۲-۷-۶-تزریق: یکی ازروشهای کاهش نشت آب درپی سدمیباشد،باتوجه به اینکه این روش بحث اصلی پژوهش است لذا درقسمت های جلوتردراین فصل به تشریح آن می پردازیم.
۲-۸- کنترل نشت آب درپی وبدنه سدخاکی
برای برآوردن مقدار تراوش قابل انتظار باید ضریب تراوایی مصالح پی تعیین شود. این ضریب تابعی از ابعاد و دانه‌های درشت، مقدار دانه‌های ریز و دانسیته مخلوط است. سه آزمایش صحرایی برای تعیین ضریب تراوایی خاک بکار می‌روند:
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
۱- آزمایشات پمپاژ به بیرون که در آن آب از یک چاه با دبی ثابت پمپ شده و افت سطح آب زیرزمینی در چاه‌های مشاهده‌ای که بر روی خطوط شعاعی در فواصل مختلف از پمپاژ قرار گرفته‌اند.
۲- آزمایشات انجام شده با مشاهده سرعت جریان که از طریق سرعت حرکت یک ماده رنگی و یا الکترولیت از نقطه مبنا تا یک چاه مشاهده‌ای اندازه‌گیری میشود.
۳- آزمایشات پمپاژ به داخل که در آن آب به درون یک گمانه یا چاهک آزمایشی پمپ شده و سرعت تراوش تحت یک بار ثابت اندازه‌گیری میشود.
آزمایشات آزمایشگاهی متعددی مانند تحکیم یک بعدی، تراوایی با بار ثابت و تراوایی با بار متغیر نیز وجود دارند که از آنها برای تعیین ضریب تراوایی استفاده میشود(۶).بسته به شرایط مورد نیاز برای جلوگیری از تراوش مضرو نامطلوب پی با توجه به پایداری در مقابل رگاب و جوشش احتمالی در اثر نیروهای تراوش میتوان از روش های کنترل تراوش استفاده کرد. برای کاهش تراوش و کنترل نیروهای آن میتوان از ترانشه زهکش، سپرکوبی، جداره آببند، دیوار ایجاد شده از شمعهای در جا ریخته، تزریق آبرفت، پتوی زهکش بالا دست و یا ترکیبی از این روشها استفاده کرد. برای جمع آوری و کنترل تراوش و نیروهای مربوط به آن به منظور جلوگیری از رگاب و جوشش در پایین دست پی سد از پتوی پایین دست، پاشنه زهکش، ترانشه زهکش، چاه‌های فشار شکن و یا ترکیبی از آنها استفاده میشود(۱۵).
برای کنترل آب جریان یافته از پی که احتمالا ممکن است تحت اضافه فشار هیدرواستاتیک نیز باشد از پتوهای زهکش افقی در بخش پایین دست مقطع و یا بلافاصله بعد از پاشنه سد میتوان استفاده کرد. هدف از این پتوها تسهیل جریان و استهلاک فشار است به شکلی که ساختار مصالح پی به هم نریخته و خروج ریزدانه‌ها (رگاب) به گسیختگی منجر نشود. پاشنه‌های زهکش معمولاً به همراه پتوهای زهکش افقی و در امتداد قاعده پایین دست سد بکار گرفته می‌شوند. هدف از این زهکشها جمع آوری جریان تراوش و هدایت آن به یک لوله خروجی است که معمولاً به حوضچه آرامش سرریز یا تخلیه کننده‌ها و یا در پایین‌دست سد به بستر رودخانه می‌ریزد. برای اطمینان از ظرفیت کافی برای انتقال جریان تراوش بهتر است به جای زهکشها نوع فرانسوی از چاله‌های زهکش شامل لوله‌های خرطومی مشبک که در مصالح فیلتر یا زهکش قرار گرفته‌اند، استفاده نمود(۱۱). برای کنترل تراوش در بخش‌های کم عمق‌تر پی به منظور جلوگیری از رگاب و جوشش در نواحی بحرانی نزدیک به پاشنه پایین دست میتوان از ترانشه‌های زهکش که با مصالح فیلتر و زهکش طراحی شده پر میشود، استفاده کرد. لوله‌های خرطومی مشبک مانند کاربرد آنها با پاشنه‌های زهکش برای جمع آوری و انتقال آب به نقطه خروجی معمولاً با ترانشه در پاشنه سد بکار می‌روند. احتیاط‌های لازم برای بازرسی، نگهداری و تعمیر لوله‌های زهکش باید در نظر گرفته شود. جنس این لوله‌ها در استحکام و مقاومت آنها بسیار موثر است و لذا بایستی از نوعی انتخاب شوند که در مقابل اشعه ماوراء بنفش مقاوم باشد. معمولاً برای همین منظور در ساخت این لوله‌هااز موادی مانند خنثی کننده اشعه ماوراءبنفش استفاده میشود(۷).
نواحی حساس به آب شستگی در سدهای خاکی ۲-۹–
پتانسیل حرکت ذرات خاک و وقوع پدیده آب شستگی در جایی وجود دارد که اولا آب دارای انرژی پتانسیلی کافی باشدوثانیا امکان مهاجرت ذرات از یک ناحیه به ناحیه دیگر وجود داشته باشد.به طور کلی چنانچه انرژی پتانسیلی آب برای به حرکت در آوردن ذرات خاکی کافی باشد،آب شستگی در تمام قسمت های بدنه سد وپی که در آن تغییر ناگهانی بافت خاک رخ می دهدونیز در کلیه سطوح خروج آب از محیط متخلخل وجود خواهد داشت(۱۰و۷) چنانچه مقطع عرضی یک سد خاکی ناحیه بندی شده وپی نفوذپذیر آن مطابق شکل (۳-۱) در نظر گرفته شود، سطوح دارای پتانسیل آب شستگی به شرح زیراند:
-
- سطح AB ،محل خروج آب از هسته (ناحیه ۱) و ورود به پوسته(ناحیه ۲)
-
- سطح BC،محل خروج آب از پی ونفوذ آن به پوسته پایین دست
-
- سطح CD،محل خروج آب نشتی پی از پنجه پایین دست
شکل (۲-۲)سطوح دارای پتانسیل آب شستگی در مقطع سد خاکی
به طور معمول سنگ های سالم وخرد نشده،قلوه سنگ وقطعات سنگی درشت ونیز خاک های چسبنده در معرض آب شستگی قرار ندارند که البته علت آن وزن زیاد قطعات سنگی در موارد اول ودوم وچسبندگی خاک مورد سوم است. اما ماسه سنگ های هوازده وسست وخاکهای غیر چسبنده نسبتا ریز تا متوسط (مانندسیلت وماسه) دارای پتانسیل آب شستگی وقابلیت فرسایش اند. براساس مطالعات به عمل آمده،روش های جلوگیری از جابجایی ذرات ووقوع پدیده آب شستگی مشتمل بر کاهش انرژی آب واستفاده از فیلترها برای جلوگیری از مهاجرت ذرات است(۷).
۲-۹-۱- تعبیه فیلتر برای جلوگیری از آب شستگی مصالح طبیعی(پی سد)
در اینجا منظور از مصالح طبیعی،قسمتی اززمین یا ارتفاعات اطراف سداست که به عنوان پی تحتانی یا تکیه گاه جانبی در تماس با بدنه سد قرار می گیرند.معمولاً در طبیعت، حرکت آب های زیر زمینی به مرور با ذرات خاک به حالت تعادل رسیده وهیچگونه تغییری از نظر جابه جایی ذرات در بستر ایجاد نمی شود.اما وقتی بر اثر ساخته شدن سد ،آب در مخزن آن تجمع یافته وانرژی پتانسیلی آن به میزان زیادی افزایش می یابد، رژیم طبیعی جریان آب زیرزمینی بشدت تغییرمی یابد و ممکن است موجب آب شستگی و ایجاد فرسایش داخلی در مصالح طبیعی پی گردد.وقوع پدیده آب شستگی ممکن است به طور کامل درداخل مصالح پی یادرمحل تماس سازه های صلب (مانند سرریز بتنی)ومصالح مجاور صورت گیرد. از جمله نقاط ضعف در پی سدها می توان وجود درز وترک در سنگ ها، وجود لایه های درشت بافت شنی یا قلوه سنگی یا وجود سوراخ های حاصل از ریشه گیاهان یا فعالیت حیوانات حفاررا نام برد. تمرکز جریان نشت به سمت این نقاط ضعف، می تواند امکان وقوع آب شستگی را بشدت افزایش دهد. علاوه بر این ، ضعف عملیات اجرایی موجب شده است که در موارد متعددی در محل تماس مجاری داخل سد خاکی،دیوارهای حائل،سرریز وسایر سازه های وابسته با مصالح طبیعی، نشت متمرکز رخ دهد وسبب ایجاد آب شستگی وتخریب سد گردد.بدیهی است که در این زمینه پتانسیل خطر به میزان سستی وفرسایش پذیری مصالح بستگی دارد(۱۰و۷).
