«

»

سد قوسی (arch dam)

سد قوسی چیست؟

سد قوسی کارونسد قوسی یک پوسته فضایی است که در پلان دارای انحنا بوده و بار را به تکیه گاه ها و فوندانسیون منتقل می نماید. معمولا قسمت اعظم بارهای ناشی از آب به صورت افقی به تکیه گاهای کناری سد منتقل می گردند که این امر ناشی از عملکرد قوس می باشد. مابقی بار بوسیله عملکرد کنسول (نظیر سدهای وزنی) به فوندانسیون کف منتقل می گردد. بنابراین رفتار این نوع سدها اندرکنشی از رفتار قوسی نوارهای افقی و رفتار طره ای نوارهای قائم می باشد. تنشهای داخلی سد قوسی به دو دسته تنشهای عمود بر مقطع قائم شعاعی سد (به عبارتی تنشهای قوسی) و تنشهای عمود بر مقطع افقی سد (تنشهای طره ای) تقسیم می گردند. با تغییر نرمی و سختی فوندانسیون و جداره میزان باربری عملکرد قوسی و کنسولی تغییر می نمایند. در نتیجه این تغییرات در سختی و نرمی جداره ها و فوندانسیون محل تشکیل تنشهای کششی و در نتیجه ترک در سدهای قوسی تغییر می نماید و با توجه به اینکه در سدها نباید هیچگونه تنشهای کششی ( که نتیجه آن ترک در سد می باشد) بوجود آید لذا دانستن عملکرد سد در برابر وضعیت مختلف تکیه گاهی بسیار مهم می باشد.

 

 سد قوسی arch dam

سد قوسی کبار اولین سد قوسی جهاناولین سد قوسی تاریخ:

سد کبار سدی قدیمی است که در دشت کبار در نزدیکی زنبورک از توابع جنت آبادقم قرار دارد.این سد با تاریخچه‌ای هزار و ۷۰۰ ساله همچنان دشت کبار را آبیاری می‌کند و کشاورزی منطقه را رونق بخشیده است. سد کبار به عنوان قدیمی‌ترین سد قوسی دنیا که هنوز هم پا برجا می‌باشد قدمت آن به حدود ۱۳۰۰ میلادی می‌رسد و در ۲۴ کیلومتری شهرستان قم در نزدیکی نزدیکی زنبورک از توابع جنت آبادقم بر روی رودخانه کبار قرار دارد. این سد با ارتفاع ۲۶ متر وطول ۵۵ متر از سنگ لاشه سخت بنا گردیده‌است. این سد دارای یک برج آبگیر است که آب از طریق آن به قسمت زیر آب منتقل می‌شود. درکنارحفره خروجی آب سد کانالی در دامنه صخره‌ای از کوه، در سطحی بالاتر از بستر رودخانه، کنده‌اند که آب را به سطوح مرتفع‌تری منتقل می کرده است. سد در کوه پی‌سازی

شده و شالوده دیواره در شکاف به وجود آمده قرارگرفته که از آب بند ی مناسبی برخوردار است‌. انتخاب محل مناسب برای برپایی سد و همچنین شکل قوسی آن، نشان دهنده مهارت و دانش بالای مهندسین سازنده سد است. این مهارت سبب شده که دیواره سد در برابر فشار

سد قوسی کبار اولین سد قوسی جهانآب مخزنی به طول و عرض ۵۰۰ ×۱۰۰۰ متر به خوبی مقاومت کند.

در نزدیکی این سد نزدیک به جاده قم کاشان و در نزدیکی مزارع زنبورک کاروانسرای پاسنگان وجود دارد که دارای دو آب انبار است و به نظر می رسد که آب آنها از این سد تأمین می شده است.

