ارسال پاسخ 
 
رتبه موضوع
  • 3 رای - 3.67 ميانگين
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
مقدمه اي بر بررسي هاي ايمن سازي در سدهاي قوسي
08-23-2008, 03:50 PM 65
شماره : #1
مقدمه اي بر بررسي هاي ايمن سازي در سدهاي قوسي
سدهاي قوسي از انواع سدهاي با اضافه ظرفيت باربري بالا و خصيصه ي خود انطباقي و برتري نسبت ايمني به قيمت بهره مي برند. هر چه سد قوسي مرتفع تر و بزرگتر باشد، به همان نسبت شرايط زمين شناسي محل سد پيچيده تر بوده و ظرفيت مخزن نيز بزرگ تر خواهد بود. بنابراين، در صورت وقوع هر گونه خرابي در اين سدها، اقتصاد ملي متحمل زيان فراوان شده و زندگي و دارايي مردم در معرض خطر قرار خواهد گرفت. در نتيجه، خسارت بالاي ناشي از فروريزي سد نشان دهنده ي اهميت بالايي است که بايد به ارزيابي و نظارت بر مسائل امنيتي سد اختصاص داده شود. درحال حاضر، مهمترين اهداف در بررسي هاي امنيتي در اين زمينه شامل، تئوري مقاومت، تئوري پايداري، تئوري قابليت اتکاء، تئوري صدمات شکستگي به همراه تحليل هاي شبيه سازي عددي، تست مدل ژئوهندسي، ارزيابي و تحليل بالعکس داده ها و غيره مي باشد. با اين وجود، اين اهداف، دور از اصول تئوريکال علمي و اقبال از سوي چرخه ي مهندسين سد مي باشد. اين مقاله درباره ي پيشرفت هاي صورت گرفته در زمينه ي سدهاي قوسي و زيان و خسارت ناشي از فروريزي اين سدها و خلاصه اي بر تئوري هاي اصلي موجود و اهداف ارزيابي هاي امنيتي سدهاي قوسي بوده و نقاط ضعف اين تئوري ها و اهداف را تحليل کرده و مشکلات موجود بر سر راه تحقيقات آينده را مورد اشاره قرار داده و نهايتاً به مسائل و موضوعات حياتي و نقاط مشکل ساز به عنوان ارزيابي هاي امنيتي سدهاي قوسي مي پردازد






مقدمه:



سدهاي‌ قوسي‌ گونه‌اي‌ از سدهاي‌ امن‌ و اقتصادي‌ مي‌باشند. از زمان‌ ساخت‌ اولين‌ سد قوسي‌ در جهان‌ (سد زولا) در فرانسه‌ در سال‌ 1854 و اولين‌ سد قوسي‌ بلند در جهان‌(سد هاور) (به‌ ارتفاع‌ 221 متر و طول‌ تاج‌ 372 متر) در آمريکا در سال 1936، سدهاي ‌قوسي‌ به‌ لطف‌ اضافه‌ ظرفيت‌ باربري‌ منحصر بفرد و خصيصه ي خود- تنظيمي، به‌ وفور مورد توجه‌ مهندسين‌ سد در زمينه‌ ساخت‌ سد در سراسر جهان ‌قرار گرفته‌ اند‌. در حال‌ حاضر بيش‌ از نيمي‌ از سدهاي‌ عظيم‌ ساخته‌ شده‌ در سراسر جهان‌ با ارتفاعي‌ بيش‌ از 200 متر از نوع‌ سدهاي‌ قوسي‌ مي‌باشند. در نواحي‌ غربي‌ چين‌ گروهي‌ از سدهاي‌ قوسي‌ ممتاز جهان‌ با ارتفاعي‌ بيش‌ از 300 متر در دست‌ ساخت‌ بوده‌ و يا ساخته‌ خواهند شد. سد سازي‌ در تمام‌ کشورهاي‌ جهان اين‌ موضوع‌ را به‌ اثبات‌ رسانيده‌ است‌، که‌ هر چه‌ سد بلندتر و مرتفع تر باشد، اهميت‌ اقتصادي‌ و جنبه هاي‌ امنيتي‌ آن‌ بيشتر خواهد بود. بطور کلي‌، سدهاي‌ قوسي‌ با مخازن‌ عظيم مانند سد قوسي‌ مالپاست‌ فرانسه‌، سد قوسي‌ وايونت‌ ايتاليا و غيره ثابت کرده اند که در صورت‌ فروريزي و خرابي، عواقب‌ اين‌ مسئله‌ کاملاً جدي‌ بوده‌ و نه‌ تنها اقتصاد ملي‌ را متحمل‌ زيان‌ قابل‌ توجهي‌ مي کنند، بلکه‌ جان‌ و مال‌ مردم‌ را شديداً به‌ خطر خواهند انداخت‌. در سال‌ 1959 سد قوسي‌ مالپاست‌ فرانسه‌ به‌ دليل‌ لغزش‌ بدنه‌ سد بهمراه‌ لايه ي‌ عميق ‌سنگي‌ شالوده‌، فرو ريخت‌ که‌ اين‌ اتفاق‌ منجر به‌ مرگ‌ 400 نفر و از دست‌ رفتن‌ سدمايه ي اقتصادي‌ هنگفتي‌ گرديد.
بنابراين‌ اهميت‌ بالايي‌ بايد به‌ مسائل‌ امنيتي‌ سدهاي ‌قوسي‌ داده‌ شود و بررسي‌هاي‌ عميقي‌ بايد به‌ سمت‌ تنش‌، تغيير شکل‌ و مکانيزم تخريب در حين‌ بهره‌ برداري‌ از اين‌ سدها سوق‌ داده‌ شود و همچنين‌ ارزيابي هايي در ارتباط‌ با ضريب‌ اطمينان‌ سدهاي‌ قوسي‌ بايد صورت‌ پذيرد. .( به‌ اين‌ معني‌ که‌ فاصله ي بين‌ حالت‌ طراحي‌ شده‌ و حالت‌ تخريبي‌ سد قوسي‌ بايد ارزيابي‌ شود). به‌ طور کلي‌ اکثر سدهاي‌ قوسي‌ داراي‌ شرايط‌ ژئولوژيکي‌ پيچيده‌، شرايط‌ محيطي ناسازگار، عدم‌ قطعيت‌ فيزيکي‌ (تصادفي)، پارامترهاي‌ مکانيکي‌ و غيره‌ مي باشند. تمام‌ اين‌ فاکتورها باعث‌ عدم‌ قطعيت‌ در تحقيقات‌ صورت‌ گرفته‌ درزمينه ي امنيت سدهاي‌ قوسي‌ شده‌ است‌. تمام‌ تئوري ها و اهداف‌ حال‌ حاضر داراي‌ هم نقطه‌ ي ضعف‌ و هم نقطه ي قوت‌ بوده که‌ بايد پيشرفت ها و تکميلات مربوطه‌ به‌ سرعت‌ صورت‌ پذيرد.



