکی در منطقه، براي اهداف نظامی و آرایش و
استقرار نیروهاي رزمنده و مواضع تعرضی و دفاعی با مقیاس بزرگ استفاده می شود .
به طور کلی نقشه هایی که تهیه می شوند به دو دسته تقسیم بندي می گردند:
الف) نقش هاي توپوگرافی ، ب) ) نقش هاي پلانیمتري
الف) نقش هاي توپوگرافی-نمایش پستی و بلندي زمین :
منظور از آن بردا شت و نمایش شکل قطعات زمین و محایبه م ساحت آنها و تعیین شکل و موقعیت عوارض طبیعی و م صنوعی از
قبیل: رودخانه ها، جنگل ها، شهرها، راهها، باغ ها و مزارع و غیره است .
در نقشه هاي توپوگرافی، پستی و بلندي هاي زمین را به شیوه هاي مختلفی مثل هاشور زدن، سایه زنی رسم خطوط
تراز و یا به صورت نقشه هاي برجسته رلیف نمایش می دهند. شکل شماره (1-3) نمونه اي از یک نقشۀ توپوگرافی
را نشان می دهد .
شکل شماره (3-5) نمونه اي از یک نقشه توپوگرافی
ب) نقش هاي پلانیمتري-نمایش وضعیت مسطحاتی زمین
فرق این نقشه ها با توپوگرافی آن است که در پلانیمتري ارتفاعات مشخص نمی شود و فقط به برداشت هاي
مسطحاتی اکتفا می گردد، مثل پلان هاي ثبتی
-5-9 نقش هاي هوایی-فتوگرامتري
امروزه براي نقشه برداري از مناطق وسیع و یا نقشه برداري از مسیر راهها با توجه به صرفه جویی هزینه ها و تسریع در انجام کار از
1 روش عکس برداري هوایی و یا فتوگرامتري استفاده می کنند
.
براي اســتفاده از روش فتوگرمتري از یک منطقه در یک امتداد معینی به نام مســیر رفت، هواپیماي عکس برداري در یک ارتفاع و
سرعت ثابت روي منطقه به پرواز درآمده و به طور پی در پی در فاصله زمان هاي معلوم، به صورت عمودي عکس برداري می کنند
.عکس هایی که پیاپی گرفته می شــود داراي پوشــش طولی حدود %60 خواهد بود. پس از خاتمه عکس برداري در مســیر رفت،
هواپیما در م سیر برگ شت مجدداً به همان شیوه و همان پو شش طولی %60 و پو شش عر ضی حدود %30 عملیات عکس برداري را
ادامه داده و بدین ترتیب تمامی منطقه عکس برداري خواهد شد. شکل شماره (1-4) مسیر رفت و برگشت هواپیماي عکس برداري
2 کننده را نشان می دهد .هر دو عکس متوالی که از منطقه گرفته می شود یک زوج عکس
بوده و براي آنکه عکس هاي هوایی قابل
تبدیل به نقشه گردند، لازم است روي هر دوعکس متوالی نقاط نشانه و یا کنترل زمینی که مختصات آنها قبلاً توسط نقشه برداري
زمینی به دست آمده، وجود داشته باشد. یا می توان نقاط مشخصی از بین عوارض و نشانه هاي طبیعی منعکس شده در عکس ها
را به عنوان نقاط کنترل زمینی انتخاب کرد. با اســتفاده از نقاط کنترل زمینی عکس هاي گرفته شــده، پس از یک ســري عملیات
مقدماتی که در لابراتوار فتوگرامتري انجام می شـود، توسـط دسـتگاه تبدیل، به نقشـه توپوگرافی که پسـتس و بلندي منطقه را به
صورت خطوط منحنی میزان نمایش می دهند تبدیل می گردند .مقیاس نق شه هاي به د ست آمده ب ستگی به مقیاس طرح عکس
برداري ابتدایی داشـته و ارتفاع پرواز هواپیما بر اسـاس مقیاس نقشـه محاسـبه و تنظیم می شـود. هر چه ارتفاع پرواز زیادتر باشـد
مقیاس کوچکتر و بر عکس، هر چه مقیاس عکس بزرگ تر باشد باید هواپیما در ارتفاع پرواز کمتري به پرواز در آید .
نقشه برداري مستوي یا مسطحاتی ، 2) نقشه برداري ژئودزي
-5-10-1 نقشه برداري مستوي یا مسطحاتی
نقشه برداري علم اندازه گیري است که نتیجه آن ازمایش تصویر افقی از منطقه یا قطعاتی از زمین بر روي صفحه کاغذ به نام
نق شه می با شد. سطح منطقه یا پو ستۀ زمینی را که می خواهیم نق شه برداري کنیم،چنانچه کوچک و محدود با شد،می توانیم
سطح پوسته را یک سطح صاف در نظر بگیریم.در این صورت چنانچه سه عارضۀ C،B،A را روي این پوسته انتخاب کنیم و این
نقاط را با خطوط فرضی به یکدیگر متصل نمائیم، این خطوط به صورت خطوط مسقیمی خواهد بود و شکل حاصله ABC یک
3 مثلث مستوي یا مثلث مسطحاتی
می باشد. در مثلث مسطحاتی رابطه ساده اي بین زوایا برقرار است :
فصل ششم: آزمایشگاه
آزمایش چاه دانسیته :
چاه دانسیته ي یک راهی است براي بدست آوردن تراکم (اندازه گیري تراکم) و در مورد ریز دانه و درشت دانه فرق می کند و این
آزمایش براي پوسته و هسته هم وجود دارد ولی روند کار کاملاً متفاوت است .
آزمایش چاه دانسیته براي هستۀ رسی battle sand است و از مخروط ماسه استفاده می شود و در مورد پوسته سنگ ریزه اي
replacement water است که از جایگذاري با آب استفاده می شود .
نحوة انجام آزمایش چاه دانسیته :
-5-10 شاخه هاي اصلی نقشه برداري :
نقشه برداري در حالت کلی به دو شاخه تقسیم بندي و مجزا می شود :
= C <+ B <+ A<200 گراد یا درجه 180
تصویر این مثلث روي نقشه مثلثی خواهد بود که زوایا به اندازه خودشان ترسیم شده است و اضلاع مثلث با مقیاس معین و معلوم
که همگی به بک نسبت کوچک شده اند، ترسیم می شود .
این نقشه برداري را نقشه برداري مستوي یا مسطحاتی می نامند، به طوري که ملاحظه شد در این نوع نقشه برداري سطح پوسته
زمین را صاف در نظر گرفته ایم و لذا حدي را که می توان سطح پو سته یا منطقه عملیات نق شه برداري را م سطح در نظر گرفت
حدود 250 کیلومتر مربع است .
براي انجام آزمایش چاه دانسیته، چاهی کنده می شود که مقدار آن بستگی به ضخامت لایه ریخته شده دارد. در ابتدا دایره اي زده
می شود که قطر این لایه برابر 3 برابر بزرگ ترین دانۀ موجود در پو سته که برابر mm 600 ا ست زده می شود. عمق این چاه
برابر عمق لایه پوسته که برابر cm80 است.
شکل شماره (1-6) کشیدن دایره اي به قطر 3 برابر بزرگ ترین دانه
براي انجام این آزمایش با نظر مهندس ناظر مکانی براي این آزمایش تعیین می شود که موجب تعلل در کار ن شود. براي ر سم خط
قطر آزمایش، یک نخ به یک میخ بسته می شود و و به مقدار مورد نظر زده می شود .
شکل شماره (2-6) کشیدن دایره به کمک متر و اسپري رنگ
در ادامۀ کار می بایست مصالح موجود در داخل خط رسم شده توسط کارگران به بیرون از چاه انتقال داده شود. باید تمام خاك ها
و سنگ هاي بزرگ و کوچکی که از داخل چاه به بیرون انتقال داده می شود دانه بندي و طبقه بندي شود،. و تمام این
مصالح باید وزن شود .
شکل شماره (3-6) تخلیه مواد داخل چاه
در مورد مصالح کنده شده همان طور که گفته شد باید آنها را در روي باند دانه بندي کرد. مصالحی که از الک “3 رد نشود وزن می
شود و بر روي باند باقی می ماند و از بقیه مصالح که در مراحل متفاوت تخلیه شده نمونه اي به آزمایشگاه برده می شود .
حجم
وزن
=وزن مخصوص مصالح داخل چاه
شکل شماره (4-6) وزن کردن مصالح به کمک باسکول
زمانی که کارگر به اندازة ضــخامت لایه مصــالح را خارج کرد و به لایۀ قبلی رســید و این امر را از ســفت بودن خاك زیر پاي خود
متوجه می شود کندن به پایان می رسد و ادامه ازمایش باید انجام شود .
در ادامۀ کار باید نایلونی که کمی بزرگ تر از چاه است به طوري بر روي چاه پهن کنیم که تمام داخل چاله آزمایش را در بر بگیرد
.براي بدست اوردن میزان حجم مصالح داخل چاله با ا ستفاده از آباین کار صورت می گیرد. چون میزان آب مورد ا ستفاده مهم می
با شد به همین دلیل از یک کامین آب ا ستفاده می کنیم .آب را داخل سطل هایی که از قبل حجم آنها را می دانیم می ریزیم و
آب داخل آن را به داخل چاله پوشیده شده از نایلون خالی می کنیم و تعداد سطل هاي خالی شده در چاله را شمارش می کنیم .
شکل شماره (5-6) پر کردن چاه از آب به وسیله سطل
واحدحجم
وزن
=دانسیته در محل
شکل شماره (6-6) پر شدن چاه از آب تا سطح همتراز زمین
3 در محـل ک م تر از
طبق مشخصات فنی، نباید دانسیته cm/gr 2.25
باشـد در غیر این صـورت طبق نظر ناظر حاضـــر در م حل دســـتور
Recompactداده می شود و باید غل تک دو باره ت مام با ند را بکو بد تا
زمانی که به تراکم مورد نظر برسیم .
در کارگاه بی شتر با دان سیتۀ خ شک کار می شود، بین دان سیته در محل و دان سیتۀ خ شک یک رابطه اي ا ست که با درصد رطوبت
اندازه گیري می شـود .براي بدسـت آوردن درصـد رطوبت باید از لحظه اي که چاله از آب کاملاً پر اسـت تا زمانی که نایلون داخل
چاله را خارج می کنیم به و سیله timer اندازه گیري کنیم تا زمان فروکش کردن آب بد ست آید. به این ترتیب به در صد رطوبت
خواهیم رسید .دانسیته کل از تقسیم دانسیته خشک بر درصد رطوبت+ 1 بدست می آید
تجربه نشان داده است که اگر دانسیته در محل 2,30 به بالا باشد آزمایش درست است و لایه از نفوذ پذیري مناسبی برخوردار است
و کمپکت آن به درستی انجام شده .
این آزمایش در یک باند اجرا می شود و نسبت به کل باند تعمیم داده خواهد شد وتلورانس موجود در این زمایش که قابل قبول
است (±10) می باشد.
چاله را آن قدري از آب پر می کنیم که سطح آب با سطح باند هم تراز شود. زمانی که چاله از آب پر شد می بایست به وسیله متر
عمق چاله اندازه گرفته شود تا با دقت بیشتري کار خود را ادامه دهیم.
و به این ترتیب ما می توانیم به حجم مصالح داخل چاله برسیم :
آزمایش مارش ویسکوزیته:
هدف :این ازمایش جهت تعیین غلظت دوغاب سیمان می باشد
وسایل شامل :
-1قیف مارش
-2 پاچ مارش به ظرفیت cc 1000
-3دماسنج
-4پارچ 3 لیتري
-5کرنومتر
نحوه انجام آزمایش:
آزمایش مارش ویسکوزیته به این صورت انجام می شود که در ابتدا دوغاب سیمان شامل(آب-سیمان-بنتونیت) با زمان مشخص
در میکسر با هم میکس میشوند.
شکل شماره (7-6) دوغاب در حال مخلوط شدن در میکسر
سپس با یک پارچ مقداري از دوغاب داخل میکسر را برداشته و در یک سطل می ریزیم و دماي دوغاب را میگیریم .
این کار به این خاطر است که در این آزمایش دماي دوغاب سیمان بسیار مهم است.
شکل شماره (8-6) بدست آوردن دماي دوغاب
پس از این که دماي دوغاب م شخص شد دوغاب را بر روي صافی قیف مارش میریزیم تا اگر مصالحی با هم مخلوط ن شده با شد به
داخل قیف وارد نشـود.هم زمان با ریختن مصـالح به داخل قیف انگشـت خود را در انتهاي دیگر قیف قرار داده تا مصـالح به بیرون
نریزد.در این زمان قیف را به پارچ مارش نزدیک کرده و انگشـــت خود را بر میداریم. از لحظه اي که انگشـــتمان را بر میداریم با
کرنومتر زمان میگیریم تا چه زمانی طول میک شد تا دوغاب، پارچ مارش را تا cc 945 پر می کند. این عدد به خاطر این ا ست که
تا این رنج حد استاندارد تعریف شده است. در این آزمایش s 37 زمان طول کشید تا دوغاب از قیف به داخل پارچ ریخته شود و
همین عدد به عنوان عدد مارش این آزمایش انتخاب می شود.
شکل شماره (9-6) بدست آوردن زمان آزمایش مارش
کپینگ کردن :
براي این که بتوانیم به مقامت فشـاري بتن برسـیم نیاز اسـت تا نمونه هاي اسـتوانه اي از بتن داشـته باشـیم تا بتوانیم در زیر فک
هیدرو لیکی قرار داده و مقاومت بتن را محاسبه کنیم .دو سر نمونۀ بتنی استوانه اي که در زیر فک قرار می گیرد بسیار مهم است،
زیرا اگر این ســطح نا منظم باشــد، تقســیم نیرو به هنگام اعمال نیرو به یک اندازه نمی باشــد و میزان واقعی مقاومت بتن بدســت
نخواهد آمد و عدد بدسـت آمده همراه با خطا اسـت . به همین منظور دو طرف نمونه بتن اسـتوانه اي نیاز اسـت تا عمل کپینگ بر
روي آنها اعمال گردد .
نحوة این کار به شرح زیر است :
در ابتدا گوگرد جامد را در دستگاه مخصوص این کار می جوشانیم تا به حالت مایع در آمده و آماده استفاده قرار گیرد .
شکل شماره (10-6) برداشتن مقداري گوگرد مایع از داخل دستگاه با ملاقه
سپس سینی قالب کپینگ را با روغن چرب کرده تا نمونه بتن به د ستگاه نچ سبد، با ملاقه مقداري از گوگرد مایع را در کف قالب
ریخته .
شکل شماره (11-6) تخلیه گوگرد داغ در بشقاب دستگاه کپینگ
در ادامه نمونۀ اسـتوانه اي را از وسـط می گیریم و خیلی سـریع و با دقت نمونه را در گوگرد طوري قرار می دهیم که چهار گوشـۀ
استوانه با چهار گوشۀ قالب تماس پیدا کند، فشار اندکی به سر نمونه وارد کرده تا استوانه در گوگرد فرو برود .
شکل شماره (12-6) قرار دادن نمونه بتنی در داخل بشقاب
در زمان انجام این آزمایش باید مراقب با شیم تا گوگرد به لباس نپا شد و در حین اینکه، در د ستگاه حاوي گوگرد را باز می کنیم از
غبار بلند شده از آن ا ست شمام نکنیم . پس از اینکه گوگرد مقداري خودش را گرفت با کاردك دور قالب را می ترا شیم و با ضربۀ
آرامی که با یک میله به کنار سینی قالب کپینگ میزنیم نمونۀ استوانه اي را خارج می کنیم .
سر دیگر نمونه را به همین صورت کپینگ می کنیم تا نمونه آمادة تست شود . با این عمل دو سر نمونه صاف و یک دست خواهد
شد .
شکل شماره (13-6) تراشیدن گوگرد سرد شده از دور قالب
شکل شماره (14-6) قالب هاي بتنی آماده شده
اسامی ماشین آلات ودستگاههاي مورداستفاده درکارگاه
ردیف نوع ماشین ردیف نوع ماشین
1 بولدوزر 20 تسمه نقاله
2 لودر 21 بچینگ پلانت
3 گریدر 22 کمپاس
4 کامیون کمپرسی 23 دوربینهاي نقشه برداري
5 دامپ تراك 24 تراکتور و یدك کش
6 بیل مکانیکی 25 مینی بوس
7 دریل واگن 26 آمبولانس
8 کامیون تانکر آب پاش 27 سیلوي سیمان
9 کمپرسور(دیژبر) 28 ست تولید مصالح
10 تراك میکسر 29 دستگاه ماسه شویی
11 غلتکهاي چرخ فولادي وپاچه بزي 30 پمپ بتن
12 تانکرآبپاش 31 دستگاه حفاري
13 تانکرگازوئیل رسان 32 ست تزریق
14 جرثقیل 25 تن 33 جت فن تهویۀ تونل
15 جرثقیل 10 تن 34 چکش سه پایه
16 پمپ بتن 35 ژنراتور
17 پمپ شاتکریت 36 دریل واگن
18 ویبراتور 37 جامبو دریل
19 چکش سه پایه 38 پمپ آب و کف کش
سد و سازه هاي آبی
تالیف و ترجمه: حسین میسمی- سعیده سعیدي – شراره شجاعی – محمد مینائی فرد
فهرست مطالب کتاب
عنوان صفحه
فصل اول: سد و ابنیه آبی 5
فصل دوم : رفتار لرزه اي سدهاي بتنی 58
فصل سوم:رفتار لرزه اي سدهاي خاکی 70
فصل چهارم:بهینه سازي حجم مخازن سد 78
مراجع 90
فصل اول:
سد و ابنیه آبی
فصل اول : سد و ابنیه آبی
مقدمه
در میان سازه هاي ساخته شده به د ست ب شر، سدها به دلایل مختلف از جمله اهمیت اهداف ساخت و نیز شدت و ح سا سیت
خطرات و صدمات ناشی از خرابی احتمالی آنها از موقعیت منحصر به فردي برخوردار است. هزاران کارگر مهندس ومتخصص چند
سال کار می کنند تا سازه یک سد را به اتمام ر سانند. هزینه هاي ن سبتاً بالا و تنوع و پیچیدگی عوامل دخیل در طرح و برر سی
صدها و نیز نیاز به افزایش روز به روز ارتفاع باعث گردیده تا ضمن در نظر گرفتن ضریب اطمینان کافی توسعه فزاینده اي در روش
هاي طرح و اجرا به خصوص در چند دهه گذشته صورت پذیرد.
تاریخ ساخت سد را بایستی به تاریخ تمدن بشر نسبت داد. قدیمی ترین سد شناخته شده سد kafara.el در مصر بر روي رودخانه
Garawi-Wadie است که در 2800 سال قبل از میلاد براي تامین آب آشامیدنی و کشاورزي ساخته شده است. بدنه سد مذکور
را سـنگ بدون ملات تشـکیل می داد که وزن سـنگ مقاومت و تعادل سـنگ ها را در مقابل نیروي وارده ایجاد می نمود و لذا این
ســدکه آب بندي لازم را نداشــت پس از مدت کوتاهی خراب شــد. حدود 1000 ســال بعد تمدن هاي به وجود آمده در زمینهاي
حا صلخیز بین رودخانه Tigres و Euphrates، ب ساخت یک سی ستم پیچیده از سدهاي انحرافی و کانالهاي آبیاري نیازهاي آبی
خود را جهت ک شاورزي تامین می نمودند. ب سیاري از این سدها کوتاه و عموما خاکی یا چوبی بوده تعداد کمی از آنها براي ذخیره
آب ساخته شده بودند. در بررسی تمدنهاي ایران باستان و روم قدیم نیز پیشرفتهاي قابل ملاحظه اي در صنعت سدسازي مشاهده
می شود. ا ستفاده از سیمان، بتون و بتون ملح براي ساخت سدها به اوایل قرن بی ستم بر می گردد و از آن تاریخ به بعد ساخت
سدهاي بتونی به سرعت تو سعه پیدا کرد. پی شرفت علم و فناوري ساخت باعث شد تا سخت ترین مکان و حتی زلزله خیزترین
مناطق نیز سـدهاي با ارتفاع بلند به اجرا درآیند که در این زمینه می توان به تجربیات آمریکا و ژاپن نظیر سـاخت سـدهاي pon
pedro با 173 ارتفاع melonos New با 191 متر ارتفاع Shasta با ارتفاع 183 متر اشاره نمود.
تعریف سد:
هر مانعی که در مسیر جریان آب قرار گیرد و باعث شد تا ارتفاع آب در بالا دست آن افزایش یافته مقداري آب ذخیره گردد« سد»
نامیده می شود. پس سد عبارت است از سازه اي که در عرض رودخانه جهت ذخیره و افزایش ارتفاع آب ساخته می شود.
ارتفاع از ساخت سد:
در یک تقسیم گسترده هدف از ساخت سد را یک یا چند مورد از موارد زیر تشکیل می دهد.
-1 کشاورزي(تامین آب مورد نیازي کشاورزي، احیاء ارازي موات و نیمه موات)
-2 تامین آب شرب و بهداشتی مردم
-3 مصارف صنعتی در رفع- نیازهاي مربوط
-4 کنترل سیلاب و تنظیم جریان رودخانه ها و سیلاب ها
-5 نیروگاه هاي برق- آبی
-6 افزایش ارتفاع جهت انحراف آب
-7 کشتیرانی و حمل و نقل
-8 حفظ محیط زیست حیوانات وحشی
انواع سدها:
سدها را می توان براساس معیارهاي مختلف تقسیم بندي نمود ازجمله این معیارها عبارتند از:
-1 نوع استفاده و بهره برداري -2 طراحی هیدرولیتکی
-3 مصالح بدنه -4 سختی -5 رفتار سازه اي
انواع سدها بر اساس نوع بهره برداري:
-1 سدهاي مخزنی(ذخیره اي) -2 سدهاي انحرافی
-3 سدهاي تاخیري -4 سدهاي موقتی
سدهاي مخزنی (ذخیره اي) dams Storage:
آب را در موســمهاي بارانی ودر زمان هاي پر آبی رودخانه که مازاد بر مصـرف در آن جاري اســت ذخیره کرده تا در طول ســال به
تناسب افزایش مصرف مورد نیاز مورد استفاده قرار گیرد. این نوع سد معمولترین و رایجترین آن بوده خود می تواند بر حسب هدف
از ذخیره نظیر تامین آب کشاورزي با صنعت و شرب، پرورش ماهی و حفظ محیط زیست حیوانات، تولیدبرق آبی و طبقه بندي می
گردد.
سدهاي انحرافی Dams Diversion:
در این حالت با ایجاد سد و افزایش ارتفاع، امکان انحراف آب از یک مسیر فعال به کانال یا مسیر غیر فعال مورد نظر را فراهم نماید
عموما براي توسعه کشاورزي و تامین مصارف شهري و صنعتی به کار می رود سرریزها از جمله این گروه هستند.
سدهاي تاخیري Dams Delention:
این نوع سدها براي کنترل سیلاب و ایجاد تاخیر و تعویض در جریان ساخته می شوند. لذا با ذخیره مقداري از سیلاب مقدار دبی
اوج سـیلاب تقلیل و زمان رسـیدن آن به نقطه مورد نظر را افزایش می دهند. سـدهاي تاخیري معمولا داراي ارتفاع و حجم ذخیره
کم بوده که آب محبوس شده در بالا دست منتقل شده منطقه پایین دست از صدمه احتمالی سیلاب در امان می ماند.
سدهاي موقتی Dams Tempoary:
سدهاي موقتی یا Dams coffer در حقیقت عبارتند از یک حصار موقت در اطراف محوطه کارگاهی تا به جلوگیري از ورود آب و
سیلابهاي محتمل به محوطه کارگاهی بتوانند محیطی خشک براي اجراي عملیات سد سازي را فراهم آورند. معمولا این نوع سدها
تحت عنوان«فرازبند» در بالا د ست سد ا صلی (و گاه به عنوان ق سمتی از سد ا صلی) و جهت انحراف آب به داخل تونل(یا کانال)
انحراف ساخته شده و گاه لازم ا ست تا در پایین د ست سد ا صلی نیز به منظور جلوگیري از برگ شت آب به سمت بالا د ست در
محوطه کارگاه تحت عنوان «نشیب بند» ساخته شوند.
در مواقعی که جریان رودخانه در زمان سخت قابل ملاحظه نباشد آب به وسیله یک مسیر فرعی از کنار محوطه کارگاه و یا بوسیله
یک فرازبند و پمپاژ از منطقه خارج می گردد.
انواع سدها بر اساس طراحی هیدرولیکی:
-1 سدهاي آبریز Dams overflow
-2 سدهاي غیر آبریز Dams overflow-Non
سدهاي آبریز Dams overflow:
که در این صورت اجازه داده می شود تا آب از روي تاج سد عبور نماید اینچنین سدها بایستی از مصالحی ساخته شوند که در اثر
عبور جریان آب شسته نشده بتوانند پایداري سد را حفظ نمایند. نظیر بتن، مصالح بنایی، فولاد و چوب، در اکثریت سدهاي وزنی،
قسمتی از طول تاج به صورت آبریز (سرریز سد) و بقیه به صورت غیر آبریز عمل می نماید. گاهی نیز در سدهاي کوتاه تمام طول
تاج سد در حالت آبریز عمل می کند.
سدهاي غیر آبریز Dams overflow-Non:
یک سد غیر آبریز به گونه اي طراحی می گردد که آب از روي تاج آن عبور ننماید و دراین صورت می توان هر مصالحی نظیر بتن،
مصالح بنایی، خاك، سنگریزه و چوب (الوار) را در ساخت آن بکار برد. در این حالت نیز برخی از سدها (نظیر اکثریت سدهاي وزنی)
به گونه اي ساخته می شود که ق سمتی از آنها غیر آبریز و مابقی آبریز با شد. گاهی طراحی سد به گونه اي انجام می پذیرد که تا
طغیان هاي خاصی از رودخانه فقط سرریز سد عمل نماید و براي طغیان بالاتر سرریز و سد (تاج سد) تواماً آب را از روي تاج خود
عبور دهند نظیر برخی از سدهاي موتی.
انواع سدها بر اساس نوع مصالح بدنه:
در این حالت که یکی از رایجترین انواع مهم تقسیم بندي می باشد. انواع سدهاي زیر معرفی می شوند:
-1 سدهاي خاکی: که از خاك ساخته شده اند.
-2 سدهاي سنگی(سنگریزه اي): که مصالح تشکیل دهنده بدنه آنها، سنگهاي درشت دانه هستند.
-3 سدهاي بتنی: در این نوع بدنه سد از بتن و یات بتن ملح ساخته شده است.
-4 سدهاي با مصالح بنایی: که از مصالح بنایی نظیر سنگ و ملات ماسه سیمان و گاه رویه بتنی براي ساخت سد استفاده می شود.
-5 سدهاي چوبی (الواري) و فولادي: که به ندرت براي ارتفاع محدود یا استفاده از مصالح چوب و یا فولاد ساخته می شود.
-6 سـدهاي لاسـتیکی: سـدهایی با ارتفاع کم(حدود m6 (هسـتند که اخیرا و به صـورت محدود مورد اسـتفاده قرار گرفتند. سـد
لاستیکی از ورقه لاستیکی با مقاومت کششی بالا ساخته شده که با دمیده شدن هوا و یا وارد کردن آب به داخل آن متورم شده و
به صـورت مانعی جلوي آب قرار می گیرد و هرگاه سـیال مذکور از داخل دو لایه لاسـتیکی خارج گردد به صـورت یک کفپوش در
بستر رودخانه قرار گیرد.
انواع سدها بر اساس سختی:
-1 گروه سخت Dams Rigid
-2 گروه غیر سخت Dams Rigid-Pon
-1 گروه سخت:
بدنه امن سدها کاملا سخت بوده تغییر شکل آنها در مقابل فشار آب و سایر نیروهاي وارده بر سد بسیار کم است. سدهاي سخت از
مصالحی نظیر بتن، مصالح بنایی، فولاد و الوار ساخته می شوند.
-2 گروه غیر سخت:
این سدها در مقایسه با سدهاي سخت از تغییر شکل پذیري بیشتري در اثر نیروهاي وارده برخوردارند نظیر سدهاي خاکی و سنگ
ریزیه اي.
انواع سدها بر اساس رفتار سازه اي:
تقسیم بندي حاضر، مهمترین تقسیم بندي سدهاست که در این حالت انواع سدها عبارتنداز:
-1 سدهاي خاکی: که مقاومت بر شی حاك، ای ستایی آن را در مقابل نیروهاي وارده تامین می نماید عموماً براي جلوگیري از ن شت
آب از هسته هاي غیر قابل نفوذ یا نیمه نفوذپذیر نظیر هسته هاي رسی در داخل بدنه سد استفاده می کنند.
-2 سدهاي سنگریزه اي: که شمابه سدهاي خاکی است با این تفاوت که ابعهاد دانه ها به مراتب درشت تر و به صورت سنگ می
باشد با توجه به هدف از ساخت سد می تواند در داخل بدنه یا روي وجه بالا دست داراي یک پوسته مقاوم در مقابل نفوذ آب باشد
و یا نباشد.
-3 سدهاي وزنی: که وزن بدنه سد تعادل آن را در مقابل مجموعه نیروهاي وارده حفظ می نماید:
-4 سدهاي پایه دار: که بارهاي وارده بر سد توسط یک پوسته به پایه ها و از آنجا به پی ئو زمین منتقل می گردد.
-5 سدهاي قوسی: که نیروهاي وارده بر سد توسط یک بدنه انحنا دار به فونداسیون و سپس به سنگ زمین منقل می گردد.
-6 سدهاي فولادي: که از یک قاب فولادي و یک صفحه فولادي روي وجه بالا دست آن تشکیل شده است این نوع سدها می توانند
در شکل هاي گوناگون سازه اي ساخته شوند.
-7 سدهاي چوبی(الواري): که نظیر سدهاي فولادي از یک قالب چوبی و یک صفحه ساخته شده از الوار ت شکیل شده اند. براي
انتقال نیروهاي وارده بر سد به زمین از سیستمهاي مختلف می تواند استفاده گردد.
انواع سدهاي بتنی:
آنچه که انواع سـدهاي بتنی را بیشـتر از موارد از یکدیگر متمایز می سـازد تقسـیم بندي بر اسـاس نوع طراحی در رفتار سـازه اي
آنهاست که ذیلا به آن پرداخته می شود:
-1 سد وزنی توپر(یکپارچه):
-۱ سد بتني وزني
-۲ سدهاي پايه دار
-۳ سدهاي قوسي
-۴ سدهاي بتن غلتکي
Dam Gravity Solid -۱ سد وزني تو پر (يکپارچه)
Dam Gravity Hollow -۲ سد وزني تو خالي(مجوف)
Dam Gravity Cored -۳ سر وزني داراي هسته(هسته دار)
این نوع سد بدنه آنها به استثناي محل زهکشها و گالریها توپر و یکپارچه می باشد. بر این اساس وزن آنها نسبتا سنگینتر اما اجراي
ساده تري دارند. سد وزنی بااین خ صو صیات مهمترین و معمولترین نوع سدهاي وزنی بوده کمترین هزیننه تعمیرات را لازم دارد.
سدهاي وزنی توپر براي هر موقعیت مکانی مناسب هستند ولی ارتفاع آنها تابعی است از مقامت سنگ کن.
مقطع یک سر وزنی تو پر
-2 سد وزنی تو خالی (مجوف):
گاه براي کاهش وزن بتن مصرفی در سد و در مناطقی از بدنه سد وزنی که تنش کمتري به آن وارد می شود فضاهاي خالی ایجاد
می کنند که در این صورت سد را «سد وزنی تو خالی یا مجوف» می نامند این نوع سدها شبیه سدهاي پایه دار بوده بیشترین آنها
از بتن سطح ساخته شده اند. فضاي خالی موجود در بدنه یا پایه ها می تواند براي قرار دادن دستگاه و سیستمهاي احتمالی نظیر
توربین ها و … مورد استفاده قرار گیرد اگرچه سدهاي وزنی مجوف بتن کمتري در مقایسه با سدهاي وزنی توپر نیاز دارند اما مسائل
اجرایی و امکان نیاز دارند اما م سائل اجرایی و امکان نیاز دارند اما م سائل اجرایی و امکان نیاز به ملح کردن بتن ن سبت به سدهاي
وزنی توپر هزینه بیشتري را در بر دارد.
شماي یک سد وزنی تو خالی
-3 سد وزنی داراي هسته(هسته دار):
در ا صل همان سد وزنی تو خالی ا ست با این تفاوت که ف ضاي خالی به جاي آنکه در و سط قطع قرار گیرند در حد فا صل درزهاي
اجرایی ساخته می شوند و لذا مقطع هر بلوك بین دو درز اجرایی به شکل I خواهد بود با دو بال در بالا دست و پایین دست.
یک جان در و سط. شایان ذکر ا ست که با توجه به م شکلات اجرایی سدهاي وزنی تو خالی ه سته دار و افزایش هزینه هاي آنها از
برخی جهات و گاهدر مجموع در حال حاضر عموما سدهاي وزنی تو پر ساخته شده و لذا هرجا صحبت از سد وزنی شد مقصود سد
وزنی تو پر می باشد.
سدهاي پایه دار(پشت بند دار):
اگر بالهاي پایین دست وزنی تو خالی یا هسته دار را حذف کنند سد پایه دار با پشت بند دار تشکیل می گردد. این نوع سد مرکب
است از بال (پوسته) بتنی (مسطح یا چند قوسی) و تعدادي پایه که بارهاي وارده بر بال یا پوسته را به فونداسیون و سنگهاي کف
منتقل می کنند. اگرچه بتن مصـرفی در این سـدها در حدود 60 درصـد بتن مصـرفی در سـدهاي وزنی توپر اسـت اما هزینه هاي
ساخت و ملح کردت بتن و مشکلات سازه اي معمولا جایگزین مصرف کمتر بتن می گردد. این سدها به خصوص براي مناطقی که
سنگ کف از مقاومت یکپارچه برخوردار نیست مناسب هستند. انواع و جزئیات بیشتر سدهاي پایه دار در فصل مربوطه توضیح داده
می شود.
سدهاي قوسی:
این سد در پلان داراي انحنا بوده به گونه اي که تحدب منحنی به سمت بالا د ست می با شد. این نوع سد که براي دره هاي تنگ
بسیار مناسب هستند عموما بیشترین نیروهاي وارده بر سد را به جناحین و قسمت کمی از آنها را به سنگ کف در بستر رودخانه
منتقل می نماید. ســدهاي قوســی داراي انواع مختلف بوده و مقطع آنها نیز می تواند از یک مقطع تقریبا مثلثی تا یک قطع داراي
انحنا تغییر کند. از قطر سازه اي گاه سد قوسی به صورت دو سد گیردار (و جناحین) و گاه به صورت سد طرف گیردار ساخته می
شود که تمام این موارد تابعی از موقعیت دره و مجموع هزینه هاي لازم می باشند.
نمونه هاي تقریبی از سدهاي قوسی
سدهاي بتن غلتکی:
سدهاي غلتکی C.C.R از جمله سدهاي بتنی هستند که از حدود سال 1970 بیشتر به عنوان یک روش جدید در ساخت سدهاي
بتنی وزنی مطرح و به کار گرفته شده اند. از این روش همچنین می توان در باز سازي سدهاي موجود ا ستفاده نمود بتن غلتکی یا
C.C.R عبارتست از بتنی که اسرامپ آن صفر بوده و به منظور حمل و پخش و تراکم آن از ماشین آلات عملیات خاکی استفاده می
شود. این بتن باید آنقدر خ شک با شد که بتواند تقریبا نظیر دانه هاي خاك به راحتی پخش شده و به و سیله ما شین آلات متراکم
کننده نظیر غلتک متراکم گردد. از طرفی به منظور ایجاد چسبندگی بین سنگدانه ها بایستی به مقدار کافی مرطوب باشد تا شیره
بتن پوشش لازم براي کلیه سنگدانه ها را فراهم نماید. لذا بتن غلتکی در حالت متراکم نشده تفاوت فاحشی با بتن معمولی داشته
به گونه اي که در این حالت هیچگونه اثري از شیره بتن در مخلوط نمایان نیست. و مانند مصالح خاکی عمل می نماید ولی پس از
متراکم شدن و سخت شدن همان بتن معمولی رفتار خواهد نمود.
بررسی و ارزیابی عمومی ساختگاه(انتخاب محل سد):
الف) توپوگرافی منطقه و ظرفیت مخزن: اولین عامل براي تعیین محل محور سد وجود دره اي مناسب است که بتوان سد را با طول
محدود در داخل آن اجرا نمود. براي اقتصــادي بودن و کاهش هزینه ها لازم اســت تا براي یک ارتفاع معین طول تاج تا حد امکان
کوتاه و در مقابل ظرفیت مخزن حتی المقدور زیاد باشد بنابراین از لحاظ توپوگرافی منطقه اي مناسب خواهد بود که در محل محور
تنگه سد کاملا بسته و بالا دست آن کاملا باز گردد. در صورتی که دو رودخانه در نقطه اي به هم پیوسته و تشکیل یک رودواحد را
بدهند بهتر است که محور سد در پایین دست محل اتصال واقع گردد.
ب) فونداسیون، شرایط زمین ساخت ژئوتکنیکی
ج) هیدرولوژي و میزان رسوب
د) محل سرریز
محل سرریز:
سرریز سدها به طور معمول گرانترین و پر هزینه ترین سازه جانبی سد به شمار می اید هرچند که در اغلب سدهاي بتنی می توان
سرریز را بر روي خود بدنه ساخت اما وجود مناطق دیگري در منطقه که بتوان به راحتی سرریز را در آن قرار داد و یا از آنها براي
سـاخت سـرریز اضـطراري اسـتفاده نمود. می تواند امتیازي براي محل احداث سـد به شـمار آید و لذا در مطالعات باید موقعیتهاي
مناسب براي احداث سرریز در قطر قرار گرفته شود.
هـ) وجود مصالح ساختمانی مناسب
و)انحراف مسیر رودخانه
ز) آب بندي مخزن و پایداري دیواره ها: یکی از مهمترین اهداف ســـد نگهداري و ذخیره آب می باشـــد. به طور کلی ارزیابی کامل
زمین شناسی براي این منظور به ویژه در سازنده هاي کارستی و موارد مشابه و همچنین در مناطقی که سابقه معدن کاري وجود
دارد لازم ا ست. بر ح سب ضرورت لازم ا ست که کناره هاي مخزن خ صو صا مناطقی که با ا شباع شدن سطوح زیرین آنها امکان
ناپایداري دارد از نظر پایداري کاملا بررســی شــوند ناپایداري در دیواره هاي مخزن می تواند خطرات بالقوه زیادي از جمله کاهش
حجم ذخیره و یا تولید امواج بزرگ در مخزن را سبب گردد.
ح) خسارت مخزن محل مناسب براي تجهیز کارگاه و امکانات رفاهی
ط) پیامدهاي زیست محیطی
بررسی عوامل موثر بر انتخاب نوع سد:
از جمله عوامل موثر مهم که درانتخاب سد تاثیر می گذارند عبارتند از:
الف) شرایط زمین شناسی و پی سد، عمق آبرفت ب) مصالح ساختمانی
ج) عوامل هیدرولیکی د) اقتصاد طرح
الف) شرایط زمین شناسی و پی سد:
از جمله موارد مهم در این مبحث میزان تغییر شکل پذیري، میزان باربري آن و عمق آبرفت می باشد. تنش بوجود آمده در پی سد
باعث تغییر شــکل آن گردیده و بســتگی تام به میزان باربري و پی و خصــوصــیات ژئومکانیکی آن دارد. در حالت کلی دره ها را بر
ح سب ن سبت عرض دره در تراز تاج سد (B (به ارتفاع کلی سد (H (به سه گروه تق سیم می کنند که بر این ا ساس اگر 6
H
B
با شد دره را عریض و در حالت 6 3
H
B
دره را باریک و در موقعیت 3
H
B
دره را تنگ (گلوگاه) می نامند. سدهاي قو سی
را باید در دره هاي تنگ و بســتر تنگی ســالم احداث نمود و جناحین باید قادر به تحمل و جذب نیروهاي رانشــی وارده باشــند در
صورتی که در دره هاي عریض و به دلیل عدم امکان بروز عملکرد قوسی سازه شرایط مناسب احداث سد قوسی وجود خواهد داشت
لذا دو شرایط عمده و اساسی براي احداث سد قوسی یک تنگ بودن دره و دیگري سالم و مقاوم بودن سنگ بستر و جناحین می
باشد. در این راستا تجربه نشان داده که درمناطقی که نسبت عرض دره در تراز تاج سد (B (به ارتفاع کلی سد (H (کمتر از 3 باشد
عموما سد قوسی مناسب ترین گزینه است ولی با توجه به سایر شرایط حاکم بر اقتصاد سد گاه در دره هاي عریض تر و تا نسبت
10
H
B
نیز از سد قوسی استفاده شده است. در صورتی که شرایط مناسب براي احداث سد قوسی وجود نداشته باشد بایستی سد
وزنی را مورد مطالعه قرار داد که معمولا در دره هاي با نســـبت B به H بیش از 3 و حتی بیش از 2/5 مطرح می شـــوند و در اکثر
موارد براي نسـبت عرض دره در تراز تاج به ارتفاع بیش از 6 اقتصـادي هسـتند. با توجه به اینکه در این نوع سـدها وزن سـد عامل
تعادي سد در مقابل نیروي وارده هست می بایست سنگ کف داراي مقاومت مناسب و تقریبا یکسان باشد و در صورت ضعیف بودن
فونداسیون، امکان تقویت آن بررسی شود. همچنین عمق آبرفت باید در حد معقولی باشد(کمتر از حدود 6 تا 9 متر) و براي اعماق
زیاد آبرفت، گزینه هاي سد خاکی یا سنگریزه اي مطرح می شوند. در صورتی که پی سد داراي مقاومت منا سب ولی غیر یک سان
باشد می توان انواع سدهاي پایه دار یا پشت بند دار را مورد نظر قرار داد و متناسب با تغییرات باربري پی موقعیت و محل پایه ها را
تعیین نمود و به طور کلی در حالاتی که طول سد وزنی نسبتا زیاد باشد سدهاي پایه دار عموما اقتصادي تر می باشند.
ب) مصالح ساختمانی:
وجودمصالح ساختمانی مناسب جهت تامین سن و ماسه بتن در نزدیکی محل سد می تواند عامل تعیین کننده نوع سد بتنی باشد
درهر حال این عامل به عنوان یک عامل اقتصادي می تواند مطرح شود که اقتصاد طرح تعیین کننده است.
ج) عوامل هیدرولیکی:
گاهی اوقات مجموعه عوامل هیدرولیکی نظیر وجود گردایان هیدرولیکی، م شخصات سرریز سی ستم انحراف و … می توانند بر روي
نوع ســد تاثیر بگذارند به عنوان مثال در ســدهاي خاکی که مقادیر گرادیان هیدرولیکی باید کم باشــد در حالیکه مقدار آن براي
سدهاي وزنی، قو سی، پ شت بند دار می تواند بزرگتر انتخاب شود و یا م شخ صات سر ریز براي هر نوع سد باعث تغییر هزینه ها
خواهد گردید که می تواند به عنوان یکی از عوامل موثر بر اقتصاد طرح بررسی گردد.
د) شرایط اقتصادي:
مهمترین عامل و به عبارتی شاید عامل نهایی تعیین کننده نوع سد بتنی میزان هزینه احداث سد می با شد که عوامل مختلفی بر
آن اثر می گذارد به عنوان مثال حجم بتن درسدهاي وزنی نسبت به سدهاي پشت بند دار و قوسی بسیار بیشتر است ولی هزینه
هاي مربوط به قالب بندي و اجراي آن کمتر می با شد. از آنجا که مجموع عواملی که بر اقت صاد طرح تاثیر می گذارند ب سیار متنوع
می باشد. لازم است براي هر نوع سد و با توجه به چگونگی تاثیر و یا مشخصات هر عامل مجموع هزینه احداث برابر گردیده و پس
مقایسه بین گزینه هاي مختلف به عمل آید.
ارتفاع نرمال و یا تراز عادي آب level Reservoir Normal:
حداکثر سطح آب در تراز تاج سرریز (و یابالاترین تراز دریچه روي سرریز اگر سرریز داراي دریچه با شد) ارتفاع نرمال یا تراز عادي
آب می نامند که اگر سطح آب در مخزن از این بالاتر رود از روي سرریز (و یا از روي دریچه کنترل کننده ارتفاع آب در روي سرریز)
به سمت پایین د ست سد جاري می گردد بنابراین رقوم آب در ترازي بلافا صله پایین تر از آ ستانه سرریز(یا آ ستانه دریچه روي
سرریز) به این نام موسوم است.
تراز حداکثر آب:
بالاترین تراز آب در زمان سیل طرح که پایداري سد بر اساس آن مورد مطالعه قرار می گیرد تراز حداکثر آب نامیده می شود.
تراز حداقل آب Level Reservoir Minimum:
عبارتســت از: پایین ترین تراز که آب مخزن می تواند در شــرایط بهره برداري عادي به آن برســد این تراز حد زیرین ذخیره قابل
استفاده به شمار می رود.
ارتفاع آزاد Freeboard:
ارتفاع آزاد یا ارتفاع قائم آزاد(که گاه پیشانی سرریز نامیده می شود) عبارت است از فاصله قائم بین یک تراز مشخصی از آب تا تاج
سد. عموما در سدها ارتفاع آزاد را فا صله قائم بین حداکثر تراز آب مخزن(در زمان سیل طرح) و تاج سد در نظر می گیرند یا به
عبارتی ارتفاع خالی مخزن از محل حداکثر ســطح آب تا بالاترین نقطه اي که مانع خروج آب از روي ســد می گردد ارتفاع آزاد نام
دارد. در عمل معمولا تراز تاج ســـد یا مقطع بدون روگذاري را برتر از حداکثر ســـطح آب مخزن منطبق گرفته و از دیواره اي
(Parapet (در بالا د ست تاج سد به ارتفاع cm110)3/5 فوت) به عنوان ارتفاع آزاد ا ستفاده می نماید. مقادیر بی شتر از cm110
نیز حسب مورد و بر اساس محاسبات مربوط به ارتفاع موج می تواند انتخاب می گردد. گاه دو نوع ارتفاع آزاد براي سدها تعریف می
شود که بر این اساس فاصله بین تراز نرمال تا تاج سد را (ارتفاع آزاد ناخالص) و (یا ارتفاع آزاد نرمال) و فاصله بین حداکثر تراز آب
تا تاج ســـد یا بالاي Parapet را (حداقل ارتفاع آزاد) می نامند. به طور کلی ارتفاع آزاد به منظور جلوگیري از ســر ریز شـــدن و
پا شیده شدن آب بر روي تاج سد و بدنه آن در پایین د ست در نظر گرفته می شود به گونه اي که بدین و سیله چنانچه در زمان
حداکثر سطح آب بر مخزن موجی اتفاق افتد و یا دبی سیلاب به اندازه مختصري نسبت به دبی طرح افزایش یابد از تاج و بدنه سد
در پائین دست محافظت به عمل می آید.
:Dead capacity level مرده ارتفاع
ترازي از مخزن که به حجم رسوبات وارد شده به مخزن را در طول زمان بهره برداري سد نشان می دهد به این نام موسوم است.
حجم کل مخزن capacity Total:
کل حجم آبی که در حد فاصـل بسـتر رودخانه(در شـروع بهره برداري) و تراز نرمال آب می تواندجمع شـود و قابل ذخیره اسـت را
حجم کل مخزن یا (ظرفیت کلی) نامند.
حجم مرده capacity Dead:
حجمی ازخزن که درنهایت تو سط ر سوبات ا شتغال می گردد. ودر زمانهاي قبل امکان خروج آب آن ق سمت به صورت ثقلی نمی
باشد به حجم مرده یا«ذخیره مرده» موسوم است.
:Live capacity (storage) زنده حجم
قســمتی از حجم آب مخزن که در حد فاصــل ارتفاع مرده و تراز نرمال آب قرار دارد و می توان آن را به صــورت ثقلی خارج نمود
حجم زنده یا حجم مفید یاظرفیت مفید نامیده می شود و بدیهی است این حجم معادل حجم کل منهاي حجم مرده می باشد.
حجم اضافی یا سربار storage Surcharge:
عبارت اســت از حجمی از مخزن که در حد فاصــل تراز نرمال آب و تراز حداکثر آب قرار دارد ودر زمان ســیل طرح، باعث ذخیره
اضافی آب در مخزن و کنترل سیل می گردد.
حجم غیر فعال capacity Inactive:
حجمی از مخزن در بالاي ارتفاع مرده اسـت که آب در آن ذخیره شـده و در شـرایط عادي و طبیعی مورد اسـتفاده قرار نمی گیرد
بلکه در شرایط استثنایی و نظیر کم آبی شدید یالزوم تعمیرات ساختمانی مورد استفاده واقع و سپس مجددا پر می شود.
حجم فعال capacity Active و تقسیم بندي:
در یک تقسیم بندي حجم کل مخزن به دو قسمت «ذخیره منشوري» و «ذخیره گوه اي» تقسیم می شود بر اساس این نوع تقسیم
بندي حجم ذخیره شده در حد فاصل بستر رودخانه و سطحی موازي بستر (از محل شروع دریاچه) را ذخیره منشوري و مازاد بر آن
را ذخیره گوه اي می نامند.
حجم فعال: حجم یا ذخیره فعال قسمتی از حجم مخزن است که می تواند جهت استفاده هاي معمولی و نیز تنظیم دبی رودخانه و
به تناسب نیاز و موقعیت مورد استفاده قرار گیرد و مجددا پر می شود.
در حالت کلی ذخیره فعال می تواند به سه گروه تقسیم گردد-1: قسمت که در بالا قرار دارد براي وقوع سیل استثنایی استفاده می
شود که معمولا قبل از وقوع سیلاب تخلیه شده و مجددا تو سط سیلاب پر می شود که بدین و سیله حجم بی شتري از سیلاب در
پشت سد ذخیره شده و با کاهش حداکثر دبی آن (براي پایین دست) و به تاخیر انداختن زمان این حداکثر دبی باعث کنترل بیشتر
سیل و کاهش صدمات احتمالی ناشی از آن می گردد. این قسمت به «ظرفیت کنترل سیل استثنایی» و یا ظرفیت سیل استثنایی
معروف است. منطقه دوم که «ظرفیت استفاده الحاقی» نامیده می شود هم براي استفاده هاي معمولی و هم براي تله اندازي سیلاب
در فصــول خاص اســتفاده می شــود. منطقه ســوم که پایین ترین منطقه بوده و «ظرفیت فعال حفظ محیط زیســت» Active
capacity conservation نامیده می شود و عبارت است از حجمی از ذخیره فعال مخزن که براي حفظ محیط زیست، پرورش
ماهی، حیات وحش، کشتی رانی، تفریحات و … بکار برده می شود و در مواقع نیاز می تواند به مصارف شرب، کشاورزي، تولید برق،
مصارف صنعتی و … برسد.
ذخیره منشوري و ذخیره منشوري
نیروهاي وارده بر سدهاي بتنی:
اولین بررسی جهت طراحی سدها عبارت است از: تعیین کمیت و کیفیت نیروهاي وارده بر سد که در حالت کلی عبارتند از:
-1 نیروي وزن سد (وکاملا بار مرده) -2 نیروي ناشی از فشار آب(سرآب و پایاب)
-3 نیروي ناشی از فشار خاك و لاي (رسوبات) -4 نیروهاي بالا برنده
-5 نیروي ناشی زلزله -6 نیروي موج
-7 نیروي ناشی از فشار یخ -8 نیروي ناشی از تغییرات درجه حرارت
-9 نیروي باد
نیروي وزن سد (بار مرده) (load Dead (Dam of Weight:
بارمرده با توجه به وزن مصالح به کار رفته شده و در سد نظیر بتن، مصالح بنایی و نیز وزن سیستم ها و تاسیساتی نظیر دریچه ها،
پل ها و … به دست می آید. وزن مخصوص بتن یامصالح بنایی با توجه به اطلاعات به دست آمده از نمونه هایی که براي ساخت سد
m 3 طرح می گردد معین شـــده و یا به طور تقریبی بین 2/3 تا 2/4 تن بر متر مکعب (22/5 تا 23/5
) در نظر گرفته می شـــود. km
چنانچه بدنه سـد داراي مصـالح با مشـخصـات متفاوت باشـد و به طور کلی در صـورت عدم یکپارچگی در توزیع بار مرده، وزن هر
ق سمت در مرکز ثقل (و یا مرکز سطح در فضاي دو بعدي) مربوط اثر کرده و مجموع آنها w در مرکز ثقل (و یامرکز سطح) کل اثر
می نماید. مرکز ثقل (مرکز سطح) کل را می توان با استفاده از مقادیر وزنهاي جزیی و مختصات مرکز ثقل (مرکز سطح) هر یک به
دست آورد همچنین در صورت نامشخص بودن مرکز سطح مقطع سد و علی رغم یکسان بودن وزین مخصوص مناسبتر است که
مقطع را به اشکال هندسی ساده با وزن و مرکز سطح معین (نظیر مستطیل و مثلث) تقسیم نمود که وزن هر یک در مرکز سطح
مربوط به خود اثر می نماید.
نیروي ناشی از فشار آب:
الف) مقاطع غیر آبریز sections overflow Non
ب) مقاطع آبریز sectiovs overflow
الف) مقاطع غیر آبریز:
ف شار آب وارده بر سطح ها می تواند از قانون ف شار هیدرو ا ستاتیکی محا سبه گردد که بر ا ساس آن ف شار وارده بر هر نقطه و هر
w عمقی از سد نظیر h، معادن ارتفاع آب واقع در بالاي آن. ضربدر وزن مخ صوص آب
y می با شد که به صورت عمود بر سطح
P y h پس نماید می تاثیر w
P: فشار عمود بر سطح در فاصله h از سطح آب است. اگرچه وزن مخصوص آب با تغییرات درجه حرارت تغییر می کند اما به علت
3 تغییرات کم از آن صرفنظر نمود و عموما معادل
1000
m
kg یا و 3
m/kn9/8 در نظر گرفته می شود. در صورتی که بدنه سد
در بالا دست یا پایین دست قائم نباشد فشار آب می تواند به دو مولفه افقی و قائم تجزیه گردد که در این صورت مولفه قائمpv
عبارت خواهد بود از وزن حجم آبی که در بالا (یا پایین) بدنه قرار دارد و تاثیر آن به صورت قائم و رو به پایین (یا رو به بالا) خواهد
PH بود و از مرکز ثقل حجم (یامرکز سـطح) مربوط می گذرد. بدیهی اسـت مولفه افقی
و براي قطعه اي از سـطح به طول واحد از
رابطه H w P y
2
1
به دست می آید.
براي اعمال ف شار نا شی از پایاب لازم ا ست تا حداقل تراز محتمل در نظر گرفته شود. ارتفاع آب در بالا د ست سد متغیر ا ست که
معمولا دو حالت آن بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد یکی زمانی که سطح آب در بالادست در تراز تاج سرریز می باشد ودیگري
در حالتی که در زمان طغیان رودخانه سرریز با حداکثر ظرفیت خود عمل نموده و سطح آب در بالاترین موقعیت خود قرار دارد.
ب) مقاطع آبریز:
در مقاطعی از سد که به عنوان سرریز عمل می نماید دو حالت می تواند اتفاق افتد:
حالت اول زمانی اسـت که سـطح آب در مخزن سـد در تراز نرمال یا معمولی (تراز تاج سـرریز) در نظر گرفته می شـود که در این
صورت هیچ فرقی از نظر محاسبات با آنچه که در قسمت قبل گفته شد نمی باشد.
حالت دوم: چنانچه سطح آب در ترازي بالاتر از تاج سرریز قرار داشته باشد در این حالت:
-1 اگر به دلیل ب سته بودن دریچه هاي بالاي سرریز، جریان آب خروجی وجود ندا شته با شد مقدار نیروي افقی نا شی از ف شار آب
Pv عبارت خواهد بود از نیروي حا صل از ذوزنقه abcd که ضلع ab در تراز تاج سرریز قراردارد و مقداري نیروي قائم
(در صورت
شیب دار بودن بدنه بالا دست سرریز) وزن آب قرار گرفته در روي قسمت شیب دار می باشد.
-2 در صــورت عبور جریان از روي ســرریز(که معمولا در زمان طغیان رودخانه صــورت می گیرد) به دلیل انحنایی که در خطوط
جریان در روي تاج سرریز وجود دارد توزیع ف شار به صورت هیدروا ستاتیکی نبوده و مقدار ف شار ناچیزي نیز بر روي سرریز اثر می
نماید. اما در این حالت هم براي سادگی و با تقریب کافی ضمن صرف نظر کردن از وزن آب روي تاج فرض می گردد. توزیع ف شار
هیدرواستاتیکی است.
چگونگی توزیع فشار روي یک سرریز نیروي ناشی از فشار آب بر سرریز در حالت عدم خروج آب
براي محاسبه مقادیر فشار وارده بر سرریز و نیروهاي مربوط در این حالت موقعیت کلی سرریز در نظر
Va گرفته می شود. چنانچه
سرعت نزدیک شدن آب سرریز با شد خط انرژي کل در فاصله
g
V
H
a
a
2
2
ن سبت به سطح آب قرار
دارد لذا مولفه افقی نیروي ناشی از فشار آب که بر بالا دست سرریز ود رواحد طول آن اثر می کند عبارت خواهد بود از
2
1 2 1 2 1
2
1
PH yw H Ha H H yw H H
2H 1H H بدیهی است که می توان ذوزنقه abcd را به یک مستطیل و یک مثلث تقسیم نمود که در این صورت
محل و P P P
اثر آن تا کف از رابطه زیر بدســـت می آید
a
a
H H H
H H H
y H H
2
2 3
3
1
2 1
2 1
2 1
که تعیین مقدار و محل اثر هر یک از دو
نیروي PH1 PH1
, نیز به راحتی سیر می باشد.
Pv که به
Ha در روابط فوق معادل صفر در نظر گرفته می شود. مقدار
Va کوچک و قابل صرف نظر کردن با شد مقدار
چنانچه
عنوان مولفه قائم نیروي نا شی از ف شار آب ن شان داده شده ا ست می تواند معادل وزن آب من شور گرفته شود که مقطع آن مثلث
ABC و عمق آن واحد است و بر مرکز سطح مثلث ABC اثر می کند شایان ذکر است که وزن آب قسمتهاي بالاتر از آن BC نظیر
ق سمت DE ‘ BC به جهت حرکت آب به سمت سرریز ب سیار ناچیز بوده ودر محا سبات در نظر گرفته نمی شود. براي محا سبه
نیروي ناشی از ف شار آب در پایین دست باشد مقطع سرریز اگر حداکثر ارتفاع آب پایاب متصل به بدنه پایین د ست باشدو جریان
آب ضمن عبور از روي سر ریز باعث دور راندن آن از بدنه سرریز نگردد عینا مشابه به قسمت الف عمل می شود اما چنانچه حرکت
4H آب و پرش هیدرولیکی به وجود آمده باعث فا صله دا شتن عمق
4H از سرریز گردد ف شار وارده
را مد نظر قرار می دهند. می
توان به صورت تقریب مولفه هاي افقی و قائم نیروي ناشی از این فشار دینامیکی را از روابط زیر به دست آورد:
2
1
2 H3
y
q v
g
y
P
w w
‘H . . cos
q v w
g
y
P
w
‘
v . . sin
q : دبی در واحد طول : زاویه وجه پایین دست
w: ورن آب محصور در حجم کنترل ‘d’c’b’a,v سرعت متوسط آب روي سطح انحنا می باشد مقدار سرعت متوسط v تابعی از
H H H q جمله از مختلف عوامل a
, , ,
2 1
و ضریب شدت جریان سرریز است و به صورت تقریبی می تواند از رابطه زیر به دست می
آید:
v 2gH2 H1
2gh سرریز ارتفاع :h
نیروي ناشی از فشار خاك و لاي:
به طور کلی تمام رودخانه ها مقدار قابل ملاحظه اي لاي (ســیلت) را در مواقع ســیلابی جمع کرده و در مخزن ســد بدلیل کاهش
سرعت وکم شدن قابلیت حمل رسوب ته نشین می کنند. چنانچه مقدار رسوبات جمع شده در پشت سد و در طول عمر مفید آن
قابل ملاحظه باشد بایستی نیروهاي وارده از آنها را برسد مد نظر قرار داد. درمحاسبه نیروي ناشی از رسوبات فرض می گردد و لاي
به صورت ا شباع کامل و غیر چ سبنده بوده ف شار بالابرنده، کامل و ا صطکاك داخلی آن در اثر ا ستغراق از بین نرفته ا ست. ف شار
رسوبات به صورت افقی و وزن آنها به صورت قائم روي کناره هاي مایل بدنه بالا دست سد اثر می کند که بایستی به فشار وزن آب
s مربوط اضافه شود محا سبه نیروي ر سوبات به دو طریق صورت می پذیرد چنانچه ارتفاع ر سوبات پ شت سد
h فرض گردد مولفه
هاي افقی نیروي مربوط از معادله Rankine به صورت زیر به دست می آید:
: وزن رسوبات مستغرق روي قسمت شیبدار Psv
sin
sin
.
‘ .
1
1
2
2
s s
sH
y h
P
نیروي وارده بر سد ناشی از رسوبات
نیروهاي بالا برنده:
آب موجود در بالا دست یا پایین دست سد که داراي فشار هیدرواستاتیکی می باشد می تواند به داخل خلل و فرج ترکها ودرزها در
قسمتهاي مختلف بدنه سد و فونداسیون نفوذ نماید فشار آب در اعماق مختلف به صورت یک فشار هیدرواستاتیکی داخلی، بدنه و
فوندا سیون سد را از درون تحت تاثیر قرار داده و اگرچه ف شار آب در تمام جهات عمل می نماید اما ف شاري که در جهت پایین به
بالا اثر می نماید به دلیل آنکه وزن سد را کاهش داده در جهت ناپایداري آن عمل می کند ح سا ستر و با اهمیت تر ا ست. آنچه در
مقدار این فشار که به فشار بالا برنده موسوم است و نیروهاي ناشی از آن موثر می باشد عبارت است از: خصوصیات مصالح به کار
رفته در سد، جنس و خصوصیات سنگ فونداسیون، پرده هاي آب بند، شرایط و موقعیت زهکش ها و چگونگی ساخت سد و دقت
در این امر به طور کلی می توان مقدار نیروي بالا برنده را تابع دو عامل ا صلی دان ست یکی ساخت یا در صد م ساحتی از مقطع که
نیرو روي آن اثر می کند و دیگري شدت ف شار بالا برنده در نقاط مختلف که تغییرات ف شار را از بالا تا پایین د ست م شخص می
نماید.
ضریب سطح factor Area:
پاره نظریات بر این استوارند که به دلیل عدم وجود خلل و فرج در تمام سطح مقطع افقی از سد فشار بالا برنده تنها در قسمتی از
سطح افقی وجود داشته و نسبت این مقدار از سطح به کل سطح را ضریب سطح می نامند. در گذشته ضریب سطح را بین
3
1
تا
3
2
انتخاب می کردند.
شدت فشار بالا برنده:
شدت و میزان فشار بالا برنده در هر مقطع افقی از سد اعم از اینکه این مقطع در داخل بدنه سد و یا در حد فاصل بین سد و سنگ
کف باشد تابع مستقیمی از عمق مقطع نسبت به سطح آب در بالا دست و پایین دست است.
بر این اساس مقدار فشار در انتهاي بالا دست مقطع معادل فشار هیدرواستاتیکی آب در آن عمق است و به همین دلیل مقدار فشار
در انتهاي پایین دست مقطع معادل فشار هیدرواستاتیکی آب پایین دست در عمق مربوط است.
شکل پایین مطالب فوق الذکر را به صورت شماتیک نشان می دهد. که در این حالت مقدار کل نیروي بالا برنده و در هر مقطع می
تواند به راحتی و با توجه به منحنی توزیع فشار محاسبه و محل اثر آن معین می گردد.
توزیع فشار بالا برنده در مقطع سد در ارتفاعات مختلف
در هر حال براي محاسبات و طراحی اولیه و یا با تقریبی براي محاسبات و طراحی نهایی معیار زیر توسط USBR براي حالت وجود
زهکش فعال پیشنهاد و پذیرفته شده است.
-1 مقدار ف شار بالا برنده در هر مقطع افقی از سطح و در را ستاي خط زهکش برابر ا ست با ف شار هیدروا ستاتیکی پایاب در همان
مقطع به ا ضافه
3
1
تفا ضل ف شار هیدروا ستاتیکی سراب و پایاب. در این صورت با توجه به منحنی هاي توزیع ف شار مذکور در هر
مقطع سد می توان با تقسیم شکل مربوط به اشکال هندسی ساده تر نظیر مثلث و مستطیل به راحتی مقدار کل نیروي بالا برنده و
محل اثر آن را معین نمود.
-2 در صورتی که یک پرده آب بند را پرده تزریق در فوندا سیون سد ودر نزدیکی وجه بالاد ست آن ساخته می شود و این پرده تا
اعماق فونداسیون ادامه یابد از مقدار شدت فشار بالا برنده به میزان قابل ملاحظه اي کاسته می گردد اگر مقدار فشار را درست در
پایین دست پرده آب بند به صورت ضریبی از فشار بالا دست نشان دهیم مقدار آن معادل KH خواهد بود که K ضریب کاهش فشار
معمولا در فوندا سیون سدها هم ازپرده هاي آب بند و هم از زهک شها ا ستفاده می شود که عملکرد توام آنها باعث کاهش ف شار بالا
برنده می گردد.
چگونگی توزیع فشار بالابرنده در صورت وجود زهکش فعال
w -3 چنانچه فشار بالا برنده در بالا دست سدh ky
که ایجاد تنش کششی در سطح می نماید از مقدار برایند تنشهاي فشاري سایر
نیروها در آن نقطه بیشتر باشد. تنش کششی به وجود آمده باعث ایجاد ترك کششی در بالادست شده که با نفوذ آب از بالا دست
به داخل ترك، توزیع ف شار بالا برنده و در نتیجه مقدار نیروي نا شی از این ف شار تغییر خواهد نمود و در طراحی سدها بای ستی از
ایجاد اینگونه ترکها جلوگیري نمود مگر براي حالت بار گذاري فوق العاده.
نیروي زلزله:
سدهایی که قرار ا ست در نواحی زلزله خیز ساخته شوند بای ستی به گونه اي طراحی گردند تابتوانند در مقابل نیروهاي نا شی از
شدیدترین زلزله محتمل (mce (در طول عمر مفید شان مقاومت کنند امواج به وجود آمده از زلزله باعث ایجاد نیروهاي دینامیکی
و لرزاندن زمین و پی سد گشته و نهایتاً می تواند در سد به عنوان یک سازه الاستیک تشدید ایجاد نماید. امواج زلزله اي که عموماً
به علت حرکات پوسته زمین در امتداد گسل ها به وجود می آید از یک نقطه به نام مرکز زلزله در اعماق زمین شروع شده شتابی را
در پوسـته زمین باعث می شـود و آن را در جهتی که موج حرکت می کند به حرکت در می آورند.در پاره اي موارد بخصـوص براي
ساخت سدهاي بلند و حساس لازم است تا مطالعات لرزه زمین ساخت صورت پذیرد و پس شتاب زلزله براي طراحی معین گردد.
شدت و شتاب زلزله معمولاً بر حسب ضریبی از شتاب ثقل (G (معین گردد و لذا اگر شتاب زلزله برابر g در نظر گرفته شود
ضریب زلزله نامیده می شود. براي سدها و با توجه به زلزله خیزي منطقه ضریب از حداقل 0/02 تا حداکثر حتی 0/3 و معمولاً
بین 0/1 تا 0/15 براي سدهاي بلند درمناطق زلزله خیز تغییر می کند.
نیروي زلزله ناشی از وزن سد:
در اثر زلزله و امواج به وجود آمده از آن در ج سم سد نو ساناتی ایجاد شده که متنا سب باوزن آن نیرویی به نام نیروي اینر سی به
مجموعه نیروهاي وارده بر سد اضافه شده خستگیهایی را در قسمتهاي مختلف سد به وجود می آورد. به دلیل تقسیم شتاب به دو
مولفه افقی و قائم نیروي اینرسـی نیز داراي دو مولفه افقی و قائم اسـت. نیروي اینرسـی همیشـه در جهت خلاف شـتاب ثقل زلزله
عمل می نماید. لذا چنانچه شتاب زلزله به سمت بالادست باشد نیروي اینرسی افقی به سمت پایین دست خواهد بود و بالعکس و
همچنین براي شتاب قائم زلزله.
الف)اثر شتاب افقی زلزله:
از آنجا که سد براي بحرانی ترین حالت طراحی می شود و امواج براي زلزله خا صیت نو سانی دارند لازم ا ست تا جهت نیروي افقی
اینر سی براي بدترین شرایط در نظر گرفته شود در این صورت می توان دوموقعیت جداگانه براي سد در نظر گرفت: براي شرایط
مخزن پر حالت بحرانی زمانی است که شتاب زلزله به سمت بالا دست و در نتیجه نیروي اینرسی ناشی از آن به سمت پایین دست
باشد براي شرایط مخزن خالی بحرانی ترین حالت موقعی است که نیروي اینرسی به سمت بالا دست عمل نماید روشهاي محاسبه
نیروي کاذب را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:
f eh -1 روش اول: براي محاسبه نیروي اینرسی افقی عبارت است از w F
h در ارتفاعات مختلف سد را
-2 روش دوم (ضریب لرزه اي): با این روش براي سدهاي تا ارتفاع صد متري می توان مقدار ضریب
1/5 f در تراز تاج سد شروع و به صورت خطی تا 0 h در پایه سد تغییر می نماید. متغیر فرض کرد که مقدار آن از a
مقدار نیروي اینرسی افقی براي هر قطعه از سد و براي کل سد می تواند به صورت انتگرال گیري محاسبه شود.
معادل h -3 روش سوم (طیف پاسخ): در این روش براي تحلیل سدهایی با ارتفاع بیش از صد متر به کار برده می شود مقدار
در نظر گرفته می شود. نیروي اینر سی افقی و لنگر مربوط حول پایین ترین مقطع بلوك براي هر قطعه از سد به ارتفاع z ازتاج آن
از روابط زیر به دست می آید:
Fhz 0/6cF f w M z 0/9cM f
.Zw
که w: وزن مقطع Z: فاصله مرکز سطح بلوك تا تراز سطح آن
CM CF
, ضرایبی هستند که بستگی بهمقدار
H
Z
داشته.
تعیین نیروي اینرسی و لنگر مربوط
با توجه به شکل بالا مقدار کل نیروي اینرسی و لنگر آن حول پایهسد عبارتند از:
Fh 0/6 f w
M 0/9 f H .w
که H فاصله مرکز سطح کل مقطع از بستر می باشد.
روش چهارم (روش دینامیکی): اگرچه روشـهاي مذکور به عنوان روشـهاي اسـتاتیکی معادل براي تحلیل سـدها در اثر نیروي زلزله
پذیرفته شده ا ست اما با توجه به ماهیت دینامیکی بدون این نوع نیروها توصیه می شود که پس از تحلیل اولیه سدها به رو شهاي
فوق الذکر براي تحلیل نهایی از روشهاي دینامیکی استفاده شود.