 

 

 

 

 اولین سد قوسی بتنی در جهان سد زولا در فرانسهاولین سد قوسی بتنی:

از زمان ساخت اولین سد قوسی بتنی در جهان (سد زولا) در فرانسه در سال ۱۸۵۴ و اولین سد قوسی بتنی بلند در جهان (سد هاور( )به ارتفاع ۲۲۱ متر و طول تاج ۳۷۲ متر) در آمریکا در سال ۱۹۳۶، سدهای قوسی به لطف اضافه ظرفیت باربری منحصر به فرد و خصیصه خود تنظیمی، به وفور مورد توجه مهندسان سد در زمینه ساخت سد در سراسر جهان قرار گرفته‌اند، در حال حاضر بیش از نیمی از سدهای عظیم ساخته شده در سراسر جهان با ارتفاعی بیش از ۲۰۰ متر از نوع سدهای قوسی هستند. در نواحی غربی چین گروهی از سدهای قوسی ممتاز جهان با ارتفاعی بیش از ۳۰۰ متر در دست ساخت بوده و یا ساخته خواهند شد.

شکست سد قوسیبررسی ایمنی سدهای قوسی:

سدسازی در تمام کشورهای جهان این موضوع را به اثبات رسانیده است، که هر چند سد بلندتر و مرتفع‌تر باشد، اهمیت اقتصادی و جنبه‌های امنیتی آن بیشتر خواهد بود. به طور کلی، سدهای قوسی با مخازن عظیم مانند سد قوسی مالپاست فرانسه، سد قوسی وایونت ایتالیا و غیره ثابت کرده‌اند که در صورت فروریزی وخرابی عواقب این مسئله کاملا جدی بوده و نه تنها اقتصاد ملی را متحمل زیان قابل توجهی می‌کنند، بلکه جان و مال مردم را شدیدا به خطر خواهند انداخت.

 

سد قوسی مالپاستدر سال ۱۹۵۹ سد قوسی مالپاست فرانسه به دلیل لغزش بدنه سد به همراه لایه عمیق سنگی شالوده، فرو ریخت که این اتفاق منجر به مرگ ۴۰۰ نفر و از دست رفتن سرمایه‌ای اقتصادی هنگفتی شد. بنابراین باید به اهمیت بالای مسائل امنیتی سدهای قوسی داده شود و بررسی‌های عمیقی باید به سمت تنش، تغییر شکل و مکانیزم تخریب در حین بهره‌برداری از این سدها سوق داده شود و همچنین ارزیابی‌هایی در ارتباط با ضریب اطمینان سدهای قوسی باید صورت پذیرد. (به این معنی که فاصله بین حالت طراحی شده و حالت تخریبی سدقوسی باید ارزیابی شود.) به طور کلی اکثر سدهای قوسی دارای شرایط ژئولوژیکی پیچیده، شرایط محیطی ناسازگار، عدم قطعیت فیزیکی (تصادفی) پارامترهای مکانیکی و غیره هستند. تمام این فاکتورها باعث عدم قطعیت درتحقیقات صورت گرفته در زمینه امنیت سدهای قوسی شده است. تمام تئوری‌ها و اهداف حال حاضر دارای هم نقطه ضعف وهم نقطه قوت بوده که باید پیشرفت‌ها و تکمیلات مربوطه به سرعت صورت پذیرد.

بررسی‌ ایمنی‌ سدهای‌ قوسی‌ توسط‌ تئوری‌ مقاومت‌:

بر طبق‌ تئوری‌ مقاومت‌، خرابی‌ یک‌ سد قوسی‌ به‌ جهت‌ ترک های‌ قوسی‌ ایجاد شده‌ براثر تنش‌های‌ کششی‌ اضافی‌، تسلیم شانه و یا بدنه ی سد بر اثر تنش های‌ فشاری‌ اضافی‌، لغزش‌ بدنه ی صخره‌ای‌ سد در امتداد سازه ی‌ نرم‌ و ضعیف‌ بر اثر تنش های‌ برشی‌ اضافی و… به‌ وقوع‌ می پیوندد. با مقایسه ی‌ 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 فشاری‌ از طریق‌ آنالیز تنش‌ ـ کرش‌ سد قوسی‌ توسط‌ فرایند تقسیم‌ بار تیر قوسی‌ بدست‌ آمده و سپس‌ ضریب‌ اطمینان‌ مقاومت‌ برشی‌ براساس‌ اصل‌ تعادل‌ حد بدنه ی صلب محاسبه‌ شود.

