دانشگاه آزاد اسلامی

واحد علوم و تحقیقات هرمزگان

 پایان‌نامه کارشناسی ارشد M.Sc.  

رشته: عمران

گرایش: سازه‌های هیدرولیکی

موضوع:

بررسی عوامل تخریب دیواره های انتهایی حوضچه آرامش سدهای بتنی و راهکارهای علاج بخشی آن

مطالعه موردی سد تنظیمی دز

استاد راهنما:

دکتر نجف هدایت

استاد مشاور:

دکتر حسن کیامنش

چکیده:

مهار رودخانه ها با هر انگیزه ای عموماً توسط سدها و سازه های مشابه انجام می شود. جریان عبوری از این سازه ها دارای پتانسیل قابل توجهی برای فرسایش و آبشستگی بسترهای مستعد می باشد. حوضچه های آرامش عمدتا به منظور استهلاک انر‍‍ژی جریان و حفظ امنیت سازه های هیدرولیکی در مقابل نیروهای احتمالی، طراحی و ساخته می شوند. شدت و الگوی جریان درون این سازه ها می تواند آبشستگی پائین دست را بطور جدی گسترش دهد. تحقیق حاضر، حاصل یک مطالعه عددی و شبیه سازی سه بعدی بر روند ایجاد آبشستگی بستر در پایین دست حوضچه آرامش سد تنظیمی دز می باشد؛ از این رو در ابتدا با استفاده از تحلیل ابعادی، پارامترهای بدون بعد موثر بر آبشستگی، شناسایی شدند؛ سپس آزمایشاتی تحت زمان های مختلف، بر روی نمایه صلب فلوم سد تنظیمی دز، با شرایط دبی ماکزیمم (دبی طرح)، مصالح غیر یکنواخت بستر (ترکیبی از ماسه و شن ریز و درشت) و با بهره گیری از مدل FLOW-3D صورت گرفت؛ پس از آن اثرات هر یک از پارامترهای موثر نظیر، پارامترهای جریان، مشخصه ذرات بستر، سرعت آستانه حرکت ذرات، هندسه نمایه صلب حوضچه آرامش و نقش توسعه زمان بر تداوم آبشستگی و پروفیل تغییرات بستر استخراج گردید. اهم نتایج به دست آمده نشان میدهد؛ که پیدایش بیشترین آبشستگی زمانی رخ می دهد که الگوهای جریان نامتقارن بر مدل غالب گردیده و مصالح بستر مطابق با شرایط پایاب و سرعت آستانه حرکت ذرات، تعیین نشده باشند.

فصل اول

مقدمه:

فرسایش[1] در علم مکانیک سیالات عبارتست از ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺷﻜﻞ و ﺟﺎﺑﺠﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺳﻴﺎل ﻧﺎﺷﻲ از ﺣﺮﻛﺖ ﺧـﻮد ﺑﺮ روی ﺳﻄﻮﺣﻲ ﻛﻪ در ﻣﺠﺎورت آﻧﻬﺎ ﺣﺮﻛﺖ ﻣﻲ‌ﻛﻨﺪ، اﻳﺠﺎد ﻣﻲ‌ﻧﻤﺎﻳﺪ. ﺑﻌﻨﻮان ﻣﺜﺎل ﺣﺮﻛﺖ ﺳـﻴﺎل ﻫـﻮا در ﻗﺎﻟﺐ ﺑﺎد در ﺻﺤﺮا ﻛﻪ ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ ﻓﺮﺳﺎﻳﺶ ﺷﻦ‌ﻫﺎی روان و ایجاد تغییر شکل و جا به جایی در آنها می‌گردد. به طور اخص در علم هیدرولیک که سیال مورد بحث آب می‌باشد، فرسایش از اهمیت خاصی برخوردار بوده و ﺑﻪ آن ﭘﺪﻳﺪه آﺑﺸﺴﺘﮕﻲ^[2]ﮔﻔﺘﻪ ﻣﻲ‌ﺷﻮد. اﻳﻦ اﻫﻤﻴﺖ از آﻧﺠﺎ ﻧﺸﺄت ﻣﻲ‌ﮔﻴﺮد ﻛﻪ زﻧﺪﮔﻲ ﺑﺸﺮ در ﻃﻮل ﺗﺎرﻳﺦ در ﻛﻨﺎر رودﺧﺎﻧﻪ‌ﻫﺎ و ﺳﻮاﺣﻞ ﺷﻜﻞ ﮔﺮﻓﺘﻪ و اﻳﻦ ﺧﻮد ﺑـﻪ ﻣﻌﻨـﻲ روﻳـﺎروﻳﻲ داﺋـﻢ اﻧـﺴﺎن ﺑـﺎ ﻋﻮارض اﻳﻦ ﭘﺪﻳﺪه ﻣﻲ‌ﺑﺎﺷﺪ.

