بکارگیری دو نوع خاک ریزدانه و درشت دانه

توضیحات

-۲- اهمیت و ضرورت تحقیق:

با توجه به محدودیت منابع آب کشور، هر اقدامی در خصوص استفاده بهینه از منابع آب موجود و جلوگیری از هدر رفت آن امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. طراحی شیب مناسب و پایدار با توجه به نوع و خواص خاک و در مرحله بعد تثبیت بدنه کانال های انتقال آب با پوشش بتنی غیر مسلح یکی از راهکارهای اصولی در کاهش نشت آب و افزایش راندمان انتقال آب می باشند. این نوع از کانال ها به علت تکنولوژی اجرایی نسبتاً ساده از مرسوم ترین گزینه ها جهت انتقال آب، برای مصارف گوناگون می باشند. گرچه از نظر هندسی مقطع عرضی کانالهای انتقال آب را می توان به شکلهای متفاوت نظیر؛ مستطیلی،  دایره ای، سهمی و ذوزنقه ای اجرا نمود، لیکن به لحاظ مسائل فنی و اجرائی در پروژه های عمرانی معمولاً از مقطع ذوزنقه ای استفاده می شود. همچنین تعیین شکل و ابعاد هندسی کانال ها اغلب بر اساس مسائل هیدرولیکی صورت گرفته و به پارامترهای ژئوتکنیکی بستر توجه چندانی صورت نمی گیرد. در حالیکه احداث کانال بر روی خاک های مسئله دار، بدون توجه به مسائل ژئوتکنیکی منجر به آسیب دیدگی شیب خاکریز و پوشش بتنی کانال ها شده و خسارات جبران ناپذیری را بدنبال خواهد داشت. مطالعات و  بررسی های انجام شده در این خصوص نشان می دهند اغلب تخریب های صورت گرفته در اینگونه   سازه ها به دلیل عدم توجه کافی به مسائل و شرایط ژئوتکنیکی بستر است، رحیمی و عباسی (۲۰۰۸). لذا، بررسی مسائل ژئوتکنیکی مربوط به نوع خاک، جنس خاک، زاویه اصطکاک داخلی خاک، میزان تراکم خاک و نحوه خاکبرداری و خاکریزی، تعداد لایه های خاکریز، شیب خاکریز، ابعاد و مقطع کانال، سطح آب در کانال، سرعت تغییر سطح آب در کانال و از همه مهمتر ضریب ایمنی پایداری شیب جانبی به منظور کاهش آسیب های وارده بر کانال ها از اهمیت خاصی برخوردار است. شرایط مناسب ژئوتکنیکی بسترکانال ها و توجه به طراحی مناسب شیب جانبی خاکریز تا حدود زیادی تضمین کننده افزایش عمر  بهره برداری اینگونه کانال ها می باشد. یکی از پدیده های رایج و اجتناب ناپذیر در شرایط  بهره برداری کانال ها، پدیده ی کاهش سریع سطح آب می باشد. نیروی زیر فشـــار وارد بر کف کانال در حالت کاهش سریع سطح آب و یا اعمـــــال نیروی وزن آب در حالت پر باعث ایجاد تغییر شکل های خمشی در پوشش می شود. حالت کاهش سریع، که بصورت یک سطح آب نسبتاً بالا در زمان سیلاب نمایان شده و در زمان کوتاهی هم از بین می رود، یکی از شدیدترین شرایط بارگذاری است که می تواند به خاکریز کانال های انتقال آب وارد شود. طی این شرایط، فشار آب حفره ای موجود در خاک دیواره های کانال زمان کافی برای محو شدن ندارد، بنابراین منجر به افزایش لنگرهای خمشی و شکستگی های کم عمق و یا عمیق در شیب خواهد شد. بار آبی موجود در کانال ها یکی از عوامل مقاوم در برابر لغزش شیب می باشد، کاهش سریع ارتفاع آب و در نتیجه آن کاهش بار آبی باعث بالا رفتن فشار آب حفره ای در خاک اشباع زیرین شده که این امر باعث کاهش مقاومت برشی خاک و وقوع شکست در شیب می شود. علی رغم مطالعات صورت گرفته روی این مسأله بدلیل پیچیدگی های رفتاری خاک و مسائل اندر کنشی، همچنان ابهاماتی در خصوص تحلیل این سازها وجود دارد. با عنایت به موارد عنوان شده، اهمیت مطالعه و تحقیق بر روی این موضوع بیش از پیش نمایان می شود.

۱-۳- فرضیه تحقیق:

یکی از علت های اصلی خرابی کانال ها، عدم طراحی مناسب پایداری شیب می باشد، به این صورت که شیب پایدار در یک خاک با توجه به پارامترهای طراحی کانال و همچنین شرایط ساخت و      بهره برداری ممکن است متفاوت باشد. بنابراین تعیین یک هندسه دقیق در مورد بدنه کانال برای پایداری آن بسیار حائز اهمیت است. لذا در این پروژه فرضیه های زیر مورد بررسی و آزمون قرار گرفتند:الف) هندسه مقطع عرضی کانال در پایداری شیب جانبی آن تأثیر گذار است.ب) شیب پایدار کانال در خاک های مختلف متفاوت می باشد.ج) شرایط بهره برداری در پایداری شیب مؤثر می باشد.

۱-۴- اهداف تحقیق:

در تحقیق حاضر با بکارگیری دو نوع خاک ریزدانه و درشت دانه و در نظر گرفتن متغیر های پایداری شیب جانبی کانال در دو حالت ساخت و بهره برداری و همچنین تعیین نقش کاهش سریع سطح آب و پارامتر زمان در پایداری شیب، مدلسازی دوبعدی انجام شده و اقدام به ارائه یکسری ضوابط فنی جهت کم کردن اثرات نامطلوب کاهش سریع آب بر پایداری شیب جانبی خاکریز خواهد شد.

۲-۱- مقدمه:

در صورتی که سطح زمین بصورت شیبدار، تحت زاویه ای با افق قرار گرفته باشد، تشکیل یک سطح شیبدار را می دهد که ممکن است به یکی از سه حالت شیب های طبیعی زمین، شیب های که به وسیله خاکبرداری ها بوجود می آیند و شیب های که توسط خاکریزها بوجود می آیند باشد. در خیلی از حالات لازم می شود ایمنی یک شیب طبیعی یا مصنوعی، که ممکن است در اثر گودبرداری یا خاکریزی ایجاد شده باشد توسط مهندسین کنترل گردد. در این کنترل می باید تنش های برشی ایجاد شده در امتداد بحرانی ترین و محتمل ترین سطح لغزشی محاسبه شده و با مقاومت برشی خاک مقایسه گردد. به چنین فرایندی تحلیل پایداری شیب اطلاق می گردد.