فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول: مقدمه1.1تاریخچه سدهای زیرزمینی........... 3 فصل دوم: بررسی سد های زیرزمینی1.2 سد های زیر سطحی یا مدفون................. 51.1.2 روش طراحی برای آرایش تعداد زیادی از چاه های پمپاژ 122.2 سدهای نیمه مد فون....................... 133.2 استفاده از سدهای زیرزمینی در معادن....... 191.3.2 تخمین ضخامت سد بر اساس مقاومت خرد شدگی مصالح 192.3.2 تخمین ضخامت سد براساس مقاومت برشی..... 213.3.2تخمین ضخامت سد بر اساس تنش کششی مصالح سد224.3.2تخمین ضخامت سد بر اساس نفوذ پذیری بدنه سد 235.3.2تخمین پایداری سد و ستون های سنگی....... 23 فصل سوم: مکان یابی محل مناسب برای اجرای سد زیرزمینی1.3 روش شناسی............................... 281.1.3مشخصات زمین............................ 282.1.3پوشش گیاهی............................. 293.1.3 مشخصات اقلیمی......................... 292.3 روند غربالگری............................ 291.2.3شناسایی محل........................... 292.2.3انتخاب کیفی محل سد.................... 303.3 برداشت های ژئوفیزیکی ................... 324.3 طبقه بندی محل اجرای سد ................. 32عنوان صفحه فصل چهارم: بررسی نفوذ پذیری بدنه سد زیرزمینی1.4روش های آماری............................. 381.1.4 روش Kriging............................. 382.1.4 روش Variogram........................... 382.4بررسی تغییرات نفوذ پذیری بدنه سد بر عملکرد سد زیرزمینی 423.4 بررسی اثر تغییرات موقعیت چاه های برداشت بر تغییرات سطح آب زیرزمینی.................................... 444.4 تعیین ضریب هدایت هیدرولیکی بهینه سدهای زیرزمینی به منظورکنترل و کاهش جریان آلودگی از بدنه سد ....... 461.4.4رنج بهینه ضریب هدایت هیدرولیکی ........ 472.4.4جریان آلودگی در محیط متخلخل بدنه سد... 483.4.4تخمین حد پایین ضریب هدایت هیدرولیکی در محیط متخلخلبدنه سد زیرزمینی........................... 524.4.4تخمین جرم ذخیره شده در بدنه سد در حالت جریان پایدار 54 فصل پنجم: مدلسازی سد های زیرزمینی عمیق1.5آ نالیز سد زیرزمینی مکه مکرمه ............ 582.5بررسی منطقه مورد مطالعه ................. 581.2.5 شرایط مرزی .......................... 632.2.5نتایج بدست آمده حاصل از آنالیز سد زیرزمینی 651.2.2.5تنش افقی موثر...................... 652.2.2.5تنش قائم موثر .................... 69 فصل ششم: آنالیز سد زیرزمینی در محیط ماسه با پارامتر های مقاومتی مختلف1.6 مدل موهر-کولمب .......................... 762.6 مدل خاک سخت شونده ....................... 781.2.6 رابطه هذلولی در حالت آزمایش سه محوری زهکشی شده استاندارد ................................. 793.6 مدلسازی سد زیر زمینی در محیط ماسه با پارامترهای مختلف ...................................... 811.3.6 نرم افزار PLAXIS ..................... 854.6 نتایج مدلسازی سد زیرزمینی ............... 88عنوان صفحه 1.4.6 نتایج حاصل از مدلسازی دیوار دیافراگمی 891.1.4.6 جابجایی کل در حالت دیوار دیافراگمی 892.1.4.6 حداکثر ممان خمشی در حالت دیوار دیافراگمی ......................................... 963.1.4.6 نیروی برشی حداکثر در حالت دیوار دیافراگمی ......................................... 1024.1.4.6 جابجایی کل دیوار دیافراگمی در حالت مدول الاستیسیته ثابتو افزایش وزن مخصوص ..................... 1082.4.6 نتایج حاصل از مدلسازی سپر فولادی2 .... 1151.2.4.6جابجایی کل در حالت سپر فولادی2 .... 1152.2.4.6 ممان خمشی حداکثر در حالت سپرفولادی 2 1233.2.4.6 نیروی برشی حداکثر در حالت سپر فولادی2 1314.2.4.6 جابجایی کل سپر فولادی2 در حالت مدول الاستیسیتهثابت و افزایش وزن مخصوص................. 1385.2.4.6 ممان خمشی حداکثر سپر فولادی2 در حالت مدول الاستیسیتهثابت و افزایش وزن مخصوص................. 1476.2.4.6 نیروی برشی حداکثر سپر فولادی2 در حالت مدول الاستیسیتهثابت و افزایش وزن مخصوص................. 1543.4.6 سپر فولادی 1.......................... 1621.3.4.6جابجایی کل در حالت سپر فولادی1 .... 1622.3.4.6 ممان خمشی حداکثر در حالت سپر فولادی11703.3.4.6 نیروی برشی حداکثر در حالت سپر فولادی1 1774.3.4.6 جابجایی کل سپر فولادی1 در حالت مدول الاستیسیته ثابتو افزایش وزن مخصوص ...................... 1834.4.6 نتایج حاصل از مدلسازی بتن پلاستیک ... 1911.4.4.6 جابجایی کل بتن پلاستیک............. 1912.4.4.6جابجایی کل بتن پلاستیک در حالت مدول الاستیسیته ثابتو افزایش وزن مخصوص ..................... 1995.6 مقایسه نتایج مدلسازی سد زیر زمینی با استفاده از مدل موهر- کولمب (M.C)و مدل خاک سخت شونده (H.S).................... 2061.5.6 تنش برشی در توده خاک ................ 2082.5.6 جابجایی کل .......................... 2113.5.6 فشار جانبی خاک ...................... 214فصل هفتم: بررسی اثر برداشت آب بر سازه سد زیر زمینی1.7 اثر برداشت آب بر دیوار دیافراگمی ....... 2181.1.7 جابجایی افقی دیوار دیافراگمی ........ 2192.1.7 جابجایی قائم دیوار دیافراگمی......... 2203.1.7 ممان خمشی حداکثر دیوار دیافراگمی .... 2224.1.7 نیروی برشی حداکثر دیوار دیافراگمی ... 2232.7 بررسی دیوار دیافراگمی در حالت نرمال..... 2251.2.7 جابجایی افقی دیوار دیافراگمی ........ 2252.2.7 جابجایی قائم دیوار دیافراگمی......... 2273.2.7 ممان خمشی حداکثر دیوار دیافراگمی..... 2284.2.7 نیروی برشی حداکثر دیوار دیافراگمی ... 2303.7 اثر برداشت آب بر سپر فولادی1............. 2311.3.7 جابجایی افقی سپر فولادی1.............. 2322.3.7 جابجایی قائم سپر فولادی 1............. 2333.3.7 ممان خمشی حداکثر سپر فولادی1.......... 2354.3.7 نیروی برشی حداکثر سپر فولادی 1 ....... 2364.7 بررسی سپر فولادی1 در حالت نرمال ......... 2381.4.7 جابجایی افقی سپر فولادی1.............. 2382.4.7 جابجایی قائم سپر فولادی 1............. 2403.4.7 ممان خمشی حداکثر سپر فولادی1.......... 2414.4.7 نیروی برشی حداکثر سپر فولادی 1 ....... 2435.7 اثر برداشت آب بر سپر فولادی 2 ........... 2441.5.7 جابجایی افقی سپر فولادی2.............. 2442.5.7 جابجایی قائم سپر فولادی 2............. 2463.5.7 ممان خمشی حداکثر سپر فولادی2.......... 2474.5.7 نیروی برشی حداکثر سپر فولادی 2 ....... 2496.7 بررسی سپر فولادی 2 در حالت نرمال......... 2501.6.7 جابجایی افقی سپر فولادی2.............. 2512.6.7 جابجایی قائم سپر فولادی 2............. 2523.6.7 ممان خمشی حداکثر سپر فولادی2.......... 2544.6.7 نیروی برشی حداکثر سپر فولادی 2 ....... 255 عنوان صفحه فصل هشتم: مطالعه موردی سد زیرزمینی علی آباد1.8 سازندهای زمین شناسی حوضه آبریز علی آباد. 2601.1.8 فيزيوگرافي حوضه آبريز ............... 2611.1.1.8 طول آبراهه اصلی................... 2622.8 محاسبه پارامترهای کمی برای منطقه مورد مطالعه 2633.8 مدلسازی سد زیرزمینی علی آباد............ 2651.3.8 ممان خمشی ........................... 2672.3.8 نیروی برشی و نیروی محوری............. 2683.3.8 جابجایی افقی بدنه سد................. 2694.3.8 تنش افقی موثر (Sigx-x)................... 2705.3.8 تنش برشی موثر (Sig x-y).................. 2704.8 بررسی کفایت مقطع سد تحت اثر بارگذاری بحرانی 273 فصل نهم: نتیجه گیری و پیشنهادهانتیجه گیری ................................. 275پیشنهادها.................................. 277 فهرست منابع و مأخذ............................ 278 پیوست پیوست الف تنش برشی در توده خاک ............... 283پیوست ب جابجایی کل سد ...................... 288پیوست پ فشار جانبی خاک ...................... 292پیوست ت ممان خمشی ایجاد شده در سد ........... 297پیوست ث نیروی برشی ایجاد شده در سد .......... 301پیوست ج نقاط پلاستیک ایجاد شده در توده خاک مجاور سد 305 فهرست جداول عنوان صفحه جدول1.2 نسبت اختلاط Cement Sand Grout ............... 10جدول2.2 نتایج آنالیز الک Silica Sand ............. 11جدول3.2 ارتفاع متوسط سد........................ 11جدول1.3 مشخصات سدهای زیرزمینی Sunagawa و Fukuzata . 31جدول1.4 مقادیر مختلف De برای محیط های متخلخل مختلف 50جدول1.5 خصوصیات خاک بر اساس U.S Navy, 1972 ........ 60جدول2.5 نسبت اختلاط برای ساخت بتن پلاستیک ...... 61جدول3.5 ظرفیت برشی در پای دیوار ............... 62جدول4.5 نتایج حاصل از تحلیل سد زیرزمینی مکه مقدس توسط PLAXIS 74جدول 5.5 نتایج حاصل از تحلیل سد زیرزمینی مکه مقدس توسط STAAD74جدول1.6 پارامتر های ماسه...................... 82جدول2.6 مشخصات بتن پلاستیک .................... 84جدول3.6مشخصات دیوار دیافراگمی و سپر فولادی 2 .. 84جدول4.6مشخصات سپر فولادی 1 .................... 85جدول5.6 تاثیر ابعاد مش........................ 89جدول6.6 پارامترهای خاک در حالت M.C و H.S........ 207جدول7.6 مشخصات دیوار نرم فولادی ............... 207جدول1.8 خصوصیات فیزیوگرافی حوضه آبریز علی آباد263جدول2.8 پارامتر های لایه آبرفت در محل اجرای سد 266جدول3.8 الف مشخصات بتن پلاستیک (t=0.3m).......... 266جدول3.8 ب مشخصات بتن پلاستیک (t=0.4m)............ 267جدول3.8 پ مشخصات بتن پلاستیک (t=0.6m)............ 267 فهرست شکلها عنوان صفحه شکل 1.2 مقطع شماتیک سد زیر زمینی مدفون ........ 5شکل 2.2 تاثیر سدهای مدفون بر جریان آب های زیرزمینی 6شکل 3.2 استفاده از جت آب برای بالا بردن نفوذ پذیری در بالا دست سد ............................................... 7شکل 4.2 خاکریز رسی ............................ 7شکل 5.2 سد بتنی ............................... 8شکل 6.2 سد سنگی Stone Masonary Dam ................ 8شکل 7.2 سد بتنی مسلح .......................... 9شکل 8.2 صفحه پلاستیکی یا Tarred Felt ............... 9شکل 9.2 صفحات تزریقی.......................... 10شکل 10.2 رابطه میان میزان رس نفوذ کننده و ضریب آبگذری در حوضه آبریزسد زیرزمینی Sunagawa ........................... 13شکل 11.2 مقطع سد Sand storage .................... 14شکل 12.2 موقعیت مناسب برای احداث سد نیمه مدفون در تنگ شدگی تنگه .............................................. 14شکل 13.2 سد نیمه مدفون در حال احداث و سد ساخته شده در فصول خشکkitui, Kenya ...................................... 16شکل 14.2 سد نیمه مدفون در طی سیلاب و بعد از آن Voi, Kenya 17شکل 15.2 سد بتنی ............................. 17شکل 16.2 سد ساخته شده از مصالح بنایی ........ 17شکل 17.2 سد گابیونی با پوشش رسی .............. 18شکل 18.2 سدگابیونی با هسته رسی ............... 18شکل 19.2 جزئیات سازه سد زیرزمینی استوانه ای.. 24شکل20.2 سد زیرزمینی چند لایه ای ................ 24شکل 1.3 مشخصات حوضه آبگیر سد زیرزمینی Kidal, Mali . 29عنوان صفحه شکل 2.3 نمومه ای از عکس ماهواره ای برای انتخاب تنگه مناسب 30شکل3.3توپوگرافی ومقطع زمین در محل اجرای سدهای زیرزمینیSunagawaوFukuzata................................ 31شکل 1.4 منطقه مورد آنالیز سد زیرزمینی Sunagawa در Miyakojima 37شکل 2.4 توابع Semivariogram، برای سد زیرزمینی Sunagawa 39شکل 3.4 توزیع خواص فیزیکی سد Sunagawa بر اساس مطالعاتصحرایی در منطقه miyakojima ..................... 40شکل 4.4 مدل تانک .............................. 42شکل 5.4 تغییرات سطح آب زیرزمینی در نقاط C,B,A .. 43شکل 6.4 تاثیر تغییرات نفوذپذیری بدنه سد بر عملکرد آن44شکل 7.4 توزیع چاه های برداشت از مخزن سد زیرزمینی sunagawa 45شکل 8.4 نسبت تاثیر در ناحیه مورد مطالعه 46شکل 9.4 جریان Advective و Diffusive در راستای سد زیرزمینی 47شکل 10.4 حالتهای A,B,C ضریب هدایت هیدرولیکی بدنه سد و بیان رابطهجریان آلودگی و ضریب هدایت هیدرولیکی بدنه سد .. 48شکل 11.4 رابطه میان غلظت نسبی در وجه خارجی بدنه سدو گرادیان هیدرولیکی عبوری از مقطع سد برای ضرایب هدایت هیدرولیکیمختلف در حالت اول............................. 53شکل 4 .12 رابطه میان غلظت نسبی در وجه خارجی بدنه سدو گرادیان هیدرولیکی عبوری از مقطع سد برای ضرایب هدایت هیدرولیکیمختلف در حالت دوم ........................... 53شکل 13.4 رابطه میان گرادیان هیدرولیکی و جرم ذخیره شده در بدنه سد .............................................. 55شکل 14.4 رابطه میان جرم ذخیره شده در بدنه سد و گرادیان عبوریاز بدنه سد بر اساس ضرایب هدایت هیدرولیکی متفاوت بدنه سد. در این حالتC0=1100 mg/Lit ، و ضخامت بدنه سد w=1m می باشد 56شکل 15.4 رابطه میان جرم ذخیره شده در بدنه سد و گرادیان عبوری از بدنهبر اساس ضرایب هدایت هیدرولیکی متفاوت بدنه سد. در این حالتC0=1100 mg/Lit ، و ضخامت بدنه سد w=1m می باشد56عنوان صفحه شکل 1.5 موقعیت در نظر گرفته شده برای اجرای سد زیرزمینی 59شکل 2.5 تنگه مورد نظر برای اجرای سد مکه مقدس . 59شکل 3.5 تغییرات مدول الاستیسیته نسبت به عمق ... 60شکل 4.5 توصیف مسئله مورد بحث و نیروهای وارده . 61شکل 5 .5 تنش افقی ایجاد شده در توده خاک، برای دیوار با ارتفاعH= 50 m وW=50,100 and 150......................... 64شکل 5 .6 تنش افقی ایجاد شده در توده خاک ناشی از فشار هیدرواستاتیک آب،برای دیوار با ارتفاع H= 50 m و W=50,100 and 150..... 64شکل 7.5 مقایسه تنش موثر افقی در PLAXIS با STAAD در حالتارتفاع 30 متر و ضخامت 60 سانتی متر............ 66شکل 8.5 مقایسه تنش موثر افقی در PLAXIS با STAAD در حالتارتفاع 30 متر و ضخامت 80 سانتی متر............ 66شکل 9.5 مقایسه تنش موثر افقی در PLAXIS با STAAD در حالتارتفاع 50 متر و ضخامت 80 سانتی متر............. 67شکل 10.5 مقایسه تنش موثر افقی در PLAXIS با STAAD در حالتارتفاع 50 متر و ضخامت 1 متر.................. 68شکل 11.5 مقایسه تنش موثر افقی در PLAXIS با STAAD در حالتارتفاع 70 متر و ضخامت 1 متر.................. 68شکل 12.5 مقایسه تنش موثر افقی در PLAXIS با STAAD در حالتارتفاع 70 متر و ضخامت 1.2 متر.................. 69شکل 13.5 مقایسه تنش موثر قائم در PLAXIS با STAAD در حالتارتفاع 30 متر و ضخامت 60 سانتی متر............ 70شکل 14.5 مقایسه تنش موثر قائم در PLAXIS با STAAD در حالتارتفاع 30 متر و ضخامت 80 سانتی متر............. 71شکل 15.5 مقایسه تنش موثر قائم در PLAXIS با STAAD در حالتارتفاع 50 متر و ضخامت 80 سانتی متر............. 71شکل 16.5 مقایسه تنش موثر قائم در PLAXIS با STAAD در حالتارتفاع 50 متر و ضخامت 1 متر.................. 72شکل 17.5 مقایسه تنش موثر قائم در PLAXIS با STAAD در حالتارتفاع 70 متر و ضخامت 1 متر................... 73عنوان صفحه شکل 18.5 مقایسه تنش موثر قائم در PLAXIS با STAADدر حالت ارتفاع 70 متر و ضخامت 1.2 متر.......... 73شکل 1.6 سطح تسلیمYield surface در فضای تنش های اصلی برایمدل موهر- کولمب .......................... 77شکل 2.6 بردارهای کرنش پلاستیک در صفحه π78شکل 3.6 رابطه هذلولی میان تنش و کرنش تحت آزمایش سه محوری زهکشیشده استاندارد................................ 80شکل4.6 سطح تسلیم در مدل H.S در فضای سه بعدی تنشهای اصلی 81شکل5.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش 90شکل 6.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش 91شکل 7.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش 92شکل 8.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش 93شکل 9.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش 94شکل 10.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش95شکل 11.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش 96شکل 12.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش 97شکل 13.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش 98شکل 14.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش 99شکل 15.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش 100شکل 16.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش 101شکل 17.6 مقایسه نیروی برش حداکثر درحالت با افزایش 102شکل 18.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 103شکل 19.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 104شکل 20.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 105شکل 21.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 106عنوان صفحه شکل22.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 107شکل23.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت E1 با افزایش 109شکل24.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت E2 و افزایش 110شکل25.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت و افزایش 112شکل26.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت E4 و افزایش 113شکل27.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت E5 و افزایش 115شکل28.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش 116شکل29.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش 118شکل30.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش 119شکل31.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش 120شکل32.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش 121شکل33.6 مقایسه جابجایی کل سد در حالت با افزایش 123شکل34.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر سد در حالت با افزایش124شکل35.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر سد در حالت با افزایش125شکل36.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر سد در حالت با افزایش126شکل37.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر سد در حالت با افزایش128شکل38.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر سد در حالت با افزایش129شکل39.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر سد در حالت با افزایش130شکل40.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 132شکل41.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 133شکل42.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 134شکل43.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 135شکل44.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 137شکل45.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 138عنوان صفحه شکل46.6 مقایسه جابجایی کل حداکثر در حالت E1 با افزایش 140شکل47.6 مقایسه جابجایی کل حداکثر در حالت E2 با افزایش 141شکل48.6 مقایسه جابجایی کل حداکثر در حالت E3 با افزایش 143شکل49.6 مقایسه جابجایی کل حداکثر در حالت E4 با افزایش 145شکل50.6 مقایسه جابجایی کل حداکثر سد در حالت E5 با افزایش 147شکل51.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر سد در حالت E1 با افزایش148شکل52.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر سد در حالت E2 با افزایش150شکل53.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر سد در حالت E3 با افزایش151شکل54.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر سد در حالت E4 با افزایش153شکل55.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر سد در حالت E5 با افزایش154شکل56.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر سد در حالت E1 با افزایش156شکل57.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر سد در حالت E2 با افزایش157شکل58.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر سد در حالت E3 با افزایش159شکل59.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر سد در حالت E4 با افزایش160شکل60.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر سد در حالت E5 با افزایش161شکل61.6 مقایسه جابجایی کل در حالت با افزایش163شکل62.6 مقایسه جابجایی کل در حالت با افزایش164شکل63.6 مقایسه جابجایی کل در حالت با افزایش165شکل64.6 مقایسه جابجایی کل در حالت با افزایش167شکل65.6 مقایسه جابجایی کل در حالت با افزایش168شکل66.6 مقایسه جابجایی کل در حالت با افزایش 169شکل67.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش 171شکل 68.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش 172شکل69.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش 173عنوان صفحه شکل70.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش 174شکل71.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش 175شکل72.6 مقایسه ممان خمشی حداکثر در حالت با افزایش 176شکل73.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 177شکل74.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 178شکل75.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 179شکل76.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 180شکل77.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 181شکل78.6 مقایسه نیروی برشی حداکثر در حالت با افزایش 183شکل79.6 مقایسه جابجایی کل در حالت E1 با افزایش185شکل80.6 مقایسه جابجایی کل در حالت E2 با افزایش 186شکل81.6 مقایسه جابجایی کل در حالت E3 با افزایش 188شکل82.6 مقایسه جابجایی کل در حالت E4 با افزایش 189شکل83.6 مقایسه جابجایی کل در حالت E5 با افزایش 191شکل84.6 مقایسه جابجایی کل در حالت با افزایش 192شکل85.6 مقایسه جابجایی کل در حالت با افزایش 193شکل86.6 مقایسه جابجایی کل در حالت با افزایش195شکل87.6 مقایسه جابجایی کل در حالت با افزایش196شکل88.6 مقایسه جابجایی کل در حالت با افزایش 197شکل89.6 مقایسه جابجایی کل در حالت با افزایش 198شکل90.6 مقایسه جابجایی کل در حالت E1 با افزایش 200شکل91.6 مقایسه جابجایی کل در حالت E2 با افزایش 202شکل92.6 مقایسه جابجایی کل در حالت E3 با افزایش203شکل93.6 مقایسه جابجایی کل در حالت E4 با افزایش 204عنوان صفحه شکل94.6 مقایسه جابجایی کل در حالت E5 با افزایش 205شکل95.6 تنش برشی در توده خاک مقابل سد زیر زمینی در حالت دیواردیافراگمی و سپر فولادی1........................ 209شکل96.6 تنش برشی در توده خاک مقابل سد در حالت بتن پلاستیک، سپر فولادی2و دیوار نرم فولادی............................. 209شکل97.6 تنش برشی در توده خاک پشت سد در حالت دیوار دیافراگمیو سپر فولادی1................................. 210شکل98.6 تنش برشی در توده خاک پشت سد در حالت بتن پلاستیک،سپر فولادی2 و دیوارنرم فولادی................... 211شکل99.6 جابجایی کل سد برای جنس های مختلف...... 213شکل100.6 فشار جانبی خاک در حالت دیوار دیافراگمی و سپر فولادی 1214شکل 101.6 فشار جانبی خاک در حالت بتن پلاستیک، سپر فولادی2و دیوار نرم فولادی............................ 215شکل 1.7 مقایسه جابجایی افقی دیوار دیافراگمی با افزایش 220شکل2.7 مقایسه جابجایی قائم دیوار دیافراگمی با افزایش 221شکل3.7 مقایسه ممان خمشی حداکثر دیوار دیافراگمی با افزایش 223شکل4.7 مقایسه نیروی برشی حداکثر دیوار دیافراگمی با افزایش 224شکل5.7 مقایسه جابجایی افقی دیوار دیافراگمی در حالت نرمال با افزایش ............................................. 226شکل6.7 مقایسه جابجایی قائم دیوار دیافراگمی در حالت نرمال با افزایش ............................................. 228شکل7.7 مقایسه ممان خمشی حداکثر دیوار دیافراگمی در حالت نرمال با افزایش ...................................... 229شکل8.7 مقایسه نیروی برشی حداکثر دیوار دیافراگمی در حالت نرمال با افزایش ...................................... 231شکل9.7 مقایسه جابجایی افقی سپر فولادی 1 با افزایش 233شکل10.7 مقایسه جابجایی قائم سپر فولادی 1 با افزایش 234شکل11.7 مقایسه ممان خمشی سپر فولادی 1 با افزایش 236شکل12.7 مقایسه نیروی برشی حداکثر سپر فولادی 1 با افزایش 237شکل13.7 مقایسه جابجایی افقی سپر فولادی 1 در حالت نرمال با افزایش .............................................. 239عنوان صفحه شکل14.7 مقایسه جابجایی قائم سپر فولادی 1 در حالت نرمال با افزایش .............................................. 241شکل15.7 مقایسه ممان خمشی حداکثر سپر فولادی 1 در حالت نرمال با افزایش ............................................. 242شکل16.7 مقایسه نیروی برشی حداکثر سپر فولادی 1 در حالت نرمال با افزایش ...................................... 244شکل17.7 مقایسه جابجایی افقی سپر فولادی 2 با افزایش 245شکل18.7 مقایسه جابجایی قائم سپر فولادی 2 با افزایش 247شکل19.7 مقایسه ممان خمشی حداکثر سپر فولادی 2 با افزایش 248شکل20.7 مقایسه نیروی برشی حداکثر سپر فولادی 2 با افزایش 250شکل21.7 مقایسه جابجایی افقی سپر فولادی 2 در حالت نرمال با افزایش .............................................. 252شکل22.7 مقایسه جابجایی قائم سپر فولادی 2 در حالت نرمال با افزایش .............................................. 253شکل23.7 مقایسه ممان خمشی حداکثر سپر فولادی 2 در حالت نرمال با افزایش ............................................. 255شکل24.7 مقایسه نیروی برشی حداکثر سپر فولادی 2 در حالت نرمال با افزایش ...................................... 256شکل 1.8 موقعیت حوضه مورد مطالعه............... 259شکل 2.8 پروفیل طولی مقطع) AB تنگه گزلا ( در محل در نظر گرفته شدهبرای اجرای سد................................ 260شکل 3.8 نقشه زمین شناسی حوضه مورد نظر ........ 261شکل 4.8 نقشه فیزیوگرافی حوضه آبریز علی آباد... 262شکل 5.8 نیمرخ طولی ابراهه اصلی حوضه علی آباد.. 262شکل 6.8 مقطع تنگه گزلا......................... 264شکل 7.8 مقایسه ممان خمشی بر اساس افزایش ضخامت 268شکل 8.8 مقایسه نیروی برشی بر اساس افزایش ضخامت268شکل 9.8 مقایسه نیروی محوری بر اساس افزایش ضخامت269شکل 10.8 مقایسه جابجایی افقی بر اساس افزایش ضخامت 269شکل 11.8 مقایسه تنش موثر افقی بر اساس افزایش ضخامت270شکل 12.8 مقایسه تنش برشی موثر بر اساس افزایش ضخامت271شکل 13.8 اثر تغییر در ضخامت بدنه سد بر ایجاد نقاط پلاستیک272شکل 14.8 رابطه میان مدول الاستیسیته و مقاومت فشاری تحت آزمایش تک محوره........................................ 273شکل 1.الف تنش برشی در حالت دیوار دیافراگمی بر اساس مدل H.S 283 عنوان صفحه شکل 2 .الف تنش برشی در حالت دیوار دیافراگمی بر اساس مدل M.C 283شکل 3.الف تنش برشی در حالت بتن پلاستیک بر اساس مدل H.S284شکل 4. الف تنش برشی در حالت بتن پلاستیک بر اساس مدل M.C 284شکل 5.الف تنش برشی در حالت سپر فولادی1 بر اساس مدل H.S285شکل 6.الف تنش برشی در حالت سپر فولادی1 بر اساس مدل M.C 285شکل 7.الف تنش برشی در حالت سپر فولادی2 بر اساس مدل H.S286شکل 8. الف تنش برشی در حالت سپر فولادی2 بر اساس مدل M.C 286شکل 9.الف تنش برشی در حالت دیوار نرم فولادی بر اساس مدل H.S 287شکل 10. الف تنش برشی در حالت دیوار نرم فولادی بر اساس مدل M.C 287شکل 1. ب جابجایی کل دیوار دیافراگمی در حالت H.S288شکل 2.ب جابجایی کل دیوار دیافراگمی در حالت M.C288شکل 3.ب جابجایی کل سپر فولادی1 در حالت H.S...... 289شکل 4.ب جابجایی کل سپر فولادی1 در حالت M.C..... 289شکل 5.ب جابجایی کل سپر فولادی2 در حالت H.S...... 290شکل 6.ب جابجایی کل سپر فولادی2 در حالت M.C ...... 290شکل 7.ب جابجایی کل دیوار نرم فولادی در حالت H.S. 291شکل 8.ب جابجایی کل دیوار نرم فولادی در حالت M.C291شکل 1.پ فشار جانبی خاک در حالت دیوار دیافراگمی بر اساس مدل H.S.............................................. 292شکل 2.پ فشار جانبی خاک در حالت دیوار دیافراگمی بر اساس مدل M.C.............................................. 292شکل 3. پ فشار جانبی خاک در حالت بتن پلاستیک بر اساس مدل H.S 293شکل 4. پ فشار جانبی خاک در حالت بتن پلاستیک بر اساس مدل M.C 293شکل 5.پ فشار جانبی خاک در حالت سپر فولادی 1بر اساس مدل H.S294شکل 6. پ فشار جانبی خاک در حالت سپر فولادی 1بر اساس مدل M.C 294شکل 7. پ فشار جانبی خاک در حالت سپر فولادی2 بر اساس مدل H.S 295شکل 8.پ فشار جانبی خاک در حالت سپر فولادی2 بر اساس مدل M.C295شکل 9.پ فشار جانبی خاک در حالت دیوار نرم فولادی بر اساس مدل H.S.............................................. 296شکل 10. پ فشار جانبی خاک در حالت دیوار نرم فولادی بر اساس مدل M.C.............................................. 296شکل 1. ت ممان خمشی در دیوار دیافراگمی بر اساس مدل H.S 297شکل 2.ت ممان خمشی در دیوار دیافراگمی بر اساس مدل M.C 297شکل 3.ت ممان خمشی در سپر فولادی 1 بر اساس مدل H.S298عنوان صفحه شکل 4. ت ممان خمشی در سپر فولادی 1 بر اساس مدل M.C 298شکل 5.ت ممان خمشی در سپر فولادی 2 بر اساس مدل H.S299شکل 6.ت ممان خمشی در سپر فولادی 2 بر اساس مدل M.C299شکل 7.ت ممان خمشی در دیوار نرم فولادی بر اساس مدل H.S300شکل 8.ت ممان خمشی در دیوار نرم فولادی بر اساس مدل M.C300شکل 1. ث نیروی برشی در دیوار دیافراگمی بر اساس مدل H.S 301شکل 2.ث نیروی برشی در دیوار دیافراگمی بر اساس مدل M.C 301شکل 3.ث نیروی برشی در سپر فولادی 1 بر اساس مدل H.S... 302شکل 4.ث نیروی برشی در سپر فولادی 1 بر اساس مدل M.C 302شکل 5.ث نیروی برشی در سپر فولادی 2 بر اساس مدل H.S... 303شکل 6.ث نیروی برشی در سپر فولادی 2 بر اساس مدل M.C 303شکل 7.ث نیروی برشی در دیوار نرم فولادی بر اساس مدل H.S304شکل 8.ث نیروی برشی در دیوار نرم فولادی بر اساس مدل M.C 304شکل 1.ج نقاط پلاستیک ایجاد شده در حالت دیوار دیافراگمی بر اساس مدل M.C........................................... 305شکل 2.ج نقاط پلاستیک ایجاد شده در حالت بتن پلاستیک بر اساس مدل M.C.............................................. 305شکل 3.ج نقاط پلاستیک ایجاد شده در حالت سپر فولادی1 بر اساس مدل M.C.............................................. 306شکل 4.ج نقاط پلاستیک ایجاد شده در حالت سپر فولادی2 بر اساس مدل M.C.............................................. 306شکل 5.ج نقاط پلاستیک ایجاد شده در حالت دیوار نرم فولادی بر اساس مدل M.C........................................... 307 نمودار 1 ..................................... 