در محاسبات‌ عددی‌ توسط‌ فرآیند المان ‌محدود و… مقیاس‌ مور-کولمب و دراکر-پراگر به‌ طور معمول‌ به‌ عنوان‌ میزان‌ تسلیم‌ برای ‌مصالح‌ سنگی‌ خاکی‌ مورد استفاده‌ قرار می‌گیرند. در حالی‌ که‌ برای بتن مقیاس‌ پارامتری‌ چهارگانه به‌ طور معمول‌ مورد استفاده‌ قرار می گیرد.

مزایای‌ ضریب‌ اطمینان‌ مقاومت‌ عبارت‌ است: از محاسبات‌ ساده‌، قرارگیری‌ بر پایه ی سال‌ها تجربه‌ و فعالیت‌ مهندسین‌ سد، متداول‌ در بین ‌مهندسین‌ و متخصصین‌ سد و همچنین‌ قابلیت‌ انطباق‌ با ضرائب اطمینان‌ مجاز مشخص‌ شده‌ در کشورهای‌ مختلف‌. مشکل‌ این‌ راه‌ حل‌ آن‌ است‌ که‌ نارسایی‌ مقاومت‌ موضعی‌ ممکن‌ نیست‌ باعث‌ تخریب‌ کلی‌ سد قوسی‌ شود و تنها زمانی‌ که‌ سطح‌ تماس‌ لغزش،‌ یک‌ صفحه‌ و یا یک‌ قوس دایروی باشد و از قبل‌ داده‌ شده‌ باشد، می‌توانیم‌ یک‌ نتیجه ی محاسباتی‌ منطقی‌ ازضریب‌ اطمینان‌ تنش‌ برشی‌ بدست‌ آوریم‌. به‌ علاوه روش تئوری‌ مقاومت‌، بدنه‌، شانه و شالوده ی‌ سد را به‌ عنوان‌ یک تسلیم جامع‌ و کلی‌ در نظر نمی‌گیرد. برای‌ کامل کردن‌ فرآیند آنالیز ضریب‌ اطمینان‌ مقاومت‌، بسیاری‌ از دانشجویان‌ از جنبه‌های‌ مختلف‌ به‌ تحقیق‌ پرداخته‌اندسان مینگ کووان، ژانگ جینگ جیان و… ضریب اطمینان نقطه ای را بررسی و پیشنهاد کرده‌اند. چنجیان پینگ، وانگ لیانکوی و… تأثیر و طول ترک ها را بر روی‌ تخریب ‌سدهای‌ قوسی‌ مورد مطالعه‌ قرار داده‌ و یک مقدار بحرانی را برای‌ ترک‌ و طول‌ ترک ها پیشنهاد کرده اند. چن جین، هووانگ وی و… تحلیل هایی‌ را بر روی اندازه‌ سطح‌ ترک‌ خورده‌ انجام‌ داده‌ و فرضیه ی ‌سطح‌ ترک‌ را پیشنهاد کرده‌ و دامنه ی‌ بحرانی‌ را نیز به‌ دست‌ آورده‌اند. تمام‌ تحقیقات‌ و مطالعات‌ فوق‌ الذکر به‌ مفاد آنالیز تئوری‌ مقاومت‌ سدهای‌ قوسی‌اضافه‌ شده‌ است‌. با این‌ وجود قبول‌ و انتخاب‌ این‌ مفاهیم‌ نیازمند مطالعات‌ بیشتری ‌می باشد.

بررسی‌ ایمنی‌ سدهای‌ قوسی‌ توسط‌ تئوری‌ پایداری‌:

طبق‌ مکانیک‌ سنتی، هیچ‌ گونه‌ مشکل‌ پایداری‌ وجود ندارد، و لغزش‌ سد قوسی‌ درامتداد سطح‌ تماس‌ فونداسیون‌، ناپایداری‌ شانه های‌ سد، و لغزش بلوک‌ سنگی‌ درامتداد سطح‌ تماس‌ سازه‌، همگی‌ مرتبط‌ با تخریب‌ مقاومتی‌ می باشند. اما با توجه‌ به ‌تعریف‌ پایداری کینماتیک، هر گونه‌ تغییر در یک‌ حالت‌ و یا یک‌ شیئ‌، یک‌ حرکت‌ به‌ حساب‌ آمده‌ و موضوع‌ پایداری‌ مطرح‌ می‌شود. زمانی‌ که‌ تمام‌ بدنه‌ سد به‌ دلایل‌ مختلف‌ درحالت‌ پایداری‌ محدود شده‌ به‌ سر می‌برد، تنها یک‌ آشفتگی‌ جزئی‌ باعث‌ انحراف‌ سد ازحالت‌ تعادل‌ اولیه‌ خود شده‌ و باعث‌ تخریب‌ غیر قابل‌ بازگشت‌ می‌شود. با توجه‌ به‌ این ‌اصل‌ که‌ زمانی‌ که‌ تخریب‌ کامل‌ سد قوسی‌ اتفاق‌ می‌افتد، حالت‌ سکون‌ سد به‌ حالت قابل‌ حرکت‌ تغییر می‌کند، رن دینگ ون با توجه‌ به‌ منبع مطالعات‌ تغییر حالت ‌سیستم‌، پیشنهاد کرد که‌ تخریب‌ کامل‌ سدهای‌ قوسی‌ ممکن‌ است‌ در ارتباط‌ باپایداری‌ باشد. اما بر خلاف‌ ناپایداری‌ کمانشی، این‌ نوع‌ ناپایداری‌ مربوط‌ به‌ ناپایداری‌ حد نقطه‌ای‌ بوده و شاخص‌ تعیین‌ کننده ی‌ امنیت‌ سد قوسی‌ همان‌ اتکاء سد می باشد. با توجه‌ به‌ تحقیقات‌ صورت‌ گرفته‌ در ارتباط‌ با ناپایداری‌ سد قوسی‌ تا هم‌ اکنون‌هیچگونه‌ پیشرفتی‌ نه‌ بر پایه ی‌ تئوری مکانیکی‌ دقیق‌ حتی‌ به‌ شکلی‌ ساده‌ و عملی‌صورت‌ نگرفته‌ است‌. در حال‌ حاضر، پیشرفت‌هایی‌ در زمینه‌های‌ تحقیقاتی‌ در ارتباط ‌با پایداری‌ کلی‌ سد قوسی‌ به‌ قرار زیر صورت‌ گرفته‌ است‌: روش‌ اضافه‌ بار، ذخیره ی مقاومت‌، روش‌ ترکیبی اضافه‌ بار و ذخیره ی مقاومت و غیره.

روش‌ اضافه بار:

طبق‌ این‌ روش‌ با فرض‌ ثابت بودن پارامترهای‌ مقاومت‌ مصالح‌ و تحت‌ عمل‌ ترکیبی‌ بارهای ‌عملی‌ نرمال‌، بار افقی‌ با افزایش‌ حجم‌ مخزن‌ (بالاتر رفتن تراز آب‌) تا آنجا افزایش‌ می‌یابد، که‌ ناپایداری‌ و تخریب‌ سد قوسی‌ واقع‌ شود. ثابت‌ اضافه‌ بار عبارت‌ است‌ از نسبت‌ بار تخریبی‌ به‌ بار قائم‌ (نرمال‌)، ضریب‌ اطمینان‌ اضافه‌ بار غالباً بسیار بالا بوده‌ و می‌تواند به‌ روش‌ مدلسازی‌ ژئومکانیکی‌ و یاشبیه‌ سازی‌ 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، نشست‌ و قلیایی شدن‌ مصالح‌ سازه‌ای‌ به دلیل وجود آب‌ بر روی‌ مقاومت‌ در نظر گرفته نشده است ‌(الالخصوص‌ ناحیه ی‌ ضعیف‌ پی‌ سنگی ). بهر حال‌، خطر واقعی‌ به‌ خاطرتشدید بار نمی باشد، بلکه‌ بخاطر کافی نبودن مقاومت‌ مصالح‌ می باشد.

