1
10
8
6
4
3
2
B(m)
10
10
10
10
10
10
L(m)
10-20
10-20
10-20
10-20
10-20
10-20
D(m)
10
8
6
4
3
2
H(m)
1-1/5
1-1/5
1-1/5
1-1/5
1-1/5
1-1/5
Z
S-1,S-2
S-1,S-2
S-1,S-2
S-1,S-2
S-1,S-2
S-1,S-2
SOIL
1
1
1
1
1
1
B/H

پ) در این بخش با در نظر گرفتن مقداری ثابت برای پارامترهای B ، H و D مطابق جدول (5-6)، اقدام به بررسی پارامتر L می شود.

جدول (5-6): معرفی اندازه پارامترهای مورد استفاده برای مشخص شدن تأثیر افزایش پارامتر L
30
12
10
8
6
3
L(m)
6
6
6
6
6
6
H
6
6
6
6
6
6
B
10
10
10
10
10
10
D
1-1.5
1-1/5
1-1/5
1-1/5
1-1/5
1-1/5
Z
S-1,S-2
S-1,S-2
S-1,S-2
S-1,S-2
S-1,S-2
S-1,S-2
SOIL

ت) در این بخش با در نظر گرفتن مقداری ثابت برای پارامترهای B ، H و L مطابق جدول (5-7)، اقدام به بررسی پارامتر D می شود.

جدول (5-7): معرفی اندازه پارامترهای مورد استفاده برای مشخص شدن تأثیر افزایش پارامتر D
95
80
50
22
18
14
10
6
4
D(m)
6
6
6
6
6
6
6
6
6
H
6
6
6
6
6
6
6
6
6
B
10
10
10
10
10
10
10
10
10
L
1-1/5
1-1/5
1-1/5
1-1/5
1-1/5
1-1/5
1-1/5
1-1/5
1-1/5
Z
S-1
S-2
S-1
S-2
S-1
S-2
S-1
S-2
S-1
S-2
S-1
S-2
S-1
S-2
S-1
S-2
S-1
S-2
SOIL

5-3-2- ارزیابی پایداری کانال در حالت کاهش سریع سطح آب و بررسی فاکتور زمان:
در این بخش با در نظر گرفتن شرایط بحرانی اقدام به مدلسازی خواهد شد، تا ضمن بررسی اثر کاهش سریع آب، تأثیر پارامتر زمان بر پایداری شیب و ضریب اطمینان بررسی شود. در این حالت سطح آب موجود در کانال طبق زمان بندی مشخص، از 0/8 H به 0/1 H تقلیل میابد. عوارض این کاهش ارتفاع سریع بروی شیب های کناری مورد بررسی قرار خواهد گرفت. از آنجای که در سری نرم افزارهای PLAXIS قفل شکسته موجود در ایــــران، امکان در نظر گرفتــن شرایط جریان و بررسی فاکتور زمــان نمی باشد، از نرم افزار جایگزینـی به نام GEO-STUDIO 2007 (معرفی شده در بخش (4-2-2))، که قابلیت مدلسازی شرایط کاهش سریع را دارا می باشد، استفاده خواهد شد. زمان در نظر گرفته شده در این مرحله برای نشان دادن کاهش سریع 4 ساعت می باشد. به این معنی که ظرف مدت 4 ساعت سطح آب از 0/8 H به 0/1 H خواهد رسید، مطابق جدول (5-8). در این نرم افزار باید برای نفوذپذیری خاک و همچنین شرایط کاهش سریع، تابعی در نظر گرفته شود، که ضمن مراحل محاسبات از این تابع برای مدلسازی و پیاده سازی شرایط استفاده شود. اعداد موجود در جدول (5-9) بیان کننده این مقادیر برای خاک های ریزدانه و درشت دانه می باشد. اندازه پارامترهای کانال مدل شده در جداول (5-10) و (5-11) آمده است.
جدول (5-8): تابع کاهش ارتفاع آب
H(m)
T(hr)
0/8 H

0/1 H
4

جدول (5-9): تابع نفوذپذیری خاک ریزدانه و درشت دانه
k_x(m/ hr)-S-2
k_x(m/ hr)-S-1
Matric suction(kpa)*
0/2
0/1
10
0/02
0/01
100

* Matric suction: بیانگر مکش (فشار آب حفره ای منفی) در خاک می باشد که موجب افزایش مقاومت خاک می شود.