بررسي‌ ايمني‌ سدهاي‌ قوسي‌ توسط‌ تئوري‌ مقاومت‌
بر طبق‌ تئوري‌ مقاومت‌، خرابي‌ يک‌ سد قوسي‌ به‌ جهت‌ ترک هاي‌ قوسي‌ ايجاد شده‌ براثر تنش‌هاي‌ کششي‌ اضافي‌، تسليم شانه و يا بدنه ي سد بر اثر تنش هاي‌ فشاري‌ اضافي‌، لغزش‌ بدنه ي صخره‌اي‌ سد در امتداد سازه ي‌ نرم‌ و ضعيف‌ بر اثر تنش هاي‌ برشي‌ اضافي و... به‌ وقوع‌ مي پيوندد. با مقايسه ي‌ مقاومت‌ تحت‌ شرايط‌ محدود شده‌ و اثر بار طراحي‌ مي‌توان‌ مشخص‌ نمود، که آيا سازه‌ به‌ مقاومت‌ تخريبي‌ (مقاومت‌ نهايي‌) خود رسيده ‌است‌ يا خير. در کشورهايي‌ مانند ايالات‌ متحده‌، ژاپن‌، چين‌ و... رسم‌ بر اين‌ است‌ که‌ ضريب اطمينان‌ مقاومت‌ کششي‌ و فشاري‌ از طريق‌ آناليز تنش‌ ـ کرش‌ سد قوسي‌ توسط‌ فرايند تقسيم‌ بار تير قوسي‌ بدست‌ آمده و سپس‌ ضريب‌ اطمينان‌ مقاومت‌ برشي‌ براساس‌ اصل‌ تعادل‌ حد بدنه ي صلب محاسبه‌ شود.



در محاسبات‌ عددي‌ توسط‌ فرآيند المان ‌محدود و...مقياس‌ مور- کولمب و دراکر ـ پراگر به‌ طور معمول‌ به‌ عنوان‌ ميزان‌ تسليم‌ براي ‌مصالح‌ سنگي‌ خاکي‌ مورد استفاده‌ قرار مي‌گيرند. در حالي‌ که‌ براي بتن مقياس‌ پارامتري‌ چهارگانه به‌ طور معمول‌ مورد استفاده‌ قرار مي گيرد.



