1

تمرین سد خاکی

استاد:

محسنیدکتر سرکار خانم

دانشجو:

ساراآفتابی

شماره دانشجویی:

8011111149

85بهار

2

فهرست

3 .......................................................................................................................................................................................................................... مقدمه

0 ................................................................................................................................................................................. تمرین درس مهندسی سد

5 ................................................................................................................................................................................................ طول موثر موج گاه

11 ......................................................................................................................................................................................... تعیین عرض تاج سد

11 ........................................................................................................................................................... شیب باالدست وپایین دستین تعی

10 ............................................................................................................................................................................................ خاک مصرفیحجم

10 ......................................................................................................... انتخاب نوع و مشخصات دامنه باالدست ودامنه پایین دست

11 ..................................................................................................................................................................................... زهکش و فیلترطراحی

91 ............................................................................................................................................................................................. خط فریاتیکرسم

18 ................................................................................................................................................................................................................... پایداری

14 ......................................................................................................................................................................................................................... منابع

3

مقدمه

به سرعت درحال پیشرفت می مهندسی سد خاکی یکی از گرایش های مهندسی ژئوتکنیک است که در کشور ما

رو به افزایش کشور به آب برای باشد.به علت وجود دره های گسله در کشور ما وهمچنین نیاز مبرم و

اهها استفاده از سد خاکی برای ذخیره ونگهداری صنعت،کشاورزی،شرب وغیره،یکی از بهترین واقتصادی ترین ر

آب در پشت این سدها می باشد.امروزه مهندسین این مرزوبوم توانسته اند با موفقیت سدهای بزرگی مثل سد

وبهره برداری برسانند.کرخه،سددزو...رابا موفقیت اجرا

4

تمرین درس مهندسی سد

می باشد(. 14444/1( ارائه شده است)مقیاس نقشه 1ب منطقه در شکل)نقشه مخزن سد و جهت بادهای غال

الزم است با توجه به مباحث مطرح شده در کالس، پارامترهای مربوط به طراحی سد را محاسبه نمایید)سد از

نوع خاکی مغزه دار می باشد، مشخصات مصالح بدنه با توجه به نظر شخصی انتخاب گردد(:

متر برآورد شده است( 50لیه سد با توجه به ماکزیمم سیل منطقه ارتفاع سد )ارتفاع او -1

عرض تاج سد -1

پایین دستدامنه باالدست و دامنه شیب -3

حجم خاک مصرفی -0

انتخاب نوع و مشخصات حفاظت دامنه باالدست و دامنه پایین دست -5

زهکش و فیلتر مناسب انتخاب -1

رسم خط فریاتیک -7

بررسی پایداری سد -9

طول موثر موج گاه:

باتوجه به نقشه توپوگرافی مخزن سد ونیز سطح تراز آب و همچنین جهت های مختلفی که می توانیم برای

جهت باد در نظر بگیریم ،می توانیم با توجه به رابطه زیربه عنوان یکی از روابط تجربی متداول در طراحی ها و

را محاسبه کنیم. Feشکل مربوطه ،طول موثر دریاچه یا

5

انه به میابطه،ابتدا یک جهت را به عنوان جهت وزش باد در نظر گرفته که این مسیر از کرانه دریاچه سد در این ر

درجه قبل وبعد از امتداد مذکوروتقسیم 45+تا 45-تاج سد منتهی می شود.سپس با انتخاب یک محدوده از

وثردریاچه استفاده می گردد بندی این محدوده به زوایای مساوی ،از فرمول فوق الذکر جهت محاسبه طول م

در این مسیر،درجهت های مختلف ،مسیرهای مختلفی راانتخاب کرده و برای هریک Feپس از محاسبه طول

،طول موثرجداگانه ای را محاسبه و در پایان ، ماکزیمم مقادیر بدست آمده را به عنوان طول موثر دریاچه در

گیریم.می محاسبات در نظر

6

7

گاه را بدست می آوریم.ابتدا طول موج-1

8

9

10

11

: SH ارتفاع مشخصه ی موج

𝐻𝑠 = 0.0026 ∗ 𝑢 ∗ √(𝑓𝑒

𝑔)=0.0026 ∗ 55 ∗ √(

2.371∗1000

9.81)

𝐻𝑠 = 2.22

Fe=2.371).بیشترین مقدار طول موجگاه را انتخاب می کنیم(

اعمال ضریب تصحیح:

3.2 − 1.6

1.21 − 1.13=

2.371 − 1.6

x − 1.13

X=1.16855

Hs=2.22*1.16855=2.59≅ 2.6

Hw = 0.032 ∗ √fv + 0.763 − 0.271 ∗ √f4

= 0.79 ≅ 0.8

Fb=1.5Hs=3.9

Hmax = 2.6 ∗ 2 = 5.2

H=54+3.9=57.9≅ 58

H=0.25*58=14.5(OR 0.75 0.25)نشست سد=

H=7145=59+1045نهایی

H=73

تعیین عرض تاج سد:-1

B=H/5+3=73/5+3=17.6≅ 18

طبق استاندارد

USBR

𝑏 = 1.104(√𝐻 + 0.915) = 10.34 = 10.5

12

دفتر فنی سدسازی آمریکا:

𝐵 = 1.65 (𝐻 +1

5)

13

= 6.8 = 7

استاندارد سد سازی ژاپن:

𝐵 = 3.63 ∗ √𝐻3

− 3 = 12.7 ≅ 13

Max(18,10.5,7,13) = 18

B=18

18باید باشد 1-0حداقل عرض تاج سد > 6

Ok

تعیین شیب باالدست وپایین دست:-3

س با مقاومت اصطکاکی و چسبندگی متوسط و نفوذ جنس مصالح:سدخاکی هسته دار حاوی ماسه ،الی ور

پذیری کم

خاک مصرفی:

←}خاک رس 15% 5𝑚/𝑠−10نفوذپذیری ضریب ← >

%15}خاک لیمون ←

%50ماسه نرم { ← > 10−5 3-^10 <ضریب نفوذ پذیری ←

←}ماسه درشت دانه 20% ^10ضریب نفوذپذیری ← − 3 <

C=30,∅ = 6°, 𝛾 = 𝐷 = 18,

2𝐶

𝐻𝐷= 0.045

𝑡𝑎𝑛∅ = 0.28

𝑐𝑜𝑡𝛼 = 2.4

13

𝛼 = 20°

1:2.5شیب باالدست وپایین دست:

14

حجم خاک مصرفی:-0

براساس شیب طرفین و ارتفاع سد مقدار حجم خاک مصرفی در واحد طول برابر است با )طبق نمودار(:

=14500→ کل حجم خاک = 14500 ∗ 1.5 = حجم خاک مصرفی 21750

و مشخصات دامنه ی باالدست و دامنه ی پایین دست : انتخاب نوع -5

الف(حفاظت دامنه ی باالدست:

اجرای سنگ چینی بااستفاده و سپس 30cmسه وشن به ضخامت (سنگ چینی:اول بسترسازی به کمک ما1

ازسنگ تیز گوشه وسیمان.

15

براساس حداقل های کتاب:

1-7طبق جدول

𝐻𝑤 = 0.8 → 0.6 < 0.8 < 1.2 → 𝐷50

31cmاندازه متوسط قطعه سنگ=

227kgحداکثر اندازه وزن قطعات=

46cmضخامت الیه=

Gs = 2600kg/m^3

H=1.27Hs=3.3

: 1-7طبق جدول W50مقدار

W50=0.01Hs^3=0.01*2.6^3=0.175ton

Wmax = 4 ∗ w50 = 0.7ton = 700kg

1-7از روی جدول

= ارتفاع حداکثر موج 2.6 = hs

D50=61cmاندازه متوسط قطعه سنگ

Wmax = 1814kg

T1=91cmضخامت الیه

ذرات سنگ چین Wmaxبراساس فرمول های جدول

Max(700,1814) = 1814

3D50=T

T3=183

T2=(𝑊𝑚𝑎𝑥

𝛾)

1

3= (

1814

2.6)

1

3

≅0.88ضخامت فرمول 88𝑐𝑚 =

16

T=max(91,88,183) = 183~200cm ضخامت

کیلوگرم با سنگ های تیز گوشه1910متر و وزن 1حفاظت باالدست سنگ چین به ضخامت

برابر اندازه 145قطعات سنگچین باید به صورت مناسبی دانه بندی شود.بطوریکه حداکثر اندازه آن ها درحدود

سانتی متر باشد. 145اندازه قطعه سنگ درحدود متوسط قطعه سنگ و کوچکترین

متر زیر پایین ترین تراز سطح آب مخزن ادامه یابد. 3تا 145الیه سنگچین اقال

Wmin = 1/8 ∗ W50 = 1/8 ∗ 175 = 22kg

Wmax = 4W50 = 700kg

از نوع پوشش گیاهی که دارای ریشه ی کوتاه است.پایین دست ی حفاظت دامنه -

و فیلتر:طراحی زهکش -1

𝑑دانه بندی مواد تشکیل دهنده جسم سد کمتر از %15مثال اگر < 0.01𝑚𝑚

دانه بندی الیه های مختلف زهکش به شرح زیر است.قطر %15فرض شود در این حالت

قطردانه بندی مواد بکار رفته در آن کوچکتر %15الیه اول:این الیه که اولین الیه ی زهکش می باشد باید -1

𝑑1یا مساوی > 9𝑑 .انتخاب شود

𝑑1 > 9𝑑 = 9 ∗ 0.01 = 0.09𝑚𝑚

بکار رفته در آن قطر دانه بندی مواد %15باید الیه دوم : این الیه که بعد از الیه اول قرار گرفته است -1

𝑑2کوچکتر یا مساوی < 9𝑑1 .انتخاب شود

𝑑2 = 9𝑑1 = 9 ∗ 0.09 = 0.81𝑚𝑚

3-𝑑3 = 9𝑑2 = 9 ∗ 0.81 = 7.3𝑚𝑚

نوع مواد mm))قطردانه بندی 15% (mm/sضریب نفوذ پذیری )

K=6*10^-4 4441 سیلت

K1=7.5*10^-2 4448 نرمماسه

K2=12.5 4491 ماسه درشت

K3=شن نخودی 743 با نفوذ پذیری زیاد

17

محاسبه و برآورد ضخامت الیه های زهکش:

تشکیل دهنده آن ها به قطردانه بندی مواد %15را با توجه به زهکش درعمل ضخامت الیه های مختلف

کمتر باشد. 30cmترتیب زیر برآورد می نمایند. ضخامت هر الیه نباید از

𝑇1 = 50𝑑1 = 50 ∗ 0.09 = 4.5𝑚𝑚 → 𝑇1 = 30𝑐𝑚

𝑇2 = 50𝑑2 = 50 ∗ 0.81 = 40.5𝑚𝑚 → 𝑇2 = 30𝑐𝑚

𝑇3 = 50𝑑3 = 50 ∗ 7.3 = 365𝑚𝑚 → 𝑇3 = 36.5𝑐𝑚

انتخاب مصالح فیلتر:

(𝐷15)𝑓

(𝐷85)𝑠≤ 4 − 5

(𝐷15)𝑓

(𝐷15)𝑠≥ 4 − 5

فیلتر: D85اندازه حداقل دانه های

Hw = 0.8

D85اندازه حداقل دانه های

D85(f) = 3cm

D60(soil) = 0.05, D10(S) = 0.005, D15(S) = 0.009

D50(S) = 0.03, D85(S) = 0.012

D15(f) ≤ 4 − 5D85(S) → D15(f) ≤ 0.048 − 0.06

D15(f) ≥ 4 − 5D15(S) → D15(f) ≥ 0.036 − 0.045

→ 0.036 − 0.045 ≤ 𝐷15(𝑓) ≤ 0.048 − 0.06

{0.036 ≤ 𝐷15(𝑓) ≤ 0.048

{0.045 ≤ 𝐷15(𝑓) ≤ 0.06

D15(f) = 0.045mm

18

رسم خط فریاتیک:-7

در سد از زهکش پنجه سنگی استفاده شده است

)ابتدای مقطع ورود Fبا فرض اینکه زهکش افقی در پایاب وجود داردو با درنظر گرفتن کانون سهمی در نقطه

پنجه سنگی( مطابق شکل زیر ،سهمی پایه ترسیم می گردد.

383m=18+2*73*2.5عرض قائده=

B=2.5*54=135m

0.3b=40.5

کتاب 115طبق صفحه

0.25h=13.5mارتفاع پنجه سنگی=

رسم خط فریاتیک طبق متن کتاب انجام گرفته است.خطوط هم پتانسیل به نحوی کشیده شده است هم

جریان عمود باشد وهم فاصله قائم محل برخورد دو خط هم پتانسیل مجاور با خط زه خطوط خطوط پتانسیل بر

آزاد مساوی باشند.

شدند. رسموخطوط جریان هم موازی با خط فریاتیک

19

پایداری:-9

تن 147و 149متر،دانسیته مصالح پوسته ومغزه به ترتیب 73متر ،ارتفاع سد 15شالوده زیرین سد به ضخامت

بر متر مکعب

درجه 11داخلی پوسته و مغزه به ترتیب کاک درجه و زاویه اصط 05و شیب مغزه 1:2.5شیب دامنه ی سد

تن بر متر مربع 3 درجه است چسبندگی مغزه 11و

=1.76وزن متوسط دامنه سد2∗1.8∗109.5+(73∗2+18∗1.7)

2∗109.5+2∗73+18 =

𝑡𝑎𝑛∅2 =𝑐

𝛾ℎ+ 𝑡𝑎𝑛∅ =

3

1.7 ∗ 73+ 𝑡𝑎𝑛12 = 0.24 → ∅2 = 13.5

13.5∗(2∗73+18)+16∗109.5∗2

2∗109.5+2∗73+18 ∅1 =

∅1 = 14.9 ≅ 15°

𝑆 =(732 − 152) ∗ 1.76 ∗ (tan (45 −

152 ))

2

2= 2645𝑡𝑜𝑛

محاسبه ی تنش برشی متوسط ایجاد شده:

Sa = S/b = 2645/(73 + 109.5) = 14.5m

20

تنش برشی حداکثر:

Smax = 1.4 ∗ 14.5 = 20.3

=43.8∗1.8+15∗1

58.8 وزن واحد متوسط

تن برمتر مکعب 141=وزن واحد متوسط

∅مصالح شالوده دارای مشخصات = است. c=0و 33°

τ = 1.6 ∗ 43.8 ∗ 𝑡𝑎𝑛33 = 45.5

محاسبه ضریب اطمینان:

𝐹 =45.5

20.3= 2.24 > 1.5 → 𝑂𝐾

وزن واحد موثر مصالح شالوده یک می باشد.

: منابع

کتاب سد خاکی دکتر محمود وفائیان

*با تشکر*

به خدا توکل کند مغلوب نمی شود.هرکس

((علی علیه السالمامام ))