1

به نام خدا

کرجواحد ،دانشگاه آزاد اسلامی

عمرانگروه فنی و مهندسی، دانشکده

اصول مهندسی سد جزوه

عاشوریان هموصعم دکتر :تهیه و تنظیم

2

:منابع مورد استفاده

اصول مهندسی سدهای خاکی، دکتر علی قنبری، انتشارات دانشگاه خوارزمی( 1

شرکت مهندسی مشاور دزآب های هیدرولیکی، دکتر حسین محمد ولی سامانی، طراحی سازه( 2

های انتقال آب، دکتر محمد کریم بیرامی، انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان سازه( 3

مهندسی سد، جباری، دانشگاه آزاد علوم و تحقیقات فارس جزوه اصول( 4

سدهای خاکی، دکتر حسن رحیمی، انتشارات دانشگاه تهران( 5

1361سدهای کوتاه، تکثیر واحد سدسازی جهادسازندگی آذربایجان شرقی، بهمن ( 6

رضویسدهای بتنی، دکتر جلیل ابریشمی و مهندس ناصر وهاب رجایی، انتشارات آستان قدس ( 7

های انتقال آب، مهندس اکبر کیاسالاری و مهندس بهرام کلاگر، انتشارات دیباگران سازه( 8

موفق باشید

3

:مقدمه

ترین نیازهای بشر آب است که بخصوص با افزایش جمعیت و ضرورت رشد کشاورزی ترین و حیاتی یکی از ضروری

لذا .منابع آبی از طرف دیگر، حساسیت آن روز به روز بیشتر شده استو صنعت از یک طرف و محدودیت مخازن و

.لازم است تا تمام توان در جهت استفاده بهینه و جلوگیری از هدر رفتن آب و کنترل و مهار آن به کار گرفته شود

آبی و همچنین ها و نیاز به ذخیره آب در زمان پرآبی برای مصرف در مواقع کم نوسان شدت جریان آب در رودخانه

سازد تا با ساخت موانعی در مسیر لازم می... نیاز به استفاده از انرژی پتانسیل آب جهت تبدیل به انرژی الکتریکی و

.به این اهداف دسترسی پیدا کرد سد جریان به عنوان

نیز شدت های ساخته شده به دست بشر، سدها به دلایل مختلف، از جمله اهمیت اهداف ساخت و در میات سازه

های هزینه. صر به فردی برخوردار هستندها، از موقعیت منح خطرات و صدمات ناشی از خرابی احتمالی آن حساسیت

نسبتا بالا و تنوع و پیچیدگی عوامل دخیل در طرح و بررسی سدها و نیز نیاز به افزایش روز به روز ارتفاع باعث شده

های طرح و اجرا بخصوص در چند دهه ای در روش وسعه فزایندهتا ضمن در نظر گرفتن ضریب اطمینان کافی، ت

.گذشته صورت پذیرد

در مصر است که ترین سد شناخته شده، سدی قدیمی. به تاریخ تمدن بشر نسبت داد تاریخ ساخت سد را بایستی

ا سنگ بدون بدنه سد مذکور ر. سال قبل از میلاد و برای تامین آب آشامیدنی و کشاورزی ساخته شده است 0022

نمود و لذا این سد که ها را در مقابل نیروی وارد ایجاد می داد که وزن سنگ مقاومت و تعادل سنگ ملات تشکیل می

استفاده از سیمان، بتن و بتن مسلح برای ساخت سدها به . بندی لازم را نداشت پس از مدت کوتاهی خراب شد آب

.ساخت سدهای بتنی به سرعت توسعه پیدا کرد گردد که از آن به بعد، اوایل قرن بیستم برمی

دهد که ساخت های تاریخی نشان می بررسی. سدسازی و دانش مهندسی آب در ایران، سابقه چند هزار ساله دارد

علاوه بر این . سال قدمت دارد 0222ها در ایران بیش از های جمع آوری فاضلاب و قنات بندهای انحرافی، شبکه

. د صورت گرفته استها و بیش از هزار سال قبل از میلا ها توسط ایرانی اختراع قنات

همچنین سد . کیلوتری جنوب قم همچنان پابرجاست 02ترین سد قوسی جهان با قدمت هزار ساله در سد کبار قدیمی

سال 002سد کریت که هم اکنون حدود . متر تا اوایل قرن بیستم بلندترین سد جهان بود 02کریت در طبس با ارتفاع

چندین پل در اصفهان در دوره صفویه ساخته .ترین سد جهان است هم نازکقدمت دارد، با عرض تاج یک متر هنوز

.کنند شده است که هم کارایی یک بند آبگیر را دارند و هم نقش پل را ایفا می

متر عنوان بلندترین سد و سد خاکی 032در میان سدهای ایرانی، هم اکنون سد بتنی دو قوسی کارون چهار با ارتفاع

متر عنوان بزرگترین مخزن سد کشور را به خود 701میلیارد مترمکعب و ارتفاع 0بیش از زن کرخه با حجم مخ

