احداث سدها، یکی از مهمترین و حیاتیترین پروژهها در هر کشور محسوب میشود و طرح ایمن و اقتصادی آن نیازمند زمان و هزینه زیادی میباشد.
انواع سدها عبارتند از سد بتنی وزنی که پایداری آن بر اساس وزن آن است، سد بتنی قوسی که ممکن است تک قوسی یا دو قوسی باشد، سد بتنی پایه دار و پشت بنددار، سد پاره سنگی (که سنگی و سنگریزه ای هم گفته می شود)و سد خاکی که عمده مصالح آن مواد خاکی و پاره سنگی است.
به طور کلی سدی که بدنه آن از مصالح خاکی یا پاره سنگی یا از هر دو ساخته میشود به نام سد خاکریز[1] نامیده میشود و اگر عمده مصالح آن خاک باشد، سد خاکی[2] نامیده میشود.
از زمانهای بسیار پیش احداث سدهای خاکی به منظور تنظیم و ذخیرهی آب معمول بوده است،اما به علت امکانات محدود و عدم شناخت قوانین مکامیک خاک و هیدرولیک، ارتفاع سدها و بدنه خاکی از مقدار محدودی فراتر نمیرفت.امروزه با پیشرفت علم مکانیک خاک و توسعه امکانات تکنولوژی و مطالعات دقیقتر توانستهاند سدهای خاکی با ارتفاعهای قابل ملاحضهای احداث نمایند.از دیدگاه تکنیک و روش ساخت سدهای خاکی دو گروه هستند که تقریبا تمامی آنها در گروه غلتکی(کوبیدنی)قرار دارند و تعدادی در گروه هیدرولیکی و نیمه هیدرولیکی طبقه بندی میشوند. منظور از سدهای غلتکی این است که ساخت سد با روش کوبیدن خاک که به وسیله ی غلتک است صورت میگیرد و روش هیدرولیکی این است که با انباشته شدن مصالح ساخت سد صورت میگیرد. از دیدگاه همگنی بدنه سد، سدهای
خاکی را می توان به سه دسته تقسیم بندی کرد:سدهای خاکی همگن، سدهای خاکی مطبق یا مغزه دار و سدهای خاکی دیافراگمی.
سدهای خاکی همگن به سدی گفته میشود که تمام بدنه آن از یک نوع مصالح ساخته میشود. سدهای خاکی مطبق یا ناهمگن از معمولترین نوع سدهای خاکی است. در این نوع، نقش آببندی سد به عنوان مخزن به عهدهی مغزه است و نقش استحکام و پایداری را عمدتا پوسته ایفا میکند.سدهای خاکی دیافراگمی بدین صورت است که تمام بدنه از مواد درشت دانه یا مخلوط ساخته میشود و فقط بخشی که نقش آب بند را دارد به صورت دیواره یا پرده غیر قابل نفوذ در بدنه ی سد تعبیه میگردد.
انواع خرابیهایی که در سدهای خاکی رخ می دهد بر حسب اهمیت عبارتند از:
- انهدام حاصل از سرریز آب روی سد
- در اثر زه غیر مجاز و شسته شدن خاک
- گسیخته شدن دامنهها
- شسته شدن کنار تونلها
- در اثر شسته شدن پوشش نفوذ ناپذیر بالادست
با توجه به پر اهمیت بودن گسیخته شدن دامنهها سعی شده در این پایاننامه این مسئله بررسی شود و فرمولهایی برای به دست آوردن ضریب اطمینان شیب سدهای خاکی ناهمگن ارائه گردد.
1-2- تاریخچه
بررس پایداری شیبها و بدست آوردن ضریب اطمینان برای پایداری شیبها مسئله ای میباشد که از اهمیت خاصی برخوردار بوده است .فلنیوس(1927)ابتداییترین روش را برای بدست آوردن ضریب اطمینان به روش باریکههای قائم ارائه نمود ولی به دلیل صرفه نظر کردن از نیروهای بین باریکهای ضریب اطمینان به دست آمده از دقت کافی برخوردار نبود [1].بیشاپ(1955) روش حل صحیحتری را نسبت به روش فلنیوس ارائه کرد در این روش اثر نیروهایی که روی وجوه جانبی قطعات عمل میکنند، نیز تاحدودی در نظر گرفته میشود[2].جانبو (1973-1954) روشهای ساده شده و عمومی چندی را به وجود آورد. روش عمومی جانبو، یک خط اثر فرض شده برای نیروهای بین باریکه در نظر گرفت و معادلات تعادل را بر اساس آن حل نمود[3].تیلور (1948-1937) راه کاری ارائه داد که با روشهای مرسوم متفاوت بود در فصل بعد این روش به طور کامل تشریح شده است [4].اسپنسر(1973-1967) یک روش ساده با دقت کافی ارائه کرد که با استفاده از یک فرآیند پیچیده، تعادل استاتیکی را با فرض اینکه برآیند نیروهای بین قطعهای دارای شیب ثابت و نامعلوم هستند ارضا مینماید[5].مرگنسترن(1963) نموگرامهایی برای پایداری شیب بالادست در هنگام تخلیهی سریع مخزن ارائه نمود[6].(علی شفیعی و همکاران(1385))با استفاده از روش شبکهی عصبی راهکاری را برای پیشبینی ضریب اطمینان و مشخصات سطح لغزش دایرهی بحرانی سدهای خاکی ناهمگن ارائه کردند[7].مندوزا و همکارانش(2009)فرمولهایی برای بدست آوردن ضریب اطمینان سدهای خاکی همگن زیر 10 متر ارائه نمودند[8].
1-3- اهداف پایان نامه
در این پایاننامه با توجه به اینکه تا کنون فرمول قابل اطمینانی برای بدست آوردن ضریب اطمینان شیب سدهای خاکی ناهمگن ارائه نشده بود سعی بر آن شد که با استفاده از نرم افزار Geo-Slope بانک اطلاعاتی وسیعی از سدهای خاکی ناهمگن زیر 100 متر تولید شود و با توجه به بانک اطلاعاتی و الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک فرمولهایی برای بدست آوردن ضریب اطمینان سدهای خاکی ناهمگن زیر 100 متر ارائه شود.
1-4- ساختار پایان نامه
سازماندهی این پایاننامه بدین صورت است که فصل دوم مروری بر پایداری شیب و شیروانیها، انواع آنها و روش آنالیز آنها میباشد فصل سوم در ارتباط با الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک توضیح داده شده و فصل چهارم نحوهی مدلسازی با نرم افزار Geo-Slope و ارائه فرمول برای شیب پایین دست سدهای خاکی میباشد فصل پنجم به جمعبندی و نتیجهگیری پایاننامه و ارائه پیشنهادها اختصاص داردفصل ششم نیز منابع و مراجع ارائه شده است.