جدول (5-10): پارامترهای مورد استفاده در حالت کاهش سریع
T(hr)
SOIL
Z
D(m)
L(m)
H(m)
B(m)
4
S-1,S-2
1-1/5
10
10
6
1/5

جدول (5-11): پارامترهای مورد استفاده در حالت کاهش سریع برای بررسی نسبت=0/5 B/H
T(hr)
SOIL
Z
D(m)
L(m)
H(m)
B(m)
4
S-2
1/5
10
10
3
1/5
4
S-2
1/5
10
10
4
2
4
S-2
1/5
10
10
5
2/5
4
S-2
1/5
10
10
6
3

5-3-3- بررسی تأثیر فیلتر بر پایداری:
در این مرحله کانال انتقال آبی که در شرایط کاهش سریع در مراحل قبلی مدل شد، با استفاده از یک لایه فیلتر و زهکش با ضخامت 20 سانتی متر مدل می شود تا تأثیر فیلتر بر روی ضریب اطمینان و پایداری شیب جانبی مورد بررسی قرار بگیرد. وجود یک لایه فیلتـــر در روی شیب خاکی جداره کانــال با خواص نفوذپذیری بسیار بالا توانایی هدایت هیدرولیـــکی آب را داشته و باعث زهکشی خاک زیرین پوشش می شود. بنابراین ممکن است همزمان با کاهش ارتفاع آب در کانال باعث افزایش سرعت کاهش ارتفاع آب در خاک زیرین شده و تا حدودی باعث کم شدن فشار آب حفره ای منفی و افزایش ضریب اطمینان شود. برای بررسی صحّت این مسئله اقدام به مدلسازی کانالی با ابعاد مشخص تحت شرایط کاهش سریع، با و بدون فیلتر می شود تا علاوه بر بررسی نقش فیلتر در کاهش فشار آب حفره ای منفی، نقش آن در بالا بردن ضریب اطمینان و پایداری مورد بررسی قرار داده شود. ابعاد کانال در نظر گرفته شده و مشخصات فیلتر به ترتیب در جداول (5-12) و (5-13) آمده است.

مطلب مرتبط :   منبع مقاله درموردمعنویت سازمانی، رضایت شغلی، اهداف تربیت

جدول (5-12): مشخصات پارامترهای دو کانال مدل شده با و بدون فیلتر
T(hr)
SOIL
Z
D(m)
L(m)
H(m)
B(m)
6
S-1
1/5
10
10
10
5
4
S-2
1/5
10
10
6
3

جدول (5-13): مشخصات فیلتر و زهکش مورد استفاده در کانال

Drainage

Filter

مصالح
پارامترهای مدل
Saturated.only
Saturated.only
Saturation Condition
10e^(+4)
8e^(+4)
Sat.Conductivity(m/hr)
0/5
0/5
Conductivity-Ratio
0/2
0/2
Sat.Vol WaterConten(%)
20
20
Unit Weight(KN/M^3)
1
2
C(KPa)
38
35
Ø (Degree)

6-1- مقدمه:
در این بخش با توجه به پارامترهای معرفی شده در بخش 5-2 و همچنین مراحل انجام پژوهش در بخش 5-3 ، اقدام به مدلسازی خواهد شد و اثر پارامترهای
طراحی مانند عرض کف، عمق کانال، شیب خاکریز کانال، نوع و جنس خاک و پوشش در دو شرایط مختلف ساخت و بهره برداری و همچنین تأثیر فاکتور زمان و در نهایت تأثیر وجود فیلتر در زمان بهره برداری، بر روی پایداری شیب خاکریز و ضریب اطمینان مورد ارزیابی می گیرد.

6-2- ارزیابی پایداری کانال در شرایط ساخت بدون آب:
در این قسمت که شامل 2 بخش طراحی با و بدون پوشش می باشد، تغییرات تمامی پارامتر های طراحی یکبار در حالت کانال در حین ساخت و بدون پوشش و یکبار هم انتهای مرحله ساخت با یک لایه 10 سانتی متری پوشش بتنی مورد ارزیابی قرار می گیرد.
6-2-1- بدون پوشش بتنی:
6-2-1-1- بررسی افزایش عرض کف به عمق ثابت ( 1/5- 1 – 0/5- 0/25)= B/(H )
در ابتدای کار با ثابت نگه داشتن کلیه پارامترها، بغیر از عرض کف کانال، اقدام به مدلسازی خواهد شد و تأثیرات افزایش B/H بر روی پایداری شیب خاکی و ضریب اطمینان مورد بررسی قرار خواهد گرفت. همانطور که در فصل قبل و در بخش 5-2-3 ذکر شد، پارامترهای طراحی مورد استفاده عبارتند از (B) عرض کف کانال، (H) عمق کانال، (L) عرض جاده سرویس، (D) فاصله تا بستر سخت، که تأثیر افزایش هر یک از این پارامترها جداگانه و در شرایط کانال با دو خاک و دو شیب متفاوت مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

الف- شیب Z=1 و خاک S-1:
جدول (6-1): ضرب اطمینان (SF) حاصله در شیب Z=1 و خاک S-1 (بدون پوشش بتنی)
MOD-4
MOD-3
MOD-2
MOD-1*

مدل
پارامترها
6
6
6
6
H(m)
10
10
10
10
L
10
10
10
10
D
9
6
3
5/1
B
1/5
1
0/5
0/25
B/H
1/512
1/512
1/510
1/510
SF
*- MOD= مدل

ب- حال با در نظر گرفتن شیب1/5 Z= و خاک S-1، همین مدل سازی ها مجدداً تکرار می شود:

جدول (6-2): ضرب اطمینان (SF) حاصله در شیب1/5 Z= و خاک S-1 (بدون پوشش بتنی)
MOD-8
MOD-7
MOD-6
MOD-5
مدل
پارامترها
6
6
6
6
H(m)
10
10
10
10
L
10
10
10
10
D
9
6
3
1.5
B
1/5
1
0/5
0/25
B/H
1/742
1/747
1/742
1/739
SF

پ- با در نظر گرفتن شیب Z=2 در خاک S-1، همین مدل سازی ها مجدداً تکرار می شود:

جدول (6-3): ضرب اطمینان (SF) حاصله در شیب 2Z= و خاک S-1 (بدون پوشش بتنی)
MOD-12
MOD-11
MOD-10
MOD-9
مدل
پارامترها
6
6
6
6
H(m)
10
10
10
10
L
10
10
10
10
D
9
6
3
1.5
B
1/5
1
0/5
0/25
B/H
1/922
1/921
1/922
1/924
SF

با توجه به 12 مدل جداول (6-1)-(6-2) و (6-3)، مشخص می شود که ضریب اطمینان SF با افزایش شیب از 1 به 1/5 و سپس به 2 افزایش یافته اما افزایش پارامتر B (عرض کف)، تأثیری در کاهش یا افزایش آن ندارد. نمودار (6-1) بی تأثیر بودن افزایش عرض کف نسبت به عمق ثابت (B/H) در شرایط ساخت و کانال بدون پوشش را برای 3 شیب متفاوت و یک خاک ثابت ریزدانه S-1 نشان می دهد.

