ژئوسنتتیک ها در سدهای خاکی (سری سوم- 5 مقاله علمی پژوهشی)

1- بررسی و ارزیابی کاربرد مصالح ژئوسنتتیک در سدهای خاکی

چکیده

ژئوسنتتیک ها محصولات مسطحی هستند که از مواد پلیمری ساخته شده و بعنوان یک بخش جدائی ناپذیر در پروژه های مهندسی عمران بهمراه خاک ، سنگ ، زمین یا سایر مصالح مرتبط با مهندسی ژئوتکنیک بکار برده می شوند . امروزه استفاده از ژئوسنتتیک ها ، به اشکال گوناگون در طرح های مختلف عمرانی متداول است . آنچه که قابل توجه می باشد این است که با طراحی و اجرای صحیح و همچنین بررسی مسائل اقتصادی مربوط به آنها می توان یک راه حل مهندسی مناسب را برای پروژه مورد نظر ارائه داد . در واقع با این محصولات می توان خصوصیات فیزیکی و مکانیکی زمین را طبق آنچه شرایط پروژه های ساختمانی ، راهسازی یا خاکی ایجاب می کند، تغییر داد و به این طریق نیازهای طرح را بهتر برآورده نمود . با توجه به گسترش کاربرد مصالح ژئوسنتتیک در این مقاله سعی خواهد شد استفاده از این مصالح در سدهای خاکی با هدف ایفای نقش فیلتر ، زهکشی ، آب بندی ، تسلیح و محافظت بستر و... مورد بررسی قرار گیرد. استفاده از این مواد برای احداث سدهای جدید و ترمیم سدهای قدیمی رواج یافته است که اگر به طور مناسبی طراحی و اجرا شوند ، باعث افزایش ایمنی سد خاکی شده و تاثیرات مثبت زیست محیطی بر جای خواهند گذاشت .

2- استفاده از ژئوممبران در سد خاکی شَوک

چکیده

در ابتدای اجرای مراحل احداث سد خاکیهسته رسی شوک، پیمانکار با مشکل کو بیدن رس مواجه گردید. زیرا باران های محلی و رطوبت نسبی بالا ی شبانه (در اکثر مواقع هوا مه آلود بود ) اجازه دست یابی خاک رس به رطوبت بهینه جهت کوبیدن را نمیداد. این مشکل طراح را بر آن داشت که طرح را بازنگری نماید. در این بازنگری، سد خاکی با لایه ی ژئوممبران جانشین سد خاکی هسته رسی گردید. با بررسی سابقه ای از سدهای بزرگ دنیا که د ر ساخت آن ها از مواد ژئوسنتتیک استفاده شده بود و تحقیقا ت آزمایشی انجام شده، نتیجه شد که در در اینگونه موارد چنانچه منابع قرضه GP اختیار باشد، می توان از لایه ی ژئوممبران، پوشیده از دو لایه ی ، ژئوتکستایل استفاده نمود به شرط آن که شیب جداره ی بالادست به اندازه ی کافی کم باشد تا پدیده ی لغزش رخ ندهد. مصالح GP خاصیت زهکشی بسیار بالایی داشته در نتیجه با اجرای یک سیستم زهکشی، امکان بازدید سد به منظور بررسی نشت در زمان بهره برداری می باشد. در ضمن ایجاد یک سطح صاف در سطح شیروانی بالادست بر روی مصالح GP امکانپذیر می باشد . استفاده از GCL به منظور جلوگیری از نشت در صورت تَرک برداشتن ژئوممبران است. اما ژئوممبران همراه با GCL یا یک لایه بتن در سدهای کوچک گران تمام میشود. زیرا که میزان نشت از ژئوممبران تنها، بسیار اندک و قابل قبول در بسیاری از سدهای خاکی کوچک می باشد. در نتیجه سد خاکی شوک با یک لایه ی ژئوممبران، با شیب شیروانی ۳:۱ طراحی شد.

3- اولین تجربه کاربرد ژئوسنتتیک ها درصنعت سد و نیروگاه های برق آبی، پوشش مخزن خاکی ذخیره آب نیروگاه کوهرنگ

چکیده

نیروگاه بر قآبی کوهرنگ در 90 کیلومتری شهرکرد در پایین دست تونل شماره 2 کوهرنگ واقع شده است. جهت ذخیره آب ورودی به نیروگاه در ساعات پیک، مخزنی با حجم 80,000 متر مکعب بصورت خاکی طراحی شد ه است. دربدنه خاکریز مخزن ذخیره آب نیروگاه آبی کوهرنگ به جای استفاده از هسته رسی جهت آ ببندی مخزن از لایه ژئوممبرین استفاده شد. استفاده از این مصالح به دلیل نبود مصالح رسی با پلاستیسیته مناسب در نزدیکی پروژه وشرایط اقلیمی و بارش و سرمای منطقه که معمولاً بیش از شش ماه از سال فعالیت عملیات خاکی، علی الخصوص خاکریزی رس امکان پذیرنبوده و برای تحقق برنامه زما نبندی و کاهش زمان اجرا از این مصالح استفاده شد ه است. نصب لایه آ ببند ژئوممبرین در مدت بسیار کوتاهی انجام شد که کارایی و آ ببندی آن با توجه به نتایج حاصل از رفتار سنجی، ابزار دقیق نصب شده در مخزن نیروگا ه کوهرنگ بسیار بالا بود و هیچگونه نشت آب از پوشش ژئوممبرین ملاحظه و ثبت نشد. استفاده از مصالح مذکور در اجراء سدهای خاکی و ساختگا ههایی که با مشکل تأمین منابع قرضه مناسب جهت اجراء هسته رسی در سد مواجه هستند، مناسب بوده و کیفیت و سرعت کار را بهبود م یبخشد.

4- بررسی عددی پایداری بدنه سدهای خاکی مسلح شده با مصالح ژئوسنتتیک در بارگذاری لرزه ای

چکیده

در تحقیق حاضر، مدل سازی عددی به روش اجزا محدود بر روی یک سد خاکی مسلح شده با ژئوسنتتیک انجام پذیرفته است. این مدلسازی توسط مدل عددی PLAXIS2D به صورت دو بعدی انجام شده است. برای مدلسازی از داده های یک پروژه واقعی استفاده شده است. این مدلسازی در دو حالت کلی استاتیکی و دینامیکی انجام شده است. در حالت استاتیکی سد خاکی در حالتی که سد با سه لایه ژئوسنتتیک مسلح شده و با پنج لایه ژئوسنتتیک مسلح شده و با نه لایه ژئوسنتتیک مسلح شده و درحالت غیر مسلح، مدلسازی شده است و تغییر شکل ها و تنش ها و ضریب اطمینان پایداری مورد بررسی قرار گرفته است. سپس مدل استاتیکی پس از قرار دادن تراز آبگیری سد، تحت بارگذاری دینامیکی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که استفاده از ژئوسنتتیک موجب کاهش تغییر شکل ها و افزایش ضریباطمینان پایداری سد چه در حالت استاتیکی و چه در حالت دینامیکی می شود. هرچقدر تعداد لایه های ژئوسنتتیک بیشتر شود سبب پایداری بیشتر سد می شود. بعلاوه استفاده از مصالح ژئوسنتتیک تنش های برشی و کرنش های برشی را در هسته سد کاهش می دهد و احتمال ایجاد ترک و یا شکست برشی را در هسته سد کاهش می دهد. از طرفی امکان ساخت سد خاکی با شیب )بالادست وپایین دست(تندتر در حالت استفاده از ژئوسنتتیک وجود دارد که منجر به کاهش مصالح خاکریز میشود.

5- بررسی اندرکنش خاک و ژئوممبرین به عنوان المان آب بند سد های خاکی

چکیده

ژئوممبرین ها یکی از پرکاربردترین مواد ژئوسنتتیک در پروژه های مختلف عمرانی می باشند . عملکرد اولیه آن ها به عنوان مانعی در برابر جریان سیال و به طور ویژه به عنوان المان آب بندی سدها است. ژئوممبرین های با سطح صیقلی که اغلب در ترکیب با خاک های مختلف و با زبری سطحی کم مورد استفاده قرار می گیرند، با چالش تامین مقاومت برشی مناسب در امتداد سطح مشترک با خاک مواجه هستند . لذا تعیین مقادیر مناسب پارامترهای مقاومت برشی سطح مشترک در طراحی از اهمیت ویژه ای برخوردار است . اگرچه تحقیقات گسترده ای بر روی مقاومت برشی سطح مشترک انجام شده است، اما همچنان در دانش ویژه و کنترل عوامل اولیه موثر بر مقادیر اندازه گیری پارامترهای مقاومت برشی سطح مشترک و وجود برنامه کامپیوتری جهت آنالیز و بررسی حالات مختلف، احساس خلا می شود . در این مقاله با بکارگیری روش المان مجزا در مدل سازی اندرکنش خاک یا دو تراکم اول یه متفاوت و نرخ برش های مختلف و بررسی نتایج آن با نتایج آزمایشات آزمایشگاهی، اندرکنش خاک و ژئوممبرین صاف مورد بررسی قرار گرفته است . با گسترش مدل ساز ی عدد ی می توان درک بهتری از مکانیزم رفتار برش خاک های دانه ای بر ژئوممبری نها کسب کرد و پارامترهای بهینه را برای طراحی انتخاب نمود.