پوسته سنگریز پایین دست سد را در ابتدا می توان خاکریزی کرد و سپس در زمان دیگری فیلتر ، هسته و پوسته بالادست را اجرا کرد. این امر به ویژه در شرایطی که اجرای عملیات خاک کوبی هسته در تمام طول سال (مثلا به دلیل بارندگی های شدید) امکان پذیر نباشد (به دلیل حساسیت خاک رس از نظر رطوبت به شرایط آب و هوایی) ، احداث پوسته پایین دست را تسریع و در زمان اجرای پروژه صرفه جویی می کند و از نظر پیشرفت عملیات اجرایی و سیستم انحراف رودخانه امتیاز خاصی دارد.
همزمان با اجرای پوسته پایین دست ، انجام عملیات تزریق پی در زیر هسته امکان پذیر است.
از آنجا که با اجرای هسته به صورت شیب دار به سمت بالادست قسمت پوسته پایین دست که عملا خشک و فاقد فشار آب منفذی است ، در حجم بسیار بیشتری اجرا می شود ، از این رو احتمال تقاطع یا تماس سطح لغزش در شیب پایین دست با هسته بسیار کمتر شده و در شرایط نشت دائم ، پوسته پایین دست از ضریب اطمینان بیشتری برخوردار است. در چنین حالتی می توان سطح پایین دست را با شیب بیشتری اجرا کرد که این امر موجب صرفه اقتصادی بیشتری خواهد گردید.
از آنجا که در هسته های شیب دار به سمت بالادست ، در شرایط افت ناگهانی سطح آب ، خطوط جریان تقریبا قائم و خطوط هم پتانسیل تقریبا افقی اند ، بنابراین فشار آب منفذی ناشی از این حالت به شدت کاهش می یابد. شایان ذکر است که در این حالت قسمت زیادی از سطح لغزش شیب بالا دست ممکن است از داخل هسته عبور کند که این امر از معایب این روش در مقابل هسته قائم محسوب می شود.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

در صورت ایجاد ترک در هسته ، حجم زیادی از پوسته متشکل از مصالح درشت دانه در پایین دست هسته قرار خواهد داشت که از این نظر ضریب اطمینان بیشتری را ارائه خواهد کرد.
در صورت استفاده از هسته های شیب دار ، می توان ضخامت لایه های فیلتر را کاهش داد و آنها را با سهولت بیشتری اجرا کرد [۲۴,۲۵].
برای ایجاد تغییر شکل های متفاوت هسته و پوسته حساسیت کمتری دارد که امکان وقوع پدیده قوس زدگی را نیز کمتر می کند.
امکان اجرای هسته به صورت خاک کوبی روی پوسته پایین دست پس از احداث این بخش از سد وجود دارد که خود منجر به مقاومت بیشتر این مقطع در برابر تکان های زلزله می شود ولی در سد با هسته قائم این طور نیست. در شکل ۳-۸ این موضوع به تصویر کشیده شده است : (پس از تکان های زلزله)
۳-۹-۲ معایب هسته های شیب دار
عمق حفاری پی در محل تماس با هسته تابع شرایط زمین شناسی مصالح است و نمی توان آن را از قبل تعیین کرد. بنابراین چنانچه عمق حفاری افزایش یابد ، اصلاح پی در محل تماس با هسته مشکل ساز بوده و ممکن است موجب انتقال بیشتر سطح تماس به سمت بالادست سد گردد و قرار دادن پرده تزریق در پی در موقعیتی مناسب نسبت به سطح تماس هسته مشکل می باشد.
بعد از اینکه سد به طور کامل اجرا شد ، اگر پیش بینی شود که تزریق اضافی از میان خاکریز نیاز است ، بنابراین طرح هسته مرکزی مقدم است به خاطر اینکه عملیات تزریق می تواند از تاج سد انجام شود بدون آنکه تراز آب مخزن پایین آورده شود.
۳-۹-۳ مزایای هسته های قائم
در محل سطح تماس هسته و پی فشار عمودی بیشتری حاصل می شود که در هسته مایل اینطور نیست ، از این رو احتمال ایجاد پدیده شکست هیدرولیکی و نشت از این سطح کاهش می یابد.
به ازای مصرف مقدار معینی مصالح خاکی برای هسته ، هسته قائم نسبت به هسته شیب دار از ضخامت بیشتری در محل تماس با پی برخوردار است و در نتیجه گرادیان هیدرولیکی در پایین دست هسته کمتر می باشد و خطر وقوع رگاب کمتر است.
سطح پی زیر هسته مستقل از عمق است ، بنابراین می توان از پیش ، عملیات اصلاحی آن را به اجرا در آورد.
در صورت نیاز به عملیات تزریق پی یا محل تماس پی با هسته در مراحل بعد ، انجام عملیات با حفر گمانه های تزریق قائم با سهولت بیشتری نسبت به گمانه های تزریق مورب صورت می گیرد.
۳-۹-۴ معایب هسته های قائم
به طور کلی ، مزایای هسته های شیب دار در هسته های قائم قابل حصول نیست و در مجموع یک هسته قائم موجب کاهش شیب پایین دست و افزایش حجم مصالح مصرفی خواهد شد.
نشست تفاضلی بین مصالح هسته و پوسته ممکن است ناشی از ایجاد پدیده قوس زدگی و در نتیجه ترک خوردگی در امتداد موازی محور سد شود.
۳-۱۰ نظریه والکر (Walker,1984)
اگر مقادیر زیادی سنگریزه از حفاری های مورد لزوم و یا منابع نزدیک قرضه بدست آیند و شرایط جوی مرطوب و یا فصل کوتاهی برای ساخت موجود می باشند ، و توانایی اجرای سنگریز در شرایط یخبندان و همچنین انجام تزریق پی همزمان با قرار دادن سنگریز سد با هسته مایل و بدنه سد برای آن وجود داشته باشد ، سد سنگریزه ای اقتصادی تر می گردد [۲].
در شرایطی که پی سد شیبی تند در امتداد رودخانه داشته باشد و جایی که یک لایه خاکریزی در پی نفوذپذیر مهیا شده است ، برای آنکه با ناحیه هسته نفوذناپذیر متصل باشد و همچنین شرایطی که روش های مختلف ساخت سد را برای قرارگیری مصالح هسته و سنگریز مهیا کند ، هسته مایل بر هسته مرکزی قائم ارجحیت دارد [۱].
۳-۱۱ ضخامت هسته سد
سدهایی که ضخامت هسته آنها در محل تماس با پی برابر ۱ h (h ارتفاع هسته) باشد سدهای با هسته ضخیم می باشند.
سدهایی که ضخامت هسته آنها در محل تماس با پی برابر ۰٫۵ h (h ارتفاع هسته) باشد سدهای با هسته متوسط می باشند.
سدهایی که ضخامت هسته آنها در محل تماس با پی بین ۰٫۱-۰٫۳۳ h (h ارتفاع هسته) باشد سدهای با هسته نازک اطلاق می شوند.
۳-۱۲ مزایا و معایب ضخامت هسته
۳-۱۲-۱ هسته ضخیم
مزایا :
ترک خوردگی در اثر نشست های نامتقارن در بخش کوچکی بوجود می آید و گرادیان هیدرولیکی نیز در آن کمتر است.
مقاومت زیادی را در برابر خطر رگاب و خطرات ناشی از زلزله که می توانند ترک های داخلی درون هسته را موجب شوند ایجاد می کند [۱۶].
معایب:
تعداد عبور مورد نیاز غلطک افزایش و ضخامت لایه کوبش کاهش می یابد و در بعضی از فصول سال و یا در مناطق مرطوب و پر باران و یخبندان نیز اجرای آن مشکل است و در کل ، سرعت اجرای عملیات را کاهش می دهد و همچنین به علت عریض بودن هسته ، استهلاک آب منفذی به کندی و در زمان طولانی تری انجام می گیرد.
با توجه به گرادیان هیدرولیکی خروجی و مسائل اجرایی (نکات فنی در حین اجرا) ، اگر وضعیت پی نشت پذیر باشد ، عرض هسته بیشتر ، ولی اگر پی در محل تماس با هسته سالم و قوی تر باشد ، عرض هسته کمتر انتخاب می گردد.
۳-۱۲-۲ هسته نازک
عیب: در هسته های نازک امکان بروز خطر رگاب بیشتر است چون گرادیان هیدرولیکی بیشتر است و اگر مجبور باشیم هسته را نازک اجرا کنیم خطر فرسایش پوسته به داخل هسته زیاد می شود و می بایستی فیلتر مناسب طراحی گردد.
ضخامت حداقل هسته به چند عامل بستگی دارد :
افت قابل قبول نشت
حداقل عرضی که ساخت مناسب و اقتصادی از سد را اجازه دهد
نوع مصالح انتخابی برای هسته و پوسته های سد
طرح پیشنهادی لایه های فیلتر
تجربه های قبلی روی پروژه های مشابه
به هر حال عرض هسته و موقعیت قرارگیری آن درون سدهای خاکی یا سنگریزه ای در واقع با ارزیابی عواملی مثل نوع مصالح ، مقاومت در برابر رگاب ، تشکیلات زمین شناسی ، ترک خوردگی ، خطرات زلزله و لزوم پایداری سد تعیین می شوند [۱۶]. مصالح هسته معمولا مقاومت برشی کمتری نسبت به جاهای دیگر خاکریز دارد. بنابراین از نقطه نظر پایداری ، هسته باریک تر بهتر است. اگرچه هسته ضخیم تر پایداری در برابر ترک تفاضلی را افزایش می دهد.
هدف از این گفتار تهیه کیفی مقوله ای برای ارزیابی نسبی اثرات هندسه هسته سد روی نتایج تنش و پتانسیل ترک هیدرولیکی در سدهای زون دار بر روی فونداسیون صلب می باشد.