بررسی نشت، نیروی بالابرنده و گرادیان هیدرولیکی در زیر سازه‌های هیدرولیکی با ترکیب بندی مختلفی از دیوارهای آب‌بند دوگانه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشگاه تبریز

2 ;گروه مهندسی آب دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

10.22060/ceej.2021.19864.7274

چکیده

در طراحی سازه‌های هیدرولیکی از دیوارهای آب‌بند برای کنترل نیروی بالابرنده و گرادیان هیدرولیکی خروجی استفاده می‌گردد. در این تحقیق نحوه قرارگیری دیوار آب‌بند دوگانه در زیر سازه‌های هیدرولیکی از لحاظ موقعیت، فاصله و همچنین عمق کارگذاری آن‌ها به روش عددی مورد بررسی قرار گرفت. حل معادلات حاکم به همراه شرایط مرزی، به روش المان‌های محدود (FEM) انجام گرفت. نتایج نشان داد که اگر دیوار آب‌بند پایین‌دست از دیوار آب‌بند بالادست عمیق‌تر باشد، باعث افزایش برآیند نیروی بالابرنده نسبت به حالت بدون دیوار آب‌بند خواهد شد. به ازای یک عرض ثابت برای سازه، با کاهش فاصله دو دیوار آب‌بند نسبت به هم، نیروی بالابرنده (U) کاهش پیدا می‌کند. هر چه عرض سازه کمتر و یا عمق پی نفوذپذیر بیشتر باشد، نیروی بالابرنده کمتر خواهد بود. با افزایش فاصله دو دیوار آب‌بند نسبت به هم و افزایش عمق دیوار آب‌بند انتهایی، گرادیان هیدرولیکی خروجی (GR) کاهش می‌یابد. مقدار GR هنگامی‌که دو دیوار آب‌بند در ابتدا و انتهای سازه قرار داشته باشند نسبت به حالتی که دیوار آب‌بند انتهایی در موقعیت 33/0 L/B= و 66/0 L/B=نسبت به دیوار آب‌بند ابتدایی باشد، کمتر خواهد شد. مقایسه نتایج حاصل از مدل عددی با نتایج ارائه شده در تحقیقات قبلی برای یک شرایط یکسان نشان داد که حداکثر خطا در مدل عددی جهت برآورد فشار آب منفذی در انتهای سازه (Pc) و گرادیان هیدرولیکی خروجی (GR) کمتر از 5% می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of Seepage, uplift forces and hydraulic gradient in hydraulic structures with Different Configurations of Dual-Cutoff Walls

نویسندگان [English]

  • Farzin Salmasi 1
  • Bahram Nourani 1
  • Reza Norouzi 2
1 University of Tabriz-Water engineering department
2 Department of water engineering, Tabriz University, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

In design of hydraulic structures cutoff walls are needed for reduction of uplift force and exit hydraulic gradient. Upstream cutoff wall is used for reduction of the uplift force and downstream cutoff wall is used for reduction of the exit hydraulic gradient. This study tends to numerically investigate the double-cutoff beneath the hydraulic structures with variation in their location, distance and depth. Governing equations with boundary conditions are solved using the finite element method (FEM). Results showed that if the downstream cutoff wall is deeper than upstream cutoff wall, the resultant of uplift force would be more than the uplift force without cutoff walls. With a constant value for hydraulic structures width (B), decreasing in distance between two cutoffs (L), results the reduction in uplift force. Increasing in impermeable depth (D) and reduction in B, yields lower uplift force. Increasing in downstream cutoff depth (d2) and L, results reduction in exit hydraulic gradient (GR). When the two cutoffs are located in the end of the hydraulic structure, GR is lower than that when the downstream cutoff is located in L/B=0.33 and L/B=0.66 from upstream cutoff. Comparison between the available analytical solutions for two equal ending cutoffs with FEM, showed that FEM can predict PC and GR with maximum 5% error.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cutoff wall
  • Uplift force
  • Exit Hydraulic Gradient
  • hydraulic structures
  • finite element