تحقیق سدهای خاكی

از زمانهای بسیار دور بنای سدهای خاكی به منظور كنترل و ذخیره آب معمول بوده است اما به علت امكانات محدوده و عدم شناخت قوانین مكانیك خاك و هیدرولیك، ارتفاع سدها و بندهای خاكی از یك مقدار محدودی بیشتر نمی شده است، هرچند از نظر وسعت و طول سد چنین محدودیتی وجود نداشته است

سدهای خاكی

از زمانهای بسیار دور بنای سدهای خاكی به منظور كنترل و ذخیره آب معمول بوده است. اما به علت امكانات محدوده و عدم شناخت قوانین مكانیك خاك و هیدرولیك، ارتفاع سدها و بندهای خاكی از یك مقدار محدودی بیشتر نمی شده است، هرچند از نظر وسعت و طول سد چنین محدودیتی وجود نداشته است. امروزه با پیشرفت علم مكانیك خاك و توسعه امكانات تكنولوژی و مطالعات دقیق تر توانسته اند سدهای خاكی را با ارتفاعات قابل ملاحظه احداث نمایند، بطوریكه در زمان حاضر از مرتفع ترین سدهای دنیا سدهای خاكی و پاره سنگی هستند. به علاوه زمین هائی را كه سابقاً برای این منظور غیر مناسب تشخیص می دادند هم اكنون می توانند آنها را برای زیربنای احداث سد خاكی آماده سازند.

علی رغم این پیشرفت ها هنوز مشكل است كه بتوان راه حل های ریاضی محكمی برای مسایل طراحی سدهای خاكی پیشنهاد نمود، و در نتیجه بسیاری از اجزاء سدها هنوز بر مبنای تجزیه و ذوق و ذكاوت مهندسین طرح و اجراءٍ می گردند، به عبارت دیگر طرح تیپ دقیق و كامل وجود ندارد.

به منظور تأمین یك طرح دقیق و منطقی در سدهای خاكی لازمست كه وضعیت شالوده سد و مواد مشكله آن كاملاً مورد بررسی و مطالعه اولیه قرار گرفته و اجرای سد با روش های كنترل شده و دقیقاً مطابق برنامه پیشنهادی طراح انجام پذیرد.

به عنوان یك اصل، این دو نكته مسلم است كه:

1- سد به عنوان یك مخزن باید غیرقابل نفوذ باشد.

2- در تمام وضعیت های ممكن (وضعیت بلافاصله پس از ساخت، ضمن ساخت، وضعیت های مخزن پر، طغیان، تخلیه سریع، بارندگی و حتی در مواقع سیلهای استثنائی چند هزار ساله) سد باید مقاوم باشد.

روش ایجاد سدهای خاكی امروزه عمدتاً “با روش تراكم مكانیكی است، هرچند روشهای دیگری مانند روش های هیدرولیكی و نیمه هیدرولیكی هم وجود دارد كه از این روشها كمتر استفاده می گردد، مگر در مورد سدهای باطله كه ضرورتاًِ” هیدرولیكی است.

بخش اصلی سد خاكی كه توده خاكی كوبیده شده است (در حقیقت سازه سد) به نام بدنه سد نامیده می شود، و زمینی كه سد بر روی آن قرار گرفته تا آن حد كه تحت تأثیر فشار حاصل از سد و نفوذ پذیری آب سد می باشد به نام شالوده (فونداسیون) است. به جز این دو بخش اصلی، اجزاء دیگری از قبیل آب بندها، زهكش ها، پوشش ها و غیره وجود دارد كه اهمیت آنها به لحاظ حفاظت و ایمنی و عملكرد سد برای آن نقش حیاتی دارند.

انواع سدهای خاكی

از دیدگاه تكنیك و روش ساخت، سدهای خاكی به دوگروه هستند كه تقریباً تمامی آنها در گروه غلتكی (كوبیدنی) قرار دارند و تعدادی در گروه هیدرولیكی و نیمه هیدرولیكی طبقه بندی می شوند. منظور از سدهای غلتكی اینست كه ساخت سد با روش كوبیدن خاك كه بوسیله غلتك است صورت می گیرد، كه معمولاً در لایه های 15 تا 22 سانتیمتری در هر نوبت تراكم كوبیده می شوند. منظور از روش هیدرولیكی اینست كه بنا شدن سد (جابجائی مواد و قرارگرفتن آنها در محل) با كمك آب انجام می گیرد و در ضمن جدا شدن آب از خاك، نوعی طبقه بندی طبیعی در دانه بندی خاك صورت می گیرد كه برای سد مناسب می باشد، یعنی دانه های درشت تر در كناره ها و دانه های ریزتر در وسط سد قرار می گیرند.

از دیدگاه همگنی بدنه سد، نیز می توان تیپ های مختلفی را از هم تشخیص داد كه عبارتند از:

تیپ همگن (Homogeneous )، تیپ مطبق (Cored یا Zoned ) یا مغزه دار، و تیپ دیافراگمی

انتخاب نوع سد خاكی و ابعاد هندسی

انتخاب نوع سد، یعنی اینكه خاكی، پاره سنگی، بتن ثقلی، قوسی، پایه ای و غیره باشد.

اما هنگامی كه زمینی همراه با شرایط دیگر برای بنای سدخاكی مناسب تشخیص داده شد انتخاب یكی از انواع سدخاكی مطرح می شود.

نوع سد خاكی در بد و امر تابع مصالحی است كه در آن ناحیه یا در نزدیكیهای آن موجود است. نوع شالوده سدخاكی، هرچند باشد عمدتاً غیر قابل تغییر است، مگر لایه های سطحی آن كه ممكنست برداشته شده و به جای آن در صورت لزوم خاك مناسب كوبیده شود. بنابراین وضعیت زمین محل یا شالوده تا حدزیادی در طرح سدخاكی (و اصولاً در انتخاب نوع سد اعم از خاكی و غیره) موثر است. به عنوان یك عامل فراگیر بر تمام جنبه ها، مسأله اقتصادی بودن طرح نیز سرانجام مطرح می گردد.