بهينه‌يابي موقعيت چاله زهكشي به‌منظور كاهش نيروي زيرفشار در پي سدها

Optimization of the Drain Position to Reduce the Uplift Force in the Foundation of Dams

نيروي زيرفشار يكي از عوامل ناپايداري در سازه‌هاي آبي است. به همين علت تعيين و كنترل آن از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. استفاده از چاله­‌هاي زهكشي يكي راه‌­هاي كاهش اين نيرو است كه به‌صورت قائم با لوله‌­هايي با قطر­هاي مختلف در پي سازه‌هاي آبي ساخته مي‌شوند. براي بررسي عملكرد اين چاهك‌­ها يك مدل آزمايشگاهي از پي سدهاي بتني در فلوم اختصاصي ساخته شد. طول پي مدل سد به پنج قسمت تقسيم‌بندي و تعداد چهار چاله زهكشي با ارتفاع معادل ضخامت پي سد در مدل نفوذناپذير ايجاد شد. تغييرات فشار در پي سد با تغيير ارتفاع آب بالادست سد انجام و توسط لوله‌­هاي پيزومتر نصب شده در پي و تغيير موقعيت چاله اندازه‌­گيري شد. با استفاده از پتانسيل هيدروليكي محاسبه شده از زهكش‌­هاي تعبيه شده، نيروي زيرفشار محاسبه شد. سپس بهترين حالت كه كمينه نيرو بالادهنده به‌ازاي موقعيت زهكش در پي سد بود، مشخص شد. نتايج نشان داد در حالتي كه a/L=0/4 باشد، بهترين وضعيت براي قرار دادن زهكش‌هاي قائم براي كاهش نيروي زيرفشار است (a فاصله زهكش از پاشنه سد و L طول سد در پي است) كه علت آن ايجاد فشار اتمسفريك در زير پي سد است كه خود سبب كاهش نيروي زيرفشار به مقدار چشمگيري مي­ شود.

The effect of the uplift force in the hydraulics structures is against stability. So, determining and controlling this force can be very important. One of the ways to achieve this purpose is to decrease this force by using the hole drains; in this way, we can build perpendicular pipes with different diameters, leading to the durability of the structure. Therefore, an experimental model of concrete dam was constructed in the hydraulic laboratory. The dam's model was divided into five sections by using 4-hole drains with a thickness equal to the dam's foundation. By running experiments with the maximum water level at the upstream, dam hole drains were opened in their position. Hydraulic potential was estimated by using the Piezometer built in the flume body. Finally, by opening some hole drains, the uplift force was calculated from the equipotential lines. Therefore, the best case (which had the minimum force) was determined, which was a/L=0.4, to create the most proper hole drain in the dam foundation. (a: distance of drain to heel and L: length of the dam's foundation). To place the hole drain in this position, by applying the zero potential in this position, the up lift force was increased