چکیده:
با توجه به محدودیت منابع آب ناشی از موقعیت جغرافیایی و وضع اقلیمی کشورمان ، ناگزیر به استفاده بهینه از منابع آب موجود هستیم. یکی از روشهای اساسی و زیربنایی در بهره برداری از منابع آب ، مهار آبهای سطحی م یباشد. مهار آبهای سطحی و احداث سدهای مخزنی و آب بندها و بندهای انحرافی از زمانهای دور مورد توجه مردم کشورمان بوده است . در سالهای اخیر استفاده از جریانهای موجود رودخانه ها همزمان با استفاده از رودخانه ها بعنوان مجرای انتقال آبهای ذخیره شده در سدهای مخزنی ، مجددًا مطرح گردیده و در این زمینه اقدامات و سرمایه گذاریهای بسیاری برای احداث ساز ه های آبگیری از رودخانه ها انجام شده است . هرچند سرمایه گذاریهای مذکور در این مدت کوتاه ، بسیار ثمربخش بوده و نقش مؤثری در احداث و بهر ه برداری از تأسیسات آبگیری داشته است ، ولی نسبت به سطح اراضی آبی که با انهار سنتی آبیاری م ی شوند و حجم آبی که بوسیله این انهارمنتقل می گردند ، بسیار ناچیز م یباشند. با توجه به موارد فوق و ضرورت بهره برداری هرچه بیشتر از پتانسیل آبهای جاری در کشور ، لزوم تبدیل سیستمهای نامطمئن سنتی به تأسیسات مدرن و مطمئن آبگیری (سدهای انحرافی ) که با رعایت کل یه اصول و ضوابط فنی و اقتصادی طرح می شوند ، احساس می گردید. وابستگی شدید اجزاء مختلف سدهای انحرافی به یکدیگر و ضرورت انجام آزمونهای متفاوت و متعدد برای به انجام رساندن طرح سدهای انحرافی ، موجب صرف هزینه و زمان زیادی می گردد . در عین حال عدم وجود استاندارد و شیوه مشخص محاسباتی ، کنترل کارهای انجام شده را با دشواری روبرو می سازد . با توجه به موارد فوق و به منظور کاهش زمان و هزینه های طراحی و افزایش دقت محاسبات و همچنین ارائه شیوه ای واحد برای انجام محاسبات هیدرولیکی و پایداری سرریز و مجرای تخلیه رسوبات سدهای ا نحرافی ، نیاز به حل خودکار محاسبات هیدرولیکی و پایداری سدهای انحرافی احساس م ی گردید . در این رساله ، سدهای انحرافی که سرریز آنها به صورت بتنی وزنی احداث می گردند مورد مطالعه و حل قرار گرفته ا ند . هدف از این رساله و ایجاد بسته های نرم افزاری همراه ، فراهم آ وردن مجموعه روشهای مناسب و معتبر علمی – تجربی در طرح و آنالیز سدهای انحرافی و ایجاد تسهیلات در امر طراحی و آنالیز توسط کامپیوتر می باشد.
فرمت :pdf
تعداد صفحه :۲۰۱
١- مقدمه ١
٢- معیارهای عمومی طرحهای انحراف آب از رودخانه ٥
١- تعاریف ۶ -٢
١- تأسیسات آبگیری، تأسیسات انحراف، آبگیر ٦ -١-٢
٢- ترکیب بندی سیستم تأمین آب ۷ -١-٢
٢- وظایف تأسیسات آبگیری ٩ -٢
٣- هیدرولیک آبگیرها ٩ -٢
٤- ضرورت وجود سدانحرافی در طرح جانمایی آبگیرها ١٠ -٢
٥- وظایف سدهای انحرافی ١٢ -٢
٣- آشنایی با سدهای انحرافی ١٦
١- کلیات ١٧ -۳
٢- تأسیسات انحراف ١٧ -۳
١- اجزاء تأسیسات انحراف ١٧ -٢-۳
٣- سدهای انحرافی ١٨ -۳
١- اجزاء اصلی سدهای انحرافی ١٨ -٣-۳
٢- انواع سدهای انحرافی ٢٠ -٣-۳
١- سد انحرافی با سرریز آزاد ٢٠ -٢-٣-۳
٢- سد انحرافی با سرریز دریچ های ٢١ -٢-٣-۳
٣- سدهای انحرافی مختلف ٢١ -٢-٣-۳
٤- ضوابط کلی طراحی ٢٣ -۳
١- محل سد انحرافی ٢٣ -٤-۳
٢- شرایط محل سد انحرافی ٢٣ -٤-۳
٣- نیروهای وارد به سدهای انحرافی ٢٤ -٤-۳
٤- عوامل مؤثر در انتخاب نوع سد انحرافی ٢٥ -٤-۳
II
ادامه فهرست مطالب
عنوان صفحه
٥- تعیین رقوم تاج سد ٢٦ -٤-۳
٦- طول تاج ٢٦ -٤-۳
٥- جمع بندی ٢٧ -۳
۴- روشهای طراحی اجزاء سدهای انحرافی ٢٨
١- طراحی هیدرولیکی سرریز اوجی ٢٩ -۴
١- مقدمه ٢٩ -١-۴
٢- انواع سرریزهای سدهای انحرافی ٢٩ -١-۴
٣- سرریزهای بدون کنترل ٣٠ -١-۴
١- سرریز اوجی ٣١ -٣-١-۴
٢- طراحی هیدرولیکی حوضچه آرامش ٣٢ -۴
١- مقدمه ٣٢ -٢-۴
٢- پرش هیدرولیکی ٣٤ -٢-۴
۳- مقایسه حوضچ ههای آرامش مستطیلی و ذوزنق های ٣٥ -٢-۴
۴- عمق حوضچه آرامش براساس بلندای هیدرولیکی موجود ٣٦ -٢-۴
۵- شرایط پایاب ٣٨ -٢-۴
٣- طراحی تأسیسات در مقابل آبشستگی ٤٠ -۴
١- عمل آبشستگی ٤٠ -٣-۴
٢- روش مقابله با آبشستگی ٤٢ -٣-۴
٣- محاسبه پارامترهای آبشستگی و طرح لایه حفاظتی سنگپوش ٤٦ -٣-۴
٤- تراوش در بستر سدهای انحرافی و محاسبه زیرفشار و طراحی دیوار آببند ٤٧ -۴
١- تشریح و مقایسه روشهای محاسبه زیرفشار در سدهای انحرافی ٤٧ -٤-۴
٢- طرح سد انحرافی روی پ یهای نفوذپذیر ۴۷ -٤-۴
٥- مقایسه نرم افزارهای موجود طراحی سدهای انحرافی ۵۴
١- مقدمه ۵۵ -٥
III
۵۶ Ansys ٢- نرم افزار -٥
۵۷ WS ٣- نرم افزار 77 -٥
٦٠ DAM ۴- نرم افزار 2 -٥
۶۳ ( Excel ۵- طراحی به کمک صفحات گسترده(نرم افزار -٥
۶۷ Flow 3D ۶- نرم افزار -٥
۶ – معرفی برنامه کامپیوتری طراحی اجزاء سد انحرافی ۶۹
١- مقدمه ٧٠ -۶
٧٠ ( HD-Dam ) ۲- معرفی برنام ه طراحی هیدرولیکی سد انحرافی -۶
١- طراحی سرریز اوجی و حوضچه آرامش ۷۱ -۲-۶
جهت طرح سرریز اوجی ۷۲ USBR ۲- استاندارد -۲-۶
١- هیدرولیک سرریز اوجی بدون کنترل ٧٢ -۲-۲-۶
٢- دبی جریان از روی سرریز اوجی بدون کنترل ٧٥ -۲-۲-۶
٣- ضریب تخلیه برای سرریز اوجی بدون کنترل ٧٧ -۲-۲-۶
٤- سرریزهای اوجی کنترل شده ٨٣ -۲-۲-۶
۳- طراحی هیدرولیکی حوضچه آرامش ۸۶ -۲-۶
٨٦ ١/ ١- حوضچه آرامش برای اعداد فرود کمتر از ٧٠ -٣-۲-۶
٨٦ ٢/ ١ تا ٥٠ / ٢- حوضچه آرامش برای اعداد فرود بین ٧٠ -٣-۲-۶
٨٧ ٤/ ٢ تا ٥٠ / ٣- حوضچه آرامش برای اعداد فرود بین ٥٠ -٣-۲-۶
اصلاح شده ) ٩٠ IV ٤- حوضچه آرامش برای اعداد فرود پائین (حوضچه نوع -٣-۲-۶
٩١ ٤/ ٥- حوضچه هایی با اعداد فرود بیشتر از ٥٠ -٣-۲-۶
٩٤ SAF ٦- حوضچه آرامش -٣-۲-۶
۴- محاسبه پارامترهای آبشستگی و طرح لایه حفاظتی سنگپوش ٩٧ -۲-۶
١- روشن نواک برای تعیین عمق گودال آبشستگی ۹۸ -۴-۲-٦
۲- روش نواک برای تعیین ابعاد و ضخامت طول سنگپوش و دیوار آببند ۹۸ -۴-۲-۶
IV
۳- روش سازمان عمران آمریکا برای تعیی ناندازه سنگهای سنگپوش حفاظتی ۱۰۰ -۴-۲-٦
١٠١ New File , Save As File , Save File , Open File ۵- برنامه های فرعی -۲-۶
۷ – معرفی برنامه کامپیوتری کنترل پایداری سد انحرافی ١٠٢
١- مقدمه ١٠٣ -۷
١٠٣ ( SC-Dam ) ۲- معرفی برنامه پایداری سد انحرافی -۷
١٠٤ XYA ١- زیر برنامه -۲-۷
١٠٤ Calculate Uplift ٢- زیر برنامه -۲-۷
١- روش بلای برای محاسبه زیر فشار در سدهای انحرافی ١٠٥ -٢-۲-٧
٢- روش لین (نظریه خزش وزنی) برای محاسبه زیر فشار در سدهای انحرافی ١٠٨ -٢-۲-٧
١١٠ Combo ٣- زیربرنامه -۲-۷
۱- نیروهای مؤثر بر عناصر سد انحرافی ١١٠ -۳-۲-۷
۲- ترکیب بارگذاری ١٢٠ -۳-۲-۷
۳- مبانی آنالیز و فرضیات ۱۲۲ -۳-۲-۷
۴- علائم برای شرایط بارگذاری ١٢٣ -۳-۲-۷
٥- پایداری قائم ١٢٧ -۳-۲-۷
٦- پایداری واژگونی ١٢٧ -۳-۲-۷
٧- پایداری لغزشی ۱۲۸ -۳-۲-۷
٨- آنالیز تنش به روش ثقلی ١٣٦ -۳-۲-۷
۹- سازه سرریزهای دریچ هدار سدهای انحرافی ١٣٧ -۳-۲-۷
١٤٣ New File , Save As File , Save File , Open File ۴- زیربرنامه های -۲-۷
و توانایی های اختصاصی آنها ١٤٤ HD-Dam , SC-Dam ۸- صحت سنجی و کاربرد برنامه های
١- مقدمه ١٤٥ -۸
٢- آزمونها ۱۴۵ -۸
V
در طرح یک سرریز اوجی Spillway Design ١-آزمون صحت سنجی زیربرنامه -٢-۸
بدون پایه ١٤٥
Elements of Nappe- ،Spillway Design ٢-آزمون صحت سنجی زیربرنامه -٢-۸
در طرح یک سرریز اوجی بدون پایه ۱۴۸ - Shaped Crest Profile
در طرح یک سرریز اوجی پایه دار ١٥١ Spillway Design ٣-آزمون صحت سنجی زیربرنامه -٢-۸
در طرح یک سرریز لبه پهن ١٥٣ Spillway Design ٤-آزمون صحت سنجی زیربرنامه -٢-۸
در محاسبات حفاظت های Protection ٥-آزمون صحت سنجی زیربرنامه -٢-۸
