بررسي اثر ديواره‌ي آب بند بر نيروي زير فشار و شيب خروجي زير سازه هاي آبي با استفاده از نرم افزار Seep 3D

Application of the Seep 3D Software in Modeling the Effects of Cutoff Walls on the Reduction of the Seepage Pressure and Exit Hydraulic Gradient Under Hydraulic Structure

نفوذ آب از زيرسازه هايي كه بر روي خاكهاي تراوا بنا مي شوند يكي از عوامل ايجاد ناپايداري آنها مي باشد. اين ناپايداري ها عمدتاً به علت توسعه‌ي زير فشار، فرسايش تدريجي دروني مصالح پي، و وقوع پديده‌ي جوشش رخ مي دهد. لذا، محاسبه‌ي فشار وارده به سطح تماس سازه با پي و نيز شيب آبي خروجي در پايين دست اين گونه سازه ها ضروري است. از جمله اقداماتي كه براي جلوگيري از پديده‌ي زيرشويي، كاهش شيب خروجي و همچنين بده‌‌ي نشت از زيرسازه هاي آبي صورت مي گيرد، احداث ديواره هاي آب بند مي باشد.، از اين رو تحقيق حاضر با استفاده از نرم افزار seep/3D كه از روش اجزا محدود به بررسي و محاسبه‌ي نشت مي پردازد. بيش از 1000 شبيه تهيه و تاثير شمار، موقعيت و طول پرده هاي آب بند بر بده‌ي‌ نشت، فشار بركنش و شيب آبي خروجي در نقاط كليدي پي با رسم نمودارهاي مختلف بررسي گرديدند، و پايداري كلي سد مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج اين تحقيق نشان دادند كه استفاده از دو پرده‌ي آب بند، يكي براي مهار كردن زير شويي در پايين دست (پنجه)، و ديگري براي مهار كردن بده‌ي‌ نشت و تعديل افزايش فشار بركنش ناشي از نصب پرده در پنجه، در بالا دست (پاشنه) نتيجه اي قابل قبول به‌دست خواهد داد. علاوه بر آن، منحني هاي به‌دست آمده به طراح اين امكان را مي دهند كه دشواري هاي نشت را بدون نياز به برنامه‌ي رايانه‌اي پيش بيني كرده، و ويژگي هاي جريان مورد نظر خود را به دست آورده، با صرف كمترين زمان طراحي بهينه را انجام داده، و سريعاً تصميم بگيرد.

Seepage under hydraulic structures built on permeable foundations may cause internal erosion, boiling and piping, and in the extreme cases, overturning of the structure due to the development of the uplift pressure. Therefore, predicting the location of the seepage line, the uplift pressure, and exit hydraulic gradient are vital in the safety of such structures. Installation of the cutoff walls underneath such structures is an approved method of seepage loss and hydraulic gradient reduction. The Seep/3D software, which employs finite differences, was used in this study to developed more than 1000 models to pinpoint the location of cutoff walls and their depth of installation that minimizes the uplift pressure and exit hydraulic gradient. It was revealed that a cutoff wall installed at the lower toe of the structure theoretically presents piping, and one located of the upper toe reduces the uplift pressure. These results are depilated in a series of curves, which allow a designer to anticipate solutions to the seepage problem without a computer code and, to obtain the flow characteristics and achieve an optimum design by spending less time for making a quick and correct decision.