مزاياي‌ ضريب‌ اطمينان‌ مقاومت‌ عبارت‌ است: از محاسبات‌ ساده‌، قرارگيري‌ بر پايه ي سال‌ها تجربه‌ و فعاليت‌ مهندسين‌ سد، متداول‌ در بين ‌مهندسين‌ و متخصصين‌ سد و همچنين‌ قابليت‌ انطباق‌ با ضرائب اطمينان‌ مجاز مشخص‌ شده‌ در کشورهاي‌ مختلف‌. مشکل‌ اين‌ راه‌ حل‌ آن‌ است‌ که‌ نارسايي‌ مقاومت‌ موضعي‌ ممکن‌ نيست‌ باعث‌ تخريب‌ کلي‌ سد قوسي‌ شود و تنها زماني‌ که‌ سطح‌ تماس‌ لغزش،‌ يک‌ صفحه‌ و يا يک‌ قوس دايروي باشد و از قبل‌ داده‌ شده‌ باشد، مي‌توانيم‌ يک‌ نتيجه ي محاسباتي‌ منطقي‌ ازضريب‌ اطمينان‌ تنش‌ برشي‌ بدست‌ آوريم‌. به‌ علاوه روش تئوري‌ مقاومت‌، بدنه‌، شانه و شالوده ي‌ سد را به‌ عنوان‌ يک تسليم جامع‌ و کلي‌ در نظر نمي‌گيرد. براي‌ کامل کردن‌ فرآيند آناليز ضريب‌ اطمينان‌ مقاومت‌، بسياري‌ از دانشجويان‌ از جنبه‌هاي‌ مختلف‌ به‌ تحقيق‌ پرداخته‌اندسان مينگ کووان، ژانگ جينگ جيان و… ضريب اطمينان نقطه اي را بررسي و پيشنهاد کرده‌اند. چنجيان پينگ، وانگ ليانکوي و… تأثير و طول ترک ها را بر روي‌ تخريب ‌سدهاي‌ قوسي‌ مورد مطالعه‌ قرار داده‌ و يک مقدار بحراني را براي‌ ترک‌ و طول‌ ترک ها پيشنهاد کرده اند. چن جين، هووانگ وي و… تحليل هايي‌ را بر روي اندازه‌ سطح‌ ترک‌ خورده‌ انجام‌ داده‌ و فرضيه ي ‌سطح‌ ترک‌ را پيشنهاد کرده‌ و دامنه ي‌ بحراني‌ را نيز به‌ دست‌ آورده‌اند. تمام‌ تحقيقات‌ و مطالعات‌ فوق‌ الذکر به‌ مفاد آناليز تئوري‌ مقاومت‌ سدهاي‌ قوسي‌اضافه‌ شده‌ است‌. با اين‌ وجود قبول‌ و انتخاب‌ اين‌ مفاهيم‌ نيازمند مطالعات‌ بيشتري ‌مي باشد.



بررسي‌ ايمني‌ سدهاي‌ قوسي‌ توسط‌ تئوري‌ پايداري‌
طبق‌ مکانيک‌ سنتي، هيچ‌ گونه‌ مشکل‌ پايداري‌ وجود ندارد، و لغزش‌ سد قوسي‌ درامتداد سطح‌ تماس‌ فونداسيون‌، ناپايداري‌ شانه هاي‌ سد، و لغزش بلوک‌ سنگي‌ درامتداد سطح‌ تماس‌ سازه‌، همگي‌ مرتبط‌ با تخريب‌ مقاومتي‌ مي باشند. اما با توجه‌ به ‌تعريف‌ پايداري کينماتيک، هر گونه‌ تغيير در يک‌ حالت‌ و يا يک‌ شيئ‌، يک‌ حرکت‌ به‌ حساب‌ آمده‌ و موضوع‌ پايداري‌ مطرح‌ مي‌شود. زماني‌ که‌ تمام‌ بدنه‌ سد به‌ دلايل‌ مختلف‌ درحالت‌ پايداري‌ محدود شده‌ به‌ سر مي‌برد، تنها يک‌ آشفتگي‌ جزئي‌ باعث‌ انحراف‌ سد ازحالت‌ تعادل‌ اوليه‌ خود شده‌ و باعث‌ تخريب‌ غير قابل‌ بازگشت‌ مي‌شود. با توجه‌ به‌ اين ‌اصل‌ که‌ زماني‌ که‌ تخريب‌ کامل‌ سد قوسي‌ اتفاق‌ مي‌افتد، حالت‌ سکون‌ سد به‌ حالت قابل‌ حرکت‌ تغيير مي‌کند، رن دينگ ون با توجه‌ به‌ منبع مطالعات‌ تغيير حالت ‌سيستم‌، پيشنهاد کرد که‌ تخريب‌ کامل‌ سدهاي‌ قوسي‌ ممکن‌ است‌ در ارتباط‌ باپايداري‌ باشد. اما بر خلاف‌ ناپايداري‌ کمانشي، اين‌ نوع‌ ناپايداري‌ مربوط‌ به‌ ناپايداري‌ حد نقطه‌اي‌ بوده و شاخص‌ تعيين‌ کننده ي‌ امنيت‌ سد قوسي‌ همان‌ اتکاء سد مي باشد. با توجه‌ به‌ تحقيقات‌ صورت‌ گرفته‌ در ارتباط‌ با ناپايداري‌ سد قوسي‌ تا هم‌ اکنون‌هيچگونه‌ پيشرفتي‌ نه‌ بر پايه ي‌ تئوري مکانيکي‌ دقيق‌ حتي‌ به‌ شکلي‌ ساده‌ و عملي‌صورت‌ نگرفته‌ است‌. در حال‌ حاضر، پيشرفت‌هايي‌ در زمينه‌هاي‌ تحقيقاتي‌ در ارتباط ‌با پايداري‌ کلي‌ سد قوسي‌ به‌ قرار زير صورت‌ گرفته‌ است‌: روش‌ اضافه‌ بار، ذخيره ي مقاومت‌، روش‌ ترکيبي اضافه‌ بار و ذخيره ي مقاومت و غيره.