متر در حال ساخت است، در صورت اتمام 372همچنین سد بتنی دو قوسی بختیاری به ارتفاع . اختصاص داده است

4

در تاجیکستان به ارتفاع حدود سد دنیا، سد نورک در حال حاضر بلندترین. آمیز بلندترین سد دنیا خواهد شد موفقیت

.متر است 322

هر مانعی که در مسیر جریان آب قرار گیرد و باعث شود تا ارتفاع آب در بالادست آن افزایش یافته، :تعریف سد

ای که در عرض رودخانه جهت ذخیره پس سد عبارتست از سازه .شود نامیده می (Dam)مقداری آب ذخیره گردد، سد

.شود اع آب ساخته میو افزایش ارتف

و یا ترکیبی از چند هدف ( سدهای تک منظوره)تواند به منظور یک هدف خاص ساخت سد می :هدف از ساخت سد

:بندی هدف از ساخت سد به صورت زیر است در یک تقسیم. ساخته شود( سدهای چند منظوره)

کنترل سیلاب( 3افزایش ارتفاع آب و تولید انرژی، ( 2ذخیره آب، ( 1

:تر، هدف از ساخت سد یک یا چند مورد از موارد زیر است بندی گسترده در یک تقسیم

ها و استانداردهای سدسازی را بیان کنید؟ نامه چند مورد از آیین: سوال

5

:در جدول زیر برخی از سدهای ایران آورده شده است

6

:های سدسازی مطالعات اولیه پروژه

7

8

کارشناسان ( الف: شوند اجزای مختلف پروژه سدسازی، کارشناسان مشاور به دو گروه اصلی تقسیم میبرای طراحی

کارشناسان طراحی( مطالعات پایه، ب

ها به صورت در فاز اول طراحی. شوند انجام می( فاز اول و فاز دوم)ها در دو مرحله معمولاً مطالعات پایه و طراحی

.فاز دوم جزئیات اجرایی به تفصیل ارائه خواهد شدشوند، ولی در اولیه ارائه می

منابع قرضه، )شود و نهایتاً براساس شرایط فنی در فاز اول پروژه چندین گزینه برای نوع سد مورد ارزیابی واقع می

و شرایط ( های دسترسی تجربه اجرا، راه)و شرایط اجرایی ( بندی پی خیزی، هندسه دره، مقاومت سنگ، آب لرزه

.گردد دی بهترین گزینه مناسب برای نوع سد معرفی میاقتصا

کارفرما، مشاور طرح، مشاور ژئوتکنیک، پیمانکار، دستگاه نظارت، گروه : عوامل انسانی در یک پروژه سدسازی

مهندسی ارزش

9

برای یک سد، ساختگاه و محل احداث، باید تامین کننده (:انتخاب محل سد)بررسی و ارزیابی عمومی ساختگاه

های فیزیکی طبیعی تواند باعث تعادل بین ویژگی ای باشد و وجود تناسب در ساختگاه می نیازهای فنی و کاربردی ویژه

، فونداسیون و شرایط (ارتفاع آب و حجم ذخیره)توپوگرافی منطقه و ظرفیت مخزن .آن و اهداف اصلی سد گردد

و .... بندی مخزن و ین ساختی و ژئوتکنیکی، هیدرولوژی و میزان رسوب، وجود مصالح ساختمانی مناسب و آبزم

همچنین اثرات و پیامدهای زیست محیطی ناشی از احداث سد از مهمترین عواملی هستند که بر روی تعادل مذکور اثر

.شوند یدر ادامه برخی از این پارامترها به اختصار معرفی م .گذارد می

:توپوگرافی منطقه و ظرفیت مخزن( الف

11

:فونداسیون، شرایط زمین ساخت و ژئوتکنیکی( ب

:هیدرولوژی و میزان رسوب( ج

11

:محل سرریز( د

:وجود مصالح ساختمانی مناسب( ه

12

:انحراف مسیر رودخانه( و

:ها بندی مخزن و پایداری دیواره آب( ز

:محل مناسب برای تجهیز کارگاه و امکانات رفاهی خسارات مخزن،( ح

13

:پیامدهای زیست محیطی

:توان اثرات زیست محیطی یک سد را به صورت زیر خلاصه کرد به طور کلی می

:اثرات فیزیکی و شیمیایی احداث سد( 1

:اثرات بیولوژیکی سدها( 2

:اثرات اجتماعی و اقتصادی و فرهنگی( 3

14

:عوامل موثر بر انتخاب نوع سدبررسی

بسیاری در انتخاب نوع بهینه سد برای یک موقعیت مشخص وجود دارند که در حالت کلی به دو رده عوامل

هایی که به دلایل فنی محدودیت انتخاب در مکان. گردند بندی می برداری تقسیم های فنی و هزینه احداث و بهره قابلیت

گذارند ل مهم که در انتخاب سد تاثیر میاز جمله عوام .سد وجود دارد، انتخاب نوع سد کار آسانی خواهد بود

.عمق آبرفت، مصالح ساختمانی، عوامل هیدرولیکی و اقتصاد طرحو شناسی و پی سد شرایط زمین: عبارتست از

پذیری پی، میزان از جمله موارد مهم در این مبحث میزان تغییر شکل :عمق آبرفتو شناسی و پی سد شرایط زمین

تنش بوجود آمده در پی سد باعث تغییر شکل آن شده و بستگی تام به میزان باربری . باشد میباربری آن و عمق آبرفت

هایی که تغییر شکل پی زیادست، توان گفت که در مکان بطور کلی می .پی و خصوصیات ژئومکانیکی آن دارد

تر خواهد ای مناسب زهای نظیر یک سد خاکی یا سنگری پذیری نسبی سازه یک مزیت محسوب شده و لذا سازه انعطاف

نمایند نظیر سد توان از سدهایی که تنش بیشتری به پی وارد می ولی در مناطقی که میزان باربری پی بیشتر است می. بود

.وزنی یا قوسی و یا چند قوسی سود برد

15

ای که در بدنه سدهای بتنی مصرف همانطور که قبلا اشاره شد، با توجه به حجم بتن قابل ملاحظه :مصالح ساختمانی

تواند عامل تعیین کننده شود، وجود مصالح ساختمانی مناسب جهت تامین شن و ماسه بتن در نزدیکی محل سد می می

اند مطرح شود که در اقتصاد طرح تعیین تو در هر حال این عامل به عنوان یک عامل اقتصادی می. نوع سد بتنی باشد

. کننده است

گاهی اوقات مجموعه عوامل هیدرولیکی نظیر وجود گرادیان هیدرولیکی، مشخصات سرریز، :عوامل هیدرولیکی

.توانند بر روی نوع سد تاثیر بگذارند های آبی وابسته، می سیستم انحراف و سایر سازه

:شرایط اقتصادی

:ها و اصطلاحات کاربردی توضیح داده شود انواع سدها لازم است برخی از واژهقبل از بررسی

:(NWL or NRL)عادی آب یا رقوم ارتفاع نرمال یا تراز ( 1

:(MWL) تراز حداکثر آب( 2

:(MWL) آب قلتراز حدا( 3

:و حجم مرده مخزن (DWL) آب مردهتراز ( 4

16

(:Fb)ارتفاع آزاد ( 5

:مخزن (Freeboard)محاسبه ارتفاع آزاد

17

USBR (1981) 02توصیه کرده است که برای سرریزهای بدون دریچه، حداقل ارتفاع آزاد سدهای خاکی باید معادل

دار فهرستی از سایر عوامل و پارامترهایی را که باید در نظر گرفته شوند، ارائه و برای سرریزهای دریچه متر باشد سانتی

.نموده است

های شود و در آن نشست ، که برای جبران مخاطرات بادهای شدید و سیل منظور می(FB1)مقدار دقیق ارتفاع آزاد سد

ارتفاع : Rsارتفاع موج، : Hw. آید بدست می FB1 = Hw + Rs + Sابطه ای تاثیر داده نشده است، از ر استاتیکی و لرزه

.ارتفاع برآمدگی سطح آب دریاچه در وزش باد: Sبالازدگی آب روی وجه بالادست سد،

(:Hw) محاسبه ارتفاع موج

شود که در امتداد دریاچه برای دورخیز کردن به طول مستقیمی گفته می (Fetch)طول آزاد یا طول موج خیز دریاچه

.هر چه این طول بیشتر باشد، ارتفاع موج بیشتر است. موج وجود دارد

توان فرض کرد که برای حالتی که پوشش بالادست سد در مراحل ابتدایی پروژه می: (Rs)محاسبه ارتفاع بالازدگی آب

ها بتنی است این مقدار معادل رو و برای سدهایی که رویه بالادست آن Hwریپ رپ است معادل از نوع سنگریز و

.باشد می Hw برابر

(:S)محاسبه ارتفاع برآمدگی سطح آب در دریاچه در اثر وزش باد بر حسب متر

:ها محاسبه ارتفاع لازم برای جبران نشست

18

:حجم کل مخزن( 6

:حجم زنده( 7

:اضافی یا سربارحجم ( 8

:حجم غیرفعال( 9

:حجم فعال( 11

رقوم تاج سد کمی بلندتر از رقوم نرمال و حداکثر آب مخزن در نظر گرفته : (Crest Level) رقوم تاج سد: نکته

:در واقع رقوم تاج حداکثر دو مقدار زیر است .شود می

19

21

:(Axis of Dam) محور سد( 11

:(Length of Dam) طول سد( 12

:(Structural Height of Dam) ای سد ارتفاع سازه( 13

:(Maximum Base Width of Dam)عرض بزرگترین قاعده سد ( 14

:(Hydraulic Height of Dam)ارتفاع هیدرولیکی ( 15

21

مصالح اصلی برای شن و ماسه، خاک رس، سنگ، سیمان، فولاد، آب و موادی از این دست: مصالح برای ساخت سد

های سدسازی به تامین همین مصالح اختصاص دهند و بخش قابل توجهی از هزینه پروژه ساخت یک سد را تشکیل می

بر این اساس . باشد از سوی دیگر عملکرد مناسب سدها در گرو به کارگیری مصالح مناسب در بدنه سد می. دارد

.های اقتصادی و فنی طرح دارد مناسب نقش حائز اهمیتی در شاخصشناسایی دقیق منابع قرضه و استفاده از مصالح

به عنوان مثال برای یک . شود در فاز اول طراحی سدها، معمولاً چندین گزینه برای ساخت سد در نظر گرفته می

نابع بنابراین لازم است کارشناس م. شود ساختگاه هم سد خاکی و هم سد بتنی و سد سنگریز با رویه بتنی مطالعه می

های فنی و در پایان فاز اول طرح، براساس ارزیابی. ها را شناسایی کند قرضه طرح مصالح لازم برای همه گزینه

شود که در فاز اول باید به میزان سه برابر مورد نیاز هر گزینه معمولاً تاکید می. شود اقتصادی، گزینه مناسب انتخاب می

چرا؟ . مصالح شناسایی شود

در . شوند رح، مجدداً مصالح شناسایی شده با دقت بیشتری مورد بررسی صحرایی و آزمایشگاهی واقع میدر فاز دوم ط

شود که اطمینان کافی در مورد تامین مصالح مناسب این مرحله اگر مصالح مناسب به میزان دو برابر نیاز باشد، گفته می

.برای طرح وجود دارد

:موارد زیر کنترل شود به طور خلاصه منابع قرضه باید از نظر

: پذیرد شناسایی منابع قرضه در سه مرحله صورت می

ها شناسایی دفتری از طریق بررسی نقشه: مرحله اول

های صحرایی های صحرایی و آزمون شناسایی صحرایی با مطالعه نشانه: مرحله دوم

شناسایی آزمایشگاهی: مرحله سوم

22

:(Problematic or difficult soils) آفرین های مشکل خاک

:آفرین های مشکل انواع خاک

های مختلفی در ترین سازه یک پروژه سدسازی است، سازه چند بدنه سد اصلی هر :پلان کلی یک پروژه سدسازی

اصولاً یک طرح سدسازی . ها با هم مورد توجه طراحان پروژه باشد این مجموعه وجود دارد که لازم است ارتباط آن

و خشکه های انحراف، سیستم زهکشی بند، تونل فرازبند، نشیب) سیستم انحراف آب( 7: هشت بخش اصلی دارد

های سیستم آبگیری، سرریز، حوضچه) های هیدرولیکی سازه( 3، بندی پی سیستم آب( 0، (اندازی گودبرداری پی سد

های آبیاری و زهکشی، سد انحرافی، شبکه) دست سد تاسیسات پایین( 0تاسیسات نیروگاه، ( 2بدنه سد، ( 4، (آرامش

(کمپ)های اداری ساختمان( 0های دسترسی، راه( 1، (خانه آب تصفیه

:نیروی بالابرنده یا زیرفشار عبارتست از

23

(های انحراف، سیستم زهکشی و خشکه اندازی گودبرداری پی سد بند، تونل فرازبند، نشیب) سیستم انحراف آب( 7

24

:بندی پی سیستم آب( 0

25

(های آرامش سیستم آبگیری، سرریز، حوضچه) های هیدرولیکی سازه( 3

:بندی سرریزها براساس محل قرارگیری سرریز نسبت به سد تقسیم

.سرریز لبه پهن ،(اوجی)سرریز پیوند : گیرند سرریزهایی که معمولاً در بدنه سد قرار می

ای یا سرریز جانبی، سرریز به صورت تنداب، سرریز لاله :گیرند بدنه سد قرار می خارج ازسرریزهایی که معمولاً

.نیلوفری، سرریز سیفونی و سرریز پلکانی

.رود به کار می.... ها و ای است که برای مستهلک کردن انرژی در پای سرریزها، تنداب حوضچه آرامش سازه

ش غیراستاندارد یا غیرتیپحوضچه آرام( 0حوضچه آرامش استاندارد یا تیپ، ( 7: های آرامش انواع حوضچه

26

27

28

29

:از جمله این معیارها عبارتست از. بندی نمود توان براساس معیارهای مختلفی تقسیم سدها را می :(Dam) انواع سدها

ارتفاع سد(6و ای رفتار سازه( 5 ،سختی( 4مصالح بدنه، جنس ( 3طراحی هیدرولیکی، ( 2، عملکردنوع ( 1

:شوند دسته زیر تقسیم می نوع عملکرد به هشتسدها از نظر

سدهای انحرافی( 3، (Regulatory dams) سدهای تنظیمی( 0، (Storage or Reservoir dams)سدهای مخزنی ( 7

(Diversion dams) ،4 )گیر سدهای باطله یا رسوب (Tailing dams) ،2 ) ،1سدهای تبخیری، ( 0سدهای تفریحی )

(Temporary or Coffer dams)سدهای موقتی ( 0، (Underground dams) زیرزمینیسدهای

: شوند سدها براساس خصوصیات هیدرولیکی به دو دسته زیر تقسیم می

(Non- Overflow dam)سد غیرسرریز ( 0، (Overflow dam)سد سرریز ( 7

:شوند می بندی زیر تقسیم صورتسدها براساس جنس بدنه به

ای هسنگریزغیرهمگن و شامل سدهای همگن، : (Earth-fill dams)سدهای خاکی ( 7

سدهای لاستیکی ( 3، بنددار، بتن غلطکی، بتنی قوسی شامل سدهای وزنی، پشت :(Concrete dams)سدهای بتنی ( 0

(Rubber dam) ،4) الواری یا سدهای چوبی(Timber dams) ،2 )سدهای با مصالح بنایی (Masonry dams)

:شوند می تقسیم دو دستهبه سختیسدها براساس

(Non- Rigid dams)سدهای غیرسخت ( 0، (Rigid dams)سدهای سخت ( 7

:شوند می بندی زیر تقسیم صورتبه ای رفتار سازهسدها براساس

سدهای ( 0سدهای قوسی و ( 2دار، سدهای پایه( 4سدهای وزنی، ( 3ای، سدهای سنگریزه( 0سدهای خاکی، ( 7

چوبی

:شوند می بندی زیر تقسیم صورت به ارتفاع سدسدها براساس

طبق نظریه کمیسیون جهانی سدهای بلند، چنانچه سدی یکی از شرایط زیر را داشته باشد به عنوان سد بلند مورد

:گیرد بررسی قرار می

با ( 4مخزن بیش از یکصد هزار مترمکعب، با حجم ( 3متر، 222با طول تاج بیش از ( 0متر، 72با ارتفاع بیش از ( 7

مترمکعب بر ثانیه 0222دبی سیلاب طرح برای سرریز بیش از

31

:سدهای مخزنی

:سدهای تنظیمی

:سدهای انحرافی

31

:گیر سدهای باطله یا رسوب

:سدهای تفریحی

32

:سدهای تبخیری

:سدهای زیرزمینی

33

های متداول ذخیره سطحی آب را بیان کنید؟ به روشمزایای سدهای زیرزمینی نسبت

مشخصات منطقه مورد نظر برای احداث سد زیرزمینی را نام ببرید؟

:سدهای موقتی

34

:های خاکی سد

باشند، بنابراین بدنه سد به دلیل سدهای نوع خاکی متشکل از مصالح طبیعی بدون ملات می :بررسی سدهای خاکی

قادر به تحمل نیروهای خمشی و کششی نیست و کلیه نیروها از طریق وزن بدنه سد و با کمک یکپارچه نبودن

پذیری قابل توجه مصالح فاقد ملات و یکپارچه از طرف دیگر، به دلیل انعطاف. شود مقاومت برشی مصالح تحمل می

کان ساخت سدهای بتنی وجود هایی که ام توان روی هر نوع پی و در محل نبودن بدنه، اساساً سدهای خاکی را می

سازی حجم مناسبی آب و نیز بالا یک سد خاکی نیز همانند سدهای مخزنی بتنی باید قادر به ذخیره. ندارد، احداث کرد

آوردن سطح آب تا ارتفاع مطلوب باشد، تا در نتیجه قادر به تامین مقاومت برای تحمل نیروهای ناشی از فشار آب و

.ر مقابل نشت آب باشدوزن سد و نیز مقاومت د

35

های اخیر ساخت سدهای خاکی در بیشتر کشورها متداول شده است، چرا؟ در سال: سوال

در انتخاب محل مناسب برای سدهای خاکی باید به چه نکاتی توجه کرد؟: سوال

فاکتورهای مهم در طراحی یک سد خاکی را نام ببرید؟: سوال

توان ها را می ای شکل هستند و اجزای اصلی متشکله آن سدهای خاکی دارای مقطع ذوزنقه: مقطع تیپ سدهای خاکی

قسمت ( ب. کند بدنه اصلی سد که نقش عمده را در تحمل نیروهای وارده ایفا می( الف: بندی کرد در چهار بخش دسته

ر داخل بدنه یا در سطح شیب بندی که ممکن است به صورت یک غشا یا لایه ناتراوا د نفوذناپذیر یا سیستم آب

36

های خاک یا سنگ موجود در زیر بستر رودخانه و پی یا تکیه گاه سد که متشکل از لایه( ج. بالادست استقرار یابد

سیستم زهکشی که ( د. های جانبی با وظیفه تحمل فشار ناشی از وزن سد و نیروی هیدرواستاتیک آب است گاه تکیه

. افته به داخل بدنه یا پی سد استآوری آب نفوذ ی وظیفه آن جمع

، (بندی شده منطقه)سدهای خاکی همگن، سدهای خاکی غیرهمگن : بندی سد خاکی بر حسب نوع مصالح طبقه

سدهای سنگریز با غشای نفوذناپذیر یا سدهای خاکی غشایی

آلات تراکم، ماشینروش ساخت به کمک آب، روش ساخت به کمک : روش اجرابندی سد خاکی بر حسب طبقه

روش ساخت به کمک انفجار

37

.دهد شکل زیر مقطع تیپ یک سد خاکی غیرهمگن را نشان می

:نکاتی در مورد تعیین ضخامت مناسب هسته سد

38

:نکاتی در مورد عرض تاج سد

:استفاده کردهای زیر توان از یکی از روش به طور کلی، برای حفاظت شیب بدنه سدهای خاکی می

،ای پوشش فلزی یا تخته، پوشش گیاهی، سیمان –پوشش خاک ، پوشش آسفالتی، پوشش بتنی، پوشش سنگریز

پوشش ژئوسنتتیک

؟خاکی دست سدهای و پایین دست بالا شیروانی علت تفاوت اهمیت در پوشش: سوال

؟علل خرابی یک سد خاکی را نام ببرید: سوال

39

حجم بدنه این سدها کمتر از سدهای خاکی است، اما . شود از بتن مسلح یا بتن غیرمسلح ساخته می :سدهای بتنی

.معمولاً نیاز به ساختگاه با مقاومت بالایی دارند

سدهای بتنی وزنی(gravity dam)

بنددار پشت(Buttress dam)

سدهای بتن غلطکی (RCC)

سدهای قوسی (Arch dam)

را بیان کنید؟و خاکی معایب و محاسن سد بتنی : سوال

41

: چند نکته در انتخاب نوع سد

22وقتی ارتفاع سد خاکی بیش از .متر قابل قبول هستند 02های کمتر از سدهای خاکی همگن فقط برای ارتفاع( الف

پذیر ساخت سد خاکی با هسته رسی در صورتی امکان .استفاده شود ،بندی شده متر است، بهتر است از سد خاکی ناحیه

.کیلومتری ساختگاه باشد 32است که قرضه ریزدانه حداکثر در فاصله

.ترجیح دارند( سدهای بتنی)های صلب بر گزینه( سدهای خاکی)پذیر های انعطاف خیز گزینه در نواحی لرزه( ب

های تنگ ممکن است سدهای خاکی در دره. جیح داردهای تنگ ساخت سد بتنی بر ساخت سد خاکی تر در دره( ج

.دچار قوس زدگی شوند

.برای ساخت سد بتنی لازم است توده سنگ ساختگاه از مقاومت فشاری بالایی برخوردار باشد( و

41

های سد لاستیکی از ورقه. متر هستند که کاربرد محدودی دارند 0سدهایی کوچک با ارتفاع کمتر از :سدهای لاستیکی

در واقع قسمت میانی این .گیرد لاستیکی با مقاومت کششی بالا ساخته شده که به صورت مانعی جلو آب قرار می

.شود ابل آب ساخته میشود و به این صورت یک دیوار در مق های لاستیکی با آب و هوا پر می ورقه

:نکاتی از سد لاستیکی

ای سنگین، ساخته شده از بتن یا مصالح بنایی که در عرض رودخانه به منظور افزایش عبارتست از سازه :سد وزنی

آن برای پایداری سازه وزنای است که شود و شکل و طراحی آن به گونه و ارتفاع آب در بالادست ساخته میحجم

ترین انواع سدهای بتنی هستند که به دلیل سدهای بتنی وزنی از جمله رایج .باشد در مقابل کلیه نیروهای وارده کافی می

.سادگی نسبی در طراحی و اجرا، مورد توجه قرار گرفته است

42

43

ای شکل نهایی سد مشخص های سازه تحلیل شود و سپس براساس برای سدها ابتدا یک طراحی هندسی اولیه انجام می

ها گاه گردد و سپس با توجه به شکل دره و مشخصات هندسی تکیه برای این منظور ابتدا مقطع سد طراحی می. شود می

گردد، ولی پلان بر مبنای مشخصات هندسی محل بنابراین مقطع عرضی سد طراحی می. آید پلان سد هم بدست می

شما اولین قدم برای طراحی مقطع سد چیست؟ به نظر .گردد حاصل می

از جمله موضوعات مهم های مجاز، ها و نیز ضرایب اطمینان و تنش نیروهای وارد بر سدها، چگونگی بارگذاری آن

.ها داشته باشد مرتبط با سدها هستند که بایستی طراح و محاسب آشنایی کافی نسبت به آن

بارهای استثنائی ،بارهای ثانویه ،بارهای اصلی :بارهای وارده به سد

44

:نمایند عبارتست از نیروهایی که در جهت پایداری سد عمل می

برای محاسبه این نیرو مقطع طولی سد را به یک سری مثلث و مستطیل تقسیم نموده :(W)نیروی ناشی از وزن سد (7

.نمایند سپس در پهنای سد و وزن مخصوص بتن ضرب می. آورند و سطح آن را بدست می

:محل اثر

:(F4و F2)نیروی فشار قائم آب ( 0

:محل اثر

(:F3) آب در جهت خلاف حرکت آب ینیروی فشار افق( 3

:اثر محل

(:Fsv)مولفه عمودی نیروی ناشی از رسوبات ( 4

:محل اثر

45

:کنند نیروهایی که در جهت ناپایداری سد عمل می

(:F1)نیروی فشار افقی آب در جهت حرکت آب ( 7

:محل اثر

(:FW) نیروی ناشی از امواج در مخزن سد( 0

:محل اثر

(:Fsh) نیروی ناشی از رسوبات در جهت افق( 3

:محل اثر

Uplift (U:)نیروی زیرفشار یا ( 4

:محل اثر

:(F’e)لرزه در بدنه سد نیروی ناشی از زمین( 2

46

:محل اثر

:yتا عمق (Fe)لرزه در مخزن سد نیروی ناشی از زمین( 0

:محل اثر

:شود از سطح آب به صورت زیر محاسبه می yلرزه در مخزن سد در ارتفاع ممان ناشی از نیروی هیدرودینامیکی زمین

:علائم بکار برده شده در روابط ذکر شده عبارتست از

47

از طرفی امکان تاثیر همه . شود که نیروهای مختلف اثرات متفاوتی بر روی سد دارند مجموع مطالب مشخص میاز

ترین ترکیب بارها ترین و پیچیده خطرناکبارگذاری سدها بایستی براساس . نیروها در یک زمان بر سد وجود ندارد

ای باشد که امکان تاثیر همزمان بارهای انتخاب شده وجود اما در هر حال این ترکیب بایستی به گونه. صورت گیرد

.به عبارت دیگر بایستی یک احتمال عقلانی در تاثیر همزمان بارهای انتخابی باشد .داشته باشد

:USBRبارگذاری پیشنهادی

48

:بارگذاری پیشنهادی استاندارد هندوستان

بندی و تاثیر خرابی با توجه به به وضعیت سد از نظر مکانی و درجه :سدهای وزنی بتنی (Stability)بررسی پایداری

ضرایب اطمینان داده . شود که درجه بالایی برای پایداری آن و به خصوص پی در نظر بگیرند سد معمولاً سعی می

نظر اقتصادی قابل ضرایب اطمینان بیش از اندازه از. اند شده معمولاً مقادیر حداقل هستند که در اثر تجربه بدست آمده

. باشند قبول نمی

:فاکتورهای زیر بررسی شوند برای ارزیابی یک سد باید

برای ارزیابی پایداری سدها در مقابل لغزش معمولاً سه روش ارائه :(Sliding Stability)پایداری در برابر لغزش ( 1

:شود می

:ضریب لغزش مطمئن: الف

49

:ضریب اطمینان در مقابل لغزش (ب

: Friction factor) –(Shearاصطکاک -ضریب اطمینان در مقابل برش ( ج

51

:در سطح بدنه سد (Normal Stress)تنش یا خستگی قائم ( 0

(:قانون یک سوم میانی)نکته مهم

:(Stability against Overturning)پایداری در مقابل واژگونی ( 3

51

شود؟ زمانی اجرا میپهن شدگی بالادست سد چه

آیا مقاطع اساسی نشان داده شده در برابر لغزش و واژگونی پایدار است؟ پایداری در برابر خستگی قائم را :1 مثال

.نیروهای زیرفشار، وزن و فشار هیدرواستاتیک را در نظر بگیرید. بررسی کنید

باشد، مقطع سد را h=70عمق آب در مخزن سد وزنی بتنی که روی پی سنگی قرار خواهد گرفت، چنانچه :2مثال

. تامین شود 7/2طوری محاسبه نمایید که پایداری سد در زمانی که مخزن پر از آب است با توجه به ضریب زمین لرزه

محاسبات پایداری برای . کنترل نماییدهای قائم ایجاد شده در سطح بدنه در سراب و پایاب را با مخزن خالی خستگی

.فقط نیروهای فشار آب، وزن سد، زیر فشار و زمین لرزه را در نظر بگیرید

52

در صورت عدم پایداری حداقل عرض لازم در . در سد وزنی شکل زیر، نخست پایداری سد را بررسی نمایید :3مثال

.محاسبه نماییددست را با فرض ثابت بودن سایر مشخصات تراز پایین

آیا مقطع اساسی نشان داده شده در برابر لغزش و واژگونی پایدار است؟ پایداری در برابر خستگی قائم را :1تمرین

.نیروهای زیرفشار، وزن و فشار هیدرواستاتیک را در نظر بگیرید. بررسی کنید

53

ترین مقطع اساسی که در برابر واژگونی پایدار باشد کدامست؟ با توجه به شکل زیر، اقتصادی :2تمرین