ب) اثر شتاب قائم زلزله:
تاثیر شتاب قائم زلزله در بدنه سد بتنی عبارت است از ایجاد یک نیروي اضافی درجهت بالا یا پایین که در محل مرکز ثقل قطعه(یا
کل سد) و همراه باوزن آن اثر می نماید. روشهاي محاسبه این مولفه هم درست شبیه روشهاي تعیین مولفه افقی است بااین تفاوت
f که به جاي ضریب
v بای ستی ضریب
v که شتاب قائم زلزله را ن شان می دهد اعمال گردد. مقدار
در هر سه روش تقریبا
معادل
2
1
h
می باشد.
v1w wvw w لذا وزن اصلاح شده سد در حالت تاثیر نیروي قائم زلزله عبارت است از
. ‘
نیروي زلزله ناشی از آب پشت سد:
-1 اثر مولفه افقی شتاب زلزله
-2 اثر مولفه قائم شتاب زلزله
-1 اثر مولفه افقی شتاب زلزله:
فشار اضافی وارد از آب به سد که در اثر شتاب افقی زلزله صورت می پذیرد فشار هیدرودینامیکی نامیده می شود. ارتعاشات ناشی
از زلزله باعث ایجاد لرزش و حرکت دربدنه سد و فوندا سیون آن به سمت مخزن شده که آب موجود در مخزن به و سیله اینر سی
خود در مقابل این حرکت مقاومت و ف شار ا ضافی را بر سد وارد می نماید برا ساس پی شنهادات Is ن شان می دهد که پخش ف شار
هیدرودینامیکی ناشی از زلزله بر بدنه سد تقریبا به صورت سهموي (نیمه سهموي- نیمه بیضوي) بوده و می توان از رابطه زیر براي
پیدا کردن شدت فشار در هر مقطع به عمق Z از سطح آب استفاده نمود.
P C y h ez e’ f w
h: ضریب شتاب افقی زلزله نسبت به شتاب ثقل
Ce: ضریب بدون بعدي که بستگی به ارتفاع آب، شیب بدنه بالا دست ومقدار z دارد.
h: کل ارتفاع آب درمقطع مطالعه و
Ce الف) درصورتی که شیب بدنه بالادست سد درتمام ارتفاع یکنواخت باشد مقدار
به وسیله معادله زیر تعیین می گردد:
1 2
2 2
2
/
`
h
z
h
z
h
z
h
c z
c
m
e
Cm
e : حداکثر مقدار
e c براي یک شــیب معین چراکه در عمق 0 z مقدار
c معادل صــفر بوده ودر پایین ترین عمق جایی که
.شد خواهد ce cm
شود می z h
90
0 7351
/ m
c
1h از سطح آب قائم و مابقی آن شیب دارباشد در حالتی که
ب) حال اگر قسمتی از بدنه بالا دست به ارتفاع
2
1
h
h باشد مقدار
m
c با فرض قائم بودن بالا د ست تعیین می گردد. چنانچه
2
1
h
cm شیب فر ضی خط م ستقیم ab را که
h با شد براي تعیین
محل برخوردسطح آب بابدنه سد را به پاشنه سد متصل می کند ملاك قرار می دهند.
خط شیب فرضی براي وجه بالا دست سد در تعیین ضریبCm
ج) باتوجه به مطالب فوق مجموع نیروهاي افقی هیدرودینامیکی که در هر مقطع a a که به فاصــله z از ســطح آب اثر می کند
پس از انتگرال گیري از رابطه زیر بدست می آید:
z Fez 0 726Pez
/
نیروي Fee تقریبا در فاصله z0/141 از مقطع a a و در بالاي آن اثر می کند و در نتیجه سنگر ناشی از این نیرو حول مقطع
مذکور عبارت می شود از:
2 M 0 299P z ez ez
/
د) اگر بدنه سد مایل با شد علاوه بر مولفه افقی مذکور، مولفه قائم نیروي هیدرودینامیکی نیز وجودخواهد دا شت که باید محا سبه
گردد. براي تعیین مقدار مولفه قائم این نیرو که بر ق سمتی از بدنه سد واقع در بالاي مقطع a اثر می کند از رابطه زیر بد ست می
آید:
ve Fe
f
e tg
2 1
: زاویه وجه بالا دست نسبت به خط قائم
2
Fe
: مولفه افقی که نیروي هیدرودینامیکی تا مقطع a a
1
Fe
: مولفه افقی کل نیروي هیدرودینامیکی تامقطعی که در آن شیب بدنه بالا دست شروع می شود.
اثر مولفه قائم شتاب زلزله:
آنچه در مورد اثر شتاب قائم زلزله بر بدنه سد گفته شد در مورد آب نیز صادق ا ست بدین معنی که اگر بدنه بالا د ست و یا پایین
دسـت سـد مایل باد وزن آب بالاي قسـمت مایل می تواند تحت تاثیر شـتاب قائم زلزله افزایش و یا کاهش یابد این تغییر نیرو که
محل اثر آن همان مرکز ثقل حجم آب قرار گرفته روي ق سمت مایل ا ست با آنچه در مورد مولفه قائم نیروي هیدرودینامیکی گفته
شد متفاوت است. بایستی جداگانه محاسبه گردد.
نیروهاي موج:
حرکت باد روي سطح آب دریاچه سد باعث ایجاد موج در برخورد با بدنه سد فشاري به نام فشار موج را بر آن وارد می کند. ارتفاع
موج و نیز فشار حاصله از آن تابع عوامل مختلفی از جمله سرعت باد، وسعت دریاچه و عمق آب است که این عوامل در ارتفاع موج
در میزان فشار مربوط موثر است.
hw حداکثر فشــار موج که در فاصــله
8
1
2 بالاي ســطح آرام آب اثر میکند بوســیله رابطه
w 2 4 w w
h y / P تعیین میگردد. و کل
نیروي موج که بر واحد طول سد اثر میکند معادل است با:
2
w 2 w w
F y h
w w w w w whw F h h P h 2 4y
3
5
2
1
3
4
3
1
2
1
. /
روابط زیر می توانند براي تعیین ارتفاع موج مورد استفاده قرار گیرند:
hw 0/0322 F.v F 32km
F 32km براي 1 4
0 0322 0 763 0 271 /
hw / F.v / / F
نیروي ناشی از یخ:
در نتیجه هواي بسیار سرد دریاچه سد را پوششی از یخ فرا میگیرد که ضخامت آن تابعی از سردي هوا و شرایط جغرافیایی منطقه
ا ست با افزایش ناگهانی دریچه هوا، صفحه یخ که در روي دریاچه شکل گرفته ا ست منب سط شده و از آنجا که ضریب انب ساط یخ
حدود 5 برابر ضریب انبساط بتن است بدنه سد در مقابل انبساط اضافی یخ مقاومت کرده این امر باعث ایجاد فشار و خستگیهایی
در بتن سد میشود مقدار نیروي ناشی از یخ تابعی است از ضخامت یخ قابلیت انعطافپذیري دیوارههاي مخزن و نیز میزان شدت
افزایش درجه حرارت. همچنین میزان شدت افزایش درجه حرارت و ناگهانی بودن آن در مقدار فشار وارده بر یخ و بر سد موثر است
و به طور کلی افزایشهاي ناگهانی و زیاد فشارهاي بیشتري را وارد میکند و در مقابل تدریجی بودن افزایش درجه حرارت، از مقدار
فشار یخ میکاهد.
نیروي ناشی از تغییرات درجه حرارت:
تغییرات دما باعث تغییر در ابعاد و حجم سد شده که اگر سد از طرفین محصور باشد و یا تغییر ابعاد و تغییر شکلها به یک میزان
نسـبت انجام نپذیرد در یک سـري بارهاي حرارتی بر سـد وارد شـده لازم اسـت تاتنشهاي حرارتی مربوط محاسـبه و در تجزیه و
تحلیلها مد نظر قرار گیرد تنشهاي حرارتی میتانند در اثر عمل هیدراسیون سیمان در همان ابتداي ساخت سد نیز بوجود آیند و
باعث ایجاد ترکهایی در بدنه آن گردند که براي جلوگیري از این امر و یا کاهش اثرات تخریبی آن لازم اســـت تا تمهیداتی نظیر
استفاده از سیستم خنک کننده به کار برده شود.
نیروي باد:
در صورت وزن باد ف شاري از ناحیه باد بر ق سمتهایی از بدنه سد که در بالا سطح آب قرار دارد وارد می شود. معمولا در طراحی
سدها از تاثیر نیروي نا شی از ف شار باد صرفنظر میگردد اما در صورت قابل ملاحظه بودن میتوان ف شار مذکور را معادل 100 تا
kg150 بر متر مربع براي ســـطحی از ســـد که در مقابل باد قرار دارد(ارتفاع قائم آزاد) و نیز به خصـــوص براي پل و دریچهها و
سیستمهایی که به نیروي باد حساس هستند در نظر گرفت.
سدهاي وزنی:
سدهاي بتنی وزنی از جمله رایجترین انواع سدهاي بتنی ه ستند که بدلیل سادگی ن سبی در طراحی و اجرا و همچنین به جهت
آنکه معمولا دره مناسب براي ساخت این سدها نسبت به سدهاي قوسی بیشتر است مورد توجه خاص قرار گرفتهاند. یک سد وزنی
عبارت است از سازهاي سنگین ساخته شده از بتن یا مصالح بنایی که در عرض رودخانه به منظور افزایش حجم و ارتفاع آب در بالا
دست خود ساخته میشود و شکل و طراحی آن به گونهاي است که وزن آن براي پایداري سازه در مقابل کلیه نیروهاي وارده کافی
میباشد. اگرچه سدهاي وزنی با شکلهاي مختلفی در مقطع ساخته شدهاند. اما امروزه عموما داراي مقطعی تقریبا مثلثی بوده که
راس مثلث در بالا و قاعده آن در پایین قرار دارد. ســدهاي وزنی عموما در پلان و در حد فاصــل دو کناره دره به صــورت مســتقیم
ساخته می شوند و لذا گاه آنها را سدهاي وزنی م ستقیم مینامند. چنانچه در مواقع محدود و به منظور افزایش پایداري و مقاومت
مقداري در پلان به سـد وزنی انحنا داده میشـود(تحدب به سـمت بالا، آن را «سـد وزنی قوسـی» مینامند که طراحی آنها مشـابه
سدهاي قو سی بوده و همچنین سدهاي وزنی را میتوان بر ح سب ارتفاع آنها به سدهاي کوتاه تا m30 متو سط بین (m30 تا
100) و بلند (بیش از 100 متر) تقسیم نمود.
برخی از مقاطع سدهاي وزنی که در گذشته مورد استفاده قرار گرفته است
سدهاي بتنی وزنی عموما از نظر اقتصادي نسبت به سایر انواع سدهاي بتنی مناسبتر بوده و اجراي آنها سادهتر میباشد و گاه در
پارهاي محلها نظیر درههاي نسبتا تنگ و یا درههاي داراي شیب تند و همچنین در مواقعی که خاك مناسب و کافی براي ساخت
سدهاي خاکی نباشد نسبت به آنها نیز مناسبتر و اقتصاديتر است در بیشتر سدهاي وزنی سرریز سد در طول سد ساخته شده و
لذا سد داراي دو نوع مقطع میباشد. مقطع «غیر سرریز» و مقطع «سرریز» که طراحی هر یک از آنها بدلیل تفاوت در بارهاي وارده
بایستی به صورت جداگانه صورت پذیرد. نسبت طول قاعده به ارتفاع در اکثر سدهاي وزنی کمتر از 1 بوده بدنه بالا دست قائم و یا
داراي شیب بسیار کم و بدنه پایین دست عموما داراي شیبی بین :1 0/7 تا :1 0/8 میباشد.
‹‹ پلان و مقاطع سر ریز ››
محور سد Dam Axisoh:
محور سد عبارت ا ست از صفحه قائمی که بر کناره بالا د ست تاج سد بگذرد. بر این ا ساس چنانچه بدنه بالا د ست سد قائم با شد
محور سد بر بدنه بالا د ست منطبق با شد. لذا محور سد در پلان همان خط لبه بالا د ست تاج و در مقطع خط قائم عبور کننده از
گوشه تاج در بالا دست خواهد بود.
محور سد وزنی در مقطع
:Structural Height of Dam سد سازهاي ارتفاع
ارتفاع سازهاي سد، اختلاف رقوم تاج سد و پایینترین نقطه حفاري شده جهت فونداسیون میباشد شایان ذکر است ارتفاع سازهاي
سد که عموما ارتفاع سد نامیده میشود قسمتهاي خاصی از فونداسیون را که به دلیل ضعفها و شرایط زمین شناسی مورد تقویت
قرار میگیرند(نظیر قسمتهاي باریکی در زیر فونداسیون اصلی) در بر نمیگیرد.
:Length of Dam سد طول
فا صله بین جناحین دره و یا تکیهگاههاي چپ و را ست در تراز تاج سد ( شامل طول سرریز و سایر تا سی سات موجود) و در طول
محور سد را طول سد مینامند. تکیهگاههاي چپ و را ست برا ساس موقعیت جناحین ن سبت به فردي که در جهت جریان رودخانه
حرکت میکند نامگذاري میشوند. چنانچه سازهها و تاسیسات وابسته نظیر سرریز، در یک سمت سد و متصل به یکی از تکیهگاهها
باشد در محاسبه طول سد طول سایر سازهها به حساب نمیآید.
:Maximum Base width of Dam قاعده بزرگترین عرض
این عامل عبارت است از حداکثر فاصله افقی بین پنجه و پاشنه سد در بزرگترین مقطع آن در وسط دره
شماي کلی یک مقطع از سد وزنی
:Hydraulic Height of Dam سد هیدرولیکی ارتفاع
اختلاف بین حداکثر تراز آب کنترل شده یا تراز آب نرمال که همان تراز تاج سرریز نیز میباشد و پایینترین نقطه از بستر رودخانه
در محل سد را ارتفاع هیدرولیکی سد مینامند.
طراحی سدهاي وزنی:
منظور از طراحی یک سـازه عبارت اسـت از تعیین مناسـبترین ابعاد و شـکل به گونهاي که بتواند ضـمن برآوردن اهداف ناشـی از
ساخت آن در مقابل کلیه نیروهاي وارده مقاومت نمود پایداري خود تا پایان زمان در نظر گرفته شده در اهداف حفظ نماید. بر
اساس طرح و محاسبه یک سازه و به طور خاص یک سد بتنی وزنی شامل دو مرحله طرح اولیه یا مقدماتی و طرح نهایی میگردد.
بدین معنا که اولین گام در طرح یک سد وزنی تعیین حدودي ابعاد و شکل هند سی سد ا ست که با توجه به تجربیات و روشهاي
تقریبی معین شده و سپس تحلیل سازه به منظور تعیین توزیع تنشها و پایداري و نیز محاسبه ضرایب انجام میپذیرد.
اگر نتایج حا صل از تحلیل جدید در محدودههاي قابل قبول قرار نگیرد و یا نقشهاي وارده بر نواحی مختلف از حد خا صی کمتر یا
بی شتر گردد و نیز چنانچه سایر عوامل کنترل کننده پایداري از مرزهاي معین شده خارج شوند لازم ا ست تا با تغییر ابعاد و شکل
سد مناسبترین حالت را پیدا نمود بدیهی است که این امر از طریق تکرار و با تغییر متوالی ابعاد و بررسی نتایج به دست آمده در هر
تحلیل قابل دسـتیابی خواهد بود اضـافه مینماید که همانگونه که طرح نهایی سـد متکی به طرح اولیه آن میباشـد طرح اولیه نیز
بدون در نظر گرفتن عوامل موثر در تحلیل نهایی نمیتواند قابل قبول با شد سد وزنی ممکن ا ست به یکی از سه علل زیر سقوط
نماید:
-1 لغزش روي یک صفحه افقی
-2 چرخش روي پنجه
-3 ضعف و مصالح ساختمانی
این لغزش و خرابی میتواند در محل اتصال سد به فونداسیون در پایین فونداسیون و را در هر سطح بالاتر از پی ایجاد شود لغزش و
یا شک ست بر شی موقعی به وجود میآید که برآیند نیروهاي افقی وارده بر هر صفحه افقی از سد از مقاومت بر شی آن مقطع افقی
تجاوز نکند. با انتخاب سطح مقطع مناسب میتوان از چرخش سد و از تنشهاي فشاري و (احتمالا کششی) اضافی جلوگیري نمود.
پایداري در مقابل چرخش و واژگونی:
اگر نتیجه تمام نیروهاي وارده بر ســد از خارج از قاعده (یا مقطع افقی) مربوط بگذرد ســد واژگون خواهد شــد مگر آنکه بتواند در
Fm مقابل تنشهاي کشـشـی مقاومت نماید براي بررسـی پایداري سـد در مقابل واژگونی از ضـریب اطمینان واژگونی
اسـتفاده
میشــود و آن عبارت اســت از نســبت لنگر نیروهاي مقاوم در مقابل واژگونی حول پنجه ســد (یا مقطع) به لنگر نیروهاي واژگونی
نسبت به همان نقطه
o
R
M
M
Fm
حداقل ضریب اطمینان مذکور براي سدهاي وزنی معادل 1/5 در نظر گرفته می شود و چنانچه ایمنی سد در مقابل لغزش و تنش
تامین میگردد معمولا ضریب اطمینان واژگونی بین 1/5 تا 2/5 به دست میآید USBR اعلام میدارد که نیروهاي ناشی از زلزله به
علت طبیعت نو سانی بودن شان در محا سبه لنگر واژگونی به ح ساب نمیآیند. از آنجا که سدهاي وزنی معمولی براي حالتی طراحی
میشوند که هیچگونه تنش کششی بر آنها وارد نشود نتیجه گرفته میشود که نتیجه نیروها بایستی از منطقه
3
1
میانی قاعده عبور
نماید (که براي این حالت ضریب اطمینان واژگونی معادل 2 را میتوان دا شت) در غیر این صورت ب سته به اینکه منتجه مذکور از
3
1
پایین د ست یا از
3
1
بالا د ست بگذرد تنش ک ش شی به ترتیب به منطقه بالا د ست یا پایین د ست وارد شده و میتواند باعث
ایجاد ترك در مناطق مذکور گردد. ترك در بالا دســت باعث ورود آب تحت فشــار به داخل بدنه ســد و افزایش نیروي بالا برنده و
نهایتا افزایش لنگر واژگونی میگردد. بنابراین در سدهاي بتنی وزنی تنش کششی قبل از چرخش و واژگونی ایجاد میگردد.همچنین
واژگونی سد میتواند در اثر افزایش تنش فشاري در پایین دست و خرد شدن و از بین رفتن قسمتی از پایین دست گردد که در این
حالت با حذف ق سمت خورد شده که به صورت غیر موثر در آمده ا ست عرض موثر مقطع کاهش یافته و اگر برآیند نیروها از خارج
عرض موثر بگذرد امکان واژگونی سد حاصل نخواهد شد. بنابراین شکست سد در اثر واژگونی عموما در اثر توسعه تركهاي کششی
در بالا دست و پایین دست و یا از بین رفتن مصالح به جهت افزایش تنش فشاري در پایین دست میباشد و لذا چنانچه بتوان معیار
عدم وجود تنش کششی در کلیه نقاط سد و عدم افزایش تنشهاي فشاري از حد مجاز را اعمال و کنترل نمود سد وزنی در مقابل
واژگونی نیز ایمن خواهد بود.
پایداري در مقابل لغزش:
خرابی سد وزنی میتواند در اثر لغزش سد روي قاعده و یا در اثر لغزش هر قطعه از سد روي سطح افقی قطعه پایینی(که جدا کننده
دو قطعه از یکدیگر است) اتفاق افتد. عواملی که میتوانند در مقابل لغزش مقاومت کنند عبارتند از:
اصـطکاك و مقاومت برشـی موجود بین دو قطعه یا بین سـد و سـنگ فونداسـیون در محل قاعده که مجموعا نیروهاي مقاومت در
مقابل لغزش را تشکیل داده و سد باید به گونهاي طراحی گردد که این نیروها از نیروهاي لغزش بیشتر باشند بر این اساس ضریب
Fs اطمینان در مقابل لغزش
عبارت خواهد بود از نســبت کل نیروهاي افقی مقاوم در مقابل لغزش به نیروهاي افقی لغزشــی که
در دو حالت زیر قابل بررسی است:
-1 با فرض صرفنظر کردن از مقاومت برشی مقطع تنها نیروي مقاوم عبارت خواهد بود از اصطکاك بین دو قطعه که در این صورت
ضریب اطمینان در مقابل لغزش از رابطه زیر بدست میآید:
h
V
s
F
M F
F
مجموع لنگرهاي پايداري
مجموع لنگرهاي واژگوني
Fh مجموع نیروهاي قائم وارده بر مقطع Fv در م عاد له بالا
مجموع نیروه هاي افقی وارده بر مقطع و M ضـــر یب
اصطکاك بین مصالح دو قطعه بالایی و پایینی است. مقدار براي بتن و بتن، مصالح بنایی و مصالح بنایی و مصالح بنایی، بتن و
سنگ خوب و یا م صالح بنایی و سنگ خوب بین 0/65 تا 0/80 تغییر کرده که عموما 0/75 انتخاب می شود. ضریب اطمینان در
مقابل لغزش بای ستی بزرگتر از 1 با شد اگرچه مقادیر کمتر از 1 نیز بدلیل آنکه از مقاومت بر شی مقطع صرفنظر شده ا ست قابل
Fs که مقدار واقعی آن می قبول باشد. به عبارت دیگر چنانچه مقاومت برشی نیز مد نظر قرار گیرد مقدار
باشد به مراتب از 1 بیشتر
خواهد بود. گاهی اوقات به جاي ضریب اطمینان در مقابل لغزش از ضریب لغزش SF براي کنترل پایداري سد در مقابل لغزش
استفاده میشود که در این حالت tg
F
F
S
v
h
F
که زاویه راستاي برآیند نیروهاي وارده بر مقطع با خط قائم باشد در اینصورت ضریب لغزش SF بایستی حداکثر مساوي و یا
F کوچکتر از ضریب اصطکاك باشد یعنی tg S
ملاحظه میشود که دو معادله بالا قابل تبدیل به این رابطه میباشند
1 1
s
h
v
F
F
F
v
h
F
F
F
S
Fs یعنی ضریب لغزش کمتر از نشان دهنده وجود ضریب اطمینان در مقابل لغزش
بزرگتر از 1 میباشد همانگونه که اشاره
Fs گردید چنانچه ضریب اطمینان
کمتر از واحد گردد این بدان معنا نی ست که سد در مقابل لغزش پایداري خود را از دست داده
سقوط نماید بلکه لازم ا ست تا در این حالت با ا ضافه کردن مقاومت بر شی مقطع، ضریب ا صطکاك بر شی را از رابطه زیر بد ست
آورد:
h
V
F
F IA
SFF
2 در معادله فوق A ســـطح مقطع و T مقاومت برشـــی متوســـط مصـــالح در مقطع مورد نظر اســـت که مقدار آن از
140
m
t
2
1400
m
2 2 براي ســـنگهاي ضـــعیفتر تا KN
5000 500
m
t
m
KN
براي ســـنگهاي مقاوم تغییر میکند و براي طرح نهایی
بایستی از طریق آزمایشهاي لازم معین شود مقدار T براي بتن معمولا معادل
4
1
مقاومت گسیختگی آن در نظر گرفته میشود بر
ا ساس پی شنهاد SBR مقدار SFF نبای ستی براي بارگذاري عادي کمتر از 5 و براي بارگذاري غیر عادي کمتر از 4 با شد از آنجا
که این پیشنهاد براي سدهاي بلند به مقاطع غیر اقتصادي منهی میشود لذا عدد مذکور براي سدهاي بلندتر از m150 به ترتیب
به 4 و 3 کاهش مییابد همچنین استاندارد هندوستان مقادیر جدول زیر را براي SFF توصیه مینماید.
مقادیرSFF براساس استاندارد هندوستان
ضریب اصطکاك برش SFF نوع بار گذاري
4/0
3/0
501
A.B.C
D.E
F.G
سدهاي پایهدار:
سدهاي پایهدار عبارت است از یک سازه مانع در مقابل اب که فشار آب نیروي ناشی از پوشش یخ و سایر نیروهاي وارده به وسیله
یک وال در بالا دســت که به تعدادي پایه تکیه دارد تحمل شــده و از آن طریق نخســت به پایهها و ســپس به فونداســیون منتقل
میگردند. در میان سدهاي پایهدار شناخته شده اولین سد در ا سپانیا قرن 16 میلادي بنام Elche ساخته شد که داراي m23
ارتفاع بوده و از مصالح سنگی با دهانههاي قوسی (در حد فاصل پایهها) تشکیل شده ا ست سدهاي پایهدار نظیر سدهاي وزنی در
شرایط مختلف طبیعی، روي پیهاي سنگی و نیمه سنگی و تحت شرایط پیچیده زمین شناسی زلزله خیزي و آب و هوایی ساخته
شدهاند. سدهاي پایهدار به دلیل فضاي خالی بین پایهها به مصالح ساختمانی کمتري نسبت به سدهاي وزنی تو پر هم ارتفاع نیاز
داشته و لذا داراي وزن به مراتب کمتري میباشند. مسائلی نظیر اجراي جاده، سرریز آبگیر، سایر تاسیسات لازم همراه و مرتبط با
بدنه ســد مشــکل خاصــی را ایجاد نکرده در پارهاي حالات و بدلیل وجود پایهها در پایین دســت ســد لازم اســت تا نحوه طراحی
سیستمهاي مذکور متناسبا اصلاح شود. در قسمتی از بدنه سد که سرریز قرار میگیرد تاج سرریز و بدنه پایین دست آن میتوانند
به و سیله پایههایی به عنوان پایههاي پل بر روي تاج سر ریز ساخته میشوند ا ستفاده نمود. همچنین براي آبگیري از سد سازهي
آبگیر که از درون دال بالا دست میگذرد میتواند از حد فاصل بین پایهها و یا از درون یک پایه ضخیم عبور نماید.
انواع سدهاي پایهدار:
انواع این نوع سدها عبارتند از:
-1 سد پایهدار با دال مسطح Type slab Flat
-2 سد پایهدار نوع کلهگردي و کله الماسی Type head -Diamond and head -Round
-3 سد پایهدار چند قوسی Type Dome Multiple
-4 سد پایهدار چند گنبدي Type Dome Multiple
-5 سد پایهدار ستونی Type Columnar
-6 سد پایهدار خرپایی Type Truss
-7 سد پایهدار ترکیبی Type hybrid
-1 سد پایه دار با دال مسطح:
در این حالت دال سد یک دال مسطح و ساخته شده از بتن مسلخ است که بر روي پایهها تکیه دارد. سدهاي با دال مسطح از جمله
مشهورترین و پرکارترین انواع سدهاي پایهدار هستند مثل سدهاي Escaba آرژانتین و Rodriguos در برزیل.
-2 سد پایهدار نوع کلهگردي و کله الماسی:
در این نوع از سدها که در حالت کلی « سدهاي پایهدار کله سنگین» نامیده می شوند ق سمت بالا د ست پایهها به صورت گرد یا
الماسی شکل و بسیار بزرگ و سنگین ساخته میشود. به گونهاي که کلههاي پایههاي متوالی به یکدیگر مماس گشته خود تشکیل
عضو نگاه دارنده و آب میدهند و لذا نیازي به یک پوسته جداگانه در بالا دست نمیباشد سدهاي مذکور گاهی از اوقات در مناطقی
که داراي سنگ کف ن سبتا ضعیف ه ستند بکار گرفته میشوند. در سدهاي پایهدار کله گردي که از جمله آنها میتوان به سدهاي
Martin Don در مکزیک و Laurasten در ایتالیا و Elmali در ترکیه اشــاره نمود. قســمت بالا دســت پایهها کاملا گرد بوده و
منحنی مربوط به گونهاي انتخاب میگردد که اثر نیروي آب بر روي پایهها به صورت ف شار خالص با شد. در حد فا صل ق سمتهاي
بزرگ شده پایهها در بالا د ست که با یکدیگر در تماس ه ستند و براي جلوگیري از خروج آب، از آببند نظیر آببندهاي لا ستیکی
یا م سی به همراه آ سفالت ا ستفاده میشود همچنین لازم ا ست تا در ق سمت کله پایهها از زهکشهاي قائم براي کاهش نیروي بالا
برنده استفاده نمود. در نوع کله الماسی سیستم کلی پایهها فرقی با حالت کلهگردي ندارد فقط شکل قسمت بزرگ شده و بالا دست
پایهها به جاي انحناي کامل به صــورت چند ضــلعی بوده که از نظر اجرایی راحتتر میباشــند در این حالت تنشهاي کشــشــی
محدودي به پایهها وارد میشوند که بای ستی مد نظر قرار گیرد. سدهاي Howeswate در انگل ستان و Errochy در ا سکاتلند از
این نوع ه ستند شایان ذکر ا ست که سدهاي پایهدار کله سنگین گاهی اوقات با بالا د ست م سطح نیز ساخته میشوند که در این
صورت شکل پایه به صورت حرف آ خواهد بود نظیر سد Krang در سوئد و سد Scais در ایتالیا.
-3 سد پایهدار چند قوسی:
در این حالت سـدهاي پایهدار و سـدهاي قوسـی به شـکل یک سـازه متحد درآمده به این ترتیب که تعدادي قوس افقی به وسـیله
پایههاي نگهداري شـده و مجموعا به عنوان مانعی در مقابل آب جهت افزایش ارتفاع و ذخیره آن بکار میروند زاویه مرکزي قوسها
معمولا بین 150 تا 180 درجه تغییر میکند قوسهاي نیم دایره (زاویه مرکزي 180 (باعث میشوند که نیروهاي محوري داراي
مولفه افقی نباشند و بدین جهت گاهی نسبت به سایر سدهاي چند قوسی ترجیح داده میشوند این نوع از سدها براي جاهایی که
از بستر از سنگ مقاوم تشکیل شده و ارتفاع سد نیز خیلی زیاد است بسیار مناسب میباشند.
-4 سد پایهدار چند گنبدي:
مشابه سد چند قوسی است ولی در این حالت پوسته شیبدار از یک سري گنبدهاي بتنی مسطح تشکیل یافته است.
-5 سد پایهدار ستونی:
این سد مشابه سد پایهدار بادال مسطح است با این تفاوت که در این حالت دال مسطح ساخته شده از بتن مسطح به وسیله تعدادي
از ستونهاي بتنی مایل (به جاي پایه) نگهداري میشود. این ستونهاي اصلی به وسیله یک سري ستونهاي شیبدار دیگر که عمود
بر ستونهاي ا صلی ه ستند محکم می شوند این نوع سد احتیاج به پیهاي ب سیار مقاوم و محکم دا شته و ساخت پایهها مهارت
بیشتري را میطلبد.
-6 سد پایهدار خرپایی:
در این حالت دال مسطح و ممتد ساخت شده از بتن مسلح بوسیله تعدادي خرپاي بتنی مسلح نگهداري میشود.
-7 سه پایهدار ترکیبی:
ترکیبی است از یک سد قوسی و یک سد وزنی که بوسیله پایه نگهداري میشود.
انتخاب نوع سد پایهدار:
انتخاب یکی از انواع سدهاي پایهدار از میان مجموعه آنها بی شتر تابعی از شرایط بارگذاري پی و م شخ صات سنگ کف ا ست. در
حالتی که سنگ کف داراي مقاومت خوب و یکنواخت با شد بیان اینکه کدامیک از انواع بهتر ا ست م شکل میبا شد و لازم ا ست تا
برر سیهاي اقت صادي که متاثر از عواملی همچون وجود م صالح سنگی، سیمان، آیاتور، وجود نیروهاي متخ صص و امکانات فنی،
موقعیت و امکان ساخت سرریز و سایر تا سی سات لازم ا ست صورت پذیرد. سدهاي پایهدار با دال م سطح و پایههاي دیواري شکل
بیشتر براي مناطقی که سنگ کف داراي درز و شکاف بوده و از مقاومت یکسانی برخوردار نیست و نیز براي حالاتی که امکان نشت
ناهماهنگ در اثر بروز زلزله میبا شد منا سب ه ستند. همچنین میتوان این نوع از سدهاي پایهدار را روي ب سترهاي نفوذپذیر اجرا
نمود که در اینصورت پایهها بر روي یک پی گسترده بتنی مینشینند. سدهاي پایهدار چند قوسی فقط در روي سنگهاي با نشت
یکسان قابل اجرا هستند و در ارتفاعات بالا عموما نسبت به سدهاي نوع قبل اقتصاديتر میباشند. سدهاي پایهدار کله سنگین روي
پیهاي با مشخصات متفاوت ساخته شدهاند کیفیت و مقاومت سنگ کف، شیب پایهها و سطح مقطع آنها را در محل تماس با پی
دیکته میکنند. در هر حال لازم است تا با انجام عملیات ژئوتکنیک، مطالعات مورد نیاز جهت بررسی وضعیت سنگ کف در اعماق
صورت پذیرد و در ق سمت بالا د ست پایهها که به صورت ناگهانی بزرگ میشود با ایجاد زهکشهاي قائم ن شت آب و نیروهاي بالا
برنده مرتبط را کاهش داد.
سدهاي قوسی:
در میان سدهاي بتنی، سدهاي قوسی از ظرافت و حساسیت ویژهاي برخوردار هستند و به تناسب، طراحی محاسبه و اجراي آنها نیز
ویژگیهاي خاص خود را دارد یک سد قوسی عبارت است از یک سازهي عموما بتنی و گاه ساخته شده از مصالح بنایی که در پلان
و به سمت بالا دست رودخانه داراي انحنا و قوس بوده بارهاي وارده از آب را به تکیه گاههاي دو طرف خود و به جناحین دره منتقل
میکند و در عین حال حداکثر ا ستفاده مفید از مقاومت فشاري مصالح را میسر میسازد. احتمالا اولین سد قوسی جهان در ایران
در اواسط قرن 19 و اوایل قرن 20 میلادي بتن به عنوان یکی از مصالح بسیار مفید و موثر در ساخت سازههاي حساس به صورت
گستردهاي در احداث سدهاي قوسی بکار رفته، تعداد بسیار زیادي سد قوسی در سرتاسر جهان ساخته شد.
سد قوسی و انواع آن:
سد قوسی سدي است که در پلان داراي انحنا بوده و قسمت اعظم بارهاي ناشی از آب را به صورت افقی به تکیهگاههاي کناري خود
منتقل میکند که این امر نا شی از عملکرد قوس میبا شد مابقی بار و بو سیله عملکرد کن سول (نظیر سدهاي وزنی) به فوندا سیون
کف منتقل میگردد. بنابراین در سدهاي قو سی، هم وزن سد در مقابل نیروهاي وارده از سوي مخزن م شارکت جناحین در تحمل
بارها ب ستگی کامل به انحناء سد و شکل دره دارد. ضمن آنکه سنگ موجود در کنارههاي دره بای ستی به اندازه کافی جهت تحمل
نیروها مقاوم باشد. براي احداث سدهاي قوسی دره هاي v شکل بهترین و ایده آل ترین حالت هستند اگر چه دره هاي u شکل نیز
براي این امر کاملا مناسب می باشند. سدهاي قوسی قدیم که فقط در دره هاي v شکل ساخته می شدند داراي نسبت H / L در
طول تاج به ارتفاع؛ کمتر از 1/5 ه ستند ولی به تدریج سدهاي قو سی با ن سبت H / L حدودا 2 تا 3 نیز ساخته شدند و در حال
حا ضر ن سبت هاي بالاتر حتی 4 تا 6 نیز قابل برر سی ه ستند. سدهاي قو سی را از نظر ضخامت؛ بر ح سب ن سبت ضخامت پایه
کنسول مرکزي (B (به ارتفاع سازه اي آن (H (به انواع زیر تقسیم بندي می کنند:
-1سد قوسی لاغر اگر 0/2
H
B
Thin Arch Dam باشد
-2 سد قوسی متوسط یا نیمه ضخیم اگر 0/3 0/2
H
B
Medium-thick Arch Dam باشد
-3 سد قوسی ضخیم اگر 0/3
H
B
Thick Arch Dam باشد
-4 سد قوسی وزنی اگر 0/5
H
B
Arch Gravity Dam باشد
همچنین سدهاي قوسی را نسبت به ارتفاعشان به صورت زیر طبقه بندي می نمایند:
-1 سد قوسی کوتاه وقتی که m30 H باشد Dam Arch Low
-2 سد قوسی متوسط یا نیمه بلند وقتی که m90 H m30 باشد Dam Arch Hight Medium
-3 سد قوسی بلند وقتی که m90 H باشد. Dam Arch High
از نقطه نظر طراحی و شکل سد؛ سدهاي قوسی را می توان به انواع مختلف زیر تقسیم نمود:
-1 سد قوسی تک انحنائی یا سد یک قوسی
-2 سد قوسی دو انحنائی یا سد دو قوسی
-3 سد قوسی وزنی
-4 سد قوسی ترکیبی (مرکب)
-5 سد چند قوسی
-1 سد قوسی تک انحنائی: تنها در پلان داراي انحنا بوده و به تغییري فقط یک انحنا در صفخه افق دارد.
-2 سد قوسی دو انحنائی: سد هم در پلان و هم در مقاطع قائم داراي انحناء می باشد.
-3 سد قوسی وزنی: سدي ضخیم که رفتار سازه اي آن قسمتی به صورت قوسی و قسمتی به صورت وزنی است.
-4 سد قوسی ترکیبی: داراي شکل و طراحی ترکیبی از موارد مختلف است که بر حسب شرایط منطقه می تواند انتخاب شود.
-5 سد چند قوسی: در حقیقت همان سدهاي پایه دار هستند که در آنها دال شیبدار به صورت قوسی طراحی و اجرا میگردد.
سدهاي قوسی تک انحنائی:
-1 سدهاي قوسی با شعاع ثابت Dam Arch Radius Constant
-2 سدهاي قوسی با شعاع متغییر Dam Arch Radius Varialde
-3 سدهاي قوسی با زاویه ثابت Dam Arch Angle Constant
-1 سدهاي قوسی با شعاع ثابت:
در این سد بدنه بالادست تشکیل قسمتی از سطح استوانه اي با شعاع ثابت را میدهد یعنی شعاع منحنی هاي بالادست سد (قوس
بیرونی) از بالاترین تراز تا پائین ترین نقطه ثابت است و مرکز آنها روي یک خط قائم قرار دارد شعاع منحنی هاي بدنه پائین دست
(قوس داخلی) بتدریج که از تاج سد به سمت پائین حرکت می شود با افزایش ضخامت کاهش می یابد ولی مراکز این منحنی ها
بازهم روي یک خط قائم و همان خطی که مراکز منحنی هاي بالادست روي آن قرار داشتند می باشد. بنابراین کاهش شعاع در این
ق سمت افزایش ضخامت لازم براي ق سمت هاي پائین تر را تضمین می کند و از طرفی ضرورت افزایش ضخامت در ترازهاي پائین
تر؛ کاهش شعاع منحنی هاي پائین دست را ایجاد می نمایند. از آنجا که در این نوع سدهاي قوسی مراکز دوایر مختلف قوس هاي
داخلی و بیرونی روي یک خط قائم قرار دارند سـد قوسـی با شـعاع ثابت را سـد قوسـی با مرکز ثابت نیز می نامند. مقطع یک سـد
قوسـی با شـعاع ثابت در بالادسـت قائم بوده و ضـخامت آن به تناسـب افزایش عمق؛ افزایش می یابد. بنابراین مقطع مذکور تقریبا
مثلثی ا ست مگر در ترازهاي بالاتر که لازم ا ست تا حداقلی براي ضخامت منظور شود. در این نوع سد زاویه مرکزي قو سی بتدریج
که بر عمق درزي تاج سد افزوده می شود کاهش می یابد و لذا عملکرد و قو سی سازه در ترازهاي پائین تر کمتر ا ست از ترازهاي
بالاتر این امر باعث می شود تا مقداري ارزیابی از کل بار وارده بر قسمت هاي پائینی سد بوسیله عملکرد کنونی سازه تجمل شود و
در نتیجه حلقه هاي ا ستوانه اي پائینی کاملا ضخیم و طراحی بطور ن سبی غیر اقت صادي گردد. این سدها بی شتر براي دره هاي u
شکل مناسب هستند چراکه در این حالت کاهش زوایاي مرکزي پائینی محدوده بوده و عملکرد قوسی سازه بیشتر می شود برعکس
دوره هاي v شـکل بدلیل کاهش قابل ملاحضـه اي زوایاي مرکزي پائینی سـاخت سـد قوسـی با شـعاع ثابت از مناسـبت کمتري
برخوردار است اگر چه در این دره ها نیز ساخته می شود.
-2 سد قوسی با شعاع متغییر:
در این نوع ســد شــعاع قوس هاي بیرون و داخلی از بالا به ســمت پائین تغییر کرده که معمولا حداکثر آن در بالا و حداقل آن در
محل پایه اســت. در یک تراز اگر چه شــعاع هاي داخلی و خارجی متفاوت می باشــند اما مرکز در قوس بر یکدیگر منطبق اســت
بنابراین مراکز قوس هاي بیرونی و داخلی از تاج ســد تا پایه آن روي یک منحنی قرار می گیرد که ســعی می شــود این منحنی به
صورت نرم و پیوسته ایجاد شود زاویه مرکزي قوس هاي مختلف نیز ثابت نبوده معمولا از 80 تا 150 تغییر می کند این نوع سدها
که نه زاویه مرکزي و نه شعاع آنها ثابت ا ست به سدهاي قو سی با مرکز متغییر نیز مو سومند بدنه بالاد ست سد در محل کنون
مرکزي عموما قائم است. این سدها براي هر دو نوع دره u وv شکل مناسب هستند چرا که با تنظیم شعاع ها و زوایاي مرکزي می
توان عملکرد قوسی سازه را به میزان قابل ملاحضه اي حتی براي حلقه هاي موجود در ترازهاي پائین فعال نمود.
این نوع از سدهاي قوسی معمولا اقتصاد یتر از سدهاي قوسی با شعاع ثابت بوده مقدار بتن لازم حدود ٪83 بتن مورد نیاز سدهاي
قوسی با شعاع ثابت بوده و در مقابل نسبت به سدهاي قوسی با زاویه ثابت حدود ٪17 مصالح بیشتري نیاز دارند.
-3 سد قوسی با زاویه ثابت:
این نوع سد با زاویه ثابت حالت خاصی از سد قوسی با شعاع متغییر است که در آن زوایاي مرکزي قوس ها در تمام ترازها یکسان و
ثابت ولی شعاع ها متغییر است. عموما زمانی یک سد قوسی اقتصادي تر است که زاویه مرکزي آن ثابت و حدود 133 باشد ولی در
عمل و با توجه به شـــکل دره این زاویه حدود 100 تا 150 اســـت بخصـــوص در دره هاي v شـــکل که در ترازهاي پایین زوایاي
کوچکتري میدهد علت اختلاف بین مقدار تئوري با مقدار عملی را باید در مجموع هزینه هاي سـد ناشـی از هزینه مصـالح و هزینه
اجرا ج ستجو کرد. ضمن آنکه تئوري استوانه هاي جدار نازك براي تحلیل سدهاي قوسی بسیار تقریبی است. با افزایش عمق سد
نسبت به تاج آن؛ شعاع حلقه هاي مربوط به سد قو سی با زاویه ثابت کاهش می یابد و علاوه برآن انحنا حلقه هاي مختلف متفاوت
اســـت. این حلقه ها در ترازهاي مختلف می توانند به گونه اي تنظیم گردند که تاج منحنی یا در قوس بیرونی و یا در قوس داخلی
در یک امتداد باشند.
سدهاي قوسی دو انحنائی (سدهاي دو قوسی):
این نوع از سدهاي قوسی هم در پلان و هم در مقطع داراي انحنا هستند. این سدها داراي ضخامت کمتر و ساختمان اقتصادي تري
هستند سدهاي قوسی پوسته اي نیز می نامند. بلندترین سدهاي قوسی جهان نظیر سد Ingurskaya در شوروي سابق با 301
متر ارتفاع و سد vajaont در ایتالیا با ارتفاع 261/6 متر جزو سدهاي دو قوسی هستند که به عنوان مثال بیشترین ضخامت سد
vajont فقط متر می باشد.
سد قوسی وزنی:
سدهاي قو سی ضخیم به این نام خوانده می شوند سد وزنی که ترکیبی از سدهاي قو سی و سدهاي وزنی ا ست تنها اختلاف
محدودي در صرفه جویی مصالح ن سبت به سدهاي وزنی دارد. در این حالت به دلیل انحنا و کم قوس ها و زیاد بودن ن سبی شعاع
آنها بتدریج که به سمت ق سمتهاي پائین تر دره حرکت می شود بخصوص در ترازهاي کاملا پائین ضخامت سد به طور مح سوس
افزایش می یابد از جمله سدهاي قوسی وزنی مشهور سد Hoover در آمریکا با ارتفاع 221/6 متر است که ضخامت قوس در تراز
تاج سد برابر 13/7 متر و در محل پایه 201 متر می باشد.
سد قوسی مرکب:
در این حالت با توجه به موقعیت توپوگرافی منطقه و با نظر طراح می توان از انواع مختلف سـدهاي قوسـی مرکب (ترکیبی) را ارائه
نمود بدین معنی که سد طراحی شده در ق سمت هاي مختلف داراي خ صو صیات متفاوت از سدهاي متنوع با شد بعنوان مثال می
توان به سد Roselend در فران سه ا شاره نمود که ق سمت پائینی آن داراي قوس ا ستاندارد با تکیه گاههاي معمولی در جناحین
است. در بالاي این قسمت قوس بدون تکیه گاه کناري و شیبدار قرار دارد همچنین در Beauregard در ایتالیا با ارتفاع 132 متر
و طول تاج 408 متر از جمله این سدهاست.
سدهاي چند قوسی:
طراحی دال این سدها مطابق اصول حاکم بر قوس ها انجام می پذیرد و در سایر موارد عینا مشابه سدهاي پایه دار مورد بررسی قرار
می گیرد از جمله سدهاي چند قو سی؛ سد Florence در آمریکا به طول 962 متر ا ست که از 58 قوس و 59 پایه ساخته شده
است.
بارهاي وارده بر سدهاي قوسی:
از آنجا که سدهاي قوسی نسبتا نازك هستند نیروهاي ناشی از فشار بالابرنده از اهمیت کمتري برخوردارند مگر آنکه در تحلیل سد
به مناطقی با ترك هاي افقی در بالادســـت برخورد شـــود که در اینصـــورت مقدار نیروي مذکور تغییر و افزایش پیدا خواهد کرد.
هنگاهی که ترك افقی در وجه بالادست سد ایجاد می شود فشار بالا برنده در داخل ترك برابر فشار هیدرواستاتیکی آب در مخزن
و در تراز مربوط شده پس از انتهاي ترك تا بدنه پائین دست به صورت خطی (از فشار مخزن تا فشار پایاب) تغییر می کند.
در این نوع سدها تنش هاي بوجود آمده در اثر فشار یخ و تغییرات درجه حرارت از اهمیت بسیار بالائی برخوردارند فشار یخ نیروي
سنگینی را در ترازهاي بالاي سد قوسی بر آن وارد می کنند و می توان آن را بر ضخامت cm60 یا بیشتر برابردر سطح تماس یخ و
سد در نظر گرفت. تنش هاي حرارتی باعث حرکت سد در تابستان به سمت بالادست و در زمستان به سمت پائین دست می شود
از طرفی اختلاف درجه حرارت بالادست و پائین دست سد نیز می تواند تغییر شکل ها و تنش هاي حرارتی ایجاد نماید که به نوبه
خود از اهمیت قابل ملاحضه اي برخوردار است.
طراحی و محاسبه سدهاي قوسی:
براي این امر طراح یک طرح تقریبی و کاملا اولیه را بر اســاس موقعیت توپوگرافی منطقه و نیازهاي پروِژه ارائه می نماید و ســپس
محاسبات را روي آن انجام داده توزیع تنش را در تمام سازه بدست می آورد و ضرایب ایمنی را کنترل می نماید. مجددا با توجه به
نتایج محاســباتی که بدســت آمده ابعاد و مشــخصــات جدیدي را براي ســد در نظر می گیرد و احتمالا در موقعیت مکانی ســد نیز
تغییرات مختصري بوجود می آورد و بعد محاسبات را تکرار می کند این امر تا آنجا ادامه می یابد که توزیع تنش ها و مقادیر ضریب
اطمینان در محدوده مجاز و قابل قبول قرار می گیرند طبیعی اسـت که در تمام این مراحل یافتن مشـخصـات سـازه اي که ضـمن
برآوردن نیاز حداقل هزینه ممکنه را دارا و اقتصادي ترین حالت باشد مد نظر خواهد بود.
طرح مقدماتی و انتخاب ابعاد اولیه سد عموما بر ا ساس تجربیات و روش هاي تقریبی سریع صورت می پذیرد و بدین معنا که یا از
مشخصات سدهاي مشابه و یا ارزش هاي تقریبی ارائه شده جهت تحلیل سازه حدود احتمالی ابعاد سازه معین می گردد. روش هاي
تقریبی خود یا بر اساس تجربیات بدست آمده از سدهاي ساخته شده پیشنهاد گردیده اند و یا روش هاي عموما دستی هستند که
تا حدود عملکرد سازه را در مقابل نیروهاي وارده م شخص می سازند پس از این مرحله از روش هاي دقیق تر موجود براي شروع
طرح نهائی سد ا ستفاده می گردد که در هر حال عموما تکرار محا سبات براي ر سیدن به ابعاد بهینه لازم ا ست.از جمله روش هاي
مقدماتی براي طرح و تحلیل سدهاي قوسی عبارتند از: -1 معیارهاي usbp براي طراحی مقدماتی -2 معیارهاي Varshney.S.R
براي طراحی مقدماتی -3 تئوري ا ستوانه اي جدار نازك -4 تئوري ا ستوانه هاي جدار ضخیم -5 تئوري الا ستی سته (روش قوس
هاي مستقل).
همچنین روش هاي همچون -1 روش بار آزمونی -2 تئوري پوســـته -3 روش اجزاي محدود از جمله روش هاي دقیق و یا کاملا
دقیقی هستند که جهت طرح نهائی سدهاي قوسی بکار گرفته می شود.
سیستم انحراف:
در هنگام طراحی یک سد که بر روي رودخانه ساخته می شود و به منظور خ شک نگه دا شتن محیط کار در زمان احداث سد می
بایست وضعیت انحراف جریان رودخانه را طول مدت اجراء بدنه اصلی سد بررسی نمود بررسی و تعیین وسعت و میزان مسائل ناشی
از انحراف رودخانه ب ستگی م ستقیم به اندازه جریان و پتان سیل جریان روخانه دا شته. انتخاب منا سبترین روش براي انحراف جریان
رودخانه در زمان ساخت بدنه ا صلی سد تا تاثیر مهمی بر اقت صاد و ایمنی کار دا شته بطور معمول بین هزینه تا سی سات انحراف و
امکان ایجاد خطر یک رابطه خطر ن سبی حاکم می با شد عواملی که در تعیین سی ستم انحراف نقش دا شته و می بای ست در هنگام
طراحی در نظر گرفته شوند شامل موارد زیر می باشند:
الف: خصوصیات و وضعیت جریان رودخانه
ب: دوره بازگشت و اندازه سیلاب انحراف
ج: بررسی تاثیرات ناشی از سازه هاي هیدرولیکی تنظیم کننده جریان در بالادست
د: کنترل میزان آلودگی و تیرگی جریان رودخانه
ه: روشهاي انحراف
وضعیت جریان رودخانه:
در ارتباط با موقعیت جغرافیایی حوزه مورد بررسی سیلابها می توانند ناشی از ذوب برفی و بارش باران بر روي برف باران فصلی و یا
رگبارها باشند هریک از این موارد داراي خصوصیات انحصاري بوده و می بایست در مطالعه مورد نظر قرار گیرند براي نقاطی که در
آنها بارانهاي فصلی یا رگبارها رخ می دهند در طی فصل خ شک نیاز به کمترین حد تا سی سات حفاظتی می با شد در حالیکه براي
سیلابهاي ناشی از ذوب برف یا باران روي برف تداوم جریان در مدت زمان طولانی در طی سال وجود دارد بهر حال جریان ناشی از
رگبارها در هر زمان می تواند رخ دهد و زمان آن تقریبا غیر قابل پیش بینی می باشد لذا طرح می بایست بگونه اي باشد که بتواند
هم جریانهاي کم و هم جریانهاي سیلابی را در طی دوره ساخت کنترل نماید.
ب- دوره بازگشت و اندازه سیلاب انحراف: در انتخاب سیلاب طرح می بایست موارد زیر مورد توجه قرار گیرند:
– مدت زمان لازم براي اجراي کامل و تعداد فصول سیلابی در طی دوره
– تعیین هزینه ناشی از خسارات وارد آمده توسط سیلاب
– تعیین زمان توقف کار در اثر وجود ســـیلاب و تعیین اثرات آن برهزی نه ها و همچنین تعیین تاثیرات تاخیر در تکمیل کار و
خسارات وارده بر نیروها و تجهیزات پیمانکار
-برر سی میزان ایمنی کارگران وتامین امنیت اهالی ساکن در پایاب در صورتیکه سیستم انحراف بر اثر وقوع یک سیلاب ا ستثنائی
تخریب گردد و یا کارآئی خود را از دست دهد:
بهرحال براي سدهاي کوچک که در طی یک فصل ساخته می شوند می توان سیلاب انحراف را متناسب با سیلابهایی که درطی آن
فصل رخ می دهند در نظر گرفت. با توجه به خصوصیت اصلی سیلابها که تصادفی هستند و ممکن است مجددا تکرار گردند لذا اگر
سی ستم انحراف براي جریانهاي نا شی از یک رگبار شدید ناگهانی طرح شده با شد لازم ا ست راهکارهایی جهت ذخیره حجم آب
ناشی از رگبار را براي چند روز در نظر گرفت.
ج: بررسی تاثیرات ناشی از سازه هاي هیدرولیکی تنظیم کننده جریان در بالادست:
با اســتفاده از یک برنامه بهره برداري تغییر بافته براي ســازه موجود در طی ســالهاي ســاخت ســازه جدید می توان حداکثر مقدار
سیلاب طرح را کاهش داد در نتیجه تا سی سات انحراف، کوچکتر خواهند گردید در هر حال حداکثر دبی طرح براي طراحی سازه و
سی ستم انحراف آب بر ا ساس عملیات روندیابی بد ست آمده که کمتر از حد حداکثر دبی سیلاب در نظر گرفته شده می با شد.
همچنین عملیات کنترل (قطع و وصل) جریان در بالادست را می توان توسط سازه هاي تنظیم کننده جریان در طی زمان ساخت
فراز بند مسدود کردن سیستم انحراف و یا برداشتن فراز بند انجام داد.
د: کنترل میزان آلودگی و تیرگی (گل آلودگی) جریان رودخانه:
یکی از عوامل مهم و تاثیرگذار بر روي سیستم انحراف، کنترل میزان آلودگی و تیرگی است که در اثر ساخت سیستم انحراف بوجود
می آید از الگوهایی که با میزان آلودگی محدود می شوند و کمترین زمان ساخت و آلودگی را دارند می بایست در نظر گرفته شوند
عواملی که بر روي آلودگی رودخانه در طی زمان اجرا موثر هســتند عبارتند از اجراء و حذف فرازبند کارهاي خاکی انجام شــده در
مجاورت جریان آب؛ شــمع کوبی و تخلیه مواد زاید و بدین لحاظ می بایســت در همه طرحهاي انحراف. اثرات آلودگی جریان. گل
آلودگی و تیرگی جریان و عوامل موثر در آن مورد بررسی قرار گیرند.
روش هاي انحراف:
روش و الگوي انحراف سـیلاب در طی زمان اجراي سـد به عواملی نظیر خصـوصـیات فیزیکی. محل و اندازه وشـکل سـدي که باید
ساخته شود حدود کارهاي تاسیسات جانبی تظیر سرریز. پن استاك وسیستم تخلیه کننده و آبگیري و عملیات ساختمانی که پشت
ســرهم اجرا می شــوند بســتگی دارد و هدف می بایســت انتخاب یک الگو و روش بهینه با در نظر گرفتن عواملی نظیر عملی بودن
روش کاهش هزینه ها؛ کنترل آلودگی جریان و میزان ریسک باشد.
به طور کلی در انحراف جریان رودخانه در طول زمان اجرا سد می توان یک یا ترکیبی از روشهاي زیر را مورد استفاده قرار داد:
– تونل انتقال در داخل تکیه گاهها
– مجرا و آبراهه هاي روباز احداث شده در محدوده سد
– انحراف چند مرحله اي جریان از روي بلوکهاي نیمه تمام سد.
یک م شکل م شترك در تمام طرح هاي سی ستم انحراف تامین نیازهاي پایاب در طول دوره اجرائی می با شد و این امر خ صو صا
زمانیکه عملیات انسداد سیستم انحراف انجام می گیرد بصورت بارز دیده می شود.
تونلها:
در موادي که کمبود فضاي مناسب یا فضاي اشغال شده توسط نیروگاه سبب گردد که نتوان از مجراها یا آبروها استفاده نمود تونل
می تواند به عنوان یک گزینه مناســب مطرح گردد. ممکن اســت طویل نمودن تونل به جهت ایجاد فضــاي کافی جهت اســتقرار
تاسیسات اجرائی سودمند باشد لاکن از سوي دیگر طول کوتاه تونل از دیدگاه اقتصادي هیدرولیکی مطلوبتر می باشد اندازه انحراف
واب سته به بزرگی سیلاب؛ ارتفاع فرازبند و حجم مخزنی که تو سط فراز بند ایجاد شده ا ست می با شد و لذا ارزیابی اقت صادي براي
ارتفاع فرازبند برحســب ســطح مقطع تونل می تواند صــورت پذیرد و اقتصــادي ترین حالت انتخاب گردد. در واقع با افزایش ارتفاع
فرازبند؛ ابعاد مقطع تونل کاهش می یابد و این بدان معنی خواهد بود که با افزایش هزینه احداث فرازبند هزینه احداث تونل ممکن
اســـت کاهش یابد و بدین ترتیب هزینه احداث مجموعه فرازبند و تونل براي بارهاي هیدرولیکی متفاوت می تواند تعیین و طرحی
که حداقل هزینه را داشته باشد انتخاب گردد. انسداد نهایی تونل انحراف بطور معمول با بتن ریزي در محل انسداد صورت می گیرد
که ممکن ا ست در بالاد ست یا در محل پرده آب بند واقع شده با شد در صورتیکه تونل انحراف به تونل دیگري مت صل گردد بطور
معمول محل انسداد در بالادست محل تقاطع خواهد بود. زمانیکه بتن ریزي محل انسداد صورت پذیرفت بدلیل بروز پدیده انقباض
بتن (shrinkage (لازم ا ست با تعبیه ابزاري براي تزریق حد فا صل بدنه تونل و بتن ریخته شده درز بوجود آمده تو سط م صالح
مناسب و با فشار پر گردد تا از عدم امکان حرکت آب در محل انسداد اطمینان حاصل شود.
مجرا و آبرو در داخل بدنه سد:
مجراهاي انحراف هم سطح با رودخانه بوده و داخل بدنه سد سازي جانمایی می گردند مجرا می تواند فقط براي انحراف جریان آب
در حین ساخت سد و یا به عنوان قسمتی از تاسیسات آبگیري یا لوله انتقال آب به نیروگاه در نظر گرفته شودو بهرحال می بایست
بعد از انجام انسداد اولیه تمامی طول مجرا توسط بتن پر گردد. همچنین می بایست با نصب کلید آب بندي فلزي یا لاستیکی و نیز
پیش بینی ســـیســـتم تزریق؛ اطمینان کافی از عدم تراوش از داخل مجرا را بوجود آورد انقباض بتن و تاثیرات حرارتی بتن حجیم
استفاده شده در سیستم انسداد می بایست با احداث سیستم سرد کننده بتن کنترل گردد.
آبراهه هاي روباز:
براي دره هاي عریض، اقتصادیترین روش انحراف استفاده از یک آبراهه است که از محدوده ساختمانی و کارگاه عبور می نماید. براي
تعیین مشخصات آبراهه لازم است که رابطه ظرفیت تخلیه آبراهه و ارتفاع فرازبند تعیین و برآن اساس محاسبات اقتصادي صورت
پذیرد . گزینه اي که حداقل هزینه را دارد انتخاب شــود. آبراهه را می توان بســته به بزرگی ابعاد در یک یا چند محل و یا در یک
بلوك که داراي ارتفاع کم است اجرانمود و همچنین می توان با توجه به پیشرفت عملیات اجرائی محل آن را تغییر داده متناسب با
امکانات موجود آن را بهنگام نمود.
انحراف چند مرحله اي:
در روش انحراف چند مرحله اي از انحراف و هدایت جریان از روي بلوکهاي با ارتفاع کم و یا آبراهه انحراف ســود برده می شـود. در
این حالت در حین اجراي عملیات ا صلی سد ممکن ا ست فرازبند از یک طرف رودخانه به سمت دیگر آن انتقال داده می شود. در
طی مرحله اول، جریان توسط یک بخش از روخانه به سمت پائین دست هدایت شده و همزمان عملیات اجرائی سد در قسمت باقی
مانده شــروع و تا رســیدن به یک ارتفاع ایمن ادامه می یابد. در مرحله دوم فرازبند به قســمت دیگر منتقل شــده و جریان از روي
بلوکهایی که در مرحله قبل ســاخته شــده اند به پایاب منتقل می گردد. و در عین عملیات اجرائی کارهاي باقی مانده صــورت می
گیرد. بدین ترتیب با هدایت متناوب آب از بلوکهاي پائین و ساخت بلوکهاي بعدي بتدریج ارتفاع سد افزایش یافته تا حدیکه بتوان
از طریق تاسیسات آبگیري. سرریز و تاسیسات دیگر آب را به پائین دست منتقل نمود. بدیهی است این حالت خاص سدهاي بتنی
می باشد.
فرازبند:
فرازبند یک سد موقت یا یک مانع می با شد که براي انحراف رودخانه یا براي حفاظت و محصور کردن یک منطقه در طول عملیات
اجرائی استفاده می گردد. در طراحی فرازبند مسائل اقتصادي طرح می بایست در نظر گرفته شود.
اصلاح پی:
الف- حفاري: کل ناحیه اي توسط سد بتنی اشغال می گردد و باید تا رسیدن به یک بستر سنگی مناسب که قادر به تحمل نیروهاي
وارده از طرف سد، مخزن و تا سی سات جانبی با شد حفاري گ شته؛ ق سمت بالایی بردا شته شود. در انجام این عملیات که به و سیله
انفجار صورت می گیرد بایستی شدت انفجار به حدي باشد که از بروز پدیده هاي نظیر خورد شدن سنگ پی . لق شدن و یا دیگر
م سائلی که سبب کاهش قدرت باربري پی میگردد کاملا جلوگیري شود. کلیه حفاریها بای ستی مطابق با نق شه هاي اجرائی با شند
زمیانیکه مصالح تشکیل دهنده پی شیل. گچ . گل سنگ یا سنگ سیلتی لازم است که عملیات حفاظتی در مقابل هوا و فرسایش
آبی و در برخی محیط ها در مقابل یخ زدگی صورت پذیرد این گونه سطوح حفاري شده می تواند توسط یک لایه به ضخامت چند
دسی متر از مصالح غیر حفاري شده حفاظت گردد.
ب- شکل دره: در صورتیکه پروفیل (نیمرخ)دره محل سد ن سبتا باریک با شیب هاي تند تکیه گاهی با شد ارتفاع سد با حرکت از
مرکز آن به سمت جناحین بتدریج کاهش می یابد و در نتیجه تغییر شکل ناشی از بار وارده از طرف مخزن در مقاطع مرکزي بیش
از مقاطع کناري خواهد بود از طرفی از آنجا که در اغلب سدهاي بتنی؛ بلوکها از طریق کلید و تزریق به یکدیگر مت صل شده اند بر
اثر اعمال تغییر شــکل هاي فوق الذکر که یک اثر پیچشــی در ســازه بوجود می آید که به پی منتقل می گردد. در صــورت وجود
شک ستگی تیز در پروفیل حفاري شده دره و لذا تغییر ناگهانی در ارتفاع سد این نامنظمی در سنگ پی سبب بروز تغییرات شدید
تنش در سد و پی و میزان پایداري آن خواهد گردید. بدین خاطر نیمرخ سنگبري شده می بایست بدون تغییرات و نامنظمی شدید
بوده و تا حد امکان از تغییرات نرم و یکنواخت پیروي نماید. براي مقاطع عرضی به طور معمول بهتر است سطح پی بصورت شیبدار
طراحی گردد که با شیبدار نمودن سطح پی از پا شنه به سوي پنجه سد مقاومت برش پی افزایش می یابد این امر خ صو صا در
سنگهاي رسوبی بسیار مناسب است.
بهسازي گودي ها:
در بسیاري از موارد حفاریهاي اکتشافی، گسل ها، شکستگی ها و درزها را نشان نمی دهند در حالیکه بهسازي این مناطق ضعیف و
برداشت مواد ضعیف و جایگزینی آن با مصالح مناسب (بتن) لازم می باشد بر اساس تحقیقات انجام شده توسط USBRلازم براي
بهسازي پی بصورت زیر تعیین می شود و در هر حال قضاوت مهندس طراح تعیین کننده خواهد بود.
d 0/0066dH 1/ 52 H 45/ 7m براي
d 0/ 3bH 1/ 52 H 45/ 7m براي
H ارتفاع سد از روي سطح پی (متر)
B عرض منطقه ضعیف (متر)
D عمق منطقه ضعیف نسبت به زیر سطح سنگ سالم مجاور (متر) که باید برداشته شود.
حفاظت در مقابل رگاب:
روش هاي محا سباتی اعم از تحلیلی یا تقریبی ممکن ا ست براي ت شریح ضرایب اطمینان، تنش ها و تغییر شکل هاي پی منا سب
باشند ولی معمولا نمی توانند پدیده رگاب را پیش بینی نمایند. گسل ها یا درزه ها ممکن است توسط مصالحی پر شده باشند که
در اثر جریان آب شسته شوند و تولید یک مجراي انتقال را بنمایند که خطر ساز خواهد بود لذا براي هر گسل یا درزه می بایست با
ایجاد یک حفره و پر نمودن آن با بتن راه جریان را کاملا مســـدود نمود. ابعاد این حفره در جهت عمود بر درزه برابر عرض منطقه
ضعیف بعلاوه cm30 از هر طرف براي اتصال به سنگ سالم خواهد بود و در جهت موازي با درزه بعد حفره مذکور معادل 1/5 برابر
بعد دیگر آن می باشد از نظر اجرائی لازم است که حداقل بعد حفره 1/5 در نظر گرفته شود براي تعیین عمق حفره مذکور می توان
از روش هاي محاسباتی تراوش استفاده نمود.
تزریق:
هدف اصلی از انجام عملیات تزریق در سنگ پی، پر کردن درزها و شکافهاي احتمالی بوجود آوردن یک مانع موثر در مقابل تراوش
از زیر بدنه سد و تحکیم پی می باشد براي این امر از چاه هاي تزریق کمک گرفته می شود که فاصله طول و امتداد آنها و نیز شیوه
انجام عملیات تزریق بستگی به ارتفاع سازه و مشخصه هاي زمین شناسی پی دارند. با توجه به وسعت تغییرات پارامترهاي فوق در
هر محل لازم ا ست براي هر موقعیت، مطالعات خاص صورت پذیرد در سدهاي بتنی تزریق به سه گروه کلی تزریق پرن آب بند و
تزریق بین درزه ها تقسیم بندي می گردد که بشرح زیر می باشند:
.1 تزریق تحکیمی .2 تزریق پرن آب بند
-1 تزریق تحکیمی:
براي پر نمودن حفره ها، مناطق شکسته و ترکهایی که در زیر سطح نهانی سنگبري شده وجود دارند از تزریق با فشار کم استفاده
می شود و در طی آن از طریق حفاري چاك ها (مو سوم به چاك B (و تزریق آن، به سازي سنگ صورت می پذیرد و سعت ناحیه
تزریق شده به عمق گمانه و شرایط محلی بستگی دارد. براي همپوشانی بهتر گمانه بصورت متناوب جانمایی می شوند. عمق گمانه
ها از 6 تا 15 متر با توجه به وضعیت سنگ و ارتفاع سد متغیر می باشد براي سدهاي با ارتفاع کمتر از cm30 و با توجه به شرایط
محلی، گمانه هاي B می توانند فقط در محدوده پاشنه سد حفاري گردند. حفاري گمانه هاي B عمود بر سطح زمین انجام پذیرفته
دگر آنکه در اثر وجود درز شک ستگی یا گ سل لازم با شد که امتداد آن تغییر نماید. همچنین حفاري عمدتا از روي سطح سنگبري
شده انجام شده در برخی موارد از روي سطح بتن و در پاره اي موارد نادر از داخل گالري پی صورت می گیرد. در صورتیکه تزریق از
روي سطح بتن صورت پذیرد، باید دقت داشت که فشار تزریق سبب شناوري سازه و حذف چسبندگی بتن با سنگ نگردد.
-2 تزریق پرده آب بند:
ساخت پرده آب بند در نزدیکی پا شنه سد و با هدف کنترل تراوش از طریق حفاري گمانه هاي عمیق و تزریق با ف شار بالا صورت
می گیرد. این گمانه ها به گمانه هاي A مشــهور بوده و معمولا از داخل گالري حفاري می شــوند. جانمایی گمانه ها باید به نحوي
باشد که قاعده پرده تزریق در محدوده تصویر قائم پاشنه سد واقع گردد در صورتیکه حفاري از داخل گالري صورت پذیرد و از آنجا
که گالري در ارتفاع بالاتري ن سبت به کف رودخانه قرار دارد حفر چاهکهاي قائم باعث فا صله گرفتن پرده آب بند از پا شنه سد می
گردد و لذا می توان حفاریها را با زاویه 15 به سمت بالا د ست متمایل نمود مگر آنکه گالري نزدیک به وجه بالاد ست با شد که در
این صورت می توان حفاري را قائم انجام داد. عمق هر گمانه بسیار متغییر بوده و بسته به مشخصات پی و فشار آب مخزن دارد در
پی هاي سخت این عمق در حدود 30 تا %40 عمق آب و براي پی هاي ضعیف این عمق بیشتر شده و حدود %70 عمق آب خواهد
بود. در هنگام انجام عملیات تزریق می توان مشـخصـات دقیق هر گمانه را تعیین نمود براي سـدهاي بلند که گالري پی در فاصـله
ن سبتا دور از وجه بالا د ست قرار دارد گمانه هاي ردیف A تو سط گمانه هاي ردیف C که از داخل مخزن و ب صورت مایل به سمت
پایاب حفاري می شوند تقویت خواهند شد. این گمانه ها مشابه گمانه هاي A می باشند.
زهکشی پی:
اگر چه در اثر اجراي مناسب پرده تزریق مقدار تراوش کاهش می یابد اما گاهی بدلیل نفوذ جریان از اطراف پرده میزان زیر فشار در
زیر بدنه سد زیاد خواهد شد. به این دلیل و براي کاهش ف شارهاي بالا برنده در پی از تعدادي چاهک زهک شی سود برده می شود
که در یک یا چند ردیف و در پائین د ست پرده آب بند حفاري می شوند اندازه، فا صله و عمق این گمانه ها نیاز به ق ضاوت فنی از
خصوصیات سنگ داشته و معمولا درزاي قطر cm7/5 می باشد.
درزهاي سازه:
تشـکیل ترك در سـدهاي بتنی نامطلوب اسـت و بروز ترك در نقاط مختلف می تواند یکپارچگی سـازه را از بین برده باعث زوال و
خرابی سد می گردد. سه گونه اصلی درز در سازه هاي بتنی مر سوم ا ست که به درز انقباض، درز انب ساط، درز ساختمانی م شهود
است.
درز انقباض:
ه منظور کنترل ترکهاي بوجود آمده در بتن هاي حجیم، روش معمول، احداث سـد در چند بلوك که توسـط درزهاي عرضـی جدا
شده اند می باشد. درزهاي انقباض (ناشی از جمع شدگی بتن) قائم بوده و معمولا از پی سد تا تاج ادامه می یابند همچنین درزهاي
عر ضی بر محور طولی سد بوده و ب صورت پیو سته از سراب تا پایاب ادامه می یابند بسته به ابعاد سازه ممکن ا ست نیاز به احداث
درزهاي طولی انقباض نیز احساس گردد. درزهاي طولی قائم بوده موازي با محور سد اجرا می گردند. چنانچه یک درز طولی با بدنه
پائین د ست و یا بدنه بالا د ست سد برخورد نماید لازم ا ست که امتداد درز به نحوي تغییر یابد که عمود بر سطوح خارجی با شد.
طول حداقل این تغییر امتداد یک الی 1/5 متر باشد و یا آنکه درز در فاصله اي در حدود 4/5 الی 6 متر از وجه تمام گردد. درزهاي
انقباض باید دو بلوك را کاملا جدا نمایند و هیچگونه چ سبندگی بین آنها وجود ندا شته با شد لذا آرماتورها در محل درز کاملا قطع
می گردند به منظور کاهش صدمات خورد شدن بتن در محل برخورد درز باسطوح نما زیبا سازي آن بهتر است لبه ها داراي پخی
باشند. نحوه شماره گذاري عمودي بلوکها از جناح راست به سمت چپ بوده و بلوکهایی که داراي درز طولی می باشند از سمت بالا
دست به طرف پایاب با حروف نشان داده می شوند.
درز انبساط:
درزهاي انب ساط به منظور اجاره دادن به افزایش حجمی سازه در اثر افزایش درجه حرارت و اغلب براي جلوگیري از انتقال تنش از
یک سازه به سازه مجاور آن احداث می شوند م شابه درزهاي انقباض، این درزها نبای ستی داراي چ سبندگی بوده و معمولا تو سط
مصالحی نظیر چوب پنبه، ماستیک و لاستیک هاي اسفنجی که قابل تراکم بوده و تنش را منتقل نمی کنند پر می شوند.
درز ساختمانی (اجرائی):
درز ساختمانی در سازه هاي بتنی ق سمت ریخته شده قبلی ا ست که بر روي آن بتن جدید ریخته می شود و بتن جدید در محل
درز کاملا به بتن قبلی چ سبیده و سخت می شود و معمولا پیمانکاران براي سهولت اجرائی از آن ا ستفاده می کنند. قبل از بتن
ریزي بر روي یک درز ساختمانی باید مصالح مثل ولق را از سطح درز کنده و سطح را کاملا توسط هوا یا جت تمیز نمود در صورت
لزوم می توان از شن پاشیدنی مرطوب استفاده کرد. سطح قبل از بتن ریزي کاملا با آب شسته می شود ولی در هنگام بتن ریزي
سطح آن باید کاملا خ شک با شد کلیه سنگهایی که بر روي سطح نمایان ه ستند باید کاملا ا شباع با سطح بیرونی خ شک تمیز و
عاري از م صالح شنی با شند. سطوح سنگی با تخلخل زیاد و سطوح افقی یا تقریبا افقی با جذب آب بالا بای ستی با ملات منا سب
کاملا پوشانده شوند.
فواصل درزها:
موقعیت و فاصله بین درزهاي انقباض بستگی به خصوصیات فیزیکی محل احداث سد جزئیات سازه هاي وابسته سد نتایج بررسی
حرارتی، روش هاي اجرائی و ظرفیت پیش بینی شده براي سیستم بتن ساز دارد.
آب بندي درزها:
گشودگی موجود در بین درزها می تواند مسر مناسبی براي عبور آب از سراب به سمت پایاب به وجود آورد و بدین لحاظ لازم است
از نوار آب بند در بالا دست جهت کنترل این تراوش استفاده گردد و همچنین به منظور ایجاد یک محیط بسته براي انجام عملیات
تزریق بین درزها و یکپارچه نمودن سازه لازم است از آب بندها در تمام مرزهاي درزه استفاده شود تا سیال تزریق شود کاملا به تله
افتاده و نتواند از درز خارج شود از انواع مختلف آب بندها می توان آب بندهاي فلزي، لا ستیکی، pvc ا شاره نمود. که عرض حدود
cm30 ، دندانه دار با یک حباب در ربط براي سدهاي بلند و با شکل م شابه و به عرض cm25 براي سدهاي کوتاه منا سب می
باشند.
کنترل درجه حرارت در سازه هاي بتنی حجیم:
یکی از مهمترین م شخ صه هاي سازه هاي بتنی حجیم نظیر سدهاي بتنی رفتار حرارتی آنها می با شد. مهمترین هدف در کنترل
درجه حرارت بتن کنترل اندازه و فواصل ترکها بتن می باشد اندازه و حدود کار تابعی از اهمیت سازه، روش ساخت و درجه حرارت
محیط اســت. بطور کلی بروز ترك در بتن بدلیل تاثیر روي قابلیت آب بندي تنش هاي داخلی، دوام و شــکل ظاهري نامطلوب می
باشد. روش هاي کنترل درجه حرارت می تواند بصورت پیش سرمایش (precooling (و یا پس سرمایش (postcooling (باشد
که بهرحال کاهش میزان سیمان م صرفی، ا ستفاده از سیمان کم حرارت را ا ستفاده از پوزولانها و جایگزینی آن با سیمان نیز می
تواند ما را در کنترل درجه حرارت بتن یاري نماید.
ابزار دقیق در سدهاي بتنی:
سدها به عنوان منابع ذخیره سازي آب طراحی و ساخته می شوند لذا این سازه ها عامل مهمی در توسعه ظرفیت رودخانه با اهداف
ک شاورزي، تامین آب شرب، نیروگاهها و تولید انرژي، کنترل سیلاب، تفریحات و سایر پروژه هاي اقت صادي سودمند مح سوب می
گردند.
حکمت و فلسفه نصب ابزار دقیق:
عوامل مهم و متغیرهاي که در یک سـد بتنی می بایسـت مورد مشـاهده قرار گیرند و سـیر تغییرات آنها بدقت کنترل گردد عمدتا
شامل جابجایی ها، تغییر شکلها، نشست ها، تراوش، سطوح پترومتري در پی سازه و زیر فشارهاي وارده به بدنه سد می باشد اضافه
می نماید که جابجائی کلی و جابجایی نسبی بین بخش هاي مختلف سازه می بایست بدقت مورد بررسی و کنکاش قرار گیرد. بدین
لحاظ اهداف کلی ابزار گذاري شامل تشخیص، پیش بینی، استفاده در مسائل حقوقی و موضوعات تحقیقاتی خواهد بود.
الف: تشخیص:
.1 ارزیابی پارامترهاي طراحی
.2 ارزیابی مطلوبیت تکنیکهاي جدید ساختمانی
.3 ارزیابی عملکرد رضایت بخش در دراز مدت
ارزیابی پارامترهاي طراحی:
ابزار گذاري غالبا نقش ا صلی را در ارزیابی پارامترهاي طراحی ایفا می کند بخ صوص آنکه در طی ساخت مهند سین تا در خواهند
بود که با اطلاعات بد ست آمده صحت طراحی در هر مرحله را کنترل نمایند. علاوه بر این اطلاعات بد ست آمده کمک می کنند تا
فرضیات تئوریک اولیه که در طرح سازه بکار رفته است در مقایسه با شرایط واقعی تصحیح گردند.
ارزیابی مطلوبیت تکینکهاي جدید ساختمانی:
تجربه نشان داده است که تکنیکهاي ساختمانی جدید یا اصلاح شده تا زمانیکه بر اساس کارکرد عملی به نحو مطلوب و ارضا کننده
آزمایش ن شده اند نمی توانند با اطمینان کافی مورد پذیرش متخ ص صان و مهند سان عمران قرار گیرند. داده ها و اطلاعات بد ست
آمده از ابزار دقیق می تواند به ارزیابی مطلوبیت روشهاي جدید و یا تصحیح آنها کمک موثر نماید.
ارزیابی عملکرد رضایتبخش در دراز مدت:
هنگامی که اطلاعات بدست آمده از یک سیستم ابزار گذاري با مقادیر پیش بینی شده سازگاري مناسب داشته باشد و نشان دهنده
رفتار مطلوب سازه با شد ممکن ا ست که وجود ابزار ضروري به نظر نر سد اما همین اطلاعات ثابت می کند که تغییرات قابل توجه
بعدي می تواند سبب بروز ا شکال در سی ستم گردند و بهمین دلیل آگاهی از عملکرد ر ضایتبخش سد به تنهایی براي ا ستفاده در
طراحی هاي بعدي ارزشمند است.
ب) پیش بینی:
داده هاي بدست آمده از تجهیزات ابزار دقیق نصب شده در داخل بدنه سد و جناحین می تواند جهت پیشگوئی و پیش بینی رفتار
سد در آینده مورد ا ستفاده قرار گیرد این پی شگویی ممکن ا ست حاکی از عملکرد ر ضایتبخش سد یا خرابی جدي آن با شد که
سینی و بقاي سد را به خطر انداخته و لذا نیازمند اقدامات پیشگیري کننده و چاره جویانه باشد.
ج) مسائل حقوقی:
اطلاعات بد ست آمده از قرائت ابزار دقیق ن صب شده می توانند براي تخمین اولیه پارامترهاي عملکرد سازه تا تا سیس یک بانک
اطلاعاتی قوي براي ا ستفاده احتمالی آتی سودمند با شند در هنگام بروز صدمه جدي به سد و یا وقوع دعواي ق ضایی و مطالبات
خ سارت نا شی از احداث سد یا بروز حوادث نامطلوب اطلاعات به د ست آمده از ابزارها قادرند در تعیین عوامل موثر در حادثه و در
قضاوت حقوقی صحیح مورد استفاده قرار گیرند.
د) تحقیقات:
براي آگاهی از طبیعت پیچیده نیروهاي مختلف که به سد اعمال شده و در رفتار آن موثر ه ستند مطالعه رفتار سازه هاي موجود
بسیار مناسب و مفید می باشد و اطلاعات بدست آمده از ابزارها و می توانند به عنوان داده هاي مفید و ارزنده اي براي استفاده در
طرح هاي آتی بکار گرفته شـوند در واقع این اطلاعات باعث پیشـرفت در تکنیک هاي اجرائی، آنالیز، و طراحی شـده باعث توسـعه
روشهاي طرح نوآوري و درك بهتر از مکانیزم خرابی سد خواهند گردید.
تعداد، نوع، و موقعیت ابزار دقیق:
دلایل مختلف براي ن صب ابزار دقیق در سدهاي جدید یا قدیم وجود دارد. در حالت کلی سوالات ا سا سی در این زمینه که باید به
آنها پاسخ داده شود عبارتند از: تعداد، نوع و موقعیت هر ابزار که پا سخ مربوط می تواند بصورت تابعی از ترکیبات احتمالی حوادث،
درك مستقیم یک حادثه و یا حس عمومی مشترك باشد ولی باید توجه داشت که هر سد داراي موقعیت منحصر به فرد بوده و می
بای ست طراحی و نصب ابزارهاي اندازه گیري در آن مختص خود آن سد با شد که مهمترین عامل مورد نظر، م شخصات سازه اي و
ژئوتکنیکی سد و تکیه گاههاي آن است.
حداقل ابزار مطلوب:
بر ا ساس مطالعات انجام شده تعیین حداقل ابزارهاي قابل ن صب به دو رده کلی سدهاي موجود (یا قدیمی) و سدهاي جدید طبقه
بندي میگردد و این بدلیل وجود تفاوتها وسائلی است که اهم آنها عبارتند از:
– روشهاي نصب مختلف در طی زمان ساخت را براي سد که در سدهاي ساخته شده استفاده از این روشها امکانپذیر نمی باشد.
– سدهاي جدید نیاز به بررسی ویژه در حالات زمان ساخت، اولین آبگیري و چند سال اول بهره برداري دارند.
– در سدهاي قدیمی پدیده هایی نظیر تغییر شکل سد و فونداسیون در گذشته رخ داده است که در حال حاضر غیر قابل تشخیص
می باشند.
– بسیاري از سدهاي قدیمی با استانداردهاي متفاوت با آنچه با آنچه در حال حاضر مرسوم است ساخته شده اند.
در حال عوامل مهمی که بر روي تجهیزات ابزار دقیق اثر می گذارند را می توان براي سدهاي جدید بصورت زیر بیان نمود:
الف- سدهاي بتنی قوسی ب- سدهاي بتنی وزنی ج- سرریز و تاسیسات آبگیري
طبقه بندي ابزارهاي اندازه گیري:
-1 وسائل اندازه گیري فشار هیدرواستاتیک: وسائل متنوعی براي اندازه گیري فشار هیدرواستاتیک وجود دارد که به صورت عمده
به سه دسته تقسیم می شود. -1 باز -2 بسته -3 سیستم بسته نوع بوردن
سیستم بسته -1 سیستم لرزان -2 کارسون و سیستم هاي باز معمولا بنام چاههاي مشاهده اي نامیده می شوند.
-2 وسائل اندازه گیري تنش:
اق سام مختلف و سائل اندازه گیري تنش وجود دا شته که جزئیات تیپ براي تنش سنج ها ارائه شده ا ست که چهار نوع معروف آن
عبارتند از:
-1 سلول گلوتزن -2 بارکالسون -3 تار مرتعش -4 جک صفحه اي
-3 وسائل اندازه گیري تغییر شکلهاي داخلی:
اندازه گیري تغییر شکل داخلی یک سد در هر صفحه و امتداد و کنترل و مقای سه آنها با تغییر شکلهاي مجاز و محا سبه شده از
اهمیت ویژه اي برخوردار است که شامل مولفه هاي اصلی قائم و افقی می باشد. براي اندازه گیري تغییر شکل داخلی سازه وسایل
مختلفی در د سترس می با شند که م شتمل بر نوار اندازه گیري، ک شش سنج گمانه اي یک نقطه اي و چند نقطه ایی درزه سنج
پاندول، ابزارهاي سنجش، اندازه گیر وایت مور، اندازه گیري مقاومتی، اندازه گیري میزان کج شدن و شیب سنج تغییر مکان سنج
اســـت. پاندولها در ســـدهاي بتنی براي تخمین تغییر مکانهاي افقی دو یا چند نقطه که بر روي خط عمودي ثابت قرار دارند مورد
استفاده قرار می گیرند و به دو گروه عمده پاندول مستقیم و معکوس تقسیم بندي می گردند که می تواند بصورت نوري یا مکانیکی
(سیمی) باشد.
پاندولهاي مستقیم:
از یک سیم فولادي با ترکیب ویژه که در انتهاي بالایی به نقطه اي ثابت بسته شده یک ظرف محتوي روغن براي تسریع در مسیر
این و ساکن شدن وزنه آویزان در انتهاي پائینی پاندول و یک سی ستم قرائت براي ارزیابی جابجایی سی ستم پاندول در ترازهاي
مختلف سد ت شکیل شده ا ست. وزنه هاي ا ستفاده شده در انتهاي پائینی سی ستم پاندول براي پیش تنیده کردن سیم پاندول تا
میزان از پیش تعیین شده بکار می روند.
پاندول معکوس:
سی ستم پاندول در انتهاي پائینی به نقطه اي ثابت ب سته شده و در انتهاي بالایی به یک شناور غوطه ور در یک ظرف مایع مت صل
شده که حرکت آزاد آن را تضمین می کند. مزیت پاندول معکوس نسبت به پاندول مستقیم در این است که نقطه ثابت سیم را می
توان با حفر گمانه در اعماق پی ســد ثابت نمود لذا اندازه گیري دقیق تر خواهند بود بهرحال در ســدها معمولا از ترکیب پاندولهاي
م ستقیم و معکوس ا ستفاده شده و تمام جابجاییها بر ا ساس قرائت هاي انجام شده با پاندول معکوس ارزیابی شده و با آن مقای سه
می شوند.
-4 وسایل اندازه گیري تغییر شکل سطحی:
تغییر شکلهاي افقی یا قائم بوجود آمده بر روي سطوح خارجی بدنه بتنی سد براي محاسبه کل تغییر مکان در مقایسه با یک سطح
مبنا باید اندازه گیري شود. تغییر مکان سطحی معمولا با روش هاي متعارف و نقشه برداري تعیین می شود. نقشه برداري و تعیین
موقعیت می تواند با مثلث بندي و … انجام پذیرد. وسایل جانبی مورد نیاز شامل مسیر، دوربین، تئودولیت، متر یا اندازه گیري طول
الکترونیکی و … می باشد.
-5 وسایل اندازه گیري لرزه (لرزه سنج):
لرزش هاي شدید در محل سد امکان ایجاد ترك در بتن یا رونگرایی پی و نیز بروز مشکلات پایداري در خاکریزها را فراهم می سازد
این لرزش ها می تواند نا شی از وقوع زمین لرزه یا انفجار با شد اندازه گیري حرکات نا شی از زمین لرزه قادر ا ست تا میزان مقاومت
سد طراحی شده را در مقابل حرکات زمین و یا تا حد یک زلزله مشخص معین نماید.
از لرزه سنجها یا ابزار اندازه گیري براي نشان دادن پاسخ سازه، پی یا تکیه گاهها به زلزله اي که اتفاق افتاده است استفاده می شود
عنوان کلی زلزله نگار به ابزارهایی اطلاق می گردد که به صورت اتوماتیک و پیوسته حرکات زمعین را معین و ثبت می کنند. پیکره
اصلی یک دستگاه زلزله نگار شامل یک قاب است که به زمین یا بدنه سد مها می گردد. در صورت حرکت قاب حرکات افقی و قائم
می توانند بصورت الکتریکی، نوري یا مکانیکی ثبت شده و پس به صورت شتاب، سرعت یا جابجایی تفسیر گردند.
خودکارسازي سیستم ابزار دقیق:
لزوم افزایش کیفیت داده هاي دســتگاه ها، اخذ ســریع، مخابره و تحلیل اطلاعات، حذف خطاهاي انســانی (ثبت و قرائت و قابلیت
نطابق برنامه ریزي کامپیوتري از جمله مواردي ه ستند که اهمیت خودکار سازي سی ستم هاي اندازه گیري را ن شان می دهند. به
طور کلی سـیسـتم اخذ اطلاعات بعنوان مهمترین عامل در خودکار سـازي اندازه گیري محسـوب می گردد بهرحال خودکارسـازي
د ستگاههاي سنجش رفتار سازه به دلایل مختلف از جمله عدم دسترسی به نیروي کاري مجرب، فواصل زمانی کوتاهتر بین اندازه
گیریها، ضرورت کنترل شبانه روزي سد دوري محل و عدم امکان د ستر سی آ سان به بعضی سدها روز به روز افزایش می یابد و با
توجه به کاهش هزینه هاي جنبی و افزایش قابلیت اعتماد به دستگاهها، استفاده از آنها مقرون به صرفه خواهد بود.
سد لاستیکی:
سد لاستیکی از دو واژه انگلیسی rubber یعنی لاستیک و dam یعنی سد تشکیل شده است. سد لاستیکی سدي است متشکل
از یک ورقه لاســتیکی دوجداره لوله اي شــکلی که در مقطع عرضــی رودخانه یا آبراههبه منظور بالا آوردن ســطح آب و تثبیت آن
نصب شده است. از این طریق آب را به اراضی اطراف یا کانالهاي انتقال و توزیع آب با دهانه آبگیري فرستند.
درون سد لا ستیکی با هوا یا آب پر می شود. پائین آوردن تاج سد با خارج کردن هوا یا آب از داخل رودخانه قرار می گیرد و آب
کاملا از مقطع عبور می کند و به پائین دست منتقل می شود. بنابراین درباره ي سدهاي لاستیکی دو مفهوم قابل بحث است:
-1 جنس بدنه سد: جنس بدنه لاستیکی و از یک ماده انعطاف پذیر می باشد.
-2 تنظیم فشار، تنظیم شکل خود سد توسط یک سیال تحت فشار مثل آب با هوا انجام می شود.
سد لا ستیکی از نوع سد انحرافی و تنظیم آب می با شد که در دنیا مطرح شده و طی 20 سال یا 30 سال گذ شته در برخی از
کشورهاي دنیا به اجرا در آمده است در حال حاضر نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
تاریخچه:
سد لاستیکی مقوله تقریبا جدیدي است که تجربه آن در ایران فقط به یک مورد در شهرستان بابلسر بر روي رودخانه بابلرود بر می
گردد و موارد مشابه به کشورهاي دیگر نظیر ژاپن، آلمان و آمریکا یافت می شود.
شخ صی به نام ایپر سون در سال 1956 در شهر لوس آنجلس آمریکا ا ستفاده از سد لا ستیکی را براي تنظیم آب به منظور تغذیه
مصنوعی در دشت لوس آنجلس مطرح نمود. این سد بوسیله فشار آب تنظیم می شود و به گونه اي طراحی شده بود که از فشار آب
پشت سد بدنه سد نیز پر می شد و بوسیله شناور در سطحی می ایستاد و تنظیم آب به صورت اتوماتیک صورت می گرفت. پس از
م شاهده م شکلات نا شی از ف شار در اجرا و عملکرد بحث جایگزین کردن آب با هوا را مطرح کردند و از این روش به عنوان رو شی
برتر استفاده می کنیم.
بدین منظور از یک د ستگاه کمپر سور کمکی ا ستفاده می کنیم. تا ف شار درون را بروي واب ستگی کامل به سطح کامل آب پ شت
تنظیم کنند. حتی در مواردي می توان ارتفاع سد را بیش از آنچه که نیاز است با کمک کمپرسور تنظیم کرد.
به نحوي که ارتفاع در سطحی بالاتر قرار گیرد.
مورد کاربرد:
کابرد سدهاي لاستیکی عبارت است از:
– دریچه کنترل سطح آب در سیستم هاي آبیاري و تامین آب
– دریچه کنترل آب سطح آب در سیستم هاي برقی آبی
– بالا بردن ارتفاع تاج سدها
– محدود ساختن مناطق جزر و مدي
– ایجاد حوضچه هاي تفریحی
– تصفیه فاضلاب
– سرریز مخازن
– دریچه تخنیه رسوب
– تغذیه سفره هاي آب زیر زمینی
– ایجاد اسکله قایقرانی
مقایسه سدهاي لاستیکی با دریچه هاي فولادي:
نزدیکترین سازه ائی که مشابهت عملی با سد لاستیکی دارد سد انحرافی دریچه دار است زیرا در سدهاي انحرافی غیر دریچه ائی
تنظیم سطح آب در یک رقوم ثابت ا ست نمی توان در رقوم سطح آب تغییراتی دا شت. مگر اینکه از دریچه متحرك ا ستفاده شود
بنابراین سدهاي دریچه دار فولادي رقیب سدهاي لاستیکی است.
مزایاي سد لاستیکی نسبت به سدهاي دریچه دار فولادي:
الف- هزینه نصـب: با توجه به موارد زیر می توان گفت که هزینه کلی سـاخت و نصـب سـدهاي لاسـتیکی یک چهارم یا یک سـوم
هزینه ساخت سدهاي دیگر است.
-1 دهانه بزرگتر، تعداد پایه کمتر: در ســدهاي دریچه دار هر 15-20 متر یک پایه قرار میدهیم و دریچه فلزي نصــب می کنیم که
هزینه بر است ولی در سدهاي لاستیکی تقریبا نیاز به پایه زیاد نیست و می توان این سد را تا عرض 150 متر هم بدون پایه وسط
به کار برد.
-2 ساخت ساده تر پی ن سبتا ساده: این سد تقریبا وزن ندارد و ن سبت به سازه هاي بتنی وزنش تقریبا برابر صفر ا ست چون یک
ورقه لاستیکی می باشد که مثل بادکنک باد شده است و به هیچ وجه فشار غیر قابل تحملی را به پی وارد نمی کند و در نهایت می
توانیم از پی خیلی ساده ائی که بتوان جداره لا ستیکی را در آن مهار کرد ا ستفاده کنیم. در این صورت نیاز به ا ستفاده از پی هاي
سنگین و پر هزینه از بین می رود.
-3 قابلیت نصب روي هر شیب جانبی، هزینه کمتر دیواره هاي جانبی:
در سدهاي دریچه دار لازم است که تکیه گاه کناري داراي جداري با شیب قائم ساخته و نصب شود. ولی در سدهاي لاستیکی با هر
شیبی که بدنه سد داشته باشد حتی 45 درجه یا کمتر می توان با مختصر تغییراتی در بستر، سد را نصب کرد و بدین طریقه نیاز
به هیچ نوع تنظیم پر هزینه دیگري نیست.
-4 عدم نیاز به سازه فوقانی روي بدنه سد: در سدهاي دریچه دار به جرثقیل و تجهیزات الکترومکانیک نیاز است تا بتوان سیستم را
مانورو دریچه را باز و بســته کرد که هم به دلیل بار اســتاتیکی وارد به ســازه و هم پر هزینه بودن مشــکل ایجاد می کند ولی در
سدهاي لاستیکی تقریبا تمام این موارد حذف وارد و هزینه کمتر می شود.
-5 دوره کوتاهتر ساخت: ساخت سد انحرافی دریچه دار در شرایطی که فعلا در ایران موجود ا ست به 2 تا 3 سال زمان نیاز دارد.
مشروط برآنکه در کارخانه ساخته شده باشد. ولی بر اساس تجربیات موجود در دنیا تمام عملیات ساخت سد لاستیکی را در 3 تا 4
ماه می توان انجام داد. بیشترین زمان مصرف شده در ساخت آن، بخش مربوط به انحراف آب و ساختن پی سلامت و عملیات نصب
را می توان در مدت کمتر از یک ماه انجام داد.
ب- هزینه هاي بهره برداري و زیست محیطی:
در این موارد نیز سدهاي لاستیکی مزایایی دارد که عبارت است از:
عدم نیاز به روغن کاري سیستم یا نگهداري سیستم هیدرولیکی و عدم نیاز به رنگ آمیزي و نیاز به موتور با قدرت کمتر.
پ- مسائل بهره برداري و زیست محیطی:
بهره برداري از مسائل زیست محیطی موارد زیر قابل توجه است:
حداقل به هم خوردگی در جریان نرمال آب (در ســـدهاي دریچه دار به دلیل وجود پایه زیاد شـــرایط نرمال آب رودخانه به لحاظ
هیدرولیکی تغییر می کند و مشکلاتی را براي طراحی ایجاد می کند ولی در سدهاي لاستیکی این مشکل وجود ندارد.)
– اطمینان از تخلیه به موقع بدنه سد بدون نگرانی از عمل نکردن دریچه ها
– عدم نیاز به ایجاد تغییر در مقطع طبیعی رودخانه
معایب سدهاي لاستیکی:
– امکان ایجاد خسارت در جداره سد بر اثر خار و خاشاك و ذرات نوك تیز شناور در آب (با توجه به لاستیکی بودن بدنه سد)
– امکان ایجاد خسارت در اثر دستبرد
– عمر کمتر به سدهاي دیگر (در صورت نگهداري و بهره برداري عمر مفید آن بیش از 50 سال خواهد شد.
– امکان سایش سد پائین دست روي مهد بر اثر نوسانات بدنه.
نحوه عملکرد اجزاي سد:
روي یکی از تکیه گاه ها در کنار سد اتاتک کوچکی در حدود 2 در 3 متر به نام اتامک کنترل وجود دارد. در لوله وارد اتامک کنترل
شود که از طرف دیگر به بدنه سد متصل می گردد. یکی از این لوله ها انتقال سطح آب بالادست و تنظیم شناور را به عهده دارد. و
دیگري هوایی را که کمپرسور بیرون می آید به داخل سیستم برده، بدنه را باد می کنند.
محفظه بالائی اتاقک کنترل، تنظیم کننده فشار هوا است در آن کمپرسور و شیرهاي تنظیم قرار می گیرد. یک شناور که در داخل
حوضچه ائی قرار دارد توسط یکی از لوله ها به آب بالادست مرتبط است و با کمک کابل دریچه هاي مربوطه را باز و بسته می کند
و با تحریک این دریچه ها و شیر مقطع و و صل ف شار داخل کمپر سور تنظیم می شود. کمپر سور شروع به کار می کند و هواي
ف شرده از طریق سیستم به داخل لوله برده شده، لوله هواي ف شرده را به داخل بدنه منتقل می کند و سد در ارتفاع دلخواه تنظیم
می شود.مهمترین ق سمت در احداث سد ق سمت پیچ ا ست که بدنه را بطور آب بند به پی و صل می کند بع ضی اوقات بدنه با یک
سیستم خطی فشار را به زمین وارد می کند. یعنی در یک ردیف بدنه به پی پیچ می شود که در ردیف در کنار لبه سد است و یک
ردیف هم در داخل به زمین مهار می شـود که به آن – duol line Anchor گفته می شـود. و در مواردي اسـتفاده می شـود که
طغیان هاي زیادي وجود دارد. ضخامت سد متناسب ا ست با ارتفاع آن است و براي سدهایی با ارتفاع 1 تا 4 متر مقادیر 10 تا 16
میلیمتر محاسبه شده است.
– مطالعه موردي – سد لاستیکی بابلسر:
با توجه به بازدیدي که از سد لا ستیکی انجام شده ا ست مطالب گفته شده تو سط م سئول فنی سد و همچنین آمار اطلاعات داده
شده توسط اداره آب شهرستان بابلسر و اداره آب کل استان مازندران مطالب زیر قابل توجه است:
سد لا ستیکی بابل سر بر روي رودخانه بابلرود در م سیر جاده بابل به بابل سر قرار دارد. این سد تنظیمی انحرافی بوده و در واقع یک
سد دو منظوره است و براي دو هدف ساخته شده است:
-1 بالا آوردن سطح رودخانه بابلرود و ذخیره سازي کوتاه مدت جریانهاي پایه رودخانه با توجه به نیاز آبی منطقه و تامین آب کافی
براي پمپاژ پمپ هاي منطقه و آبیاري اراضی اطراف.
-2 جلوگیري از پیشرویی آب شور دریاي خزر به آب رودخانه در فصلهاي کم آب نظیر تابستان
یکی از قواعد این سد این است که در زمان سیلابی، لاستیک کف رودخانه می خوابد و مانع جمع شدن ر سوب می شود و به این
طریق از وارد شدن خسارت به سازه هاي جانبی جلوگیري می کنند.
علل انتخاب سد لاستیکی نسبت به دیگر انواع سد:
شوري آب دریا: چون اینگونه سدها در نزدیکی دریا داراي کیفیت بالاتري دارد و مانع پیشروي آب شور دریا به رودخانه می شود.
– چون شیب رودخانه کم ا ست نمی تواند سنگ یا ذرات معلق و نوك تیز را با خود همراه آورد. بنابراین سد لا ستیکی هیچ گونه
خسارتی نمی بیند.
بستر سد لجنی است و امکان ساخت سد بتنی به علت نشست آن وجود ندارد.
ساخت این سد از سال 1374 شروع شد. در ابتدا قرار بود لاستیک از ژاپن خریداري گردد که به دلیل بالا بودن قیمت پیشنهادي
طرح به عقب افتاد. در اواخر سال 1376 لاستیک را از کشور فرانسه خریداري نمودند. در اوایل سال 1377 نصب گردید و سد مورد
بهره برداري قرار گرفت. سـاخت سـد 500 میلیون تومان هزینه در برداشـته اسـت. این سـد آب لازم را براي آبیاري 900 هکتار از
را ضی را فراهم می کند. مخزن آن داراي حجم 1000 مترمکعب و طول سه کیلومتر ا ست و در محل احداث رودخانه داراي عرض
120-100 متر می با شد. سد داراي طول 60 متر در ق سمت کف 72 متر در ق سمت تاج و حداکثر ارتفاع 2/8 میلیمتر با ضخامت
لا ستیک 6/8 میلیمتر می با شد و ب صورت دو ردیفه به پی پیچ شده ا ست. پی سد بتنی ا ست که به عرض 15 متر و ضخامت 60
سانتی متر بتن ریزي شده و در قسمت پائین دست و بالا دست به میزان 10 متر سنگ چین شده است وقتی ارتفاع آب بالاي سد
20-30 سانتی متر بیشتر شود. باد سد خالی می شود. زمان تخلیه سد نیم ساعت است. و پی از پائین آمدن سطح آب سد باد می
شود که مدت زمان بادگیري آن 45 دقیقه ا ست. با شروع اولیه 70 واحد بار می گیرد. کمپر سور خاموش می شود و بقیه بادگیري
متنا سب با ف شار آب پ شت سد ا ست که بطور خودکار حدود 220 تا 250 واحد از فروردین ماه تا مرداد ماه به علت بالا بودن نیاز
آبی زمینه هاي کشاورزي اطراف سد باد شده است. ولی در بقیه مواقع سد روي کف خوابیده است.
روشهاي بهسازي و مقاوم سازي سدها و راهکارهاي پیش رو در برابر زلزله
پایداري سدها در برابر بارهاي وارده دینامیک یو استاتیکی به دلیل اهمیت این گونه سازه ها چه از نظر کاربرد آنها و چه از نظر آثار
و صدماتی که از خرابی آنها ایجاد می گردد از اهمیت بالائی برخوردار ا ست. در این مقاله سعی شده با برر سی پایداري و باربري
سدها ي مختلف و حد شکست آنها شاخصه هائی جهت براورد باربري سدها در اختیار محققین قرار دهد.
ابنیه آبی نظیر سد و پایداري لرزه اي:
سدهایی که قرار ا ست در نواحی زلزله خیز ساخته شوند بای ستی به گونه اي طراحی گردند تا بتوانند در مقابل نیروهاي نا شی از
شدیدترین زلزله محتمل (MCE (در طول عمر مفیدشان مقاومت کنند. امواج به وجود آمده از زلزله باعث ایجاد نیروهاي دینامیکی
و لرزاندن زمین وپی سد گشته ونهایتا می تواند در سد به عنوان یک سازه الاستیک , تشدید ایجاد نماید . امواج زلزله که عموما به
علت حرکات پوســته زمین در امتداد گســلها به وجود می آید , از یک نقطه (یا یک منطقه کوچک)به نام «مرکز زلزله » در اعماق
زمین شروع شده , شتابی را در پوسته زمین باعث می شوندوآن را در جهتی که موج حرکت می کند , به حرکت در می آورند.براي
برر سی موقعیت گ سلها , طول آنها وفعال بودن شان لازم ا ست تا از برر سی هاي زمین شنا سی کمک ج ست ورکوردهاي زلزله هاي
گذشــته در منطقه مورد مطالعه , می تواند براي تعیین محل وقوع زلزله وبزرگی شــدت آن مورد اســتفاده قرار گیرد. در هر حال
معمولا براساس مطالعات قبلی انجام شده , هر کشور به مناطقی بر حسب تغییرات شدت زلزله تقسیم شده و نقشه هایی براي آن
ر سم می شود, نهایتا با توجه به این ناحیه بندي وح سا سیت سازه اي که قرار ا ست ساخته شود , شتاب زلزله طراحی تعیین می
گردد. در پاره اي موارد و بخصـوص براي سـاخت سـدهاي بلند وحسـاس ,لازم اسـت تا مطالعات لرزه زمین سـاخت صـورت پذیرد
و سپس شتاب زلزله براي طراحی معین گردد. شدت و شتاب زلزله معمولا برح سب ضریبی از شتاب ثقل (g (معیین می گردد ولذا
اگر شتاب زلزله برابر αg در نظر گرفتهشود ,α ضریب زلزله نامیده می شود . براي سدها و باتوجه به زلزله خیزي منطقه ضریب α
از حداقل 0/020 تا حداکثر حتی 0/3 ومعمولا بین 0/1 تا 0/15 براي سدهاي بلند در مناطق زلزله خیز تغییر می کند. شایان ذکر
ا ست که بزرگی نیروي زلزله تلبع عوامل مختلفی از جمله بزرگی زلزله , وزن سد ومیزان خا صیت ارتجاعی م صالح ت شکیل دهنده
سد می باشد.از آنجا که موج ناشی از زلزله ممکن است در هر جهتی حرکت نماید (برحسب نوع زلزله و مرکز آن ), براي سادگی
دو مولفه افقی و قائم براي شتاب زلزله در نظر می گیرند که معمولا شتاب قائم ,
3
2
شتاب افقی بوده, می تواند تا
2
1
آن نیز تقلیل
یابد . براین اساس , نیروهاي زلزله در دو جهت افقی و قائم در اثر وزن سد ونیز آب موجود در مخزن سد ونیز آب موجود در مخزن
تاثیر خواهند کرد که با توجه به خاصیت نوسانی زلزله , نیروهاي افقی می تواند به سمت بالا دست یا پایین دست و نیروي قائم می
تواند به ســمت بالا یا پایین اثر کند که در بین حالات مختلف , شــرایطی که بحرانی ترین حالت را براي طراحی نشــان دهد, مورد
بررسی وانتخاب قرار می گیرد.
-1 نیروهاي وارد بر سد
-1-1 نیروهاي زلزله ناشی از وزن سد
در اثر زلزله وامواج بوجود آمده از آن در ج سم سد نو ساناتی ایجاد شده که متنا سب با وزن آن , نیرویی به نام نیروي اینر سی به
مجموعه نیروهاي وارده به سد اضافه شده , خستگی هایی را در قسمتهاي مختلف سد به وجود می آورد. همانگونه که اشاره گردید,
به دلیل تقسیم شتاب زلزله به دو مولفه افقی وقائم (که مولفه افقی نیز می تواند در صفحه افق داراي جهات متفاوتی باشد), نیروي
اینر سی نیز داراي دو مولفه افقی وقائم خواهد بود. ا ضافه می نمایدکه نیروي اینر سی همی شه در جهت خلاف شتاب افقی زلزله به
سمت بالادست باشد, نیروي اینرسی افقی به سمت بالا دست باشد , نیروي اینرسی افقی به سمت پایین دست خواهد بود وبالعکس
وهمچنین براي شتاب قائم زلزله نیز چنین است.
-1-2 نیروي زلزله ناشی از آب پشت سد
آب پشت سد نیز دصورت وجود می تواند متاثر از دو مولفه افقی وقائم شتاب زلزله شده و متناسبا دو نیروي افقی و قائم بر سد وارد
کند.
-2عوامل خرابی سد
سد بتنی ممکن است به یکی از سه علل زیر سقوط نماید:
-1 لغزش روي یک صفحه افقی
-2 چرخش روي پنجه خود
-3 ضعف مصالح ساختمانی (افزایش تنش وارده نسبت به تنش مجاز)
1-2پایداري در مقابل چرخش یا واژگونی
اگر منتجه تمام نیروهاي وارده بر سد , از خارج از قاعده (یا مقطع افقی ) مربوط بگذرد , سد واژگون خواهد شد , مگر آنکه بتواند
Fm در مقابل تنش هاي کششی مقاومت نماید . براي بررسی پایداري سد در مقابل واژگونی , از ضریب اطمینان واژگونی (
) استفاده
می شود وآن عبارت است از نسبت لنگر نیروهاي مقاوم در مقبل واژگونی حول پنجه سد(یا مقطع)به لنگر نیروهاي واژگونی نسبت
به همان نقطه:
O
R
m M
M
F حداقل ضـریب اطمینان مذکور براي ســدهاي وزنی معادل 1/5 در نظر گرفته می شــود وچنانچه ایمنی ســد در
مقابل لغزش وتنش تامین گردد, معمولا ضریب اطمینان واژگونی بین 1/5 تا 2/5 به دست می آید .
2-2 پایداري در مقابل لغزش
خرابی سد وزنی می تواند در اثر لغزش روي قاعده ویا در اثر لغزش هر قطعه از سد روي سطح افقی قطعه پایینی (که جدا کننده
دو قطعه از یکدیگر اســت) اتفاق افتد. عواملی که می توانند در مقابل لغزش مقاومت کنند عبارتند از اصــطکاك ومقاومت برشــی
موجود بین دوقطعه پایین سد وسنگ فونداسین در محل قاعده که مجموعا نیروهاي مقاومت در مقابل لغزش را تشکیل داده و سد
باید به گونه اي طراحی گردد که این نیروها از نیروهاي لغزشی بیشتر باشند.
FS براین اساس ضریب اطمینان در مقابل لغزش(
) عبارت خواهد بود از:
نسبت کل نیروهاي افقی مقاوم در مقابل لغزش به نیروهاي افقی لغزشی
h
v
S
F
F
F
سدهاي قوسی از انواع سدهاي با اضافه ظرفیت باربري بالا و خصیصه ي خود انطباقی و برتري نسبت ایمنی به قیمت بهره می برند.
هر چه سد قو سی مرتفع تر و بزرگتر با شد، به همان ن سبت شرایط زمین شنا سی محل سد پیچیده تر بوده و ظرفیت مخزن نیز
بزرگ تر خواهد بود. بنابراین، در صورت وقوع هر گونه خرابی در این سدها، اقتصاد ملی متحمل زیان فراوان شده و زندگی و دارایی
مردم در معرض خطر قرار خواهد گرفت. در نتیجه، خسارت بالاي ناشی از فروریزي سد نشان دهنده ي اهمیت بالایی است که باید
به ارزیابی و نظارت بر مسائل امنیتی سد اختصاص داده شود. درحال حاضر، مهمترین اهداف در بررسی هاي امنیتی در این زمینه
شامل، تئوري مقاومت، تئوري پایداري، تئوري قابلیت اتکاء، تئوري صدمات شک ستگی به همراه تحلیل هاي شبیه سازي عددي،
ت ست مدل ژئوهند سی، ارزیابی و تحلیل بالعکس داده ها و غیره می با شد. با این وجود، این اهداف، دور از ا صول تئوریکال علمی و
اقبال از سوي چرخه ي مهندسین سد می باشد. این مقاله درباره ي پیشرفت هاي صورت گرفته در زمینه ي سدهاي قوسی و زیان
و خسارت ناشی از فروریزي این سدها و خلاصه اي بر تئوري هاي اصلی موجود و اهداف ارزیابی هاي امنیتی سدهاي قوسی بوده و
نقاط ضعف این تئوري ها و اهداف را تحلیل کرده و م شکلات موجود بر سر راه تحقیقات آینده را مورد ا شاره قرار داده و نهایتاً به
مسائل و موضوعات حیاتی و نقاط مشکل ساز به عنوان ارزیابی هاي امنیتی سدهاي قوسی می پردازد.
سدهاي قوسی:
سدهاي قوسی گونهاي از سدهاي امن و اقتصادي میباشند. از زمان ساخت اولین سد قوسی در جهان (سد زولا) در فرانسه در سال
1854 و اولین سد قو سی بلند در جهان( سد هاور) (به ارتفاع 221 متر و طول تاج 372 متر) در آمریکا در سال ،1936 سدهاي
قوسی به لطف اضافه ظرفیت باربري منحصر بفرد و خصیصه ي خود- تنظیمی، به وفور مورد توجه مهندسین سد در زمینه ساخت
سد در سراسر جهان قرار گرفته اند. در حال حاضر بیش از نیمی از سدهاي عظیم ساخته شده در سراسر جهان با ارتفاعی بیش از
200 متر از نوع سدهاي قوسی میباشند. در نواحی غربی چین گروهی از سدهاي قوسی ممتاز جهان با ارتفاعی بیش از 300 متر
در دست ساخت بوده و یا ساخته خواهند شد. سد سازي در تمام کشورهاي جهان این موضوع را به اثبات رسانیده است، که هر چه
سد بلندتر و مرتفع تر باشد، اهمیت اقتصادي و جنبه هاي امنیتی آن بیشتر خواهد بود. بطور کلی، سدهاي قوسی با مخازن عظیم
مانند سد قوسی مالپاست فرانسه، سد قوسی وایونت ایتالیا و غیره ثابت کرده اند که در صورت فروریزي و خرابی، عواقب این مسئله
کاملاً جدي بوده و نه تنها اقتصـــاد ملی را متحمل زیان قابل توجهی می کنند، بلکه جان و مال مردم را شـــدیداً به خطر خواهند
انداخت. در سال 1959 سد قوسی مالپاست فرانسه به دلیل لغزش بدنه سد بهمراه لایه ي عمیق سنگی شالوده، فرو ریخت که این
اتفاق منجر به مرگ 400 نفر و از د ست رفتن سدمایه ي اقت صادي هنگفتی گردید. بنابراین اهمیت بالایی باید به م سائل امنیتی
سدهاي قوسی داده شود و بررسیهاي عمیقی باید به سمت تنش، تغییر شکل و مکانیزم تخریب در حین بهره برداري از این سدها
سوق داده شود و همچنین ارزیابی هایی در ارتباط با ضریب اطمینان سدهاي قوسی باید صورت پذیرد. .( به این معنی که فاصله ي
بین حالت طراحی شده و حالت تخریبی سد قو سی باید ارزیابی شود). به طور کلی اکثر سدهاي قو سی داراي شرایط ژئولوژیکی
پیچیده، شرایط محیطی ناسازگار، عدم قطعیت فیزیکی (تصادفی)، پارامترهاي مکانیکی و غیره می باشند. تمام این فاکتورها باعث
عدم قطعیت در تحقیقات صورت گرفته درزمینه ي امنیت سدهاي قوسی شده است. تمام تئوري ها و اهداف حال حاضر داراي هم
نقطه ي ضعف و هم نقطه ي قوت بوده که باید پیشرفت ها و تکمیلات مربوطه به سرعت صورت پذیرد.
بارپذیري سد با تئوري مقاومت:
بر طبق تئوري مقاومت، خرابی یک سد قوسی به جهت ترك هاي قوسی ایجاد شده براثر تنشهاي کششی اضافی، تسلیم شانه و یا
بدنه ي سد بر اثر تنش هاي ف شاري ا ضافی، لغزش بدنه ي صخرهاي سد در امتداد سازه ي نرم و ضعیف بر اثر تنش هاي بر شی
اضافی و… به وقوع می پیوندد. با مقایسه ي مقاومت تحت شرایط محدود شده و اثر بار طراحی میتوان مشخص نمود، که آیا سازه
به مقاومت تخریبی (مقاومت نهایی) خود رسیده است یا خیر. در کشورهایی مانند ایالات متحده، ژاپن، چین و… رسم بر این است
که ضریب اطمینان مقاومت کششی و فشاري از طریق آنالیز تنش ــــ کرش سد قوسی توسط فرایند تقسیم بار تیر قوسی بدست
آمده و سپس ضریب اطمینان مقاومت بر شی برا ساس ا صل تعادل حد بدنه ي صلب محا سبه شود. در محا سبات عددي تو سط
فرآیند المان محدود و…مقیاس مور- کولمب و دراکر ـــ پراگر به طور معمول به عنوان میزان تسلیم براي مصالح سنگی خاکی مورد
استفاده قرار میگیرند. در حالی که براي بتن مقیاس پارامتري چهارگانه به طور معمول مورد استفاده قرار می گیرد.
مزایاي ضریب اطمینان مقاومت عبارت است: از محاسبات ساده، قرارگیري بر پایه ي سالها تجربه و فعالیت مهندسین سد، متداول
در بین مهندسین و متخصصین سد و همچنین قابلیت انطباق با ضرائب اطمینان مجاز مشخص شده در کشورهاي مختلف. مشکل
این راه حل آن ا ست که نار سایی مقاومت موضعی ممکن نی ست باعث تخریب کلی سد قو سی شود و تنها زمانی که سطح تماس
لغزش، یک صــفحه و یا یک قوس دایروي باشــد و از قبل داده شــده باشــد، میتوانیم یک نتیجه ي محاســباتی منطقی ازضــریب
اطمینان تنش برشی بدست آوریم. به علاوه روش تئوري مقاومت، بدنه، شانه و شالوده ي سد را به عنوان یک تسلیم جامع و کلی
در نظر نمیگیرد. براي کامل کردن فرآیند آنالیز ضــریب اطمینان مقاومت، بســیاري از دانشــجویان از جنبههاي مختلف به تحقیق
پرداختهاندسان مینگ کووان، ژانگ جینگ جیان و… ضریب اطمینان نقطه اي را بررسی و پیشنهاد کردهاند. چنجیان پینگ، وانگ
لیانکوي و… تأثیر و طول ترك ها را بر روي تخریب سدهاي قوسی مورد مطالعه قرار داده و یک مقدار بحرانی را براي ترك و طول
ترك ها پیشــنهاد کرده اند. چن جین، هووانگ وي و… تحلیل هایی را بر روي اندازه ســطح ترك خورده انجام داده و فرضــیه ي
سطح ترك را پی شنهاد کرده و دامنه ي بحرانی را نیز به د ست آوردهاند. تمام تحقیقات و مطالعات فوق الذکر به مفاد آنالیز تئوري
مقاومت سدهاي قوسیاضافه شده است. با این وجود قبول و انتخاب این مفاهیم نیازمند مطالعات بیشتري می باشد.
بارپذیري سد با تئوري پایداري:
طبق مکانیک سنتی، هیچ گونه مشکل پایداري وجود ندارد، و لغزش سد قوسی درامتداد سطح تماس فونداسیون، ناپایداري شانه
هاي سـد، و لغزش بلوك سـنگی درامتداد سـطح تماس سـازه، همگی مرتبط با تخریب مقاومتی می باشـند. اما با توجه به تعریف
پایداري کینماتیک، هر گونه تغییر در یک حالت و یا یک شیئ، یک حرکت به حساب آمده و موضوع پایداري مطرح میشود. زمانی
که تمام بدنه سد به دلایل مختلف درحالت پایداري محدود شده به سر میبرد، تنها یک آ شفتگی جزئی باعث انحراف سد ازحالت
تعادل اولیه خود شده و باعث تخریب غیر قابل بازگ شت میشود. با توجه به این اصل که زمانی که تخریب کامل سد قو سی اتفاق
میافتد، حالت ســکون ســد به حالت قابل حرکت تغییر میکند، رن دینگ ون با توجه به منبع مطالعات تغییر حالت ســیســتم،
پیشـنهاد کرد که تخریب کامل سـدهاي قوسـی ممکن اسـت در ارتباط باپایداري باشـد. اما بر خلاف ناپایداري کمانشـی، این نوع
ناپایداري مربوط به ناپایداري حد نقطهاي بوده و شاخص تعیین کننده ي امنیت سد قو سی همان اتکاء سد می با شد. با توجه به
تحقیقات صورت گرفته در ارتباط با ناپایداري سد قو سی تا هم اکنونهیچگونه پی شرفتی نه بر پایه ي تئوري مکانیکی دقیق حتی
به شکلی ساده و عملی صورت نگرفته ا ست. در حال حا ضر، پی شرفتهایی در زمینههاي تحقیقاتی در ارتباط با پایداري کلی سد
قوسی به قرار زیر صورت گرفته است: روش اضافه بار، ذخیره ي مقاومت، روش ترکیبی اضافه بار و ذخیره ي مقاومت و غیره.
ـ روش اضافه بار
طبق این روش با فرض ثابت بودن پارامترهاي مقاومت مصـــالح و تحت عمل ترکیبی بارهاي عملی نرمال، بار افقی با افزایش حجم
مخزن (بالاتر رفتن تراز آب) تا آنجا افزایش مییابد، که ناپایداري و تخریب سـد قوسـی واقع شـود. ثابت اضـافه بار عبارت اسـت از
ن سبت بار تخریبی به بار قائم (نرمال)، ضریب اطمینان ا ضافه بار غالباً ب سیار بالا بوده و میتواند به روش مدل سازي ژئومکانیکی و
یاشبیه سازي حسابی بدست آید. با این حال در عین فعالیت طبیعی سد قوسی اضافهبار بیش از اندازه بسیار غیر محتمل می باشد،
بعلاوه، اثر عواملی همچون پی سنگی، خوردگی، ن ش ست و قلیایی شدن م صالح سازهاي به دلیل وجود آب بر روي مقاومت در نظر
گرفته نشده است ( الالخصوص ناحیه ي ضعیف پی سنگی ).بهر حال، خطر واقعی به خاطرتشدید بار نمی باشد، بلکه بخاطر کافی
نبودن مقاومت مصالح می باشد.
ـ روش ذخیره ي مقاومت
بر طبق این روش، تحت شرایط عدم تغییر بارعمودي، مقاومت بدنه سد و پی سنگی به تدریج کاهش مییابد، تا زمانی که ناپایداري
و تخریب سد قو سی وقوع یابد و ضریب ذخیره ي مقاومت عبارت ا ست از تعداد دفعات کاهش نیمه. با این حال، در این روش به
تعدادي مدل نیاز اسـت. به طور کلی این آزمایش بر طبق اصــل تعادل انجام میشــود، بدین معنا که به جاي ثابت نگه داشــتن بار
خارجی و کاهش تدریجی مقاومت مصـالح، مقاومت مصـالح ثابت نگه داشـته میشـود وهمزمان بار خارجی و بار مرده ي خود سـد
افزایش مییابد، تا آنجا که تخریب صورت پذیرد. براي آزمایش به روش ذخیره ي مقاومت معادل، مشکل اساسی که همزمان بودن
افزایش بار خارجی پی سنگی و بدنه ي سد می باشد باید حل گردد.
گو چونماو، گونگ ژاوزیاگ و… بر طبق اصـل ارضـاء تشـابه مدل فیزیکی و با اسـتفاده از دسـتگاه گریز ازمرکز* بعنوان دسـتگاه
بارگذاري و جایگزین کردن میدان ثقلی با میدان نیروي گریز از مرکز، متوجه ي افزایش همزمان بار خارجی پی سنگی و بدنه سد
شـــدند و آزمایش به روش ذخیره ي مقاومت معادل را بر روي یک مدل انجام دادند. نتیجه آزمایش نشـــان داد که گرایش بزرگی
تنش و بزرگی تنش هاي کششی و فشاري به طور اساسی به سمت قانون عمومی می باشد. براي انجام آزمایش به روش ذخیره ي
مقاومت بر روي یک نمونه، نیاز به ایجاد مصــالح جدیدي می باشــد که بتواند تغییرتدریجی مقاومت برشــی پی ســد، ســطح نرم و
ضعیف سازه بر روي پی سنگی را آشکار ساخته و همچنین تکنیک هاي آزمایش را پاسخ گو باشد.لو جینچی، لی چاووگو و… بعد از
سالها بررسی ” مصالح با تغییرات مشابه دما” را توسعه داده اند که براي مدلسازي گسل هاي بین لایهاي و بدنه هاي صخره اي قابل
اسـتفاده میباشـد. این مصـالح از بلنک فیکس*، روغن موتور، مصـالح و مخلوطهاي حل شـدنی پلیمري که به میزان معینی با هم
ترکیب شدهاند، ساخته شده ا ست. در حین آزمایش با افزایش دما، مقاومت م صالح بتدریج کاهش مییابد. با وجود اینکه ضریب
ذخیره ي مقاومت یک تصویر واضح را ارائه می کند، اما علت اصلی تخریب سد قوسی نمیباشد. بنابراین کاهش مقاومت به نسبت
نامساوي منطقی تر می باشد و فرآیند تضمین برابراغلب مورد استفاده قرار میگیرد.
ـ روش ترکیبی
تخریب یک سد قوسی تنها به دلیل اضافه بار و یا کاهش مقاومت مصالح نمی باشد، بلکه به دلیل اثر توامان دو فاکتور مذکور است.
بر طبق روش ترکیبی، با ترکیب کردن اضافه بار با ذخیره مقاومت، زمانی که سد قوسی به یک ضریب اضافه بار مشخصه می رسد،
مقاومت باید به اندازه ي ان مرتبه کاهش دا شته شود، که باعث تخریب سد قو سی می شود.روش ترکیبی از لحاظ تئوري معقول
می باشد، اما عملکرد واقعی نسبتاً کامل شده می باشد. خصوصاً هیچ گونه استاندارد استواري در ارتباط با اینکه تا چه اندازه باید
ا ضافه بار ایجاد شود، قبل از اینکه مقاومت م صالح کاهش پیدا کند، وجود ندارد. در حال حا ضر، مطالعه ي کلی تخریب ناپایداري،
تنها توسط آزمایشهاي مدل هندسی صورت می پذیرد و موفقیتهایی در شبیه سازي کامپیوتري و محاسبات عددي روند خرابی
سدهاي قوسی صورت پذیرفته است.
کاربرد تحلیل پایداري سدهاي قوسی در ارزیابی ایمنی سدهاي قوسی
همانطور که درجهان مادي به طور چشـــمگیري دیده میشـــود، تصـــادفی بودن، احتمال وقوع یک پدیده در یک حالت خاص را
منعکس میکند. در مورد سـدهاي قوسـی این موضـوع درعدم قطعیت در ارتباط با خصـوصـیات مصـالح و بارگذاري خارجی دیده
میشود. تحلیل پایداري طبق تئوري احتمال و آمار ریاضیاتی، روش منطقی تر و پی شرفته تري را درارزیابی ایمنی سدهاي قو سی
ارائه می کند. تحلیل پایداري در زمینه ي احتمال به ما پاسخ می دهد، بدین معنا که اعتبار عملکرد نرمال سد قوسی تحت شرایط
کاربري خاص و محیط اطراف در طول عمر ســـازه تحت مطالعه قرار می گیرد. گو هوایژي، چن زوپینگ، لیو نینگ و… با فرض
تصادفی بودن بارگذاري (شامل تغییرات درجه حرارت) و پارامترهاي مصالح، بررسیهاي خود را به سوي تغییرات زمانی سد قوسی
بتنی و تودة ســنگی شــانه ســد معطوف کردهاند. وانگ ســیجینگ، هوانگ ژیکوان و… اثر احتمال ناپایداري توده ســنگی و تغییر
پذیري پارامتر مکانیکی بر روي سازه را تحت مطالعه قرار دادهاند. لیان جیجان، یانگ لینگ کیانگ و… با در نظر گرفتن بارگذاري
و پارامتر مصالح بهعنوان متغیرهاي تصادفی و با کمک المان محدود تصادفی توزیع شاخص پایداري سد قوسی را بررسی کرده اند.
با وجود اینکه تئوري هاي پایداري، کاربردهاي نســبتاً گســتردهاي را در آنالیز ایمنی ســدهاي قوســی پیدا کرده اســت، اما تنها در
پایداري نقطهاي قابل اســتفاده می باشــند. تلاش هاي بیشــتري در جهت شــناســایی طرح مهندســی بر پایه ي آنالیز پایداري
سیستماتیک باید صورت پذیرد، مخصوصاً براي بررسی و حل یک سري از مشکلات تکنیکی و تئوریکال مانند روش آنالیز پایداري
سیستماتیک، تکنیک آنالیز شبکه ي احتمال کاربردي، سیستم تصمیم گیري، پارامترهاي آماري قانون توزیع و غیره.
تئوریهاي دیگري در زمینه ي ارزیابی ایمنی سد قوسی
عدهاي از پژوه شگران معتقدند که تخریب یک سد و توده ي سنگی به دلیل گ سترش م ستمر تركهاي ایجاد شده بر اثر تجمع
دائمی آ سیب اولیه میبا شد و بنابراین فرآیندهاي مکانیک آ سیب و مکانیک شک ست را می توان براي مطالعه ي تخریب سدهاي
قوسی انطباق داد. هوانگ یون و دیگران پایداري و تمایل گسترش تركهاي پاشنه ي سد در طرف بالا دست سدهاي قوسی را به
کمک فرآیند المان شــکســت ســه بعدي و تئوري فاکتور تراکم انرژي کرنش حداقل مورد مطالعه قرار داده و متوجه شــده اند که
شکافتن بر اثر آب، فاکتور اصلی در جهت انتشار ترك هاي ابتدایی می باشد. پژوهشگران دیگر به سد قوسی به عنوان یک سیستم
دینامیکی توجه کرده و خرابی را ازنقطه نظر تغییر شـــکل غیر خطی مورد بررســـی قرار دادهاند. زمانی که تخریب تجمعی وتغییر
شکل سیستم سد قوسی از بینظمی به انتظام گسترش مییابد، و منحنی تغییرشکل سیستم از روال مساوي و خطی به شتاب و
غیر خطی گســترش مییابد، خرابی کلی در حال صــورت پذیرفتن می باشــد. طبق بررســی هاي صــورت گرفته در زمینه ي علل
خطاهاي صورت گرفته در سد دو قو سی “کن” واقع در اتریش، لومباردي متخ صص و مهندس سد سویی سی، نظریه ي ضریب
لاغري سدها را در سال 1986 بیان و منحنی لومباردي* را ارائه کرد، که این منحنی یک خط صاف می با شد که تنها ب ستگی به
ارتفاع سد دارد.رن کویینگ ون و دیگران شکل و علل ایجاد این منحنی آسیب را به کمک تئوري پایداري کمانشی و مقاومت بدنۀ
سد مورد مطالعه قرار داده و پیشنهاد کردند که منحنی لومباردي به دو دسته تقسیم شود: دسته اول هذلولیهایی با در نظر گرفتن
مقاومت بتن بدنه سد به عنوان پارامترمی با شند، که ب ستگی به ارتفاع سد و مقاومت بتن بدنه سد دارند، د سته دوم منحنی هاي
توانی می باشند، که بستگی به کمانش بدنه ي سد دارند، به این معنا که بستگی به مدول الاستیسیته ي بتن بدنۀ سد، ارتفاع سد
و… دارند.
پیش بینی ها
خصوصیاتی از قبیل ذخیره ي سرمایه گذاري، ظرفیت باربري و ایمنی بالا، باعث شده است که سدهاي قوسی، مخصوصاً سدهاي
بلند قوسی مورد توجه تمام کشورهاي جهان قرار گیرند. سدهاي قوسی به طور فزایندهاي بلندتر ساخته می شوند و شالوده ها نیز
به طورفزایندهاي پیچیده تر می شــوند. شــرایط ژئولوژیکی پیچیده و متغیر، به همراه تلفات ســنگین در صــورت تخریب ســدهاي
قوسی، دانشمندان را بر آن داشته تا به بررسی وحل مشکلات تکنیکی ساخت سدهاي قوسی بپردازند. شکافتن و تسلیم شدن به
دلیل تنش مو ضعی بیش از حد پا سخ طبیعی هر سد قو سی می با شد. بی شک قبل از تخریب سد قو سی، یک فرآیند شکافت و
تسـلیم بوجود میآید و درطی این فرآیند پتانسـیل سـد قوسـی پایدار مانده و بنابراین کارکرد ایمن ادامه مییابد. بنابراین بررسـی
عملکرد و مکانیزم سدهاي قوسی در طی فرآیندي که از تسلیم موضعی مقاومت شروع و تا تخریب کامل سد به طول می انجامد،
بسیار لازم و ضروري است. در بعضی کشورها مانند چین معتقدند که تئوري پایداري سازه باید در طراحی سدهاي قوسی استفاده
شود. با این وجود، در ارزیابی حال حا ضر، پایداري سدهاي قو سی به کمک تئوري پایداري، توابع و عملکردهاي انتخاب شده ي
بیشتر بر اساس خصوصیات تخریبی مقاومت سدهاي قوسی بوده و آنچه در حال حاضر در حال بررسی می باشد، همچنان پایداري
مو ضعی ا ست. یکی از مباحث عمده در مطالعات آینده چگونگی انتخاب متغیرهاي ت صادفی به گونهاي ا ست که منعکس کننده ي
حالت سی ستم سد قو سی به عنوان متغیرهاي ا صلی براي آنالیز پایداري کلی سدهاي قو سی با شد. با وجود اینکه موفقیتهاي
چشمگیري در زمینه ي بررسی پایداري لغزشی سدهاي قوسی در طول سطح تماس شالوده و همچنین در زمینه ي ناپایداري بدنه
ي سنگی شانه ي سد به کمک تئوري پایداري جنب شی صورت پذیرفته ا ست، اما اجزاء یک سد قو سی شامل بدنه و شانه سد و
شالوده ي سنگی و تغییر شکل هایشان بر روي هم اثر متقابل گذاشته وجدا نشدنی می باشند. بنابراین در نظر گرفتن بدنه و شانه
ي سد و شالوده ي سنگی به عنوان یک مجموعه ي واحد جهت بررسی مکانیزم خرابی سدهاي قوسی ارزش بررسی را داشته و یک
معیار ناپایداري کلی را بدست داده وایمنی کل سد را مشخص می سازد. بدنه سدهاي قوسی و مصالح فونداسیون که اغلب بتنی،
سنگی و خاکی میباشند جزء مصالح با کشش پایین و یا غیر کششی میباشند. در حال حاضر، معیارهاي تسلیم مور ــــ کولمب و
دراکر ــــ پراگر و معیار چهار پارامتري به طور معمول مورد پذیرش مصالحی مانند مصالح سنگی ــــ خاکی و بتنی میباشد. تفاوت
عمدهاي بین نسبت هاي تنش ـــ کرنش اندازه گیري شده سدهاي قوسی و روابط مذکور وجود دارد. از لحاظ اقتصادي این موضوع
عملی نمی باشد که به طورنامحدودي نقاط اندازه گیري شالوده سد را براي بررسی مدل ساختمانی مصالح افزایش دهیم. در عوض،
بسیار واقع بینانه و منطقی است که یک مدل ساختمانی ازمصالح بر اساس اطلاعات اندازه گیري شده صریح به کمک فرآیند آنالیز
معکوس و یا تکنیک تطبیق شبکه ي ع صبی بد ست آوریم. به لطف خ صو صیاتی مانند مخارج پایین آزمایش کردن، غیر تخریبی
بودن و… تکنولوژي اندازه گیري مایکروویو و تکنولوژي برر سی لیزري، در ارزیابی ایمنی سدهاي قو سی کاربردهاي و سیعی را پیدا
کردهاند. اطلاعات نشان دهنده ي آن است که کاربري بیش از30 درصد از سدهاي قوسی متناقض با کاربري هاي پیش بینی شده
توسط الگوهاي طراحی است. در حین مطالعه ي ایمنی طراحی سدهاي قوسی، لازم است که بررسیها را معطوف به ایمنی کارکرد
واقعی سدهاي قوسی کنیم.
فصل دوم :
رفتار لرزه اي سدهاي بتنی
فصل دوم : رفتار لرزه اي سدهاي بتنی
-2-1 اهمیت بهسازي:
از میان ســدهاي زیادي که در طول تاریخ دچار شــکســت و خرابی شــدهاند، فقط تعداد معدودي به علت وقوع زلزله بوده اســت و
هیچکدام از آنها نیز ســد بتنی مهمی نبوده اســت. طی قرن حاضــر ســدهاي بتنی زیادي ســاخته شـده و انتظار می رود که تعداد
زیادتري نیز در مناطق زلزلهخیز ساخته شود. این سدها دیر یا زود علاوه بر عوامل زیانآور معمولی در معرض زمین لرزههاي مهمی
نیز قرار خواهند گرفت. از آنجا که میلیونها نفر در دشـتهاي سـیلابی پایین دسـت این سـدها زندگی می کنند، لازم اسـت توجه
فزاینده اي به ایمنی آنها در مقابل زلزله مبذول شود. براي ارزیابی ایمنی و پایداري سدهاي موجود، تعیین کفایت ا صلاحات مورد
نظر براي بهسازي و ارتقاء سدهاي قدیمی و براي ارزیابی طرحهاي پیشنهاد شده جهت احداث سدهاي جدید، ضروري است اثرات
زلزله(motion ground earthquake (بر روي این سدها ارزیابی شود.
پیشبینی رفتار سدهاي بتنی در زمان وقوع زلزله یکی از پیچیدهترین و سختترین مسائل در دینامیک سازهها است. عوامل زیر هم
به این پیچیدگی می افزاید:
-1 سدها و مخازن شکلهاي پیچیدهاي دارند که ناشی از پستی و بلنديهاي طبیعی (توپوگرافی) ساختگاه است.
-2پاسخ سدها ممکن است به میزان زیادي متاثر از تغییرات شدت و مشخصات حرکت زمین در عرض و ارتفاع تنگه باشد که البته
به دلیل نبود گزارشهاي د ستگاهی منا سب و صحیح، تغییرات ف ضایی حرکت زمین را در حال حا ضر نمیتوان با اطمینان تعریف
نمود.
-3پا سخ سد معمولا ب ستگی زیادي به حرکت آب مخزن در اثر زلزله، تغییر شکل پذیري سنگ کف که همی شه بو سیله درزها و
شکافها قطعه قطعه می شود، و تاثیر متقابل حرکات آب، سنگ کف و خود سد بر همدیگر دارد.
در زمان حرکات شدید زلزله، درزهاي ساختمانی قائم ممکن است بلغزد یا باز شود. بتن ترك بخورد و آب مخزن در بعضی قسمتها
از سطح سراب سد جدا شده و منجر به کاویتاسیون شود. این پدیدهها خطی نبوده و شبیهسازي و توضیح صحیح علل آنها بینهایت
مشکل میباشد.
تحلیل و طراحی سد براي شرایط ناشی از زلزله از روشهاي ساده تجربی به روشهاي نیروي استاتیکی با استفاده از ضرایب زلزله و
سپس به روشهایی تحول یافته که امروزه به کمک آنها میتوان ماهیت دینامیکی مسئله (nature dynamic (را شناسایی کرد.
بزرگترین موفقیت در مورد سدهاي وزنی بدست آمده است و علت آن هم در درجه اول این است که آنها به تحلیل دو بعدي جواب
میدهند. قابل اعتماد بودن روشهاي تحلیل بدست آمده با نشان دادن اینکه آنها نتایج را پیشبینی میکنند که عموما با مشاهدات
صحرایی محدود سازگار ا ست، به اثبات ر سیده ا ست. براي مثال میتوان به خ سارات وارده به سد کوینا در اثر زلزله و پا سخهاي
اندازهگیريشده در آزمایشهاي ارتعاش اجباري (vibration forced (بر روي چند سد اشاره کرد.
مطالعات پاسخ پارامتري هم امکان نشان دادن اثرات برهمکنش آب مخزن و سنگ کف بر روي پاسخ سدهاي وزنی را فراهم آورده
است. امروزه تحلیل دینامیکی سدها دیگر کاملا جا افتاده و به رسمیت شناخته شده است.
تحلیل و طراحی سدهاي قوسی پیشرفت خیلی کمی داشته است و علت آن در درجه اول این است که این نوع سدها باید به عنوان
ســیســتمهاي ســهبعدي تلقی شــوند. اخیرا در ابداع روشهاي منطقی براي ارزیابی اثرات هیدرودینامیکی و در نظر کرفتن اثرات
برهمکنش، پیشرفت چشمگیري حاصل آمده اما یافتن راههاي قابل اعتماد براي منظورکردن اثرات برهمکنش بین سد و سنگ کف
نگهدارنده آن، هنوز م شکل ا ست. آنچه بر این م شکل میافزاید آن ا ست که تعییرات ف ضائی حرکت زمین را امتداد مرز سد نمی
تواند بطور قابل اعتمادي تعریف نماید.