روش‌ ذخیره ی مقاومت‌:
بر طبق‌ این‌ روش‌، تحت‌ شرایط‌ عدم‌ تغییر بارعمودی‌، مقاومت‌ بدنه‌ سد و پی‌ سنگی به تدریج‌ کاهش‌ می‌یابد، تا زمانی‌ که‌ ناپایداری‌ و تخریب‌ سد قوسی‌ وقوع‌ یابد و ضریب ذخیره ی‌ مقاومت عبارت‌ است‌ از تعداد دفعات‌ کاهش‌ نیمه‌. با این‌ حال‌، در این روش به‌ تعدادی مدل نیاز است‌. به‌ طور کلی‌ این‌ آزمایش‌ بر طبق‌ اصل‌ تعادل‌ انجام ‌می‌شود، بدین‌ معنا که‌ به‌ جای‌ ثابت‌ نگه داشتن‌ بار خارجی‌ و کاهش‌ تدریجی‌ مقاومت‌ مصالح‌، مقاومت‌ مصالح‌ ثابت‌ نگه‌ داشته‌ می‌شود وهمزمان‌ بار خارجی‌ و بار مرده ی‌ خود سد افزایش‌ می‌یابد، تا آنجا که‌ تخریب‌ صورت‌ پذیرد. برای‌ آزمایش‌ به‌ روش‌ ذخیره‌ ی مقاومت‌ معادل،‌ مشکل‌ اساسی‌ که‌ همزمان‌ بودن‌ افزایش‌ بار خارجی‌ پی‌ سنگی‌ و بدنه ی‌ سد می باشد باید حل‌ گردد.
گو چونماو، گونگ ژاوزیاگ و… بر طبق‌ اصل‌ ارضاء تشابه‌ مدل‌ فیزیکی‌ و با استفاده‌ از دستگاه گریز ازمرکز* بعنوان‌ دستگاه‌ بارگذاری‌ و جایگزین‌ کردن‌ میدان‌ ثقلی با میدان‌ نیروی‌ گریز از مرکز‌، متوجه ی‌ افزایش‌ همزمان‌ بار خارجی‌ پی‌ سنگی‌ و بدنه‌ سد شدند و آزمایش‌ به روش ذخیره ی مقاومت معادل‌ را بر روی‌ یک‌ مدل‌ انجام‌ دادند. نتیجه‌ آزمایش‌ نشان‌ داد که‌ گرایش‌ بزرگی‌ تنش‌ و بزرگی‌ تنش های‌ کششی‌ و فشاری به‌ طور اساسی‌ به‌ سمت‌ قانون‌ عمومی‌ می باشد. برای‌ انجام‌ آزمایش‌ به‌ روش‌ ذخیره ی مقاومت‌ بر روی‌ یک‌ نمونه‌، نیاز به‌ ایجاد مصالح‌ جدیدی‌ می باشد که‌ بتواند تغییرتدریجی‌ مقاومت‌ برشی‌ پی‌ سد، سطح نرم‌ و ضعیف‌ سازه‌ بر روی‌ پی‌ سنگی‌ را آشکار ساخته‌ و همچنین‌ تکنیک های‌ آزمایش‌ را پاسخ‌ گو باشد.
لو جینچی، لی چاووگو و… بعد از سالها بررسی “ مصالح با تغییرات مشابه دما“ را توسعه‌ داده اند که‌ برای‌ مدلسازی‌ گسل های‌ بین‌ لایه‌ای‌ و بدنه‌ های صخره ای‌ قابل‌ استفاده می‌باشد. این‌ مصالح‌ از بلنک فیکس، روغن‌ موتور، مصالح‌ و مخلوطهای حل‌ شدنی‌ پلیمری که‌ به‌ میزان‌ معینی‌ با هم‌ ترکیب‌ شده‌اند، ساخته‌ شده‌ است‌. در حین‌ آزمایش‌ با افزایش‌ دما، مقاومت‌ مصالح‌ بتدریج‌ کاهش‌ می‌یابد. با وجود اینکه‌ ضریب‌ ذخیره ی‌ مقاومت‌ یک‌ تصویر واضح را ارائه‌ می کند، اما علت‌ اصلی تخریب‌ سد قوسی‌ نمی‌باشد. بنابراین‌ کاهش‌ مقاومت به‌ نسبت‌ نامساوی‌ منطقی تر می باشد و فرآیند تضمین‌ برابراغلب‌ مورد استفاده‌ قرار می‌گیرد.