83 مقدمهسد زیرزمینی سازه ای است که به منظور ایجاد مانع در برابر جریان طبیعی آب زیرزمینی و ایجاد یک مخزن برای آب زیرزمینی طراحی و ساخته می شود. این سدها در مناطق خشک و نیمه خشک مورد استفاده قرار می گیرند. در این مناطق، آب زیرزمینی به عنوان تنها منبع برای تامین آب جهت مصارف گوناگون در دسترس می باشند. سدهای زیرزمینی به عنوان تامین کننده نیاز آبی این مناطق مورد توجه قرار گرفته است. تامین آب توسط این گونه از سدها برای حجم های کم مورد استفاده قرار می گیرند و نمی تواند به عنوان یک روش کلی برای تامین نیاز آبی مورد استفاده قرار گیرد. با استفاده از سدهای زیرزمینی به منظور ذخیره سازی آب مشکلاتی نظیر نرخ بالای تبخیر، آلودگی آب، ورود آب شور به منابع آب شیرین که در روش های مرسوم ذخیره سازی آب وجود دارد، بوجود نمی آید. به منظور جانمایی محل مناسب برای ساخت سدهای زیرزمینی اطلاعات مربوط به شرایط هیدرولوژیکی منطقه، مطالعات ژئوتکنیکی، ژئوفیزیکی و زمین شناسی مورد نیاز می باشد. ذخیره سازی آب زیرزمینی و استفاده از این منبع آب برای مصارف گوناگون جنبه تاریخی دارد به گونه ای که در زمان رم باستان در Sardinia و شمال آفریقا استفاده از سدهای زیر زمینی مرسوم بوده است. با گذشت زمان تکنیک و دانش استفاده از این سدها نیز افزایش یافته است به طوری که در شرق و جنوب آفریقا و همچنین هند ساخت این سدها مورد توجه قرار گرفته است. دیوارهای آبند تزریقی به منظور ذخیره سازی آب در شمال آفریقا و ژاپن و محافظت منابع آب شیرین در برابر آلودگی های منابع آب شرب در اروپا و امریکا از دیگر موارد استفاده از سدهای زیرزمینی می باشد (Hanssanand Nilsson, 1986). در این پایان نامه علاوه بر توصیف سد زیرزمینی و بیان کاربردها به مدلسازی سد زیرزمینی با استفاده از نرم افزار PLAXIS در آبرفت ماسه ای بر اساس پارامترهای مختلف ماسه، جنسهای مختلف بدنه سد و مدل های مرسوم برای مدلسازی مسائل ژئوتکنیک نظیر مدل موهر کولمب و مدل خاک سخت شونده پرداخته شده است. سپس از این نتایج برای مدلسازی سد زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه ( منطقه علی آباد استان فارس) استفاده می گردد. علاوه بر این اثر برداشت آب از آبخوان ایجاد شده، بر سازه سد مورد بررسی قرار می گیرد. 1.1 تاریخچه سدهای زیرزمینی اطلاعات مربوط به سدهای زیرزمینی توسط Nilsson، در سال 1988 ارائه شده است. بر این اساس این گونه سدها در نقاط مختلف دنیا نظیر اروپا، آفریقا، آسیا و آمریکا مورد استفاده قرار گرفته است. در اروپا، چندین نمونه از سدهای زیرزمینی در کشورهایی همچون آلمان، فرانسه و ایتالیا به منظور بالا آوردن سطح آب های زیرزمینی مورد استفاده قرار گرفته است. در یونان به منظور تغذیه آبخوان ها و جلوگیری از ورود آب شور به منابع آب شیرین از سدهای زیرزمینی استفاده شده است (Garagunis,1981). سدهای زیرزمینی بیشتر در کشورهای آفریقایی مورد توجه قرار گرفته است، به طوری که چندین سد زیرزمینی بزرگ در شمال آفریقا مخصوصا در الجزایر و مراکش ساخته شده است. همچنین در مناطق شرقی قاره آفریقا نیز استفاده از این نوع سدها متداول می باشد (Nilsson, 1988). در جنوب غربی ایالات متحده و همچنین در کشورهای آمریکای جنوبی مانند برزیل و مکزیک استفاده از سدهای زیرزمینی متداول می باشد. سدهای زیرزمینی که در بسترهای ماسه ای رودخانه های Arizona، ساخته شده اند، بنام Tapoons، مشهور می باشند (Lowdermilk, 1953). در آسیا استفاده از سدهای زیرزمینی خصوصا در هند متداول می باشد به طوری که در رابطه با طراحی و ساخت سدهای زیرزمینی Ahnfors، در سال 1980 مطالعاتی را انجام داده است. درجنوب هند در منطقه Kerda، دو سد زیرزمینی، یکی توسط کشاورزان و افراد بومی و دیگری توسط دولت ساخته شده است. این سد در یک دره باریک با طول کلی 160 متر از آجر، صفحه پلاستیکی و صفحات قیری ساخته شده است. حجم آب ذخیره در پشت سد در حدود 1500متر مکعب تخمین زده شده است. در نقاطی مانند تایلند و ژاپن نیز سدهای زیرزمینی زیادی ساخته شده است. یکی دیگر از انواع سدهای زیرزمینی سدهای نیمه مدفون یا مخازن ماسه ای می باشند. در این سد دیواره سازه معمولا تا ارتفاع بالاتری از سطح زمین امتداد دارد. در این نوع سد علاوه بر ایجاد یک مخزن زیرزمینی، با ایجاد یک مخزن سطحی و رسوب گیری جریان رودخانه یا سیل نیز بر حجم مخزن زیر سطحی خود می افزاید و آن را توسعه می دهد، بنابراین برای کنترل سیل نیز مناسب می باشند. اولین نمونه از این سد در سال 1907 در Namibia، گزارش شده است (Wipplinger,1958). Wipplinger، در سال 1958 نمونه کاملی ازساخت سد های نیمه مدفون در رودخانهHoanib، را ارائه کرده است. جنبه های اقتصادی سدهای نیمه مدفون برای ذخیره سازی آب توسط Burger ، در سال 1970 و جنبه های طراحی این سدها توسطNissen-Petersen ، در سال 1982 ارائه شده است.