فصل سوم
مواد و روش های تحقیق
۳-۱- منطقه مورد مطالعه(سدمخزنی حوضیان الیگودرز)
سد خاکی با هسته رسی حوضیان الیگودرز، روی رودخانه حوضیان و در فاصله دو کیلومتری جنوب غربی شهر الیگودرز پیشنهاد شده است. هدف اصلی اجرای این طرح تأمین آب کشاورزی و افزایش سطوح زیرکشت و تولیدات کشاورزی میباشد. محل احداث سد در چند کیلومتری حاشیه جنوب شرقی شهر الیگودرز و محله‌ای که آن را حوضیان می‌نامند، تعیین گردید.با احداث این سد آب مورد نیاز اراضی زراعی که فعلاً به صورت دیم کشت می گردند به وسعت بالغ بر ۲۲۰۰ هکتار در محدوده جنوب غربی شهر الیگودرز تأمین می‌گردد.
شکل(۳-۱)سدمخزنی حوضیان الیگودرز
۳-۲- عملیات حفاری درسدمخزنی حوضیان
به مجموعه فعالیت های که منجر به حفرچال ونفوذدر سنگ می گردند،عملیات حفاری اطلاق می شود.عوامل متعددی وجود دارندکه قادرند به طورمستقیم یا غیرمستقیم برعملیات حفاری تاثیر بگذارند.برخی ازاین عوامل عبارتند از: خواص فیزیکی ومکانیکی توده سنگ منطقه،عوامل زمین شناسی همچون لایه بندی،چین خوردگی،ناپیوستگی وبه طور کلی عوامل تکتونیکی،مشخصات چال حفاری(قطر،عمق،اهداف)،ماشین آلات وتجهیزات حفاری و….
هدف ازحفاری درعملیات کنترل نشت آب درپی سدعبارت است ازحفرچال به منظورتزریق درتوده های سنگی وایجادیک پرده آببند یکپارچه با نفوذپذیری قابل قبول. برای این منظورضروری است که قبل ازهر اقدامی ابتداءمشخصات وطبیعت سنگ منطقه ونیزمیزان سختی وخراشیدگی سنگ ها به دقت مطالعه شده وبراساس نتایج حاصل از آن ومشخصات چال های موردنیاز،نوع سیستم حفاری ونیز ماشین آلات وتجهیزات لازم انتخاب گردد.دقت درانتخاب سیستم حفاری وماشین آلات قبل ازشروع عملیات حفاری موجب افزایش سرعت وکیفیت در دوره حفاری خواهد شد.فرایند حفاری شامل تعیین موقعییت مکانی گمانه ها،استقرار دستگاه حفاری بروی گمانه باتوجه به زاویه و آزیموت وسپس حفاری گمانه تاعمق مورد نظربراساس مشخصات فنی تعیین شده است.سرعت پیشروی حفاری به عوامل متعددی ازجمله جنس وطبیعت توده سنگ منطقه بستگی دارد(۱۲).
۳-۲-۱- انواع روش های حفاری
۱-حفاری شوئیدنی ۲-مته دورانی ۳-اوگرمارپیچی ۴-اوگرمیان تهی ۵-اوگرهای باقطرزیاد ۶-حفاری ضربه ای ۷-مته چکشی ۸-مته ضربه ای بادی
۳-۲-۲- حفاری شوئیدنی
این حفاری برای بدست آوردن نمونه های خاک،حفاری اکتشافی برای بررسی های اولیه،حفرگمانه برای برخی آزمون های برجا ازجمله آزمایش SPT بکار می رود.دراین حفاری بالا وپایین رفتن سرمته باعث سست شدن مواد زیرلوله تزریق آب می شود،آب بافشارزیاد ازسوراخ سرمته خارج وخرده ها رابه خارج هدایت می کند ونیازبه کارگری بامهارت کم دارد،درهمه نقاطی که برای وسایل سبک قابل دسترس باشند قابل اجرا است. اجرای عملیات،مخصوصا درعمق بیش از۱۰مترکنداست(۱۷).نفوذ در خاک مقاوم مشکل ودرسنگ غیرممکن است.خارج کردن گراول ازلوله جدارمشکل است ومنجربه کاهش کیفیت نمونه ها می شود.گرفتن نمونه دست نخورده مشکل است(۱۲).