ـ روش‌ اضافه‌ بار



طبق‌ اين‌ روش‌ با فرض‌ ثابت بودن پارامترهاي‌ مقاومت‌ مصالح‌ و تحت‌ عمل‌ ترکيبي‌ بارهاي ‌عملي‌ نرمال‌، بار افقي‌ با افزايش‌ حجم‌ مخزن‌ (بالاتر رفتن تراز آب‌) تا آنجا افزايش‌ مي‌يابد، که‌ ناپايداري‌ و تخريب‌ سد قوسي‌ واقع‌ شود. ثابت‌ اضافه‌ بار عبارت‌ است‌ از نسبت‌ بار تخريبي‌ به‌ بار قائم‌ (نرمال‌)، ضريب‌ اطمينان‌ اضافه‌ بار غالباً بسيار بالا بوده‌ و مي‌تواند به‌ روش‌ مدلسازي‌ ژئومکانيکي‌ و ياشبيه‌ سازي‌ حسابي‌ بدست‌ آيد. با اين‌ حال‌ در عين‌ فعاليت‌ طبيعي‌ سد قوسي‌ اضافه‌بار بيش‌ از اندازه‌ بسيار غير محتمل مي باشد، بعلاوه، اثر عواملي‌ همچون‌ پي‌ سنگي، خوردگي‌، نشست‌ و قليايي شدن‌ مصالح‌ سازه‌اي‌ به دليل وجود آب‌ بر روي‌ مقاومت‌ در نظر گرفته نشده است ‌( الالخصوص‌ ناحيه ي‌ ضعيف‌ پي‌ سنگي ‌).بهر حال‌، خطر واقعي‌ به‌ خاطرتشديد بار نمي باشد، بلکه‌ بخاطر کافي نبودن مقاومت‌ مصالح‌ مي باشد.



ـ روش‌ ذخيره ي مقاومت‌
بر طبق‌ اين‌ روش‌، تحت‌ شرايط‌ عدم‌ تغيير بارعمودي‌، مقاومت‌ بدنه‌ سد و پي‌ سنگي به تدريج‌ کاهش‌ مي‌يابد، تا زماني‌ که‌ ناپايداري‌ و تخريب‌ سد قوسي‌ وقوع‌ يابد و ضريب ذخيره ي‌ مقاومت عبارت‌ است‌ از تعداد دفعات‌ کاهش‌ نيمه‌. با اين‌ حال‌، در اين روش به‌ تعدادي مدل نياز است‌. به‌ طور کلي‌ اين‌ آزمايش‌ بر طبق‌ اصل‌ تعادل‌ انجام ‌مي‌شود، بدين‌ معنا که‌ به‌ جاي‌ ثابت‌ نگه داشتن‌ بار خارجي‌ و کاهش‌ تدريجي‌ مقاومت‌ مصالح‌، مقاومت‌ مصالح‌ ثابت‌ نگه‌ داشته‌ مي‌شود وهمزمان‌ بار خارجي‌ و بار مرده ي‌ خود سد افزايش‌ مي‌يابد، تا آنجا که‌ تخريب‌ صورت‌ پذيرد. براي‌ آزمايش‌ به‌ روش‌ ذخيره‌ ي مقاومت‌ معادل،‌ مشکل‌ اساسي‌ که‌ همزمان‌ بودن‌ افزايش‌ بار خارجي‌ پي‌ سنگي‌ و بدنه ي‌ سد مي باشد بايد حل‌ گردد
گو چونماو، گونگ ژاوزياگ و… بر طبق‌ اصل‌ ارضاء تشابه‌ مدل‌ فيزيکي‌ و با استفاده‌ از دستگاه گريز ازمرکز* بعنوان‌ دستگاه‌ بارگذاري‌ و جايگزين‌ کردن‌ ميدان‌ ثقلي با ميدان‌ نيروي‌ گريز از مرکز‌، متوجه ي‌ افزايش‌ همزمان‌ بار خارجي‌ پي‌ سنگي‌ و بدنه‌ سد شدند و آزمايش‌ به روش ذخيره ي مقاومت معادل‌ را بر روي‌ يک‌ مدل‌ انجام‌ دادند. نتيجه‌ آزمايش‌ نشان‌ داد که‌ گرايش‌ بزرگي‌ تنش‌ و بزرگي‌ تنش هاي‌ کششي‌ و فشاري به‌ طور اساسي‌ به‌ سمت‌ قانون‌ عمومي‌ مي باشد. براي‌ انجام‌ آزمايش‌ به‌ روش‌ ذخيره ي مقاومت‌ بر روي‌ يک‌ نمونه‌، نياز به‌ ايجاد مصالح‌ جديدي‌ مي باشد که‌ بتواند تغييرتدريجي‌ مقاومت‌ برشي‌ پي‌ سد، سطح نرم‌ و ضعيف‌ سازه‌ بر روي‌ پي‌ سنگي‌ را آشکار ساخته‌ و همچنين‌ تکنيک هاي‌ آزمايش‌ را پاسخ‌ گو باشد.
لو جينچي، لي چاووگو و... بعد از سالها بررسي “ مصالح با تغييرات مشابه دما“ را توسعه‌ داده اند که‌ براي‌ مدلسازي‌ گسل هاي‌ بين‌ لايه‌اي‌ و بدنه‌ هاي صخره اي‌ قابل‌ استفاده مي‌باشد. اين‌ مصالح‌ از بلنک فيکس*، روغن‌ موتور، مصالح‌ و مخلوطهاي حل‌ شدني‌ پليمري که‌ به‌ ميزان‌ معيني‌ با هم‌ ترکيب‌ شده‌اند، ساخته‌ شده‌ است‌. در حين‌ آزمايش‌ با افزايش‌ دما، مقاومت‌ مصالح‌ بتدريج‌ کاهش‌ مي‌يابد. با وجود اينکه‌ ضريب‌ ذخيره ي‌ مقاومت‌ يک‌ تصوير واضح را ارائه‌ مي کند، اما علت‌ اصلي تخريب‌ سد قوسي‌ نمي‌باشد. بنابراين‌ کاهش‌ مقاومت به‌ نسبت‌ نامساوي‌ منطقي تر مي باشد و فرآيند تضمين‌ برابراغلب‌ مورد استفاده‌ قرار مي‌گيرد.