روش ترکیبی:

تخریب یک سد قوسی تنها به دلیل اضافه بار و یا کاهش مقاومت مصالح نیست، 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 اضافه‌بار مشخصه می‌رسد، مقاومت باید به اندازه آن مرتبه کاهش داشته شود، که باعث تخریب سد قوسی می‌شود روش ترکیبی از لحاظ تئوری معقول می‌باشد، اما عملکرد واقعی نسبتا کامل شده باشد. خصوصا هیچ‌گونه استاندارد استواری در ارتباط با اینکه تا چه اندازه باید اضافه بار ایجاد شود، قبل از اینکه مقاومت مصالح کاهش پیدا کند، وجود ندارد. در حال حاضر، مطالعه کلی تخریب ناپایداری تنها توسط آزمایش‌های مدل هندسی صورت می‌پذیرد و موفقیت‌هایی در شبیه‌سازی کامپیوتری و محاسبات عددی روند خرابی سدهای قوسی صورت پذیرفته است.

در جهت شناسایی طرح مهندسی بر پایه آنالیز پایداری سیستماتیک باید صورت پذیرد، مخصوصا برای بررسی و حل یک سری از مشکلات تکنیکی و تئوریکال مانند روش آنالیز پایداری سیستماتیک، تکنیک آنالیز شبکه احتمال کاربردی، سیستم تصمیم‌گیری، پارامترهای آماری قانون و توزیع و غیره.

تئوری‌های دیگری در زمینه ارزیابی ایمنی سد قوسی:

عده‌ای از پژوهشگران معتقدند که تخریب یک سد و توده سنگی به دلیل گسترش مستمر ترک‌های ایجاد شده بر اثر تجمع دائمی آسیب اولیه است و بنابراین فرایند‌های مکانیک آسیب و مکانیک شکست را می‌توان برای مطالعه تخریب سدهای قوسی انطباق داد. هوانگ یون و دیگران پایداری و تمایل گسترش ترک‌های پاشنه سد در طرف بالا دست سدهای قوسی را به کمک فرایند المان شکست سه بعدی و تئوری فاکتور تراکم انرژی کرنش حداقل مورد مطالعه قرار داده و متوجه شده‌اند که شکافتن بر اثر آب، فاکتور اصلی در جهت انتشار ترک‌های ابتدایی است. پژوهشگران دیگر به سد قوسی به عنوان یک سیستم دینامیکی توجه کرده و خرابی را از نقطه نظر تغییر شکل غیر خطی مورد بررسی قرار داده‌اند. زمانی که تخریب تجمعی و تغییر شکل سیستم سد قوسی از بی‌نظمی به انتظام گسترش می‌یابد، خرابی کلی در حال صورت پذیرفتن است. طبق بررسی‌های صورت گرفته در زمینه علل خطاهای صورت گرفته در سد دو قوسی «کن» واقع در اتریش، لومبادری متخصص و مهندس سد سوئیسی، نظریه ضریب لاغری سدها را در سال ۱۹۸۶ بیان و منحنی لومبادری را ارائه کرد، این منحنی یک خط صاف است که تنها بستگی به ارتفاع سد دارد. رن کویینگ ون و دیگران شکل و علل ایجاد این منحنی آسیب را به کمک تئوری پایداری کمانشی و مقاومت بدنه سد مورد مطالعه قرار داده و پیشنهاد کردند که منحنی لومبادری به دو دسته تقسیم شود: دسته اول هذلولی‌هایی با در نظر گرفتن مقاومت بتون بدنه سد به عنوان پارامتر می‌باشند، که بستگی به ارتفاع سد و مقاومت بتون بدنه سد دارند، دسته دوم منحنی‌های توانی می‌باشند، که بستگی به کمانش بدنه سد دارند، به این معنا که بستگی به مدول الاستیسیته بتون بدنه سد، ارتفاع سد و … دارند.

نتیجه‌گیری:

خصوصیاتی از قبیل ذخیره سرمایه‌گذاری، ظرفیت باربری و ایمنی بالا، باعث شده است که سدهای قوسی، مخصوصا سدهای بلند قوسی مورد توجه تمام کشورهای جهان قرار گیرند. سدهای قوسی به طور فزاینده‌ای بلندتر ساخته می‌شوند و شالوده‌ها نیز به طور فزاینده‌ای پیچیده‌تر می‌شوند. شرایط ژئولوژیکی پیچیده و متغییر، به همراه تلفات سنگین در صورت تخریب سدهای قوسی، دانشمندان را بر آن داشته تا به بررسی و حل مشکلات تکنیکی ساخت سدهای قوسی بپردازند. شکافتن و تسلیم شدن به دلیل تنش موضعی بیش از حد پاسخ طبیعی هر سد قوسی است. بی‌شک قبل از تخریب سد قوسی، یک فرایند شکافت و تسلیم به وجود می‌آید و در طی این فرایند پتانسیل سد قوسی پایدار مانده و بنابراین کارکرد ایمنی ادامه می‌یابد.

بنابراین بررسی عملکرد و مکانیسم سدهای قوسی در طی فرایندی که از تسلیم موضعی مقاومت شروع و تا تخریب کامل سد به طول می‌انجامد، بسیار لازم و ضروری است. در بعضی کشورها مانند چین معتقدند که از تئوری پایداری سازه باید در طراحی سدهای قوسی استفاده شود. با این وجود، در ارزیابی حال حاضر، پایداری سدهای قوسی به کمک تئوری پایداری، توابع و عملکردهای انتخاب شده بیشتر براساس خصوصیات تخریب مقاومت سدهای قوسی بوده و آنچه در حال حاضر در حال بررسی است، همچنان پایداری موضعی است. یکی از مباحث عمده در مطالعات آینده چگونگی انتخاب متغیرهای تصادفی به گونه‌ای است که منعکس کننده‌ حالت سیستم سد قوسی به عنوان متغیرهای اصلی برای آنالیز پایداری کلی سدهای قوسی باشد. با وجود اینکه موفقیت‌های چشمگیری در زمینه بررسی پایداری لغزشی سدهای قوسی در طول سطح تماس شالوده و همچنین در زمینه ناپایداری بدنه سنگی شانه سد به کمک تئوری پایداری جنبشی صورت پذیرفته است، اما اجزای یک سد قوسی شامل بدنه و شانه سد و شالوده سنگی و تغییر شکل‌هایشان بر روی هم اثر متقابل گذاشته و جدانشدنی است. بنابراین در نظر گرفتن بدنه و شانه سد و شالوده سنگی به عنوان یک مجموعه واحد جهت بررسی مکانیسم خرابی سدهای قوسی ارزش بررسی را داشته و یک معیار ناپایداری کلی را به دست داده و ایمنی کل سد را مشخص می‌سازد. بدنه سدهای قوسی و مصالح فوندانسیون که اغلب بتونی، سنگی و خاکی است جزء مصالح با کشش پایین و یا غیرکششی است. در حال حاضر، معیارهای تسلیم مور- کولمب و دراکر- پراگر و معیار چهار پارامتری به طور معمول مورد پذیرش مصالحی مانند مصالح سنگی- خاکی و بتونی می‌باشد. تفاوت عمده‌ای بین نسبت‌های تنش-کرنش اندازه‌گیری شده سدهای قوسی و روابط مذکور وجود دارد. از لحاظ اقتصادی این موضوع عملی نیست که به طول نامحدودی نقاط اندازه‌گیری شالوده سد را برای بررسی مدل ساختمانی مصالح افزایش دهیم. در عوض، بسیار واقع‌بینانه و منطقی است که یک مدل ساختمانی از مصالح افزایش دهیم. در عوض، بسیار واقع‌بینانه و منطقی است که یک مدل ساختمانی از مصالح براساس اطلاعات اندازه‌گیری شده صریح به کمک فرایند آنالیز معکوس و یا تکنیک تطبیق شبکه عصبی به دست آوریم. به لطف خصوصیاتی مانند مخارج پایین آزمایش کردن، غیر تخریبی بودن و … تکنولوژی اندازه‌گیری مایکروویو و تکنولوژی بررسی لیزری، در ارزیابی ایمنی سدهای قوسی کاربردهای وسیعی پیدا کرده‌اند. اطلاعات نشان دهنده آن است که کاربی بیش از ۳۰ درصد از سدهای قوسی متناقض با کاربردهای پیش‌بینی توسط الگوهای طراحی است. در حین مطالعه ایمنی طراحی سدهای قوسی، لازم است که بررسی‌ها را معطوف به ایمنی کارکرد واقعی سدهای قوسی کنیم.

منابع:
۱- گرداوری و تالیف سایت civiltech.ir
۲- www.civilica.ir
۳- www.waterengineers.ir

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *