مقاله پایداری سدهای خاکی در برابر زلزله

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 مقاله پایداری سدهای خاکی در برابر زلزله دارای ۲۲ صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله پایداری سدهای خاکی در برابر زلزله  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است

بخشی از فهرست مطالب پروژه مقاله پایداری سدهای خاکی در برابر زلزله

مقدمه  
حالتهای شکست  
ویژگی های دینامیکی سدهای خاکی  
استهلاک  
محاسبه نیروهای وارد بر سد به روش استاتیکی  
ضریب زلزله  
تحلیل دینامیکی سدهای خاکی  
روش مجزا سازی  
بررسی اثر برخی از زلزله های وقوع یافته بر سد های خاکی اطراف آن ها  
زلزله کانتی کالیفرنیا (kern country)  
زلزله فالن(fallon)در نوادا  
زلزله توکاچی(Tokachi-oki)در ژاپن  
تخریبهای حاصله از زلزله های دیگر  
نتیجه گیری  
رعایت نکات احتیاطی در طرح مقطع عرضی سد  
رعایت نکات جنبی در کل منطقه و سیستم سد –شالوده  
منابع:  

بخشی از منابع و مراجع پروژه مقاله پایداری سدهای خاکی در برابر زلزله

۱-تاثیر زلزله بر سد های خاکی-دکتر محمود وفاییان-جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی اصفهان-چاپ اول

۲- طراحی وساخت سد های مخزنی(جلد ۲)- دکتر ابوالفضل شمسایی- مرکز انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران-چاپ اول

۳-مهندسی سد های خاکی-دکتر سعید خرقانی و مهندس ناصر فخاری- انتشارات دانشگاه صنعت آب و برق –چاپ اول

۴- مهندسی زلزله – دکتر حسن مقدم- نشر فراهنگ – چاپ چهارم

۵- اصول مهندسی ژئوتکنیک (جلد اول)- براجا ام داس – موسسه انتشارات پارس آیین- چاپ دهم

۶- روش های رایج در طراحی وساخت سد های خاکی استانلی دویلسون ورائول چ مارسال- انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز – چاپ اول

مقدمه

آسیب پذیری سدهای خاکی در برابر زلزله از دیرباز مورد توجه بوده زیرا مکرار شاهد ناپایداری آنها در هنگام زلزله های  قوی و مخرب بوده ایم . در آمریکا در اواخر دهه ۱۹۵۰توجه بیشتری به پایداری لرزه ای سدهای خاکی معطوف شد. نمونه ای از خرابی سدهاوشیروانی های خاکی در زلزله را می توان در موارد زیر یافت؛ انهدام مخزن بلودین هیلز[۱][۱] در لوس انجلس ،انهدام شیروانی سد شفیلد [۲][۲] در اثر زلزله نه چندان قوی سانتا باربارا[۳][۳] در سال ۱۹۲۲ و انهدام شیروانی بالا دست سان فرناندو [۴][۴] در ۱۹۷۱

حالتهای شکست

انواع آسیبهای احتمالی یک سد خاکی بهنگام زلزله با توجه به شکل ۱ به شرح زیراست

الف.شکست و ریزش  سد به علت وجودگسل  اصلی در زیر قاعده سد

باید توجه داشت که معمولا گسلها از میان دره ها ی آبخیز عبور می کنند و اتفاقا مکان مناسب برای احداث سد نیز در همین دره ها است.البته همه گسلها فعال ومخرب نمی باشند

ب.گسیختگی دامنه سد دراثر جنبش زمین (لغزش شیروانی ها یبالا دست و پایین دست )

پ.از بین رفتن ارتفاع آزاد در اثر نشست نا متعادل در منطقه

ت.از بی رفتن ارتفاع آزاد در اثر لغزش دامنه ها وعریض شدن سد

ث.لغزش سد روی لایه های ضعیف

ج.سر ریزشدن آب از روی سد در اثر ایجاد امواج سطح آب

چ.شکست سرریز یا لوله ها خروجی آب به علتهای مختلف ،و نیزانسداد لوله های خروجی و سر ریزو یا زهکشها

همچنین تخریب سد خاکی می تواند بر اثر عوامل زیر باشد

o       سرریزشدن آب از روی سد در اثر زمین لغزه ای ناگهانی در مخزن

o       روانگرایی ماسه های اشباع با تراکم پایین ،و یا از بین رفتن مقاومت رسهای اشباع در اثر ارتعاش زلزله؛زیرا امواج فشار ناشی از زلزله در وهله اول به آب منفذی وارد می شودو ناگهان  از تنش موثر خاک کاسته وموجب کم شدن مقاومت برشی میگردد

ویژگی های دینامیکی سدهای خاکی

جنس خاک پی سد نقش مهمی بر پایداری آن دارد.انهدام سد،روی سنگهای سخت ومحکم کمتر از سنگهای نرم است و بدترین حالت آن است که سد بر روی زمینهای رسی تحکیم نشده احداث شود (مانند سدهایی که روی آبرفتهای ضخیم رودخانه ای بنا شده اند).دامنه امواج ارتجاعی زلزله به هنگام عبور از لایه های سست ،زیاد شده و از سرعت امواج کاسته می شود

در زلزله های شدید ،دامنه نوسانات به ۳۰تا۶۰سانتیمتر ،و طول امواج به ۱۵تا۳۰مترمی رسد.نشست خاکهای ریزدانه بیش از خاکهای دانه ای(شنی)است

ماسه با تراکم کم و سست در زیر آبهای زیرزمینی در اثر افزلیش فشار منفذی روان می شوند.با کاهش سرعت امواج ،دامنه نوسانات زیاد می شود .سرعت متوسط امواج در مصالح مختلف تفاوت دارد .در جدول الف سرعت امواج زلزله برای برخی مصالح خاکی درج شده است

جدول الف.سرعت امواج زلزله در محیطهای مختلف

مصالح سرعت(متر بر ثانیه) ماسه سست

شن سست

رسوبات دریایی

شن متراکم

شن سیمان دار (بهم چسبیده)

ماسه سنگ ۴۵۰-

۶۰۰-

۱۰۰۰-

۱۰۵۰-

۱۵۰۰-

۲۴۰۰-

استهلاک

می دانیم که استهلاک موجب کاهش نیروهای زلزله می شود زیراانرژی حاصل از زلزله را جذب نموده و مستهلک می سازد .خاصیت استهلاک ناشی از عوامل مختلفی است مانند:رفتار پسماند ،استهلاک مکانیکی ناشی از لغزش در سطح ،لزجت داخلی ذرات ،و مقاومت (لزجت)خارجی آب یا هوا

درخاکهای دانه ای [۵][۵] استهلاک ناشی از اصطکاک از عوامل دیگر مهمتر است

.ضریب استهلاک سدهای خاکی بر حسب نوع مصالح مصرفی متفاوت است و می تواند بین ۱۰%تا۲۰%تغییر کند.فرکانس طبیعی اکثر خاکها بین۲۰تا۳۰هرتز است و با افزایش مقاومت خاک زیاد می شود

محاسبه نیروهای وارد بر سد به روش استاتیکی

در روش استاتیکی ،نیروی زلزله به صورت یک نیروی افقی ثابت در برابردرصدی از وزن سد به آن وارد شده و آنگاه ضریب اطمینان سطوح احتمالی لغزش به روشهای مختلف (فلینیوس،بیشاپ،روش گوه)محاسبه می گردد.کمترین ضریب اطمینان با سطح لغزش بحرانی متناظر خواهد بود.در روش فلینیوس سطح لغزش به صورت بخشی از یک دایره در نظر گرفته شده و قطاع ناقصی از یک شیروانی خاکی بر روی سطح مزبور ،و حول مرکزاختیاری این  دایره  می لغزد ،شیروانی به لایه هایی قائم و موازی تقسیم شده و نیروی زلزله لایه nام به صورت دونیروی افقی بیان می شود .  یکی مربوط به قسمت خشک و دیگری مربوط به قسمت مرطوب است

ضریب زلزله

در آمریکا معمولا ضریب زلزله سذهای خاکی را بین ۰۵/۰تا۱۵/۰ در نظر گرفته و نیروی زلزله را به صورت استاتیکی به سد اعمال می کنند.آیین نامه ژاپنی کمیته ملی ژاپنی ساخت سدهای بزرگ در سال ۱۹۵۷ضریب زلزله را بین ۱۲/۰تا۲۵/۰تعیین نموده است

البته باید دانست که نیروی زلزله واقعی می تواند بسیار بزرگتر از مقادیر اختیار شده در روش استاتیکی باشد .علاوه بر این به علت حرکتهای ارتعاشی سد،توزیع شتاب در ارتفاع سد بر خلاف فرضیات بخش قبلی به صورت یکنواخت نبوده و هر قدر به سمت تاج سد نزدیک شویم شتاب افزایش می یابد. محاسبات نشان می دهد که مقادیر شتاب تاج سد می تواند چند برابر شتاب پایه باشد . از این رو در کنار روشهایی که مقادیر ضریب زلزله را به طور ساده مساوی با یک مقدار ثابت فرض می کنند روش های پیچیده تری نیز مورد استفاده قرار می گیرد .که تبعا دقیق تر می باشد

تحلیل دینامیکی سدهای خاکی

برای درک رفتار واقعی سدخاکی زیر اثر ارتعاشات زلزله باید مدل دینامیکی مناسبی را برای سد انتخاب نموده و پاسخ لحظه ای آن را مورد مطالعه قرارداد. تاکنون روشهای مختلفی برای تحلیل دینامیکی سدهای خاکی توسط محققان مورد استفاده قرار گرفته است که اهم آن در زیر آمده است

روشهای مبتنی بر حل معادلات حرکت سد

روش مجزا سازی سد به لایه های موازی ،و تحلیل دینامیکی آن به روشهای عددی

روش اجزاءمحدود

که در ایجا به عنوان نمونه روش مجزاسازی به طور مختصر توضیح داده می شود

روش مجزا سازی

در این روش سد به لایه های موازی تقسیم شده و خواص هر لایه (جرم و سختی)به صورت متمرکز و مجزا مدل می گردد،و نهایتا سازه به صورت مجموعه ای از جرم ها متمرکز در می آید که با فنر به هم متصل شده اند .گاهی هر لایه افقی را نیز به چند بخش مجزا تقسیم کرده و آنها را بافنر به هم وصل می نمایند .چنین مدلی می تواند بیانگر تغییرات خواص سد در مقاطع مختلف باشد. از مزایای این روش توانایی آن در بیان رفتار غیر خطی سازه است  .برای بدست آوردن معادلات حرکت ،ابتدا سد را صورت لایه لایه در می آوریم

و سپس می توان سختی هر لایه را به صورت مجزا محاسبه و سختی کل را از روش فنرها محاسبه کرد

بررسی اثر برخی از زلزله های وقوع یافته بر سد های خاکی اطراف آن ها

زلزله کانتی کالیفرنیا (kern country)