ـ روش‌ ترکيبي‌
تخريب‌ يک‌ سد قوسي‌ تنها به‌ دليل‌ اضافه‌ بار و يا کاهش‌ مقاومت‌ مصالح‌ نمي باشد، بلکه‌ به‌ دليل‌ اثر توامان‌ دو فاکتور مذکور است‌. بر طبق‌ روش‌ ترکيبي‌، با ترکيب کردن اضافه‌ بار با ذخيره‌ مقاومت،‌ زماني‌ که‌ سد قوسي‌ به‌ يک‌ ضريب‌ اضافه‌ بار مشخصه مي رسد، مقاومت‌ بايد به‌ اندازه ي ان مرتبه‌ کاهش‌ داشته‌ شود، که‌ باعث‌ تخريب‌ سد قوسي‌ مي شود
روش‌ ترکيبي‌ از لحاظ‌ تئوري‌ معقول‌ مي باشد، اما عملکرد واقعي‌ نسبتاً کامل‌ شده مي باشد. خصوصاً هيچ‌ گونه‌ استاندارد استواري‌ در ارتباط‌ با اينکه‌ تا چه‌ اندازه‌ بايد اضافه‌ بار ‌ايجاد شود، قبل‌ از اينکه‌ مقاومت‌ مصالح‌ کاهش‌ پيدا کند، وجود ندارد. در حال‌ حاضر، مطالعه ي کلي تخريب‌ ناپايداري‌‌، تنها توسط‌ آزمايش‌هاي‌ مدل هندسي ‌صورت‌ مي پذيرد و موفقيت‌هايي‌ در شبيه‌ سازي‌ کامپيوتري و محاسبات‌ عددي‌ روند خرابي‌ سدهاي‌ قوسي‌ صورت‌ پذيرفته‌ است.



