سدهای خاکی 2

سدهای خاکی از توده غیر قابل‌نفوذی تشکیل شده‌اند که در جهت عمد بر جریان رودخانه در محل مناسبی به منظور (منظورهای) معینی احداث می‌شوند توده فوق باید: 

 

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

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

با تعاریف فوق می‌توان به این نتیجه رسید که در سدهای خاکی هرگز نباید آب دریاچه از آن سرریز شود چه سرریزی آب دریاچه از روی سد با ضایعات بزرگ و جبران‌ناپذیر همراه خواهد بود. لذا طغیانگر این سدها باید قادر به تخلیه طغیان‌های استثنایی (10000 ساله در مورد سدهای مخزنی بزرگ و پروژه‌های مهم) باشد. مواد خاکی مقطع این سدها صد درصد خاک بر داری و یا خاک قرضه نیست و باید به منظور حصول مشخصات مورد لزوم با مواد خاکی و سنگی سایر قرضه ها (معادن) به نسبت های معینی اختلاط یابد.

الف) بستر سدهای خاکی در بستر های سنگی سالم، سد خاکی را می‌توان بدون هیچ مشکلی بر روی آن پیاده نمود ولی در صورتی که بستر فوق دارای شکاف و یا ترک‌هایی (گسل) باشد در این صورت باید مطالعات زمین‌شناسی کافی برای آن انجام گیرد تا وضعیت و عمق شکاف‌ها مشخص شود. در این نوع زمین‌ها معمولاً با تزریق سیمان (تحت فشار) قابلیت نفوذ آب در زیر سد را تا حد قابل قبولی کم می کنند. در زمین‌های غیرقابل 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 زمین‌ها است که مدت زمان ساختمان سد را طولانی تر از سایر زمین‌ها 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 معمولاً آب پر می‌کند 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 سدهای 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 لایه‌های (مایل) مختلفZoned embankment

3. سدهای خاکی با پرده غیرقابل نفوذCored embankment

1. سدهای 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 غیرقابل نفوذ بودن تاید می کنند) می باشد، تشکیل شده است.

2. سدهای خاکی با لایه‌های مختلف:

اگر چه مصالح مختلف (به وفور) در محل کارگاه وجود داشته باشد در این صورت سد خاکی با لایه‌های مختلف مطرح شده و ممکن است اقتصادی تر از سایر انواع آن نیز جلوه کند. در این سدها قشر غیرقابل نفوذ در وسط مقطع و یا متمایل به طرف بالادست قرار می‌گیرد.

3. سدهای خاکی با پرده قابل نفوذ:

در این نوع سدها جلوگیری از حرکت آب در داخل توده خاکی توسط یک پرده غیرقابل نفوذ تقریبا عمودی انجام می‌گیرد که در داخل بستر سنگی (بستر غیرقابل نفوذ) جای گرفته است. دو طرف این قشر را یک لایه از مصالح دانه ریز می گذارند که به صورت زه کش کار می‌کند و لایه‌های 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 ترک‌هایی همراه باشد. در صورتی که دیواره از بتن و به ضخامت بیش از حد فوق ساخته شود به آن سد مختاظ نیز می‌گویند که به ندرت ساخته می‌شود.

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

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

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

الف) تعریض سد (ملایم نمودن شیب‌های دو طرف).

ب) احداث یک قشر غیرقابل نفوذ در ضلع بالادست.

ج) احداث پرده غیرقابل 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 غیرقابل نفوذ در بالادست سد (در تراز کف مخزن).

ب) احداث سپرهای آب بند در زیر شالوده.

ج) احداث سپرهای آب بند تا بستر غیرقابل نفوذ.

و) آمار سدهای خاکی که تا به حال خراب شده‌اند تعداد درصد

1-کم بودن ظرفیت طغیانگر (سرریزی) از روی سد خاکی:

2-پدیده PIPING 18 20

3-نفوذ آب از حوالی آبگیر سد

4-سایر علل

مطالبی درباره عملیات خاکی و مصالح آن (تقسیم‌بندی هدیک) به طور کلی عملیات خاکی (خاک ریزی) در کارهای 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 تقسیم‌بندی دو مطلب مهم است:

1-      مشخص نمودن اصل فنی و موارد استعمال آن‌ها است.

2-      پرداخت صحیح و به حق هر یک از عملیات در رابطه با کارمزد آن عملیات است. مثلاً خاکریزی که با هل دادن انجام گرفته با خاکریزی مصالح منتخب بسیار متفاوت است. دو هدف در اینجا صدق می‌کند. 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 پروژه‌های سدسازی بسته به اهمیت آن از صورت‌های زیر انجام می‌گیرد:

الف) هل دادن مصالح مجاورDumped fill

ب) مصالح منتخبSelected fill

ج) مصالح کوبیده شده با ماشین‌آلاتEquipment 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:

لایه‌ها را می‌توان بر حسب مصالح و مصرف آن‌ها به 4 دسته عمده تقسیم کرد:

1. سنگ لاشه

2. شن ماسه یا سنگ شکسته

3. سیلیت و رس

4. خاک نباتی

ج) پر کردن فضاهای کنده شده:

اگر مقصود پر کردن فضای خالی و مجاور ساختمان‌های بتنی باشد در این صورت به آن Special compaction (خاک کوبیده شده مخصوص) می‌نامند چه خاک ریخته شده باید از نوع مشخص بوده و به طور معینی کوبیده شده باشد که عکس‌العمل 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 همان طوری که قبلاً مشاهده شد به سه طبقه (مصالح) منتخب، در قشرهای معین و کوبیده شده با ماشین‌آلات، تقسیم‌بندی نمود که عنوان هر یک از عملیات فوق به ترتیب زیر خواهد بود:

1-      پر کردن فضاهای خالی با خاک معمولی

2-      پر کردن فضاهای خالی با رس و سیلیت کوبیده شده

3- پر کردن فضاهای خالی با ماسه کوبیده شده