سازه‌هایی که انسان برای ارتقا و رفاه حال جامعه بشری در کنار سواحل و رودخانه‌ها یا در مجاورت آنها احداث کرده است همواره در معرض آسیب و انهدام قرار دارند. همین امر سبب انگیزه‌ برای شناخت قوانین حاکم برعلم سیالات و شناخت هیدرولیک جریان گردیده است. به خصوص این نگاه در 100 سال اخیر علمی‌تر گشته و محققین را بر آن داشته تا با شناخت پارمترهای موثر و میزان تاثیر هر کدام از آنها، در پی ایجاد راهکارهایی مناسب جهت کاهش این پدیده برآیند (پارس‌مهر، 1390).

یکی از مهمترین عوامل تخریب  سازه های هیدرولیکی، آبشستگی اطراف آنها می باشد . لذا به منظور جلوگیری و کاهش اثرات آن، شناخت مکانیزم آن لازم و ضروری می باشد. مواد بستر رودخانه ها فرسایش پذیرهستند، اما شدت این فرسایش به زمان بستگی دار د . بطوریکه بستر رودخانه های پوشیده از گرانیت سالهای زیادی طول می کشد تا فرسایش یابد، در حالیکه رودخانه هایی با بستر ماسه ای در فاصله  زمانی بسیار کوتاه حداکثر عمق آبشستگی را دارا می باشد . علاوه برساختار زمین و رودخانه ها که  یکی از عوامل مهم در فرسایش است، عوامل هیدرولیکی نیز نقش بسزایی در وقوع این پدیده ایفا می کنند .

حوضچه های آرامش به عنوان عضو سازه ایی مورد نیاز در پائین دست سدها و در جهت استهلاک نیروهای جنبشی مخرب طراحی و اجرا می شوند. این سازه بالاخص در شرایط سیلابی می تواند نقش موثری در کنترل و مهار جریانهای سیلابی پس از خروج از سد و پیش از ورود به رودخانه ایفا نماید . لذا طراحی و اجرای دقیق این سازه ها به خصوص در بالادست شبکه های آبیاری و زهکشی می تواند مدیریت بهره برداری و نگهداری از این شریانهای حیاتی هیدرولیکی آبیاری را ارتقا بخشد . این امر در پائین دست سد تنظیمی دز و بالادست سد انحرافی دز از اهمیت به سزایی برخوردار است زیرا کنترل و مهار جریانهای مخرب در تنظیم جریانهای مهار شده کانالهای انتقال و توزیع و آبرسانی به موقع به مزارع پائین دست برای کلیه بهره برداران و مدیران این شبکه ها اهمیت دارد .

با توجه به اهمیت تعادل و پایداری این سازه ها هر گونه آبشستگی می تواند راندمان بهره برداری از سازه ها را مختل نماید . لذا مطالعه و بررسی ابعاد گوناگون روند آبشستگی در این مطالعه مد نظر بوده تا از این رهگذر بتوان چالش های موجود در روند بروز و ایجاد این معضل هیدرولیکی کنترل و مدیریت گردد .

سد تنظیمی دز دارای دو حوضچه آرامش به ابعاد و طراحی های  مختلف به منظور مستهلک نمودن انرژی، طراحی شده است که یکی از حوضچه ها جهت آرامش آب رها شده از دریچه ها ی آبیاری و دیگری خاصا جهت دریچه تخلیه رسوبات طراحی شده است که در اثر سیلاب زمستان 1381 در این منطقه  حوضچه ها ی آرامش در پائین دست تخریب و در زیر دیواره های جناحین نیز آبشستگی هایی بوجود آمده است .

علیرغم اهمیت توجه و مطالعه نارسایی ها در فازهای پس از ساخت سازه های آبی عمده ادبیات مهندسی موجود روی چگونگی طراحی متمرکز شده و شکاف عمده ایی در بین ساخت و مشکلات بهره برداری مشهود بوده و با وجود اهمیت مدیریت بهینه بهره برداری تاکنون مقالات و نتایج پژوهشهای اندکی برای بهره برداری کارشناسی موجود است.همچنین با توجه به اینکه آب شستگی های پائین دست حوضچه های آرامش  سد تنظیمی دز به مرور به سمت بالا پیش روی کرده ،باعث شکستگی هایی در حوضچه آرامش و در نهایت به همراه آبشستگی های طرفین تهدیدی برای پایداری سد خواهند شد پس لازم است در دبی های طراحی سازه حوضچه و یا نحوه بهره برداری از دریچه ها تجدید نظر شود ، لذا از نقطه نظر نظری لزوم یک پژوهش که بتواند یک چهارچوب تحلیلی مناسبی برای استفاده کارشناسان و مهندسان باشد احساس می شود ،بنابراین با استفاده از داده های موجود و دسترسی به مسئله تحقیق در سد تنظیمی دز هدف ارائه تحلیل جامع و فراگیر و تا حدودی کاربردی با پشتوانه تئوریک به منظور ارتقاء شیوه های کارشناسی در تقویت مدیریت سخت افزاری این سازه ها  که منجر به نتایجی چون بهره وری بهینه از امکانات موجود و برون رفت از و ضعیت موجود با هدف سوق به وضعیت مطلوب  می باشد .

مطالعه حاضر بر اساس بکارگیری داده های موجود سازمان آب و برق خوزستان بعلاوه مشاهدات میدانی پژوهشگر بوده که در قالب تحلیلی برنامهFLOW 3D  تفسیر و مورد بحث قرار می گیرد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه کلیک کنید

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد بندرعباس

پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران M.SC

گرایش:سازه های هیدرولیکی

موضوع:

بررسی و ارزیابی راهکارهای جلوگیری از نفوذ امواج ناشی از باد جنوب شرق به شمال غرب (باد سهیلی) به درون حوضچه بندر لنگه با بهره گیری از شبیه سازی عددی

استاد راهنما:

دکتر پیمان بدیعی

استاد مشاور:

دکتر صمد حمزه ئی

چکیده:

بندر لنگه بدلیل موقعیت خاص جغرافیائی از گذشته های دور به عنوان یک ایستگاه ترانزیتی بار و مسافر فعالیت می نموده است. این فعالیت طی سالهای گذشته باعث ارتقای انتظارات از آن گردیده ، بطوریکه برنامه‌ی توسعه‌ی آن به اجرا درآمده است . آینده نگری در توسعه‌ی بندر، مدیریت آن را بر آن داشته تا پذیرش شناورهای بزرگتری را در طرح توسعه مد نظر داشته باشد، بطوریکه با اجرای اطاله موج شکن شرقی، مساحت حوضچه 28 هکتاری حاصله اجازه تردد شناورهای 7 تا 10 هزار تن را نیز در آینده نزدیک ممکن می سازد.در حال حاضر بهره برداری حجم زیاد شناورهای سنتی (لنج ها)  از حوضچه و عدم وجود فضای کافی جهت لنگراندازی آنها منجر به توقف شناور‌ها در تمام سطح حوضچه گردیده است.در طرح توسعه بندر لنگه جانمایی خطوط پهلوگیری بنحوی است که در حوضچه 99 درصد مواقع دارای آرامش(ارتفاع امواج پای اسکله کمتر از 30 سانتی متر) می باشند. اما در 1 درصد مابقی مواقع امواجی مانند امواج سهیلی ( امواج 180 درجه) که درصد وقوع بسیار پایینی دارند، در تمام سطح بندر شرایط آرامش لازم جهت لنگراندازی لنج ها وجود ندارد و پهلوگیری شناورها را مختل می سازند. هدف این تحقیق ارایه راه حل به منظور ایجاد شرایط بهره برداری مناسب در تمامی مواقع سال است. جهت  بررسی نفوذ امواج در داخل حوضچه و بررسی میزان ارامش آن از مدل BW از بسته نرم افزاری Mike21 استفاده شده است. با توجه به آیین نامه ژاپن که برای این بندر درصدمجاز ارتفاع امواج بیش از 3/0 متر را در خطوط پهلوگیری (پای اسکله ها) به 5/2 متر درصد معادل 9 روز در سال محدود می کند، با میزان نا آرامی حدود 1 درصد حوضچه، شرایط بهره برداری منظور در برابر امواج‌ سهیلی از جهت 180 درجه وعلی رغم درصد وقوع پائین این امواج، حدود 3 تا 4 بار طوفان در سال تامین شرایط آرامش در تمام سطح حوضچه که لنج با مشکل مواجهه است.در این تحقیق پس از مطالعه شرایط اقلیمی و آب و هوایی بندر لنگه،گزینه های مختلف جهت ایجاد آرامش در طول سال با شبیه سازی ارائه و با انجام بررسی های فنی و اجرایی گزینه مناسب پیشنهاد گردیده است.

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- مقدمه

استان هرمزگان با وسعت حدود  شصت و هشت هزار و چهارصد و هفتاد و پنج  کیلومتر مربع، این استان از شمال و شمال شرقی با استان  کرمان ، از جنوب با خلیج فارس و دریای عمان ، از جنوب شرقی با سیستان و بلوچستان و از غرب با استان‌های فارس و بوشهر همسایه است.

شهرستان بندر لنگه واقع در استان هرمزگان یکی از قدیمی ترین بنادر ایران بوده   که مرکز آن واقع در 54 درجه و 54 دقیقه طول شرقی و26درجه و 23 دقیقه عرض شمالی قرار دارد. از سمت جنوبی با بستر نیلگون خلیج  فارس هم مرز است.

لازم به ذکر است این شهر در تبادل تجاری با کشورهای حاشیه خلیج فارس از زمانهای قدیم مشغول تجارت بوده و نقش به سزایی در اقتصاد منطقه دارد.

از آنجایی که اداره بنادر و دریانوردی با قدمت طولانی بعنوان یکی از مراکز اقتصادی شهر مورد توجه  میباشد لذا لازم است طرحهای توسعه ای آن مورد توجه  قرار گیرد.

2-1- بیان مسئله تحقیق

طرح توسعه بندر لنگه اخیرا توسط سازمان بنادر و دریانوردی در دست اجرا است، بنحوی که دو حوضچه مجزا ، یکپارچه گردیده و مشکلات نفوذ امواج قدیم حوضچه حتی المکان برطرف گردیده است. اما از آنجایی که بدلیل وجود دهانه ورودی بندر  نمی توان حوضچه را برای تمام جهات  محفوظ نگه داشت این حوضچه در برابر امواج ناشی از باد سهیلی (امواجی که در مجاورت بندر از سمت جنوب به شمال انتشار دارند) با مشکلاتی مواجه است. در این تحقیق سعی بر آن است تا میزان اهمیت این مشکل و راهکارهای مقابله با آن مورد ارزیابی قرار  گیرد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه کلیک کنید

دانشگاه گیلان

پردیس دانشگاهی

پایان‏ نامه کارشناسی ارشد

عنوان:

پهنه بندی و پیش‌بینی وقوع زمین لغزش با استفاده از GIS

استاد راهنما:

دکتر امیرهوشنگ نظامیوند چگینی

چکیده:

استان گیلان و منطقه رودبار واقع در جنوب این استان، یکی از مستعدترین مناطق کشور نسبت به وقوع زمین لغزش، سنگ ریزش و سایر پدیده‌های مرتبط با لغزش دامنه‏ها می‌باشد. زمین‏لغزش موجب بروز فرسایش‏های شدید و گاه خسارات مالی و جانی می‌شود؛  لذا بررسی علل موثر بر وقوع این پدیده و تعیین پهنه‏های لغزشی حائز اهمیت است. در این پژوهش جهت تعیین خصوصیات خاک منطقه لغزشی اقدام به نمونه‌گیری از ترانشه‏ها و مرز گسلیده دامنه‏های لغزشی حوزه رودبار شد. نمونه‌های خاک از 10 زمین لغزش مکان‌یابی شده پس از بررسی صحرایی تهیه شدند. تعیین سایر عوامل موثر در لغزش دامنه‏های منطقه و تهیه نقشه‏های رقومی جداگانه از هر کدام از عوامل مرحله بعدی تحقیق را در برگرفت. 9 لایه اطلاعاتی شامل: جهت و درجه شیب، زمین‌شناسی، کاربری اراضی، بارندگی، تغییرات نسبی ارتفاع و فاصله از شبکه راه‏ها و آبراهه‏ها و گسل‌ها در محیط GIS جهت تهیه نقشه‌های وزنی استفاده شد. سپس برای تجزیه و تحلیل داده‏ها از مدل آماری LNSF در محیط GIS استفاده شده و منطقه مورد مطالعه به پنج پهنه با استعداد زمین لغزش خیلی کم (1)، کم (2)، متوسط (3)، زیاد (4)، و خیلی زیاد (5) تقسیم گردید. پس از تلفیق و تجزیه و تحلیل لایه‏ها با مدل LNSF و محاسبه 26 نقشه پهنه بندی، بهترین نقشه با استفاده از منحنی نرخ موفقیت انتخاب شد. سپس از میان 5 پهنه ذکرشده، مستعدترین منطقه به بروز زمین لغزش جهت مطالعات تکمیلی انتخاب شد. با انجام آزمایش‏های شناسایی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی نمونه‏های خاک در آزمایشگاه مکانیک خاک دانشکده فنی دانشگاه گیلان که شامل آزمایش‏های دانه‌بندی، حدود آتربرگ و برش مستقیم بود، پهنه بندی ژئوتکنیکی پهنه استعداد زمین لغزش خیلی زیاد و تعیین ضریب اطمینان استاتیکی در این پهنه صورت گرفت. نتایج حاکی از آن بود که حدود نیمی از خاک پهنه از نوع CL است، همچنین با تعیین ضریب اطمینان استاتیکی در پهنه استعداد زمین لغزش خیلی زیاد مشخص شد که در صورت رسیدن خاک به درجه اشباع می‌توان انتظار ناپایداری دامنه‏ها را در بخش وسیعی از منطقه مورد مطالعه را داشت.

فصل اول: کلیات پژوهش

1- مقدمه

نیاز روزافزون انسان به طبیعت و روند رو به رشد فعالیت‌های عمرانی، بخش قابل توجهی از سرمایه‌گذاری‌های ملی و زیربنایی را به خود اختصاص داده است. این سرمایه‌ها باید با اطمینان کافی انتخاب شده به مصرف برسند تا متضمن بقاء و دوام منافع حیاتی انسان باشند. اما وجود پیچیدگی‌ها‌ی طبیعت مشکلاتی را بر سر راه تحقق این امر فراهم می‌آورد و ضمن اتلاف سرمایه‌های ملی و مردمی، انسان‌های بی‌گناه را قربانی می‌کند. حوادث و وقایع طبیعی بزرگ مقیاس نظیر، آتش‌فشان‌ها، زلزله‌ها و باران‏های سیل‌آسا که به عنوان حوادث غیرمترقبه یا بلایای طبیعی خوانده می‌شوند، از جمله مهم‌ترین و وسیع‌ترین این مشکلات هستند که به طور مستقیم و غیرمستقیم باعث بروز تلفات و خسارات قابل توجهی می‌شوند. از جمله آثار غیر‌مستقیم این حوادث ایجاد زمین لغزش‌ها و ریزش‌های سنگی در مناطق کوهستانی و کوهپایه‌ای می‌باشد.

حرکات توده‌ای[1] از جمله پدیده‌هایی است که گاهی در شیب تند تپه‌ها و مناطق کوهستانی به وقوع می‌پیوندد و در برخی موارد خطرات جانی و مالی در پی دارد. یکی از اثرات غیرقابل‌انکار این پدیده، تشدید فرسایش خاک و انتقال رسوبات به پشت سدها و یا بندهای پایین‌دست حوزه‌های آبخیز می‌باشد.

زمین لغزش‌ جزء پدیده‌هایی به شمار می‌روند که در کل به عنوان حرکت توده‌ای معرفی می‌شوند. مطالعه علمی و جامع پدیده زمین لغزش در دنیا به دلایل متعدد، از مهم‌ترین مسائل در پروژه‌های عمده عمرانی، همچون انتخاب مسیر احداث بزرگراه‌ها و راه‌های اصلی و فرعی کوهستانی، انتخاب محل احداث سدهای خاکی، بتونی و طرح‏هایی همچون توسعه جنگل‌ها و مراتع طبیعی و هرگونه توسعه معدنی در گرو مطالعات پایداری شیب‌های طبیعی منطقه است. عدم توجه به این مسئله خسارات جبران‌ناپذیری را می‌تواند به دنبال داشته باشد.

کشور ایران با توجه به توپوگرافی عمدتاً کوهستانی، شرایط جغرافیایی و سازندهای متنوع زمین‌شناختی، فعالیت‌های نئوتکتونیکی، لرزه‌خیزی، شرایط مساعدی را برای وقوع پدیده زمین لغزش، به طور بالقوه دارا می‌باشد. این پدیده هر ساله به خسارت‌های مالی و جانی، تخریب راه‌ها، خطوط لوله، خطوط انتقال نیرو، تأسیسات معدنی، تونل‌ها، نقاط مسکونی شهری و روستایی و منابع طبیعی در کشور منجر می‌شود. عدم رعایت کاربری مناسب برای مناطق و تغییر در کاربری زمین‌ها همگی دست به دست هم داده تا فرسایش خاک، روز به روز با شدت بیشتری صورت گیرد و مبالغ مالی زیادی بجای آنکه صرف تولید و آبادانی این کشور گردد به ناچار صرف تثبیت خاک و جلوگیری از فرسایش می‌شود [1].

استان گیلان و منطقه رودبار واقع در جنوب این استان، یکی از مستعدترین مناطق کشور نسبت به وقوع زمین لغزش، سنگ ریزش و سایر پدیده‌های مرتبط با لغزش دامنه‏ها می‌باشد. پس از احداث آزادراه رشت – قزوین ، با توجه به سرعت بالای حرکت خودروها، ریزش‌های جزئی در طول مسیر نیز می‌تواند بسیار خطرناک باشد، لذا این مسئله و در نظر گرفتن امنیت جانی رانندگان اهمیت مطالعه پهنه بندی خطر وقوع زمین لغزش  و تثبیت ترانشه‌ها با روش‌های متناسب با شرایط طرح را لازم می‌سازد.

در همین رابطه طی بازدیدهای صحرایی که از محدوده مورد مطالعه (رودبار) به عمل آمده و برداشت‌ها و اندازه‌گیری‌های انجام شده 10 مورد زمین لغزش شناسایی و به نقشه درآورده شدند. شناسایی اولیه این لغزش‌ها با استفاده از عکس‌های ماهواره‏ای و هوایی بوده که پس از مطالعات صحرایی، با استفاده از سامانه موقعیت‌یاب جهانی[2] محل وقوع و وسعت آنها علامت‌گذاری و مشخص گردیدند. همچنین جهت تعیین خصوصیات خاک منطقه لغزشی، اقدام به نمونه‌گیری از ترانشه‏ها و مرز گسلیده دامنه‏های لغزشی شد. تعیین سایر عوامل موثر در لغزش دامنه‏های منطقه و تهیه نقشه‏های رقومی جداگانه از هر کدام از عوامل مرحله بعدی تحقیق را در برگرفت. در این مرحله، جهت و درجه شیب، زمین‌شناسی، کاربری اراضی، بارندگی، تغییرات نسبی ارتفاع و فاصله از شبکه راه‏ها و آبراهه‏ها و گسل‌ها مورد مطالعه قرار گرفت. برای تحلیل داده‏ها از روش LNSF[3] در محیط GIS[4] استفاده شده و منطقه مورد مطالعه به پنج پهنه با حساسیت زمین لغزش خیلی کم (1)، کم (2)، متوسط (3)، زیاد (4)، و خیلی زیاد (5) تقسیم گردید. در نهایت از نتایج حاصل از آزمایش مکانیک خاک نمونه ‏ها که شامل دانه‌بندی، حدود آتربرگ و برش مستقیم است، جهت پهنه بندی ژئوتکنیکی پهنه استعداد زمین لغزش خیلی زیاد و تعیین ضریب اطمینان استاتیکی در این پهنه استفاده شده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه کلیک کنید

دانشکده فنی

(پایان نامه کارشناسی ارشد)

عنوان:

تخمین ضرایب آزمایش تحکیم در لایه‌های آبرفتی با استفاده از مدلسازی با Anfis  و شبکه‌های عصبی

استاد راهنما:

دکتر عباس مهدویان

چکیده:

نشست تحکیمی یکی از ملاحظات مهم طراحی در پروژه‌های عمرانی همچونه سازه ها، راهها و راه آهن است. این پدیده بوسیله آزمایش تحکیم تعیین می‌شود. آزمایش تحکیم یک آزمایش نسبتا وقت گیر و پر هزینه است که باید با دقت کافی انجام شود. در بسیاری از پروژه ها به خصوص در پروژه‌های خطی مانند راهها و راه آهن عدم انجام آزمایش تحکیم به تعداد و با دقت کافی ممکن است سبب وارد آمدن خسارات قابل توجهی گردد. با توجه به زمان نسبتا زیاد آزمایش تحکیم، تخمین نشست تحکیمی بر مبنای پارامترهای موثری که با انجام آزمایشات ساده و کم هزینه و با دقت کافی قابل تعیین باشند، همواره مورد توجه بسیاری از کارشناسان و محققین ژئوتکنیک و راه سازی بوده است.

در این پژوهش با استفاده از مجموعه‌ای از داده‌های آزمایشگاهی بدست آمده از چهارده طرح بزرگ ایران و به کمک روش برازش خطی گام به گام رابطه‌ای برای تخمین میزان نشست تحکیمی خاک بر اساس پارامترهای موثر وابسته ارائه شده است و با استفاده از مجموعه‌ای از داده‌های آزمایشگاهی نتایج این رابطه با نتایچ آزمایشگاهی و روابط ارائه شده توسط محققین دیگر مقایسه شده است و از  روش‌های Anfis و Neural Network جهت مدل سازی استفاده شد. بر اساس نتایج آزمایشگاهی مدل ارائه شده نسبت به روابط قبلی از خطای کمتری برخوردار بوده و تطابق بهتری با نتایج واقعی دارد.

فصل اول: کلیات

1- مقدمه

1-1- تعریف مساله و هدف از پژوهش

راه حل مستقیم برای تعیین پارامترهای نشست تحکیمی خاک، استفاده از آزمایش تحکیم است. مطابق استاندارد انجام آزمایش تحکیم نیاز به صرف حدود یک هفته وقت دارد. دشواری انجام آزمایش تحکیم و بالاخص زمان طولانی و هزینه بالای آن سبب بروز محدودیت‌های فراوان در کیفیت و کمیت آزمایش به ویژه در پروژه‌های حجیم و وقت گیر شده است. در اکثر این پروژه ها به منظور جلو گیری از نیاز به زمان طولانی و همچنین کاهش هزینه‌های انجام مطالعات ژئوتکنیک اغلب تعداد آزمایش ها کاهش داده می‌شود و در نتیجه اطلاعات پیوسته و جامع از خاکها بخصوص در مواردی که تنوع لایه بندی زیاد است، بدست نمی‌آید. این امر سبب می‌شود طراحان بدون داشتن اطلاعات کافی، اقدام به ساده سازی پارامترهای طراحی می‌نمایند که معمولا به صورت دست بالا است و از جهت دیگر سبب افزایش هزینه‌های اجرا می‌شود. بنابراین لازم است معیارهایی مشخص گردند تا بتوان از طریق آنها به دانشی جامع و با خطای قابل قبول پارامترهای تحکیم را تخمین زد. این کار علاوه بر اینکه سبب کاهش حجم آزمایشات و صرفه جویی در زمان و هزینه می‌شود از طرف دیگر می‌تواند اطلاعات پیوسته‌ای از ساختگاه مورد نظر را فراهم سازد و دانش طراحان را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. با توجه به این موارد محققین مختلفی سعی کردند تا با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی فرمول‌های تجربی جهت تعیین پارامترهای تحکیم خاک ارائه دهند. بدین طریق می‌توان بدون انجام آزمایش تحکیم اقدام به تخمین نتایج حاصل از آن نمود. در این پژوهش پس از بررسی روابط ارائه شده توسط سایر محققین جهت تخمین نشست تحکیمی، با استفاده از اطلاعات تفصیلی بدست آمده از چهارده پروژه بزرگ ایران و با استفاده از شبکه‌های عصبی- فازی (ANFIS) مدلی با دقت بالا جهت تعیین نشست تحکیمی خاک ارائه می‌شود.

2-1- پدیده تحکیم

فشردگی یا تراکم خاک در اثر تاثیر سربار (وزن سازه) باعث نشست سازه واقع بر روی آن می‌شود که به این پدیده نشست خاک می‌گویند. که در حالت کلی نشست خاک به دو گروه زیر تقسیم می‌شوند:

الف) نشست آنی (Immediate Settlement) که ناشی از تغییر شکل الاستیک خاک خشک و یا خاکهای مرطوب و اشباع بدون تغییری در میزان آب می‌باشد و در تمام خاکها مورد توجه است.

ب) نشست تحکیمی (Consolidation Settlement) که ناشی از تغییر حجم خاک اشباع به علت رانده شدن آبهای موجود در حفرات است و در خاکهای ریز دانه مانند رس مورد توجه قرار می‌گیرد.

وقتی خاک اشباع تحت بارگذاری قرار می‌گیرد، در آغاز تمام بار گذاری توسط آب حفره‌ای تحمل می‌شود و به آن افزایش فشار آب حفره‌ای می‌گویند. در صورتی که زهکشی انجام شود، به مزور زمان حجم خاک کاهش می‌یابد که به آن تحکیم گفته می‌شود و باعث نشست می‌گردد. از طرفی ممکن است خاک در اثر جذب آب حفره‌ای یا فشار آب حفره‌ای منفی افزایش حجم دهد که به آن تورم می‌گویند.

نرخ تغییر حجم تحت بار گذاری به نفوذ پذیری نمونه بستگی دارد، از این رو آزمایش تحکیم معمولا در خاک‌های با نفوذ پذیری کم (مانند رس) انجام می‌گیرد. هدف از انجام آزمایش تحکیم، تعیین پارامترهای موثر در پیش بینی شدت نشست و میزان آن در سازه‌های متکی بر خاک‌های رسی است. آزمایش تحکیم در واقع آزمایش جهت بر آورد پارامترهای تحکیم یک بعدی ترزاقی است که از حل همزمان دو معادله تعادل و پیوستگی به صورت تک بعدی حاصل شده است.

نمونه گیری از خاک با حفظ شرایط واقعی کار بسیار مشکلی است. تفاوت قابل توجه در میزان رطوبت، حد روانی و شاخص پلاستیسیته و فشار همه جانبه نمونه‌های تهیه شده از اعماق مختلف و حتی از یک عمق خاص، بیانگر تفاوت و رفتار در نمونه‌های تهیه شده از یک نوع خاک می‌شود و این مسئله علاوه بر افزایش هزینه انجام آزمایشات سبب پیچیدگی و وارد نمودن قضاوت مهندسی در پروژه‌های مهندسی ژئوتکنیک می‌گردد. داده‌های آزمایشگاهی زیادی موجود هستند که در پروژه‌های معینی به کار رفته و عملا بعد از مدتی فراموش شده اند. این اطلاعات قدیمی می‌توانند بعنوان یک بانک اطلاعاتی مفید در ارزیابی پارامترهای ژئوتکنیکی بکار گرفته شوند[1].

برای دانلود متن کامل پایان نامه کلیک کنید

دانشگاه قم

دانشکده فنی و مهندسی

پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران- سازه‌های دریایی

عنوان:

مدل‌سازی عددی نفوذ امواج به داخل بنادر و بررسی آرامش حوضچه

مطالعه موردی بندر دیر

استاد راهنما:

دکتر امیر علیخانی

چکیده:

بندر دیر در استان بوشهر که به‌عنوان بزرگ‌ترین بندر صیادی ایران شناخته می­شود، پس از توسعه در سال 90 و احداث موج‌شکن جدید، دچار مشکل نفوذ موج و تلاطم حوضچه شد و مشکلات و حوادثی در این بندر به وجود آمد. علت بروز این پدیده تغییر دهانه ورودی بندر از غرب به جنوب شرقی و در پی آن نفوذ امواج و ایجاد تلاطم در حوضچه می­باشد. در این تحقیق، بررسی نفوذ موج به بندر در پی تغییر پلان بندر با استفاده از مدل­سازی عددی و با استفاده از ماژول BW نرم‌افزار MIKE 21  مورد بررسی قرار گرفت. بر پایه نتایج حاصل از این مدل­سازی، در شرایط کلی امواج نفوذی به بندر که از جهات شرق تا جنوب می­تابند، تهدیدی برای آرامش حوضچه بندر به شمار نمی­روند و تنها در مواقع طوفانی که ممکن است امواجی به بزرگی 1/2 متر از جهت جنوب شرق تابیده شوند، آرامش حوضچه بندر به ­هم خورده و تلاطم بیش‌ازحد مجاز در بندر ایجاد می­شود. ارتفاع امواج در شرایط حوضچه متلاطم به بیش از 40 سانتی­متر می­رسد و این شرایط خطری برای شناور­های پهلوگرفته و در حال پهلوگیری محسوب می­گردد. این مسئله در نواحی نزدیک به دهانه ورودی بندر اهمیت دوچندان پیدا می­کند؛ چون ارتفاع امواج در این نواحی به بیش از 5/1 متر رسیده و احتمال بروز آسیب­­های شدید برای شناور­های در حال تردد در این نواحی بسیار بالاست. با توجه به معیار­های آرامش حوضچه و نظر به فراوانی بسیار ناچیز این امواج در سال، در حالت کلی میزان آرامش حوضچه این بندر در حد کافی و بیش از 5/97 درصد اوقات سال است. بااین‌حال برای شرایط طوفانی توصیه می­شود با اطلاع­رسانی به­موقع این شرایط از سوی مسئولین محلی، از تردد شناور­ها در نواحی نزدیک به دهانه ورودی بندر، جلوگیری به عمل آید.

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- مقدمه

امروزه حدود 90 درصد مبادلات تجارت جهانی از طریق دریاها و به‌وسیله کشتیرانی انجام می‌گیرد و نقش و اهمیت بنادر به‌عنوان پایانه‌های حمل‌ونقل دریایی در پاسخ‌گویی به این حجم عظیم از مبادلات کالا و مسافر، بیش‌ازپیش نمایان می‌شود. در کشورهای هم‌جوار با دریا، سواحل به‌عنوان کانون فعالیت‌های اقتصادی اعم از تجارت، صنعت، حمل‌ونقل کالا و مسافر، فعالیت‌های تفریحی و گردشگری، شیلات و پرورش آبزیان محسوب گردیده و در همه حال فرصت‌های ایده آلی را برای توسعه اقتصادی و سرمایه‌گذاری‌های کلان فراهم می‌سازد. وجود قریب به 5800 کیلومتر طول سواحل کشور سبب شده است تا طی دهه‌های اخیر سرمایه‌گذاری‌های قابل‌توجهی در جهت ساخت و توسعه سازه‌ها و تأسیسات ساحلی و دریایی صورت پذیرد و پیشرفت‌های قابل‌توجه علمی، فنی و اجرایی در زمینه طراحی و ساخت بنادر، احداث سازه‌های ساحلی نظیر موج‌شکن، اسکله، ابنیه حفاظتی و تجهیزات دریایی و بندری و سایر تأسیسات ساحلی و فراساحلی، به‌نحوی‌که متضمن تردد ایمن شناورها باشد، حاصل گردد. رفع مشکلات فنی و اجرایی احداث انواع سازه‌های ساحلی و فراساحلی در محیط دریا و صرف هزینه‌های هنگفت این‌گونه سازه‌ها و تأسیسات مهندسی، اهتمام ویژه به طراحی مهندسی صحیح و مناسب بر طبق ضوابط، استانداردها و معیارهای طراحی را بیش‌ازپیش ضروری می‌سازد]6[. بندر دیر در استان بوشهر که بزرگ­ترین بندر صیادی ایران محسوب می­شود، در پی توسعه آن در سال­­های اخیر دچار مشکل نفوذ امواج به حوضچه بندر و تلاطم امواج درون آن شده و مشکلاتی برای تردد و پهلوگیری شناور­های بندر ایجاد گردید. در این تحقیق با استفاده از مدل­سازی عددی، نحوه نفوذ امواج به حوضچه بندر و ایجاد تلاطم در آن بررسی می­شود.

برای دانلود متن کامل پایان نامه کلیک کنید