مطلب مرتبط :   B(m)، Z=1، خاکS-2

نمودار (6-1): تأثیر تغییرات نسبت عرض کف به عمق کانال B/H بر ضریب اطمینان (SF) برای شیب های Z=1,1/5,2 در خاک S-1 (بدون پوشش بتنی)
تمامی مدلسازی های بالا را با در نظر گرفتن 3 شیب متفاوت، برای خاک درشتدانه S-2 انجام می شود:
ت- شیب Z=1 و خاک S-2:
جدول (6-4): ضرب اطمینان (SF) حاصله در شیب 1Z= و خاک S-2(بدون پوشش بتنی)
MOD-16
MOD-15
MOD-14
MOD-13
مدل
پارامترها
6
6
6
6
H(m)
10
10
10
10
L
10
10
10
10
D
9
6
3
1.5
B
1/5
1
0/5
0/25
B/H
1/366
1/364
1/363
1/375
SF
با توجه به مقادیر بدست آمده برای SF در 4 مدل مختلف، مشخص می شود، در خاک S-2 هم، تغییرات عرض کف تأثیری در کاهش یا افزایش SF ندارد، و مقدار SF با روند افزایشی عرض کف همچنان ثابت می باشد.

ث- حال با در نظر گرفتن شیب Z= 1/5 در خاک S-2، همین مدل سازی ها مجدداً تکرار می شود:

جدول (6-5): ضریب اطمینان (SF) حاصله در شیبZ= 1/5 و خاک S-2(بدون پوشش بتنی)
MOD-20
MOD-19
MOD-18
MOD-17
مدل
پارامترها
6
6
6
6
H(m)
10
10
10
10
L
10
10
10
10
D
9
6
3
1.5
B
1/5
1
0/5
0/25
B/H
1/730
1/727
1/728
1/729
SF

با توجه به مقادیر بدست آمده برای SF در 4 مدل مختلف، مشخص می شود که در خاک S-2 و در شیب Z=1/5 هم فقط مقادیر SF نسبت به حالت (ت) افزایش یافته ولی تغییرات عرض کف تأثیری در کاهش یا افزایش SF نداشته است.

ج- در مرحله پایانی، با در نظر گـرفتن شیب Z=2 در خاک S-2همین مدل ســــازی ها را مجدداً تکــــرار می شود:

جدول (6-6): ضرب اطمینان (SF) حاصله در شیبZ= 2 و خاک S-2(بدون پوشش بتنی)
MOD-24
MOD-23
MOD-22
MOD-21
مدل
پارامترها
6
6
6
6
H(m)
10
10
10
10
L
10
10
10
10
D
9
6
3
1.5
B
1/5
1
0/5
0/25
B/H
2/048
2/051
2/043
2/051
SF

مشاهده می شود که، در خاک S-2 هم افزایش شیب باعث افزایش SF می شود، در صورتی که روند افزایشی عرض کف به عمق (B/H) تأثیری در کاهش یا افزایش SF نخواهد داشت. نمــــــودار (6-2) بی تأثیر بودن افزایش (B/H) را در شرایط ساخت و کانال بدون پوشش برای 3 شیب متفاوت و خاک ثابت درشتدانه S-2 را نشان می دهد.

نمودار (6-2): تغییرات عرض کف به عمق کانال (B/H) و تأثیر آن بر ضریب اطمینان (SF) برای شیبهای Z=1,1/5,2 در خاک S-2 (بدون پوشش بتنی)

با توجه به نمودارهای (6-1) و (6-2)، می توان به این نتیجه رسید که در یک خاک مشخص و شیب معین تغییرات عرض کف به عمق ثابت، در یک کانال در شرایط ساخت و بدون پوشش تأثیری در SF بدنه کانال ندارد.

< br />

6-2-1-2- بررسی افزایش همزمان عرض کف به عمق کانال و ثابت نگه داشتن نسبت =0/5 B/( H):
الف- شیب Z=1 و خاک S-1 :
جدول (6-7): مشخصات کانال مدل شده برای شیب Z=1 و خاک S-1(بدون پوشش بتنی)
6
4
3
2
1
B(m)
12
8
6
4
2
H
10
10
10
10
10
L
10
10
10
10
10
D

جدول (6-8): تغییرات (SF) نسبت به افزایش عرض کف و عمق کانال، با B/H= 0/5 ، Z=1 و خاک S-1

B(m)

H(m)

SF

1

2

4/3

2

4

2/08

3

6

1/51

4

8

1/28

6

12

عدم پایداری

همانگونه که از جدول (6-8) مشخص می شود، خاک ریزدانه برای حفاری عمیق تر از H=8 متر

Comments (0):

Write a comment: