سد های خاکی

[Amir R. Haddadi 9,164]

سد های خاکی

 

سد های خاکی از توده غیر قابل نفوذی تشکیل شده اند که در جهت عمد بر جریان رودخانه در محل مناسبی به منظور (یا منظور های) معینی احداث می شوند توده فوق باید:

1- تعادل خود را در حالات مختلف (خشکی و پر آبی رود خانه ) و فصول مختلف (از نظر اقلیمی ) حفظ نماید.

2- به عنوان مخزن و منبع آب ، غیر قابل نفوذ (نشت) باشد.

با تعاریف فوق می توان به این نتیجه رسید که در سد های خاکی هرگز نباید آب در یاچه از آن سرریز شود چه سرریزی آب دریاچه از روی سد با ضایعات بزرگ و جبران ناپذیر همراه خواهد بود.لذا طغیانگیر این سدها باید قادر به تخلیه طغیان های استثنایی (10000 ساله در مورد سد های مخزنی بزرگ و پروژه های مهم) باشد.

مواد خاکی مقطع این سدها صددرصد خاک بر داری و یا خاک قرضه نیست و باید به منظور حصول مشخصات مورد لزوم با مواد خاکی و سنگی سایر قرضه ها (یا معادن)به نسبت های معینی اختلاط یابد.

 

 

الف)بستر سدهای خاکی در بستر های سنگی سالم ، سد خاکی را می توان بدون هیچ مشکلی بر روی آن پیادا نمود ولی در صورتی که بستر فوق دارای شکاف و یا ترک هایی ( گسل) باشد در این صورت باید مطالعات زمین شناسی کافی برای آن انجام گیرد تا وضعیت و عمق شکاف ها مشخص شود. در این نوع زمین ها معمولا با تزریق سیمان (تحت فشار) قابلیت نفوذ آب در زیر سد را تا حد قابل قبولی کم می کنند. در زمین های غیر قابل نفوذ (رسی و یا عمدتا رسی) مسلما حرکت آب در زیر سد نباید مشکل عمده ای باشد ولی مشکل عمده دیگر وجود دارد و آن مشکل عدم امکان بارگزاری سریع در این نوع زمین ها است که مدت زمان ساختمان سد را طولانی تر از سایر زمین ها می کنند.دلیل این مطلب ذیلا بیان خواهد شد.(Pore water-pressure)

 

ب)مسئله فشار آب در داخل فضای بین ذراتی رس Pore water-pressure

خاک رس اصولا با ذراتی به درشتی بسیار ریز تشکیل یافته که فضای آن را معمولا آب پر می کند و به مرور که تحت فشار نیرو های وارده (سربار) فشرده می شود،آب فضای بین ذراتی فشرده تر شده و به مرور (در صورت داشتن زمان کافی) از آن بیرون کشیده می شود.به عبارت دیگر مقاومت فشاری یک مقطع عمودی در مصالح فوق ترکیبی از مقاومت سطح آب (فضای بین ذراتی) و مقاومت ذرات رس است.

 

ج)انواع سد های خاکی

سد های خاکی را بر حسب فرم و مصالح مقطع عرضی سد به سه دسته تقسیم می کنند.

1.سدهای خاکی با توده همگن Homogeneous embankment

2.سدهای خاکی با لایه های (مایل) مختلفZoned embankment

3.سدهای خاکی با پرده غیر قابل نفوذCored embankment

 

1. سد های خاکی با توده همگن:

این نوع سد ها از یک توده همگن که قسمت عمده آن رس و سیلیت (به تناسبی که نتایج آزمایشات مکانیک خاک آنرا برای غیر قابل نفوذ بودن تاید می کنند) می باشد،تشکیل شده است.

2.سدهای خاکی با لایه های مختلف:

اگر چه مصالح مختلف (به وفور)در محل کارگاه وجود داشته باشد در این صورت سد خاکی با لایه های مختلف مطرح شده و ممکن است اقتصادی تر از سایر انواع آن نیز جلوه کند.در این سدها قشر غیر قابل نفوذ در وسط مقطع و یا متمایل به طرف بالا دست قرار می گیرد.

3.سدهای خاکی با پرده قابل نفوذ:

در این نوع سدها جلوگیری از حرکت آب در داخل توده خاکی توسط یک پرده غیر قابل نفوذ تقریبا عمودی انجام می گیرد که در داخل بستر سنگی (بستر غیر قابل نفوذ) جای گرفته است.دو طرف این قشر را یک لایه از مصالح دانه ریز می گذارند که به صورت زه کش کار می کند و لایه های بیرونی را مخلوط (تقریبا مخلوط رودخانه) پوشانده است.طبق نتایج حاصله از تجربیات عملی در مورد این نوع سدها،ضخامت پرده فوق باید دست کم ⅓ ارتفاع آب در دریاچه سد باشد.از این نوع سدها به تعداد زیاد در کشورهای انگلیسی زبان دنیای غرب ساخته شده است.

 

د)مزیت عمده رس و سیلیت چیست؟

مزیت عمده رس و سیلیت به سایر مواد مصنوعی همان قابلیت تراکم وامکان هم آهنگی آن با بستر طبیعی رودخانه (زمین طبیعی) است که در مورد دیواره های مصنوعی ممکن است با ترک هایی همراه باشد.درصورتی که دیواره از بتن و به ضخامت بیش از حد فوق ساخته شود به آن سد مختاظ نیز می گویند که به ندرت ساخته میشود.

 

ه)طرق کم کردن میزان آب در داخل وزیر سد:

طرق کم کردن میزان آب در داخل وزیر سد عمدتاً یاد آور میشود:

1- طرق کم کردن جریان آب در داخل حجم سد:

الف) تعریض سد (ملایم نمودن شیب های دو طرف).

ب) احداث یک قشر غیر قابل نفوذ در ضلع بالا دست.

ج)احداث پرده غیر قابل نفوذ (از چوب،بتن،رس،بنتونیت و یا هر مصالح دیگر)

در داخل حجم سد.

 

2- طرق کم کردن جریان آب در زیر سد:

الف) احداث بستر غیر قابل نفوذ در بالا دست سد (در تراز کف مخزن).

ب) احداث سپرهای آب بند در زیر شالوده.

ج) احداث سپرهای آب بند تا بستر غیر قابل نفوذ.

 

و) آمار سدهای خاکی که تا به حال خراب شده اند

تعداد درصد

1-کم بودن ظرفیت طغیانگیر (سرریزی از روی سد خاکی: 34 38

2-پدیده PIPING 18 20

3-نفوذ آب از حوالی آبگیر سد 16 18

4-سایر علل 22 24

90 100

 

مطالبی درباره عملیات خاکی و مصالح آن (تقسم بندی هدیک)

به طور کلی عملیات خاکی (خاک ریزی) در کار های آبی در سه نوع مختلف وجود دارد:

الف) خاکریزی Embankment

ب) پوشش و لایه سازیLining blanket

ج) پر کردن فضای کنده شدهBack fill

 

در حقیقت از تقسیم بندی دو مطلب مهم است:

1- مشخص نمودن اصل فنی و موارد استعمال آن ها است.

2- پرداخت صحیح و به حق هر یک از عملیات در رابطه با کار مزد آن عملیات است.مثلا خاکریزی که با هل دادن انجام گرفته با خاکریزی مصالح منتخب بسیار متفاوت است.دو هدف در اینجا صدق می کند.یکی اینکه باید از مصالح هل داده شده (از مقطع مجاور) استفاده نمود دیگری اینکه پیمانکار مربوطه چه قیمتی را بابت این نوع عملیات دریافت دارد که با خاکریزی دیگر بسیار متفاوت است.

 

الف)خاکریزی مقطع پروژه (سد):

خاکریزی در پروژه های سدسازی بسته به اهمیت آن از صورت های زیر انجام می گیرد:

الف) هل دادن مصالح مجاورDumped fill

ب) مصالح منتخبSelected fill

ج) مصالح کوبیده شده با ماشین آلاتEquipment compacted

د) مصالح کوبیده شده در قشرهای معینRolled embankment

ه) مصالح شن ماسه کوبیده شده Tractor compacted embank

و) مخلوط کردن دو یا چند مصالح مختلف با همBlended earth fill

 

ب)پوشش و لایه سازی:

لایه ها را میتوان بر حسب مصالح و مصرف آن ها به 4 دسته عمده تقسیم کرد:

1. سنگ لاشه

2. شن ماسه یا سنگ شکسته

3. سیلیت و رس

4. خاک نباتی

 

ج)پرکردن فضاهای کنده شده:

اگر مقصود پر کردن فضای خالی و مجاور ساختمان های بتنی باشد در این صورت به آن Special compaction (خاک کوبیده شده مخصوص) می نامند چه خاک ریخته شده باید از نوع مشخص بوده و به طور معینی کوبیده شده باشد که عکس العمل خطرناکی برای ساختمان مجاور (دیوار ضامن و یا غیره) به وجود نیاورد.به طور کلی پر کردن فضای خالی و کنده شده خود یک نوع خاک ریزی است منتهی بر حسب حالات مختلف ممکن است شرایط مختلف را ایجاب کند.

پر کردن فضای خالی را ممکن است شبیه خاکریزی ها و همانطوری که قبلا مشاهده شد به سه طبقه (مصالح منتخب،در قشرهای معین و کوبیده شده با ماشین آلات،تقسیم بندی نمود که عنوان هر یک از عملیات فوق به ترتیب زیر خواهد بود:

1- پر کردن فضاهای خالی با خاک معمولی

2- پر کردن فضا های خالی با رس و سیلیت کوبیده شده

3- پر کردن فضاهای خالی با ماسه کوبیده شده