کاربرد تحليل‌ پايداري سدهاي‌ قوسي‌ در ارزيابي‌ ايمني‌ سدهاي‌ قوسي
همانطور که‌ درجهان‌ مادي‌ به‌ طور چشمگيري‌ ديده‌ مي‌شود، تصادفي‌ بودن‌، احتمال‌ وقوع‌ يک‌ پديده‌ در يک‌ حالت‌ خاص‌ را منعکس‌ مي‌کند. در مورد سدهاي‌ قوسي‌ اين‌ موضوع‌ درعدم قطعيت‌ در ارتباط با خصوصيات‌ مصالح‌ و بارگذاري‌ خارجي‌ ديده‌ مي‌شود. تحليل پايداري طبق‌ تئوري‌ احتمال‌ و آمار رياضياتي‌، روش‌ منطقي تر و پيشرفته تري‌ را درارزيابي‌ ايمني‌ سدهاي‌ قوسي‌ ارائه‌ مي کند. تحليل پايداري در زمينه ي احتمال‌ به ما پاسخ‌ مي دهد، بدين‌ معنا که‌ اعتبار عملکرد نرمال‌ سد قوسي‌ تحت‌ شرايط‌ کاربري‌ خاص‌ و محيط‌ اطراف‌ در طول‌ عمر سازه‌ تحت‌ مطالعه‌ قرار مي گيرد.
گو هوايژي، چن زوپينگ، ليو نينگ و… با فرض تصادفي‌ بودن‌ بارگذاري‌ (شامل‌ تغييرات‌ درجه‌ حرارت‌) و پارامترهاي‌ مصالح‌، بررسي‌هاي‌ خود را به‌ سوي تغييرات‌ زماني‌ سد قوسي‌ بتني‌ و تودة‌ سنگي‌ شانه‌ سد معطوف کرده‌اند. وانگ سيجينگ، هوانگ ژيکوان و… اثر احتمال‌ ناپايداري‌ توده‌ سنگي‌ و تغيير پذيري پارامتر مکانيکي‌ بر روي‌ سازه‌ را تحت‌ مطالعه‌ قرار داده‌اند. ليان جيجان، يانگ لينگ کيانگ و… با در نظر گرفتن‌ بارگذاري‌ و پارامتر مصالح‌ به‌عنوان‌ متغيرهاي‌ تصادفي‌ و با کمک‌ المان‌ محدود تصادفي‌ توزيع‌ شاخص پايداري سد قوسي‌ را بررسي‌ کرده اند. با وجود اينکه‌ تئوري هاي‌ پايداري، کاربردهاي‌ نسبتاً گسترده‌اي‌ را در آناليز ايمني ‌سدهاي‌ قوسي‌ پيدا کرده است، اما تنها در پايداري نقطه‌اي‌ قابل استفاده مي باشند. تلاش هاي‌ بيشتري‌ در جهت‌ شناسايي‌ طرح‌ مهندسي‌ بر پايه‌ ي آناليز پايداري سيستماتيک‌ بايد صورت‌ پذيرد، مخصوصاً براي‌ بررسي‌ و حل‌ يک‌ سري‌ از مشکلات تکنيکي‌ و تئوريکال‌ مانند روش‌ آناليز پايداري سيستماتيک‌، تکنيک‌ آناليز شبکه ي احتمال‌ کاربردي‌، سيستم تصميم گيري‌‌، پارامترهاي‌ آماري قانون توزيع‌ و غيره.



تئوريهاي‌ ديگري‌ در زمينه ي ارزيابي‌ ايمني‌ سد قوسي‌
عده‌اي‌ از پژوهشگران‌ معتقدند که‌ تخريب‌ يک‌ سد و توده‌ ي سنگي‌ به‌ دليل‌ گسترش‌ مستمر ترک‌هاي‌ ايجاد شده‌ بر اثر تجمع‌ دائمي‌ آسيب‌ اوليه‌ مي‌باشد و بنابراين فرآيندهاي‌ مکانيک‌ آسيب‌ و مکانيک‌ شکست‌ را مي توان‌ براي‌ مطالعه ي‌ تخريب‌ سدهاي قوسي‌ انطباق‌ داد. هوانگ يون و ديگران‌ پايداري‌ و تمايل‌ گسترش‌ ترک‌هاي ‌پاشنه ي‌ سد در طرف‌ بالا دست‌ سدهاي‌ قوسي‌ را به‌ کمک‌ فرآيند المان‌ شکست‌ سه بعدي‌ و تئوري فاکتور تراکم‌ انرژي‌ کرنش‌ حداقل‌ مورد مطالعه‌ قرار داده‌ و متوجه شده اند که‌ شکافتن‌ بر اثر آب‌، فاکتور اصلي‌ در جهت‌ انتشار ترک هاي ابتدايي مي باشد. پژوهشگران‌ ديگر به‌ سد قوسي‌ به‌ عنوان‌ يک‌ سيستم‌ ديناميکي‌ توجه‌ کرده و خرابي‌ را ازنقطه‌ نظر تغيير شکل‌ غير خطي‌ مورد بررسي‌ قرار داده‌اند. زماني‌ که تخريب‌ تجمعي‌ وتغيير شکل‌ سيستم‌ سد قوسي‌ از بي‌نظمي‌ به‌ انتظام‌ گسترش‌ مي‌يابد، و منحني‌ تغييرشکل‌ سيستم‌ از روال‌ مساوي‌ و خطي‌ به‌ شتاب‌ و غير خطي‌ گسترش‌ مي‌يابد، خرابي کلي در حال‌ صورت‌ پذيرفتن‌ مي باشد. طبق‌ بررسي هاي‌ صورت‌ گرفته‌ در زمينه ي‌ علل‌ خطاهاي‌ صورت‌ گرفته‌ در سد دو قوسي "کن" واقع‌ در اتريش‌، لومباردي متخصص‌ و مهندس‌ سد سوييسي، نظريه ي ضريب‌ لاغري سدها را در سال‌ 1986 بيان‌ و منحني لومباردي* را ارائه‌ کرد، که‌ اين‌ منحني‌ يک‌ خط‌ صاف‌ مي باشد که‌ تنها بستگي‌ به‌ ارتفاع‌ سد دارد.رن کويينگ ون و ديگران‌ شکل‌ و علل‌ ايجاد اين‌ منحني آسيب را به‌ کمک‌ تئوري پايداري کمانشي و مقاومت‌ بدنة‌ سد مورد مطالعه‌ قرار داده‌ و پيشنهاد کردند که‌ منحني لومباردي به‌ دو دسته‌ تقسيم‌ شود: دسته‌ اول هذلولي‌هايي‌ با در نظر گرفتن‌ مقاومت‌ بتن‌ بدنه‌ سد به‌ عنوان‌ پارامترمي باشند، که‌ بستگي‌ به‌ ارتفاع‌ سد و مقاومت‌ بتن‌ بدنه‌ سد دارند، دسته‌ دوم منحني هاي تواني مي باشند، که‌ بستگي‌ به‌ کمانش‌ بدنه ي‌ سد دارند، به‌ اين‌ معنا که‌ بستگي به مدول الاستيسيته ي بتن‌ بدنة‌ سد، ارتفاع‌ سد و... دارند.



نتيجه گيري و پيش بيني ها



خصوصياتي‌ از قبيل‌ ذخيره ي سرمايه‌ گذاري‌، ظرفيت‌ باربري‌ و ايمني‌ بالا، باعث شده‌ است‌ که‌ سدهاي‌ قوسي‌، مخصوصاً سدهاي‌ بلند قوسي‌ مورد توجه‌ تمام‌ کشورهاي جهان‌ قرار گيرند. سدهاي‌ قوسي‌ به‌ طور فزاينده‌اي‌ بلندتر ساخته‌ مي شوند و شالوده ها نيز به‌ طورفزاينده‌اي‌ پيچيده تر مي شوند. شرايط‌ ژئولوژيکي پيچيده‌ و متغير، به‌ همراه‌ تلفات سنگين‌ در صورت‌ تخريب‌ سدهاي‌ قوسي،‌ دانشمندان‌ را بر آن‌ داشته‌ تا به‌ بررسي‌ وحل‌ مشکلات‌ تکنيکي‌ ساخت سدهاي‌ قوسي‌ بپردازند. شکافتن‌ و تسليم‌ شدن‌ به دليل‌ تنش‌ موضعي بيش‌ از حد پاسخ‌ طبيعي‌ هر سد قوسي مي باشد. بي‌ شک‌ قبل‌ از تخريب‌ سد قوسي‌، يک‌ فرآيند شکافت‌ و تسليم‌ بوجود مي‌آيد و درطي‌ اين‌ فرآيند پتانسيل‌ سد قوسي‌ پايدار مانده‌ و بنابراين‌ کارکرد ايمن‌ ادامه‌ مي‌يابد. بنابراين‌ بررسي‌ عملکرد و مکانيزم‌ سدهاي‌ قوسي‌ در طي‌ فرآيندي‌ که‌ از تسليم موضعي مقاومت شروع و تا تخريب‌ کامل‌ سد به‌ طول‌ مي انجامد، بسيار لازم‌ و ضروري است‌. در بعضي‌ کشورها مانند چين‌ معتقدند که‌ تئوري‌ پايداري سازه‌ بايد در طراحي‌ سدهاي قوسي‌ استفاده‌ شود. با اين‌ وجود، در ارزيابي‌ حال‌ حاضر، پايداري سدهاي‌ قوسي به‌ کمک تئوري‌ پايداري، توابع و‌ عملکردهاي‌ انتخاب‌ شده ي بيشتر بر اساس‌ خصوصيات‌ تخريبي مقاومت‌ سدهاي‌ قوسي‌ بوده و آنچه‌ در حال‌ حاضر در حال بررسي‌ مي باشد، همچنان پايداري موضعي است‌. يکي‌ از مباحث‌ عمده‌ در مطالعات‌ آينده‌ چگونگي‌ انتخاب‌ متغيرهاي‌ تصادفي‌ به‌ گونه‌اي‌ است که منعکس کننده ي حالت‌ سيستم‌ سد قوسي‌ به‌ عنوان‌ متغيرهاي‌ اصلي‌ براي‌ آناليز پايداري کلي‌ سدهاي‌ قوسي‌ باشد. با وجود اينکه ‌موفقيت‌هاي‌ چشمگيري‌ در زمينه ي‌ بررسي پايداري‌ لغزشي‌ سدهاي‌ قوسي‌ در طول سطح‌ تماس‌ شالوده‌ و همچنين‌ در زمينه ي ناپايداري‌ بدنه ي سنگي‌ شانه‌ ي سد به‌ کمک تئوري‌ پايداري‌ جنبشي‌ صورت‌ پذيرفته‌ است‌، اما اجزاء يک‌ سد قوسي‌ شامل‌ بدنه‌ وشانه‌ سد و شالوده ي سنگي و تغيير شکل هايشان‌ بر روي‌ هم‌ اثر متقابل‌ گذاشته‌ وجدا نشدني‌ مي باشند. بنابراين‌ در نظر گرفتن‌ بدنه‌ و شانه ي سد و شالوده ي سنگي‌ به‌ عنوان ‌يک‌ مجموعه ي واحد جهت‌ بررسي‌ مکانيزم‌ خرابي‌ سدهاي‌ قوسي‌ ارزش‌ بررسي‌ را داشته‌ و يک‌ معيار ناپايداري‌ کلي‌ را بدست‌ داده‌ وايمني‌ کل‌ سد را مشخص‌ مي سازد. بدنه‌ سدهاي‌ قوسي‌ و مصالح‌ فونداسيون‌ که‌ اغلب‌ بتني‌، سنگي‌ و خاکي‌ مي‌باشند جزء مصالح‌ با کشش‌ پايين‌ و يا غير کششي‌ مي‌باشند. در حال‌ حاضر، معيارهاي‌ تسليم‌ مور ـ کولمب‌ و دراکر ـ پراگر و معيار چهار پارامتري‌ به‌ طور معمول‌ مورد پذيرش‌ مصالحي‌ مانند مصالح‌ سنگي‌ ـ خاکي‌ و بتني‌ مي‌باشد. تفاوت‌ عمده‌اي‌ بين‌ نسبت هاي‌ تنش‌ ـ کرنش‌ اندازه گيري‌ شده‌ سدهاي‌ قوسي‌ و روابط‌ مذکور وجود دارد. از لحاظ‌ اقتصادي‌ اين‌ موضوع‌ عملي‌ نمي باشد که‌ به‌ طورنامحدودي‌ نقاط‌ اندازه گيري‌ شالوده‌ سد را براي‌ بررسي‌ مدل‌ ساختماني‌ مصالح افزايش‌ دهيم. در عوض‌، بسيار واقع‌ بينانه‌ و منطقي‌ است‌ که‌ يک‌ مدل‌ ساختماني ازمصالح‌ بر اساس‌ اطلاعات‌ اندازه گيري‌ شده‌ صريح‌ به‌ کمک‌ فرآيند آناليز معکوس‌ و يا تکنيک‌ تطبيق‌ شبکه ي عصبي‌ بدست‌ آوريم‌. به‌ لطف‌ خصوصياتي‌ مانند مخارج‌ پايين آزمايش‌ کردن‌، غير تخريبي‌ بودن‌ و... تکنولوژي‌ اندازه گيري‌ مايکروويو و تکنولوژي بررسي‌ ليزري، در ارزيابي‌ ايمني‌ سدهاي‌ قوسي‌ کاربردهاي‌ وسيعي‌ را پيدا کرده‌اند.



اطلاعات‌ نشان‌ دهنده ي‌ آن‌ است‌ که‌ کاربري‌ بيش‌ از30 درصد از سدهاي‌ قوسي متناقض‌ با کاربري هاي‌ پيش‌ بيني‌ شده‌ توسط‌ الگوهاي‌ طراحي‌ است‌. در حين مطالعه ي‌ ايمني طراحي‌ سدهاي‌ قوسي‌، لازم‌ است‌ که‌ بررسي‌ها را معطوف‌ به‌ ايمني کارکرد واقعي‌ سدهاي‌ قوسي‌ کنيم.



‌براي‌ جمع‌ بندي‌، بررسي‌هاي‌ صورت‌ گرفته‌ در زمينة‌ ايمني‌ کلي‌ سدهاي‌ قوسي‌ ازبلوغ‌ نهايي‌ خود به‌ دور بوده و تا زمان‌ حاضر شاهد کمبود روش هاي‌ عملي‌ که‌ بر اساس تئوري هاي‌ علمي‌ و اقبال‌ از سوي‌ چرخه‌ مهندسين‌ سد باشد مي باشيم‌. انتظار مي رود تا همکاري هاي‌ بيشتري‌ در محيط هاي‌ دانشگاهي‌ و چرخه ي مهندسين سد براي‌ تحقيقات‌ و بررسي هاي‌ بيشتر صورت پذيرد.



منبع : http://WWW.MAHDIHASHEMI.BLOGFA.COM
نقل اين ارسال در يك پاسخ
ارسال پاسخ 



پرش به انجمن:

زمان کنونی: 05-24-2012, 12:17 AM

تماس با ما - انجمن تخصصی مهندسی آب - آرشيو انجمن - پيوند RSS - بازگشت به بالا