در مورد سدهاي پشت بند دار که لتیان و سفید رود از این نوعند. تحقیقات بسیار اندکی نسبت به پا سخ این سدها به زلزله انجام
گرفته است شاید به این علت که این نوع سدها کمتر از سدهاي وزنی و قوسی مورد استفاده قرار میگیرد.
سدهاي پ شت بند دار مت شکل از دال تخت (deck flat (و سازه چند قو سی ا ست. این سدها حدود 60 در صد کمتر از سدهاي
وزنی سیمان نیاز دارند.
به دلیل نبود مطالعات پاسخ پارامتري و جامع میزان اهمیت عوامل مختلف، مثل برهمکنش سد وآب از یک سو، و سد و سنگ کف
از سوي دیگر، در پاسخ زلزله این نوع سدها چندان مشخص نمیباشند.
در مورد سد کوینا در هندوستان با فرض رفتار سازهاي خطی، پاسخ دینامیکی بلندترین بلوك غیر سرریز سد کوینا به حرکت زمین
تحلیل شده و نتایج حاصل، نشانگر تنشهاي کششی بیشتري در قسمتهاي بالاي سد، بخصوص در ترازي که شیب سطح پایاب
به صورت ناگهانی تعییر میکند. (همین نتیجه در مورد سفید رود نیز عینا صادق است)
-2-2 لرزه خیزي القایی در سدها:
فرآیند آبگیري و تخلیه مخزن سدها، انفجار در معادن، انفجارات اتمی و… بع ضا موجب تغییرات محلی در میدان تنش ناحیه اطراف
آنها گشته و الگوي لرزهخیزي منطقه را تحت تاثیر قرار میدهد. مواردي از لرزهخیزي القایی در گستره سدها گزارش شده است که
در برخی موارد توام با وارد آوردن خ سارت به سازه سد و پایین د ست آن بوده ا ست. مهمترین مثال به سد کوینا در هندو ستان
مربوط میشــود که زمینلرزه القایی با 6/5 ریشــتر را بخود دیده اســت. ســد از نوع بتنی وزنی و به ارتفاع 103 متر بوده و رویداد
زمینلرزه موجب بوجودآمدن شـــکافهاي بزرگ در بدنه آن گردیدهاســـت. ملاحظه میشـــود که زمینلرزه هاي القایی از دیدگاه
مهندسی سد نیز حائز اهمیت میباشند. براي یافتن الگوي لرزهخیزي القایی مخزن یک سد لازم است که دست کم دو سال قبل از
آبگیري آن، منطقه مورد رفتارنگاري خرد لرزه اي (monitoring Microseismic (قرار گیرد. این رفتار نگاري به کمک یک
شبکه لرزهنگاري محلی پریود کوتاه قابل انجام می با شد. همچنین دا شتن برخی از دادهها نظیر افت تنش (drop stress (مربوط
به زمینلرزههاي منطقه، ساز وکار گسلهاي موجود در مخزن سد و رژیم هیدروژئولوژیک مخزن و وضعیت زمینساختی جایگاه سد
ضروري میباشد.
لازم به ذکر اســت که لرزهخیزي القایی تاکنون در ســدهاي با ارتفاع بیش از یکصــد متر، حجم مخزن بیش از پانصــد میلیون متر
مکعب و یا قرار گرفته در جایگاه زمین ساختی فعال گزارش شده است.
-2-3 مطالعات لرزه زمین ساخت ویژه ساختگاه ( specific site (سازههاي خاص (بویژه سدها)
مهمترین نتایج مطالعات لرزه زمین ساخت شامل مدل چ شمههاي لرزهاي ناحیه، دوره بازگ شت زمین لرزهها ( بع ضا با ا ستفاده از
دادههاي پارینه زلزله شنا سی، مدل لرزه زمین ساختی و برآورد خطر گ سلش در ساختگاه سازه مورد نظر می با شد. براي نیل به
نتایج ذکر شـده لازم اسـت که لرزهخیزي گسـتره طرح، زمین سـاخت صـفحهاي، زمین سـاخت ناحیهاي و زمین شـناسـی محلی
سـاختگاه مورد بررسـی واقع شـود و بعضـا نیاز به انجام برخی آزمایشـات سـن سـنجی، تعبیه شـبکه لرزه نگاري محلی و مطالعات
ژئودتیک و میکروژئودزي نیز وجود خواهد دا شت. لازم به ذکر ا ست که جزئیات مورد لزوم مطالعات براي هر ساختگاه و هر سازه
باقضاوت کارشناسی متکی بر اهمیت سازه، جایگاه لرزه زمین ساختی آن، فاز مطالعاتی مورد نظر و… تعیین خواهد گردید.
2-3-1 – گردآوري وتحلیل کارشناسی دادههاي زمین لرزهاي
میتوان بر حسـب ثبت و یا عدم ثبت زمینلرزهها توسـط دسـتگاههاي لرزهنگار آنها به دو گروه زمینلرزههاي تاریخی و دسـتگاهی
تقسـیم نمود. براي زمینلرزههاي تاریخی با اسـتناد به شـواهد غیرمسـتقیم نظیر وسـعت منطقه کلان لرزهاي ( Meizoseismal
region (، شدتهاي مشاهده شده و… برآورد بزرگا و رومرکز انجام میگردد.
براي هر زمینلرزه با اهمیت تاریخی میبایست موارد زیر را گردآوري نمود (1989 , ICOLD (
الف) مختصات رومرکز مهلرزه اي (epicenter ,Macroseismic (
ب) بزرگا (M (و یا شدت رومرکزي (intensity Epicenteral(ترجیحا همراه با نقشه خطوط هملرزه (map Isoseismal (
پ) ساز وکار گسلش لرزهاي
ث) ویژگیهاي گسلش مشاهده شده، نظیر طول، عرض زون خردشده و…
ج) ناحیه اي که رویداد در آن حس شده (مساحت ناحیه و..)
چ) اثرات سطحی ثانوي ( شامل زمین لغزش ، روانگرایی و…)
ح) شدت زمین لرزه در ساختگاه ( برحسب مقیاس مرکالی اصلاح شده یا مقیاس مشابه)
خ) قابلیت اعتماد وکیفیت گزارش رویداد
د) فاصله رومرکز تا ساختگاه
ذ) منبع یا منابع گزارش
-2-3-2 بررسی زمین ساخت ناحیه و ساختگاه
2-3-2-1 گردآوري ومقایسه مدلهاي زمین ساخت صفحهاي وانتخاب مناسبترین مدل و تشریح آن
براي خاورمیانه و فلات ایران مدلهاي زمین ســـاخت صـــفحهاي متعددي ارائه شـــده اســـت. برخی از این مدلها عبارت ند
Nowroozi(1972),Mckenzie(1972)Minister and Jordan(1978)از
,Franchetean(1983)
در هر مطالعه لرزهزمین ساخت بهتر ا ست که این مدلها مورد برر سی واقع شده وکمی وکا ستیهاي آنها م شخص شود. سپس
مناسبترین مدل انتخاب شده و ویژگیهاي آن در گزارش تشریح شود. برخی از مهمترین ویژگیهاي مدل مورد استفاده در تحلیل
عبارتند از:
-1جایگاه ساختگاه سد در مدل مورد استفاده
-2 وضعیت میدان تنش (fild stress (وتوزیع تنشها
-3 ساز وکارهاي گسلی قابل انتظار در هر صفحه زمین ساختی
-4 حرکات نسبی صفحات محل زون هاي فرورانش (zonos Subduction (وتوان لرزهزایی آنها و…
یک صفحه زمین ساختی از نظر هندسی حد بالایی یک استان لرزه زمین ساختی را بوجود می آورد. یعنی هیچ استان لرزه زمین
ساختی نمیتواند از یک صفحه زمین ساختی بزرگتر باشد. بنابراین از نتایج مدل زمین ساخت صفحهاي میتوان در تق سیم بندي
لرزه زمین ساختی گستره مورد نظر استفاده نمود.
2-3-3 پارامترهاي مورد نیاز ارزیابی لرزه اي
انجام مطالعات آنالیز خطر زمین لرزه و برآورد ویژگی هاي جنبش زمین بســـتگی به ســـطوح مختلف طراحی مورد نیاز با توجه به
میزان لرزه خیزي منطقه واهمیت سازه دارد که در ابتدا به آن پرداخته میشود.
-2-3-3-1 سطوح مختلف طراحی
معمولا براي سازه هاي خاص چندین سطح مختلف طراحی به شرح زیر در نظر گرفته می شود.
(DBL : Design basis level) طراحی مبناي سطح 2-3-3-1-1
مقادیر منسب به این سطح طراحی می تواند حداقل یکبار در طول عمر مفید سازه روي دهد. دوره بازگشت مقادیر جنبش زمین در
این سـطح بیشـتر از عمر مفید سـازه می باشـد . احتمال فزونی جنبش زمین را می توان کمتر در نظر گرفت. به عنوان مثال براي
ســازه هایی که صــدمه دیدن آنها می تواند پیامدها ي فاجعه بار داشــته باشــد احتمال فزونی مقادیر را در طول عمر مفید آنها 10
درصد توصیه نموده اند.
(MDL : maximum design level) طراحی بالاي سطح -2-3-3-1-2
براي سـازه هایی که شـکسـت آنها باعث بروز خطر اجتماعی می شـود MDL را معادل MCL در نظر می گیرند. معمولا MDL به
میزان قابل ملاحظه اي از DBL بیشتر می باشد. میزان احتمال فزونی مقادیر در این سطح بستگی به میزان پذیرش تخریب سازه
دارد و فرض می شود در این از طراحی ، سازه دچار آسیبهاي سازه اي عمده نشود.
-2-3-3-1-3 سطح بیشینه قابل قبول (level credible Maximum : MCL (
در این سطح از طراحی سازه می تواند دچار آ سیبهاي عمده سازه اي شده و غیر قابل ا ستفاده گردد. ولی نباید باعث بروز فاجعه
وخطرات اجتماعی گردد.
برآورد MCL ازهر دوروش تحلیلی واحتمالاتی امکان پذیر است ولی بهتر است که از روش تحلیلی استفاده شود . در صورتی که از
روشهاي احتمالاتی استفاده می شود دوره بازگشتهاي طولانی یا احتمال فزونی سالیانه بسیار کم انتخاب می گردد. براي سازه هایی
که شکست آنها باعث بروز فاجعه می گردد، احتمال فزونی سالیانه را حتی تا1/100 در نظر گرفته اند.
(CL: construction level ) بنا سطح -2-3-3-1-4
این سطح براي بازه زمانی ساخت سازه مورد نظر حائز اهمیت است . جنبش زمین در این سطح را معمولا 80 درصد مقادیر DBL
درنظر می گیرند.
2-3-3-2 – میزان لرزه خیزي منطقه ومراحل مورد نیاز آنالیز خطر زمین لرزه
– خطر لرزه اي کم : برآورد بیشینه مقادیر جنبش زمین با روش هاي ساده کافی میباشد. اکثر سازه هایی که در این موقعیت قرار
دارد تحت مقادیر کمتر از MDL نباید آسیب ببینند. اگر سازه براي MDL کنترل شده باشد احتساب DBL الزامی نیست.
– خطر لرزه اي متوسط : برآورد بیشینه مقادیر جنبش زمین ، طیف پاسخ وسري زمانی شتاب ( با توجه به نوع سازه ، نرخ ریسک
ومودهاي شک ست آن) کافی ا ست. سازه در مقابل MDL با آ سیب جزئی باید مقاومت کند، در این حالت احت ساب DBL الزامی
نیست.
– خطر لرزه اي بالا : ترجیحا شامل برآورد طیف پا سخ و سري زمانی شتاب می با شد اگر چه برآورد طیف پا سخ می تواند براي
بعضی از سازه ها ( مانند سدهاي بتنی و تجهیزات وابسته) کافی باشد ، احتساب جداگانه MCL , MDL , DBL الزامی است.
– خطر لرزه اي ب سیار بالا :اجبارا شـامل برآورد سـري زمانی شـتاب می باشـد به نحوي که پدیده هاي خاص گسـلش مانند اثر
گستره نزدیک (field Near (و… در نظر گرفته شود.
-2-3-4 رده بندي سازه اي وتجهیزات وابسته:
ســازه وتجهیزات براســاس اهمیت آنها وبه منظور کارکرد امن ومداوم در عمر مفید خود رده بندي می شــوند . ارزیابی ســازه ها و
تجهیزات وابسته توسط بررسی خطر پذیري موجود به هنگام شکست آنها انجام می گیرد . رده بندي سازه ها به شرح زیر است.
رده-1 سازه هاي بحرانی ، شکست آنها ممکن است اثرات فاجعه آمیزي داشته باشد.
رده-2 سازه هاي خیلی مهم ،شکست آنها ممکن است اثرات اقتصادي شدید داشته باشد.
رده-3 سازه هاي مهم
رده-4 سازه هایی که پایداري آنها فقط در فاز ساخت اهمیت دارد
رده-5 سازه هاي خیلی مهم
-2-3-5 معیارهاي عمومی طراحی رده هاي مختلف سازه اي :
در نظر گرفتن معیارهاي زیر براي رده هاي مختلف الزامی است.
رده-1 سازه ها وتجهیزات در این رده باید توان پایداري بدون شک ست در پایداري بدون شک ست در برابر جنبش MCL را دا شته
باشند . رفتار غیر الاستیک و خسارات قابل جبران همراه براي این رده به هنگام رویداد جنبش در سطح MCL مجاز است . طراحی
سازه ها در این رده مستلزم یک آنالیز دقیق با استفاده از طیف پاسخ و شتاب نگاشت می باشد.
رده-2 ســازه ها وتجهیزات مربوط به این رده باید توان پایداري در برابر جنبش MDL رابدون شــکســت ســازه وتجهیزات داشــته
با شند. رفتار غیر الاستیک و خسارات قابل جبران همراه براي این رده به هنگام رویداد جنبش زمین در سطح MDL مجاز ا ست .
طراحی سازه ها در این رده مستلزم آنالیز دقیق با استفاده از طیف پاسخ است.
رده-3 سازه ها وتجهیزات مربوطه این رده باید توان پایداري در برابر جنبش زمین در سطح DBL را بدون خسارت قابل توجه یا از
کار افتادگی داشته باشند.
رده-4 براي سازه هایی که پایداري آنها در فاز ساختمان مهم در نظر گرفته شده ، باید اجزاء مربوطه توان پایداري در برابر جنبش
زمین حداقل به مقدار 80 در صد مقادیر DBL بدون هرگونه خ سارت قابل توجه ویا از کار افتادگی را دارا با شند . پایداري سازه ها
در فاز ساختمان که در نهایت بخ شی از از یک سازه دائم را ت شکیل میدهند. باید تو سط جنبش زمین در سطح بنا برر سی شود .
هرچند سازه نهایی ممکن است براي یک سطح بالاتر طراحی شود.
رده -5 براي سازه هاو تجهیزات رده ،5طراحی لرزه اي لزومی ندارد.
-2-4 برآورد ویژگی هاي لرزه خیزي
2-4-1 تهیه لیست رویدادزمینلرزه ها
در برآورد خطر زمین لرزه لیست رویداد زمین لرزه ها با توجه به موارد زیر تهیه می شود.
الف- محدوده جغرافیایی : محدوده هاي جغرافیایی مطرح در آنالیز خطر زمین لرزه معمولا به شرح زیر است.
– محدوده اي به صورت یک نوار اطراف یک گسل
– محدوده چشمه هاي ناحیه اي لرزه زا
– محدوده شعاعی اطراف ساختگاه
– استانهاي لرزه زمین ساخت
ب- بازه هاي زمانی لیســت رویداد زمین لرزه ها : با توجه به ناهمگن بودن دقت اطلاعات زمین لرزه هااز نظر دقت برآورد
بزرگا،مکانیابی و همچنین متغیر بودن بزرگاي آستانه ، باید لیست رویداد زمین لرزه ها را به بازه هاي زمانی متفاوت ومناسب دسته
بندي نمود. دسته بندي ها باید با توجه به ناهمگنی هاي موجود باشد.
ج- مراکز اعلام کننده اطلاعات زمین لرزه : ا ستخراج اطلاعات مورد نیاز از لی ست رویداد زمین لرزه ها ،باتوجه به اولویت هاي
زیر عمل می شود.
-1 اطلاعاتی که به صورت مطالعه موردي وبررسی هاي صحرایی درباره برخی اززمینلرزه ها تهیه شده است.
-2 اطلاعات ایستگاههاي لرزه نگاري محلی ونزدیک (در صورت وجود واطمینان کافی به دقت اطلاعات آنها)
-3 اطلاعات ایستگاههاي شبکه لرزه نگاري جهانی با توجه به درجه اعتبار ودقت اطلاعات آنها
– ترك خوردگی جدید معمولا از محل درزها بین واریزهاي بتن ریزي بین بتن و پی سد و یا درز بین کن سولها شروع می شود زیرا
مقاومت کششی در محل درز کمتراز مقاومت کششی بین بتن یکپارچه میباشد حتی در شرایطی که درزها جهت بهبود اتصال بتن
کاملا آماده شده با شند مقاومت ک شی تک محوري درمحل درز 10 الی 20 در صد کوچکتر از مقاومت ک ش شی بتن د ست نخورده
است در نتیجه مقاومت کششی درز در حدود
fc0/15 خواهد بود .
– احتمال ترك خوردگی در سدهاي وزنی در قسمت فوقانی سد ودر سدهاي قوسی در نزدیکی تکیه گاه و بالاي قوس بیشتر است
. سدهاي بتنی قو سی یا وزنی طوري طراحی می شوند که بار وزن و ف شارهیدروا ستاتیک آب را با حداقل تنش ک ش شی به تکیه
گاهها منتقل نمایند تن شهاي ف شاري پدید آمده در سدمعمولاتا مقاومت ف شاري بتن فا صله زیادي دارند زیرا تنش مجاز که مبناي
کنترل طرح می باشد محدود به مقداري کمتر از مقاومت فشاري می باشد بهنگام زلزله تنشهاي تناوبی در نقاط مختلف سد بوجود
می آید در نواحی که تحت تنش فشاري بزرگی هستند مجموع تنشهاي دینامیکی و استاتیکی معمولا تامقاومت فشاري بتن فاصله
دارند و لذاغالبا پس از زلزله خرد شدگی ناشی از تنشهاي فشاري دیده نمی شود و یا در صورت وقوع بصورت موضعی و در اطراف
سازه هاي جنبی می با شد در مقابل بدلیل کوچکی مقاومت ک ش شی بتن که حدود 0/1 مقاومت ف شاري ا ست تن شهاي دینامیکی
میتواند در نواحی خا صی منجر به گ سیختگی ک ش شی و گاه بر شی شوند نواحی م ستعد ترك خوردگی ک ش شی بخ شهایی از سد
هستند که در حالت تحت تنش فشاري کوچکی هستند ولی بهنگام زلزله تنشهاي دینامیکی بزرگی را تجربه می کنند .در سدهاي
وزنی پشت بند دار مثل لتیان و سفید رود در بخش فوقانی سد بخصوص محلی که شیب پایین دست تغییر می کند از جمله نواحی
مستعد ترك خوردگی هستند زیرا در این ناحیه وزن بتن فوقانی کم است در نتیجه بار مرده کوچک است (اسلاید نشا ن داده شده
است )در مقابل بدلیل پاسخ دینامیکی این سد ها معمولا شتاب شتاب افقی این نواحی معمولا چندین برابر شتاب افقی در پی سد
بوده در نتیجه بارهاي دینامیکی بســیار بزرگی به این بخش وارد میشــود مجموع دو عامل فوق الذکر ســبب می شــود که ترك
خوردگی ک ش شی یا بر شی پس از زلزله هاي بزرگ در این نواحی م شاهده شود براي مثال در سدهاي سفید رود و کوینا چنین
کیفیتی بعد از زلزله م شاهده شده ا ست علاوه بر م سئله تن شها عوامل دیگري بر ترك خوردن بتن تاثیر دارندمهمتر از همه درزها
هســتند زیرا درزهاي ســاختمانی بین بلوکهاي مجاور درزهاي انقطاع بتن ریزي و درز بین پی و بدنه ســد داراي مقاومت کمتري
نسـبت به بتن یکپارچه هسـتند در نتیجه در هنگام زلزله به سـرعت ترك خورده و به امر گسـترش ترك کمک می کننددر نتیجه
فرض بتن همگن و یکپارچه به تخمین کمتر از واقع ترك خوردگی منجر می شود از دیگرعوامل آسیب هاي سدهاي بتن در زلزله
مسئله انقباض بتن و تنشهاي حرارتی ناشی از آن می باشد که میتواند سبب کشش در بتن شود و این نقاط را براي ترك خوردگی
آماده نمایند با توجه به آنکه تنشهاي حرارتی تابع دما می باشند این نکته که زلزله در چه فصلی رخ دهد حائز اهمیت است علاوه
بر آن مسئله خزش در بتن که باعث التیام تنشها می شود و به توزیع یکنواخت تر تنشهاي کمک میکند را در صورت امکان باید
در نظر گرفت در نتیجه فاصله زمانی بین ساخت سد تا وقوع زلزله عامل مهم دیگري است که در میزان ترك خوردن بتن تاثیر دارد
علاوه بر مسئله خزش ،مقاومت و سختی بتن تابع عمر آن میباشد .آزمایشات انجام شده موید آن است که رفتار بتن تحت تنشهاي
متناوب فشـاري تا 60 درصـد مقاومت قشـاري ارتجاعی خطی اسـت از طرف دیگر آنالیز دینامیکی سـدهاي بتنی مبین آنسـت که
تنشـهاي فشـاري طی زلزله جز در بخشـهاي کوچکی از سـد بندرت از این حد فراتر می رود زیرا همانگونه که گفته شـد تنشـهاي
ف شاري بتن تحت بارها ي سرویس به مقاومت مجاز محدود میگردند که خود ک سري از مقاومت ف شاري بتن میبا شد در نتیجه
رفتار غیر خطی بتن در فشار شامل جذب انرژي در فشاردر حلقه پس ماند و تغییر در سختی سازه قابل اغماض می باشد.
رفتار بتن در محدوده تن شهاي ک ش شی نیز غیر خطی ا ست ولی چون مقاومت ک ش شی بتن ن سبت کوچکی از مقاومت ف شاري آن
اســـت و از طرف دیگر با افزایش کرنش ها و ترك خوردگی بتن این مقاومت به مقادیر ناچیزي نقصـــان می یابد در محاســـبات
دینامیکی سدها با دقت فابل فبول رفتار بتن رادر کشش ارتجاعی خطی در نظر می گیرندو نمودار تنش – کرنش مماس بر منحنی
تنش –کرنش در کرنش صفردرنظر گرفت علاوه بر بتن آب موجود در ترکها و درزها نیز بر توزیع تنش اثر گذاشته و شروع و توسعه
ترك خوردگی تحت الشعاع قرار می دهداین امر مخصوصا در بخشهاي پایینی سد و محل تاج سدتاپی سنگی اهمیت بیشتري دارد
عموما فقط ف شار حفره هاي ا ستاتیکی به هنگام آنالیز زلزله در نظر گرفته می شود(به جاي آنکه اثر تواما ا ستاتیکی و دینامیکی در
نظر گرفته شود )زیرا هر چند که پاسخ در هنگام زلزله تحت تاثیر تنشهاي موثر و فشار حفره اي است اما معمولا فرض می شود آب
حفره اي به هنگام سیکل ها ي ف شار حرکت نمی کند این بدان علت ا ست که به هنگام زلزله تن شهاي دینامیکی به سرعت تغییر
نموده و آب حفره اي زمان لازم براي حرکت را پیدا نمی کند در نتیجه می توان مجموعه بتن و آب حفره اي را به عنوان یک
جسم در نظر گرفته و پدیده ترك خوردگی را بر حسب تنشهاي کل بیان نمود بنا بر این یک مدل واقعی براي پیش بینی رفتار بتن
می تواند مبتنی بر رفتار ارتجاعی تا مرحله شکست و گسیختگی ترد شامل پیش بینی محل شروع ترك خوردگی و نحوه گسترش
آن باشد .
-2-5 اشکال وعلل احتمالی شکست سد:
ضعف سد یا پی ممکن است اشکال گوناگون داشته باشند. بعضی از رایج ترین علل شکست سد ونمونه هائی از شرایط نامطلوب در
این قسمت مورد بحث قرار گرفته است. شرایطی که می تواند به شکست سد منجر گردد به قرار زیر دسته بندي شده است:
کاتاگوري شکست دلایل
– نا پایداري پی
نقص سرریز
نقص تاسیسات تخلیه
کاتاگوري شکست برحسب نوع سد
– روان گرایی
– لغزش زمین
– فرونشست
– آبشستگی مواد جامد یا انحلال مواد محلول در آب
– حرکت در گسلهاي زیر یا مجاور سد
– انسداد
– شکستگی پوشش
– آسیب دیدگی دریچه ها و بالابرها
– حرکت دال ها
– انسداد
– آسیب دیدگی دریچه ها و بالابرها
– شکستگی پوشش
– زیاد بودن فشار برکنش (زیرفشار)
سد بتنی
معایب سد خاکی
معایب حاشیه مخزن
– توزیع پیش بینی نشده فشار برکنش
– حرکات و واخمش هاي غیر یکنواخت
– تمرکز تنش خصـــوصـــا در پنجه پایاب که نشـــانی آن ترك
خوردگی خرد شدن بتن می باشد .
– روان گرایی
– ناپایداري شیب
– نفوذ بیش از حد آب
– انتقال و انحلال مواد جامد و محلول
– فرسایش خاك
– پیدایش ترك ها در اثر فعالیت هاي زلزله
– ناپایداري شیب
– سستی موانع طبیعی
– سوراخ هاي ایجاد شده به وسیله زلزله
-2-6بازرسی اجزاء اصلی طرح بعد از زلزله
بعد ازوقوع زلزله ، کلیه اجزاء ا صلی طرح باید مورد بازر سی قرار گیرد تا م شخص شود زلزله چه عوار ضی بر جاي گذا شته ا ست.
نق شه هاي کروکی می تواند به ت شریح نوع ومیزان خ سارتهاي وارده کمک کند. در ا سرع وقت باید ازنتایج عینی فعالیت زمین لرزه
عکس برداري شود. این اسناد براي پی بردن به اینکه آیا شرایط حاد دیگري نیز در سازه ها در حال وقوع است یا خیر ، ارزش فوق
العاده دارد.اندازه گیري باید بوسیله کلیه وسایل و دستگاههاي نصب شده در سد وپی اطراف آنها انجام وقرائت شود. نقشه برداري
هاي تکمیلی ودقیق ، نصــب لرزه نگارهاي موقتی براي ثبت حرکات قوي و ســایر دســتگاههاي اندازه گیري،براي کنترل ســازه ها
وتعیین محل خسارتها می تواند مورد استفاده قرار گیرند.
باید تدابیر خاصی اتخاذ شود تا اطلاعات حاصل از لرزه نگارها به طور صحیح استخراج وبراي تفسیر به مسئول ذیربط ارائه شود.
-2-7گسله هاي بنیادي و شکستگیهاي مهم :
مسئله گسلش در محدوده سدها همواره از جنبه هاي مختلف مدنظر قرار داشته است. گ سلها به عنوان مناطقی ضعیف در پوسته
زمین می با شند که اعمال نیروهاي زمین ساختی موجب حرکت وجابجایی یا تولید زمین لرزه تو سط آنها می شود .ریخت زمین
ساخت فعلی پو سته کره زمین نمایانگر وجود این ساختارها در تمامی بخ شهاي پو سته می با شد اما این امر به معنی فعال بودن
تمامی این گسلها در رژیم هاي لرزه زمین ساختی حاکم بر پهنه هاي مختلف کره زمین نمی باشند .درجه اهمیت گسلها درگستره
پیرامون سـاختگاه سـد بسـتگی به پارامترهایی نظیر درجه فعالیت ،نوع فعالیت(لرزه زا یا بی لرزه بودن)،توان لرزه زایی و فاصـله تا
ساختگاه مورد بررسی دارد کلیه گسلهاي با اهمیت داراي پتانسیل جابجایی هستند این جابجایی می تواند به صورت لرزه زا (همراه
با رویداد زمین لرزه) یا بی لرزه (داراي خزش زمین ساختی) باشد .مکانیزم هاي ایجاد گسیختگی در سطح زمین توسط گونه هاي
مختلف گسل به شرح زیر میباشد .
الف- گسل راستا لغز(fault slip Strike (
این گسل معمولا داراي شیب نزدیک به قائم می باشد و جنبش آن منجر به لغزش در صفحه افق می گردد بطوریکه مولفه جنبش
قائم آن ناچیز است .
ب- گسل هنجار(fault Normal (
بردار لغزش در این حالت در جهت مولفه ثقل زمین روي صفحه گسل می باشد .
آسیب هاي ناشی از جابجایی و گسیختگی زمین در بلوك فرو افتاده متمرکز است و بلوك بالا آمده ،تقریبا دست نخورده باقی مانده
است .
ج- گسل رانشی
2-7-1 نگاهی اجمالی به طراحی سد بر روي گسل فعال
هرگاه تنها ساختگاه ممکن براي احداث سد داراي گسل یا گسلهاي فعال باشد (گسل در زیر بدنه سد قرار دارد )لازم است سد و
بدنه هاي جانبی متناسب با حرکتهاي احتمالی گسل یا گسلهاي فعال طراحی گردد لذاشرایط ویژه اي در طراحی سد روي گسلهاي
فعال مطرح میگردد جهت طراحی سد روي گ سلهاي فعال در محل سدلازم ا ست اطلاعات زیر در مطالعات زمین شنا سی ولرزه
خیزي مشخص گردد.
-1موقعیت گسلهاي فعال در محل سد و سازه هاي جانبی ،عرض ناحیه خرد شده
-2نوع گسل وجهت حرکت گسل (سازو کار گسل)
-3میزان جابجاي ي احتمالی سطح زمین در اثر حرکت گسل
2-7-2توصیه هاي طراحی
نظر به اینکه زلزله بهره برداري (OBE(که احتمال وقوع آن در عمر مفید سد (حدود100 سال)50 در صد می با شد لازم ا ست بهره
برداري از سد به خطر نیفتد در نتیجه لازم است اطمینان کافی نسبت به عدم ترك خوردگی و خرابی موجود باشد براي این منظور
لازم اســت تنشــهاي پدید آمده بهنگام زلزله کمتر از مقدار نهایی باشــد بدین منظور براي آنالیز ســد براي زلزله بهره برداري مدل
ارتجاعی خطی کافی خواهد بود
به هنگام زلزله حداکثر( MDEیاMCE(ترك خوردگی مجاز بوده ولی لازم اســت گســترش ترك خوردگی به گونه اي نباشــد که
ســبب انهدام بخشــی از ســد شــود به این ترتیب به یک باره حجم بزرگی از آب دریاچه ســد رها گردد در این تحلیل چون ترك
خوردگی مجاز شمرده می شودلازم است به طرز مناسبی در تحلیل ملحوظ شود علاوه بر این ترك خوردگی سبب جذب انرژي می
شود و در میرایی سازه موثر است به همین دلایل ،تحلیل پایداري سد در در برابر زلزله حداکثر از پیچیدگی بیشتري نسبت به زلزله
بهره برداري برخوردار است .
2-7-3 توصیه هایی جهت افزایش پایداري سازه سد بتنی در مقابل زلزله
-1 سدهاي وزنی :
1-1 ) نواحی صدمه پذیر
نقاط صدمه پذیر این نوع سدها به شرح ذیل خواهد بود:
الف – قسمت ثلث فوقانی سازه سد و قسمتی از سر ریز که تجهیزات مکانیکی مستقر می باشند
ب-در محل تغییر ناگهانی شیب شیروانی پایین دست و بالا دست
ج-در مجاورت گالري ها و فشار درون سازه سد
د-در محل تماس سازه سد و پی
ه-پرده تزریق در پنجه سد
2-1 )توصیه هاي افزایش ایمنی : به عنوان یک توصیه کلی می باید از انتخاب محلهایی که ناپیوستگی زمین شناسی قابل ملاحظه
اي دارد یا مورفولوژي تکیه گاههاي آن کاملا نامتقارن می باشد اجتناب ورزید بنا براین باید به منظور افزایش ایمنی سد هاي بتنی
در مقابل زلزله
-1 از تغییرناگهانی شیب در وجوه سد باید اجتناب نمود در صورتی که به منظور حفظ پایداري ا ستاتیکی سازه سد این تغییرات
ضروري باشد می باید از شبکه آرماتور در حد کفایت بهره جست و یا تغییر شیب را به نحو تدریجی انجام داد .
-2در سدها از تعداد و طول گالریها در حد امکان کا سته شود شکل گالري ها بنحوي انتخاب گردد که تمرکز تنش حداقل گردد و
در طول مرز گالریها آرماتور مناسب تعبیه شود.
-3در پایه هاي مرتبط کننده سرریز به سازه سد آرماتور کافی ملحوظ شود
-4به منظور ایجاد چسبندگی و اصطکاك کافی درمحل تماس پی و دیواره ها با سد ،اصلاحات مناسب صورت پذیرد
-5تعدیل شماي سد با انتخاب شیبهاي مناسب در وجوه و عریض کردن در مجاورت پی
-6استفاده از دریچه هاي فلزي با سختی بالا (نظیر دریچه هاي قطاعی )در سرریزها و آبگیرها
-7به منظور کاهش تراوش از پرده تزریق و بدنه سد از زهکش کارا استفاده شود
-8افزایش عمق آزاد در تاج سد:
این عمق آزاد جهت ملحوظ داشـتن امواج ایجاد شـده در مخزن ناشـی از زلزله می باشـد عمق آزاد متعارف براي این سـدها در
جدول زیر آورده شده است.
-2سدهاي پشت بند دار:
1-2 )نواحی صدمه پذیر
رفتار این نوع سدها مشابه سد هاي وزنی میباشد در بررسی هاي انجام شده از این نوع سد ها مشخص شده است که نواحی صدمه
پذیر عبارتند از :
الف-اتصالات بالا دست پشت بندها
ب-نواحی که آبگیرها عبور می نمایند
ج-اتصالات بین دالهاي مسطح از نوع Ambursen و یا قوسها در سد هاي چند قوسه یا پشت بند ها
د-ناحیه مجاور پی در پشت بندها
2-2 توصیه هاي افزایش ایمنی
در کل توصیه می گردد که از ساخت این سدها در نواحی فعال زلزله اجتناب گردد و یا اینکه تمهیدات کافی جهت ساخت آنها چه
در مرحله ســاخت به عمل آید همان طوریکه ذکر گردید رفتار این نوع ســدها مشــابه سـدهاي وزنی میباشــد ولی در عین حال به
توصیه کلی جهت افزایش پایداري در جهت عرض پشت بندها توجه گردد دیگر موارد بشرح ذیل می باشد :
-1ایجاد حائل پیوسته در پشت بندها در پایین دست که این امر به منظور ایجاد تکیه گاه پیوسته براي صفحه پشت بند انجام می
یابد .
-2از درزهاي مجزا در کفبراي پشت بندها در نواحی اي که پی ضعیف می باشد استفاده گردد
-3ابعاد پشت بندها در مجاورت پی افزایش یابد.
-4به کارگیري تیرهاي افق با سختی کافی در مقابل کمانش به عنوان بادبند افقی این عنا صر باید به پ شت بندها و به سنگ تکیه
گاهها بصورت مناسبی متصل گردد و یابلوکهاي بتنی ایجاد شده در تکیه گاهها مهار گردند.
-5از دیوارهاي برشی قائم و یا مایل که سختی پشت بند را افزایش می دهد استفاده گردد.
-6فراهم نمودن درزهاي انقباضی در جهات تنش اصلی در صفحه دال پشت بنددار را افزایش می دهد استفاده میگردد
ارتفاع سد عمق آزاد(متر)
کمتر از 50 متر 1
100-50 متر 2
بیشتر از 100 متر 2/5
-7 افزایش ضخامت صفحه
-8 فراهم نمودن سیسم زهکشی مناسب
-9 ایجاد گالري هاي زهکشی و تجسس در امتداد درزهاي بین پشت بندهاي مجاور
-10 فراهم نمودن ابعادلازم براي وجوه بالا دست پشت بندبه منظور تقلیل کشش در بتن در اثر زلزله
-3 سدهاي پشت بنددار آسیب دیده در اثر وقوع زمین لرزه
همانگونه که عنوان شـدتاحال هیچ سـد بتنی نبوده که در برابر زلزله دچار انهدام کلی گردیده و یا با رها شـدن آب درون مخزن به
طور همزمان خسارتهاي عظیمی را ایجاد کند اما مواردي از سد بتنی بوده است که در اثر زلزله دچار خسارت شده اند منجمله:
-1 سد وزنی (koyna(به ارتفاع 100 متر که تحت اثر زلزله اي با بزرگی 6/5 ری شتر که درمحل در محل سد بی شینه شتابهايg
/63در جهت عرض رودخانه و g ./45 در امتداد رود خانه به ثبت رسیده است قرار گرفته و در وجوه بالا دست و پایین دست درست
در محل تغییر شیب ،ترکهایی ایجاد و به صورت مختصري نشت آب به سمت پایین دست صورت گرفته است .
-2سد پشت بند دار (kiang feng hsin (در چین تحت اثر زلزله هایی به بزرگی 6/1 ریشتر قرار گرفته و گر چه علت عدم وجود
دستگاه شتاب نگاشت در حین وقوع زلزله مقدار بیشینه شتاب مشخص نبوده است ولی این سد که ارتفاعی حدود 103 متر داشته
است نیز متشابها دچار ترك خوردگی گردیده است
3 درنهایت شـدیدترین خرابی در زلزله رودبار منجیل به بزرگی 7/6 ریشـتر بر روي سـد سـفیدرود با ارتفاع 106 متر اتفاق افتاده
است این سداز نوع بتنی پشت بند دار بوده که در حین وقوع زلزله مخزن پر بوده و فاصله آن تا کانون زلزله کمتر از 5 کیلومتر بوده
است .شماي کلی خرابی این سد که بصورت ترك خوردگی می باشد در شکل زیر ارائه شده است .
فصل سوم:
رفتار لرزه اي سدهاي خاکی
فصل سوم:رفتار لرزه اي سدهاي خاکی
-1-3مقدمه:
سدهاي خاکی در مقایسه با انواع دیگر سدها (سدهاي بتنی) بیشترین تعداد را در جهان دارا بوده و در مناطق لرزه خیزي مانند ایران
تامین پایداري لرزه اي این سدها از اهمیت ویژه اي برخوردار است. بررسی دقیق پایداري سدهاي خاکی در برابر زلزله از پیچیده
ترین مسائل در حوزه سازه هاي خاکی است. علت پیچیدگی و عدم قطعیت در نتیجه گیري در حال حاضر این است که مجموعه
معلومات و روابط بین آنها در تحلیل این مساله بسیار متنوع و متفاوت است. آسیب پذیري سدها در برابر زلزله از دیرباز مورد توجه
بوده، زیرا شاهد ناپایداري آنها در هنگام زلزله هاي قوي و مخرب بوده ایم. در آمریکا از اواخر دهه 1950 توجه بیشتري به پایداري
لرزه اي سدهاي خاکی معطوف گردید. اساس طراحی سازه ها در برابر زلزله و بررسی ایمنی لرزه اي سازه هاي موجود عبارت است
از بررسی زلزله هاي طرح مناسب و مدلسازي تامی پدیده هایی که ممکن است پاسخ لرزه اي را تحت تاثیر قرار دهند. اعتبار تحریکات
و مدلهاي آنالیز مورد استفاده در ارزیابی رفتار سازه ها در برابر زلزله را تنها می توان از طریق مقایسه مشاهدات میدانی مربوط مورد
بررسی قرار داد. این مورد در حال حاضر ناقص است و عام براي اندازه گیري هاي میدانی در طول زلزله و بطور خاص براي اندازه
گیري تکان هاي شدید نیازهایی دیده می شود. اندازه گیري هاي مورد نیاز به تکان هاي میدان آزاد که از آن اطلاعلات تکرار زلزله
و مشخصات آن(از جمله جنبه هاي انتشارموج) در سایت هاي مختلف بدست می آید،مربوط می شودو همچنین به تکانهاي سازه اي
که بوسیله آن جنبه هاي خاص رفتار لرزه اي انواع مختلف سازه قابل مطالعه و بررسی است ارتباط پیدا می کند. سدهاي خاکی در
مناطقی متداول هستند که شرایط فونداسیون براي هر نوع سد بتنی مناسب نباشد. سدهاي خاکی داراي دو سطح بالادست و پایین
دست با شیب خیلی کم می باشند و بنابراین بار وزن بر سطح خیلی بزرگ پخش می شود. حجم مصالح بکاربرده شده در سدهاي
خاکی 10 تا 20 برابر بیشتر از سدهاي بتنی وزنی با همان ارتفاع می باشد.
-3-2 سدهاي خاکی و انواع آن:
سدهاي ساخته شده از مصالح از خاکبرداري،بدون اضافه کردن هرگونه مصالح چسباننده مصنوعی، سدهاي خاکریزه اي به دو دسته
سدهاي خاکی و سدهاي سنگریزه اي تقسیم می شوند. یک سد خاکریزه اي، وقتی سد خاکی محسوب می شود که خاك متراکم
شده بیش از 50 درصد مصالح آن را تشکیل دهد. یک سد خاکی از خاك (در تعریف مهندسی) که در لایه هاي متوالی ریخته شده
و در رطوبت مناسب متراکم شده است،تشکیل می یابد.
-3-3 دلایل استفاده روز افزون از سد هاي خاکی:
دلایل استفاده روز افزون از سد هاي خاکی به قرار زیر می باشند:
-3-3-1 مناسب بودن براي دامنه وسیعی از عرض دره از دره هاي عریض تا گلوگاه هاي با شیبهاي دامنه تند.
-3-3-2 مناسب بودن طیف وسیعی از وضعیت شالوده از بستر سنگی تا نهشته هاي نرم با قابلیت فشردگی یا خاك نسبتاً نفوذپذیر.
-3-3-3 استفاده از مصالح طبیعی که از منابع قرضه نزدیک محل گسل بدست می آید.
-3-4-3 قابلیت ماشینی کردن عملیات اجرایی
-3-5-3 پایین بودن بهاي واحد کار و کم بودن نرخ رشد تورم آن
-3-4 بارهاي وارد بر سدهاي خاکی
بارهاي وارد بر سدهاي خاکی عبارتند از : فشار آب،نیروي وزن، نیروهاي ناشی از نشت آب،بار رسوب،فشار موج و نیروهاي القایی
ناشی از ارتعاشات زلزله. این بارها بر سدهاي خاکی از لحاظ فلسفی متفاوت با یک سازه صلب (براي مثال سد بتنی) می باشد. همین
مساله باعث می شود که تحلیل سدهاي خاکی کمتر به صورت یک روش رابطه سازي شده در می آید.
-3-5 تاثیر زلزله بر سدهاي خاکی
هر چند موضوع آسیب پذیري سدهاي خاکی در برابر زلزله از زمانهاي قبل مورد توجه بوده است،ولی به دلیل اینکه تعداد اندکی از
سدهاي بزرگ در اثر زلزله آسیب دیده اند، از این رو نسبت به ماهیت تاثیر زلزله بر پایداري سدهاي خاکی به طور جدي و قطعی
برخورد نمی شد. با وجود این، با توجه به اینکه برخی از سدها و برخی خاکریزه ها در اثر زلزله آسیب دیدند و یا فرو ریختند، از اواخر
دهه1950 در ایالات متحده توجه بیشتري به موضوع پایداري سدهاي خاکی مطعوف گردید و به تدریج روشهاي بررسی این مساله
گسترش یافت. بطور کلی، پیشرفت تحلیل ریاضی اثر زلزله بر سدهاي خاکی را تا سالهاي حدود 1970 باید در دو علت زیر توجیه
نمود:
-1 عدم دسترسی به موارد واقعی و مشخص سدهاي خاکی تخریب شده
-2 عدم شناخت دقیق مکانیسم تاثیر تخریبی جنبش زلزله بر جسم خاکی
-3-6 اثرات زلزله بر پایداري سدهاي خاکی:
آثار زیان بار زلزله بر سدهاي خاکی به قرار زیر می باشد:
-3-6-1 شکست و ریزش سد به علت وجود گسل اصلی در زیر قاعده سد
-3-6-2 ایجاد روانگرایی در مصالح سد و پی که در نهایت باعث ناپایداري آنها می گردد.
-3-6-3 ایجاد نیروي اینرسی افقی در شیبهاي جناحین و افزایش نیروهاي رانش
-3-6-4 از بین بردن آب بندي سطح تماس و در نتیجه افزایش نشت از میان ترکها
-3-6-5 آسیب رساندن به سریز و سایر سازه ها و ادوات هیدرولیکی سد،مانند شکست سرریز یا لوله هاي خروجی آب به علتهاي
مختلف،انسداد لوله هاي خروجی و سریز و یا زهکش ها
-3-6-6 ایجاد موجهاي سطحی، نشت تاج،لغزش دامنه ها و عریض شدن سد و در نتیجه به مخاطره افتادن ارتفاع آزاد سد
-3-6-7 لغزش سد بر روي لایه هاي ضعیف
-3-6-8 سریز شدن آب از روي سد در اثر ایجاد امواج سطحی روي آب
علل تخریب سدهاي خاکی:
علل تخریب سدهاي خاکی می تواند به دلایل زیر باشد:
الف- سرریز شدن آب از روي سد در اثر زمین لرزه اي ناگهانی در مخزن سد
ب- روانگرایی ماسه هاي اشباع یا تراکم پایین، و یا از بین رفتن مقاومت رسهاي اشباع در اثر ارتعاش زلزله،زیرا امواج فشار ناشی از
زلزله در وهله نخست به آب منفذي وارد می شوند و ناگهان از تنش موثر خاك کاسته و موجب کم شدن مقاومت برشی می شوند.
-3-7 آسیبهاي وارده به سدهاي خاکی:
نمونه هایی از آسیبهاي وارده به سدهاي خاکی به شرح ذیل است:
-3-7-1 سد سن فرناندو
دور نماي سد”سن فرناندو” که طول آن 1/6 مایل و ارتفاع آن 130 فوت بوده است. این سد در زلزله سن فرناندو آسیب جدي دید.
مخزن این سد 80 درصد آب شهر لس آنجلس را تامین می نمود.
شکل 1
شکل 2 بازگو کننده وضیعتی است که در آن به علت لغزش پوسته بالادست در مخزن،تاج سد در زیر آب ناپدید شده است.
لغزش اندکی پس از وقوع زلزله رخ داده است و به دلیل روانگرایی، مقاومت خاکریز ساخته شده از بین رفته است.
شکل2
فروریزش پوسته بالادست در حالی که مخزن خالی شده است. سطح جاده بیانگر موقعیت قبلی تاج سد می باشد.
شکل 3 مقطع سد قبل و بعد از زلزله سال 1971
شکل4
شکل5
-3-7-2 سد لس آنجلس
سد و مخزن لس آنجلس بین حوضچه آب سطحی ایجاده شده توسط دو سد بالا و پایین قرار گرفته است.
شکل6
شکل 7 مخزن سد لس آنجلس و سازه هاي الحاقی آن
زلزله سال1994 نوریج منجر به بروز ترك در روسازي بالادست سد لس آنجس گردید. سد در برابر لرزشهاي شدید پایداري نموده
و خسارتهاي بسیار جزئی دیده است.
شکل 8 زلزله سال1994 نوریج – بروز ترك در روسازي بالادست سد لس آنجس
-3-8 ویژگی هاي دینامیکی سدهاي خاکی
تنوع خواص بدنه سدهاي خاکی، مخصوصاً رفتار دینامیکی آنها، گوناگونی جنس، ضخامت و شرایط دیگر شالوده آنها، و تفاوتهاي
اصولی در ویژگیهاي موثر زلزله ها مانند فاصله مرکز زلزله تا سد،شدت و طول زمان وقوع زلزله، نوع و امتداد امواج رسیده به سد،
فرکانس امواج ومیزان استهلاك از عوامل موثر بر رفتار دینامیکی سدهاي خاکی هستند. جنس پی سد نقش مهمی در پایداري آن
دارد. انهدام سد، روي سنگهاي سخت و محکم کمتر از سنگهاي نرم است و بدترین حالت آن است که سد بر روي زمینهاي رسی
تحکیم نشده بنا گردد. دامنه امواج ارتجاعی زلزله به هنگام عبور از لایه هاي سست، زیاد شده و از سرعت امواج کاسته می شود. در
زلزله هاي شدید، دامنه نوسانات به 30 تا 60 سانتی متر، و طول امواج به 15 تا 30 متر می رسد. نشست خاکهاي ریز دانه بیش از
خاکهاي دانه اي است. در بعضی از انواع لاي و رس که خاصیت روانگرایی دارند، انهدام سازه حتمی است. ماسه هاي با تراکم کم و
سست در زیر آبهاي یر زمینی در اثر افزایش فشار منفذي روان می شوند با کاهش سرعت امواج، دامنه نوسانات زیاد می شود. نیز
سرعت امواج در مصالح گوناگون ، متفاوت است.
-3-9 تحلیل پایداري سدهاي خاکی
در ابیات مهندسی، سدها را گاه به موجودات زنده تشبیه می کنند:زیرا به دلیل تغییر در وضعیت محیط زمین شناختی در طول
زمان،شرایط حکمفرما در سد و مخزن بصورت متناوب در حال تغییر است. از این روست که سدها باید به گونه اي طراحی و اجرا
شوند که در تمام طول مدت بهره برداري پایداري قابل قبولی از خود نشان دهند. تحلیل پایداري بر اساس سطح برشی که در آن
خرابی ایجاد می شود استوار است.این سطح، سطحی در بدنه سد یا فونداسیون است که درآن تنش برشی ایجاد شده بیش از مقاومت
برشی است ودر نتیجه کل جرم برروي آن سطح لغزشی حرکت خواهد کرد. خرابی ممکن است در اثر مسائل دیگري غیر از لغزش
مانند تغییر مکانهاي شدید یا روانگرایی نیز ایجاد گردد. مهمترین عامل در کنترل دقت روش پایداري سطج شیب دار، تخمین صحیح
پارامترهاي مقاومت خاك و تغییرات آنها می باشد. روشهاي بررسی پایداري بدنه سد را در برابر زلزله می توان به ترتیب پیشرفت
این روشها ، در سه گروه طبقه بندي نمود:
-1 روشهاي شبه استاتیک
در این گونه روشها،تحلیل پایداري بدون توجه به زمان،جابجایی لغزشی درون خاك و هرگونه تغییر در خواص خاك انجام می گیرد.
نتایج این روش گاه(به عنوان مثال در مرحله نهایی طراحی) اطمیان بخش نیست.
-2 روشهاي مبتنی بر تحلیل دینامیکی
نسبت به روشهاي شبه استاتیک پیشرفته تر می باشند و به ویژه با استفاده از تکنیکهاي محاسباتی اجزا محدود و تفاضل هاي محدود،
نکات مهمی را در تحلیل مساله روشن می کنند. در این روشها مشخص بودن پارامترهاي دینامکی مصالح از اهمیت ویژه اي برخوردار
است.
-3 روشهاي جدید
در این روشها به ویژگی هاي واقعی محیط بررسی، توجه عمده و اساسی می شود.
-3-10 ضریب زلزله در سدهاي خاکی
در آمریکا، ضریب زلزله سدهاي خاکی بین /.5تا /15 و بصورت استاتیکی در نظرفته گرفته می شود. آیین نامه ژاپنی کمیته ملی
ژاپنی ساخت سدهاي بزرگ در سال 1957 ضریب زلزله را بین /12 تا/25 در نظر گرفته است.
-3-11 تحلیل دینامیکی سدهاي خاکی
براي درك رفتار واقعی سدهاي خاکی تحت اثر زلزله باید مدل دینامیکی مناسبی براي سد انتخاب نموده و پاسخ لحظه اي آن را
مورد مطالعه قرار داد. تا کنون روشهاي مختلفی براي تحلیل دینامیکی سدهاي خاکی توسط محققان مورد استفاده قرار گرفته که
مهمترین آنها به شرح زیر است:
-1 روشهاي مبتنی بر حل معادلات حرکت سد
-2 روشهاي مجزا سازي سد به لایه هاي موازي، و تحلیل دینامیکی آن به روشهاي عددي
-3 روش اجزا محدود
-3-12 کاربرد ابزار دقیق در سدهاي خاکی:
ابزار دقیق که ترجمه کلمهInstruments می باشد، واژه اي است که د رسالهاي اخیر در مهندسی سازه هاي خاکی بسیار مورد
توجه قرار گرفته است. آنچه اهمیت استفاده از این وسائل را بیشتر نموده و فناوري بهره برداري از آنها را گسترش داده عبارت است
از ،لزوم سیستم هشدار دهنده اي جهت جلوگیري از حوادث ناگهانی بصورت نابودي ابنیه و خسارات جانی د رپایین دست سد،
مقایسه کار انجام شده با طرح محاسبه شده، کنترل فرضیه هاي طراحی وکار پژوهشی جهت اصلاح عملکرد و بهینه نمودن سدهاي
آتی. اهداف یک برنامه ابزار بندي به شرح زیر می باشد:
-1 کنترل در حین عملیات ساختمانی: در طول دوره ساختمان کلیه پارامترهاي بحرانی طرح
-2 کنترل بعد از اتمام عملیات ساختمانی:
در این مرحله میزان دستیابی به اهداف طراحی مورد بررسی قرار گرفته و اطلاعات مبنا قبل از بهره برداري تهیه می شود.
-3 کنترل د رحین بهره برداري:
در این مرحله تغییراتی که در پارامترهاي مختلف بعلت شروع عملیات بهره برداري رخ می دهد، مورد اندازه گیري قرار می گیرد.
-4 بهبود روشهاي طراحی:
از جمله اهداف مهم ابزار بندي، اجراي پروژه هاي تحقیقاتی به منظور مقایسه نتایج طراحی با نتایج عملی و در صورت لزوم بهبود
و اصلاح روشهاي طراحی است. مهمترین ابزار براي کنترل طراحی لرزه اي سد هاي خاکی شتاب نگار می باشد که بطور معمول براي
سدهایی که در مناطق زلزله خیز ساخته می شوند، در نزدیکی تاج سد و در قسمت پایین دست شیب، نصب می شوند و واکنش پی
سازه و تکیه گاهها را در مقابل زلزله ثبت می کنند.
-3-13 آزمایشات ارتعاش اجباري در سدهاي خاکی
در سازه هاي مهم مانند سد هاي خاکی بررسی این نکته اهمیت دارد که آیا سدها در عمل نیز مانند آنچه در طراحی فرض شده
است رفتار می کنند؟ براي مقابله با زلزله، باید بدانیم سدي که ساخته ایم تا چه حد مقاوم است. براي دانستن این موضوع بررسی
نقشه هاي فنی سد، کیفیت مصالح بکار رفته مهم است ولی تحلیل واقعی مقابله یک سد خاکی در برابر زلزله قدري پیچیده تر به
نظر می رسد. بهترین روش براي بررسی دقت مدلهاي ریاضی و تئوریهاي مربوط به آنها در پیشگویی رفتار لرزه اي سدها، استفاده از
آزمایشهاي با مقیاس کامل است. اندازه گیري مستقیم پارامترهاي دینامیکی سدهاي خاکی به دو روش کلی آزمایشگاهی و محلی
صورت می گیرد. آزمایشهاي محلی به دلیل مطالعه رفتار لرزه اي سد در مقیاس واقعی از اهمیت ویژه اي برخوردار است. آزمایشهاي
محلی به سه بخش تقسیم می شوند:
-1 آزمایشهاي ارتعاش محیطی
-2 آزمایش ارتعاش اجباري
-3 آزمایش سد تحت لرزه قوي
-3-13-1 تاریخچه آزمایشهاي ارتعاش اجباري :
آزمایش مدل واقعی سدها با استفاده از یک یا چند دستگاه لرزاننده از دهه 1950 آغاز شد. و طبق گزارشهاي منتشر شده اولین سد
خاکی به ارتفاع 61 متر در سال 1966 در کالیفرنیا با چهار دستگاه لرزاننده تحت آزمایش ارتعاش اجباري قرار گرفت. در سال 1970
سد خاکی دیگري در مکزیک به ارتفاع 145 متر با دودستگاه لرزاننده تحت آزمایش قرار گرفت و 8 فرکانس اول سد و اشکال مدل
مربوطه بدست آمد. در سال 1974 با انجام آزمایش ارتعاش اجباري با دو دستگاه لرزاننده روي یک سد خاکی به ارتفاع 56 متر در
اسکوپیه(در کشور مقدونیه) فرکانسها و اشکال مدي بدنه سد بدست آمد و با نتایج یک مدل الاستیک عددي مقایسه شد. در سال
1976 در کشور ژاپن آزمایش ارتعاش اجباري با یک دستگاه لرزاننده روي سه سد خاکی به ارتفاع 95/119 و 64/5 متر انجام گردید
و فرکانسها،اشکال مدي میرایی هاي مدي بدست آمد.
-3-13-2 جایگاه آزمایش هاي ارتعاش اجباري و محیطی :
در آزمایش ارتعاش اجباري، به دلیل استفاده از ژنراتورهاي ارتعاشی با قابلیت اعمال نیرو هاي قابل کنترل، وارد نمودن انرژي متمرکز
بر تاج سد،نسبت بالاي سیگنال به نوفه در داده هاي اندازه گیري شده و ثابت نگه داشتن فرکانس بارگذاري در حالت ارتعاش دائم
سد، پارامترهاي ارتعاشی بدنه سد با دقت بیشتري اندازه گیري می شود. قیود و محدودیتهاي این روش عبارتند از:
-1 آزمایشهاي ارتعاش اجباري نسبت به انواع دیگر آزمایشها از نظر زمان و هزینه آزمایش گرانتر تمام می شود. تعداد کم آزمایشهاي
انجام شده با این روش تصدیق کننده این مطلب است.
-2 هزینه هاي بالا
-3 مشکلات حمل و نقل
-4 دامنه کوچک ارتعاش ایجاده در بدنه سد نسبت به زمانی است که سد تحت تاثیر زمینلرزه قوي قرار می گیرد
-5 این آزمایش نمی تواند رفتار غیرخطی مصالح را مدل کند.
-3-13-3 مراحل انجام آزمایشهاي ارتعاش اجباري در سدهاي خاکی
مراحل انجام این آزمایش عبارتند از:
-1 قبل از شروع آزمایش، ابتدا محاسبات عددي بدنه سد انجام شود تا ایده اي از فرکانسهاي تشدید و اشکال مدي مربوط بدست
آید.
-2 دستگاه هاي مولد ارتعاش در موقعیت و جهتی که بیشترین تحریک را در بدنه سد ایجاد کند نصب گردد.
-3 پس از همزمان کردن دستگاه هاي مولد ارتعاش، کلیه دستگاه ها در یک جهت اصلی با فرکانس ارتعاش وزنه هاي دستگاه ها به
تدریج کاهش نوسان می کنند و بصورت همزمان خاموش می شوند. هنگامی که فرکانس ارتعاش وزنه هاي دستگاه ها به تدریج
کاهش می یابد به فرکانسهاي تشدید پایین تر سد می رسد و در این فرکانسها حالت تشدید مختصري در دامنه سد ایجاد می شود.
در این مرحله با قرار دادن تعداد زیادي لرزه نگار در طول تاج سد می توان ارتعاش آزاد سد را پس از خاموش کردن دستگاهاي
لرزاننده ثبت کرد و مقادیر پیک پاسخها را که فرکانسهاي تشدید ارتباط دارند مشاهده نمود.
-4 دستگاه ها در جهت مورد نظر و با اختلاف فاز بدست آمده از مرحله قبل تحت فرکانس تقریبی نوسان می کنند و فرکانس تشدید
در چندین پله کوچک در اطراف فرکانس تقریبی تغییر داده می شود و مقادیر پاسخ سد مانند مرحله سوم ثبت می گردد.
-5 با مشخص شدن دقیق فرکانسهاي تشدید سد، سد تحت یکی از فرکانسها به ارتعاش در آمده و اشکال مدي اندازه گیري می
شوند.
-6 هنگامی که دستگاه هاي لرزاننده تحت فرکانس تشدید معینی نوسان می کنند ناگهان خاموش می شوند و کاهش دامنه نوسان
جهت محاسبه میرایی مدي اندازه گیري می شوند. این عمل جهت افزایش دقت چندین مرتبه تکرا ر می شود.
-7 مراحل پنجم و ششم براي کلیه فرکانسهاي تشدید مورد نظر تکرار می شود.
فصل چهارم:
بهینه سازي حجم مخازن سد
فصل چهارم:بهینه سازي حجم مخازن سد:
-4-1مقدمه:
ایران در منطقه اي از دنیا واقع شده است که متوسط باران سالانه آن کمتر از
3
1
متوسط باران سالانه جهان است. علاوه بر کمبود
باران، توزیع زمانی و مکانی آن نیز بسیار نامناسب است. حتی پر بارانترین نقاط کشور ما، در فصل تابستان نیاز به آبیاري دارند.
بنابراین به لحاظ توزیع مکانی و زمانی نیز بارندگی در ایران با نیاز بخش کشاورزي که مصرف کننده اصلی آب در کشور می باشد
مطابقت ندارد. اکثر شهرهاي ایران نیز در مناطقی واقعند که به رودخانه هایی که جریان آب آنها مستقیماً از رواناب حاصله از بارندگی
ها تامین شده باشد دسترسی ندارند. بنابراین باید پذیرفت که خشکی در ایران یک واقعیت اقلیمی است و این ما هستیم که باید
خود را با آن سازگاري دهیم. براي زیستن در خشکی چاره کار، شناخت اقلیم و سازگاري با آن است نه مقابله با آن. البته با تمام
خسارتهایی که از خشکسالی ها عاید کشور می شود هنوز براساس معیارهاي موجود ایران جزء کشورهاي کم آب دنیا قلمداد نمی
شود. معیارهاي که براي پرآبی یک کشور بکار برده می شود سرانه منابع آب قابل تجدید در آن کشور است. در حال حاضر با
توجه به جمعیت جهان مقدار آب تجدید شونده دنیا حدود 6500 متر مکعب در سال براي هر نفر است. اما این مقدار به طور
یکنواخت تقسیم نشده است. بطوریکه در بعضی مناطق دنیا مقدار آن زیاد و در برخی جاها کم می باشد. آستانه 1000 متر مکعب
در سال براي هر نفر را مرز کم آبی براي هر کشور تعیین کرده اند. در ایران با در نظر گرفتن جمعیت کنونی کشور ، مقدار سرانه آب
تجدید شونده حدود 1500 متر مکعب در سال تخمین زده می شود که با این حساب نمی توان آنرا یک کشور کم آب تلقی کرد و
بهتر است در حال حاضر آن را جزء کشورهاي با تنش آبی در نظر بگیریم. اما توزیع آب در مناطق جغرافیایی کشور نامناسب است.
یکی از راههاي سازگاري با کم آبی استفاده بهینه از منابع آب و افزایش بهره وري آب است. باید سعی کرد تا حد ممکن از نزولات
جوي ، جریان آبهاي سطحی و منابع زیرزمینی و رطوبت خاك به نحو مطلوب و بهینه استفاده نمود و این کار عملی نخواهد بود جز
با اعمال یک مدیریت بهینه در استفاده از منابع آب.
-2-4 وضعیت منابع آبهاي سطحی
در میزان آبهاي سطحی ، نوسان شدیدي مشاهده می شود. در اواخر زمستان و اوایل بهار آب رودها و مسیلهاي خروشان به دریاها
، دریاچه ها و باتلاقها و کویرها می ریزد و به این طریق مقدار بسیار زیادي آب هدر می رود. اما با فرا رسیدن فصل گرما به ویژه
تابستان ، غالباً آنچنان آبها سریع کاهش می یابد و فروکش می کند که در اغلب رودها و مسیلها دیگر قطره اي آب جریان پیدا نمی
کند (رودها و مسیلهاي فصلی و موقتی). آب رودهاي دائمی هم آنقدر کم می شود که در بسیاري از موارد حتی به برخی از روستاهاي
پائین دست و دور افتاده نمی رسد و از این لحاظ خسارات زیادي به ویژه متوجه کشاورزان می شود.
میزان نوسان در شدت جریان آب رودخانه ارتباط مستقیم با میزان بارندگی و ریزش برف در مناطق کوهستانی دارد. میزان
نوسانات از فصلی به فصل دیگر متغیر می باشد. همچنین تغییرات زیادي در جریان آب رودخانه هااز سالی به سال دیگر وجود دارد.
با توجه به نرخ متغیر جریان رودخانه در ماههاي مختلف سال ، کمبود آب در ماههاي مختلف سال و حتی دوره هاي کمتر از ماه
مشهود می باشد.
-3-4 کمبود آب و راه حل مقابله با آن
از آنچه که در مورد نوسان شدت جریان رودخانه ها گفته شد، مواجهه با کمبود آبی در فواصل زمانی سالیانه، ماهانه و حتی در
دوره هاي کمتر از ماه نتیجه گرفته می شود و این خود پدیده اي است که سبب وارد شدن خسارات زیادي به بخش کشاورزي و در
نهایت حیات اقتصادي و اجتماعی یک منطقه می گردد.
از اهمیتی که آب در حیات ساکنین یک منطقه دارد چنین برمی آید که از این نیروي طبیعی روز به روز بیشتر استفاده می شود
و کشورها می کوشند تا با مهار کردن آب رودخانه ها ، حداکثر استفاده از آن را در زمینه هاي مختلف بکنند. در این راستا، احداث
سد از جنبه هاي مختلف داراي اهمیت و بطور مستقیم داراي اثرهاي سودمند است که از آن جمله به طور خلاصه موارد زیر را می
توان نام برد :
-١ مهار کردن سیلابها و طغیانهاي آبی و جلوگیري از خسارات ناشی از آن
-٢ ذخیره سازي آب و امکان بهره برداري منطقی و اصولی از آن به ویژه براي فصول کم آب و خشک در مناطق خشک و حتی
نیمه خشک. به علت فقر آبی در فصول گرم و خشک فعالیتهاي اقتصادي دچار وقفه شده و حتی در معرض نابودي قرار می گیرد.
حتی در مناطقی مانند سواحل دریاي خزر که تقریباً از لحاظ بارندگی و فراوانی آب شهرت دارند، در فصل تابستان با مشکل کم آبی
مواجه می شوند. اما عملاً دیده شده است که احداث سدها و ذخیره کردن آب براي استفاده در فصول خشک به این طریق ، نگرانی
که از بابت کمبود آب قبلاً در میان کشاورزان وجود داشته را تا حدودي برطرف کرده است.
-4-4 احداث سد و امنیت در بهره برداري
مهمترین انگیزه احداث سدهاي مخزنی، ایجاد اطمینان و اعتماد به دوام و دائمی بودن آب براي ساکنین یک منطقه می باشد.
احداث یک سد استفاده کنندگان از آب رودخانه را مطمئن می سازد که نوسان آب مورد استفاده آنان دیگر مانند گذشته ، یعنی قبل
از احداث سد شدید نیست یا به عبارت دیگر در شرایط عادي در فصل گرم و خشک تابستان، مردم دچار کم آبی شدید و یا بی آبی
نخواهند شد. در حالی که این امکان وجود دارد که رودخانه بدون سد در دیگر فصول سال از آب کافی برخوردار باشد ولی در فصل
خشک تابستان ، آب اندکی در آن جریان یابد، با احداث سد بر روي چنین رودخانه هایی و ذخیره کردن آب آنها در پشت سدها ،
این نوسان و تغییرات شدید و بی ثباتی آب تا حدود زیادي از بین می رود که نقش موثري در بهبود وضع زندگی مردم، هم از لحاظ
اقتصادي و هم از لحاظ اجتماعی دارد. کشاورزان با دلگرمی و اعتماد برنامه هاي تنظیم شده براي کشت و زرع را انجام می دهند و
با اطمینان خاطر براي زراعت خود خرج می کنند ، تا از وجود آب حداکثر بهره را ببرند. در حالی که این اعتماد و اطمینان در مورد
ساکنان اکثر نقاطی که از آب رودخانه بدون سد استفاده می کنند وجود ندارد زیرا کشاورزان در بهار با توجه به فراوانی آب در این
فصل ، با عشق و علاقه به زراعت می پردازند و حتی بر سطح کشت خود می افزایند ولی با فرا رسیدن تابستان و فروکش کردن آب
رودخانه مایوس می شوند و در مواردي حتی جبور می شوند بیش از دو سوم سطح کشت خود را دیگر آبیاري نکنند تا آب به یک
سوم باقیمانده، تا اندازه اي به حد کافی برسد. این بی ثباتی آب زیانهاي دیگري نیز در بردارد و آن اینست که کشاورز جرات خرج
کردن و سرمایه گذاري در زارعت خود را ندارد و در نتیجه محصول خوبی هم نمی تواند برداشت کند.
-5-4 تخمین ظرفیت مخزن سد
حجم ذخیره سدها معمولاً از تحلیل آمار درازمدت شدت جریان رودخانه ( در حدود 50 سال) و مقایسه آن با نیازهاي آبی پائین
دست سد و همچنین توجه به خصوصیات هندسی محل محور مخزن سد و سایر عوامل تاثیرگذار تعیین می گردد.
جهت تخمین ظرفیت مخزن سد ابتدا باید منظور از اجراي آن برنامه و نوع بهره برداري سد را با توجه به اولیتها و نیازهاي آن
منطقه معین و مشخص نمایند. از آن جمله باید مشخص نمود کدام یک از مقاصد زیر شامل اهداف پروژه می باشند:
-١ تامین آب آبیاري منطقه
-٢ جلوگیري از طغیان سیل
-٣ منحرف نمودن آب
-٤ تامین آب مصرفی در شهرها و صنایع
-٥ تهیه برق
……… -٦
بسیاري از سدهاي کنونی چند جانبه هستند یعنی آب براي کشاورزي و صنعت و شرب فراهم می کنند، از خسارت سیل و شسته
شدن خاك و خراب شدن زمینهاي زراعتی جلوگیري به عمل می آورند، از آنها براي مصارف خانگی ، کشاورزي و صنعتی برق تهیه
می شودوغیره.
در مناطق خشک و کم آب ، سدها بیشتر به منظور بهره برداري از آب براي شرب و کشاورزي احداث می شوند. در بعضی از نقاط
کشور ، سدهاي کوچک از نوع بند انحرافی ساخته می شود که از آنها منحصراً براي آبیاري زمینهاي زراعتی استفاده می شود. در
سالهاي اخیر ساختن سدهاي کوتاه یا کوچک به منظور تهیه و ذخیره کردن آب آشامیدنی و کشاورزي به ویژه در نقاط خشک و کم
آب کشور بر روي رودخانه هاي موقتی و فصلی ، خیلی معمول شده است. معمولاً با توجه به اهداف مذکور در بالاست که برنامه لازم
براي احداث هر طرح یا سد تنظیم و اجرا می شود
-6-4 اهمیت دقت در محاسبه حجم مخزن سد
هزینه توسعه منابع آب با نرخ قابل ملاحظه اي روند افزایشی پیدا نموده است، از این رو محاسبه دقیق ظرفیت مخزن سد اهمیت
ویژه اي یافته است. چنانچه ظرفیت مخزن سد کوچک باشد، مخزن سد قادر به تامین هدفی که براي آن طرح شده است یعنی نیاز
آبی پائین دست خود نمی باشد از سوي دیگر، طراحی کردن مخزن سد با ظرفیتی بالا از جهات مختلف از جمله تغییر کاربري زمین
هاي حاشیه رودخانه از یک سو و افزایش هزینه اجرایی پروژه از سوي دیگر سبب به زیر سئوال بردن اقتصاد طرح می گردد. از این
رو با توجه به کمبود آب و اهمیت ذخیره سازي آب ، طراحی و تعیین ظرفیت مخزن سد نیاز به مطالعات عمیقی دارد.
در این خصوص تعیین ظرفیت مناسب براي احداث سدهاي مخزنی بخصوص در رودخانه هاي سیلابی که آورد سالانه آنها بسیار
متغیر است نقش اساسی در مدیریت و برنامه ریزي منابع آب ایفا می نماید. بنابراین هرگونه اقدام در راه بهینه سازي حجم مخزن
مورد نیاز با توجه به ابعاد اقتصادي طرح گامی به جلو در راه توسعه اقتصادي خواهد بود.
-7-4ملاحظات کلی در محاسبه ظرفیت مخزن سد
در طراحی مخازن سد، عوامل و مقاصد متعددي که در توسعه منابع آب دخالت دارند را باید در نظر گرفت. سیاستها و خطوط
کلی تعیین شده از سوي تصمیم گیرندگان در ارتباط با توسعه منابع آب در منطقه احداث پروژه در طراحی مخازن سد مورد ملاحظه
قرار می گیرد. به عنوان مثال، سدي که در یک منطقه با کمبود جدي آب احداث می گردد با حداکثر ممکن ظرفیت و حداقل مصرف
جهت تضمین احتیاجات آبی منطقه طراحی می گردد. به بیانی دیگر اقتصاد طرح تحت الشعاع تامین نیاز آبی منطقه با حداکثر
ظرفیت ممکن قرار می گیرد. بنابراین مطالعه دقیقی جهت تعیین ظرفیت مخزن سد در یک منطقه مورد نیاز می باشد. به طور
کلی عوامل مهمی که تعیین کننده ظرفیت مخزن سد در یک منطقه می باشند عبارتند از : میزان ریزش جوي
.1 میزان جریانهاي ورودي به مخزن
.2 میزان بهره برداري از سفره آب زیرزمینی
.3 نیاز آبی سالیانه و توزیع آن نسبت به زمان
.4 کمبود آب
.5 روش بهره برداري از مخازن سد
.6تلفات آبی شامل تبخیر و تراوش از سد
.7 احتمالات
علاوه بر عوامل فوق ، مولفه هایی که نقش مهمی در تصمیم گیري بازي می کنند عبارتند از :
.1 درجه آزادي مجاز وقوع کمبود به لحاظ کمیت و دوره زمانی وقوع
.2 خطر پذیري و عدم قطعیت
.3 لحاظ نمودن تاثیرات طرحهاي موجود و آینده در حوضه
طرح قابل اجرا ، علاوه بر جوابگویی به نیازهاي آبی منطقه باید به لحاظ اقتصادي نیز قابل توجیه باشد . از این رو عوامل موثري
که در مطالعات اقتصادي طرح مورد ملاحظه قرار می گیرندعبارتند از :
.1 مقدار هزینه در واحد سطح شبکه آبیاري
.2 مقدار درآمد خالص هر هکتار از محصولات زراعی در آینده و در شرایط آبیاري کامل و درآمد کشاورزي در شرایط بدون
اجراي پروژه
.3 هزینه هاي راهبري و نگهداري بخشهاي مختلف پروژه
.4 تعیین دوره بررسی اقتصادي و نرخ تنزیل
.5 رابطه ا فزایش هزینه احداث سد با افزایش ارتفاع آن ویا به عبارتی با حجم مخزن
-8-4مرور روشهاي موجود در محاسبه حجم مخزن سد
-1 روش 75 درصد آبدهی
1
در طراحی مخازن سد براي مصارف کشاورزي عموماً روش 75 درصد آبدهی مورد استفاده قرار می گیرد و مصرف به این مقدار
جریان محدود می گردد. ظرفیت مخزن عموما با استفاده از منحنی تجمعی یا هر روش مناسب دیگري تخمین زده می شود و سپس
با استفاده از آمار موجود جهت کنترل رعایت معیار 75 درصد آبدهی شبیه سازي صورت می پذیرد.
میزان بارش در بخشهاي مختلف یک حوزه از یک سال به سال دیگر متغیر می باشد و به همین نسبت حجم جریان رودخانه ها
نیز متغیر می باشد. پروژه هاي آبیاري باید به گونه اي طراحی گردند که احتیاجات آبیاري در بیشتر سالها رفع گردد.
در این روش سعی بر مصرف جریان رودخانه به میزان %75 قابلیت اعتماد می باشد. به این مفهوم که در 75 از سالها ، ممکن
است در رودخانه ، جریان مازاد داشته باشیم و در 25 درصد از سالها کمبود با دامنه اي متغیر.
آشکار است که هر چه میزان اعتماد پذیري بالاتر باشد کمیت آب موجود جهت مصرف کمتر می شود. میزان آب قابل دسترس
را می توان با در نظر گرفتن مقداري ظرفیت اضافه جهت استفاده از آب مازاد در سالهاي بدون کمبود در سالهاي کمبود افزایش داد
به این ترتیب یک پروژه را می توان بر مبناي قابلیت اعتماد پائین تري از جریان رودخانه با درجه مشابهی از قابلیت اطمینان طراحی
نمود. اما در نظر گرفتن ظرفیت اضافه براي مخزن سد هزینه اضافه دربر خواهد داشت و خود منجر می شود به تخمین زدن هزینه
افزوده طرح در برابر ظرفیت اضافه .
هر اندازه ارزش آب در یک منطقه بیشتر باشد ، همانند مناطق خشک ، ظرفیت مازادي که براي مخزن سد باید در نظر گرفته
شود بیشتر می باشد.
در طرحهاي آبیاري اینگونه طلقی می گردد که کشاورز در 75 درصد از سالها باید از بهره مندي از منابع آب اطمینان داشته
باشد و در این روش با در نظر گرفتن ظرفیت اضافه این موضوع در نظر گرفته می شود.
پیشنهادات کمیسیون آبیاري به صورت زیر جمع بندي می گردد:
.1 مصرف سالیانه آب به طور تقریبی باید معادل جریان سالانه با 75 درصد قابلیت اعتماد در نظر گرفته شود.
.2 ظرفیت مخزن باید به گونه اي باشد که احتیاجات پروژه آبیاري در 75 درصد از سالها به طور کامل رفع شوند.
محاسبه حجم مخزن
احتمال تامین مقدار نیاز خاصی توسط مخزن را اعتبار مخزن می گویند و به صورت زیر محاسبه می شود:
100
N
N
P
F
f
(100 ) PR Pf
در روابط فوق:
Nf =تعداد سالهاي شکست
N =طول عمر پروژه
Pf = درصد شکست
PR
= اعتبار مخزن
محدودیتهاي روشهاي موجود
از مباحث فوق چنین برداشت می شود که در روش 75 درصد آبدهی مصرف منابع آب از دو جهت محدود می گردد: اول محدود
شدن مصرف به جریان با قابلیت اعتماد 75 درصد ودوم طراحی مخزن سد به گونه اي که احتیاجات پروژه را در 75 درصد از سالهایی
که پروژه براي آنها طرح شده است برطرف نماید. ممکن است محدودیت در مصرف بواسطه معیار مصرف در 75 درصد از سالها با
افزایش ظرفیت ذخیره به حدي که مصرف طرح کاملا رفع گردد قابل حذف باشد. افزایش ظرفیت با در نظر گرفتن متغیرهاي مختلف
به ندرت عملی می شود.
عموما یک ظرفیت ویژه انتخاب می گردد و جداول عملکرد مخزن به کمک داده هاي موجود تهیه می گردد. اگر این جداول
ناموفق بودن طرح در بیش از 25 درصد از سالها را نتیجه بدهند مصرف طرح در حدي که معیار مصرف در 75 درصد از سالها برطرف
نماید کاهش داده می شود. این روش محدودیتهایی دارد به این شرح که فقط تعداد سالهاي عدم موفقیت طرح در نظر گرفته می
شود و مقدار کمی کمبود در سالهاي مختلف در نظر گرفته نمی شود. بنابر این هیچ ارزشی براي میزان کمی کمبود لحاظ نمی
گردد.
-2 شاخص کمبود
2
(SI)
موسسه HEC ، سازمان مهندسین ارتش آمریکا با به کارگیري ضریبی موسوم به شاخص کمبود میزان کمی کمبود در سالهاي
کارکرد پروژه را در نظر می گیرد. (1975 )
شاخص کمبود به صورت زیر تعریف می شود:
N
i
Annuel Utilization
Annual Shortage
N
S I
1
2
( )
100
.
که در رابطه فوق :
N تعداد سالهاي کارکرد پروژه
سالیانه کمبود Annual Shortage
سالیانه مصرف Annual Utilizatio n
هر وقت که شاخص کمبود کوچکتر یا مساوي 1 باشد طرح موفقیت آمیز است . فرض بر این است که رویداد 20 درصد کمبود
در 25 درصد از سالهاي کارکرد پروژه مجاز شمرده می شود. قابل مشاهده است که شاخص کمبود مبتنی است بر مقدار کمّی کمبود
سالیانه .
جدول (1-5) بیانگر تغییرات درصد کمبود سالیانه و تعداد سالهاي عملکرد مخزن است.
جدول(1-5) نمایش شاخص کمبود
ردیف شاخص
کمبود
تعداد سالهاي کمبود در
هر 100 سال
کمبود
1 1 100 10 سالیانه %
11/18 80 1 2
12/90 60 1 3
15/80 40 1 4
20 25 1 5
22/36 20 1 6
31/62 10 1 7
50 4 1 8
باتوجه به مباحث واضح است که روش شاخص کمبود ظرفیت مخزن سد را دقیقتر از روش شاخص کمبود محاسبه می نماید، و این
به جهت استفاده نمودن از معیارشاخص کمبود می باشد که میزان کمی کمبود آبی را به صورت سالیانه در محاسبات حجم مخزن
سد وارد می نماید.
-3دیگر نواقص روشهاي موجود
تعدادي از نواقص بارز روشهاي موجود در طراحی مخزن عبارتند از :
.1 هیچ گونه اشاره اي به حداقل دوره یا دوره مطلوب مطالعات طراحی مخزن در روشهاي موجود وجود ندارد. مطالعات در
دوره ها با طول هاي مختلف ، نتایج متفاوتی به دست می دهند. تحلیلهاي مبتنی بر طول کوتاه دوره مطالعات نه تنها به
تخمین ناصحیح عملکرد پروژه رهنمون می گردند بلکه کلیه محاسبات براي تحلیلهاي اقتصادي طرح را نامطلوب می نمایند.
.2 طراحی مخزن سد با مورد ملاحظه قرار دادن پارامترهاي موثر از قبیل شدت جریان رودخانه و مصرف در فواصل زمانی
طولانی از دقت محاسبه حجم مخزن می کاهد.از اینرو جهت بالا بردن دفت محاسبات لازم است فواصل زمانی محاسبه حجم
مخزن سد را از فواصل سالانه به ماهانه و حتی کوتاهتر ده روزه کاهش داد.
.3 دامنه کامل متغیرها با توجه به ظرفیت مخزن و مصرف منابع آب مورد بررسی قرار نمی گیرند و بنابر این مصرف بهینه به
حصول نمی پیوندد.
موارد فوق جنبه هاي دیگري هستند که هنگام طراحی و بهینه سازي ظرفیت مخازن سد باید مورد ملاحظه قرار گیرند.
-9-4 نیاز به یک معیار استدلالی جهت بهینه نمودن ظرفیت مخزن سد
همانگونه که گفته شد ، طراحی مخزن سد یکی از مهمترین مولفه هاي برنامه ریزي جهت توسعه منابع آب می باشد. معیارهاي
موجود و نواقص آنها به طور خلاصه مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به نرخ در حال افزایش میزان نیاز آبی و لزوم بهینه سازي
مصر ف منابع آب در یک محدوده مشخص، بسیار معقول به نظر می رسد که تصمیمی قابل توجیه جهت طراحی مخزن سد اتخاذ
گردد. عموما تاسیسات احداث شده جهت حفاظت آب قابل تغییر نمی باشند و این امر به سختی و با صرف هزینه هاي هنگفت امکان
پذیر می باشد. بالا بودن تراز سرریز مشکلات اساسی را به وجود می آورد. به علاوه ، محلهاي مناسب جهت احداث نمودن سدي با
حجم مخزن بهینه کمیاب می باشد و به همین نسبت امکانات موجود جهت توسعه بهینه منابع آب در دسترس، کم یا محدود می
باشند. استفاده از روش 75 درصد آبدهی رودخانه جریان قابل اعتماد جهت طراحی پروژه هاي آبیاري با معیار تامین 75 درصد از
نیازسالهاي عمر پروژه، مصرفی بهینه را براي منابع آب پیشنهاد نمی نماید. طراحی پروژه با این روش توسط شماري از محققین مورد
بررسی قرار گرفته است و جهت افزایش میزان مصرف طرح استفاده از جریان با 65 یا 50 درصد قابلیت اعتماد پیشنهاد گردیده است.
بسیاري از محققین استفاده از متوسط شدت جریان رودخانه را توصیه نموده اند. آشکار است که مصرف بیشتر به طراحی مخزن
با حجم بیشتر و در نتیجه افزایش هزینه پروژه می انجامد. شایان ذکر است که میزان مصرف با اصلاح نمودن معیار 75 درصد بهره
وري موفقیت آمیز در سالهاي طول عمر پروژه قابل افزایش می باشد. بدین گونه که درصد مشخصی از سالها به عنوان عملکرد موفق
پروژه تعیین گردد. مقدار کمی کمبود آبی داراي اهمیت می باشد و تخصیص دادن یک سال خاص به عنوان سال شکست پروژه
بدون تعیین نمودن درجه حداقل کمبود عملی غیر معقول به نظر می رسد.
در واقع حتی تاثیر میزان یکسان کمبود آب در ماههاي مختلف سال متفاوت می باشد و این دیدگاه باید در طراحی مخازن سد
منظور گردد.
همانگونه که قبلا گفته شد ، شاخص کمبود مقدار کمی کمبود سالیانه را مد نظر قرار می دهد. برپایه معیار شاخص کمبود جهت
کارکرد موفقیت آمیز پروژه باید 10 درصد کمبود در تمام سالهاي کارکرد یا 20 درصد کمبود در 25 درصد از سالهاي کارکرد پروژه
به وقوع بپیوندد.
این شاخص ، تاثیر به سزایی بر نتیجۀ روشهاي موجود که تعداد سالهاي کمبود را در نظر می گیرند دارد. با این حال ، نیاز مبرمی
به معیاري که کمبود قابل قبولی از مخزن جهت منظورهاي مختلف ، تحت شرایط مختلف بهره برداري و در دوره هاي مختلف با یک
نظام ارزشگذاري ترسیم نماید احساس می شود. بدین منظور باید تاثیر فقدان آب بر شرایط اقتصادي و اجتماعی را بررسی نمود.
موفقیت یک پروژه این است که از دید مقاصد آن پروژه مورد ارزیابی قرار گیرد. در این راستا ، در نظر گرفتن معیار مشابهی
جهت سنجش تمام پروژه ها مناسب به نظر نمی رسد. به عنوان مثال اگر یک طرح جهت آبرسانی به یک منطقه مستعد خشکسالی
تدارك دیده شده باشد، لزوما باید از نرخ سود – هزینه به میزان 1 به 5 استفاده نمود. از طرف دیگر ، اگر شدت نیازهاي اجتماعی
آنچنان بالا نباشد، مطلوب است که پروژه تنها بر مبناي معیارهاي اقتصادي برآورد شود. منظور از بحث کنونی ، مورد توجه قرار دادن
شرایط متغیري است که باید در روند طراحی مد نظر قرار گیرد.
همانگونه که قبلا مورد بحث قرار گرفت محاسبه ظرفیت مخزن سد بر مبناي تعداد سالهاي کمبود معیار دقیقی به نظر نمی رسد
و نیاز است که پروژه بر اساس معیاري معقول تر که در آن مفهوم کمبود به طرز مناسبی تعریف گردد طراحی گردد. حالت ایده آل،
برآورد تاثیر کمبودها در قالب تحلیل نرخ هزینه و سودهاي اقتصادي و اجتماعی می باشد.
-1 برآوردهاي اقتصادي
کمبود آب بر محصولات مختلف در ماههاي مختلف سال تاثیر مشخص بر تولید خالص محصولات دارد. کاهش میزان تولید
محصولات تحت اثر کمبود آبی به عوامل مختلفی بستگی دارد از جمله :
.1 میزان کمی کمبود آب
.2 تنوع محصولات
.3 دوره رشد محصولات
تحقیقاتی جهت تعریف نمودن عوامل فوق با استفاده از توابع تولید محصولات به وقوع پیوسته است . توابع رشد محصولات که تا
به حال پیشنهاد شده اند ، در واقع بسیار تقریبی هستند و استفاده از آنها در چنین محاسباتی بسیار دشوار می باشد. به علاوه ، یک
سیاست تثبیت شده عملی با اولویتهاي تعریف شده به منظور استفاده از تابع رشد محصولات در تخمین اقتصادي کمبود آب مورد
نیاز می باشد. مطابق ملاحظات عملی، ایجاد یک سیاست عملی در مراحل اولیه طراحی مخزن امکان پذیر نمی باشد. عمل مهم
دیگر نوسان قیمت محصولات مختلف می باشد. این خود ناپایداري هایی در معیاري که متکی بر ملاحضات اقتصادي است به وجود
می آورد.
-2 ملاحظات اجتماعی – اقتصادي
مطالعات اجتماعی-اقتصادي سطح وضعیت اقتصادي کشاورز و اقتصاد کشاورزي را برآورد می نماید. براي تثبیت روند کشاورزي،
استفاده بهینه از آب کشاورزي ضرورت دارد. نه تنها کمیاب بودن آب بلکه ارزش آب و کمبود آن سبب بروز تاثیر عکس بر شرایط
اجتماعی– قتصادي جمعیت کشاورزي می گردد. جمعیتی که عموما وابسته به کشاورزي می باشد و شرایط اقتصادي آن وابسته
است به تولید محصولات کشاورزي. عموما یک سري الگوي زراعی و ذائقه هاي غذایی خاصی در یک منطقه موجود می باشد. هر
گونه انحراف از ذائقه هاي غذایی و الگوهاي موجود عموما با مقاومت مواجه می شود و یا اینکه به تدریج به شرایط جدیدي که حاکی
از منفعت باشد تغییر می یابد. بنابر این جهت طرح ریزي یک پروژه منابع آب شرایط اجتماعی- اقتصادي جمعیت وابسته به منطقه
طرح باید در نظر گرفته شود. طرح ریزي باید بر مبناي تامین منافع جمعیت ساکن در منطقه صورت پذیرد تا بازگشت اقتصادي
پروژه. به عنوان مثال در منطقه اي که از مشکل کمبود منابع آبی رنج می برد ، کشت محصولاتی که داراي بهره اقتصادي خوبی به
لحاظ رونق در بازار دارند براي سکنه اي که داراي ذائقه مصرف محصولات غله اي می باشند منفعت کمی دارد. تحت چنین شرایطی
منابع آبی باید جهت زراعت غلات مورد استفاده قرار گیرند به این دلیل که غلات از اهمیت فوق العاده اي براي جمعیت منطقه
برخوردار است. این خود البته بر بازگشت مالی پروژه تاثیر می گذارد اما یک قضاوت اقتصادي براي جمعیت ساکن منطقه می باشد.
-3طرح کلی از روش پیشنهادي
همانطور که قبلا نیز در مورد آن صحبت گردید معیار موجود 75 درصد آبدهی جهت تعیین ظرفیت سد ناقص به نظر می رسد،
به این دلیل که در آن میزان کمی کمبود در سالهاي عملکرد ناقص پروژه در نظر گرفته نمی شود. بی شک، شاخص کمبود بهتر از
معیار 75 درصد عمل می نماید اما در این صورت تنها مقدار کمی کمبود به صورت سالیانه در نظر گرفته می شود. ارزش تاثیر میزان
کمبود، به طور قابل توجهی از یک دوره به دوره هاي دیگر براي یک محصول به صورت منفرد و براي یک محصول نسبت به محصول
دیگر در یک دورة مشابه کاملا متفاوت می باشد. به عبارت دیگر ، میزان کمبود آبی قابل قبول چه از دیدگاه اجتماعی و چه از دیدگاه
فنی براي محصولات مختلف در ماههاي مختلف متفاوت می باشد. این دیدگاه باید در روند طرح ریزي مورد ملاحظه قرار گیرد. به
این منظور موارد زیر را باید مد نظر قرار داد :
.1 برآورد کمبود آبی در دوره هاي مختلف و تخمین تاثیر کمبود آبی بر محصولات مختلف در طول این دوره ها . در نظر
گرفتن این نکته تصویري جامع از موقعیت ارائه می نماید اما تعداد پارامترهایی که مورد نظر قرار می گیرند بسیار زیاد است و
بنابر این تصمیم گیري تحت تاثیر عوامل زیادي قرار می گیرد.
.2 استفاده از منحنیهاي فرمان
3
مناسب تشخیص داده شده در ارتباط با مصرف آب تحت مراحل متفاوتی از کمبود آبی .
اجرا نمودن این بند ممکن است عملی نباشد و به ایجاد پیچیدگیهاي قابل ملاحظه اي در روند طرح ریزي بیانجامد.
.3 نسبت دادن ارزش به دوره هاي مختلف بحرانی رشد محصولات و انواع مختلف محصولات و ارزش آن از دیدگاه اجتماعی-
اقتصادي
-4 ارزش گذاري دوره هاي زمانی مختلف
با مورد ملاحظه قراردادن انواع محصولات طرح، نیازهاي آبی آنها، دورة بحرانی رشد محصولات و بازگشت منافع اجتماعی و
اقتصادي آنها دوره هاي مختلف از رشد گیاهان را می توان تفکیک نمود. گیاهان عمده و دوره هاي رشد آنها قابل تشخیص می باشند
و ارزشهایی به این دوره هاي تشخیص داده شده قابل انتساب می باشد.
با این حال ، با مورد ملاحظه قرار دادن اشکالات عملی ممکن است مطالعه دوره هاي مشخص 10 روزه یا ماهانه مطلوب واقع
گردد.
اگر یک دوره مشخص مثلا ماهانه مورد بررسی قرار گیرد عوامل متنوعی که باید مورد بررسی قرار گیرند عبارت اند از :
.1 نیاز آبی ماهانه محصولات و توزیع آب
.2 دوره بحرانی رشد محصولات مختلف کشاورزي
-5 ارزشگذاري تجربی دوره هاي ماهیانه
با مطالعه دوره هاي مختلف رشد محصولات کشاورزي از دیدگاههاي فوق و با استفاده ازتئوري مجموعه هاي فازي، ارزشهایی
بین 0 و 1 به محصولات مختلف انتساب داده می شود به این ترتیب که ارزش 0 مربوط به ماهی است که کمبود آبی آن کمترین
اهمیت را به لحاظ تاثیر بر رشد محصول دارد و ارزش 1 مربوط به ماهی است که کمبود آبی بیشترین تاثیر را بر رشد محصول دارد.
از معایب نظام ارزشگذاري فوق، رویکرد تجربی به قضیه با مطالعه تاثیر کمبود بر رشد محصولات به صورت کیفی و نه کمی می
باشد.استفاده از این روش قطعا در ارتقاي محاسبات حجم مخزن موثر بوده است اما اگر ارزشهاي وزنی به صورتی تعیین گردند که
مطابقت بیشتري با واقعیت داشته باشند درجه اعتماد پذیري محاسبات افزایش می یابد. به علاوه تعیین ارزشهاي مربوط به دوره ها
کمتر از ماه با این روش سواي اینکه داراي پیچیدگی زیادي می باشد از دقت کافی نیز برخوردار نمی باشد.
-6 ضریب پاسخ محصولات کشاورزي
پاسخ محصولات کشاورزي به کمبود آبی توسط ضریب پاسخ محصول
4
(ky (به کمیت درمی آید. این ضریب، کاهش نسبی
را به کمبود نسبی تبخیر و تعرق 5 محصول
6
ارتباط می دهد. کمبود آبی در قالب تبخیر و تعرق واقعی (ETa (تعریف می گردد و
ماکزیمم مقدار تبخیر و تعرق (ETm (ممکن است به طور مستمر در طول کل دوره رشد محصول یا در طول هر کدام از دوره هاي
7 رشد شامل : دوره پاگرفتن محصل
اتفاق بیفتد. مقادیر 11 و دوره رسیدن 10 ، دوره تشکیل محصول 9 ، دوره گل اول 8 ، دوره رشد سبزینه
ky براي بیشتر محصولات بر مبناي این فرض که رابطه بین محصول دهی نسبی
m
a
y
y
و تبخیر و تعرق نسبی
m
a
ET
ET
خطی
می باشد براي کمبود نسبی آب در دامنه تغییرات 50 % تا 0/5 =
m
a
ET
ET
1- داراي اعتبار می باشد. بعلاوه مقادیر ky بر مبناي تحلیل
داده هاي واقعی که دامنه گسترده اي از شرایط رشد را پوشش می دهند بدست آمده اند. نتایج تجربی مورد استفاده، شاخص گونه
هاي مختلف محصول که به محیط رشد تطبیق پیدا نموده اند و تحت یک مراقبت و مدیریت رده بالا قراردارند صادق می باشند.
ضریب پاسخ محصولا ت مطابق رابطه زیر محاسبه می گردد:
که در رابطه فوف:
ya محصول دهی واقعی
ym محصول دهی حداکثر
ETaکمبود آب واقعی
ETm کمبود آب حداکثر
-7کاربرد ضریب پاسخ محصول در طراحی و برنامه ریزي
کاربرد ضریب پاسخ محصول در طراحی و برنامه ریزي در جهت عملکرد پروژه هاي آبیاري جهت تامین کمی آب مورد نیاز
محصولات منطقه طرح را ممکن می سازد. تحت شرایط وجود محدودیت در توزیع و مصرف آب در حد متعادل در کل دوره رشد
محصولات در صورت وجود محصولات با ضرایب پاسخ مختلف، محصولاتی که از مقدار ضریب بزرگتري برخوردار می باشند نسبت
به محصولات با ضریب کوچکتر به میزان بیشتري از وقوع کمبود آبی خسارت می بینند. خسارات محتمل ناشی از کمبود آبی در
مرحله برداشت محصول و ایجاد هما هنگی هاي مورد نیاز در تا مین نمودن آب جهت کاهش چنین خساراتی را می توان به کمیت
درآورد.
شناخت عکس العمل محصولات مختلف کشاورزي به کمبود آب در برنامه ریزي تولید از اهمیت قابل توجه اي برخوردار می
باشد. براي مثال تحت شرایط وجود محدودیت در تامین آب مورد نیاز آبیاري و با وقوع کمبود آبی به طور مساوري که در کل فصل
رشد محصولات رخ می دهد، میزان کاهش محصول براي ذرت با 1/25 = ky براي کل دوره رشد از میزان کاهش محصول در ذرت
خوشه اي با 0/90 = ky بیشتر می باشد. در نتیجه وقتی که این دو محصول در منطقه طرح موجود باشند و حداکثر تولید در واحد
حجم مورد نظر باشد، در تامین آب ذرت نسبت به ذرت خوشه اي باید از اولویت برخوردار باشد. اگر طور دیگري به قضیه نگاه شود
هنگامی که رسیدن به حداکثر تولید در منطقه طرح مد نظر باشد و زمین به عنوان یک عامل محدود کننده به حساب شمرده نشود،
آب در دسترس باید به گونه اي مورد استفاده قرار گیرد که نیاز آبی ذرت به طور کامل رفع گردد. در چنین شرایطی می توان میزان
محصولات را با به زیر طرح بردن مساحت بیشتري از زمین به زیر کشت ذرت خوشه اي بدون رفع کامل نیاز آبی محصول درحدي
که میزان کمبود آبی از حد بحرانی تجاوز ننماید افزایش داد.
به بیان مفصل تر، بررسی عکس العمل محصولات به کمبود آبی در دوره هاي مختلف رشد از اهمیت ویژه اي در برنامه ریزي آب
در دسترس ولی محدود جهت حصول بیشترین محصول برخوردار می باشد. عمده محصولات در دوره شکوفایی و گل دادن نسبت به
مراحل اولیه شامل دوره رشد سبزینه پس از مرحله پا گرفتن محصول و دوره هاي رشد بعدي شامل رسیده شدن از حساسیت
بیشتري نسبت به کمبود آب برخوردار می باشند. این موضوع نشانگر این است که زمان تامین آب به همان نسبت سطح تامین آب
از اهمیت برخوردار می باشد.بنابراین در برنامه ریزي تامین آب باید اختصاص بهینه تامین آب به محصولات در طول دوره هاي
مختلف رشد را در نظر گرفت، به این طریق که جهت رفع نیاز آبی محصولات، به رفع نیاز آبی محصولات در دوره هاي با حساسیت
بیشتر اولویت بیشتري داده شود. به جاي الگوي رفع نیاز آبی به صورت توزیع یکسان در زمان. به عنوان مثال براي ذرت تامین آب
باید براي دوره گل دادن، محصول دهی و شکل گیري محصول صورت پذیرد.
-8کاربرد ضریب پاسخ محصول در برنامه ریزي منابع آب
تحت شرایط وجود محدودیت در منابع آب باید از یک برنامه تامین آب جهت به حداقل رساندن کمبود آبی در طول حساسترین
دوره ها (دوره اي با ضریب ky بالا)استفاده نمود. براي عمده محصولات، این دوره معادل دوره گل دادن و دوره تشکیل دانه محصول
است. اجراي این سیاست سبب به حداقل رساندن کاهش تولید محصولات در دوران وقوع کمبود آبی می گردد.
-9کاربرد ضریب پاسخ محصول در عملکرد مخازن
در طرح ریزي و طراحی سیستمهاي تامین آب که با مخزن تغذیه می گردند رها سازي آب براي آبیاري بر مبناي حقابه انتخاب
شده یا عرفهاي تامین آب صورت می پذیرد. منبع آب به صورت یک پارامتر کاربردي وارد عمل می شود تا یک متغیر کاربردي. آب
رها شده شاخص یک جریان ثابت در یک دوره زمانی می باشد در حالی که مفاهیم حقابه و عرفهاي تامین آب در مرحله برنامه ریزي
در مصرف مفید می باشند ملاحظات مرتبط با کارآیی آب مصرفی و سطح تولید محصول به طور عمده اي به عملکرد مخزن با
بیشترین کارایی کمک می کند.
عملکرد مخزن باید درراستاي به حداقل رساندن مقدار کمبود آبی در طول دوره رشد محصول باشد به خصوص در زمانی که
محصول در حساس ترین دوره رشد به لحاظ بروز عکس العمل به کمبود آبی باشد. اطلاعات مورد نیاز عبارتند از :
-1 تشخیص منبع در دسترس در دوره رشد
-2 تشخیص نیاز آبی محصولات (ETm (براي محصولات مختلف در دوره هاي یک ماهه و ده روزه
-3 انتخاب ضرائب پاسخ محصولات طرح
-4 تشخیص توزیع مناسب آب در طول دوره رشد بر مبناي به حداقل رساندن خسارات برداشت محصول به دلیل کمبود آبی در دوره
وجود کمبود آبی، برتري تامین آب در میان محصولات در یک منطقه با استفاده از ضرائب پاسخ محصولات قابل تشخیص می باشد.
-10 کاربرد ضریب پاسخ در محاسبات مخزن سد
ضرایب پاسخ انتساب داده شده به محصولات مختلف در دوره هاي مختلف در میزان کمبود آبی دوره هاي مختلف ضرب می
گردد و بدین ترتیب کمبود آبی با ضریب ارزش ماهانه یا ده روزه محاسبه می گردد. با استفاده از کمبود آبی سالیانه حاوي ضریب
12 ارزش کمبود، شاخص کمبود تعدیل شده
به صورت زیر نوشته می شود:
که دررابطه فوق:
I.S.M = شاخص کمبود تعدیل شده
N تعداد سالهاي کارکرد پروژه
m
S کمبود آبی ماهانه
m
W ارزش کمبود ماهانه یا ضریب پاسخ ماهیانه
u
A مصرف سالیانه
رابطه فوق با اندك تغییراتی به صورت زیر قابل تعمیم به دوره هاي 10 روزه می باشد:
2
I.S.M = نشانگر شاخص کمبود تعدیل شده
N تعداد سالهاي کارکرد پروژه
D
S کمبود آبی ده روزه
D
W ارزش کمبود ده روزه یا ضریب پاسخ ده روزه
U
A مصرف سالیانه
-11 روش محاسبه ارزش کمبود
با احتساب ضریب پاسخ محصولات معادل ارزش کمبود، ارزش کمبود براي هر دوره زمانی مشخص به صورت زیر برآورد می گردد:
ارزش هر محصول خاص بر مبناي نیاز آبی محصولات مختلف طرح با استفاده از جداول و نمودارهاي ارایه شده توسط سازمان
FAO درنشریه 33سازمان نامبرده در هر ماه با توجه به زمان رشد بحرانی تخمین زده شده سپس ارزش کمبودمعادل هر دوره زمانی
با در نظر گرفتن سطح زیر کشت محصولات مختلف و میانگین- گیري وزنی نسبت به سطح زیر کشت قابل محاسبه می باشد. به
ترتیب فوق ارزش کمبود براي یک دوره ماهانه به صورت زیر محاسبه می گردد :
که در رابطه فوق :
wj میانگین ارزش کمبود ماهیانه یا ماهیانه
wij ارزش کمبود محصول I در ماه یا دهه J
Ai سطح زیر کشت محصول I
n تعداد محصولات
فصل اول
رفتار لرزه اي سدهاي بتنی
-1-1مقدمه
زلزله مخربترین پدیده طبیعی اسـت که معمولا بیش از چند ثانیه طول نمی کشـد و در همین زمان اندك خرابیهاي زیادي را ببار
می آورد و علت بروز این خرابیها نیز بیش از قدرت، به سریع و ناگهانی بودن حرکات زمین باز می گردد. این حرکات اغلب ناشی از
تغییرات زمین ساختی در حا شیه گ سلها و راندگی ها بوده و لذا در مناطقی که شک ستگی هاي ساختاري مذکور، تو سعه بی شتري
یافته اند، زلزله ها نیز معمولا تراکم بیشتري خواهند داشت.
زمین لرزه ها حاصـل فرآیند زمین سـاخت فعالیت کره زمین می باشـند که در اثر آزاد شـدن انرژي ذخیره شـده در پوسـته زمین
(سنگهاي گرانیت در اعماق کم و متوسط و بازالت در اعماق زیاد پوسته) می باشد. لیکن زلزله به معناي متداول آن ناشی از حرکات
پو سته زمین روي گو شته آن می با شد که باعث ف شرده شدن پو سته زمین در بع ضی مناطق گردیده و بعد با آزاد شدن انرژي از
طریق لغزش بع ضی شکافهاي روي زمین چه در اعماق دریاها و چه در داخل خ شکی ها، زلزله بوقوع می پیوندد. علت ا صلی این
حرکات، وجود گرماي بسیار زیاد داخل هسته زمین و تغییرات دما از عمق به سطح می باشد. گوشته زمین که بین هسته زمین و
پوسته قرار گرفته است از طرف هسته بسیار داغ و از طرف پوسته نسبتا سردتر می باشد. حرکت دورانی خمیره گوشته بین هسته و
پوسته باعث می شود که پوسته روي گوشته به گردش درآید و در کم ضخامت ترین قسمت پوسته که در کف اقیانوس می باشد از
هم شکافته و گوشته خمیري وارد پوسته گردد و آن را تحت فشار قرار دهد. با توجه به حالت کروي زمین این پوسته اضافه شده به
دو طریق متعادل می گردد:
الف-کوهزایی، نظیر سلسله کوههاي مختلف جهان (براي مثال زاگرس – البرز و آناتولی در ترکیه )
ب- وارد شدن پوسته به گوشته در مرز بین صفحات واقع بر پوسته زمین (براي مثال دخول پوسته در اقیانوس آرام در زیرکشورهاي
ژاپن و تایوان)
این رویدادها بطور عمده محدود به نواحی می باشند که در آن بخشها فرآیند دگر شکلی و تکامل پوسته و سایر بخشهاي درونی
کره زمین ادامه دارد. زمین لرزهها، یکی از بهترین منابع ک سب اطلاع از زمین ساخت فعال هر منطقه بوده و از سوي دیگر رویداد
آنها باعث ایجاد لرزشهاي شدید زمین و ایجاد خسارت در سازهها می گردد. بنابراین بررسی آنها از دیدگاههاي لرزه زمین ساخت،
زلزله شناسی محض و مهندسی زلزله حائز اهمیت میباشد.
فلات ایران از جمله مناطق بســیار فعال جهان اســت که در طی تاریخ تکوین زمین، حرکات و فازهاي تکتونیکی مهم و متعددي را
پشت سر نهاده ا ست و این حرکات باعث بروز گسله و شکستگیهاي عمیق و طویلی در پوسته ایران زمین شدهاند که بسیاري از
آنها در حال حا ضر نیز فعال بوده و به جهت عمق، طول و سازوکار، از قدرت لرزه خیزي بالایی برخوردار می با شند، بگونهاي که به
گواه آمار و اطلاعات موجود (چه آنهایی که از کتب و نوشـتارهاي تاریخی اسـتخراج شـدهاند و چه آنان که در سـده اخیر و توسـط
دسـتگاههاي لرزهنگار به ثبت رسـیدهاند) ایران در رده مناطق لرزهخیز جهان بحسـاب آمده و همواره در معرض خطر زمینلرزههاي
بزرگ و ویرانگر قرار داشته و تقریبا هر ساله شاهد رخداد زمینلرزههاي مخرب میباشد.
-2-1انواع زمینلرزه:
-1 زمین لرزههاي تکتونیکی: زمین لرزههاي تکتونیکی در برگیرنده تعداد ب سیار زیادي از زلزلههایی ه ستند که سالانه در سطح
جهان ثبت میشوند. حرکات صفحات تشکیل دهنده پوسته زمین عامل ایجاد این زمین لرزهها میباشد.
-2 زمین لرزههاي آت شف شانی: این زلزله ها فقط در نواحی فعال آت شف شانی اتفاق میافتد و به وا سطه انفجارهایی در امتداد مرز
صفحات رخ میدهند.
-3 زمین لرزههاي فروریختی: بر اثر فرو ریختن غارها و کانالهاي زیرزمینی، زمین لرزههایی ایجاد میشـــود که به نام زمین
لرزههاي فروریختی موسومند. این تکانها بسیار کوچک بوده و فقط اهمیت محلی دارند.
-4 زمین لرزههاي القایی: بر اثر آبگیري یا تغییرات ناگهانی سطح آب دریاچههاي پ شت سدها، تزریق آب یا سیالهاي دیگر به داخل
زمین و یا استخراج آنها، مخصوصاً در جاهایی که گسلهاي فعال وجود دارد زمینلرزههایی ایجاد میشود. در واقع دلیل اصلی این زمین
لرزهها را میتوان بارگذاري ســـریع بر روي زمین و یا برداشـــتن ناگهانی بار زیادي از روي آن ذکر کرد. این زمینلرزهها به نام القایی
موسومند. زمینلرزههاي ناشی از معادن نیز در این دسته قرار میگیرند. به عنوان مثال میتوان به زمینلرزهاي که در ارتباط با آبگیري
و تغییرات فصلی سطح آب دریاچه سد سفیدرود روي داد اشاره نمود.
-5 زمین لرزههاي نا شی از انفجارها: انفجارهاي نظامی و صنعتی، همچنین آمد و شد و یا فعالیتهاي ساختمانی، نیز زمین لرزههایی
را ایجاد مینمایند که شدت، زمان وقوع و محل آنها قابل پیش بینی است.
شکل (1) زلزله سال 1999 تایوان باعث ویرانی سازه گردیده است.
در میان سازه هاي ساخته شده بدست بشر، سدها بدلایل مختلف، از جمله اهمیت اهداف ساخت و نیز شدت و حساسیت خطرات و
صدمات ناشی از خرابی احتمالی آنها، از موقعیت منحصر بهفردي برخوردار هستند.
زمینلرزه سیویکم خرداد 1369 گیلان یکی از مخربترین زلزله هاي تاریخ معاصر ایران است. این زلزله را سراسر جهان ثبت کردهاند.
به عنوان مثال مرکز خدمات لرزهنگاري سوئیس بر ا ساس اطلاعاتی که تو سط شبکه لرزهنگارها ثبت شده بود یک ارزیابی مقدماتی
ارائه کرد که بزرگی آن 7/3 ریشــتر بود. چند ســاعت پس از زلزله اصــلی، دو پسلرزه قوي با بزرگی 6/2 و 6/5 ریشــتر رخ داد. در
هفتههاي بعد بیش از 400 پسلرزه دیگر با بزرگیهاي تا 5/9 ریشتر توسط مرکز ژئوفیزیک دانشگاه تهران گزارش شد. شدت لرزشها
به حدي بود که منجر به ایجاد تركهاي اساسی در قسمت فوقانی پشت بندهاي میانی سد سفیدرود گردید.
این زمینلرزه ا ستانهاي گیلان و زنجان را در شمال و شمالغربی تهران ویران کرده و حدود 50000 ک شته و 50000 زخمی بر
جاي گذاشت. مرکز این زلزله در 200 کیلومتري شمال غرب تهران در محلی واقع در منطقه سفیدرود که بین دو شهر کاملا ویران
شــده رودبار و منجیل، واقع شــده اســت. قبل از وقوع زلزله، ســد، نیروگاه و تمامی تاســیســات وابســته به بهترین شــکل در حال
بهرهبرداري بوده ولی پس زلزله ســال 1369 رودبار و منجیل ســد ســفیدرود دســتخوش آســیبهاي زیادي گردید و وقفه اي در
بهرهبرداري آن بوجود آمد نیروگاه و تا سی سات واب سته سد نیز دچار صدمات جدي گردید که در این پایاننامه به آن پرداخته می
شود. سد لتیان نیز که عینا شرایطی مشابه سد سفیدرود دارد در معرض رخداد زمین لرزههاي مخرب قرار دارد که باید براي مقابله
با آن و مدیریت بحران پس از وقوع زلزله، تجربیات مربوط به سد سفیدرود مد نظر قرار گیرد. از میان سدهاي زیادي که در طول
تاریخ دچار شکست و خرابی شدهاند، فقط تعداد معدودي به علت وقوع زلزله بوده است و هیچکدام از آنها نیز سد بتنی مهمی نبوده
است. طی قرن حاضر سدهاي بتنی زیادي ساخته شده و انتظار می رود که تعداد زیادتري نیز در مناطق زلزلهخیز ساخته شود. این
ســدها دیر یا زود علاوه بر عوامل زیانآور معمولی در معرض زمین لرزههاي مهمی نیز قرار خواهند گرفت. از آنجا که میلیونها نفر
در دشتهاي سیلابی پایین دست این سدها زندگی می کنند، لازم است توجه فزاینده اي به ایمنی آنها در مقابل زلزله مبذول شود.
براي ارزیابی ایمنی و پایداري ســدهاي موجود، تعیین کفایت اصــلاحات مورد نظر براي بهســازي و ارتقاء ســدهاي قدیمی و براي
ارزیابی طرحهاي پی شنهاد شده جهت احداث سدهاي جدید، ضروري ا ست اثرات زلزله(motion ground earthquake (بر
روي این سدها ارزیابی شود.
پیشبینی رفتار سدهاي بتنی در زمان وقوع زلزله یکی از پیچیدهترین و سختترین مسائل در دینامیک سازهها است. عوامل زیر هم
به این پیچیدگی می افزاید:
-1 سدها و مخازن شکلهاي پیچیدهاي دارند که ناشی از پستی و بلنديهاي طبیعی (توپوگرافی) ساختگاه است.
-2پاسخ سدها ممکن است به میزان زیادي متاثر از تغییرات شدت و مشخصات حرکت زمین در عرض و ارتفاع تنگه باشد که البته
به دلیل نبود گزارشهاي د ستگاهی منا سب و صحیح، تغییرات ف ضایی حرکت زمین را در حال حا ضر نمیتوان با اطمینان تعریف
نمود.
-3پا سخ سد معمولا ب ستگی زیادي به حرکت آب مخزن در اثر زلزله، تغییر شکل پذیري سنگ کف که همی شه بو سیله درزها و
شکافها قطعه قطعه می شود، و تاثیر متقابل حرکات آب، سنگ کف و خود سد بر همدیگر دارد.
در زمان حرکات شدید زلزله، درزهاي ساختمانی قائم ممکن است بلغزد یا باز شود. بتن ترك بخورد و آب مخزن در بعضی قسمتها
از سطح سراب سد جدا شده و منجر به کاویتاسیون شود. این پدیدهها خطی نبوده و شبیهسازي و توضیح صحیح علل آنها بینهایت
مشکل میباشد.
تحلیل و طراحی سد براي شرایط ناشی از زلزله از روشهاي ساده تجربی به روشهاي نیروي استاتیکی با استفاده از ضرایب زلزله و
سپس به روشهایی تحول یافته که امروزه به کمک آنها میتوان ماهیت دینامیکی مسئله (nature dynamic (را شناسایی کرد.
بزرگترین موفقیت در مورد سدهاي وزنی بدست آمده است و علت آن هم در درجه اول این است که آنها به تحلیل دو بعدي جواب
میدهند. قابل اعتماد بودن روشهاي تحلیل بدست آمده با نشان دادن اینکه آنها نتایج را پیشبینی میکنند که عموما با مشاهدات
صحرایی محدود سازگار ا ست، به اثبات ر سیده ا ست. براي مثال میتوان به خ سارات وارده به سد کوینا در اثر زلزله و پا سخهاي
اندازهگیريشده در آزمایشهاي ارتعاش اجباري (vibration forced (بر روي چند سد اشاره کرد.
مطالعات پاسخ پارامتري هم امکان نشان دادن اثرات برهمکنش آب مخزن و سنگ کف بر روي پاسخ سدهاي وزنی را فراهم آورده
است. امروزه تحلیل دینامیکی سدها دیگر کاملا جا افتاده و به رسمیت شناخته شده است.
تحلیل و طراحی سدهاي قوسی پیشرفت خیلی کمی داشته است و علت آن در درجه اول این است که این نوع سدها باید به عنوان
ســیســتمهاي ســهبعدي تلقی شــوند. اخیرا در ابداع روشهاي منطقی براي ارزیابی اثرات هیدرودینامیکی و در نظر کرفتن اثرات
برهمکنش، پیشرفت چشمگیري حاصل آمده اما یافتن راههاي قابل اعتماد براي منظورکردن اثرات برهمکنش بین سد و سنگ کف
نگهدارنده آن، هنوز م شکل ا ست. آنچه بر این م شکل میافزاید آن ا ست که تعییرات ف ضائی حرکت زمین را امتداد مرز سد نمی
تواند بطور قابل اعتمادي تعریف نماید.
در مورد سدهاي پشت بند دار که لتیان و سفید رود از این نوعند. تحقیقات بسیار اندکی نسبت به پاسخ این سدها به زلزله انجام
گرفته است شاید به این علت که این نوع سدها کمتر از سدهاي وزنی و قوسی مورد استفاده قرار میگیرد.
سدهاي پ شت بند دار مت شکل از دال تخت (deck flat (و سازه چند قو سی ا ست. این سدها حدود 60 در صد کمتر از سدهاي
وزنی سیمان نیاز دارند.به دلیل نبود مطالعات پاسخ پارامتري و جامع میزان اهمیت عوامل مختلف، مثل برهمکنش سد وآب از یک
سو، و سد و سنگ کف از سوي دیگر، در پاسخ زلزله این نوع سدها چندان مشخص نمیباشند.
در مورد سد کوینا در هندوستان با فرض رفتار سازهاي خطی، پاسخ دینامیکی بلندترین بلوك غیر سرریز سد کوینا به حرکت زمین
تحلیل شده و نتایج حاصل، نشانگر تنشهاي کششی بیشتري در قسمتهاي بالاي سد، بخصوص در ترازي که شیب سطح پایاب
به صورت ناگهانی تعییر میکند. (همین نتیجه در مورد سفید رود نیز عینا صادق است)
فصل دوم : لرزه خیزي القایی در سدها
-2-1 لرزه خیزي القایی در سدها:
فرآیند آبگیري و تخلیه مخزن سدها، انفجار در معادن، انفجارات اتمی و… بع ضا موجب تغییرات محلی در میدان تنش ناحیه اطراف
آنها گشته و الگوي لرزهخیزي منطقه را تحت تاثیر قرار میدهد. مواردي از لرزهخیزي القایی در گستره سدها گزارش شده است که
در برخی موارد توام با وارد آوردن خ سارت به سازه سد و پایین د ست آن بوده ا ست. مهمترین مثال به سد کوینا در هندو ستان
مربوط میشــود که زمینلرزه القایی با 6/5 ریشــتر را بخود دیده اســت. ســد از نوع بتنی وزنی و به ارتفاع 103 متر بوده و رویداد
زمینلرزه موجب بوجودآمدن شـــکافهاي بزرگ در بدنه آن گردیدهاســـت. ملاحظه میشـــود که زمینلرزه هاي القایی از دیدگاه
مهندسی سد نیز حائز اهمیت میباشند. براي یافتن الگوي لرزهخیزي القایی مخزن یک سد لازم است که دست کم دو سال قبل از
آبگیري آن، منطقه مورد رفتارنگاري خرد لرزه اي (monitoring Microseismic (قرار گیرد. این رفتار نگاري به کمک یک
شبکه لرزهنگاري محلی پریود کوتاه قابل انجام می با شد. همچنین دا شتن برخی از دادهها نظیر افت تنش (drop stress (مربوط
به زمینلرزههاي منطقه، ساز وکار گسلهاي موجود در مخزن سد و رژیم هیدروژئولوژیک مخزن و وضعیت زمینساختی جایگاه سد
ضروري میباشد.
لازم به ذکر اســت که لرزهخیزي القایی تاکنون در ســدهاي با ارتفاع بیش از یکصــد متر، حجم مخزن بیش از پانصــد میلیون متر
مکعب و یا قرار گرفته در جایگاه زمین ساختی فعال گزارش شده است.
-2-2 مطالعات لرزه زمین ساخت ویژه ساختگاه ( specific site (سازههاي خاص (بویژه سدها)
مهمترین نتایج مطالعات لرزه زمین ساخت شامل مدل چ شمههاي لرزهاي ناحیه، دوره بازگ شت زمین لرزهها ( بع ضا با ا ستفاده از
دادههاي پارینه زلزله شنا سی، مدل لرزه زمین ساختی و برآورد خطر گ سلش در ساختگاه سازه مورد نظر می با شد. براي نیل به
نتایج ذکر شـده لازم اسـت که لرزهخیزي گسـتره طرح، زمین سـاخت صـفحهاي، زمین سـاخت ناحیهاي و زمین شـناسـی محلی
سـاختگاه مورد بررسـی واقع شـود و بعضـا نیاز به انجام برخی آزمایشـات سـن سـنجی، تعبیه شـبکه لرزه نگاري محلی و مطالعات
ژئودتیک و میکروژئودزي نیز وجود خواهد دا شت. لازم به ذکر ا ست که جزئیات مورد لزوم مطالعات براي هر ساختگاه و هر سازه
باقضاوت کارشناسی متکی بر اهمیت سازه، جایگاه لرزه زمین ساختی آن، فاز مطالعاتی مورد نظر و… تعیین خواهد گردید.
2-2-1 – گردآوري وتحلیل کارشناسی دادههاي زمین لرزهاي
میتوان بر حسـب ثبت و یا عدم ثبت زمینلرزهها توسـط دسـتگاههاي لرزهنگار آنها به دو گروه زمینلرزههاي تاریخی و دسـتگاهی
تقسـیم نمود. براي زمینلرزههاي تاریخی با اسـتناد به شـواهد غیرمسـتقیم نظیر وسـعت منطقه کلان لرزهاي ( Meizoseismal
region (، شدتهاي مشاهده شده و… برآورد بزرگا و رومرکز انجام میگردد.
براي هر زمینلرزه با اهمیت تاریخی میبایست موارد زیر را گردآوري نمود (1989 , ICOLD (
الف) مختصات رومرکز مهلرزه اي (epicenter ,Macroseismic (
ب) بزرگا (M (و یا شدت رومرکزي (intensity Epicenteral(ترجیحا همراه با نقشه خطوط هملرزه (map Isoseismal (
پ) ساز وکار گسلش لرزهاي
ث) ویژگیهاي گسلش مشاهده شده، نظیر طول، عرض زون خردشده و…
ج) ناحیه اي که رویداد در آن حس شده (مساحت ناحیه و..)
چ) اثرات سطحی ثانوي ( شامل زمین لغزش ، روانگرایی و…)
ح) شدت زمین لرزه در ساختگاه ( برحسب مقیاس مرکالی اصلاح شده یا مقیاس مشابه)
خ) قابلیت اعتماد وکیفیت گزارش رویداد
د) فاصله رومرکز تا ساختگاه
ذ) منبع یا منابع گزارش
-2-2-2 بررسی زمین ساخت ناحیه و ساختگاه
گردآوري ومقایسه مدلهاي زمین ساخت صفحهاي وانتخاب مناسبترین مدل و تشریح آن
براي خاورمیانه و فلات ایران مدلهاي زمین ســـاخت صـــفحهاي متعددي ارائه شـــده اســـت. برخی از این مدلها عبارت ند
Nowroozi(1972),Mckenzie(1972)Minister and Jordan(1978)از
,Franchetean(1983)
در هر مطالعه لرزهزمین ساخت بهتر ا ست که این مدلها مورد برر سی واقع شده وکمی وکا ستیهاي آنها م شخص شود. سپس
مناسبترین مدل انتخاب شده و ویژگیهاي آن در گزارش تشریح شود. برخی از مهمترین ویژگیهاي مدل مورد استفاده در تحلیل
عبارتند از:
-1جایگاه ساختگاه سد در مدل مورد استفاده
-2 وضعیت میدان تنش (fild stress (وتوزیع تنشها
-3 ساز وکارهاي گسلی قابل انتظار در هر صفحه زمین ساختی
-4 حرکات نسبی صفحات محل زون هاي فرورانش (zonos Subduction (وتوان لرزهزایی آنها و…
یک صفحه زمین ساختی از نظر هندسی حد بالایی یک استان لرزه زمین ساختی را بوجود می آورد. یعنی هیچ استان لرزه زمین
ساختی نمیتواند از یک صفحه زمین ساختی بزرگتر باشد. بنابراین از نتایج مدل زمین ساخت صفحهاي میتوان در تق سیم بندي
لرزه زمین ساختی گستره مورد نظر استفاده نمود.
2-2-3 پارامترهاي مورد نیاز ارزیابی لرزه اي
انجام مطالعات آنالیز خطر زمین لرزه و برآورد ویژگی هاي جنبش زمین بســـتگی به ســـطوح مختلف طراحی مورد نیاز با توجه به
میزان لرزه خیزي منطقه واهمیت سازه دارد که در ابتدا به آن پرداخته میشود.
-2-2-3-1 سطوح مختلف طراحی
معمولا براي سازه هاي خاص چندین سطح مختلف طراحی به شرح زیر در نظر گرفته می شود.
(DBL : Design basis level) طراحی مبناي سطح 2-2-3-1-1
مقادیر منسب به این سطح طراحی می تواند حداقل یکبار در طول عمر مفید سازه روي دهد. دوره بازگشت مقادیر جنبش زمین در
این سـطح بیشـتر از عمر مفید سـازه می باشـد . احتمال فزونی جنبش زمین را می توان کمتر در نظر گرفت. به عنوان مثال براي
ســازه هایی که صــدمه دیدن آنها می تواند پیامدها ي فاجعه بار داشــته باشــد احتمال فزونی مقادیر را در طول عمر مفید آنها 10
درصد توصیه نموده اند.
(MDL : maximum design level) طراحی بالاي سطح -2-2-3-1-2
براي سـازه هایی که شـکسـت آنها باعث بروز خطر اجتماعی می شـود MDL را معادل MCL در نظر می گیرند. معمولا MDL به
میزان قابل ملاحظه اي از DBL بیشتر می باشد. میزان احتمال فزونی مقادیر در این سطح بستگی به میزان پذیرش تخریب سازه
دارد و فرض می شود در این از طراحی ، سازه دچار آسیبهاي سازه اي عمده نشود.
-2-2-3-1-3 سطح بیشینه قابل قبول (level credible Maximum : MCL (
در این سطح از طراحی سازه می تواند دچار آ سیبهاي عمده سازه اي شده و غیر قابل ا ستفاده گردد. ولی نباید باعث بروز فاجعه
وخطرات اجتماعی گردد.
برآورد MCL ازهر دوروش تحلیلی واحتمالاتی امکان پذیر است ولی بهتر است که از روش تحلیلی استفاده شود . در صورتی که از
روشهاي احتمالاتی استفاده می شود دوره بازگشتهاي طولانی یا احتمال فزونی سالیانه بسیار کم انتخاب می گردد. براي سازه هایی
که شکست آنها باعث بروز فاجعه می گردد، احتمال فزونی سالیانه را حتی تا1/100 در نظر گرفته اند.
(CL: construction level ) بنا سطح -2-2-3-1-4
این سطح براي بازه زمانی ساخت سازه مورد نظر حائز اهمیت است . جنبش زمین در این سطح را معمولا 80 درصد مقادیر DBL
درنظر می گیرند.
2-2-3-2 – میزان لرزه خیزي منطقه ومراحل مورد نیاز آنالیز خطر زمین لرزه
– خطر لرزه اي کم : برآورد بیشینه مقادیر جنبش زمین با روش هاي ساده کافی میباشد. اکثر سازه هایی که در این موقعیت قرار
دارد تحت مقادیر کمتر از MDL نباید آسیب ببینند. اگر سازه براي MDL کنترل شده باشد احتساب DBL الزامی نیست.
– خطر لرزه اي متوسط : برآورد بیشینه مقادیر جنبش زمین ، طیف پاسخ وسري زمانی شتاب ( با توجه به نوع سازه ، نرخ ریسک
ومودهاي شک ست آن) کافی ا ست. سازه در مقابل MDL با آ سیب جزئی باید مقاومت کند، در این حالت احت ساب DBL الزامی
نیست.
– خطر لرزه اي بالا : ترجیحا شامل برآورد طیف پا سخ و سري زمانی شتاب می با شد اگر چه برآورد طیف پا سخ می تواند براي
بعضی از سازه ها ( مانند سدهاي بتنی و تجهیزات وابسته) کافی باشد ، احتساب جداگانه MCL , MDL , DBL الزامی است.
– خطر لرزه اي ب سیار بالا :اجبارا شـامل برآورد سـري زمانی شـتاب می باشـد به نحوي که پدیده هاي خاص گسـلش مانند اثر
گستره نزدیک (field Near (و… در نظر گرفته شود.
-2-3 رده بندي سازه اي وتجهیزات وابسته:
ســازه وتجهیزات براســاس اهمیت آنها وبه منظور کارکرد امن ومداوم در عمر مفید خود رده بندي می شــوند . ارزیابی ســازه ها و
تجهیزات وابسته توسط بررسی خطر پذیري موجود به هنگام شکست آنها انجام می گیرد . رده بندي سازه ها به شرح زیر است.
رده-1 سازه هاي بحرانی ، شکست آنها ممکن است اثرات فاجعه آمیزي داشته باشد.
رده-2 سازه هاي خیلی مهم ،شکست آنها ممکن است اثرات اقتصادي شدید داشته باشد.
رده-3 سازه هاي مهم
رده-4 سازه هایی که پایداري آنها فقط در فاز ساخت اهمیت دارد
رده-5 سازه هاي خیلی مهم
-2-4 معیارهاي عمومی طراحی رده هاي مختلف سازه اي :
در نظر گرفتن معیارهاي زیر براي رده هاي مختلف الزامی است.
رده-1 سازه ها وتجهیزات در این رده باید توان پایداري بدون شک ست در پایداري بدون شک ست در برابر جنبش MCL را دا شته
باشند . رفتار غیر الاستیک و خسارات قابل جبران همراه براي این رده به هنگام رویداد جنبش در سطح MCL مجاز است . طراحی
سازه ها در این رده مستلزم یک آنالیز دقیق با استفاده از طیف پاسخ و شتاب نگاشت می باشد.
رده-2 ســازه ها وتجهیزات مربوط به این رده باید توان پایداري در برابر جنبش MDL رابدون شــکســت ســازه وتجهیزات داشــته
با شند. رفتار غیر الاستیک و خسارات قابل جبران همراه براي این رده به هنگام رویداد جنبش زمین در سطح MDL مجاز ا ست .
طراحی سازه ها در این رده مستلزم آنالیز دقیق با استفاده از طیف پاسخ است.
رده-3 سازه ها وتجهیزات مربوطه این رده باید توان پایداري در برابر جنبش زمین در سطح DBL را بدون خسارت قابل توجه یا از
کار افتادگی داشته باشند.
رده-4 براي سازه هایی که پایداري آنها در فاز ساختمان مهم در نظر گرفته شده ، باید اجزاء مربوطه توان پایداري در برابر جنبش
زمین حداقل به مقدار 80 در صد مقادیر DBL بدون هرگونه خ سارت قابل توجه ویا از کار افتادگی را دارا با شند . پایداري سازه ها
در فاز ساختمان که در نهایت بخ شی از از یک سازه دائم را ت شکیل میدهند. باید تو سط جنبش زمین در سطح بنا برر سی شود .
هرچند سازه نهایی ممکن است براي یک سطح بالاتر طراحی شود.
رده -5 براي سازه هاو تجهیزات رده ،5طراحی لرزه اي لزومی ندارد.
-2-5 برآورد ویژگی هاي لرزه خیزي
2-5-1 تهیه لیست رویدادزمینلرزه ها
در برآورد خطر زمین لرزه لیست رویداد زمین لرزه ها با توجه به موارد زیر تهیه می شود.
الف- محدوده جغرافیایی : محدوده هاي جغرافیایی مطرح در آنالیز خطر زمین لرزه معمولا به شرح زیر است.
– محدوده اي به صورت یک نوار اطراف یک گسل
– محدوده چشمه هاي ناحیه اي لرزه زا
– محدوده شعاعی اطراف ساختگاه
– استانهاي لرزه زمین ساخت
ب- بازه هاي زمانی لیســت رویداد زمین لرزه ها : با توجه به ناهمگن بودن دقت اطلاعات زمین لرزه هااز نظر دقت برآورد
بزرگا،مکانیابی و همچنین متغیر بودن بزرگاي آستانه ، باید لیست رویداد زمین لرزه ها را به بازه هاي زمانی متفاوت ومناسب دسته
بندي نمود. دسته بندي ها باید با توجه به ناهمگنی هاي موجود باشد.
ج- مراکز اعلام کننده اطلاعات زمین لرزه : ا ستخراج اطلاعات مورد نیاز از لی ست رویداد زمین لرزه ها ،باتوجه به اولویت هاي
زیر عمل می شود.
-1 اطلاعاتی که به صورت مطالعه موردي وبررسی هاي صحرایی درباره برخی اززمینلرزه ها تهیه شده است.
-2 اطلاعات ایستگاههاي لرزه نگاري محلی ونزدیک (در صورت وجود واطمینان کافی به دقت اطلاعات آنها)
-3 اطلاعات ایستگاههاي شبکه لرزه نگاري جهانی با توجه به درجه اعتبار ودقت اطلاعات آنها
– ترك خوردگی جدید معمولا از محل درزها بین واریزهاي بتن ریزي بین بتن و پی سد و یا درز بین کن سولها شروع می شود زیرا
مقاومت کششی در محل درز کمتراز مقاومت کششی بین بتن یکپارچه میباشد حتی در شرایطی که درزها جهت بهبود اتصال بتن
کاملا آماده شده با شند مقاومت ک شی تک محوري درمحل درز 10 الی 20 در صد کوچکتر از مقاومت ک ش شی بتن د ست نخورده
است در نتیجه مقاومت کششی درز در حدود
fc0/15 خواهد بود -. احتمال ترك خوردگی در سدهاي وزنی در قسمت فوقانی سد
ودر سدهاي قوسی در نزدیکی تکیه گاه و بالاي قوس بیشتر است .سدهاي بتنی قوسی یا وزنی طوري طراحی می شوند که بار وزن
و فشارهیدرواستاتیک آب را با حداقل تنش کششی به تکیه گاهها منتقل نمایند تنشهاي فشاري پدید آمده درسدمعمولاتا مقاومت
فشاري بتن فاصله زیادي دارند زیرا تنش مجاز که مبناي کنترل طرح می باشد محدود به مقداري کمتر از مقاومت فشاري می باشد
بهنگام زلزله تن شهاي تناوبی در نقاط مختلف سد بوجود می آید در نواحی که تحت تنش ف شاري بزرگی ه ستند مجموع تن شهاي
دینامیکی و استاتیکی معمولا تامقاومت فشاري بتن فاصله دارند و لذاغالبا پس از زلزله خرد شدگی ناشی از تنشهاي فشاري دیده
نمی شود و یا در صورت وقوع بصورت موضعی و در اطراف سازه هاي جنبی می باشد در مقابل بدلیل کوچکی مقاومت کششی بتن
که حدود 0/1 مقاومت ف شاري ا ست تن شهاي دینامیکی میتواند در نواحی خا صی منجر به گ سیختگی ک ش شی و گاه بر شی شوند
نواحی م ستعد ترك خوردگی ک ش شی بخ شهایی از سد ه ستند که در حالت تحت تنش ف شاري کوچکی ه ستند ولی بهنگام زلزله
تنشهاي دینامیکی بزرگی را تجربه می کنند .در سدهاي وزنی پشت بند دار مثل لتیان و سفید رود در بخش فوقانی سد بخصوص
محلی که شـیب پایین دسـت تغییر می کند از جمله نواحی مسـتعد ترك خوردگی هسـتند زیرا در این ناحیه وزن بتن فوقانی کم
ا ست در نتیجه بار مرده کوچک ا ست (ا سلاید ن شا ن داده شده ا ست )در مقابل بدلیل پا سخ دینامیکی این سد ها معمولا شتاب
شتاب افقی این نواحی معمولا چندین برابر شتاب افقی در پی سد بوده در نتیجه بارهاي دینامیکی بسیار بزرگی به این بخش وارد
میشــود مجموع دو عامل فوق الذکر ســبب می شــود که ترك خوردگی کشـشــی یا برشــی پس از زلزله هاي بزرگ در این نواحی
مشاهده شود براي مثال در سدهاي سفید رود و کوینا چنین کیفیتی بعد از زلزله مشاهده شده است علاوه بر مسئله تنشها عوامل
دیگري بر ترك خوردن بتن تاثیر دارندمهمتر از همه درزها هستند زیرا درزهاي ساختمانی بین بلوکهاي مجاور درزهاي انقطاع بتن
ریزي و درز بین پی و بدنه ســد داراي مقاومت کمتري نســبت به بتن یکپارچه هســتند در نتیجه در هنگام زلزله به ســرعت ترك
خورده و به امر گســـترش ترك کمک می کننددر نتیجه فرض بتن همگن و یکپارچه به تخمین کمتر از واقع ترك خوردگی منجر
می شود از دیگرعوامل آ سیب هاي سدهاي بتن در زلزله م سئله انقباض بتن و تن شهاي حرارتی نا شی از آن می با شد که میتواند
سبب کشش در بتن شود و این نقاط را براي ترك خوردگی آماده نمایند با توجه به آنکه تنشهاي حرارتی تابع دما می باشند این
نکته که زلزله در چه فصلی رخ دهد حائز اهمیت است علاوه بر آن مسئله خزش در بتن که باعث التیام تنشها می شود و به توزیع
یکنواخت تر تنشهاي کمک میکند را در صورت امکان باید در نظر گرفت در نتیجه فاصله زمانی بین ساخت سد تا وقوع زلزله عامل
مهم دیگري اســـت که در میزان ترك خوردن بتن تاثیر دارد علاوه بر مســـئ له خزش ،م قاو مت و ســـختی بتن تابع عمر آن
میباشد.آزمایشات انجام شده موید آن است که رفتار بتن تحت تنشهاي متناوب فشاري تا 60 درصد مقاومت قشاري ارتجاعی خطی
است از طرف دیگر آنالیز دینامیکی سدهاي بتنی مبین آنست که تنشهاي فشاري طی زلزله جز در بخشهاي کوچکی از سد بندرت
از این حد فراتر می رود زیرا همانگونه که گفته شد تن شهاي ف شاري بتن تحت بارها ي سرویس به مقاومت مجاز محدود میگردند
که خود ک سري از مقاومت ف شاري بتن میبا شد در نتیجه رفتار غیر خطی بتن در ف شار شامل جذب انرژي در ف شاردر حلقه پس
ماند و تغییر در سختی سازه قابل اغماض می باشد.
رفتار بتن در محدوده تن شهاي ک ش شی نیز غیر خطی ا ست ولی چون مقاومت ک ش شی بتن ن سبت کوچکی از مقاومت ف شاري آن
اســـت و از طرف دیگر با افزایش کرنش ها و ترك خوردگی بتن این مقاومت به مقادیر ناچیزي نقصـــان می یابد در محاســـبات
دینامیکی سدها با دقت فابل فبول رفتار بتن رادر کشش ارتجاعی خطی در نظر می گیرندو نمودار تنش – کرنش مماس بر منحنی
تنش –کرنش در کرنش صفردرنظر گرفت علاوه بر بتن آب موجود در ترکها و درزها نیز بر توزیع تنش اثر گذاشته و شروع و توسعه
ترك خوردگی تحت الشعاع قرار می دهداین امر مخصوصا در بخشهاي پایینی سد و محل تاج سدتاپی سنگی اهمیت بیشتري دارد
عموما فقط ف شار حفره هاي ا ستاتیکی به هنگام آنالیز زلزله در نظر گرفته می شود(به جاي آنکه اثر تواما ا ستاتیکی و دینامیکی در
نظر گرفته شود )زیرا هر چند که پاسخ در هنگام زلزله تحت تاثیر تنشهاي موثر و فشار حفره اي است اما معمولا فرض می شود آب
حفره اي به هنگام سیکل ها ي ف شار حرکت نمی کند این بدان علت ا ست که به هنگام زلزله تن شهاي دینامیکی به سرعت تغییر
نموده و آب حفره اي زمان لازم براي حرکت را پیدا نمی کند در نتیجه می توان مجموعه بتن و آب حفره اي را به عنوان یک
جسم در نظر گرفته و پدیده ترك خوردگی را بر حسب تنشهاي کل بیان نمود بنا بر این یک مدل واقعی براي پیش بینی رفتار بتن
می تواند مبتنی بر رفتار ارتجاعی تا مرحله شکست و گسیختگی ترد شامل پیش بینی محل شروع ترك خوردگی و نحوه گسترش
آن باشد .
فصل سوم: شکست سد
-3-1 اشکال وعلل احتمالی شکست سد
ضعف سد یا پی ممکن است اشکال گوناگون داشته باشند. بعضی از رایج ترین علل شکست سد ونمونه هائی از شرایط نامطلوب در
این قسمت مورد بحث قرار گرفته است. شرایطی که می تواند به شکست سد منجر گردد به قرار زیر دسته بندي شده است:
کاتاگوري شکست دلایل
– نا پایداري پی
نقص سرریز
نقص تاسیسات تخلیه
کاتاگوري شکست برحسب نوع سد
سد بتنی
معایب سد خاکی
– روان گرایی
– لغزش زمین
– فرونشست
– آبشستگی مواد جامد یا انحلال مواد محلول در آب
– حرکت در گسلهاي زیر یا مجاور سد
– انسداد
– شکستگی پوشش
– آسیب دیدگی دریچه ها و بالابرها
– حرکت دال ها
– انسداد
– آسیب دیدگی دریچه ها و بالابرها
– شکستگی پوشش
– زیاد بودن فشار برکنش (زیرفشار)
– توزیع پیش بینی نشده فشار برکنش
– حرکات و واخمش هاي غیر یکنواخت
– تمرکز تنش خصـــوصـــا در پنجه پایاب که نشـــانی آن ترك
خوردگی خرد شدن بتن می باشد .
– روان گرایی
– ناپایداري شیب
– نفوذ بیش از حد آب
– انتقال و انحلال مواد جامد و محلول
– فرسایش خاك
– پیدایش ترك ها در اثر فعالیت هاي زلزله
معایب حاشیه مخزن
– ناپایداري شیب
– سستی موانع طبیعی
– سوراخ هاي ایجاد شده به وسیله زلزله
-3-2بازرسی اجزاء اصلی طرح بعد از زلزله
بعد ازوقوع زلزله ، کلیه اجزاء ا صلی طرح باید مورد بازر سی قرار گیرد تا م شخص شود زلزله چه عوار ضی بر جاي گذا شته ا ست.
نق شه هاي کروکی می تواند به ت شریح نوع ومیزان خ سارتهاي وارده کمک کند. در ا سرع وقت باید ازنتایج عینی فعالیت زمین لرزه
عکس برداري شود. این اسناد براي پی بردن به اینکه آیا شرایط حاد دیگري نیز در سازه ها در حال وقوع است یا خیر ، ارزش فوق
العاده دارد.اندازه گیري باید بوسیله کلیه وسایل و دستگاههاي نصب شده در سد وپی اطراف آنها انجام وقرائت شود. نقشه برداري
هاي تکمیلی ودقیق ، نصــب لرزه نگارهاي موقتی براي ثبت حرکات قوي و ســایر دســتگاههاي اندازه گیري،براي کنترل ســازه ها
وتعیین محل خسارتها می تواند مورد استفاده قرار گیرند.
باید تدابیر خاصی اتخاذ شود تا اطلاعات حاصل از لرزه نگارها به طور صحیح استخراج وبراي تفسیر به مسئول ذیربط ارائه شود.
-3-3گسله هاي بنیادي و شکستگیهاي مهم :
مسئله گسلش در محدوده سدها همواره از جنبه هاي مختلف مدنظر قرار داشته است. گ سلها به عنوان مناطقی ضعیف در پوسته
زمین می با شند که اعمال نیروهاي زمین ساختی موجب حرکت وجابجایی یا تولید زمین لرزه تو سط آنها می شود .ریخت زمین
ساخت فعلی پو سته کره زمین نمایانگر وجود این ساختارها در تمامی بخ شهاي پو سته می با شد اما این امر به معنی فعال بودن
تمامی این گسلها در رژیم هاي لرزه زمین ساختی حاکم بر پهنه هاي مختلف کره زمین نمی باشند .
درجه اهمیت گســلها درگســتره پیرامون ســاختگاه ســد بســتگی به پارامترهایی نظیر درجه فعالیت ،نوع فعالیت(لرزه زا یا بی لرزه
بودن)،توان لرزه زایی و فاصله تا ساختگاه مورد بررسی دارد کلیه گسلهاي با اهمیت داراي پتان سیل جابجایی هستند این جابجایی
می تواند به صورت لرزه زا (همراه با رویداد زمین لرزه) یا بی لرزه (داراي خزش زمین ساختی) باشد .مکانیزم هاي ایجاد گسیختگی
در سطح زمین توسط گونه هاي مختلف گسل به شرح زیر میباشد .
الف- گسل راستا لغز(fault slip Strike (
این گسل معمولا داراي شیب نزدیک به قائم می باشد و جنبش آن منجر به لغزش در صفحه افق می گردد بطوریکه مولفه جنبش
قائم آن ناچیز است .
ب- گسل هنجار(fault Normal (
بردار لغزش در این حالت در جهت مولفه ثقل زمین روي صفحه گسل می باشد .
آسیب هاي ناشی از جابجایی و گسیختگی زمین در بلوك فرو افتاده متمرکز است و بلوك بالا آمده ،تقریبا دست نخورده باقی مانده
است .
ج- گسل رانشی
3-3-1 نگاهی اجمالی به طراحی سد بر روي گسل فعال
هرگاه تنها ساختگاه ممکن براي احداث سد داراي گسل یا گسلهاي فعال باشد (گسل در زیر بدنه سد قرار دارد )لازم است سد و
بدنه هاي جانبی متناسب با حرکتهاي احتمالی گسل یا گسلهاي فعال طراحی گردد لذاشرایط ویژه اي در طراحی سد روي گسلهاي
فعال مطرح میگردد جهت طراحی سد روي گ سلهاي فعال در محل سدلازم ا ست اطلاعات زیر در مطالعات زمین شنا سی ولرزه
خیزي مشخص گردد.
-1موقعیت گسلهاي فعال در محل سد و سازه هاي جانبی ،عرض ناحیه خرد شده
-2نوع گسل وجهت حرکت گسل (سازو کار گسل)
-3میزان جابجاي ي احتمالی سطح زمین در اثر حرکت گسل
3-3-2توصیه هاي طراحی
نظر به اینکه زلزله بهره برداري (OBE(که احتمال وقوع آن در عمر مفید سد (حدود100 سال)50 در صد می با شد لازم ا ست بهره
برداري از سد به خطر نیفتد در نتیجه لازم است اطمینان کافی نسبت به عدم ترك خوردگی و خرابی موجود باشد براي این منظور
لازم اســت تنشــهاي پدید آمده بهنگام زلزله کمتر از مقدار نهایی باشــد بدین منظور براي آنالیز ســد براي زلزله بهره برداري مدل
ارتجاعی خطی کافی خواهد بود
به هنگام زلزله حداکثر( MDEیاMCE(ترك خوردگی مجاز بوده ولی لازم اســت گســترش ترك خوردگی به گونه اي نباشــد که
ســبب انهدام بخشــی از ســد شــود به این ترتیب به یک باره حجم بزرگی از آب دریاچه ســد رها گردد در این تحلیل چون ترك
خوردگی مجاز شمرده می شودلازم است به طرز مناسبی در تحلیل ملحوظ شود علاوه بر این ترك خوردگی سبب جذب انرژي می
شود و در میرایی سازه موثر است به همین دلایل ،تحلیل پایداري سد در در برابر زلزله حداکثر از پیچیدگی بیشتري نسبت به زلزله
بهره برداري برخوردار است .
3-3-3 توصیه هایی جهت افزایش پایداري سازه سد بتنی در مقابل زلزله
-3-3-3-1 سدهاي وزنی :
1-1 ) نواحی صدمه پذیر
نقاط صدمه پذیر این نوع سدها به شرح ذیل خواهد بود:
الف – قسمت ثلث فوقانی سازه سد و قسمتی از سر ریز که تجهیزات مکانیکی مستقر می باشند
ب-در محل تغییر ناگهانی شیب شیروانی پایین دست و بالا دست
ج-در مجاورت گالري ها و فشار درون سازه سد
د-در محل تماس سازه سد و پی
ه-پرده تزریق در پنجه سد
2-1 )توصیه هاي افزایش ایمنی : به عنوان یک توصیه کلی می باید از انتخاب محلهایی که ناپیوستگی زمین شناسی قابل ملاحظه
اي دارد یا مورفولوژي تکیه گاههاي آن کاملا نامتقارن می باشد اجتناب ورزید بنا براین باید به منظور افزایش ایمنی سد هاي بتنی
در مقابل زلزله
-1 از تغییرناگهانی شیب در وجوه سد باید اجتناب نمود در صورتی که به منظور حفظ پایداري ا ستاتیکی سازه سد این تغییرات
ضروري باشد می باید از شبکه آرماتور در حد کفایت بهره جست و یا تغییر شیب را به نحو تدریجی انجام داد .
-2در سدها از تعداد و طول گالریها در حد امکان کا سته شود شکل گالري ها بنحوي انتخاب گردد که تمرکز تنش حداقل گردد و
در طول مرز گالریها آرماتور مناسب تعبیه شود.
-3در پایه هاي مرتبط کننده سرریز به سازه سد آرماتور کافی ملحوظ شود
-4به منظور ایجاد چسبندگی و اصطکاك کافی درمحل تماس پی و دیواره ها با سد ،اصلاحات مناسب صورت پذیرد
-5تعدیل شماي سد با انتخاب شیبهاي مناسب در وجوه و عریض کردن در مجاورت پی
-6استفاده از دریچه هاي فلزي با سختی بالا (نظیر دریچه هاي قطاعی )در سرریزها و آبگیرها
-7به منظور کاهش تراوش از پرده تزریق و بدنه سد از زهکش کارا استفاده شود
-8افزایش عمق آزاد در تاج سد:
این عمق آزاد جهت ملحوظ داشـتن امواج ایجاد شـده در مخزن ناشـی از زلزله می باشـد عمق آزاد متعارف براي این سـدها در
جدول زیر آورده شده است.
ارتفاع سد عمق آزاد(متر)
کمتر از 50 متر 1
-3-3-3-2سدهاي پشت بند دار:
1-2 )نواحی صدمه پذیر: رفتار این نوع سدها مشابه سد هاي وزنی میباشد در بررسی هاي انجام شده از این نوع سد ها مشخص
شده است که نواحی صدمه پذیر عبارتند از
الف-اتصالات بالا دست پشت بندها
ب-نواحی که آبگیرها عبور می نمایند
ج-اتصالات بین دالهاي مسطح از نوع Ambursen و یا قوسها در سد هاي چند قوسه یا پشت بند ها
د-ناحیه مجاور پی در پشت بندها
2-2 توصیه هاي افزایش ایمنی
در کل توصیه می گردد که از ساخت این سدها در نواحی فعال زلزله اجتناب گردد و یا اینکه تمهیدات کافی جهت ساخت آنها چه
در مرحله ســاخت به عمل آید همان طوریکه ذکر گردید رفتار این نوع ســدها مشــابه سـدهاي وزنی میباشــد ولی در عین حال به
توصیه کلی جهت افزایش پایداري در جهت عرض پشت بندها توجه گردد دیگر موارد بشرح ذیل می باشد :
-1ایجاد حائل پیوسته در پشت بندها در پایین دست که این امر به منظور ایجاد تکیه گاه پیوسته براي صفحه پشت بند انجام می
یابد .
-2از درزهاي مجزا در کفبراي پشت بندها در نواحی اي که پی ضعیف می باشد استفاده گردد
-3ابعاد پشت بندها در مجاورت پی افزایش یابد.
-4به کارگیري تیرهاي افق با سختی کافی در مقابل کمانش به عنوان بادبند افقی این عنا صر باید به پ شت بندها و به سنگ تکیه
گاهها بصورت مناسبی متصل گردد و یابلوکهاي بتنی ایجاد شده در تکیه گاهها مهار گردند.
-5از دیوارهاي برشی قائم و یا مایل که سختی پشت بند را افزایش می دهد استفاده گردد.
-6فراهم نمودن درزهاي انقباضی در جهات تنش اصلی در صفحه دال پشت بنددار را افزایش می دهد استفاده میگردد
7 افزایش ضخامت صفحه
-8 فراهم نمودن سیسم زهکشی مناسب
-9 ایجاد گالري هاي زهکشی و تجسس در امتداد درزهاي بین پشت بندهاي مجاور
-10 فراهم نمودن ابعادلازم براي وجوه بالا دست پشت بندبه منظور تقلیل کشش در بتن در اثر زلزله
-3-3-3-3 سدهاي پشت بنددار آسیب دیده در اثر وقوع زمین لرزه
همانگونه که عنوان شـدتاحال هیچ سـد بتنی نبوده که در برابر زلزله دچار انهدام کلی گردیده و یا با رها شـدن آب درون مخزن به
طور همزمان خسارتهاي عظیمی را ایجاد کند اما مواردي از سد بتنی بوده است که در اثر زلزله دچار خسارت شده اند منجمله:
-1 سد وزنی (koyna(به ارتفاع 100 متر که تحت اثر زلزله اي با بزرگی 6/5 ری شتر که درمحل در محل سد بی شینه شتابهايg
/63در جهت عرض رودخانه و g ./45 در امتداد رود خانه به ثبت رسیده است قرار گرفته و در وجوه بالا دست و پایین دست درست
در محل تغییر شیب ،ترکهایی ایجاد و به صورت مختصري نشت آب به سمت پایین دست صورت گرفته است .
-2سد پشت بند دار (kiang feng hsin (در چین تحت اثر زلزله هایی به بزرگی 6/1 ریشتر قرار گرفته و گر چه علت عدم وجود
دستگاه شتاب نگاشت در حین وقوع زلزله مقدار بیشینه شتاب مشخص نبوده است ولی این سد که ارتفاعی حدود 103 متر داشته
است نیز متشابها دچار ترك خوردگی گردیده است
-3 درنهایت شـدیدترین خرابی در زلزله رودبار منجیل به بزرگی 7/6 ریشـتر بر روي سـد سـفیدرود با ارتفاع 106 متر اتفاق افتاده
است این سداز نوع بتنی پشت بند دار بوده که در حین وقوع زلزله مخزن پر بوده و فاصله آن تا کانون زلزله کمتر از 5 کیلومتر بوده
است .شماي کلی خرابی این سد که بصورت ترك خوردگی می باشد در شکل زیر ارائه شده است .
نمایی از پایین دست سد سفیدرود
– با توجه این موضوع براي سد لتیان نیز در هنگام قوع زلزله مشابه چنین آسیب دیدگی پیش بینی می شود
فصل چهارم: سد سفیدرود
-1 مشخصات سد سفیدرود
سد سفیدرود یکی از بااهمیت ترین سدهاي ک شور ایران می باشد رودخانه سفیدرود همپاي رودخانه هاي کارون ،کرخه و دز یکی از
رود خانه هاي بزرگ ایران به شمار می رود م ساحت حو ضه آبریز آن بالغ بر 5500 کیلومتر مربع و مقدار آورد سالانه در منجیل در
حدود 3/8 میلیارد متر مکعب (حدود 120 متر مکعب در ثانیه ) اســت. قبل از احداث ســد ســفیدرود این رودخانه در پایین دســت
منجیل زمین هاي مزروعی دشت گیلان را که قسمت عمده آن شالیزار است مشروب می نموده است.
قبل از احداث ســد، در فصــولی که براي امور کشــاورزي آب مورد احتیاج نبود ســالانه در حدود 2/1 میلیارد متر مکعب آب بدون
هیچگونه استفاده اي به دریاي خزر می ریخت با احداث آبی که به دریاي خزر می ریخت عمدتا درمخزن سد جمع آوري شده و مورد
ا ستفاده قرار می گیرد اختلاف سراب و پایاب در و ضع عادي درحدود 80 متر ا ست که از آن براي تولید نیروي برق نیز ا ستفاده می
شود.
مطالعات اقتصادي نشان میدهد که سد سفیدرود اهمیتی حیاتی در اقتصاد گیلان دارد واز دیدگاه کلان در سطح کشور نیز جایگاه
ویژه اي دارد بیش از 150 هزار هکتار از مزارع و شالیزارهاي ا ستان گیلان از آب سفیدرود م شروب می شوند . ضمن آنکه صدها
هزار نفر نیز زندگی خود را از شالیزارها تامین می کنند که در صورت عدم کارکرد سد مجبور به مهاجرت شده و مسائل و معضلات
اجتماعی عدیده اي پدید خواهد آمد.
شکل 1-4 نمایی از سد سفیدرود
1-1نوع و شکل کلی سد
سد سفیدرود یک سد پایه دار ( buttress ( بوده که در بلندترین پایه ارتفاع سد به 106 متر می ر سد هر یک از پایه ها تو سط
یک درز قائم از پایه جدا شد ه است سد داراي 24 پایه به پهناي 14 متر میباشد که توسط دو سازه وزنی در جناحین ( چپ وراست
)کامل شده است سایر مشخصات هندسی سد به شرح زیر است :
طول تاج: 425 متر شیب رویه سراب1:(قائم) به 0/4 (افقی)
پهناي تاج: 10/5 متر شیب رویه پایاب: 1(قائم) به 0/6 (افقی)
1-2مشخصات هیدرولیکی:
تراز نرمال مخزن 271/65: متر از سطح دریا
تراز حداکثر مخزن (تراز تاج)276/25: متر از سطح دریا
تراز حداقل پی /00: 170 متر از سطح دریا
درزهاي قائم بین پایه ها : آب بندي بین درزها به کمک یک ورق م سی به ضخامت 2 میلی متر که به شکل z خم شده ا ست به
همراه یک نوار لاســتیکی به پهناي 35 ســانتی متر انجام می گیرد همچنین درزها مجهز به زهکشــهایی به قطر 25 ســانتی متر می
باشندتا هرگونه نشت آب احتمالی را به داخل گالري سراسري که به موازات شالوده سراب سد از بلوك وزنی جناح چپ تا پایه شماره
24 جناح راست ادامه یافته تخلیه نمایند.
شکل 2-4 نمایی از یکی از بلوکهاي سد
1-3 درزهاي فعال در پایاب پایه ها
هدف از تعبیه درزهاي فعال (joints active ( عبارت است از :
-توزیع یکنواخت تنشها در پی از سراب تا پایاب
-افزایش ضریب اطمینان اصطکاکی برشی پی در طول زمان اولین آبگیري مخزن و اولین سالهاي بهره برداري درزهاي فعال در پایاب
پایه هاي 8 تا 20 تعبیه شده اند این درزها داراي جکهاي م سطح به ابعاد 2 * 1 مترمی با شند با توجه ارتفاع پایه ها بار تئوري بالغ
بر 4000 تن و 28000 تن بوده که با تغییر در تعداد جکها ایجاد شده است براي پایه ترك خورده 18 بار اعمالی 28000 تن بوده
است متذکر می گردد که پس از چند سال که پی حرکات غیر قابل برگشت خود راکمابیش انجام داد جکها با تزریق سیمان پر شدند
و از آن زمان به بعد پایه ها کاملا شبیه به پایه هاي معمولی شدند.
-1 4سازه هاي جنبی
الف_ سرریز:
سد سفیدرود داراي دو نوع سرریزمی باشد .
-1 دو عدد ســرریز نیلو فري ( glory morning ( بتنی که هر کدام به یک تونل بتنی منتهی می شــود ســرریزهاي نیلوفري در
ساحل چپ قرار داشته و در انتها داراي جام پرتاب کننده می باشند.
-2 سرریزشوت در ساحل چپ داراي دو دهانه دریچه دارو مجراي تندآب که در انتها به پرتاب کننده جامی ختم می شود .
ب_تخلیه کننده عمقی : سـد سـفید رود داراي 5 تخلیه کننده عمقی می باشـند که دو دهانه در سـمت چپ و سـه دهانه در سـمت
راست سد قرار دارند .
ب-نیروگاه :
نیروگاه در پایاب سد قرار دارد و داراي 5 واحد که ظرفیت اسمی هر واحد 17/5 مگاوات می باشد .
1-5 موقعیت جغرافیایی
سد سفیدرود در روي رودخانه سفیدرود در محل تلاقی دو شاخه قزل اوزن و شاهرود در 80 کیلو متري جنوب رشت ودر 100 کیلو
متري جنوب دریاي خزر واقع شده است سد در مدخل تنگه سد درنزدیکی شهر منجیل واقع شده است .
شکل 2-4 موقعیت جغرافیایی سد سفیدرود
1-6 تاریخچه سد سفیدرود
مخزن ســد ســفیدرود درحدود1/8 میلیارد متر مکعب ظرفیت داردمطالعات طرح چندمنظوره ســفیدرود در ســالهاي 1333-1331
تو سط شرکت مهند سین م شاور اتکو- افر (ofer-Etco (به انجام ر سیده و کارهاي اجرایی آن تو سط شرکت سا سر (saser (
فرانسوي در اردیبهشت 1341 به پایان رسیده است. در اردیبهشت 1342 اولین آبگیري مخزن سیلی بوقوع پیوست که حداکثر دبی
آن 1700 متر مکعب در ثانیه برآورد شده ا ست و سرریزها به خوبی عمل نمودند با توجه به ضعف پرده آب بند عملیات تزریق پرده
آب بند مجددادر سالهاي -1342 1347 صورت گرفته است. پس از اولین آبگیري سد ترك پایه 18 سد نشت مختصري داشته است
پس از زلزله سال 1369 این نشت بطور قابل ملاحظه اي افزایش یاقت به طوریکه عملیات علاج بخشی اجتناب ناپذیر می نمود.
-1 تاریخ شروع مطالعات :در تارخ 1331/11/22 بین بنگاه مستقل آبیاري و مهندسین مشاور اتکو –افر(ofer-etco (امضا شده
است
-2 تاریخ شروع ساختمان سدکه توسط پیمانکار فرانسوي (saser (در تارخ 1333/9/29 آغاز گردید.
-3اتمام بدنه سد : ساختمان بدنه سد سفید رود در تاریحخ 1340/11/25 به پایان رسید و در اردیبه شت ماه 1341 ر سما افتتاح
گردید.
-4 در شــهریور ماه 1341 زلزله اي در ســد رخ داد که بیشــترین تلفات و خســارات در بوئین زهرا رخ داد مرکز زلزله حدود 150
کیلومتریجنوب محل سد سفیدرود و شدت آن 10 درجه مرکالی برآورد شده بود که شتاب زمین لرزه در مرکز آن حدود g0/3 =
a برآورد شده ا ست . شدت زلزله در محل سد در د سترس نمیبا شد بر ا ساس آمار هیچگونه آ سیبی به سد نیامد و ابزار دقیق
هیچگونه رفتار غیر عادي نشان ندادند.
5 -بازر سی هاي کنترل پایداري سد سفیدرود ن شان دهنده رفتارو عملکرد منا سب سد میبا شد به طوریکه در ا سفند ماه 1347
سیلی به وقوع پیوست کهدبی حداکثر آن 2610 متر مکعب در ثانیه برآورد شده است در ظرف مدت 5 روز تراز آب دریاچه حدود
9 متر افزایش نشان داد در مجموع هیچگونه آسیبی وارد نیامد.
-6 در 31 خردادماه 1369 از زلزله مخربی رخ داد که آن 10 کیلو متري سد قرار داشت قسمتهایی از سد ترك خورد و سد سرویس
دهی خود را از د ست داد اما بطور کامل منهدم ن شد و با تزریق ترکها و پایدار سازي با تاندونهاي پیش تنیده مجددا مخزن آبگیري
شد این واق عه که شرح آسیبها و نحوه ترمیم سد پس از آن در این پایان نامه مورد بررسی قرار می گیرد بی گمان مهمترین واقعه
در تاریخ حیات سد از ابتدا تاکنون بوده است.
-2 شرایط زمین شناسی
سد سفیدروددرابتداي تنگه اي بر روي رودخانه سفیدرود واقع شده است محل سد در 3 کیلومتري شمال غربی شهرستان منجیل
و60 کیلومتري جنوب شهر ر شت قرار دارد سد مذکور بر روي سري (pyroclastic (از نوع آلگلومرا ،بر شی آندزیتی با سیمان
شـدگی خوب و توفهاي سـیاه رنگ تشـکیل می گردد از گزارشـهاي دوران سـاختمان سـد و از نتایج حفاریها چنین بر می آید که
تعدادي دایک بازالتی نیز با ضـــخامت متفاوت ولی عمدتا نازك لایه در پی وجود داشـــته اســـت دایک هاي مزبور احتمالا بدلیل
هوازدگی شدید و فرسایش در تکیه گاهها قابل رویت نیستند آنها را میتوان در زونهایی به عرض چندین متر (مشابه خطوط گسله )
م شاهده نمود که تقریبا به موازات لایه بندي بوده وبه طور مایل ساختگاه را قطع می نمایند برر سی تکیه گاهها ن شان می دهد که
آلگلومرا سنگ نسبتا حجیم و مقاوم می باشد خمیره آلگلومرا از نوع آندزیتی می باشد که در برخی زونها تبدیل به آندزیت میشود
آلگلومرا به عوان یک سنگ مقاوم و سخت ن سبت به سنگهاي اطراف خود بندرت گ سیخته شده ا ست اما گ سیختگی هاي موجود
بسیار نافذ بوده و توده سنگ را به بلوکهایی تقسیم نموده است .
توده سنگ تشکیل دهنده تکیه گاه راست ب سیار متراکم و مقاومتر ازتکیه گاه چپ میباشد این موضوع نیز با میزان سیمان تزریق
شــده نیز تایید می گردد پرده تزریق تکیه گاه چپ اجبارا پس از اولین آبگیري تقویت گردیده این بدان معنی اســت که شــاخص
کیفی سنگ (D.Q.R (تکیه گاه را ست خوب ارزیابی شده ا ست به سوي تکیه گاه چپ سریعا کاهش می یابد و بر ا ساس رده
بندي(1966 Deer (کیفیت توده سنگ آلگلومرابا توجه به مغزه هاي حفاري و درزه شدگی توده سنگ درتکیه گاه راست عالی(90
الی 100 درصد) ارزیابی میشود در حالیکه کیفیت سنگ در زونهاي گسله وگسیخته که تقریبا محدود می باشند ضعیف تا متوسط
(50 درصد ) و حتی بسیارضعیف (20درصد) است.
-2-1 زمین شناسی ساختمانی
سـاختگاه سـد همانطوریکه قبلا ذکر گردید از سـنگهاي آذرین آذرآواري(pyroclastic (سـازند کرج متعلق به دوره ائوسـنمیانی
ت شکیل شده ا ست لایه هاي آذر آواري و آذرین (sill (به طور مایل دره محل سد را با شیبی ب سیار زیاد به سوي جنوب و در بالا
◦ دست قطع می نمایند موقعیت فضایی لایه ها با جهت شیب و مقدار شیب
/60 ◦
190 است واز نظر پایداري چنین موقعیت فضایی
براي واحدهاي سنگی مطلوب میبا شد برر سی موقعیت ساختاري لایه ها ن شان می دهد که، در یال شمالی ناودی سی قرار دارندکه
محور آن به سمت غرب امتداد یافته ودر مخزن ادامه می یابند این ساختار با چندین دسته درزه و گسل فرعی بریده شده است .
یکی ازساختارها در ساختگاه سد گسل معکوسی است که در نزدیکی سراب امتداد یافته ودر امتداد دره کوچکی که در جنوب تکیه
گاه را ست سد قرار دارد گ سترش مییابد این گ سل تا بالاي دهانه تونل بزرگراه ادامه می یابد صفحه مواج (undulated (داراي
آزیموت شمالی و شیب حدود 35 درجه می باشد با توجه به اینکه نیرو هاي تکتونیک در این منطقه جهتی شمالی دارد ساختاري
مشـابه حرکت معکوس رخ داده اسـت که داراي جهت 360 درجه و خش لغزه 90 درجه می باشـند گسـله دیگري نیز با موقعیت
◦ فضــاي
/80 ◦
180 درجه در 200 متري پایاب در ســاحل راســـت مشـــاهده می شـــود گســـل مذکور داراي خش لغزشــهایی
(Slickensided (که نشان می دهد گسل از نوع چپگرد راستا لغز می باشد که تمامی ساختارهاي موجود را قطع نموده است از
این رو میتوان آنرا به عنوان جوانترین حرکت و تعیین کننده رژیم تنش جدید قلمداد نمود .
1-1-2شرایط پی سد
در بررسی ها و کنکاشهاي به عمل آمده متاسفانه نقشه مقاطع و یا مدارکی که نشان دهنده شرایط زمین شناسی پی سد سفیدرود
باشد بدست نیامد اما به طور کلی در گزارش زمین شناسی ارائه شده توسط feri.e تحت عنوان ( la de geoloque Etude
barrage du region ( ساخت سد در این گزینه توصیه نشده بود ولی ایشان پیشنهاد نمود که در صورت ساخت سد در این
محل کل توده هوازده برداشه شود متاسفانه مدارکی مستند شامل نقشه ومقاطع حین اجرا مبنی بر انجام توصیه آقاي Frei وجود
ندارد از یک طرف کیفیت سنگ در جناح را ست ن سبت به جناح چپ بهتر و از طرف دیگر لایه هاي توف از مقاومت ب سیار کمتري
نسبت به آلگلومرا و آندزیتها برخوردارندلازم به ذکر است که در اکثر مدارك موجود از زمان مطالعات و ساختمان از لایه هاي توف
به عنوان دایک هاي بازالتی یاد شده ا ست مو ضوع فوق در جریان عملات ترمیم سد سفید رود با تهیه مقطع نازك مورد برر سی
قرار گرفت که نهایتا سنگ مزبور را کریستال لیتک و یتریک توف نامگذاري نمودند.
اصلاح پی صورت گرفته بر اساس مدارك موجود شامل موارد زیر بوده است :
– گودبرداري دایک هاي بازالتی و جایگزینی آنها با بتنر
– تزریق تماس در ساحل راست
– تزریق تحکیمی در خط القعر و ســـاحل چپ به ازاء 30 مترمربع یک گمانه به عمق 25 متر در مرحله اول و در مرحله دوم عمق
گمانه ها 15 متر و با همان پراکندگی
-گود برداري گالري تزریق در جناح راسـت و حفر گمانه هاي مایل تزریق و زهکشـی و اجراي دو پرده تزریق بصـورت قائم یکی در
قسمت پایاب سد و دیگري در قسمت پایاب سد و در زیر پی نیروگاه
– پرده اول(ســراب) یک ردیف قائم به عمق 100 متر و با فاصــله 3/5 متر که در جناح چپ تا ســرریز ادامه یافته اســت طول پرده
تزریق 200 متر است پرده دوم (پایاب یک ردیفه قائم به عمق 35 متر و به قاصله 3/5 متر پر گردیده است .
حفاري هاي کنترلی پس از زلزله 1369 نشـــان داد که پرده تزریق صـــدمه دیده وزونهایی با نفوذپذیري تا 100 لوژان گزارش
گردیده است به هین دلیل پرده تزریق در بدنه سد سمت چپ در داخل گالري سراسري تا اعماق حداکثر 80 متر و 60 متر تقویت
گردید عملیات تزریق در مهرماه 1371 آغاز و در اسفندماه همان سال خاتمه یافت.
2-1-2 مشخصات توده سنگ در ساختگاه سد سفیدرود:
پس از زلزله 69 منجیل جهت عملیات ترمیم سد عملیات اکتشافی صورت گرفته است این عملیات به صورت حفر گمانه درگالري
سراسري بود تعداد 30 نمونه از مغزه هاي حفاري جهت آزمایش ارسال گردید و در پایان تقسیم بندي زیر (با توجه به آنکه آزمایش
بر روي سنگ سالم با اعمال ضریب صورت گرفته ) براي توده سنگ در جدول 1-2ارائه گردیده است:
جدول 1-4
در گزارش بررسی و ارزیابی رفتـار دینـامیکی ســــد
ســـفیدرود که بعد از زلزله 69 ته یه گرد یده اســـت
سـنگ زیر پایه شـماره 15 به شرح زیر رده بندي شده
است:
مصالح وزن مخصوص
)
3
(t/m
مدول الاستیسیته
)
3
(t/m
ضریب پواسون
6 بازالت 2/40
0/16 2* 10
6 آندزیت 2/40
0/17 1/2*10
6 آندزیت 2/30
0/2 0/6* 10
6 آندزیت 2/10
0/15 1/75* 10
جدول 2-4
رده سنگ ضریب الاستیسیته(Gpa (
12-20 1
7-12 2
4-5 3
طی عملیات ترمیم سد سفیدرود بعد از زلزله سال 69 منجیل هفت حلقه گمانه اکت شافی به منظور برر سی آثار زلزله بر روي پرده
آببندحفاري گردیده است که تمرکز آنها بدلیل وضعیت زمیین شناسی که شرح آن قبلا آمد بییشتر در جناح چپ بوده است یکی
از گمانه هاي اکتشـــافی بنام 9s با زاویه 45 درجه به طرف جناح چپ به عمق 68 متر در محل تماس بلوکهاي 17و18 حفاري
گردیده اسـت اطلاعات حاصـله از حفاري این گمانه وضـعیت پی را از نظر هوازدگی ،درزه وترك،مقاومت و نفوذپذیري بسـیار خوب
نشان میدهد به همین دلیل تزریق مجدد پرده آب بند از بلوك 12 به سمت جناح راست انجام نشد بنابراین اطلاعات موجود بیانگر
آن است که توده سنگ زیر پایه 18 داراي پدیده خاصی نمی باشد .
سد سفیدرود و تاسیسات وابسته به آن در روي و درون سري سنگهاي سازند کرج مربوط به پالئوژن قرار گرفته است سنگ پی در
محل سد شامل آندزیت ،برشهاي آندزیتی، آلگلومرا یا لایه اي آذرآواري و دایک هاي بازالتی می باشداین سري سنگها ،دره رودخانه
را با امتداد شرقی-غربی و شیبی عموما به سمت بالا دست قطع نموده است یک گسل بزرگ زاویه معکوس (تراست)باعث همبري
سري سنگهاي پالئوژن و نئوژن میگرددکه این منطقه گ سله در چهار گوش قزوین- ر شت واقع ا ست طی کارهاي صحرایی انجام
شده مشخص شده است که هیچ جابجایی ناشی از زمین لرزه در نزدیکی محل سد ودر طول گسلش مذکور وجود ندارد .را ستاي
حرکت زمین لرزه در امتداد شمال-غرب بوده است .
2-1-3 وضعیت پی:
همبري ما بین پی و بتن بدنه سد در تمامی محدوده پایین د ست سد برر سی گردیده و م شخص شده ا ست که پس از زلزله در
برخی از نقاط در جناح را ست آبروهاي تخلیه زه آبها به و سیله تکه هاي سنگ پر شده و این ریز شها در نقاطعی باعث تخریب آنها
گردیده که می بایسـت پاکسـازي و مرمت گردند بلوکهاي بتنی جناح چپ نیروگاه در پایین دسـت پایه هاي 9و10 حدود 4 تا 5
سانتی متر نشست کرده است بلوکهاي بتنی قسمت تعریض شده منتهی الیه سمت چپ سد نیز پس از زمین لرزه 31 سانتی متر
نشست کرده است و این نشست سواي 15 سانتی متر نشست قبل از زمین لرزه می باشددر نتیجه سد در این مقطع کلا 46 سانتی
متر نشست کرده است .
2-1-4 وضعیت هیدروژئولوژي :
پس از وقوع زمین لرزه با اندازه گیري دبی زهکشی مشاهده گردید که برخی از زهکش ها اندکی افزایش در دبی از خود نشان داده
و برخی نیز خشک شده اند.
-3 لرزه زمین ساخت و لرزه خیزي گستره مورد مطالعه
◦ سد سفید رود که در جنوبی ترین قسمت دره سفید رود قرار دارد در موقعیت جغرافیایی
/76 ◦
◦ 36 درجه عرض شمالی و
/39 ◦
49
درجه طول شرقی، واقع است. این محل در نزدیکی منطقه گسلی هرزویل و از نظر تاثیر زلزله 31 خرداد 1369 در محدوده با شدت
10(mks (قرار گرفته است سد سفیدرود از دیدگاه لرزه زمین ساختی در خطرناکترین ساختگاه در منطقه مورد مطالعه قرار دارد
بررسی لرزه زمین ساختی ،بخشی از مطالعات لرزه خیزي می باشد که در قالب طرح ترمیمسد سفیدرود صورت گرفته است
3-1 وضعیت تکتونیک ساختگاه سد سفیدرود
گستره موردمطالعه پیرامون ساختگاه سد سفیدرود در قسمت میانی دره قزل اوزن و شاهرود واقع است امتداد دره مذکور با حالت
ناودی سی نه شته هاي سازند بالایی م شخص میگردد که در بخش شمالی آن نه شته هاي قدیمی تر(پالئوژن) سازند کرج بر روي
سازند بالایی رانده شده و ر شته کوهی مرتفع را در این ق سمت پدید آورده اند امتداد دره سفید رود به طرف شمال بو سیله گ سله
جنوب رودبار وگسله رودبار تحت تاثیر واقع شده است ودر نهایت در ادامه گسله لاهیجان امتداد یافته و به طرف شمال شرق تغییر
مسـیر می دهد راسـتاي کلی دره قزل اوزن به طرف غرب با امتداد منطقه گسـله هرزویل مشـخص شـده ولی عملکرد گسـله هاي
کوچک وفرعی که روندي مخالف منطقه گسله هرزویل دارند باعث تغیر شکلهاي تا تغییر مکانهاي وسیع در امتداد این دره گردیده
اســـت .بطورکلی تغیر رقوم توپوگرافی در امتداد منطقه گســـله هرزویل از حدود رقوم 800 متر به حدود 400 متر و همچنین در
امتداد گسله لاهیجان از حدود رقوم 200 متر به حدود 0 15 متر،نمایانگر مشخصه این گسله بنیادي در گستره مورد مطالعه از
دیدگاه ریخت زمین ساختی می باشد .
3-2 گسله هاي بنیادي و شکستگیهاي مهم
مسئله گسلش در محدوده سدها همواره از جنبه هاي مختلف مدنظر قرار داشته است. گ سلها به عنوان مناطقی ضعیف در پوسته
زمین می با شند که اعمال نیروهاي زمین ساختی موجب حرکت وجابجایی یا تولید زمین لرزه تو سط آنها می شود .ریخت زمین
ساخت فعلی پو سته کره زمین نمایانگر وجود این ساختارها در تمامی بخ شهاي پو سته می با شد اما این امر به معنی فعال بودن
تمامی این گسلها در رژیم هاي لرزه زمین ساختی حاکم بر پهنه هاي مختلف کره زمین نمی باشند .
هرگاه تنها ساختگاه ممکن براي احداث سد داراي گ سل یا گ سلهاي فعال با شد (گ سل در زیر بدنه سد قراردارد )لازم ا ست سد و
بدنه هاي جانبی متناسب با حرکتهاي احتمالی گسل یا گسلهاي فعال طراحی گردد لذاشرایط ویژه اي در طراحی سد روي گسلهاي
فعال مطرح میگردد جهت طراحی سد روي گ سلهاي فعال در محل سدلازم ا ست اطلاعات زیر در مطالعات زمین شنا سی ولرزه
خیزي مشخص گردد.
-1موقعیت گسلهاي فعال در محل سد و سازه هاي جانبی ،عرض ناحیه خرد شده
-2نوع گسل وجهت حرکت گسل (سازو کار گسل)
-3میزان جابجایی احتمالی سطح زمین در اثر حرکت گسل
درجه اهمیت گسلها درگستره پیرامون ساختگاه سد بستگی به پارامترهایی نظیر درجه فعالیت ،نوع فعالیت(لرزه زا یا بی لرزه بودن
)،توان لرزه زایی و فا صله تا ساختگاه مورد برر سی دارد کلیه گ سلهاي با اهمیت داراي پتان سیل جابجایی ه ستند این جابجایی می
تواند به صورت لرزه زا (همراه با رویداد زمین لرزه) یا بی لرزه (داراي خزش زمین ساختی) باشد .
مکانیزم هاي ایجاد گسیختگی در سطح زمین توسط گونه هاي مختلف گسل به شرح زیر میباشد:
الف- گسل راستا لغز(fault slip Strike (
این گسل معمولا داراي شیب نزدیک به قائم می باشد و جنبش آن منجر به لغزش در صفحه افق می گردد بطوریکه مولفه جنبش
قائم آن ناچیز است .
ب- گسل نرمال (fault Normal (
بردار لغزش در این حالت در جهت مولفه ثقل زمین روي صفحه گسل می باشد .
آسیب هاي ناشی از جابجایی و گسیختگی زمین در بلوك فرو افتاده متمرکز است و بلوك بالا آمده ،تقریبا دست نخورده باقی مانده
است .
ج- گسل رانشی
با توجه به زلزله 31 خرداد منجیل و با توجه به شواهد ب سیارمتنوع موجود مبنی بر عملکرد ساختاري پیچیده حاکم بر منطقه می
توان نتیجه گرفت که کلیه این گسلهاداراي توان لرزه زایی می باشند
گســتره مورد نظر ،منطقه ایی بســیار گســله و از نظر لرزه زمین ســاختی فعال اســت به نحوي که زلزله مخرب منجیل( یکی از
مهمترین زلزله هاي سده اخیر واز نظر تلفات ،مخربترین زلزله در محدوده زمانی فوق) در این گستره اتفاق افتاده است .
برر سی گ سله هاي بنیادي و ا صلی و نیز گ سله هاي کوچک در محدوده ساختگاه سد سفیدرود ن شان میدهد که پیرامون محل
ساختگاه سد سفیدرود گ سله هاي فراوانی پو سته زمین را بریده اند و بع ضی از آنها شکل ا صلی زمین ساختی این بخش از ایران
زمین را به واسطه عملکرد خود تعیین می کنند .
مهمترین گسله هاي بنیادي و نزدیکترین آنها نسبت به ساختگاه سدسفیدرود عبارتند از :
-1 منطقه گسله هرزویل
-2 گسله رودبار ، گسله جنوب رودبار
-3 گسله لاهیجان
-4 منطقه گسله شاهرود
روندهاي اصلی گسله هاي بنیادي به صورت کلی یه دو گروه تقسیم بندي می گردند اول گروه گسله هایی که با روند شمال شرق –
جنو ب غرب مشخص میشوندکه مهمترین این گسله ها گسله لاهیجان است گروه گسله هایی که عمدتا روند جنوب شرق – شمال
غرب دارند واز این د سته میتوان به گ سله هاي رودبار ، شاهرود و منطقه گ سله هرزویل ا شاره کرد.که در محدوده منطقه گ سلی
هرزویل آثار سطحی و جابجایی وبرش در سطح ظاهر شده و همچنین کلیه گسل هاي یاد شده میتوانندگسله هاي کوارترنر در نظر
گرفته شوند درقسمتهاي بعدي هر کدام از این گسله ها مورد توجه خواهند گردید.
3-2-1 منطقه گسله هرزویل
از نظر شدت زلزله نیز ،محدوده با بیشترین شدت در اطراف این گسله واقع است.این منطقه گسلی که سد سفیدرود در محدوده آن
واقع است روندي غرب،شمال غرب_شرق،جنوب شرق دارد طول این گسله حدود 130 کیلومتر میباشد این گسله از جنوب ماسوله
به طرف آب -بر در استان زنجان و محل روستاي خرم آباد ،به سمت گیلوان ادامه یافته و در طول مسیر خود رودخانه گیلوان چاي
را قطع می نماید در این محدوده گسله مزبور حد جنوبی کوههاي خشکه پی ،سیاه چال و قرق تپه را در حدفاصل این بلندي ها و
دره قزل اوزن مشخص می نماید
در این محل ،امتداد این منطقه گسلی از W66N ، به W72N می رسد بطور کلی امتداد این گسله ،محدوده دره قزل اوزن (حد
شمالی آن)را م شخص می نماید در اثر (و حتی تا سفره رو رانده )م شخص می شود نه شته هاي توف و آندزیت پالئوژن (معادلات
تشکیلات کرج)بر روي نهشته هاي نئوژن رانده شده و محدوده هایی خرد شده به ضخامت حداقل 50 متر را در محل بالادست سد
سفیدرود ایجاد نموده است اطلاق “منطقه گسله” به این روند به علت وجود حداقل سه گسله اصلی به موازات یکدیگر و با امتداد
مشابه می باشد .این امتداد در شرق گیلوان از جنوب کوه هاي قرق تپه و سیاه چال و پشک ستان عبور نموده و با امتداد W85N
وشیب 3 تا 10 درجه به سمت شمال،به جناح چپ ساختگاه سد سفیدرود می رسد.عملکرد این گسله ها در جناحین سد سفیدرود
متفاوت است به این نحو که از رفتار راندگی جناح غربی ساختگاه سد به حالت گسله هاي معکوس در جناح شرقی ودر شمال شهر
منجیل و محل روستا هاي هرزویل تبدیل می شود دراین محل (هرزویل) مشخصات این گسله ها به صورت W83N و شیب 56
درجه به طرف جنوب تا W89S و شیب 61 درجه به طرف جنوب می باشد ایجاد حالت سفره رو رانده در جناح محل چپ سد با
حالت توام راندگی و بهمن هاي سنگ م شخص ا ست به نحوي که حالت تناوبی لایه ها در نه شته هاي تخریبی عهد حا ضر که از
نواحی بالاتر به پایین دست سقوط کرده اند مشخص می باشد .
امتداد این گسله ها در شرق روستاي هرزویل از جنوب کوههاي عمارلو عبور می نمایدو در ادامه نیز ،حد جنوبی کوههاي چرمکش
را مشخص می نماید ضخامت محدوده عملکرد این گسله،زونی به پهناي حدود 200 متر را تشکیل داده است مشخصه زمین ریخت
شناسی این گسله تشکیل حد شمالی دره قزل اوزن و قرار دادن نهشته هاي مرتفع تر پالئوژن در کنار و بر روي نهشته هاي دامنه
ایی نئوژن می با شد به نحوي که ناودیس دره قزل اوزن در حد شمالی بو سیله این منطقه گ سلی محدود می گردد .در امتداد این
گ سله تفاوت در سطوح تراز توپو گرافی از حد اکثر رقوم 800 متر در شمال ،تا حدود رقوم 420 متر در جنوب این محدوده ، قابل
مشاهده است .از مهمترین مشخصه هایی که در امتداد این منطقه می توان مشاهده نمود ،تغییر رنگ نهشته هاي رانده شده نسبت
به نهشته هاي زیرین (در جناح چپ محل سد ) و ایجاد یک محدوده مشخص خرد شده میباشد (که در درون تونل کنار محور سد
به صورت یک گ سله فعال دیواره تونل را بریده ا ست میبا شد ودر محل ابتداي اولین تونل ، پس از عبور از منجیل ب سمت شمال با
یک منطقه کاملا خرد شده م شهود می با شد ) همچنین در اثر وقوع زمین لرزه 31 خرداد 1369 ، این منطقه کاملا فعال بوده به
نحوي که در دانه هاي شمال مخزن سد سفیدرود آثار خرد شدگی و فرو ریزش قطعات سنگی در امتداد این گ سله ها م شاهده
گردیده ا ست ادامه منطقه گ سل هرزویل به طرف شرق از محل رو ستاي سنگرود (حد جنوبی کوه برآفتاب ) با روند W60N و با
شیب 12 درجه به سمت شمال (راندگی بزرگ زاویه ) عبور می نماید و به طرف دره شاهرود امتداد می یابد .
این م سیر شک ستگی هایی با روند W35N که احتمالا از شکاف هاي ک ش شی (Cracks Tension ( می با شند یکی از این
شکافها ،پل قرار گرفته بر روي مسیر خط لوله گاز را در شمال لوشان تحت تاثیر قرار داده است .
بیرون زدگی هاي تراورتنی ،بخش عمده اي از نهشـته هاي جوان رادر منطقه تشـکیل می دهند که ادامه همین بیرون زدگی ها در
روســتاي پاکده تحت تاثیر واقع گردیده اســت .در این جاده قدیمی (قبل ا ز31 خرداد)تحت تاثیر تکان حاصــل از زمین لرزه 31
خرداد ،جابجایی حدود 2 متر را ایجاد نموده ا ست .این روند به طرف غرب ادامه می یابد و بریدگی سطحی م شخ صی را ایجاد می
نماید .به طرف غرب و دره قزل اوزن ،روند منطقه گســله هرزویل به بخش طارم علیا می رســد و از روســتاي آب بر عبور مینماید
.همچنین در شمال رودخانه قزل اوزن ادامه روند منطقه گ سله هرزویل با امتداد W50N حد جنوبی کوه اي خ شکه پی ، سراي
گدار و خرما دول را مشـخص می نماید .در سـده اخیر مهمترین زلزله اي که درا متداد این منطقه گسـلی رخ داده اسـت زلزله 31
خرداد ماه 1369 ،منجیل می باشد مهمترین شاهدي که در این مطالعات به عنوان فعالیت این منطقه گسلی دیده شده، ایجاد یک
بریدگی بطول حدود 4 کیلو متر ،در جناح چپ ساختگاه سد سفیدرودا ست که بخش جنوبی آن به پایین افتاده ا ست و جابجایی
حدود 10 تا 70 ساتیمتر در ین امتداد ایجاد شده است . امتداد این گسل ، زلزله اي از غرب محل معدن سنگ هاي ساختمانی به
طرف ساختگاه سد سفیدرود(در شرق) دیده می شود .با توجه به شدت زلزله در محدوده مورد بررسی بنظر میرسد که این گسله
زلزله اي یکی از روندهاي گسله در ارتباط با رویداد اصلی می باشد .امتداد این گسله W80N و صفحه آن تقریبا عمودي است .
بهمن هاي سنگی که در اثر این زلزله در غرب ساختگاه سد سفیدرود اتفاق افتاده است و پدیده زمین لغزش در تکیه گاه چپ محل
سد،وابسته به این گسله می باشد.همچنین فروافتادن بلوکهاي سنگی در قسمتهاي بالایی “سرریز نیلو فري ” وابسته به این روند
است درست در امتداد این گسله در جناح راست ساختگاه سد سفیدرود ،چندین لغزش سنگ مشخص است ،بنحوي که بلوکهاي
سنگی به ابعاد 10*10*15 متر در ست در بالاي ساختگاه سد ،با مقدار خرد شدگی و ترك خوردگی و حرکات محدود ن سبت به
هم دیده شــده اند ولی از نظر پایداري ،در وضــعیت فعلی بلوکهاي حاضــر پایدار به نظر می رســند و همچنین به طرف غرب ،یک
سیستم گسله با امتداد شمال غرب -جنوب شرق ،امتداد منطقه گسله هرزویل را قطع نموده و نهشته هاي به سن نئوژن را به طرف
داخل دره قزل اوزن تغییر مکان می دهند.
-3-2 2 گسل رود بار
را ستاي این گ سله W80N تا W86N متغیر بوده و تقریبا شرقی – غربی ا ست . فا صله آن تا ساختگاه(در نزدیکترین فا صله)
حدود 9/5 کیلومتر میباشد طول قظعی این گسله حدود 31/5 کیلومتر است ولی این گسله در ادامه خود یکی از گسل هاي اصلی
سی ستم البرز را ت شکیل می دهد که طول تقریبی آن حدود 170 کیلو متر می با شد و عملکرد این گ سله ب صورت معکوس بزرگ
زاویه تا راندگی اســت .این گســله در ســمت غرب از کوههاي قالیچه و الیکان می گذرد و رودخانه گیلوان چاي را قطع می نماید
ضخامت محدوده عملکرد آن منطقه اي به پهناي حدود 100 متر را ت شکیل داده است .به طرف شرق این گسله از محلی بین رود
بار کوهپایه و گنجه عبورمینماید (آثار منطقه تحت تاثیر آن در اولین پیچ جاده به طرف شـــمال پس از عبور از محل بیمارســـتان
رودبار بصورت ایجاد یک ناحیه با شکستگی و زون خرد شده مشخص است )
از نظر زمین ریخت شنا سی ،در امتداد این گ سله شکل دره هاي فرعی تحت تاثیر واقع شده ودر را ستاي رودخانه سفید رود در
امتداد حرکت به سمت شمال ،چرخ شی به طرف شرق پیدا می کند در اثر عملکرد این گ سله که از میان نه شته هاي ت شکیلا ت
کرج و حد فا صل این نه شته ها با سنگ آهک هاي کرا سه عبور می نماید ،منطقه ایی بر شی شده و مت شکل از بلوکهاي توفی و
سنگ آهکی پدید آمده است.
-3-2 3 گسل جنوب رودبار
را ستاي این گ سله در شمال ساختگاه سد ، W38N تا W25N م شخص ا ست و با نزدیکترین فا صله از حدود 3/5 کیلومتري
شمالغرب محل سد عبور می نماید .طول کلی آن 46 کیلومتر می باشد که از امتداد W30N به امتدادW65N در بخش شمالی
خود میر سد و گ سله هاي رودبار و لاهیجان (و گ سله هاي فرعی ،با را ستاي شرقی-غربی ) را قطع مینماید را ستاي این گ سله از
شمال و غرب کوه عمارلو آغاز شده و در ادامه از شرق رودبار عبور می نماید و سپس محدوده اي مثلثی شکل در شمال گسل رودبار
تشکیل می دهد . سپس در غرب کوه نهرآب تغییر روند داده و از راستاي شمال غرب -جنوب شرق به راستاي شمال شرق – جنوب
غرب تبدیل می گردد محدوده عملکرد این گسـله ،منطقه ایی به ضـخامت حدود 40 متر را تشـکیل میدهد که در محل اولین پیچ
اصـلی جاده پس از عبور از محل سـد به سـمت شـمال و همچنین در شـمال شـهر رودبار کوه پایه (غرب دره سـفیدرود)،بصـورت
جابجایی کاملا مشخص نهشته هاي سازند شمشک و نهشته هاي سازند کرج (توف و آندزیت) مشخص میباشد آثار فعالیت اخیر
این گسله در مکان یاد شده در فوق و در کنار بصورت بریدگی در نهشته هاي آبرفتی جدید مشخص است .
3-2-4 گسله لاهیجان
گ سل لاهیجان یکی از مهمترین گ سله هاي منطقه و بطور کلی مبین ساختار کلی در شمال این ناحیه می با شد این گ سله حد
غربی روند شــرقی-غربی البرز مرکزي و اتنهاي غربی گســل شــمال البرز را با عملکردي چپگرد قطع نموده اســت و افتادگی کاملا
مشخصی در امتداد جناح راست رودخانه سفیدرود (از انتهاي دره هاي تاریک و سیاهرود به سمت شمال)تشکیل می دهد امتداد
غربی این گسله در دره هاي یا د شده در فوق با عملکرد راندگی ادامه می یابد.این گسله به طرف شمال ،حد غربی سازند شمشک
رادر منطقه م شخص نموده و بیرون زدگی این سازند را با عملکرد چپگرد حدود 15 کیلو متر جابجانموده ا ست به نحوي که بیرون
زدگی هاي توف و سنگ آهکهاي کرتاسه و سازند شمشک در دو طرف این گسله ،جابجایی امتداد لغزي به شرح فوق را با یکدیگر
نشان می دهند .
راستاي گسل لاهیجان در طرف شرق و شمال شرق به صورت شمال شرق – جنوب غرب بوده واین امتداد به طرف غرب، به شرقی-
غربی تبدیل می شــودبه نحوي که از راســتاي کلی E33N به راســتاي E89N می رســد نزدیکترین فاصــله این گســله تا محل
ساختگاه سد 26/5 کیلو متر بوده و طول آن حدود 73 کیلومتر میباشد(حدود 40 کیلومتر در راستاي شمال شرق- جنوب غرب و
حدود 33 کیلومتر در راستاي شرقی -غربی) .
این گسله از امتداد شرقی دره سفیدرود (از ابتداي دره سیاه رود) وسمت شرق محل امامزاده هاشم به طرف شمال امتداد یافته و
در جنوب رشت به کوچصفهان ختم می شوداز مهمترین مشخصاتی که در این منطقه و پس از زلزله 31 خرداد منجیل وردبار مورد
بررســی واقع گردید ،ایجاد شــکاف هایی در نهشــته هاي ســطحی ،به طول هاي متفاوت از 10 تا 70 متر و عمق تا حدود 3 متر و
عرض دهانه حدود 0/5 متر و همچنین ایجاد بریدگی ها در خاك مزارع کما بیش با م شخ صات فوق و ایجاد جابجایی و شک ستگی
در دیواره هاي منازل و مدارس و روستا هاي مسیر می باشد .
3-2-5 منطقه گسله شاهرود
این منطقه که با راستایی شرق- غربی مشخص می گردد، متشکل از گروهی از گسله هاي با عملکرد معکوس بزرگ زاویه تا راندگی
میبا شد ،و حالت ریخت زمین ساختی ،منطقه جنوب لو شان ،غیاثوند ،رود ملاعلی و محدوده کوه خدا آفرین را م شخص می نماید
گسـله هاي این منطقه با امتداد هاي کلی W70N تا W37N مشـخص می گردند نزدیکترین فاصـله امتداد گسـله اصـلی این
منطقه با سـاختگاه سـد سـفیدرود 12/5 کیلومتر و طویل ترین طول این گروه گسـله ها 56، کیلو متر می باشـد و هر کدام از این
گسله ها ضخامت محدوده عملکردي از 10 تا 30 متر دارند.
ویژگی زمین شناختی این گروه گ سله ها به این ترتیب ا ست که توف و آگلومراهاي میانی سازند کرج را بر روي شیلها و توفهاي
زیرین سازند کرج رانده و حد بین سازند کرج را با نهشته هاي معادل سازند بالایی مشخص می نماید.
3-3 گسلش سطحی وابسته به زمین لرزه31 خرداد 69
با توجه به پیچیده بودن سازو کار زمین لرزه ،بریدگی هاي سطحی متعددي بر اثر رویداد این زمین لرزه ،رخ داده است این بریدگی
ها که ق سمت و سیعی از آنها متعلق به شکافهاي ک ش شی ،ادامه روند زمین لغز شی هاي بزرگ و ترکهاي منفک از هم و با طولهاي
متفاوت می باشــند در محدوده وســیعی از جنوب کوچصــفهان و جنوب غرب لاهیجان تا لوشــان و همچنین در بخش طارم علیا
زنجان (در شمال آب بر) مشاهده می گردند .با توجه به بررسیهاي صحرایی به عمل آمده یکی از روندهاي شکستگی در سطح که
در قطعات مختلف ولی در روند کلی مشاهده می شود ،بیشترین مشخصات را جهت ارتباط با رویداد اصلی دارا می باشد.
روند گ سلش از شرق رو ستاي پاکده (در شمال منطقه گ سلیه هرزویل)آغاز شده و ضمن عبور از جاده پاکده _جیرنده که بطرف
غرب گسترش می یابد ساختگاه سد سفیدرود که در جنوبی ترین بخش منطقه جابجاشده است و گسل خورده اصلی واقع است
نمایانگر یک روند زمین لرزه اي مشخص در بخش غربی تکیه گاه چپ خود می باشد.
بر ا ساس عملکرد این دو سري قطعات گ سلش اصلی (قطعات پاکده، جنوب بربن ،کتبه،و باکلوربعنوان خطواره شمالی و قطعه سد
سفیدرود بعنوان قطعه جنوبی ) بنظر میرسدکه منطقه حدواسط بین این دو خطواره ضمن بالا آمدن ،حرکتی در جهت عقربه هاي
ساعت نیز نموده است به این ترتیب که سازوکار زمین لرزه احتمالا از نوع فشاري مماسی چپگرد میباشد.
شواهد مستدل جهت این نوع سازوکار عبارتند از:
(1)- حرکات مشاهده شده امتداد لغز چپگرد در قطعات گسلش
(2)- حرکت بطرف بالا در بخش جنوبی ،که در قطعات جوب بربن ،کتبه دیده می شود و حرکت بطرف بالا در بخش شمالی که در
قطعه سد سفید ورد مشهود است .
(3 )- ترتیب قرار گیري ترك هاي کششی در کل منطقه که با روند حدود E35N تا E70N دیده میشوند وشاهد بسیار مهمی
جهت حرکت امتداد لغز چپگرد میباشند.
برر سی لرزه زمین ساختی منطقه تحت تاثیر زمین لرزه 31 خرداد 1369ن شان داد که در اثر این زلزله ،گ سل شهاي متعددي در دو
روند مشخص و اصلی رخ داده است
به هرحال ساختگاه سد سفیدرود که در جنوبی ترین بخش منطقه جابجا شده ( ق سمت منطقه بالا آمده ) و گ سل خورده ا صلی
واقع است . نمایانگر یک روند زمین لرزه اي مشخص، در بخش غربی (تکیه گاه چپ )خود میباشد و بنظر میرسد که ساختگاه این
سد در جنوبی ترین قسمت منطقه بالا آمده واقع میباشد.
-4 ملاحظات طراحی لرزه اي سد سفیدرود
طراحی سد سفیدرود براي شتاب پایداري برابر g0/25 و منظور نمودن اثر معادل ا ستاتیکی و سترگارد انجام شده ا ست م شاهدات
صدمات وارد بر تاج سد (جان پناه پایاب) نشان میدهد که شتاب ماکزیمم وارد بر تاج حداقل g0/75 بوده است او لین فرض که عمق
کانون زلزله و فاصله مرکز زلزله تا سد 10 کیلو متربوده است با استفاده از روابط میرایی شتاب ماکزیمم زمین را می توان برابر g0/5
تخمین زد برطبق اعلام موسسه ژئو فیزیک دانشگاه تهران بزرگی امواج حجمی زلزله 31 خرداد برابر 6/5=Mb 12 ساعت بعد از وقوع
یافته اسـت بر طبق اعلام مرکز تحقیقات زمین شـناسـی آمریکا بزرگی امواج سـطحی7/7=Ms می باشـد .محدودهایی که زمین لرزه
سـبب بروز لرزش شـدید زمین گردید بوسـعت 280000 کیلومتر مربع و شـعاع 300 کیلومتر از مرکز زلزله قرار داردخسـاراتی که به
ساختمانها و سایر تا سی سات وارد شده در محدودهاي به و سعت 80000 کیلومتر مربع و به شعاع 50 کیلومتراز مرکز زلزله گزارش
شده است دو ماه قبل از وقوع زلزله ایستگاه لرزه نگاري سد از کار افتاده بوده است.
شتاب افقی ماکزیمم در شهر لاهیجان g 0/15 و در تهران شتاب افقی و قائم ماکزیمم به ترتیبg0/01وg 0/03 ثبت شده است.
-5 آسیبهاي وارد بر سد در زلزله رودبار و منجیل
کلیات
زمین لرزه سی یکم خرداد 1369 گیلان یکی از مخربترین زلزله هاي تاریخ معاصر ایران است این زلزله را سراسر جهان ثبت کرده اند
به عنوان مثال مرکز خدمات لرزه نگاري سوئیس بر ا ساس اطلاعاتی که تو سط شبکه لرزه نگارها ثبت شده ود یک ارزیابی مقدماتی
ارائه کرد که بزرگی آن 7/3 ریشتر بود چند ساعت پس از زلزله اصلی دو پس لرزه قوي با بزرگی 6/2 و 6/5 رخ داد در هفته هاي بعد
بیش از 400 پس لرزه دیگر با بزرگی هاي تا 5/9 توسـط مرکز ژئو فیزیک دانشـگاه تهران گزارش شـد شـدت لرزش به حدي بود که
منجر به ایجاد ترکهاي اساسی در قسمت فوقانی پشت بندهاي میانی سد سفیدرود گردید.
در سـاعت سـی دقیقه بامداد سـی و یکم خرداد ماه 1369 زلزله اي با بزرگی 7/3 در مقیاس ریشـتر دو اسـتان گیلان و زنجان را در
شمال و شمال غربی تهران ویران کرده و حدود 50000 ک شته و 50000 زخمی بر جاي گذا شت مرکز این زلزله در 200 کیلومتري
شمال غرب تهران در محلی واقع در منطقه سفید رود که بین دو شهر کاملا ویران شده رودبار و منجیل واقع شده ا ست در هنگام
وقوع زلزله سطح دریاچه در تراز 265 بوده است که حدود 6 متر پایین تر از تراز نرمال آب مخزن و 11 متر پایین تر از تاج می باشدتا
قبل از وقوع زلزله نیرو گاه در حال کاربوده و آبی از تخلیه کننده هاي عمقی خارج نمی شـــده اســـت در هنگام زلزله همه آبگیرهاي
نیروگاه بطور اتوماتیک بسته شده و یک پس از زلزله دبی هاي ازتخلیه کننده ها رها شده است.
شماره دریچه میزان دبی خروجی
(m^3/s)
شماره یک 150
شماره دو 50
جدول 3-2
بازرسی سد آسیب دیده سفیدرود و تا سیسات وابسته و نیز محیط اطراف آن توسط گروهی از کار شناسان شرکت مهندسی مشاور
مهاب قدس و شرکت اشتوکی _الکترووات سوئیس انجام شده ست
بررسی آسیبهاي وارد بر سد سفید رود شامل موارد زیر می باشد :
-1 بازرسی مقدماتی از سد بلافاصله از زلزله
-2 بازرسی اصلی از سد بعد از وقوع زلزله
-3 بازرسی تفصیلی از سازه سد و سازه هاي وابسته به آن (شامل ابزارهی رفتار نگاري و …)
-4 ارزیابی مقدماتی رفتار سد بعد از وقوع زلزله
-5 بازرسی تفصیلی و آزمایش تجهیزات هیدرو مکانیکی
-6 نتایج و نتیجه گیري هاي حاصل از این بازرسی ها
با توجه به رفتار خیلی خوب سد سفید رود تا قبل از وقوع زلزله و اینکه در و ضعیت سد در سالهاي گذ شته تغییر مهمی صـورت
نگرفته بود در حقیقت وضعیت سد در موقع وقوع زلزله م شابه سال 1365 که در آن عملکرد سد تو سط م شاورین در وضع منا سبی
گزارش شده ،بوده است .
پس از وقوع زلزله تغییرات مشاهده شده در سازه سد در قسمت فوقانی مخصوصاپشت بندهاي مرکزي که در موقع زلزله بشدت تکان
خورده اند متمرکزمی باشد و در قسمتهاي پایین تر سد حرکتهاي بزرگ رخ نداده و در محلهاي اتصال بین بتن و سنگ حرکت جزئی
رخ داده است.
در طول هر دو تکیه گاه کوه بصورت گسترده ریزش کرده و تخته سنگهایی که وزن آنها به چندین تن میرسد از شیبهاي تند کوه به
غلتیده اند.دستگاههاي رفتار نگاري به ا ستثناء دو شاقول معلق (که در اثر زلزله خراب شده و از کار افتاده اند ) کماکان کار می کنند
یک لرزه نگار نیز تا بیست و دوم فروردین کار می کرده و به موقع تعمیر نشده بوده است.
انواع خسارتهاي مشاهده شده در سد آسیب دیده سفیدرود پس از زلزله رودبارو منجیل توسط مشاورین بشرح زیر گزارش شده است:
-درکف جان پناه پایین دست سد ترك پهنی به علت تکان خوردن دیواره بوجود آمده است
در بعضی نقاط آرماتورها به علت چرخش بیش از حد درز (rotation joint excessise (
در پاي دیوار شکسته شده اند یک ترك طولی در کنسول پایین دست که تکیه گاه دیواره جان پناه است و ترك بزرگ دیگري در به
فاصله حدود 0/5 متر از جدول بتن (cursbtone (ایجاد شده است .
_در خیلی از بلوکها دیواره جان پناه به طرف پایین خم شده ا ست مقدار انحراف از را ستاي عمودي به ارتفاع بیش از 40 سانتی متر
گزارش شده است.
-جدول بتنی در مجاورت درزهاي انقبا ضی (بین پ شت بندها )به دلیل وارد آوردن نیروي بر شی یا ف شاري در را ستاي تاج خرد شده
است .
شکست فشاري بتن کف تاج (concrete pavement (به طور موضعی در امتداد چند درز انقباضی مخصوصا در نزدیکی تکیه
گاهها شکل این نقاط شکست به صورت نیمدایره بوده و ترك به موازات درز می باشد.
-چندین ســرپوش(covers (فولادي محافظ میخ هاي(bolts (اندازه گیري درزها باز شــده ولی در اثر نیروهاي فشــاري پیچ وتاب
برداشته اند .
-بتن کف تاج (pavement concrete (در چند بلوك ترك هاي طولی به طول 6 تا 12 متر برداشــته اســت.اتاق نگهبانی که از
مصالح بنایی ساخته شده بود کاملا فروریخته و آسیب هاي کلی دیده است .
-آسیب هاي تکیه گاههاي سنگی سد سفیدرود در اثر زلزله در قسمت بالادست چسبیده به سد :
الف)ساحل چپ:سکوي بتنی در تکیه گاه از 10تا30 سانتی متر نشست کرده است افتادن سنگها از شیبهاي تند تکیه گاه چپ راه را
در ساحل چپ بند آورده است چندین صخره بزرگ فروریخته است وبه صخره نیلوفري آسیب رسانده است .
ب)ساحل راست: ریزش کوه در ساحل راست موجب مسدود شدن مدخل تونل دسترسی گردیده و در پیادهرو منتهی به ساختمان
مهتابی ( building belvedere (بعضی از سنگهاي واریزه اي از روي دیوار جان پناه بریده شده است و پیاده رو را کاملا پوشانده
است در اثر زلزله ترکهاي بسیار بزرگی بین دیوارهاي مقاطع جان پناه تاج سد وپیاده رو ایجاد شده است شکست سنگهاي تکیه گاه
راست بعد از زلزله ایمنی سد را تهدید می کند .
تمام پشت بندها از شماره 5 تا 25 در ترازهاي بین 262/25 تا 270/25 ترکهاي افقی بوضوح قابل مشاهده است عملا کلیه ترکها در
طول درزهاي ساختمانی افقی بوجود آمده است.
بلافاصله پس از زلزله آسیب هاي پشت بندها به شرح زیر گزارش شده است :
در پشـت بندهاي شـماره 10و 13و14 یک ترك افقی در محدوده لیفت شـشـم بتن در تراز تقریبی 263/25 ایجاد شـده اسـت محل
ترکهاي افقی از پ شت بندي به پ شت بند دیگر فرق میکند در گو شه هاي پ شت بندها تکه هاي ب سیار بزرگی از بتن کنده شده و به
پایین افتاده اســت عرض ترکها از چند میلی متر تا چند ســانتی متر متغیر اســت عمق نفوذ ترکها بســیارزیاد بوده به این معنی که از
سطح سراب تا سطح پایاب ادامه یافته است .درزهاي عمودي در هنگام وقوع زلزله بعضا حرکات نسبی انجام داده اند .
در درز 10/11 حرکت نسبی بلوك 11 به طرف پایین دست :mm 10
در درز 11/12 حرکت نسبی بلوك 12 به طرف پایین دست : mm 15 تا mm 20
در درز 12/13 حرکت نسبی بلوك 13 به طرف پایین دست : از mm 15 تا mm 20
در درز 13/14 حرکت نسبی بلوك 14 به طرف پایین دست :mm 10
در درز 14/15 حرکت نسبی بلوك 15 به طرف پایین دست : mm 10 تا mm 15
در درز 17/18 حرکت نسبی بلوك 18 به طرف پایین دست :mm 10
در درز 18/19 حرکت نسبی بلوك 19 به طرف پایین دست :mm 5
بنابر این در اثر زلزله مجموعا درزها70 تا 90 mm در طول سکوي سراب به طرف پایین دست جابجا شده اند.
5-1 آسیبهاي دریچه ها و تاسیسات:
همه آبگیرها و دریچه هاي کنترل به جز سر ریز واقع در تراز میانی ما بین بلوکهاي 10و20 واقع شده است این دریچه ها پس از زلزله
از سـکوي واقع در تراز 363/00 بازرسـی شـده اند به علت باز شـدن ترك و جابجایی ناشـی از زلزله منتهی به پنج آبگیر نیروگاه (که
بوسیله بتن به رویه سراب متصل می باشند) مخصوصا در نزدیکی ترکهاي افقی تحت تنشهاي محوري قرار گرفته اند و در نتیجه بتن
نگهدارنده نرده در تراز 262/25 ترك خورده ا ست به علاوه منطقه مهاربندي (zone anchorage(در انتهاي نرده هاي منتهی به
دریچه هاي آبگیر نیروگاه به علت انتقال نیروهاي زلزله از نرده هاي بتن به شدت ترك خورده ا ست زنگ زدن فولاد نیز ترك خوردن
را در این قسمت تشدید کرده است.
5-2 سرریزها
5-2-1سرریزهاي نیلوفري : هر دو سرریز نیلوفري داراي سکوي انحناء می باشد پس از زلزله بالاي هر دو سرریز از سنگهایی پوشیده
شده ا ست که از ق سمتهاي بالا به پایین ریخته ا ست حداکثر وزن سنگهایی که به دیواره هاي جان پناه ر سیده ا ست حدود KN 2
سنگهاي خرد به داخل سرریز ریخته شده است در نزدیکی سرریز تحتانی یک قطعه سنگ عظیم به ارتفاع چند متر به لبه راه مقابل
دریاچه چ سبیده و در ق سمت شیپوري شکل سرریز تحتانی یک حفره بتنی در طول نزدیکترین درز ساختمانی عمودي به مخزن و
حدود 10 متر پایین تر از تاج سرریز می توان دید.
5-2-2سرریزهاي میانی:مدخل ساختمان بهره برداري از تکیه گاه چپ در اثر ریزش سنگ مسدود شده است و در فولادي آن آسیب
دیده است گوشه چپ بالاي دریچه پس از زلزله دچار نشت آبی با دبی 100 (لیتر بر ثانیه) شده است.
5-3 گالري تاج
در اثرزلزله بتن کف گالري در منطقه درز ترك خورده ا ست در درزهاي انقبا ضی ریختن بتن در طول دیوارها و سقف گالري بو ضوح
قابل رویت ا ست.جابجایی ن سبی افقی و عمودي دو بلوك مجاور در دیوارها وکف گالري نیز بلافا صله پس از زلزله بو ضوح قابل رویت
است که در جدول زیر ثبت شده است.
شماره درز ریختن بتن افقی عمودي
10/11 بلی +8 -5
11/12 بلی +15 -1
12/13 بلی +8 +5
13/14 بلی +5 _
14/15 بلی +10 -3
15/16 بلی -2 _
16/17 بلی +0/5 0
17/18 بلی +5 0
18/19 بلی +5 0
19/20 بلی +3 0
جدول4-4
جابجایی افقی یا عمودي مثبت به این معنی است که اگر ازرویه پایین دست به درزي نگاه کنیم بلوك راست به ترتیب به طرف پایین
دست یا به طرف بالا نسبت به بلوك چپ حرکت میکند.
5-4 قسمت پا یین دست تکیه گاهها بلافاصله در نزدیکی سد:
درقسمت پا یین دست هر دوتکیه گاه سنگهاي زیادي وضعیت سستی دارد که بلافاصله پس از زلزله در رابطه با پایداري سد مسائلی
را بوجود آورده است.
را ست مقدارزیادي قطعه سنگ و بلوکهاي س ست مخصوصا در ق سمتهاي بلند وجود دارد که در صورت بارندگی شدید و حتی زلزله
خفیف پس از زلزله اصلی بسیار خطرناك میباشد .
در تکیه گاه چپ نیز مقدارقابل توجهی سنگ در همه جاي تکیه گاه پراکنده شده و مقدار قابل توجهی سنگ نیز به داخل کانال چپ
سرریز میانی برخوردکرده است دکل انتقال برق اول به علت زلزله و برخورد سنگ واژگون شده است سنگهاي سست شده ناپایداري
در اثر زلزله باعث ناپایداري شیب شده است.
5-5 تجهیزات رفتارنگاري: از شاقولهاي مستقیم ،از 5 شاقول 2 تا از کارافتاده ا ست و لوله هاي بقیه در قسمت بلوکهاي 14و 18 کج
شده است بقیه دستگاهها با وجود آسیبهاي سازه اي در ساختمان سالم مانده است .
5-6 آسیبهاي نیروگاه
نیروگاه ســدســفیدرود از 6 قاب 3 دهانه ، بتن آرمه و مقاوم در برابر جنبش (RESISTANT-MOVEMENT (تشــکیل یافته
ا ست که درزهاي ساختمانی آنها را از هم جدا میکند دیوارهاي آن نیز از قطعات پیش ساخته یا آجر ساخته شده ا ست به اجزاء غیر
ســازه اي (مثل دیواهاي ســاخته شــده در محل،موزاییکهاي کف و ســایر اقلام مربوط به معماري و …) شــامل اتاق فرمان و تجهیزات
خسارات زیادي وارد آمده است اما آسیب وارد بر سیستم سازه اي جزءي بوده و به راحتی بوسیله ملات اپوکسی و غیره قابل تعمیر
می با شد در طرف پایین د ست نیروگاه ات صالات پلا ستیکی (PLASTICS HINGE (در13 نقطه ات صال ن شان دهنده مقدار
انرژي آزاده شده به طور غیر پلا ستیکی در هنگام زلزله ا ست که باید به و سیله آنها تحمل می شددر طرف بالا د ست نیروگاه که هر
یک از 6 قاب و دودهانه ت شکیل شده ا ست ات صالات پلا ستیکی م شهود نی ست اما ریزش مو ضعی بتن را در سه درز نزدیکی ق سمت
بالاي ساختمان میتوان دید این شاید در اثر ضربه (HAMMERING (قابهاي مجاور در جهت محور سد باشد درزهاي بین قابهاي
نیروگاه نیز نشــان می دهد که قابها در اثر زلزله نســبت به یکدیگر در راســتاي ســراب و پایاب حرکت نســبی انجام داده اند (ریزش
موضعی بتن).
مهمترین د ستگاهی که به و سیله ستونهاي ساخته شده از بتن حجیم (COLUMNS MASSIVE (تحمل می شود جرثقیل
سقفی به ظرفیت KN 75 می باشد که ریلهاي آن بوسیله یک پروفیل به یک تیر آهن بسته شده است اتصال بین تیر آهن و ستونها
در چند نقطه سست شده و دو دو سر تیرهاي فولادي که به طرف تکیه گاه خم شده اند به دیوار انتهایی آسیب جدي واردساخته اند .
پس از زلزله همه قسمتهاي پایین تر از نیروگاه در تراز 176 (گالري سراسري ،گالري زهکشی و …)به زیر آب رفته است سیستم تلفن
و چراغهاي روشــنایی که از ابزار کلیدي مدیریت بحران بعد از زلزله اســت بلافاصــله پس از وقوع زلزله قطع شــده و چراغهاي گالري
تحتانی نیز قطع گردیده است.
5-7 جابجایی هاي اندازه گیري شده پس از زلزله 1369 منجیل
5-7-1 تغییر شکل افقی پایه ها
وجود جابجایی ها در تاج سد در نتیجه کج شدن تمام پایه ها ،تغیر شکل تنه پ شت بندها (WEB (زیر ترکها ،کج شدن بی شتر
بلوك هاي فوقانی به علت ترکها و حرکت به نسبت کم در رقوم ترکها میباشد.
تغیر شکلهاي افقی پایه ها یک هفته پس از زلزله در جدول زیر نشان داده شده است:( علامت + به معنی حرکت به پایین دست یا
راست میباشد)
مشخصات بلوك 7 11 14 18 23
بالادست-پایین دست
پاندول مستقیم -7/02 -10/26 خراب خراب -0/96
پاندول معکوس -1/68 -0/86 +2/98 +1/6 +0/86
چپ- راست پاندول مستقیم +2/50 +6/52 خراب خراب +0/96
پاندول معکوس +2/52 -0/44 -0/74 -1/36 -+0/00
نقاط پایین که 15-10 متر بالاي پی قرار گرفته اند به میزان زیر حرکت کرده اند :
1/5-1 میلی متر به سمت بالا دست در چپ
سه میلی متر به سمت پایین دست در وسط
1/5-1 میلی متر به سمت پاین دست در سمت راست
-تمام بلوکها بجز بلوك 23 که ظاهراحرکت نکرده است حدود -0/5 2/5 میلی متر به سمت چپ حرکت کرده اند
نقاط تاج سد همگی به سمت را ست و یا بالا د ست حرکت کردهاند. در ساحل چپ این حرکت 7 تا 10 میلی متر به سمت بالا
دست و 3 تا 6 میلی متر به سمت راست میباشد.
-در بلوك 23 ساحل چپ 1 میلیمتربه سمت بالا دست و تنها 1 میلیمتر به سمت راست .
5-7-2 تغییر شکلها در رقوم مشابه اندازه گیري هاي سال 1365 در جدول زیر آورده شده است :
مشخصات بلوك 7 11 14 18 23
بالادست-پایین دست
پاندول مستقیم -6 -7 خراب خراب 0/00
پاندول معکوس -1 -0/3 3/9 +1/8 +1/1
چپ- راست پاندول مستقیم 2/5 +8 خراب خراب 0/00
پاندول معکوس -1/2 -0/7 -1/0 -1/2 -0/5
این مقادیر با مقادیر جدول شماره یک همخوانی دارد با توجه به لرزشهاي شدیدي که سد متحمل شده است جابجاییهاي مشاهده
شده بلافاصله پس از وقوع زلزله تقریبا ناچیز است .
پس از زلزله اندازه گیریهاي مداوم(از تاریخ 10 الی24 تیر ماه) جابجایی هاي زیررا نشان میدهد:
پی پایه شماره 7و11و23 در دایره هاي به قطر 1 میلی متر جابجایی کمی و قابل قبول نشان داده است
پی پایه شماره 14 در دایره اي به قطر 2/5 میلی متر جابجا شده است
پی پایه شـــماره 18 از روز زلزله تا 10تیر ماه حدود 2/5 میلی مترافزایش طول در یک جهت و از 11 تیرماه تا21ام همان ماه
(سـههفته بعد اززلزله )در اثر چند پس لرزه مهم حرکتی 20 میلی متري در جهت عکس نشـان داده اسـتو نهایتا از 21 ام تا 24 ام
تیرماه سال 1369 حرکتی تقریبا بیش از 8 میلی متر در جهت پاین دست داشته است .
5-7-3جابجایی افقی
جابجایی افقی سد پس از زلزله در جدول شماره 3 آورده شده است .( علامت + به معنی حرکت به بالادست یا راست میباشد)
مشخصات بلوك 7 11 14 18 23
کف و ارتفاع (M (
نشست نامساوي(mm (
74 106 107 105 77
-2/9 -0/5 -3/6 5/1 4/5
جابجایی افقی تاج(mm (-4/5 -5/1 +3/6 +0/5 +2/9
5-7-4میزان کج شدن درگالري تاج
میزان کج شدن درگالري تاج نیز در جدول شماره 4 آورده شده است اندازه گیریها درروز 24 تیرماه 1369 انجام شده است تمام
بلو کهاي فوقانی به سـمت بالادسـت کج شـده اند و این امر نشـان میدهد که ترکها باید در پایین دسـت چند میلی متر بیشـتر از
بالادست باز شده باشند علامت – نشان دهنده جابجایی به سمت بالا دست است.
مشخصات بلوك کج شدن (ثانیه) جابجایی افقی (mm (
بلوك شماره 10 -117 -9
بلوك شماره11 -82 -6/4
بلوك شماره12 -98 -7/6
بلوك شماره13 -79 -6/1
بلوك شماره14 -81 -6/3
بلوك شماره15 -63 -4/9
بلوك شماره16 -80 -6/2
بلوك شماره17 -70 -5/4
بلوك شماره18 -106 -8/2
بلوك شماره19 -44 -3/4
بلوك شماره20 -74 -5/7
5-7-5کج شدن زیر نیروگاه
12 ای ستگاه اندازه گیري روي تونل هاي زیر نیروگاه در جهت پایه هاي شماره 10تا 19 نصب شد چرخش هاي بالا د ست و پایین
دست به ثانیه مشاهده شده در تاریخ هفتم تیرماه سال 1369 ویازدهم تیرماه سال 1369 نسبت به وضعیت قبل از زلزله در روز 26
خرداد ماه سال 1369 به شرحزیراست(علامت + نشان دهنده چرخش به سمت پایین دست است ) :
جدول شماره5 کج شدن زیر نیروگاه نسبت به وضعیت قبل از قوع زلزله (ثانیه)
مشخصات بلوك چرخش7 تیر ماه 1369 چرخش11 تیر ماه 1369
-21 -26 10
+5 -7 11
+8 +15 12
+3 0 13
14 چپ +10 +6
14 راست +9 0
15 چپ -10 -5
15 راست +6 +11
+18 +3 16
0 -21 17
-6 -9 18
-16 -11 19
این موضوع نشان گر آن است که پی نیروگاه نیز متحمل چرخش قابل ملاحظه اي شده است .
5-7-6حرکتهاي درز رقوم تاج
به علت بزرگی جابجایی نسـبی پایه ها،یک ایسـتگاه اندازه گیري از بین رفته و در 15 اسـتگاه اندازه گیري فاصـله بین نقاط هدف
خارج از حدود د ستگاه اندازه گیري بوده ا ست (جابجایی + به معنی آن ست که بلوك سمت را ست ن سبت به بلوك سمت چپ به
سمت پاین دست حرکت کرده و منجر به بازشدن درز شده است )
جدول شماره 6 جابجایی افقی درز در رقوم تاج را نشان می دهد:
درزها جابجایی نسبی (mm (شکاف درزها جابجایی نسبی (mm (شکاف
+0/5 +5/5 18/19 +1/5 0 5/6
0 -1 19/20 – -1/7 6/7
-1/5 +0/5 20/21 – – 7/8
-0/5 +3/5 21/22 +1/5 +0/5 8/9
2 +9 22/23 – – 9/10
0/5 +3/2 23/24 +1 0 10/11
0 +1 24/25 +1 +8/5 11/12
+1 -0/5 25/26 +1 +3/5 12/13
– – 26/27 +1/5 +3/2 13/14
– – 27/28 0 8 14/15
+2 -0/5 28/29 -1 -1/2 15/16
+1/5 0 29/30 +0/5 -0/2 16/17
17/18 +4/2 0 جمع کل +45/5 —-
سه فرضیه براي جابجایی درزها متصور است :
-1 بلوکها به صورت موازي با یکدیگر حرکت کرده اند.
-2 پی کل سد و اطراف آن در نتیجه حرکت هاي تکتونیکی کمی منحرف شده و موجب چرخش پایه ها حول محور عمودي شده
است .
-3 فرضیه سوم یعنی از ترکیبی از دو حالت قبلی است که غیر محتمل می باشد زیرا جابجایی نسبی در زیر درز انقباضی عمودي
دیده نمی شود .
درزها جـابجـایی نســـبی عمودي
(mm)
بازشـــدگی
درز(mm (
درزها جـابجـایی نســـبی عمودي
(mm)
بازشــدگی
درز(mm (
-0/1 -0/9 15/16 +1 -2/4 10/11
-0/4 -0/5 16/17 +1/7 -1/9 11/12
-0/3 -0/6 17/18 +0/2 -1/6 12/13
-0/1 -0/4 18/19 +0/1 -1/6 13/14
+0/3 -1/6 19/20 +0/4 +1/6 14/15
علامت مثبت نشان میدهد که بلوك راست بلندتر از بلوك چپ می باشدهمچنین علامت منفی نشان میدهد که درز باز شده است.
جمع جابجایی از بلوك 10 تا بلوك 20 حدود 10 میلی متر است .
5-8 فشارهاي برکنش سد پس از زلزله 1369 رودبار- منجیل
ف شارهاي برکنش در زیر پایه هاي 7و11و14و18و23 اندازگیري شده ا ست تاریخ اندازه گیري یازدهم تیر ماه 1369 و به اتم سفر
(bar (میباشداین اندازه گیري ها نشان میدهد در تمام نقاط تماسی بین سنگ و بتن فشار برکنش به شدت کاهش یافته است به
همین ترتیب در سنگ نیز فشار برکنش کاهش یافته است ولی در پایه 23 فشار حداقل به صورت موقت 0/3و 0/5 بار افزایش یافته
است.
براي سد پس ازوقوع زلزله در وهله اول باید اندازه گیري هاي ژئودتیک ویژه براي کنترل و ضع هند سی سد انجام گیرد این اندازه
گیریها اعوجاج سد و پی آن و ن ش ستهاي نام ساوي بین دو ساحل سنگی را ن شنان خواهد داد در وهله دوم باید شبکه اي کاملا
مبســوط ژئودتیکی باید نصــب شــود این عمل نفشــه برداري کامل تغییر شــکلهاي ســد و محدوده آزاد در خلال آبگیري بعدي و
همچنین در خلال سالهاي باقی مانده بهره برداري از سد مقدور خواهد بود.
آخرین گزارش مشاور از وضعیت سد آسیب دیده در برابر ززله به شرح ذیل منی باشد:
-1 بر اثر لرزش پایه هاي سمت چپ کمی به سمت بالادست کج شده اندپایه هاي میانی و سمت راست کمی به سمت پایین دست
کج شده اند
-2بر اثر ترك ،قسمتهاي فوقانی پایه هابه سمت بالا دست کج شده و ترکها را در قسمت پایین دست باز کرده اند
-3انحراف کلی درتاج براثرکج شدن وتشکیل ترك ،بین1 تا 10 میلی متر است که تقریبا کم می باشد .
-4با توجه به انحراف کم در رقوم سد و نیز هماهنگی خوب بین تغیر مکان محا سبه شده از کج شدن و انحراف اندازه گیري شده
بوسیله پاندولها ،لغزش قابل توجه در طول ترکها یا سایر درزهاي اجراي رامیتوان رد کرد .
-5بر ا ساس اندازه گیري ها و م شاهدات عینی بلوکها ن سبت به یکدیگر دچار جابجایی ن سبی شده اند که این جابجایی در دو سوي
دره بوده و جابجایی ها افقی یا عمودي بوده است کل پایه سد در اثر زلزله دچار اعوجاج شده و نشست نا مساوي از یک سوي دره
به سوي دیگر اتفاق افتاده است .
-6فشار برکنش تا حدود زیادي کاهش یافته است.
-7 کلیه دبیها کاهش یافته تنها بعضــیاز آنها افزایش کمی نشــان دادهانداز ســوي دیگر از زمنزلزله جابجایی هاي غیر عادي در زیر
پایه شماره 18 سد صورت گرفته ا ست. یافته ا ست که این امر باعث شده ا ست در 21 تیرماه 1369 خوا ستارکاهش سریع سطح
دریاچه تا رقوم 250 گشته که این موضوع نیز به علت زیر آب رفتن هزاران هکتار مزرعه برنج و تهدید زلزله زده هایی که در بستر
رودخانه چادر زده اند ایجاد مشکلات عدیده اي نموده است .
سد سفیدرود در اثر زلزله بسیار ضعیف گردیده و براي آبگیري بعدي از ایمنی کافی برخوردار نمی باشد.
پس از زلزله انهدام ساختمان هاي قدیمی تقریبا صد در صد بوده و بیشترین تلفات انسانی را بر جاي گذاشته است ساختمانهاي با
م صالح جدید نظیرآجر و سیمان وتیر آهن نیز صدمات جدي دیده و اکثرا فرو ریخته و بندرت بر جامانده ا ست ساختمانهایی که
براساس اصول مهندسی ساخته شد ه ودر طراحی آنها زلزله در نظر گرفته شده است در جاهایی که در معرض ریزش کوه یا گسلش
زمین نبوده اند اکثرا صدمه ندیده اند و یا صدمات وارد بر آنها جزئی بوده است .
-5 9 ترکهاي ایجاد شده بر اثر زلزله 1369
5-9-1تئوري ترك:
یکی از پدیده هاي که اهمیت بسیار زیادي به لحاظ پایایی و یکپارچگی بتن و از سوي دیگر از نظر زیبایی ظاهري سازه دارد وجود
ترك در بتن بدلیل اندرکنش آن با عوامل و شرایط محیطی (اعم از درونی و بیرونی) است.
دانشـی که مکان شـروع و رشـد (اعم از طول و جهت) ترك را بیان می کند به مکانیک شـکسـت (Mechanics Fracture(
معروف است که ذر این مرحله از مطالعات به علت آنکه از هدف تعین شده به دور است، به آن پرداخته نمی شود.
به طور کلی ترك (در بتن) را می توان جدایی مصالح بتن از طریق باز شدگی(Opening (یا لغزش (Sliding(دانست.
از آنجاکه تنش و کرنش باهم بوجود می آیند هرگونه محدودیتی در تغییر شکل ،باعث ایجاد تن شهایی متناظر با کرنش مقید شده
می شود کرنش مقید شده تفاوت بین کرنش در حالت آزاد و کرنش اندازه گیري شده میبا شد اگر اجازه دهیم کرنش مقید شده و
تنش متناظر به اندازه اي شــوند که مقدار آنها از ظرفیت یا مقاومت کرنشــی بتن بیشــتر شــود ،ترك خوردگی بوجود خواهدامد.
محدودیت و قید می تواند باعث ایجاد فشار بیا کشش شودولی در بیشترموارد کشش مسئله سازخواهد بود.
دو نوع وجود دارد . محدودیت خارجی هنگامی بوجود می آید که توسط اعضاي مجاور خارجی یا پی از تغیر شکل مقطعی از عضو
بتنی به طور کامل یاجزئی جلوگیري شود . محدودیت داخلی هنگامی ایجاد میشود که بین مقاطع مختلف جسم بتنی اختلاف دما
و رطوبت وجود داشـته باشــد محدودیت داخلیرا می توان در ســازه هاي بتنی حجیم مثل ســد مثال زد که در نتیجه هیدراســیون
سیمان در آن گرماایجاد میشود .از آنجا که سطح بتن در تماس با هوا ي محیط گرما از دست میدهد در نتیجه بین مقاطع مختلف
دما بوجود میایداز سوي دیگر هیچ تغییر مکان نسبی بین قسمتهاي مختلف امکان پذیر نمی باشد لذا کرنش حرارتی مقید شده و
در نتیجه تنش ایجاد میشــود .اگر تنش کشــشــی از مقاومت بتن تجاورز کند ترکهاي ســطحی بوجود می آید گاهی نیز ترکیبی از
محدودیتهاي داخلی و خارجی بوجود میآید.
5-9-2عوامل محیطی موثر در ایجاد ترك
بطور کلی نیرو هایی که میتوانند عامل ترك در سد ها باشند عبارتند از :
الف)درجه حرارت که خود میتواند در زمان سـات سـد (حرارت ناشـی از هیدراسـیون سـیمان )عامل ترك باشـد یا در زمان به ره
برداریازسد ()درجه حرارت محیطیTemperature Ambient (
ب)واکنش شیمیایی که میتواند از واکنش بین سیمان و دانه هاي سنگی بوجود می آید .این امر وقتی دانه هاي سنگی خا صیت
قلیایی داشته باشند حادترخواهد بود.
ج)بارهاي اعمالی که این بارها می توانند ناشی ازبار مخزن ،زلزله،نشست پی،وجود گسل فعال،لغزش تکیه گاهها و یا در موارد خاص
از انفجار(انفجار بمب یا موشک)
5-9-3 انواع ترك
اما نیرو هاي فوق الذکر به سه حالت (Mode (میتوانند در بتن ایجا ترك کنند.
حالت اول (Ι Mode ( – نیروها عمود بر ترك هستند (براي مثال اگر صفحه ترك افقی است نیرو ها قائم میباشند )که این حالت
را بازشدگی (Mode Opening (مینامند.
حالت دوم(ІІ Mode( – نیروهاي عامل ترك به موازات ترك هسـتند ودر جهت مخالف هم اثر می کنند از اینرو یک ترك برشــی
ایجاد می شـود به عبارتی نیروها به گونه اي اعمال می گردند که مصـالح بتن از صـفحه اولیه خارج نمی شـوند .به این حالت برش
درون صفحه اي(shear plane IN (اطلاق می گردد.
حالت سوم(ІΙІ Mode( – نیروها عامل ترك عمود بر صفحه ترك هستند این امر سبب می شود مصالح بتن همچون کاغذي که
چاك داده می شود گ سیخته شده و ترك بخورد و از صفحه اولیه خود خارج گردد. از این رو به آن برش برون صفحه اي ( Out
shear plane of (اطلاق می گردد.
در آن واحد امکان اینکه چند حالت با یکدیگر رخ دهند به عبارتی ترکیبی از حالتهاي سه گانه رخ دهد نیز می باشد در این صورت
به آن حالت ترك مخلوط (Mode Mixed ( گفته می شود.
5-9-4 نوع ترکهاي ایجاد شده در سد سفیدرود پس از زلزله
ترکهاي ایجاد شده در سد سفید رود پس از زلزله سال 1369 آزیوت و شیب ترك در گزارشات ترمیم ترك سد سفید رود 350/80
آمده اســت با توجه به اینکه محور گالري در پایه 18 حدودا زاویه 60 درجه با جهت شــمال جغرافیایی می ســزد لذا زاویه ترك با
محور گالري حدود 40 (بین 35الی40) میباشد.
بر ا ساس م شاهدات سطحی در محل ترکهاو ازجمله ترك پایه 18 لبه هاي ترکها جابجایی م شهودي ن سبت به هم ندارند از این رو
ترك از نوع ترك بازشونده یا(Mode Opening (میباشد.
-1 ترکهایی که بیش از 0/3 میلیمتر میباشند بایستی تخریب شوند آنهایی که زیر0/3 میلی متر هستند فقط تعمیر شوند.
-2 این ترکها بصورت گوه اي باز شده و بند کشی می شوند بتن از نوع -250B با عیار 300 ودانه بندي 6 تا 30 میلی متر ،میلگرد
از نوع 1A با تنش تسلیم برابر 2400 کیلوگرم بر سانتی متر مربع میباشد.
-3 برآورد قیمت ترکها برابر 50337556 ریال می باشد.
5-10 وضعیت ترك پایه18
آزمایشات ترك پایه 18 براي علاج بخشی این پایه بعد از زلزله شامل حفاري هاي اکتشافی که بصورت 5 حلقه گمان هاکتشافی به
عمق حداکثر 50 متر و حداقل 38 متر می با شد وجمعا 222/5 متر بوده به اتمام ر سید و آزمای شهاي صحرایی و تزریق سیمان در
آنها صورت گرفته ا ست. نتایج حفاري هاي انجام شده بیانگر آن ا ست که پی بلوك 18 از باخمیره آندزیتی ورگه هاي ضخیمی از
توف سیاهرنگ ت شکیل یافته ا ست سنگ آگلومرا از نظر مقاومت در حد سنگهاي متو سط و توفها در رده سنگهاي ضعیف طبقه
بندي می شـــوند از نظر نفوذ پذیري بطور کلی ســـنگ داراي نفوذ پذیري کم بوده اما درزه هایی در پی بلوك 18 وجود دارند که
هیچگونه آثاري از نفوذ سیمان در جریان اجراي پرده آب بند در زمان ساختمان سد م شاهده نگردیده ا ست این مو ضوع بیان گر
محدود بودن شـعاع نفوذ سـیمان در زمان اجراي تزریقات پرده آب بند می باشـند همچنین آثاري از زون گسـلی، برشـی ، و خرد
شدگی مشاهده نگردید .
.ترك پایه 18 بعد از اولین آبگیري سد بوجود آمده ا ست و قدمتی معادل عمر سد سفید رود دارد. این ترك متا سفانه از ابتداي
پیدایش مورد بررســی قرار نگرفته اســت . هیچگونه اندازه گیري کمی تا قبل از ســال 1375 ازآن وجود ندارد . به مرور زمان بر اثر
رسوب کربنات کلسیم این ترك پر و آب بند شده ونشت قابل ملاحظه اي تا پیش از زلزله 31 خرداد ماه 1369 نداشته است . بعد
از زلزله بر اثر تکانهاي شدید ، ر سوبات مذکور بر اثر سایش سختی خود را از دست داده وبه صورت پودر در آمده است . به منظور
عملیات ترمیم در سال 1369 مخزن سد به سرعت خالی شده و چون فشار آب بر روي ترك وجود نداشته است طبیعتا هیچگونه
ن شتی (Seepage (هم در جریان ترمیم م شاهده ن شده ا ست . در جریان اولین آبگیري بعد از عملیات ترمیم، ترك مزبور دچار
نشت آب شده است.
شکل ترك پایه 18
فشار وارد بر سطح ترك آنقدر زیاد است که بتواند در بسیاري موارد بلوك بتنی بالی خود را به وزن حدود 4000 تن به میزان تا 2
میلیمتر از جاي خود بلند کند و درپاندولهاي هوایی تا 5 میلی متر جابه جایی به سمت پایاب اندازه گیري شد. علت این جابه جایی
نقطه آویز پاندول را می توان به این ترتیب تفسیر نمود که ترکهاي سد عموما در سرآب بسته تراز پایاب بوده اند . با پر شدن ترك
با رزین و کمی بلند شــدن بلوك رویی در طول عملیات تزریق و درمدت زمان گیرش بلوك رویی تحت اثر وزن خود ترك باز پایاب
را مسدود مینماید. در نتیجه بلوك اندکی به سمت پایاب کج می شود ونقطه آویز پاندول به سمت پایاب جابه جا میشود . این کج
شدگی به سمت پایاب به میزان حداکثر 22 ثانیه توسط کلینومترهاي گالري تاج تتایید شده اند.
همچنین فشار زیاد سبب تغییر شکل هاي الاستیکی ودائمی بتن باز شدن بیشتر ترك ها وافزایش طول آنها وبالاخره شکست بتن
می شود . لذا کاربرد این روش در مورد ساختمانهاي حساس به تغییر شکل وکج شدن مناسب نیست.
-6 عملیات بازسازي و تقویت سد آسیب دیده سفیدرود:
عملیات بازسازي را میتوان به دو گروه تقسیم کرد: عملیات مقدماتی و عملیات اصلی
این عملیات شامل کلیه کارهاي سیویل و هیدرو دینامیکی سد و سازه هاي واب سته به آن بوده و شامل تجهیزات الکترومکانیکی نمی
شود.
عملیات مقدماتی : رفتار نگاري سد و عملیات بررسی که مراحل زیر انجام گرفته است
-تشکیل تیم جدید براي رفتار نگاري توسط شرکت مهندسی مشاور و مشارکت شرکتهاي اشتوکی –الکترووات
– تفسیر دائمی رفتار سد
– تعمیر پاندولهادر پایه شماره 18و14
– انجام یک سري اندازه گیري هاي ژئودزي شامل تعیین راستاي تاج جهت کنترل هندسه سد
– تهیه نقشه و عکسهاي هوایی براي کارهاي فوق
– انجام ترازیابی روي تاج جهت ارزیابی نشست هاي سنگ
– پیاده کردن یک شبکه گسترده ژئودزي قبل از پر شدن مجدد مخزن
– انجام اندازه گیري هاي مقدماتی ژئودزي قبل از پر شدن مجدد مخزن
– خرید یک دستگاه ویلاتومتر(درزه سنج) براي اندازه گیري هاي در تاج که دامنه تغییرات آن وسیع تر باشد
– ساخت و تعبیه یک وسیله اندازه گیري براي کنترل حرکات گوه بتنی در پشت بندها شماره 15
– تعبیه شبکه ثبت لرزه نگاري (ایستگاه لرزه نگاري در سد و پی سد)
– پایدار سازي سنگها و اصلاح جاده هاي دسترسی
– پایدار سازي یا انفجار و تخلیه تخته سنگهاي ناپایدار واقع بر روي هر دو تکیه گاه
– سیستماتیک شیبهاي سنگی در هر دو تکیه گاه
– پاك سازي سنگهاي روي جاده هاي دسترسی
– تعمیر جاده هاي آسیب دیده دسترسی
– بازرسی شیبهاي واقع در مخزن
6-1 عملیات اصلی که در پایه هاي صدمه دیده انجام شده است:
-1 بلو کهاي سست بتنی پشت بندها با استفاده از پیش تنیدگی پایدار گردیده است.
-2 ترك هاي عمده با تزریق اپوکسی تعمیر شده است.
-3 ترکهاي جزیی باید مورد بررسی قرار گرفته و تعمیر شود .
-4 پشت بندها تقویت شده است..
6-2 مراحل کاري
اهم کارهایی که براي مرمت سد آسیب دیده سفیدرود پیش بینی بود به قرار زیر است .:
-1 ساخت سکوهاي اجراي کار
-2 تمیز کردن و آماده کردن ترك هاي اصلی
-3 مرمت ترکهاي اصلی به وسیله تزریق اپوکسی
-4مرمت درز اجرایی سست شده در صورت نیاز
-5 نصب مهار سنگ و پیش تنیده کردن
-6 باز سازي دیوار جان پناه سمت پایین دست در تاج سد
-7 باز سازي دیوار جان پناه سمت بالا دست در سکوي بالادست در رقوم 263
-8 تعمیر ریل دریچه در طول سطح بالا دست براي تمام دریچه ها
-9 تعمیر نیروگاه و اتاق فرمان
عامل زمان بندي تعمیر در مدیریت بحران سد آ سیب دیده ب سیار مهم می با شد پرهیز از م سائل اداري و امکان بهره برداري عادي از
مخزن در طول دوره ترمیم حائز اهمییت می باشد.
6-3 موارد مهندسی براي ترمیم سد سفیدرود :
براي تقویت و مرمت سـد آسـیب دیده سـفید رود براي بهره برداري مطمئن از سـد در خلال دوره ترمیم بررسـیها و مطالعات زیر به
ترتیب اولویت پیشنهاد گردیده است:
-1 طرح کلی براي کارهاي تعمیراتی پایه هاي ســـد ســـفید رود :تهیه طرح کلی براي تعمیر ترکها در پایه ها بوســـیله تزریق پیش
تنیدگی وطراحی جزئیات عملیات ترمیم
-2 مطالعات هیدرولوژي براي بهره برداري مطمئن از مخزن در طول دوره ترمیم و دوره هاي آبگیري بر اسـاس شـرایط هیدرولوژیکی
حوزه آبریز و بر اسـاس پیشـرفت عملیات مرمت،رقوم هاي مطمئن بهرهبرداري باید مشـخص شـود این عمل باید براي انواع سـیلابها
تعیین شود.
-3 تعیین زلزله براي سد سفیدرود :برا ساس آمار تاریخی زلزله ها ،آمار زلزله 21 ژوئن 1990 و پ سلرزه ها آمار سی سموتکتونیک و
زمین شناسی شعاع 200 کیلومتري محل سد زلزله هاي طراحی واقعی باید مشخص شود.
-4 آنالیز زلزله سد سفید رود: آنالیز دینامیکی بلندترین پشت بند سد باید براي زلزله طرح انجام شودپشت بند اصلی آسیب ندیده با
آسیب شبیه سازي شده (مشابه آسیب وارده در زلزله 31 خرداد) باید براي بارهاي استاتیکی و دینامیکی آنالز شود روشهاي پذیرفته
شده براي رفتار متقابل سد ، مخزن و سد ،پی مورد نظر قرار گیرد.
-5 طرح کلی براي تقویت سد سفید رود:پس از خاتمه عملیات مرمت مقاومت سدمانند مقاومت سد مانند مقاومت قبل از زلزله 21
ژوئن (31 خرداد) خواهد شد به عبارت دیگر زلزله م شابهی ممکن ا ست به سد صدمه بزند طرح کلی براي افزایش مقاومت در مقابل
زلزله با توجه به زلزله طراحی بهنگام شده باید تهیه گردد.
-6 طرح کلی افزایش ظرفیت سرریز سد سفیدرود: ظرفیت سرریزها و خروجی هاي موجود احتمالا براي سیلابهاي شدید ناکافی
است امکان وقوع چنین سیلابهایی باید مورد بررسی قرار گیرد.
-7 طرح ا ضطراري براي سد سفیدرود:طرح ا ضطراري براي هر سدي باید با توجه به دبی هاي مختلف سیلابهاي بزرگ بر ا ساس
حالتهاي شک ست تهیه شود بر پایه آنالیز موج سیل مربوطه ه شدار دهنده اي به همراه شرایط بهینه بهره برداري تخلیه کننده ها
تحت شرایط غیرعادي باید تهیه شود.
6-4 تقویت سد
براي آنکه سد در برابر زلزله هاي محتمل آینده مقاومت کافی دا شته و خطري متوجه اهالی و م ستحدثات پایاب نبا شد میبای ست
مقاومت ناچیز کشـشـی بتون سـدبنحوي افزایش یابد براي این منظور از روش پس تنیدگی بتن اسـتفاده شـده اسـت .نیروي کل
پستنیدگی هر بلوك سد به شرح زیر تعیین و تامین گردیده است :
-بلوکهاي سمت راست وچپ شامل بلوکهی 5،6،7،24 تا 27 برابر 50/4 مگا نیوتن .
– بلوکهاي قسمت مرکزي سد از بلوك 8 تا 23 برابر 108 مگا نیوتن .
براي تامین این بارگذاري روي بلوکهاي کناري تعداد 6 وروي بلوکهاي مرکزي تعداد 12 مهاري هر یک به نیروي کار 8/4 مگانیوتن
طراحی شده است
ترتیب ن صب مهاري ها به گونه اي ا ست که روي سطح ترك خورده بتن در تراز 262/25 بار ف شاري یکنواختی به میزان 32 کیلو
پا سکال روي بلوکهاي کناري و 65 کیلوپا سکال روي بلوکهاي مرکزي ایجاد می نماید سواي این مقدار تنش ف شاري انرژي ب سیار
زیادي در مهاري هاي با طول آزاد 30 متر ذخیره می با شد کع در موقع وارد شدن بارهاي ا ستثنائی بر سازه میتواند به کمک بتن
ب شتابد در واقع بین و ضعیت فعلی سد تقویت شده تا مرحله پاره شدنمهاري ها ،منطقه پس تنیده سد می بای ست نزدیک یک
دسیمتر باز شود تا مهاریهاي فولادي به مرحله گسیختگی برسند ،که این اري محال است و دیگر در هیچ رویدادي سد از این ناحیه
صدمه نخواهد دید .
اجزاي متشکله مهاري پس تنیده(anchor rock tensioned Post (عبارتند از :
-1 سر مهاري (head Anchor(که مهاري را به سازه مهار شده متصل می نماید.
-2 کش یا عضو کششی(Tendon (که نیرو را از سر مهاري به قسمت گیردار مهاري منتقل می نماید .
-3 ق سمت گیرداري یا مهاري ثابت(Anchor Fixed (نیروي کش را به زمین یا منطقه اي از سازه که توان بار یري کافی دارد
منتقل می نماید .
-4 صفحه پخش تنش(Plate Bearing (صفحه اي معمولا فلزي ا ست در زیر سر مهاري که نیروي ک شش را به توده بتن یا
سنگ منتقل می نماید.
مدول الاستیک کش هاي بکاررفته در سد سفیدرود برابر 195000 مگا پاسکال تعین شده است مصالح بکاررفته کابل هاي مهاري
است که براي ساخت آنها بر اساس استاندارد 416-85 ASTM از هفت رشته سیم بیکدیگر تابیده شده استفاده میشود کابل
براي ساخت مهاري فاقد تنش اولیه و بعبارت دیگر تنش زدوده (strand Stressrelieved (است سطح مقطع اسمی آن 140
میلی متر مربع است
مشخصات بتن و آرماتور ساخت سرمهاریها بشرح زیر است :
آرماتور نوع AІІІ استاندارد ایران .
بتون با مقاومت فشاري مکعب 28 روزه 15 مگاپاسکال.
مشخصات بتن مصرف شده براي ساخت سرمهاریها با دانه بندي 0-20 میلی متر سیمان پرتلند نوع 2 به عیار 440 کیلوگرم در
متر مکعب بوده اسـت دوغاب سـیمان دوغاب جهت تزریق گیرداري مهاري مخلوطی از سـیمان پرتلند ،نوع 2 کارخانه آبیک و ماده
افزونه بنام فلوکیبل و آب می باشد این دوغاب از نوع پایدار با نسبت هاي ترکیب زیر می باشد:
سیمان 100 کیلوگرم
آب 38 لیتر
ماده افزونه 5کیلوگرم
حفاري آنکراژ بهقطر 254 میلی متر توسط چکش ته چاه بصورت ضربه اي روتاري انجام شده است دو دستگاه دریل واگن سنگین
کازاگرانده مدل 8C براي انجام حفاري ها مورداسـتفاده قرار گرفتند .رندمان حفاري دسـتگاه بطور متوسـط 4 متر در سـاعت بوده
است علاوه بر حفاري چاهها ،تخریب بتن سد براي ساخت و نصب سر مهاري با همین دستکاهها صورت پذیرفته است ابعاد تخریب
بر حسب زائیه تمایل چاهها متغیر ولی بطور متوسط حدود 1/4*4/1*1/5 متر ژرفا ابعاد فقی بوده است .
-6 5 جایگذاري مهاري
جایگذاري مهاري درون چاه تو سط ما شین مخ صو صی که صرفا براي ن صب مهاریها ي سفیدرود طراحی و ساخته شده بود انجام
گردیده ا ست این ما شین عبارت ست از ق سمت حرکتی که م شتمل بر موتور دیزل ،کنورتور نیرو به ف شار هیدرولیک و چرخ زنجیر
است و قسمت دیگر ماشین ریل منحنی جایگذاري مهاري است
کنترل هاي اعمال شده بر مهاري بهنگام جایگذاري عبارتند از :
_ فا صله اندازه هاي طول گیرداري ضمن حرکت مهاري روي زمین و روي ریل د ستگاه جایگذاري جابجا ن شده با شند در صورت
جابجایی سر جاي خود لغزانده می شوند _ روي هر فاصله انداز یک عدد متمرکز کننده (Centralizer(بسته میشود تامهاري را
در داخل چاه در مرکز آن قرار دهد. – در اثر جابجایی و نصب مهاري لوله هاي محافظ کابلها سوراخ یا پاره ن شده با شند در صورت
مشاهده هرگونه پارگی با چبس نواري مسلح مخصوص محل تعمیر میشود تا دوغاب سیمان از این راه وارد لوله محافظ نگردد.
6-6 تزریق گیرداري
تزریق گیرداري از طریق لوله تزریق مهاري انجام می پذیرد پس از شروع تزریق با توجه به آنکه دوغاب ازته چاه وارد می شود ابتدا
آب موود از چاه خارج و ســپس دوغاب ســیمان از چاه بیرون میاید دوغاب خارج شــده ابتدا رقیق تدریجا غلظت آن افزایش میابد
عملیات تزریق موقعی پایان میپذیرد که غلظت دوغاب خر.وجی از سر چاه به غلظت دوغاب تزریق شده برسد .غلظت با کنترل وزن
مخصوص کنترل میشود در طول هر با ر عملیات تزریق 6 نمونه مکعب جهت انجام آزمایش فشاري برداشته میشود به علاوه نمونه
هایی نیز جهت اندازه گیري نشست و تعیین وزن مخصوص برداشته می شود .همچنین در طول عملیات تزریق یک دستگاه پمپ
کف شآب و دوغاب ا ضافی را از سر چاه تخلیه می نمایدو دوغاب ا ضافی وزایل شده را بهمحلی از قبل تعین شده منتقل و دفع می
نماید.
ترمیم سد بعد از زلزله شامل موضوع : تامین آب بندي و یکپارچگی سازه اي سد با تزریق اپوکسی وتقویت سد در برابر زلزله هاي
احتمالی بعدي با اجراي مهارهاي پس تنیده.
مدت: مدت قرار داد 8/5 ماه ،که ظرف 5/5 ماه اول می بایست عملیات ترمیم توسط تزریق رزین پایان پذیرد.
مبلغ : شامل 15640000 دلار آمریکا و 422050805 ریال که می تواند برابر ±25 در صد تغییر یابد.
6-6-1 روش تزریق ترك ها
6-6-1-1 متودولوژي روش ترمیم ترکها
اصول روش مبتنی بر چسباندن ترك ها با رزین دو مولفه اي اپوکسی (چسب دو قلو) می باشد . براي رساندن رزین به سطح ترك
از یک شبکه چاه به قطر 46 میلی متر که بفواصل 1,5 تا 3 متر از یکدیگر ترك را قطع می نماید استفاده شده است . این چاهها از
تاج سد حفاري شده اند . چاهها با م سدود کننده ساده مکانیکی ب سته می شوند تا رزین تزریق شده از اطراف لوله تزریق به بیرون
ن شت نکند . ابتدا و قبل از شروع عملیات تزریق رزین سطح ترك با تزریق همزمان آب تحت ف شار از تمامی چاهها (تحت ف شار 2
بار) شستشو می شود تا مواد ریزدانه حتی الامکان از سطح ترك پاك شوند . بعد رزین هاي آماده شده توسط پمپ با فشار زیاد
حدود 70 بار روي سطح ترك پخش می شوند . این فشار زیاد سبب می شود تا رزین به داخل خلل وفرج وریزه ترکهاي بتن کاملا
نفوذ کرده ودر نهایت دو تکه بتن از هم جدا شده را به یکدیگر بچسباند . فشار زیاد رزین آب ورطوبت را از مسیر خود پس می زند.
6-6-1-2 حفاري
حفاري براي تزریق رزین توسط دستگاه حفار دورانی دیامک 251 کرلیوس انجام شده است. این دستگاه توسط پیچ سنگ به بتن
سد متصل می گردد وبا تغییر زاویه محور حفاري بر ا ساس نق شه از قبل تهیه شده چاههاي مورد نظر را حفاري می نماید . مته به
کا رفته از دونوع مته الماس دیابوریت قطر 46 میلی متر با امکان مغزه گیري ومته سر پرکوربوریت بوده است. این مته ها بویژه نوع
دیابوریت براي حفاري سازندهاي سخت به کار می روند .بر خلاف تصور اولیه پیمانکار در مورد سختی بتن سد ، بتن به راحتی قابل
حفاري بود . راندمان حداکثر حفاري تا 15 متر در ساعت اندازه گیري شد . راندمان متوسط حفاري با توجه به حفاري بیش از 18
کیلومتر چاه در مدت 3500 ساعت کار عملا کمی بیش از 5 متر در ساعت بوده است.
6-6-1-3 ویژگی هاي رزین اپوکسی
رزین اپوکسی بسته بندي کارخانه GAIRESA اسپانیا در ترمیم سد سفید رود مصرف شذه است.
دو نوع رزین به کار رفته در ترمیم ترکهاي ســد با نام هاي تجارتی 625 sc Bepox با گرانروي کم یا رزین مایع و Bepox
624 IM با گرانروي میانگین می باشند.
6-6-1-4 تقویت شکستگی هاي گوه اي پایاب پایه ها توسط میل مهار و رزین
براي آنکه شکستگی هاي گوه اي بوزنی بین 20 تا 90 تن به هنگام تزریق رزین با فشار زیاد جا به جا نشوند قبل از تزریق اقدام به
دوخت آنها به بدنه سد گردید. عملیات دوخت هر گوه تو سط چهار عدد میلگرد آجدار قطر 30 میلی متر که تو سط رزین اپوک سی
گوه را به بدنه سد می چسباند انجام گردید. همزمان تزریق قسمتی از ترکهاي باز اطراف گوه ها نیز انجام شد.
6-6-1-5 تزریق رزین
تزریق رزین از چاههاي پایاب ترك پاغاز و به طرف سراب انجام شده است. تزریق هر چاه آنگاه خاتمه می یابد که رزین از لبه هاي
ترك خارج شود ویا در چاه مجاور ورود رزین که تو سط سوند ت شخیص داده می شد م شاهده شود . درنهایت خروج رزین از رویه
سراب سد نشانه پر شدن سطح ترك وخاتمه عملیات بود.
فشار تزریق در سر چاه وداخل پمپ تزریق بین 150 تا 300با ر در نوسان بود و در واقع رزین با ضربات هیدرولیکی ( ضربه قوچ )
در خط لوله جریان می یافت.
-6-3 برنامه عملیات ترمیم سد با تزریق رزین
بر ا ساس قرارداد عملیات تزریق رزین می بای ست ظرف مدت 5/5 ماه از تاریخ پیش پرداخت به اتمام بر سد. علیرغم افزایش شدید
مقادیر با م ساعدت ا ستثنایی کارفرما در مورد م سائل مربوط به ترابري هوایی رزین ، ترخیص گمرکی بدون وقفه و پرداخت وجوه
ارزي وریلی پیمانکار توانست عملیات ترمیم را با دو روز تاخیر نسبت به برنامه قرارداد در 1370/1/27 به اتمام برساند.
6-7 شناسایی ترکها وکیفیت فنی اجراي سد
6-7-1 شناسائی ترکهاي سد
در اولین مرحله پس از حدوث زمین لرزه ترك هاي سد توسط مشاهده و تراوش آب در پایاب سذ مشخص ونقشه برداري گردید.
با تجهیز کارگاه وآغاز عملیات ترمیم طی د ستور کاري از پیمانکار خوا سته شد با حفاري وآزمایش آب تعدادي سونداژ شنا سایی
(یک سونداژ روي هر بلوك سد ) تعداد ومیزان باز شدگی ترکها را برحسب میزان تراوایی آنها مشخص نماید.
-2 در جریان آزمایش آب و سونداژهاي شناسایی ترك هاي زیر مشخص گردید:
A- تعداد 16 ترك بزرگ با آبخوري بیش از 20 لیتر در دقیقه .
B- تعداد 23 ترك متوسط با آبخوري بین 20 تا 5 لیتر در دقیقه.
C- تعدادزیادي ترکهاي ریز باآبخوري کمتر از 5 لیتر در دقیقه
ترك هاي B,A در بلوکهاي 5 تا30 شنا سایی شدند . پائینترین آنها در تراز 25و 248 ( 5و28 متر زیر تاج) و بالاترین آن در تراز
25 و272 ( 5و4 متر زیر تاج ) قرار داشتند.
نمونه هاي استخراج شده نشان داد بتن سد با آب بسیار زیاد ساخته شده و پدیده جدایی دانه ها (seggregation (به شدت در
آن روي می داده است.مقاومت بتن سد در حدود 16 تا 24 مگا پاسکال بیشتر نیست ، در حالیکه مقاومت بتن سد پس از گذشت
حدود 35 سال از عمر آن می بایست حداقل در حدود 28 تا30 مگا پاسکال باشد.
6-8 خصوصیات بتن سد سفید رود :
به دلیل کرمو بودن بتن روي سـطوح واریز اکثرا این سـطوح (حتی آن دسـته که از زلزله صـدمه اي ندیده اند ) نفوذ پذیري اندکی
نشان میدهند . سطوح واریز بتن سد بر اساس مشخصات فنی رایج می بایست پس از بتن ریزي با واتر جت یا به طریق سند بلاست
پاك وزبر شــوند . در موقع بتن ریزي بعدي این ســطح کاملا تمیز وعاري از هرگونه دوغاب سـیمان می باشــد ابتدا با یک لایه بتن
بدون شن در شت و با عیار سیمان بالا به ضخامت یک د سی متر پو شیده می شود تا چ سبند گی بتن جدید وبتن قبلی را تامین
کند. به این ترتیب ســطح واریز مقاومت کشــشــی نزدیک به مقاومت بتن توده پیدا خواهد نمود . به نظر میرســد هیچیک از این
د ستورالعملها در ساختمان سد سفید رود مراعات ن شده اند . بالاخره به هنگام حفاري سونداژهاي شنا سایی و سپس به هنگام
حفاري براي تزریق رزین مشخص گردید در داخل بتن کلوخه هاي بزرگ وکوچک گل رس با ابعاد تاحدود دسی متر وجود دارد که
احتمالا به همراه ما سه رودخانه اي م صرف شده براي تولید بتن وارد آن گردیده ا ست . بریده هاي بتن حفاري شده تو سط مته
الماس نیز متشکل از گل چسبنده می باشد که نشان می دهد شستشوي ماسه براي ساخت بتن سد کافی نبوده است . مجموعه
این نار سایی هاي منجر به ساختمان سدي با کیفیت پایین از نظر مقاومت و وزن مخصوص گردیده و مقاومت کش شی روي سطح
واریز آن تقریبا برابر صفر است
بعید بود اگر سد مطابق مشخصات فنی ساخته می شد زلزله برآن خساراتی وارد می نمود.
-7تعریف و طبقه بندي خسارات بر سازه هاي سیویل
7-1 خسارات وارده بر سازه هاي سیویل در منطقه زلزله
با کنکاشی مفصل در منطقه کانونی زمین لرزه می توان خسارات وارد بر ساختمانهاي سیویل را به صورت زیر طبقه بندي نمود :
الف- ساختمانهایی که به طور کامل منهدم شده اند علل انهدام یکی از عوامل زیر بوده است:
-1 نداشتن مقاومت در برابر لرزش :این ساختمانها عموما از مصالح بدون مقاومت کششی ساخته شده اند ودر اجراي آنها هیچگونه
مشخصات فنی رعایت نشده است
-2 در اثر گسلش زمین و گسیختگی پی
-3در اثر لغزش کوه و سقوط سنگ
ب- ساختمانهایی که خساراتی متحمل شده اند ولی بطور کامل منهدم نشده اند
ج- ســاختمانهایی که خســارتی ندیده اند :تعداد قابل توجهی از ســاختمان در منطقه کانونی در جریان زلزله خســارتی ندیده اند
ازجمله این سازه ها ساختمانهای صنعتی نظیر نیروگاه 800 کیلو واتی انبارهاي کارگاه سد سفید رود،همچنین اکثر پلها و تونلهاي
منطقه یاد نمود..
سد سفید رود وسازه هاي وابسته به آن و تاسیسات آنرا می توان جزوه سازه هاي ردیف «ب» یعنی خسارت دیده ولی منهدم نشده
محسوب نمود در واقع بر سد و سازههاي آن صدمات جدي وارد شده که در صورت عدم تعمیرات بموقع امکان به ره برداري از آن
وجود نداشت .
7-2خسارات وارد شده بر سد سفیدرود
خسارات وارد شده بر سد سفیدرود را میتوان به صورت زیر طبقه بندي نمود:
-1 ربع فوقانی پشـت بندهاي سـد به طور افقی در طول درزها ي سـاختمانی مختلف ترك خورده که بزرگتر ین ترك در محل تغییر
شیب رویه پا یین دست (تراز 262/25) واقع شده است پشت بندهاي مرکزي از شماره 10 تا 20 که آبگیر ها ي نیروگاه ،تخلیه کننده
ها ي عمقی و آبیار ي در آنجا واقع شده اند بیشترین خسارات را برداشته اند.
-2 حداکثر عرض ترك در پ شت بندها 10 میلی متر ا ست در پ شت بند شماره 15 یک گوه مثلثی شکل به ارتفاع حدود 4 متر در
ق سمت قو سی تنه و سر پ شت بند بوجود آمده و 20 میلی متر به پا یین د ست جابجا شده ا ست در بع ضی د یگر از پ شت بندها ي
مرکزي نیز گوه هاي مشابه ي ایجاد شده ولی در آنها جابجایی صورت نگرفته است
-3 در سطح درزها ي اجرایی آثاري وجود دارد که نشان دهنده ضعیف شدن آنها می باشد .
-4 دیوار جان پناه در سـمت پایین دسـت تاج سـد به طرف پایین دسـت کج شـده در قسـمت کف به شـدت ترك خورده و چندین
آرماتور آن شکسته است .
-5 در اثر لرزش شدید زمین ق سمت تحتانی پ شت بندها کمی به طرف پا یاب کج شده ربع فوقانی همه بلوکها همه بلوکها به طرف
بالا دست کج شده و باعث پهن تر شدن ترك هاي رویه پایاب گردیده است.
-6 ریزش بتن در طول درزها ي ساختمان ي عمودي و اندازه گیري ها ي مهندسین مشاور نشان میدهد که پشت بند ها به صورت
قانون مند و به طور ن سبی به طرف هم حرکت کرده اند در تاج سد ،جابجا یی تجمعی پ شت بندها بین 50 تا 70 میلی متر می با شد
به این معنی که تکیه گاه چپ به طرف پا یین د ست تغییر مکان داده ا ست و بر عک سش تکیه گاه چپ ن سبت به تکیه گاه را ست جا
بجا شده است.
در پا ي درزها ي عمود ي عملا جابجا یی درز د یده نمی شود ا ین نشان میدهد که گسل فعالی از پی سد عبور نمی کند .
-7 آثار حرکات زمین ساختی در سد مشهود نیست وقوع ترکهاي آسفالت جاده اصلی در ساحل راست رودخانه مخصوصا ترکی که از
تونل در نزد یکی محل سدمی گذرد حکا یت از وقوع گسلش ،به احتمال ز یاد در طول گسلها ي مواز ي با تاج سد دارد.
-8 از آنجا که ترك ها ي افقی اصلی پ شت بندها را کاملا قطع کرده اند مقاومت ق سمت فوقانی بخش مرکز ي سد در مقابل بارها ي
آب و زلزله کاهش پیدا کرده ا ست با توجه به تعداد ز یاد پ سلرزه ها که بزرگی آنها به 5/9 ر ی شتر می ر سد سطح آب مخزن با ید به
طور یکنواخت پا یین برده شود هر گونه افزایش سطح آب مخزن قبل از انجام ،حد اقل بخ شی از تعمیرات لازم تحت هیچ شرایطی
تحمل نخواهد شد بنا برا ین در وقوع سیل کلیه در یچه ها ي تخلیه کننده عمقی با ید برا ي کنترل سطح آب مخزن ،باز نگهدا شته
شود.
-9 ریزش حجیم کوه در هر دو تکیهگاه و سواحل رودخانه راه ها ي د ستر سی به تاج سد و پل ا سکلت فلزي پا یین د ست سد را
م سدود کرده ا ست اولین دکل انتقال برق در ساحل چپ نیز در اثر برخورد با سنگ واژگون شده و باعث قطع جریان و از کار افتادن
نیروگاه گردیده ا ست وجود تخته سنگهاي عظیم پس از زلزله در نزد یکی تاج سد ن شان میدهد که سرر یزهاي میانی و نیلوفري و
کانالهاي سرر یز ،نیروگاه،دکلها ي برق و سوئیچ یارد در معرض خطر شد ید سقوط سنگ میباشند.
-10 آسیبهاي زیر به شبکه رفتار نگاري وارد شده است :
الف- دو شاقول معلق که به علت خم شدن لوله ها ي محافظ از کار افتاده است.
ب- یک ا یستگاه دیلاتومتري در تاج سد تخریب شده است در 15 ایستگاه دیگر فاصله هدفها از حدود فاصله تعیین شده(range (
براي دستگاه اندازه گیري خارج گردیده است .
-11 باز شدگی تعداد زیادي سطوح واریزدر فاصله تاج سد تا عمق حدود 30 متر که عمده بازشدگیها در ژرفاي 15 متري زیرتراز
تاج سد واقع هستند
-12 در بلوك هاي مرکزي پس از بازشدگی سطوح واریز بخش رویی در اثر لرزش روي بخش زیرین جابجا شده و آثار برشی بر جا
گذاشته استحداکثر میزان جابجایی حدود mm5 است .
-13 ایجاد ترکهاي قطري (cracking inclined(و قائم در تودهبتن بلوکهاي بلند مرکزي ســـد که در هســـته بتن ایجاد
خردشدگی نموده است (نظیر اثر سنگ شکن فکی)
-14 شکست گوه اي(failure wadge(پیشانی پایه هاي بلند مرکزي و حرکت رو به پایاب بعضی از گوه ها تا میزان mm20
-15 صدمات ناشی از ضربه آب دریاچه به هنگام لرزش قوي که سبب خرد شدن بخش مهمی از دیوار جان پناه بالکن سراب شده
بود.
-16 ضــربات هیدرودینامیکی صــدمات قابل توجهی به دریچه هاي رادیال ســرریز میانیوارد نموده که از جمله کمانش و لهیدگی
بازوي فشاري دریچه و ایجاد ترك در صفحه پخش فشار وي بتن تکیه گاه یکی از دیچه هاگردیده است.
-17 بازشدگی سطوح واریز در مجاورت پی سنگی و کمی بالاتر از منطقه گیر داري کنسول سد درسنگ :این باز شدگی ناچیز فقط
دررویه سراب اتفاق افتاده و پدیدهاي سطحی است.
-18 سنگ لغزش هاي نسبتا بزرگ در دو طرف سدکه تصادم شدیدي با سد و ابنیه اصلی نداشته است.
-8 نتیجه گیري
-1سد سفیدرود دقیقا در مرکز زلزله واقع شده و میتوان فرض کردکه یکی از گسلهاي دخیل در زلزله از چند صد متري (بالادست
یا پایین دست)محور سد به موازت آن میگذرد اما احتمالا هیچ گسل فعالی درست از پی سد عبور نمیکند.
-2 پ شت بندهاي سد به ویژه در ق سمت میانی متحمل صدمات سازه اي شدید شده اند ترکهاي عریض افقی را میتوان درطول
درزهاي اجرایی در قسمت هاي بالا دست وپایین دست در یک چهارم از قسمت فوقانی پشت بند مشاهده کرد .
-3 پی شنهاد ارائه شده براي ترکهاي سازه اي پایه ها م شابه تکنولوژي به د ست آمده از ترمیم 10 سد بتونی در سرا سر دنیا از جمله
زوي زیر سوئیس و سد گابریل در پرتغال مرمت کرد.
-4درمحل پشــت بندهاي میانی و در محدوده ربع فوقانی ســد،ترکهاي افقی بزرگی در طول درزهاي اجرایی در مناطق تبدیل بدنه و
راس پشتبندها مشهود است در یک مورد در قسمت پایاب سد یک گوه مثلثی شکل به ارتفاع 4 متر بر روي قسمت فوقانی بدنه پشت
بند مرکزي تشکیل شده است این گوه 20 میلی متر به سمت پایاب حرکت کرده است بعد از وقوع زلزله به علت ایمنی کمی که سد
داشته است مقداري آب رها شده و از مخزن در تراز مطمئنی استفاده شده است (حدود 5 متر پایین تر از تراز قبل از زلزله ).
-5 تا پیش از زمین لرزه 1369 رودبار و منجیل دو سد بتنی وزنی در اثر حرکات شدید زمین لرزه آ سیب دیده بودند یک سد بتنی
وزنی کوینا(koyna(در هندوسـتان که طی زلزله سـال 1967 با بزرگی 6/5 ریشـتر قسـمت فوقانی آن تحت اثر نیروي وارد از طرف
مخزن سد آ سیب دید و دیگري سد بتنی پایه داره سین فنگ کیانگ ( kang feng hsin (در چین که طی زلزله سال 1962 با
بزرگی 6 ریشــتر در قســمت فوقانی آن تحت اثر نیروي وارد از طرف مخزن ســد ترکهایی ایجاد شــد (فاصــله مرکز زلزله تا سـد 1/2
کیلومتر است )هر دو سد میبایستی متحمل تعمیرات اساسی و عملیات بازسازي گردند تا اینکه مجددا از نظر سازه اي فاقد نقص شده
و مقاومت آنها در مقابل زمین لرزه بهبود یابد
-6اکثر صدمات وارد بر سد سفیدرود در زلزله سال 1369 منجیل و رودبار در قسمت میانی و در ربع فوقانی پشتبندها (مثل سدهاي
کونیا و فنکیانگ)متمرکز است در قسمتهاي تحتانی سدهیچگونه صدمه جدي مشهود نیست بسیاري از پشتبندها دچار صدمات جدي
شده و ترك هاي اصلی به قسمتهاي فوقانی پشت بندها محدود شده است .
-7 هنگامی که سد در معرض نیروهاي دینامیکی قرار میگیرد نقطه تغییر شیب (نقطه اي که بدنه پشت بند به قسمت راس آن متصل
می شود )آ سیب پذیر می با شد از آنجایی که سد سفید رود در اثربار زلزله متحمل تنش هاي زیادي( که خود منجر به بروز ترکهاي
اساسی در پشتبندها شده است)گردیده مقاومت و صحت کلی سیستم پی سد به طور اساسی کاهش یافته است سازه در برابر زمین
لرزههاوسیلابهاآسیبپذیر گشته بود.
-8 وقایعی که نفش مهمی در عدم ایمنی ســد ایفاء میکنند به قرار زیر اســت:(این موارد قابل تعمیم به تمامی ســدها در موقع بحران
زلزله است) :
-1زمین لرزه هاي شدید و وجود گسل هاي فعال درمحدوده پی سد
-2سیلابها
-3ریزش سنگهاو تخته سنگهاي بزرگ از طرف هر دو تکیه گاه
-4لغزشها و ریزشها به داخل مخزن
-5بارندگی هاي شدید
-6کاهش ظرفیت تخلیه کنندههاي عمقی و سرریز در تراز میانی ناشی از مسائل مربوط به دریچه ها
-7جان پناه خرد شده در ق سمت پایاب تاج سد وبر روي بالاد ست سکودرتراز 263 که به ترتیب نیروگاه، لوله هاي آب و آبگیرهارا به
خطر انداخته است.
پس از زلزله درسد باید عواقب رها کردن کنترل نشده آب در پایین دست براي ایمن کردن سد و جلوگیري از نشتیهاي قسمت فوقانی
سدباید مدنظر قرار گیرد چرا که قربانیان زلزله در ساحل رودخانه اردو میزنند که ممکن ا ست عواقب وخیمی به دنبال دا شته با شد
سد ترك خورده بعد از زلزله به هیچ وجه نباید آبگیري شود با توجه به پیشرفت کار تعمیرات سازه اي و در نظر گرفتن اینکه ظرفیت
تخلیه سد سفیدرود کم است تراز مخزن می تواند بدین صورت افزایش یابد:
درصد تعمیرات تکمیل شده حداکثر تراز مجاز آب مخزن
تراز از سطح دریا پایین تر از تراز نرمال آب
٪25 260 متر 22 متر
٪50 260 متر 12 متر
٪75 265 متر 7 متر
٪100 271/65 متر __
شکل 1-4 نمایی از سد پشت بنددار لتیان
فصل پنجم: سد لتیان
-1 مشخصات و موقعیت جغرافیایی
1-1موقعیت سد
اجراي سد لتیان در سال 1345 آغاز ودر سال 1349 به پایان رسیده است. سد پایه دار لتیان در شمال شرقی تهران به مختصات
35/29 درجه عرض شمالی و51/68 درجه طول شرقی بر روي رودخانه جاجرود بنا شده است.فاصله ساختگاه سد تا شهر تهران از
طریق جاده هاي ارتباطی 20 کیلومتر میباشد.هدف از احداث سد لتیان تامین قسمتی ازآب شرب شهر تهران ، تامین آب کشاورزي
زمینهاي زراعی ورامین وتولید انرژي برقابی بوده است.
سد لتیان یک سد وزنی پایه دار (Dam Buttress (ا ست که بر روي رودخانه جاجرود و در فاصله 35 کیلومتري شمال شرقی
تهران قرار دارد. این سد داراي 31 بلوك بوده که 22 بلوك آن در مرکز از نوع پایه دار و هریک به طول 14 متر ا ست ، 5 بلوك در
جناح چپ و4 بلوك در جناح راست از نوع وزنی می باشند . سطوح سراب و پایاب بلوکهاي وزنی جناح چپ در امتداد سطوح بلوك
هاي پایه دار هستند ، لیکن بلوکهاي جناح راست بدلیل شرایط خاص زمین شناسی در امتداد بلوکهاي پایه دار نمی باشند.
1-2 : مشخصات سد
مشخصات کلی سد به شرح زیر می باشد :
– طول تاج 450 متر
– حداکثر ارتفاع از پی 107 متر
– حداکثر ارتفاع از بستر رودخانه 80 متر
– عرض شا لوده پایه ها 14 متر
– ضخامت بدنه پایه ها 4/5 متر
– تراز تاج سد 1612 متر از سطح تراز دریا
– تراز نرمال مخزن 1610متر از سطح تراز دریا
– تراز حداقل مخزن 1562 متر از سطح تراز دریا
– شیب رویه سراب بلوکها 1 قائم به ./45 افقی
– شیب رویه پایاب بلوکها 1 قائم به ./48 افقی
1-3 لیست تجهیزات رفتار نگاري موجود
تجهیزات وابزار دقیق زیر در سد پایه دار لتیان نصب شده است:
1 عدد اشل فلزي مدرج جهت قرائت تراز مخزن (limnimeter (روي سطح سراب
2 عدد شاخص رقمی (indicator digital (یکی در بلوك سرریز اصلی و دیگري در نیروگاه
1 دستگاه دماسنج آب (thermometer (قابل حمل
1 دستگاه تراز یاب
1 دستگاه تئودولیت و2 عدد شاخص (targets (قابل حمل
7 عدد پاندول مستقیم (plumblines direct (در بلوکهاي ،4 8،12،16،20،21،23
7 عدد پاندول معکوس ( plumblines inverted(در بلوکهاي 4 8،12،16،20،21،23،
1 عدد دستگاه شیب سنج (clinometer (قابل حمل
20عدد دماسنج الکتریکی (thermosondes (در بلوك 19
19 عدد کرنش سنج (gauges strain( در بلوك 19
23 عدد دماسنج (gauges thermometer (دربلوك 19
27عدد کرنش سنج تنش صفر (gauge stress – no (در بلوك 19
تجهیزات اندازه گیري فشار برکنش وپیزومترها
3 عدد دستگاه اندازه گیري تخلیه کل در چاهکهاي پمپاژ
– پاندولها
سد لتیان داراي 7 پاندول مستقیم و 7 پاندول معکوس می باشد، این پاندولها بوسیله یک دوربین بنام کوردیسکوپ استوپانی در هر
یک از ایســتگاه هاي قرائت ، واقع در پایه هاي 4،8،12،16،20،21،23 اندازه گیري مشــود اندازه گیري پاندولها مهمترین پارامتردر
تحلیل رفتار سد بوده وبه آسانی انجام می گیرد.
-2 مطالعات لرزه زمین ساخت ساختگاه سد لتیان
مطالعات لرزه زمین ساخت ، ساختگاه سد لتیان بر پایه گزارش لرزه خیزي وبرآورد خطر زمین لرزه انجام شده است وگستره اي به
شعاع حدود 30کیلومتري ساختگاه سد مورد پژوهش لرزه اي قرار گرفته است.
– طرح پایداري سدهاي کشور سد بتنی پایه دار لتیان
در این بخش که تحت عنوان لرزه خیزي و برآورد خطر زمین لرزه در ساختگاه سد لتیان براي کنترل و پایداري آن تهیه شده است
به منظور بررسی خطر زمین لرزه در ساختگاه سد و سایر ابنیه جنبی آن و برآورد پارامتر حرکت زمین در این ساختگاه براي سطوح
مختلف طراحی می باشد.
این پارامترها شــامل بیشــینه شــتابهاي افقی و قائم،بیشــینه ســرعتهاي افقی و قائم ، طیفهاي پاســخ زمین براي میرایی هاي (
Damping(مختلف و براي ســـطوح مختلف طراحی وتوصـــ یه شـــ تاب ن گا شـــت هاي م ناســـب براي ســـطوح مختلف
طراحی(MDL, MCL,DBL (میباشــد. درفصــل اول اشــاره اي اجمالی به روشــهاي متداول آنالیز خطر زمینلرزه analysis
hazard Seismic شده است وسطوح مختلف طراحی بر پایه آخرین رهنمودهاي کمیته بین المللی سدهاي بزرگ بیان
گردیده ا ست .برآورد خطر زمین لرزه برپایه سرچ شمه هاي لرزه زا شامل رو شهاي تحلیلی،آماري واحتمالی ا ست و سطوح مختلف
طراحی نیز شامل سطح مبناي طراحی (DBL (سطح حداکثر طراحی (MDL(وحداکثرسطح محتمل حرکت زمین (MCL(می
با شد. در ادامه ویژگی لرزه زمین ساختی گ ستره هاي در برگیرنده ساختگاه سد مورد برر سی قرار گرفته و سرچ شمه هاي لرزه زا
شنا سایی وگردآوري شده اند. و ویژگی هر یک از سرچ شمه هاي لرزه زا و احتمالا لرزه زا مورد پژوهش واقع شده اند ودر نهایت
مدل لرزه زمین ساختی مناسب براي برآورد خطر زمین لرزه ارائه شده است .
همچنین ویژگی هاي لرزه خیزي گسـتره هاي مورد مطالعه به روشـهاي آماري مورد مطالعه قرار گرفته اسـت. این ویزگیها شـامل
چگونگی توزیع ژرفاي کانونی زمین لرزه ها ، رابطه خطی بین بزرگاي (magnitude (Ms و Mb زمین لرزه هاي گستره مورد
مطالعه به منظور تکمیل فهرست مشخصات زمین لرزه هاي گستره مورد مطالعه می باشد.
تعیین دوره بازگشت رویداد زمین لرزه ها به روشهاي گوناگون انجام شده است.آنچه مسلم است زمین لرزه هاي با بزرگاي بالا داراي
دوره بازگ شت رویداد طولانی تري ه ستند ونظر به اینکه ساختگاه سد در منطقه لرزه زمین ساخت البرز واقع ا ست. رویداد زمین
لرزه هاي بزرگتر از7 < Ms می تواند از دوره بازگشت بالایی برخوردار باشد.
جدول 1-5 دوره بازگشت زمین لرزهها با توجه به بزرگاي آنها
دوره بازگشت بیشینه شتاب قائم بیشینه شتاب افقی سطوح طراحی
D.B.L ./23g ./15G سال 300
M.D.L ./31g ./20G سال1000
M.C.L ./41g ./31G سال2000
گ ستره نزدیک به ساختگاه سد در گذشته شاهد رویداد زمین لرزه اي نظیر زمین لرزه 20 اکتبر 1930 آه – مبارك اباد با بزرگاي
5,2 Ms بوده است. وبا توجه به منابع سرچشمه هاي لرزه زا و ویژگی هاي لرزه زمین ساختی گستره هاي مورد مطالعه می توان
انتظار داشـت که در آینده نیز انرژي بزرگی آزاد شـود. لذا برآورد سـطح قابل قبول از وضـعیت لرزه خیزي گسـتره طرح به منظور
انتخاب صحیح خطر زمین لرزه داراي اهمیت بسیاري می باشد . در فصول مختلفی پروژه ضمن شرح روشهاي به کار رفته شده به
منظور تعیین میزان حرکات زمین نتایج آن مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
2-1 چارچوب مطالعات
روشهاي مطالعاتی جهت تعیین میزان حرکت زمین بر اثر رویداد زمینلرزه به قرار زیر می باشد
الف) شناسایی کلیه سرچشمه هاي لرزه زا (نقطه اي ، خطی و ناحیه اي)
ب)بررسی پارامتر لرزه خیزي β وبراورد نرخ رویداد زمین لرزه براي بزرگاي مختلف زمین لرزه در استانهاي لرزه زمین ساخت ایران
مرکزي والبرز ویا هریک از سرچشمه هاي لرزه زا (خطی و ناحیه اي)
پ) تهیه مدل مناسب لرزه زمین ساختی و به کارگیري رابطه میرایی مناسب به منظور برآورد پارامترهاي حرکت زمین در ساختگاه
مورد نظر ، در این مطالعات از رابطه میرایی کمپبل 1993 با توجه به کارایی ومناسب بودن آن استفاده شده است .
ت) آنالیز خطر زمین لرزه به روش هاي احتمالی وتحلیلی بر پایه سرچشمه هاي مختلف لرزه زا
ث) تهیه طیف پاسخ زمین بر پایه آنا لیز خط زمین لرزه براي سطوح مختلف طراحی و تهیه طیف بر پایه وروش آماري از روي داده
هاي شتاب نگاشتی مناسب براي سطوح مختلف طراحی
ج) ارائه شتاب نگاشتهاي مناسب به مقیاس در آورده شده براي سطوح مختلف طراحی به منظور انجام آنالیز دینامیکی
2-2 : معرفی سطوح میزان حرکت زمین
حرکات زمین ناشی از رویداد زمین لرزه را می توان با ویژگی هایی نظیر بیشینه شتاب زمین، طیف پاسخ زمین و شتاب نگاشت
هاي مناسـب، معرفی نمود. در این گزارش سـه سـطح براي حرکات زمین بر پایه اسـتانداردهایی نظیر کمیته بین المللی سـدهاي
بزرگ (IC وID (و کمیته انرژي هسته اي آمریکا( Regulator Nuclears و A.S.U the in Commission (انتخاب و
به صورت زیر تعریف شده است.
الف) سطح مبناي طراحی (DBL(:
احتمال رویداد حرکات زمین براي این سطح از طراحی در طول عمر مفید سازه وجود دارد. در این سطح احتمال رویداد حرکات
زمین حدود %50 و دوره بازگشت رویداد بین 100 تا 500 سال در نظر گرفته شده است.
ب) حداکثر سطح طراحی (MDL(:
احتمال رویداد حرکات زمین در عمر مفید سازه براي این سطح از طراحی کم ا ست در این سطح احتمال رویداد کمتر از %50 و
دوره بازگشت رویداد بین 500 تا 1000 سال در نظر گرفته شده است.
پ) حداکثر سطح باور کردنی (MCL(:
بیشترین میزان حرکات زمین بر پایه داده هاي لرزه خیزي گذشته گستره مورد مطالعه و یا داده هاي زمین ساختی گستره نزدیک
به ساخت گاه سد تعیین می شود.احتمال رویداد این سطح از حرکات زمین بسیار کم است و دوره بازگشت رویداد بیش از 2000
سال به این سطح از حرکات زمین نسبت داده شده است. براي محاسبه بیشینه شتاب و طیف پاسخ زمین براي سطوح DBL و
MDL حرکت زمین در سـاختگاه سـد از روش آماري که توسـط کمیته تنظیمی آمریکا براي نیروگاههاي هسـته اي ارائه شـده (
1983 Kimball 1989- UNSNRG (استفاده گردیده است. در این روش مجموعه اي از شتاب نگاشت هاي مناسب از زمین
لرزه هاي رویداد انتخاب و به کمک آنها تخمین از سطوح DBL ، MDL بر حسب درصدي از شتاب گرانش زمین به عمل آمده
است در انتخاب شتاب نگاشتها به نکات زیر توجه شده است.
الف) بزرگاي زمین لرزه مربوط به آن شتاب نگا شت در محدوده بزرگاي زمین لرزه هدف (زمین لرزه اي که براي طرح ساختگاه در
نظر گرفته شده است ) با تقریب (+0,5 و -0,5 ) باشد.
ب) نزدیکترین سرچشمه لرزه زا در حدود فاصله رویداد زمین لرزه از محلی باشد که شتاب نگاشت درآن محل ثبت شده است.
پ) شرایط پی در ساختگاه سد با شرایط زمین شناس محل استقرار دستگاه شتابنگار تطابق نزدیک داشته باشد.
ت) سازو کار زمین لرزه اي که شتاب نگا شت آن مورد ا ستفاده واقع شده ا ست با سازوکار عمومی زمین لرزه هاي گ سترده مورد
مطالعه تطابق نزدیک داشته باشند.
یادآوري می گردد که رعایت شروط پ و ت با توجه به داده هاي شتاب نگا شتی محدود قابل د سترس امر ن سبتاً م شکلی ا ست و
اغلب کاملاً قابل رعایت نیست . ولی رعایت شروط الف و ب اساسی تر است و نباید از آن اغماض شود.
نمودار شماره 1-3 چارچوب مطالعات را نشان میدهد :
مطالعات لرزه خيزي
زمين شناسي و لرزه زمين
ساخت
تعيين بزرگي هدف محدوده
فاصله و معيارهاي ديگر
انتخاب شتاب نگاشت ها
تعيين سناريوهاي بيشينه باور
M.CL.كردني
برآورد جنبش نيرومند
M.C.Lبه مربوط
تعيين احتمالي فزوني مربوط
M.C.L و M.D.L و D.B.L به
مقايسه جنبش زمين مربوط
M.C.L و M.D.L و D.B.L به
با سناريوهاي تحليلي
ارزيابي متفاوت و مرور
مجدد
ارائه پارامترها جهت طراحي
گرد آوري داده هاي لرزه
اي سده بيستم و تاريخي
برآورد دوره باز
بررسی لرزه خیزي و لرزه زمین ساخت گستره پیرامون ساختگاه سد لتیان به منظور شناسایی سرچشمه هاي لرزه زا و ویژگی آنها
درآنالیز خطر زمین لرزه حائز اهمیت بسیاري است . از نظر لرزه خیزي ولرزه زمین ساخت گستره مورد مطالعه ساختگاه سد لتیان
در مناطق لرزه زمین ساخت البرز وایران مرکزي واقع گردیده است وویژگی این دومنطقه متفاوت است .
در این بخش کوشش گردیده است که این ویژگی تاحد امکان مورد بررسی قرار می گیرد.
-2-1 زمین ساخت واحد ساختمانی البرز:
واحد سـاختمانی البرز متشـکل از یک سـري چینها وراندگی هاي غربی شـرقی اسـت که از محور مرکزي البرزکوه به روي هم و به
سمت شمال و جنوب رانده شده اند . شدت دگر ریختی در کناره شمالی (گ سل خزر) و جنوبی (گسل شمال تهران) به بیشترین
مقدار خود رسیده و ارتفاعات البرز کوه به ترتیب بر روي دشت ساحلی خزرودشت تهران در جنوب رانده شده است.
بخش جنوبی واحد ساختمانی البرز را به چهار بخش تقسیم بندي شده است،که عبارتند از:
الف- بلند البرز
ب- چین هاي کناري البرز
ج- گستره کوهپایه
د- گستره فرونشست شمال ایران مرکزي
گستره بلند البرز از سنگهاي پالئوزیک، مزوزوئیک وترشیري تشکیل شده ا ست که به سبب چین خوردگی هاي شدید و راندگی
هاي بزرگ به روي هم رانده شده ومرتفع گردیده اند که کوه آتشفشانی دماوند در این بخش از البرز تشکیل شده است.گستره بلند
البرز بوسیله گسل لرزه اي مشاء بر روي گستره کوهپایه اي دشت تهران رانده شده است.
چین هاي کناري البرز بوسیله راندگی مشاء در شمال از بخش بلند البرز جدا شده ودر جنوب بوسیله راندگی شمال تهران بر روي
گستره کوهپایه اي دشت تهران رانده شده است این چین ها متشکل از سنگهاي آتشفشانی ائو سن سازند کرج بوده که به آرامی
چین خورده بلندترین نقطه آنرا قله توچال (با ارتفاع 3933 متر) در روي ناودیسی تشکیل می دهد.
سنگهاي سازند کرج در مجاورت راندگی شمال تهران با چینهاي برگشته برروي آبرفتهاي گستره کوهپایه اي تهران رانده شده اند .
در بخش خاوري ،راندگی شمال تهران پس از گذشتن دره شمشک وشمال ده سبو به گسل مشاء نزدیک می شود.
گ ستره کوهپایه اي البرز از فرون ش ست پاي البرز کوه بر روي نه شته هاي آبرفتی که از فر سایش شدید البرز بالا رونده در را ستاي
گسلهاي متعددي تشکیل شده قرارگرفته است .
این فرونسشت از دوبخش کوهپایه در شمال و فرونسشت شمالی ایران مرکزي در جنوب تشکیل شده است .
– گستره فرونشست شمال ایران مرکزي که قسمتهاي مرکزي وجنوبی شهر تهران ،شهر ري وجنوب آنرا فرا می گیرد و از نهشته
هاي آبرفتی جوان و کمی قدیمیتر پوشیده شده است و مخروط افکنه هاي رود خانه هاي کن ، کرج وجاجرود قسمت هاي جنوبی
آنرا می پوشاند . گستره فرونشست شمال ایران مرکزي به سبب کارکرد چند گسله به چهار بخش دشت تهران ، فرونسشت ري و
فرونشست جنوب ري و فرو نس شت کهریزك تقسیم میشود.دشت تهران در شمالی ترین این بخش واقع شده است از قسمتهاي
شمالی به تدریج به بلندي هاي طر شت عباس آباد واز ق سمت جنوب واز سمت جنوب بو سیله گ سل شمال ري به فرون ش ست ري
ختم می شود نوع رسوبات شهرتهران را بیشتر آبرفتهاي D,C تشکیل میدهند .
فرونسشت جنوب ري از سمت شمال بوسیله گسل جنوب ري ودر جنوب بوسیله گسل کهریزك جدا می شود.
فرون ش ست جنوب ري درق سمت جنوب به سبب کارکرد گ سل کهریزك بر روي د شت کهریزك رانده شده ا ست . نوع ر سوبات
فرونسشت تشکیل دهنده فرونسشت جنوبی روي آبرفتهاي D می باشد .فرونسشت کهریزك جنوبی ترین بخش فرونسشت شمال
ایران مرکزي است. این فرونسشت ازشمال بوسیله گسل کهریزك جدا می شود.قسمتهاي جنوبی فرونشست جنوب ري در امتداد
گ سل کهریزك برروي فرون ش ست کهریزك رانده شده ا ست . نوع ر سوبات سازند فرون ش ست کهریزك را آبرفتهاي D ت شکیل می
دهد.
2-2 زمین ساخت واحد ساختمانی ایران مرکزي :
واحد سـاختمانی ایران مرکزي جزء بزرگترین و پیچیده ترین واحدهاي زمین شـناسـی ایران زمین به شـمار می رود. در این واحد
قدیمی ترین ســنگهاي دگرگونی شــده (پرکامبرین) تاآتشــفشــانهاي فعال ونیمه فعال کواترنري وجود دارد. همچنین ســنگهاي
آتشفشانی متوسط و همچنین نفوذي متوسط تا باریک گسترش زیادي داشته که عمدتا مربوط به ائوسن میباشند.در اولیگوسن نیز
فعالیتهاي ماگمایی وجود دا شته و سنگهاي گرانیت ،دیوریت در داخل سنگهاي کهن سال تر نفوذ کرده اند . دراین دوره فعالیتهاي
آتشـفشـانی نیز وجود داشـته که تراکیت – دامیت از جمله فراورده هاي آن اسـت.جوانترین فعالیت آتشـفشـانی در کوههاي بزمان
وریگان در بخش جنوب خاوري مربوط به کوارترنراســت.در ایران مرکزي روندهاي گوناگونی وجود دارد ، در بخش جنوبی وباختري
که هم سایه زون ا سفندقه – مریوان می با شد. روندها ، همان روند زاگرس می با شند. در زون بزمان – بیجار روند زمین ساختی
شمال – شمال باختري ، جنوب – جنوب خاوري ا ست. روندهاي دیگري که به نام روند کالدونی نامیده شده در شمال باختري
خراسان دیده میشود . در بخش خاوري زون ایران مرکزي روندها بیشتر شمالی – جنوبی (روندهاي کاتانگایی )میباشند ودر ناحیه
بین بلوك لوت تانائین دراین روندها خمیدگی به طرف باختر وجود دارد که درهمین جهت بر مقدار آن افزوده شده است.پی سنگ
متبلور ایران مرکزي و پوشـش بلاتفري آن حداقل از دوران پالئوزوئیک در امتداد گسـلهاي بزرگ شـکسـته وبا توجه به نبود چینه
شناسی در بعضی ازمناطق آن حرکات عمودي مداومی رامتحمل شده که در پیدایش آتشفشانها نیز بی تاثیر نبوده است
3-2 گسلهاي بنیادي گستره مورد مطالعه
شکستگی هاي پوسته جامد زمین که در راستاي آنها جابه جایی نسبی روي داده است به عنوان سرچشمه هاي اصلی زمین لرزه
شناخته شده اندکه حرکت بر شی در هرطرف شک شتگی از روي زمین تا ژرفاي چندین کیلومتر ادامه می یابد . بدلیل انبا شتگی
تنشهاي ناشی ازجنبش پهنه ها نسبت به یکدیگر بسیاري ازگسلهاي شناخته شده در زمانهاي گذشته حرکت نموده و ممکنست
امروزه جنبان نباشند گسل هایی که داراي یک یا چند ویژگی زیر باشند ، به عنوان گسلهاي جنبان با توان لرزه زا تلقی می شوند .
-1 رویداد زمینلرزه هاي گذشته روي و یا امتداد آن گزارش شده باشند.
-2 تعیین مرکزي سطحی زمین لرزه هاي بزرگ با خطاي کم در روي گسل شده باشد .
-3 گسلش در رسوبات کوارترنر مشاهده شده باشد (یک حرکت در 35000 سال ویا دو حرکت یا بیشتر در 500000 سال گذشته
(
-4 دیواره گسل در روي زمین بوسیله فرسایش ازمیان نرفته باشد.
-5 رویداد خرد زمین لرزه هاي زیاد درارتباط با صفحه گ سلش که بو سیله شبکه رفتار نگاري خرد زمین لرزه اي محلی (با خطاي
کم در مرکز سطحی آنها)کنترل شده باشد.
-6 همبستگی زمین ساختی یک گسل با گسلهاي شناخته شده وفعال در یک ناحیه
بنابراین انتظار می رود که چنین گســلهایی درآینده ســبب رویداد زمین لرزه اي مخرب وظاهر شــدن جابه جایی جدید در امتداد
وروي آنها باشد .با وجود اینکه بیشتر گسلهاي گستره مورد مطالعه کوارترنر وداراي شواهد جنبانی وتوان لرزه زایی درآینده هستند .
ولی به لحاظ توان لرزه زایی وفاصله آنها از ساختگاه سد لتیان ،شتاب حرکت بیش از g0/4 رادر ساختگاه سد ایجاد نخواهند نمود .
دراین قسمت به شرح اجمالی گسلهاي بنیادي وتوانمند پرداخته میشود .
فصل ششم: راندگی شمال تهران
-1 راندگی شمال تهران (Thrust Tehran Nortth (
راندگی شمال تهران بدرازاي بیش از 75 کیلومتر در کوهپایه شمال تهران از خاور دره لشکرگ در شمال خاوري (ده سبو) تا آبادي
کاظم آباد شمال بزرگراه تهران – کرج (2کیلومتري خاورکلاك ) ادامه دارد و نزدیکترین گ سل زمینلرزه اي به ساختگاه سدلتیان
است.چنین تصور می شود که راندگی شاخه اي از گسل فشاري مشاء باشد در شمال تهران ودر کوهپایه ، در بیشتر جاها این گسل
سبب راندگی سازند ائوسن کرج بر روي آبرفتهاي هزار دره و آبرفتهاي ناهمگن شمال تهران شده است. دربرخی نقاط راندگی شمال
تهران درداخل سازند کرج دیده می شود.
راندگی شمال تهران به عنوان یک گسل واحد نیست بلکه بصورت یک زون خرد شده مشاهده می شود. زمان آخرین مرحله حرکت
راندگی شمال تهران به سبب نداشتن سن دقیق نهشته هاي آبرفتی گستره پیرامون این گسل براي ما روشن نیست . چنانکه لا یه
هاي قرمز قسمتهاي زیرین سازند آبرفتی نوع C باشد . می توان زمان آخرین حرکت مهم این راندگی را به طور نسبی تعیین کرد.
در جاهاییکه راندگی شمال تهران ، آبرفتهاي C را درکوهپایه هاي البرز می برد، هیچگونه تغییر توپوگرافی دیده نمی شود . چنانکه
رســوب گذاري ســازند آبرفتی تهران (C (پیرامون 400 ســال پیش پایان یافته باشــد . آخرین حرکت مهم راندگی شــمال تهران
وراندگی آن بر روي آبرفتهاي شمال تهران وراندگی آن بر روي آبرفتهاي شمال تهران ، بیش از 4000 سال می باشد. راندگی جوان
شمال تهران گسلی لرزه زا ولی سرگذشت لرزه خیزي ان بدرستی روشن نمی باشد . فقط احتمال دارد که رویداد زمین لرزه هاي
23 فوریه 958 میلادي ، ماه مه 11177 میلادي ، 24 د سامبر 1895 میلادي رابه جنبش دوباره راندگی شمال تهران ن سبت داده
در قرن حا ضر نیز رویداد زمین لرزه هاي کوچک که در پاره اي ازموارد سبب لرزش ضعیف شهر تهران شده ا ست نیز در پیوند با
جنبش انتهاي شمال خاوري این گ سل می توان ت صور نمود، ولی دلیل محکمی براي این فکر در د ست نی ست . نزدیکترین فا صله
این راندگی از ســاختگاه ســد لتیان حدود 3,3 کیلومتر مباشــد و توان لرزه زایی این گســل بر پایه روابط تجربی ، زمینلرزه اي به
بزرگاي 6,9 Ms بر آورد می شود.
-2 راندگی تلو پایین (Fault Pain Telo (
راندگی تلو با راستاي شمال باختري – جنوب خاوري بدرازاي 13 کیلومتر در فاصله حدود 1/5 کیلومتري جنوب روستاي تلو پایین
بر روي نگاره هاي هوایی گستره جاجرود قابل مشاهده است.
1 این راندگی احتمالا داراي درازاي بیش از 13 کیلومتر بوده ا ست
. در بر شی با را ستاي شمال خاوري- جنوب باختري در کناره
شمالی جاده تهران – آبعلی، برشی از راندگی تلو با ساز وکار فشاري مشاهده می شود نزدیکترین فاصله این گسل از ساختگاه سد
لتیان حدود6/5 کیلومتر و حداکثر توان لرزه زایی آن بر پایه روابط تجربی ، زمینلرزه اي به بزرگاي(Ms(6/6 برآورد می شود.
-3 راندگی مشاء :
این راندگی اولین بار بوسیله ( dellenbach (به نام گسل مشاء – فشم نامیده شد . گسل فشاري مشاء یک گسل بنیادي ولرزه
زاست که در راستاي آن گستره بلند البرز از شمال بر روي گستره چین هاي کناري
البرزدر جنوب رانده شده است
شکل 2-6 موقعیت گسل مشاء – فشم – موقعیت سد لتیان و گسلهاي منطقه
این راندگی در راستاي خاور، جنوب خاوري – باختر شمال باختري دارد. این گسل بر روي نقشه ریخت شناسی منحنی سینوسی
دارد. شیب گسل فشاري مشاء به سمت شمال و میان 35 تا 70 درجه تغییر می کند.
گ سل م شاء یک گ سل ف شاري و لرزه زا ست و میتوان داده هاي زمین لرزه اي پیش از قرن حا ضر نظیر زمین لرزه اي پیش ازقرن
حا ضر نظیر زمین لرزه هاي سال 1655 میلادي سال 1802 میلادي ، 20 ژوئن 1891 میلادي و27 مارس 1830 میلادي دماوند
– شمیرانات را به آن ن سبت داد.نزدیکترین فا صله این این گ سل از ساختگاه سد لتیان 7 کیلومتر می با شد وتوان لرزه زایی این
گسل بر پایه روابط تجربی ، زمینلرزه اي به بزرگاي بیش از (Ms(7 برآورد می شود.
گسلهاي دیگري در گستره دورتر از ساختگاه سد لتیان شناسایی گردیده اند که به لحاظ توان لرزه زایی پائین آنها ویا فاصله دورتر
آنها از ساختگاه سد لتیان از طرح آنها خودداري می شود این گ سلها شامل سرخه حصار ، نیاوران، محمودیه، رودهن، شمال ري،
جنوب ري، کهریزك، گرمسار، رباط کریم، فیروزکوه می باشند.
2-4 زمین لرزه هاي پیش از قرن حاضر در ساختگاه لتیان :
شناخت ما از زمین لرزه هاي پیش از سده بی ستم منح صر به کتابهاي تاریخی می شود. بدین منظور این داده ها از دیدگاه محل
رویداد ، شدت ( Intensity ( وبزرگاي( Magnitude (زمین لرزه داراي دقت زیادي نیست. و تنها سیمایی از ویژگی هاي لرزه
خیزي گستره مورد مطالعه را بدست می دهد. سند هاي تاریخی نشان می دهد که شهر ري بزرگترین شهر نزدیک به ساختگاه سد
لتیان پیش از گسترش تهران چندین بار در طول تاریخ بوسیله زمین لرزه هاي مخرب ویران گردیده است. از آنجا که فاصله زیادي
بین سـاختگاه سـد لتیان و شـهر ري وجود ندارد، بنابراین بررسـی هاي زمین لرزه هاي تاریخی پیرامون شـهر ري می تواند کمک
بزرگی به ارزیابی توان لرزه خیزي جنوب ســاختگاه ســد لتیان نماید . علاوه برشــهر ري اطلاعاتی در مورد زلزله هاي قدیمی این
ساختگاه به شرح زیر است:
-1 زمین لرزه 22 فوریه سال 985 میلادي گستره میان ري وطالقان:
زمین لرزه ویرانگر وبزرگ که از سـرچشـمه هاي جاجرود تا طالقان رود و بخش بزرگی از شـهر ري را ویران نموده وهزاران نفر رابه
هلاکت ر سانده ا ست. سنگریزش وکوه لغزش در کوههاي شمال ري ، رودخانه ها رام سدود نموده ودرگ ستره شمال تهران زمین
شکاف برداشته است شدت x = I وبرزگی زلزله (Ms (7 7/ تخمین زده شده است می توان یکی از گسلهاي طالقان یا مشاء را
مسئوول این رویداد بشمار آورد.
-2 زمین لرزه 25دسامبر 1895 میلادي تهران:
بزرگا وشدت به ترتیب (Ms(7/2 وشدت آن VIII = I تخمین زده شده است روشن نیست که کدام گسل علت این زمین لرزه
است. امکان جنبش دوباره گسل شمال تهران براي این زمین لرزه بیش از سایر گسلهاست .
2-5 زمین لرزه هاي قرن حاضردر ساختگاه سد لتیان
در حال حا ضر براي سه دهه اول قرن حا ضرداده هایی درد ست نی ست اما داده هاي زمین لرزه اي سده بی ستم گ ستره نزدیک به
سـاختگاه سـد لتیان وپیرامون آن بهتر گردآوري شـده اسـت داده هاي زمین لرزه اي سـده بیسـتم در دهه هاي گوناگون در مرکز
سطحی ، ژرفاي کانونی وبزرگاي زمین لرزه ا ست. اما به لحاظ ثبت د ستگاهی آنها از اهمیت بی شتري برخوردارند وبا ایجاد شبکه
جهان لرزه نگاري در سال 1963 میلادي وبه کارگیري روش ثبت تله متري در دوهه اخیر بشدت از خطاي آنها کاسته شده است.
-1 زمین لرزه 22 ژوئیه 1927 میلادي شمال دشت کویر:
شب هنگام 31 تیر ماه 1306 خورشیدي زمین لرزه اي به بزرگاي (Ms (9 / در فاصله حدود 150 کیلومتري جنوب باختري سد
لتیان بوقوع پیوست بدنبال زمین لرزه اصلی پس لرزه هاي بسیار زیاد رخ داد که به گونه اي گسترده حس شد.
2 – زمین لرزه 12 اکتبر 1930 میلادي آه – مبارك آباد:
زمین لرزه آه ومبارکآباد با بزرگاي (Ms(/2 5روز پنجشـنبه دهم مهر ماه 1306 خورشـیدي در فاصـله حدود 3 کیلومتري شـمال
خاوري ساختگاه سد لتیان رویداد.کانون سطحی زمین لرزه تو سط پایگاههاي ISC با خطاي حدود 14 کیلومتر ن سبت به مرکز
سطحی مهلرزه اي معرفی شده است. با وجود کوچک بودن بزرگاي زمین لرزه آه – مبارك آباد بسبب قرار گرفتن کانون مهلرزه بر
روي گسل مشاء ونزدیکی آن به ساختگاه سد لتیان از ارزش ویژه اي برخوردار است.
-3 زمین لرزه 25 سپتامبر :1940
مرکز سطحی زمین لرزه در فاصله 65 کیلومتري ساختگا ه سد لتیان وبزرگاي زمین لرزه (Ms( 5 بوده است.
-4 زمین لرزه2 سپتامبر :1954
زمین لرزه اي(Ms (4/5 در فاصله 34 کیلومتري شمال خاوري ساختگاه سد لتیان در حوالی روستاي موشا به وقوع پیوست وسبب
جنبش دوباره گسل مشاء گردید.
-5 زمین لرزه 2 ژوئیه 1957 میلادي سنگچال:
زمینلرزه اي ویرانگر به بزرگاي (Ms (6/7 و در فاصله حدود 74 کیلومتري شمال خاوري ساختگاه سد لتیان سبب ویران پهنه اي
در سنگچال البرز گردید . شدت این زمینلرزه در تهران حدود V درجه مرکالی اصلاح شده برآورد شده است.
-6 زمین لرزه اول سپتامبر 1962 بوئین زهرا :
زمینلرزهاي مخرب و ویرانگر که بزرگاي این زمینلرزه 7/2Ms و 6/9 Mb گزارش شده است .
-7 زمینلرزه 8 نوامبر 1966 میلادي صمغ آباد طالقان :
بزرگاي این زمینلرزه توسط ISC 4/8 Mb وتوسط USCGS برابر 5 Mb گزارش شده است و فاصله آن تا ساختگاه سد لتیان
حدود 90 کیلومتر برآورد می شود.
-8 زمین لرزه 3 اکتبر 1970 میلادي تهران :
بزرگاي این زمین لرزه4/1 Mb توسـط USCGS گزارش گردیده اسـت فاصـله این زمینلرزه از سـاختگاه سـد لتیان حدود 43
کیلومتر برآورد شده است.
-9 زمینلرزه 10ژانویه 1974 :
زمین لرزه اي به بزرگاي 4/3 Mb در فاصله حدود 25 کیلومتري شمال خاوري ساختگاه سد لتیان بوقوع پیوسته است
2 – 6 لرزه زمین ساخت گستره مورد مطالعه
همانطوریکه م شاهده گردید گ سل هاي عمده وبنیادي گ ستره مورد مطالعه گ سل هاي کوهپایه اي وگ سل هایی که سازنده پ ستی
وبلندي روي زمین می باشند. بنابراین خطراصلی زمین لرزه اي از جنبش دوباره این گسلها در گستره پیرامون ساختگاه سد لتیان
می باشد . ساز وکار گسلهاي عمده وبنیادي وتعداد زیادي گسلهاي کوچک پیرامون ساختگاه سد لتیان فشاري بوده ویا مولفه اي
مهم فشــاري دارند ودوره بازگشــت رویداد زمین لرزه بر روي این گونه گســلها طولانی تر اســت . ومیتو اند زمینلرزه هاي بزرگ و
ویرانگري را بوجود آورد. درصد کمی از گسلهاي فرعی وکوچک کششی وراستا لغز تشکیل میدهند ومیتوان گفت هیچگونه گ سل
اصلی ولرزه زا با ساز و کار کششی مشاهده نمی شود.
ســـاز وکار زمین لرزه هاي اخیر و همچنین رویداد زمین لرزه منجیل ( 31خرداد ماه 1369) با بزرگاي 7/3 Ms و 6/8 Mb نیز
نشانگر آن است که زمین لرزه هاي منطقه ساز وکار گسل ها را معکوس ( فشاري وبا مولفه جزئی امتداد لغز ) مشخص می نمایند.
-3 ویژگی هاي آماري لرزه خیزي
3-1 : توزیع پراکندگی ژرفاي کانونی زمین لرزه ها :
بر پایه بررسی هاي به عمل آمده از ژرفاي کانونی زمین لرزه هاي گستره البرز و ایران مرکزي مطابق جداول 1-1-3 و 2-1-3 نشان
میدهد که در راســـتاي لرزه زمین ســـاخت ایران مرکزي بیش از %92 از زمین لرزه هاي رویداده داراي ژرفاي کانونی بیش از 10
کیلومتر بوده اند و نیز دز منطقه لرزه زمین ســـاخت البرز بیش از %94 از زمین لرزه ها در ژرفاي کانونی بیش از 10 کیلومتر روي
دادندبنابراین ژرفاي کانونی ده کیلومتر را بصـــورت محافظه کارانه براي ژرفاي کانونی زمین لرزه هاي فاقد ژرفاي کانونی انتخاب
نموده شده است
در مناطق لرزه زمین ساخت البرز و ایران مرکزي از گستره ساختگاه سد لتیان کوشش گردید رابطه اي خطی بین بزرگاي Ms) بر
پایه امواج سطحی) و Mb) بر پایه امواج حجمی) برقرار شود، در مناطق لرزه زمین ساخت البرز وایران مرکزي بدلیل همب ستگی
بسیار پایین رابطه خطی این امر میسر نشدونهایتا از رابطه ارائه شده توسط آمبرسیزو ملویل 1982 (3.71 – Mb 1.6 = Ms(
که براي ایران ارائه داده اند استفاده شده است.
3 – 3 برآورد پارامتر لرزه خیزي ( β ( : در این بررســی از ســه روش به منظور برآورد پارامتر فوق و نرخ رویداد زمین لرزه ها براي
بزرگاي مختلف زمیت لرزه هاي مناطق لرزه زمین ســاخت ایران مرکزي و البرز اســتفاده شــده اســت. این ســه روش شــامل روش
مقدماتی گوتنبرگ – ری شتر ، روش برآورد برپایه روش تخمین احتمال بی شینه با به کارگیري روش تکرار و برآورد به روش تخمین
احتمال بیشینه تا بع توزیع دو کرانه اي گوتنبرگ ریشتر می باشد.
:3-3-1 برآورد برپایه روش مقدماتی گوتنبرگ – ریشتر
در این روش مقدماتی از رابطه ارائه توسط ریشتر 1957 بصورت Ms b – a = Nc Log استفاده شده است. فرض اساسی در
این روش مقدماتی این است که رویداد زمین لرزه ها مستقل از یکدیگر فرض شوند بنابراین کوشش گردیده است که پس لرزه هاي
زمین لرزه هاي بزرگ و مخرب از فهرســـت زمین لرزه هابراي محاســبه رابطه فوق حذف گردد. در رابطه یاد شـــده Nc فراوانی
انبا شتی زمین لرزه ها ، Ms بزرگاي زمین لرزه بر پایه امواج سطحی و b,a ضرایب ثابت می با شند. بر پایه شمارگیري روش
آماري کمترین مربعات و شمار انبا شتی رویداد زمین لرزه ها بر ح سب بزرگاي آنها ( مطابق جداول شماره 1-3-3 و2-3-3)روابط
خطی زیر حاصل شده است.
البرز گستره : Log Nc = 4.15533- .57843Ms
Ms.58023 – 4.12483 = Nc Log : گستره ایران مرکزي
رابطه فوق براي زمین لرزه هاي با بزرگاي بیش از 4.5 < Ms محاسبه گردیده است .
3-3-2 : برآورد بر پایه روش تخمین احتمال بیشینه با به کارگیري روش تکرار
استفاده از روش کمترین مربعات در صورتیکه فهرست کاملی از داده هاي لرزه اي با دقت مناسب دراختیار باشد می تواند به نتایج
قابل قبول منجر شود.در صورتیکه اطمینان کافی از کامل بودن زمین لرزه ها در اختیار نبا شد روش کمترین مربعات ممکن ا ست
خطاي قابل ملاحظه اي در تخمین ضرایب به همراه داشته باشد در این صورت روش تخمین احتمال بیشینه کاملا به روش کمترین
مربعات(گوتنبرگ – ریشــتر) ارجحیت دارد. مهمترین ویژگی روش احتمال بیشــینه آنســت که بر خلاف روش کمترین مربعات که
پریود مشاهده زمین لرزه براي تمام بزرگاها یکسا ن است در این روش می توان پریود مشاهده را متغییر در نظر گرفت.
3-3-3 : برآورد به روش تخمین احتمال بیشینه با به کار گیري تابع توزیع دو کرانه اي گوتنبرگ – ریشتر
در صورتیکه از یک تابع توزیع انباشتی استفاده شود میتوان احتمال رویداد بزرگاي زمین لرزه را برآورد نمود در این قسمت از تابع
توزیع دو کرانه اي گوتنبرگ – ری شتر ا ستفاده شده ا ست.زمین لرزه هاي پیش از قرن حا ضر و زمین لرزه هاي سده بی ستم را به
صورت سه دسته تقسیم بندي نموده که یک دسته مقادیر بیشینه بزرگاي رویداد زمین لرزه هاي پیش از قرن حاضر و دسته دوم
مربوط به زمین لرزه هاي قرن حاضر پیش از نصب شبکه لرزه نگاري جهانی می باشد و دقت زیادي در تعیین بزرگاي زمین لرزه ها
وجود ندارد و دسته سوم شامل بعضی از زمین لرزه هاي قرن حاضر می شود که با دقت مناسب ثبت شده و بزرگاي آنها از خطاي
کمتري برخوردار است و با عدم قطعیت کمتري همراه است.
جدول 1-3-3 توزیع پراکندگی بزرگاي زمین لرزه هاي قرن حاضر دربخش البرز از گستره مورد مطالعه ساختگاه سد لتیان را نشان
می دهد. جدول 1-3-3 توزیع پراکندگی بزرگاي زمین لرزه هاي قرن حاضر ساختگاه سد لتیان
روش هاي متداول در برآورد پارامترهاي حرکت زمین در ساختگاه سد لتیان شامل روش تحلیلی واحتمالی می باشد. این برآورد بر
پایه داده هاي زمین ساختی و زمین لرزه اي گذ شته گ ستره مورد مطالعه انجام می پذیرد. پارامترهاي حرکت زمین شامل بی شینه
شتاب، سرعت وتهیه طیف پا سخ زمین براي سطوح مختلف طراحی وتهیه شتاب نگا شت منا سب از زمین لرزه ها براي سطوح
مختلف طراحی می باشد.در این فصل اقدام به برآورد بیشینه شتابهاي افقی وعمودي و بیشینه سرعتهاي افقی وعمودي حرکت در
ساختگاه سد لتیان شده است.انتخاب مدل میرایی در گستره مورد مطالعه حائز اهمیت است. پارامترهاي انتشار تا ثیر برکنش موج
،میرایی هندسـی ومیرایی غیر الاسـتیک را هنگام سـیر موج از منبع ( کانون زمین لرزه ) به سـاختگاه مورد نظر ( سـاختگاه سـد)
مشخص می کند. متغیر مستقل اصلی که مشخص کننده این پارامترها می باشد ، فاصله است. از آنجا که گسیختگی همراه زمین
لرزه می توانددهها کیلومتر گسترش یابد، لذا تعدادي اندازه گیري فاصله مورد استفاده قرار گرفته است. در این جا استفاده از فاصله
سطحی وفاصله کانوتی ن سبت نزدیکترین فا صله ساختگاه از سرچ شمه لرزه زا ایجاد اختلاف در تخمین جنبش نیرومند زمین می
نماید. در هر صورت بیشتر محققین روابط میرایی پیشنهادي خود را در فاصله هاي خیلی نزدیک از سرچشمه هاي لرزه زا صادق
نمی دانند. در این گزارش از رابطه ارائه شــده توســط کمپل 1990 جهت برآورد بیشــینه جنبش حرکت زمین ، تهیه طیف پاســخ
زمین استفاده شده است.به ترتیب زمین لرزه اي به بزرگاي 7 Ms ، 6,6 Ms و7,2 Ms ونردیکتر فاصله آنها از ساختگاه سد لتیان
به ترتیب برابر ،3,3 6,5 و7 کیلومتر به خط م ستقیم می با شد. بی شینه شتاب مولفه هاي افقی و عمودي باور کردنی حرکت زمین
درساختگاه سد لتیان ناشی از جنبش زمین لرزه اي هر یک از گسلها بر پایه مدل میرایی کمپبل 1990 به شرح زیر می باشد.
نام گسل بیشـــینه شـــتاب افقی باور کردنی
%g
بیشینه شتاب قائم باور کردنی g%
گسل شمال تهران 25,6 11,7
گسل تلو 18,4 8,1
گسل مشاء 26,25 12,3
جدول 2-3 بیشینه شتاب مولفه هاي افقی و عمودي باور کردنی حرکت زمین درساختگاه سد لتیان
بنابراین همانطوریکه م شاهده می شود حداکثر بی شینه شتابها و سرعتهاي مولفه هاي افقی وعمودي باور کردنی حرکت زمین در
پیوند با توان لرزه زایی این گسل شمال تهران برآورد میشود.
فصل هفتم: تحلیل کنترل پایداري سد لتیان
مقدمه:
سدهایی که قرار ا ست در نواحی زلزله خیز ساخته شوند بای ستی به گونه اي طراحی گردند تا بتوانند در مقابل نیروهاي نا شی از
شدیدترین زلزله محتمل (MCE (در طول عمر مفیدشان مقاومت کنند. امواج به وجود آمده از زلزله باعث ایجاد نیروهاي دینامیکی
و لرزاندن زمین وپی سد گشته ونهایتا می تواند در سد به عنوان یک سازه الاستیک , تشدید ایجاد نماید . امواج زلزله که عموما به
علت حرکات پوســته زمین در امتداد گســلها به وجود می آید , از یک نقطه (یا یک منطقه کوچک)به نام «مرکز زلزله » در اعماق
زمین شروع شده , شتابی را در پوسته زمین باعث می شوندوآن را در جهتی که موج حرکت می کند , به حرکت در می آورند.براي
برر سی موقعیت گ سلها , طول آنها وفعال بودن شان لازم ا ست تا از برر سی هاي زمین شنا سی کمک ج ست ورکوردهاي زلزله هاي
گذشــته در منطقه مورد مطالعه , می تواند براي تعیین محل وقوع زلزله وبزرگی شــدت آن مورد اســتفاده قرار گیرد. در هر حال
معمولا براساس مطالعات قبلی انجام شده , هر کشور به مناطقی بر حسب تغییرات شدت زلزله تقسیم شده و نقشه هایی براي آن
ر سم می شود, نهایتا با توجه به این ناحیه بندي وح سا سیت سازه اي که قرار ا ست ساخته شود , شتاب زلزله طراحی تعیین می
گردد. در پاره اي موارد و بخصـوص براي سـاخت سـدهاي بلند وحسـاس ,لازم اسـت تا مطالعات لرزه زمین سـاخت صـورت پذیرد
و سپس شتاب زلزله براي طراحی معین گردد. شدت و شتاب زلزله معمولا برح سب ضریبی از شتاب ثقل (g (معیین می گردد ولذا
اگر شتاب زلزله برابر αg در نظر گرفتهشود ,α ضریب زلزله نامیده می شود . براي سدها و باتوجه به زلزله خیزي منطقه ضریب α
از حداقل 0/020 تا حداکثر حتی 0/3 ومعمولا بین 0/1 تا 0/15 براي سدهاي بلند در مناطق زلزله خیز تغییر می کند. شایان ذکر
ا ست که بزرگی نیروي زلزله تلبع عوامل مختلفی از جمله بزرگی زلزله , وزن سد ومیزان خا صیت ارتجاعی م صالح ت شکیل دهنده
سد می باشد.از آنجا که موج ناشی از زلزله ممکن است در هر جهتی حرکت نماید (برحسب نوع زلزله و مرکز آن ), براي سادگی
دو مولفه لفقی و قائم براي شتاب زلزله در نظر می گیرند که معمولا شتاب قائم ,
3
2
شتاب افقی بوده, می تواند تا
2
1
آن نیز تقلیل
یابد . براین اساس , نیروهاي زلزله در دو جهت افقی و قائم در اثر وزن سد ونیز آب موجود در مخزن سد ونیز آب موجود در مخزن
تاثیر خواهند کرد که با توجه به خاصیت نوسانی زلزله , نیروهاي افقی می تواند به سمت بالا دست یا پایین دست و نیروي قائم می
تواند به ســمت بالا یا پایین اثر کند که در بین حالات مختلف , شــرایطی که بحرانی ترین حالت را براي طراحی نشــان دهد, مورد
بررسی وانتخاب قرار می گیرد.
-1 نیروهاي وارد بر سد
-1-1 نیروهاي زلزله ناشی از وزن سد
در اثر زلزله وامواج بوجود آمده از آن در ج سم سد نو ساناتی ایجاد شده که متنا سب با وزن آن , نیرویی به نام نیروي اینر سی به
مجموعه نیروهاي وارده به سد اضافه شده , خستگی هایی را در قسمتهاي مختلف سد به وجود می آورد. همانگونه که اشاره گردید,
به دلیل تقسیم شتاب زلزله به دو مولفه افقی وقائم (که مولفه افقی نیز می تواند در صفحه افق داراي جهات متفاوتی باشد), نیروي
اینر سی نیز داراي دو مولفه افقی وقائم خواهد بود. ا ضافه می نمایدکه نیروي اینر سی همی شه در جهت خلاف شتاب افقی زلزله به
سمت بالادست باشد, نیروي اینرسی افقی به سمت بالا دست باشد , نیروي اینرسی افقی به سمت پایین دست خواهد بود وبالعکس
وهمچنین براي شتاب قائم زلزله نیز چنین است.
-1-2 نیروي زلزله ناشی از آب پشت سد
آب پشت سد نیز دصورت وجود می تواند متاثر از دو مولفه افقی وقائم شتاب زلزله شده و متناسبا دو نیروي افقی و قائم بر سد وارد
کند.
-2عوامل خرابی سد
سد بتنی ممکن است به یکی از سه علل زیر سقوط نماید:
-4 لغزش روي یک صفحه افقی
-5 چرخش روي پنجه خود
-6 ضعف مصالح ساختمانی (افزایش تنش وارده نسبت به تنش مجاز)
1-2پایداري در مقابل چرخش یا واژگونی
اگر منتجه تمام نیروهاي وارده بر سد , از خارج از قاعده (یا مقطع افقی ) مربوط بگذرد , سد واژگون خواهد شد , مگر آنکه بتواند
Fm در مقابل تنش هاي کششی مقاومت نماید . براي بررسی پایداري سد در مقابل واژگونی , از ضریب اطمینان واژگونی (
) استفاده
می شود وآن عبارت است از نسبت لنگر نیروهاي مقاوم در مقبل واژگونی حول پنجه سد(یا مقطع)به لنگر نیروهاي واژگونی نسبت
به همان نقطه:
O
R
m M
M
F حداقل ضـریب اطمینان مذکور براي ســدهاي وزنی معادل 1/5 در نظر گرفته می شــود وچنانچه ایمنی ســد در
مقابل لغزش وتنش تامین گردد, معمولا ضریب اطمینان واژگونی بین 1/5 تا 2/5 به دست می آید .
2-2 پایداري در مقابل لغزش
خرابی سد وزنی می تواند در اثر لغزش روي قاعده ویا در اثر لغزش هر قطعه از سد روي سطح افقی قطعه پایینی (که جدا کننده
دو قطعه از یکدیگر اســت) اتفاق افتد. عواملی که می توانند در مقابل لغزش مقاومت کنند عبارتند از اصــطکاك ومقاومت برشــی
موجود بین دوقطعه پایین سد وسنگ فونداسین در محل قاعده که مجموعا نیروهاي مقاومت در مقابل لغزش را تشکیل داده و سد
FS باید به گونه اي طراحی گردد که این نیروها از نیروهاي لغز شی بی شتر با شند. براین ا ساس ضریب اطمینان در مقابل لغزش(
(
عبارت خواهد بود از نسبت کل نیروهاي افقی مقاوم در مقابل لغزش به نیروهاي افقی لغزشی
h
v
S
F
F
F
-3 محاسبات کنترل پایداري سد لتیان
سد لتیان در یک منطقه زلزله خیز واقع شده وباید در برابر نیروهاي اینرسی بوجود آمده در اثر حرکت ناگهانی پوسته زمین مقاومت
کند هنگامی که زمین زیر سد حرکت می کند سد نیز براي اینکه دچار شکست نشود باید همواره باآن حرکت کند الاستیسته مواد
بکار رفته در این سـد شـدت شـدت زمین لرزه و جرم سـد عواملی هسـتند که اندازه و بزرگی نیروهاي ناشـی از زمین لرزه به آنها
بسـتگی دارد. در این فصـل تحلیل نیروهاي سـد در برابر زلزله احتمالی براي بلندترین پشـت بند آورده شـده وپایداري سـد جهت
تحمل مجموعه نیروهاي تحمیلی زلزله مورد بررسی قرار گرفته است
1-3 مشخصات هندسی و پارامترهاي مربوطه به سد
الف -ارتفاع بلند ترین پشت بند سدلتیان 107 متر بوده وشیب رویه بلوکها در سراب 1 قائم به ./45 افقی و در پایاب 1 قائم به ./48
افقی می باشد .
ب- محاسبات براي واحد طول می باشد.
ج- وزن مخصوص مواد سازنده (بتن)
3
= 24 KNWC
/ m
د- مدول الاســتیســیته مصــالح که براي بتن بین
7
7 102 و
103قرار دارد که در محاســبات مربوط به پایداري این ســد
EC
7
102.1 در نظر گرفته شده است.
2-3 بارهاي قائم
-1 نیروي وزن : مهمترین نیروي مقاوم در یک سد بتنی ا ست واز حا صل ضرب م ساحت نیمرخ عر ضی (مقطع عر ضی ) در وزن
مخصوص بتن بدست می آید
-2 نیروي وزن آب : وزن آب روي پشت بند با ماکزیمم ارتفاع
-3 نیروي قائم زلزله : برطبق آیین نامه 1975-1893 : IS کشور هندوستان براي محاسبه شتاب زلزله که معمولا به صورت کسري
از شتاب جاذبه زمین است از دو روش روش ضریب زلزله خیزي و روش طیف پاسخ استفاده می شود .
الف ) روش ضریب زلزله خیزي
در این روش از پارامتر α که ضریب شتاب گرانش می باشد وبه صورت زیر بیان می شود استفاده میشود
βIά = α که در آن:
β: فاکتور خاك-پی سیستم است و براي سدهاي وزنی واحد در نظر گرفته می شود.
I: فاکتور اهمیت و براي سدهاي وزنی 2 در نظر گرفته می شود.
ά: ضریب زلزله خیزي پایه که بر حسب جدول بیان می شود.
V IV III II I ناحیه
ضریب زلزله خیزي پایه
(ά)
0/08 0/05 0/04 0/02 0/01
فاکتور ناحیه زلزله خیز
) F0
(
0/4 0/25 0/2 0/1 0/05
-2 روش طیف پاسخ
محاسبات مربوط به نیروي زلزله در سد لتیان در این پروژه از این روش انجام می
گیرد. زیرا IS پیشنهاد می کند اندازه نیروهاي اینرسی براي سدهاي تا ارتفاع 100 متر از روش ضریب زلزله خیزي و براي سدهاي
بلندتر از 100 متر از روش طیف پاسخ استفاده شود.
شتاب عمودي: بزرگی نیروي اینرسی برابر حاصلضرب جرم (M (در شتاب عمودي است.
شتاب افقی: با محاسبه پریود طبیعی ارتعاش از فرمول
c
c
gE
W
B
H
T
2
5.5 و فرض %5 استهلاك (طبق پیشنهاد IS (مقدار
g / Sa از نمودار محاسبه می شود.
0F با داشتن g / Sa ضریب زلزله خیزي از معادله ( g / Sa(
.شود می محاسبه I
-4 زیر فشـار
2
: این فشـار در همه جهات وارد می گردد و باعث کاهش اثر نیروي وزن سـد می شـود. مقدار و یزرگی این فشـار به
مشخصه هاي فونداسیون, مواد سازنده, پرده تزریق و شرایط زهکشی و روشهاي اجراي سازه بستگی دارد.
نیروي زیر فشار Uفشار متوسط مساحت
1
2
B
H H
U w
H : عمق آب در بالادست سد
H : عمق آب در پایین دست سد
B : عرض سد
3-3 بارهاي افقی
-1 زلزله افقی: با احتساب h شتاب افقی محاسبات مربوط به هر بخش در جدول آورده شده است.
نیروي وزن هر بخش h = نیروي افقی زلزله
-2 فشار استاتیکی آب: عبارتست از نیروي استاتیک آب که با توزیع مثلثی از بالا به پایین در ارتفاع سد اعمال می شود.
-3 ف شار هیدرودینامیک: تاثیر افقی نیروي زلزله بر بالاد ست باعث افزایش لحظه اي ف شار آب می شود و سد و فوندا سیون آن به
سمت مخزن شتاب می گیرند و آب به دلیل وجود اینر سی در مقابل حرکت مقاومت می کند و از اینرو ف شار آب افزایش می یابد.
ف شار آب ا ضافی نا شی از زمین لرزه به عنوان ف شار هیدرودینامیکی ارائه می شود. به دلیل وجود فاکتورهاي متعدد تعیین دقیق
فشار هیدرودینامیکی مشکل است و معمولا از روش هاي زیر براي برآورد فشارهاي هیدرودینامیکی استفاده می شود.
3 الف) روش فون کارمن
: طبق این روش تغییرات ف شار هیدرودینامیکی سهموي ا ست و نیروي ف شار آب نا شی از زمین لرزه برابر
است با:
2 P 0.555 h e h w
h
: ضریب شتاب افقی و h : عمق بالادست قاعده سد است.
-2 روش زنگار: در محا سبات مربوط به نیروي هیدرودینامیکی سد لتیان در این پروژه از این روش ا ستفاده شده ا ست که بر طبق
w h آن توزیع فشار هیدرودینامیکی بیضوي-سهموي است و در عمق y زیر سطح آب مخزن از رابطه H C Pe
H: عمق کلی آب
C: ضریب بی بعد است.
ضریب C به شیب بالادست و عمق مخزن بستگی دارد و به صورت زیر می باشد:
H
y
H
y
H
y
H
C y
C
m
2 2
2
Cm
: مقدار ماکزیمم ضریب C براي شیب داده شده بالادست سد و برابر است با:
0.7351 /90 Cm
که در آن:
: زاویه نماي بالادست سد با سطح افق می باشد.
-5 نیروي موج: این نیرو در اثر وزش باد به صورت افقی وارد می شود و به طریقه زیر محاسبه می شود:
0.25
موج ارتفاع hw 0.0322 F.V 0.763 0.271F
که در آن:
F : بیشینه فاصله اثر باد در مخزن یا فش بر حسب کیلومتر
V: سرعت باد بر حسب کیلومتر بر ساعت می باشد.
2
2 w w w
P h
که در آن:
Pw
: نیروي فشار موج در واحد طول می باشد.
hw0.375 بالاي تراز آب ساکن خواهد بود.
Pw در ارتفاع
خط تاثیر
محاسبات مربوط به آنالیز زلزله به روش طیف پاسخ در سد لتیان (طبق آیین نامه IS کشور هند براي سدهاي پشتبند دار):
و H 107 m و B 75m
7 2
I 2 و 1 و Ec 2.110 KN / m
0F) با فرض ناحیه زلزله خیز V (0.4
c
c
gE
W
B
H
T
2
5.55
0.289sec
9.8 2.1 10
24
75
107 5.55 7
2
T
بر طبق آیین نامه هندوستان با فرض %5 استهلاك براي سد پشتبند دار لتیان داریم:
با فرض %5 استهلاك از جدول g / Sa T خواهیم داشت:
T 0.289sec Sa/ g 0.19 120.40.19 0.152
g0/152 = شتاب زلزله
1 1.5
H
y
h
= شتاب افقی زلزله
0.75 v = شتاب قائم زلزله
g h
0.152
g v
0.0937
– فشار هیدرودینامیک:
tan (.45)
1
) .537
90
24.22
Cm 0.735(1
c .537 ( y h)
H
y
H
y
H
y
H
C y
C
m
2 2
2
Pe C H h w
متر 3 آزاد ارتفاع H 1073 104 Pe .537.159.81104 82.18
Pe .726Pe h Pe .72682.18104 6204.91KN
Me .3Pe z Me .3 82.18 104 266657.6KN.m
2 2
– نیروي موج
0.25
موج ارتفاع hw 0.0322 F.V 0.763 0.271F
(مخزن فش (F 100Km
(باد سرعت(V 80Km/ hr
100 2.78m
0.25
hw.0322 10080 .763.27
2 9.81 2.78 152.28KN 2
2
2 w w w
P h
(موج اثرنیروي محل(.375hw .3752.78 1.04
105.95 1.04 107بازوي نیروي موج
مرکز ثقل سد:
X G
48.45m
43.5 97 .5 8 107 46.5 97 .5
43.5 97 .5 29 8 107 47.5 46.5 .5 97 67
35.8
43.5 97 .5 8 107 46.5 97 .5
43.5 97 .5 97 3 8 107 107 2 46.5 97 .5 97 3
YG
جدول محاسبات نیرو ولنگر مربوط به سد لتیان:
لنگر در حول
مرکز
بازو نسبت به مرکز
سطح
مقدار
نیرو
(KN)
محاسبات
بار(KN (
شرح نیرو
1 2 3 4 5
ساعتگرد
پادس
اعتگ
رد
افقی قائم
الف)
بارهاي
قائم
1)وزن
سد
19.45 24 50634 50634 2
43.5 97
(a)
1
8 107 24 20544 20544 (b)
18.55 24 54128 54128 2
46.5 97
(c)
2)وزن
آب
33.95
10 43.597 21097.51 21097.51 (d)
26.7
1010 43.5 4350 4350 (e)
3)زلزله
قائم
19.45 g 6KN (a) 50634./ 0937 46542.
1 9 (b) 20544 ./ 0937g 18883.
18.55 45 (c) 54126.0937g 49752.
33.95 7 (d) 21097.5./ 0937g 19392.
26.7 5 (e) 4350./ 0937g 3998.
4)برکن
ش(up
(lift
20) 13980.2 13980.2
2
107 35.66
.8 (
U1
) 13629.3 13692.3
2
78 35.66 2 9.8 (
U2 U
U U1U2 27609.93 26609.93
U=U1
+U2
ب)
بارهاي
افقی
1)زلزله
افقی
75444.66 3.46
506341.49 75444.66 (a)
30610.56 17.7
20544 1.49 30610.56 (b)
80647.74 3.46
541261.49 80647.74 (c)
1073 35.66
.51071079.8 56100
(2
فشار
استاتی
کی آب
.72682.18104 6204.9
3)فشار
هیدرود
ینامیک
ي
78.375 105.9
2 9.81 2.78 152.28 2
نیروي
موج
سدهاي لتیان و سفیدرود هر دو از نوع پشت بنددار و از لحاظ مشخصات هندسی بسیار شبیه به هم می باشند تحقیقات بسیار
اندکی نسبت به پاسخ این سدها نسبت به زلزله انجام گرفته است شاید به این علت که این نوع سدها کمتر از سدهاي وزنی و
قوسی مورداستفاده قرار میگیرند. به دلیل نبود مطالعات پاسخ پارامتري و جامع، میزان اهمیت عوامل مختلف مثل برهم کنش سد
وآب از یک سو وسد وسنگ کف از سوي دیگر, درپاسخ زلزله این نوع سدها چندان مشخص نمی باشد.
احتمال ترك خوردگی در سدهاي وزنی در قسمت فوقانی سد ودر سدهاي قوسی در نزدیکی تکیه گاه و بالاي قوس بیشتر است
.سدهاي بتنی قوسی یا وزنی طوري طراحی می شوند که بار وزن و فشارهیدرواستاتیک آب را با حداقل تنش کششی به تکیه گاهها
منتقل نمایند تنشهاي فشاري پدید آمده درسدمعمولاتا مقاومت فشاري بتن فاصله زیادي دارند زیرا تنش مجاز که مبناي کنترل
طرح می باشد محدود به مقداري کمتر از مقاومت فشاري می باشد بهنگام زلزله تنشهاي تناوبی در نقاط مختلف سد بوجود می آید
در نواحی که تحت تنش فشاري بزرگی هستند مجموع تنشهاي دینامیکی و استاتیکی معمولا تامقاومت فشاري بتن فاصله دارند و
لذاغالبا پس از زلزله خرد شدگی ناشی از تنشهاي فشاري دیده نمی شود و یا در صورت وقوع بصورت موضعی و در اطراف سازه هاي
جنبی می باشد در مقابل بدلیل کوچکی مقاومت کششی بتن که حدود 0/1 مقاومت فشاري است تنشهاي دینامیکی میتواند در
نواحی خاصی منجر به گسیختگی کششی و گاه برشی شوند نواحی مستعد ترك خوردگی کششی بخشهایی از سد هستند که در
حالت تحت تنش فشاري کوچکی هستند ولی بهنگام زلزله تنشهاي دینامیکی بزرگی را تجربه می کنند .در سدهاي وزنی پشت بند
دار مثل لتیان و سفید رود در بخش فوقانی سد بخصوص محلی که شیب پایین دست تغییر می کند از جمله نواحی مستعد ترك
خوردگی هستند زیرا در این ناحیه وزن بتن فوقانی کم است در نتیجه بار مرده کوچک است. در مقابل بدلیل پاسخ دینامیکی این
سد ها معمولا شتاب شتاب افقی این نواحی معمولا چندین برابر شتاب افقی در پی سد بوده در نتیجه بارهاي دینامیکی بسیار بزرگی
به این بخش وارد میشود مجموع دو عامل فوق الذکر سبب می شود که ترك خوردگی کششی یا برشی پس از زلزله هاي بزرگ در
این نواحی مشاهده شود براي مثال در سدهاي سفید رود و کوینا چنین کیفیتی بعد از زلزله مشاهده شده است علاوه بر مسئله
تنشها عوامل دیگري بر ترك خوردن بتن تاثیر دارندمهمتر از همه درزها هستند زیرا درزهاي ساختمانی بین بلوکهاي مجاور درزهاي
انقطاع بتن ریزي و درز بین پی و بدنه سد داراي مقاومت کمتري نسبت به بتن یکپارچه هستند در نتیجه در هنگام زلزله به سرعت
ترك خورده و به امر گسترش ترك کمک می کننددر نتیجه فرض بتن همگن و یکپارچه به تخمین کمتر از واقع ترك خوردگی
منجر می شود از دیگرعوامل آسیب هاي سدهاي بتن در زلزله مسئله انقباض بتن و تنشهاي حرارتی ناشی از آن می باشد که میتواند
سبب کشش در بتن شود و این نقاط را براي ترك خوردگی آماده نمایند با توجه به آنکه تنشهاي حرارتی تابع دما می باشند این
نکته که زلزله در چه فصلی رخ دهد حائز اهمیت است علاوه بر آن مسئله خزش در بتن که باعث التیام تنشها می شود و به توزیع
یکنواخت تر تنشهاي کمک میکند را در صورت امکان باید در نظر گرفت در نتیجه فاصله زمانی بین ساخت سد تا وقوع زلزله عامل
مهم دیگري است که در میزان ترك خوردن بتن تاثیر دارد علاوه بر مسئله خزش ،مقاومت و سختی بتن تابع عمر آن میباشد
.آزمایشات انجام شده موید آن است که رفتار بتن تحت تنشهاي متناوب فشاري تا 60 درصد مقاومت قشاري ارتجاعی خطی است از
طرف دیگر آنالیز دینامیکی سدهاي بتنی مبین آنست که تنشهاي فشاري طی زلزله جز در بخشهاي کوچکی از سد بندرت از این
حد فراتر می رود زیرا همانگونه که گفته شد تنشهاي فشاري بتن تحت بارها ي سرویس به مقاومت مجاز محدود میگردند که خود
کسري از مقاومت فشاري بتن میباشد در نتیجه رفتار غیر خطی بتن در فشار شامل جذب انرژي در فشاردر حلقه پس ماند و تغییر
در سختی سازه قابل اغماض می باشد.رفتار بتن در محدوده تنشهاي کششی نیز غیر خطی است ولی چون مقاومت کششی بتن
نسبت کوچکی از مقاومت فشاري آن است و از طرف دیگر با افزایش کرنش ها و ترك خوردگی بتن این مقاومت به مقادیر ناچیزي
نقصان می یابد در محاسبات دینامیکی سدها با دقت فابل فبول رفتار بتن رادر کشش ارتجاعی خطی در نظر می گیرندو نمودار تنش
– کرنش مماس بر منحنی تنش –کرنش در کرنش صفردرنظر گرفت علاوه بر بتن آب موجود در ترکها و درزها نیز بر توزیع تنش
اثر گذاشته و شروع و توسعه ترك خوردگی تحت الشعاع قرار می دهداین امر مخصوصا در بخشهاي پایینی سد و محل تاج سدتاپی
سنگی اهمیت بیشتري دارد عموما فقط فشار حفره هاي استاتیکی به هنگام آنالیز زلزله در نظر گرفته میشود(به جاي آنکه اثر تواما
استاتیکی و دینامیکی در نظر گرفته شود )زیرا هر چند که پاسخ در هنگام زلزله تحت تاثیر تنشهاي موثر و فشار حفره اي است اما
معمولا فرض می شود آب حفره اي به هنگام سیکل ها ي فشار حرکت نمی کند این بدان علت است که به هنگام زلزله تنشهاي
دینامیکی به سرعت تغییر نموده و آب حفره اي زمان لازم براي حرکت را پیدا نمی کند در نتیجه می توان مجموعه بتن و آب
حفره اي را به عنوان یک جسم در نظر گرفته و پدیده ترك خوردگی را بر حسب تنشهاي کل بیان نمود بنا بر این یک مدل واقعی
براي پیش بینی رفتار بتن می تواند مبتنی بر رفتار ارتجاعی تا مرحله شکست و گسیختگی ترد شامل پیش بینی محل شروع ترك
خوردگی و نحوه گسترش آن باشد .
بطور خلاصه نواحی صدمه پذیر این نوع سدها بشرح زیر می باشد:
الف-اتصالات بالا دست پشت بندها
ب-نواحی که آبگیرها عبور می نمایند
ج-اتصالات بین دالهاي مسطح از نوع Ambursen و یا قوسها در سدهاي چند قوسه یا پشت بندها
د-ناحیه مجاور پی در پشت بندها
سد سفیدرود دقیقا در مرکز زلزله واقع شده و میتوان فرض کردکه یکی از گسلهاي دخیل در زلزله از چند صد متري (بالادست یا
پایین دست)محور سد به موازت آن میگذرد اما احتمالا هیچ گسل فعالی درست از پی سد عبور نمیکند. به همین نحو سد لتیان
نیز در فاصله مشابهی از گسل فعال قرار گرفته است طوري که نزدیکترن فاصله راندگی شمال تهران از ساختگاه سد لتیان حدود
3/3 کیلومتر می باشد و توان لرزه زایی این گسل بر پایه روابط تجربی ، زمینلرزه اي به بزرگاي Ms6/9 بر آورد می شود همچنین
نزدیکترین فاصله گسل تلو از ساختگاه سد لتیان حدود6/5 کیلومتر و حداکثر توان لرزه زایی آن بر پایه روابط تجربی ، زمین لرزه
اي به بزرگاي(Ms(6/6 برآورد می شود.و بالاخره نزدیکترین فاصله گسل مشاء از ساختگاه سد لتیان 7 کیلومتر می باشد وتوان
لرزه زایی این گسل بر پایه روابط تجربی ، زمینلرزه اي به بزرگاي بیش از (Ms(7 برآورد می شود.
با توجه به موارد فوق وقوع زلزله اي مشابه رودبار و منجیل در ساختگاه سد لتیان بسیار محتمل می باشد
علی الخصوص آنکه زلزله هایی با مشخصات زیر نیز در ساختگاه این سد رخ داده است:
-1 زمین لرزه 22 ژوئیه 1927 میلادي شمال دشت کویر:
شب هنگام 31 تیر ماه 1306 خورشیدي زمین لرزه اي به بزرگاي (Ms (9 / در فاصله حدود 150 کیلومتري جنوب باختري سد
لتیان بوقوع پیوست بدنبال زمین لرزه اصلی پس لرزه هاي بسیار زیاد رخ داد که به گونه اي گسترده حس شد.
2 – زمین لرزه 12 اکتبر 1930 میلادي آه – مبارك آباد:
زمین لرزه آه ومبارکآباد با بزرگاي (Ms(/2 5روز پنجشـنبه دهم مهر ماه 1306 خورشـیدي در فاصـله حدود 3 کیلومتري شـمال
خاوري ساختگاه سد لتیان رویداد.کانون سطحی زمین لرزه تو سط پایگاههاي ISC با خطاي حدود 14 کیلومتر ن سبت به مرکز
سطحی مهلرزه اي معرفی شده است. با وجود کوچک بودن بزرگاي زمین لرزه آه – مبارك آباد بسبب قرار گرفتن کانون مهلرزه بر
روي گسل مشاء ونزدیکی آن به ساختگاه سد لتیان از ارزش ویژه اي برخوردار است.
-3 زمین لرزه 25 سپتامبر :1940
مرکز سطحی زمین لرزه در فاصله 65 کیلومتري ساختگا ه سد لتیان وبزرگاي زمین لرزه (Ms( 5 بوده است.
-4 زمین لرزه2 سپتامبر :1954
زمین لرزه اي(Ms (4/5 در فاصله 34 کیلومتري شمال خاوري ساختگاه سد لتیان در حوالی روستاي موشا به وقوع پیوست وسبب
جنبش دوباره گسل مشاء گردید.
-5 زمین لرزه 2 ژوئیه 1957 میلادي سنگچال:
زمینلرزه اي ویرانگر به بزرگاي (Ms (6/7 و در فاصله حدود 74 کیلومتري شمال خاوري ساختگاه سد لتیان سبب ویران پهنه اي
در سنگچال البرز گردید . شدت این زمینلرزه در تهران حدود V درجه مرکالی اصلاح شده برآورد شده است.
-6 زمین لرزه اول سپتامبر 1962 بوئین زهرا :
زمینلرزهاي مخرب و ویرانگر که بزرگاي این زمینلرزه 7/2Ms و 6/9 Mb گزارش شده است .
-7 زمینلرزه 8 نوامبر 1966 میلادي صمغ آباد طالقان :
بزرگاي این زمینلرزه توسط ISC 4/8 Mb وتوسط USCGS برابر 5 Mb گزارش شده است و فاصله آن تا ساختگاه سد لتیان
حدود 90 کیلومتر برآورد می شود.
-8 زمین لرزه 3 اکتبر 1970 میلادي تهران :
بزرگاي این زمین لرزه4/1 Mb توسـط USCGS گزارش گردیده اسـت فاصـله این زمینلرزه از سـاختگاه سـد لتیان حدود 43
کیلومتر برآورد شده است.
-9 زمینلرزه 10ژانویه 1974 :
زمین لرزه اي به بزرگاي 4/3 Mb در فاصله حدود 25 کیلومتري شمال خاوري ساختگاه سد لتیان بوقوع پیوسته است
سد سفید رود وسازه هاي وابسته به آن و تاسیسات آنرا می توان جزوه سازه هاي ردیف «ب» یعنی خسارت دیده ولی منهدم نشده
محسوب نمود در واقع بر سد و سازههاي آن صدمات جدي وارد شده که در صورت عدم تعمیرات بموقع امکان بهره برداري از آن
وجود نداشت.
پس از زلزله احتمالی در ساختگاه لتیان باید بازرسی هاي زیر براي کنترل پایداري سد انجام گیرد:
-1 بازرسی مقدماتی از سد بلافاصله از زلزله
-2 بازرسی اصلی از سد بعد از وقوع زلزله
-3 بازرسی تفصیلی از سازه سد و سازه هاي وابسته به آن (شامل ابزارهاي رفتار نگاري و …)
-4 ارزیابی مقدماتی رفتار سد بعد از وقوع زلزله
-5 بازرسی تفصیلی و آزمایش تجهیزات هیدرو مکانیکی
-6 نتایج و نتیجه گیري هاي حاصل از این بازرسی ها