۳-۲-۳-مته دورانی
این حفاری تکنیکی است که درآن سرمته هایی که به سرمیله حفاری نصب شده اند،باسرعت زیادی دوران کرده وخاک وسنگ موجود درنوک سرمته رابریده،آسیاب کرده وبه عمق نفوذ می کنندسرمته های مختلفی برای مقاصدگوناگون وجود دارد.ازحفاری دورانی می توان درماسه،رس،وسنگ(به استثنای سنگ های خیلی درزدار)استفاده کرد.درحین حفاری،آب یاگل حفاری تحت فشار،ازطریق میله مته به سمت سرمته فرستاده می شود.این آب دربرگشت به سمت بالا،محصولات به دست آمده ازحفاری رابه سطح زمین می آورد.بااستفاده ازحفاری دورانی می توان به آسانی گمانه هایی به قطر۲تا۸اینچ(۵۰تا۲۰۰میلیمتر)حفاری نمود(۱۷).گل حفاری مخلوطی ازآب وبنتونیت است.ازگل حفاری وقتی استفاده می شودکه جدارگمانه ریزشی باشد.وقتی که نمونه گیری لازم باشد،میله حفاری به بیرون کشیده شده وسرمته بانمونه گیرعوض می شود.درواقعه این روش هم نمونه های خاک وسنگ رابه دست می دهدوهم نمونه هایی برای انواع آزمایش های برجا ایجاد می کند.این روش درحفرگمانه های غیرقائم برای زهکشی افقی یا ایجاد مهارنیزکاربرد دارد.امروزه کاربرد دستگاه های حفاری چرخشی بسیارمتداول است.این دستگاه ها را می توان درهرنوع زمین بکاربرد.ولی بیشترین کاربردآنها درزمین های نرم بیشتر است.پیشروی این دستگاه هادرداخل سنگ های سخت به کندی صورت می گیرد.دراین روش سرمته فولادی که متصل به انتهای لوله فولادی است،ازسرچاه به کمک موتور،حرکت دورانی می نماید،گل حفاری از داخل لوله به درون چاه تزریق شده واز اطراف لوله به سرچاه برمی گردد.باروش حفاری دورانی چاه های بسیارعمیق حفرمی گردد.دراین روش حفاری پیشروی توسط سرمته برنده که درانتهای لوله حفاری قرار داردوتحت فشارهیدرولیکی است،انجام می شود.دیواره چاه را معمولا گل نگاه می دارد.درکل این روش،روشی نسبتاسریع است ومی توانددرهمه نوع موادنفوذ کند،برای همه نوع نمونه گیری مناسب است.وجابجاکردن وسایل درزمین های ناهموار وباتلاقی مشکل بوده وکارآیی حفاری باتوجه به اندازه دستگاه متغییر است(۱۲).درسدمخزنی حوضیان باتوجه به حجم عملیات وجنس توده سنگ از روش دورانی برای حفاری گمانه ها استفاده شده است(۲و۱)گمانه های اجرایی عملیات تزریق به قطر۴۶میلی متربدون مغزه گیری وگمانه های کنترلی واکتشافی به قطر۷۶میلی مترهمراه بامغزه گیری حفاری شدند،حفاری گمانه هابایدبصورت قائم وبا استفاده ازتجهیزات متناسب(بویژه سرمته)با درنظرگرفتن جنس سنگ موجودانجام پذیرد.عملیات حفاری بامغزه گیری به کمک نمونه گیرهای دوجداره انجام می گیرد(۲و۱)درمناطقی که احتمال شسته شدن نمونه ها وجود داشته باشد ازنمونه گیرهای سه جداره استفاده میشود.
۳-۲-۴-اوگرمارپیچی ممتد
این دستگاه سوراخهایی به قطر کوچک تامتوسط حفر می کندوبطور پیوسته نمونه های دست خورده می گیرد.معمولا درخاکهای دارای چسبندگی،که چاه بدون لوله جدارریزش نمی کند انجام می شود.حفاری با چرخاندن رشته ممتد اوگرمارپیچی صورت می گیرد.دراین حفاری،روش سریع درخاک های مقاوم وسنگ نرم است.پس ازخروج اوگر،اگرچاه بازباقی بماند،امکان نمونه گیری SPT وجود دارد.پس ازخروج اوگردرمواد با چسبندگی کم یا دانه ای ویا بدون چسبندگی،چاه ریزش می کند ولذا عمق حفاری تانزدیکی سیستم ایستابی محدودمی شود..روش های نمونه گیری محدود ونمونه های بدست آمده دست خورده اند(۱۲).
۳-۲-۵-اوگرمیان تهی
این دستگاه سوراخ های با قطر کم تا متوسط برای نمونه گیری از خاک حفر می کند.روش حفاری مشابه روش اوگرمارپیچی ممتد است،با این تفاوت که ساقه مجوف به داخل زمین پیچانده می شودتانقش یک لوله جدا را بازی کند.دراین حفاری روش سریع خاک های ضعیف تا نسبتا مقاوم است.گرفتن نمونه های SPTو UD امکان پذیر است.درخاک های مقاوم حاوی لایه های شنی،نفوذ به اعماق زیاد مشکل وبه داخل قطعات سنگ غیرممکن است.دست خوذدگی قابل ملاحظه ای ممکن است بر اثرمته اوگردرخاک بوجود آید(۱۲).
۳-۲-۶-اوگرهای باقطرزیاد