بالادست و پائین دست ١٥٤
٣- کاربرد برنامه ها ١٥٦ -۸
۱۶۴ HD-Dam ۴- توانایی های اختصاصی برنامه -۸
۱۶۴ SC-Dam ٥- توانایی های اختصاصی برنامه -۸
۶- جمع بندی ۱۶۵ -۸
٦- نتیجه گیری و پیشنهادات ١٦٦
١- کلیات ١٦٧ -٦
٢- کارهای انجام شده در این پایا ننامه ١٦٧ -٦
٣- نتیجه گیری ١٦٨ -٦
٤- پیشنهادات برای ادامه کار ١٦٨ -٦
پیوست الف- راهنمای استفاده از برنامه ها ١٧٠
مراجع ١٨٣
چکیده................................................................................................................................................................................ 1
مقدمه................................................................................................................................................................................ 2
فصل اول:کلیات......................................................................................................................................................... 10
1-1 . هدف........................................................................................................................................................................ 11
2-1 . پیشینه تحقیق ......................................................................................................................................................... 12
3-1 . روش کار و تحقیق.................................................................................................................................................... 16
فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده................................................................................................................... 17
1-2 : بخش اول: مطالعات ژئو تکنیکی خاک منطقه:........................................................................................................ 18
1-1-2 : شرایط تحت الارضی محل احداث سد انحراف نکارود ............................................................................................ 18
2-1-2 : خصوصیات شیمیایی مصالح تحت الارضی............................................................................................................. 21
3-1-2 : مرغوبیت خاک منطقه:......................................................................................................................................... 22
1-3-1-2 : خاک های متورم شونده (آماسی).................................................................................................................... 22
2-3-1-2 : خاک های رمبنده ......................................................................................................................................... 25
3-3-1-2 : خاک های واگرا ............................................................................................................................................ 26
2-2 : بخش دوم : تاثیر افزودن آهک بر خواص خاک.......................................................................................................... 27
1-2-2 مقدمه :................................................................................................................................................................ 27
1-2-2-2 تاثیر آهک بر حدود اتر برگ :........................................................................................................................... 29
2-2-2-2 تاثیر آهک بر وزن مخصوص خاک.................................................................................................................... 31
3-2-2-2 تاثیر آهک بر مقاومت فشاری محدود نشده خاک : ............................................................................................ 31
4-2-2-2 تاثیر آهک بر مقاومت برشی خاک : ................................................................................................................. 34
5-2-2-2 : اثر آهک بر خاکهای مساله دار:......................................................................................................................... 42
3-2 : بخش سوم: تأثیر افزودن سیمان بر خواص خاک....................................................................................................... 44
خ
1-3-2 مقدمه :................................................................................................................................................................ 44
1-2-3-2 تأثیر سیمان بر حدود اتر برگ:........................................................................................................................ 45
