مقایسه عددی عملکرد و پایداری دیوار نگهدار بتنی و تورسنگی در حفاظت از دیواره رودخانه

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی کرج، دانشگاه تهران،

2 دانشیار، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران

چکیده

از روش‌های مستقیم حفاظت دیواره رودخانه­ها، استفاده از سازه‌ دیوار نگهدار با مصالح مختلف است. در این تحقیق، پایداری و عملکرد دو نوع دیوار نگهدار بتنی و تورسنگی، با سیمای پلکانی در شرایط همسان رودخانه، به کمک نرم افزار SLOPE/W بررسی شد. تعداد ۲۴ مدل اصلی، با دو نوع مصالح دیواره رودخانه (شن و ماسه)، با دو شیب دیوار نگهدار (۱:۱ و ۱:۲) و در سه تراز آب رودخانه مورد بررسی قرار گرفت. برای مقایسه، از ۶ مدل دیوار نگهدار قائم (در سمت رودخانه) نیز استفاده شد. نتایج نشان داد که در خاک دانه درشت‌تر شنی، فشار حفره‌ای کم‌تر بوده، در نتیجه نیرو و گشتاور محرک به ترتیب 11 و 7 درصد کم‌تر از ماسه است. همچنین، میزان نیرو و گشتاور محرک در رودخانه خشک حدود ۲۰ درصد بیش‌تر از حالت نیمه‌پر و ۴۰ درصد بیش‌تر از رودخانه لبریز می‌باشد. در مقایسه دو نوع دیوار، ضریب اطمینان عملکرد دیوار بتنی کمی بیش‌تر از دیوار تورسنگی است، ولی در شرایط مقطع پر رودخانه این اختلاف به صفر میل می‌کند. در شیب دیواره کمتر (۱:۲) و در عمق آب بالاتر، ضریب اطمینان دیوار تورسنگی بیش‌تر از دیوار بتنی است. از نتایج بررسی مدل‌ها، معادلات همبستگی بی‌بعد برای نسبت برآیند نیرو و گشتاور محرک و مقاوم بصورت تابعی از عمق نسبی آب و شیب دیوار نگهدار بتنی و تورسنگی ارائه گردیده است. از نتایج این پژوهش کاربردی می­توان برای راهنمای انتخاب بین دو گزینه دیوار نگهدار (بتنی یا سنگ و سیمانی، و تورسنگی) در شرایط مختلف رودخانه استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


Amin Javaheri, A.R. and Pakniyat, E. (2016). Static and dynamic analysis of earth dams using GEO STUDIO, Nashre Omran. (in Persian)
Athani, S.S., Shivamanth, C.H. and Solanki, G.R. (2015). Dodagoudar, Seepage and Stability Analyses of Earth Dam Using Finite Element Method. Aquatic Procedia, 4, 876-883.
Bertoldo, D. (2013). Stability Analysis of an Earth Embankment Subjected to Rainfall Infiltration, PhD Thesis, Anno Academics, Padova, and ICEA.
Bowles, J. (1994). Foundation Analysis and Design, 5 ed., McGraw-Hill Companies.
Chen, L. (2014).  Active earth pressure of retaining wall considering wall movement. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 18(8), 910-926.
Coulomb, C.A. (1776). Essay on an Application of the Rules of Maximis and Minimis to Some Problems of Statics Relating to Architecture, Memoirs of Mathematics and Physics, presented to the Royal Academy of Sciences, by various scholars, and read in its Assemblies, From L'Imprimerie Royale, Paris, Vol. 7, 343–387. (in French)
Culmann, K. (1875). The graphic statics, volume 1 Die graphische Statik, Band 1. Meyer & Zeller (A. Reimann): Zürich, Switzerland. (in German)
Das, B.M. (2010). Principles of Geotechnical Engineering, Chris Carson.
Docker, B.B. and Hubble, T.C.T. (2008). Quantifying root-reinforcement of river bank soils by four Australian tree species. Geomorphology, 100(3), 401-418.
Fishman, Y.A. (2009). Stability of concrete retaining structures and their interface with rock foundations. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 46, 957-966.
Ghoddosi, H., Vakili Tanha F. and Shahverdi, K. (2018). Application of SCE Meta Heuristic Method and LINGO11 Model for Optimization of Earth Dams Dimensions (Case Study Barzok Dam), Iranian Journal of Soil and Water Research, 49(2), 233-242. (in Persian)
Guideline for Design of Retaining Walls (2005). Planning and Budget Organization-Office of Standard and Technical Criteria, Iran. (in Persian)
Hird, C.C., Pyrah, I.C. and Russell, D. (1990). Finite Element Analysis of the Collapse of Reinforced Embankments on Soft Ground. Geotechnique, 40(4), 633-640.
Hosseinzadeh Asl, R. (2018). Numerical investigation of the effect of lining and lateral boundaries distance in seepage of irrigation with different canal sections, University of Tabriz. (in Persian).
Jayanandan, M. and Viswanadham, B.V.S. (2020). Geogrid Reinforced Soil Walls with Marginal Backfills Subjected to Rainfall: Numerical Study. Indian Geotechnical Journal, 50(2), 238-251.
Liu, F.Q. (2014). Lateral Earth Pressures Acting on Circular Retaining Walls. International Journal of Geomechanics, 14(3), 04014002, https://doi.org/ 10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000291.
Netzal H. D., and Vink, D. (2016). Prediction of soil deformations during excavation work for the renovation of "Het Nieuwe Rijksmuseum" in Amsterdam, The Netherland, PLAXIS Bulletin 20, 16-19.
Niedostatkiewicz, M., Lesniewska, D. and Tejchman, J. (2011). Experimental Analysis of Shear Zone Patterns in Cohesionless for Earth Pressure Problems Using Particle Image Velocimetry. Strain, 47(s2), 218-231.
Nouri, M. and Salmasi, F. (2019). Performance of horizontal and chimney drainage in stability of retaining wall of earthen slopes. Amirkabir Journal of Civil Engineering. 51(1), 157-168. (in Persian)
Peerdawood, C.T. and Mawlood, Y.I. (2010). Analytical Study for Stability of Gabion Walls. J. Pure Appl. Sci. / Salahaddin University-Hawler, 22(5), 21-34.
Rankine, W.J.M. (1857). On the Stability of Loose Earth, Philosophical Transactions, Royal Society, Vol. 147, London.
Rao, P., Chen, Q., Zhou, Y., Nimbalkar, S. and Chiaro, G. (2016). Determination of Active Earth Pressure on Rigid Retaining Wall Considering Arching Effect in Cohesive Backfill Soil. International Journal of Geomechanics, 16(3), 04015082-1-04015082-9, http://doi.org/10.1061/ (ASCE)GM.1943-5622.0000589.
Salmasi, F., Nourani, B. and Norouzi, R. (2019). Slope Stability Aalysis and GeoStudio (SLOPE/W) Software Practical Training, Maraviya. (in Persian)
Tahouni, S. (2012). Principles of Geotechnical Engineering, Pars Aeen. (in Persian)