شبيه سازي عددي تاثير لوله هاي زهكش بر نيروي بالابرنده، گراديان هيدروليكي خروجي و نشت در سد هاي وزني

Numerical Simulation of Effect of Drain Pipe in Uplift Force, Exit Hydraulic Gradient and Seepage in Gravity Dams

در اين تحقيق تاثير قطر و موقعيت لوله ­هاي زهكش در پي سد­هاي­ وزني بر روي نيروي بالابرنده ،گراديان هيدروليكي خروجي و نشت مورد بررسي قرار گرفت. براي نيل به اين هدف از نرم افزار Seep/w كه متعلق به بسته نرم افزاري Geo-Studio مي­ باشد استفاده و پي يك سد وزني شبيه­ سازي گرديد. نتايج نشان داد كه وجود لوله ­هاي­ زهكش در زير سد وزني، باعث كاهش 4، 6 و 9 برابري به ترتيب براي نيرو­ي بالابرنده، گراديان هيدروليكي خروجي و نشت مي ­گردد. تعبيه همزمان دو لوله زهكش كه يك چهارم عرض كف سد وزني (0/25L) از هم فاصله دارند، در پاشنه سد وزني و در عمق0/26D كمترين نيروي بالابرنده را نتيجه داد (D عمق نفوذپذير پي سد است). همچنين با مشخص شدن بهترين موقعيت براي تعبيه لوله­ هاي زهكش مشاهده گرديد كه كارگذاري لوله ­هاي زهكش در اين موقعيت­ ها باعث كاهش 41 تا 67 درصدي در حجم سد وزني مورد مطالعه و افزايش 2 تا 3 برابري ضريب اطمينان در مقابل واژگوني سازه مورد نظر مي­گردد.همچنين مشخص گرديد كه انتخاب قطر لوله زهكش تخليه تاثير كمتري بر نيروي بالابرنده، گراديان هيدروليكي خروجي و نشت دارد و تابع ملاحظات اجرايي مي­ باشد. براي اعتبار سنجي، روش عددي به­ كار رفته در اين پژوهش با روش آزمايشگاهي ديگران نيز مقايسه گرديد و تطابق مناسبي مشاهده شد.

In this study, the effects of diameter and location of drain pipes in uplift force, exit hydraulic gradient and seepage in the foundation of gravity dams are investigated. For this purpose, the SEEP/W software as a subgroup of Geo-Studio software is implemented and the foundation of a gravity dam is simulated. The results showed that the existence of drain pipes under the gravity dam reduce 4, 6, and 9 times of uplift force, exit hydraulic gradient and seepage, respectively. Installation of two drain pipes with 0.25L distance from each other and in the depth of 0.26D near the dam heel presents a more suitable position with respect to uplift force reduction (D is the pervious foundation depth). Also, by defining the best position for the location of drain pipes, it was observed that drainage pipes in these situations reduce 41-67% in the volume of the studied dam and increase the safety factor up to 2 to 3 times against the dam overturning. It is also found that the drainage pipe diameter has less effect on the uplift force, exit hydraulic gradient and seepage and is controlled by the rules of the executive. For validation, the numerical method used in this study was compared with the laboratory method by others and a suitable match was observed.