2-2-3-2 تأثیر سیمان بر وزن مخصوص خاک:................................................................................................................. 47
3-2-3-2 تأثیر سیمان بر مقاومت فشاری محدود نشده خاک:........................................................................................... 49
1- تأثیر سیمان بر مقاومت برشی خاک............................................................................................................. 49 4-2-3-2
2-4-2-3-2 تأثیر سیمان بر پارامترهای برشی خاک:...................................................................................................... 53
5-2-3-2 : اثرسیمان بر خاکهای مساله دار:....................................................................................................................... 59
4-2 –بخش چهارم : روشهای دیگر تثبیت........................................................................................................................ 59
1-4-2 تثبیت به روش های بیولوژیکی ............................................................................................................................ 59
2-4-2 تثبیت با قیر و فرآورده های قیری: ....................................................................................................................... 59
3-4-2 تثبیت کننده های مرکب: ..................................................................................................................................... 61
1-3-4-2 تثبیت با خاکستر و مخلوط خاکستر و آهک :..................................................................................................... 61
2-3-4-2 تثبیت با آهک- قیر:......................................................................................................................................... 62
3-3-4-2 تثبیت با آهک- امولسیون قیر:.......................................................................................................................... 62
4-3-4-2 تثبیت با سیمان- امولسیون قیر:....................................................................................................................... 62
-4-4-2 :تثبیت کننده های پلیمری( ژئوسینتتیک ها):..................................................................................................... 64
الف) ژئوتکستایل ها.......................................................................................................................................................... 64
ب) ژئوممبرین ها............................................................................................................................................................. 66
ب) ژئوگریدها:................................................................................................................................................................. 68
د) ژئونتها:........................................................................................................................................................................ 69
ه) ژئوکامپوزیتها: .............................................................................................................................................................. 69
فصل سوم:مواد، دستگاه ها و روشهای بکار رفته........................................................................................................ 70
1-3 مقدمه...................................................................................................................................................................... 71
2-3 مصالح مورد استفاده در این تحقیق.......................................................................................................................... 73
1-2-3 خاک انتخابی...................................................................................................................................................... 73
2-2-3 آهک مورد استفاده............................................................................................................................................... 76
3-2-3 سیمان مورد استفاده ........................................................................................................................................... 77
د
3-3 انتخاب درصدهای مختلف اختلاط آهک و سیمان با خاک......................................................................................... 78
4-3 آزمایشات حد روانی و خمیری .................................................................................................................................. 79
5-3 آزمایشات تراکم پروکتور (وزن مخصوص خشک حداکثر و رطوبت بهینه)................................................................... 83
6-3 نحوه ساخت نمونه جهت آزمایشات مقاومت فشاری و برش مستقیم .......................................................................... 85
7-3 آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده ........................................................................................................................ 91
8-3 آزمایش برش مستقیم............................................................................................................................................... 94
1-8-3 ) : بازسازی نمونه ها جهت آزمایش برش مستقیم:................................................................................................. 94
2-8-3 ): روش پیشنهادی بازسازی نمونه ها توسط جک:................................................................................................... 95
9-3 ) : اندازه گیری میزان تورم در آزمایشگاه................................................................................................................... 98
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل نتایج آزمایشگاهی........................................................................................................ 101
1-4 مقدمه..................................................................................................................................................................... 102
-2-4 نتایج آزمایشات حد روانی و حد خمیری................................................................................................................ 103
الف) مقایسه نتایج نمونه ها وقتی درصد سیمان نمونه ها ثابت باشد و درصد آهک افزایش یابد:......................................... 103
ب) مقایسه نتایج نمونه ها وقتی درصد آهک نمونه ها ثابت بوده و درصد سیمان افزایش یابد............................................ 108
3-4 نتایج آزمایشات تراکم پروکتور:................................................................................................................................. 113
الف) مقایسه نتایج نمونه ها وقتی درصد سیمان نمونه ها ثابت باشد و درصد آهک افزایش یابد........................................... 116
ب) مقایسه نتایج نمونه ها وقتی درصد آهک نمونه ها ثابت بوده و درصد سیمان افزایش یابد............................................. 118
4-4 : نتایج آزمایشات برش مستقیم: .............................................................................................................................. 122
الف) تاثیر میزان آهک بر مقاومت برشی نمونه ها:............................................................................................................ 126
ب) تاثیر میزان سیمان بر مقاومت برشی نمونه ها:........................................................................................................... 128
5-4 : نتایج آزمایشات تورم :........................................................................................................................................... 131
1-5-4 ) بررسی تغییرات میزان تورم :............................................................................................................................. 132
الف) مقایسه نتایج نمونه ها وقتی درصد سیمان ثابت بوده و درصد آهک افزایش یابد........................................................ 132
ب) مقایسه نتایج نمونه ها وقتی درصد اهک ثابت بوده و درصد سیمان تغییر نماید. ......................................................... 132
-2-5-4 بررسی تغییرات فشار تورم : .............................................................................................................................. 134
الف) مقایسه نتایج نمونه ها، وقتی درصد ثابت بوده و درصد آهک افزایش یابد.................................................................. 134
ب ) مقایسه نتایج نمونه ها، وقتی درصد اهک ثابت بوده و درصد سیمان افزایش یابد : ..................................................... 134
ذ
3-5-4 :ارزیابی رابطه چن و ارائه روابط جدید تورم به روش غیرمستقیم:.......................................................................... 136
1-3-5-4 .ارائه روابط جدید تورم به روش غیرمستقیم:..................................................................................................... 137
2-3-5-4 .مقایسه تورم روشهای غیر مستقیم چن و رابطه ارائه شده با روش مستقیم ( واقعی): ........................................ 138
6-4 نتایج آزمایشات مقاومت فشاری محدود نشده ( تک محوره ).................................................................................... 142
1-6-4 بررسی خاک انتخابی از لحاظ تیکسوتروپی ......................................................................................................... 142
2-6-4 : تاثیر نوع و میزان افزودنی بر مقاومت فشاری محدود نشده نمونه ها :................................................................... 142
-2-6-4 الف- 1) تاثیر افزودن آهک بر نمونه های 1 روزه در صورت ثابت بودن درصد سیمان:............................................ 144
-2-6-4 الف – 2 ) تاثیر افزودن آهک بر نمونه ها 28 روزه، در صورت ثابت بودن درصد سیمان:........................................ 146
-2-6-4 ب- 1 ) تاثیر افزودن سیمان، بر نمونه های 1 روزه در صورت ثابت بودن درصد آهک........................................... 148
-2-6-4 ب- 2 ) تاثیر افزودن سیمان بر نمونه های 28 روزه، وقتی درصد آهک ثابت باشد: ................................................ 151
-3-6-4 تاثیر نوع و میزان افزودنی بر کرنش محوری نمونه ها:.......................................................................................... 154
-3-6-4 الف ) تاثیر میزان آهک..................................................................................................................................... 154
-3-6-4 ب) تاثیر میزان سیمان:...................................................................................................................................... 156
4-6-4 ) تاثیر مراقبت بر مقاومت فشاری نمونه ها:.......................................................................................................... 159
7-4 ) انتخاب درصد بهینه جهت تثبیت خاک بستر: ......................................................................................................... 160
8-4 ) انتخاب روش بهینه جهت کاهش هزینة اجرا در سازه های سد انحرافی نکارود:......................................................... 160
1-8-4 ) طرح اجرائی اولیه ............................................................................................................................................. 160
2-8-4 ) طرح اجرائی پیشنهادی................................................................................................................................... 164
3-8-4 ) طرح تثبیت خاک بستر .................................................................................................................................. 167
4-8-4 ) ادغام دو روش فوق الذکر ................................................................................................................................. 169
5-8-4 )مقایسه گزینه های مختلف: ................................................................................................................................. 170
فصل پنجم:نتیجه گیری و پیشنهادات....................................................................................................................... 173
1-5 خلاصة تحقیق........................................................................................................................................................ 174
2-5 : نتیجه گیری......................................................................................................................................................... 175
-3-5 پیشنهادات........................................................................................................................................................... 179
خذ ................................................................................................................................................................. 180 Ĥ منابع و م
ر
فهرست منابع فارسی:...................................................................................................................................................... 181
فهرست منابع غیر فارسی : ............................................................................................................................................ 183
فهرست نام ها :.............................................................................................................................................................. 186
چکیدة انگلیسی