یک سد قوسی عبارتست از یک سازه عموماً بتنی، و گاه ساخته شده از مصالح بنایی، که در پلان و به :سدهای قوسی

های دو طرف خود و به جناحین گاه به تکیه سمت بالادست رودخانه، دارای انحنا و قوس بوده، بارهای وارده از آب را

.سازد کند و در عین حال حداکثر استفاده مفید از مقاومت فشاری مصالح را میسر می دره منتقل می

:توان به انواع مختلف زیر تقسیم نمود از نقطه نظر طراحی و شکل سد، سدهای قوسی را می

54

:تنش در قوسمحاسبه

(:ترین زاویه مرکزی برای قوس اقتصادی)نکته مهم

55

تن بر 222ای مطابق شکل زیر و با فرض تنش برای دره شعاع ثابتمطلوبست طرح یک سد قوسی با :4مثال

.متر خواهد بود 2/7حداقل ضخامت معادل . مترمربع

56

.بررسی نمایید زاویه ثابتمثال قبل را برای یک سد قوسی با :5مثال

57

های خاکی از لحاظ نیروی زیرفشار، کنترل دبی نشت و جهت کنترل حرکت آب در پی :کنترل حرکت آب در پی سد

. باید موارد زیر مورد بررسی قرار گیرد (Piping)شستگی آب

:و جوشش خاک در انتهای سازه آبی (Exit Gradient)کنترل شیب خروجی ( 1

های نفوذپذیر و تجزیه و تحلیل ریاضی معادله با بررسی حرکت آب در پی (Khosla)پروفسور خوسلا 7030در سال

دست سازه در نظر گرفته نشود، شیب لاپلاس به این نتیجه مهم رسید که چنانچه هیچگونه دیوار سپری در پایین

.ل نمایدهای غیرچسبنده را با خود حم تواند ذرات خاک هیدرولیکی در انتهای سازه به بینهایت میل کرده و می

58

چنانچه خاک پی از ماسه یکدست ریز غیرمتراکم تشکیل شده باشد، . سرریزی مطابق شکل زیر اجرا شده است :6مثال

چنانچه . ارتفاع دیوار سپری پایین دست را طوری بدست آورید که هیچگونه امکانی برای جوشش خاک بوجود نیاید

متر دیکته کند، طول قاعده سرریز چقدر باید 2را برابر با d2کثر ارتفاع های زیرزمینی و شرایط محلی حدا وجود آب

اختیار شود؟

59

:بررسی زیرفشار در هر نقطه دلخواه و محاسبه نیروی زیرفشار( 2

از آنجایی که رسم شبکه جریان از پیچیدگی . بهترین روش مطالعه و بررسی زیرفشار استفاده از شبکه جریان است

در زیر به طور . ای را برای این منظور ارائه نمایند های ساده اند روش خاص برخوردار است، دانشمندان سعی نموده

. شود ها پرداخته می خلاصه و فشرده به این روش

مطابق این روش آب در زیر سازه آبی کوتاهترین فاصله یا مسیر تماس سازه را با پی (:Bligh)ش بلای رو( الف

:طول خط خزش مطابق این تئوری به قرار زیر است. پیماید می

L = LV + LH

LV :و های عمودی خزش مجموع طول LH :های افقی خزش مجموع طول

. است Hs/Lبراساس این روش شیب هیدرولیکی در تمام طول سازه مقداری ثابت و برابر با

از مقدار داده شده در جدول زیر بیشتر یا مساوی آن باشد، مطابق با C = L / Hsدر رابطه ( C)چنانچه ضریب خزش

.قانون بلای، سازه آبی در مقابل آب شستگی در پی مقاوم خواهد بود

براساس این تئوری افت بار در جهت قائم بیش از افت بار در جهت افق است، زیرا فشار آب (:Lane)لین روش ( ب

:طول خط خزش مطابق این روش به قرار زیر است. شود در جهت قائم باعث مقاومت بیشتر در مقابل حرکت می

Lw = LV + (1/3) LH

خط خزش افقی و در غیر این صورت عمودی در نظر گرفته بسازد 42چنانچه خط خزش با افق زاویه کمتر یا مساوی

.شود می

61

.خواهد بود Hs/ LV + (1/3) LHشیب هیدرولیکی در تمام طول مسیر خزش، در این تئوری نیز مقداری ثابت و برابر

: به صورت زیر ارائه داد( Percolation Factor)لین ضریبی را شبیه ضریب خزشی بلای ولی به عنوان ضریب تراوش

P.F. = Lw / Hs

.داده شده است فوقشستگی در جدول حداقل ضریب تراوش لازم برای جلوگیری از آب

:محاسبه زیر فشار در هر نقطه دلخواه

متر و لایه نفوذپذیر از شن و ماسه تشکیل شده باشد، زیرفشار را sH 3 =در شکل زیر چنانچه بار روی سازه :7مثال

.های بلای و لین محاسبه نمایید و نیروی زیر فشار را بر کف سازه با استفاده از روش Bدر نقطه

61

62

63

64

65