زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

تاثیر پارامترهای SWCC بر پایداری شیب سد خاکی در حالت جریان پایدار و تخلیه سریع مخزن

نویسنده
دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان
چکیده
این مطالعه به بررسی تأثیر پارامترهای منحنی مشخصه رطوبتی خاک (SWCC) بر پایداری شیب یک سد خاکی تحت شرایط حالت پایدار و افت سریع سطح آب می‌پردازد. با توجه به اهمیت رفتار خاک غیراشباع در سدهای خاکی، این پژوهش از اصول مکانیک خاک غیراشباع برای تحلیل تأثیر پارامترهای SWCC بر نرخ جریان آب و پایداری شیب استفاده می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که افزایش پارامترهای a و n نرخ جریان را افزایش می‌دهد، در حالی که افزایش پارامتر m آن را کاهش می‌دهد. در تحلیل پایداری شیب، پارامترهای SWCC تأثیر قابل‌چشم‌گیری بر پایداری شیب پایین‌دست نداشتند، اما افزایش پارامتر m موجب کاهش جزئی ضریب ایمنی شد. تحت شرایط افت سریع سطح آب، همه پارامترها در ابتدا منجر به کاهش ضریب ایمنی شدند، اما پایداری پس از ۱۰ روز بازیابی شد. علاوه بر این، در نظر گرفتن وزن مخصوص غیراشباع خاک، ضریب ایمنی را در هر دو سناریوی حالت پایدار و افت سریع سطح آب بهبود بخشید. این یافته‌ها نقش حیاتی شرایط خاک غیراشباع در طراحی و تحلیل پایداری سدهای خاکی را برجسته می‌کند.
کلیدواژه‌ها

Alonso, C. J. (1990). The Spanish American regional novel: Modernity and autochthony (No. 2). Cambridge University Press.
Asghari Pari, S. A., & Asghari Pari, S. A. (2025). Effect of unsaturated soil on deterministic and probabilistic analysis of the stability of an earth dam in steady state (case study: Seydon dam–Iran). Irrigation Science and Engineering, 47(4), 51–67. https://doi.org/10.22055/jise.2024.47355.2127.
Athani, S. S., Solanki, C. H., & Dodagoudar, G. R. (2015). Seepage and stability analyses of earth dam using finite element method. Aquatic Procedia, 4, 876–883. https://doi.org/10.1016/j.aqpro.2015.02.110
Azmi, M., Yusoff, S. A. M., Ramli, M. H., & Hezmi, M. A. (2016). Soil water characteristic curves (SWCCs) of mining sand. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 21(22), 6987–6997.
Blatz, J. A., & Graham, J. (2003). Elastic-plastic modeling of unsaturated soil using results from a new triaxial test with controlled suction. Géotechnique, 53(1), 113–122. https://doi.org/10.1680/geot.2003.53.1.113
Casagrande, A. (1925). Seepage through earth dams. Contribution to soil mechanics 1940.
Croney, D., & Coleman, J. D. (1954). Soil structure in relation to soil suction (pF).
Djehiche, A., Amieur, R., & Gafsi, M. (2012). Seepage through earth dams with chimney drain on previous foundation. In Advanced Materials Research (pp. 538–542). Trans Tech Publications.
Dong, Y., Miller, S. A., & Kelley, L. (2020). Improving irrigation water use efficiency: Using soil moisture sensors. Agricultural Water Management, 230, 105901. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2019.105901
Dupuit, J. (1863). Études théoriques et pratiques sur le mouvement des eaux dans les canaux découverts et à travers les terrains perméables: avec des considérations relatives au régime des grandes eaux, au débouché à leur donner, et à la marche des alluvions dans les rivières à fond mobile. Dunod.
Fredlund, D. G. (1978). Usage, requirements and features of slope stability computer software (Canada, 1977). Canadian Geotechnical Journal, 15(1), 83–95. https://doi.org/10.1139/t78-008
Fredlund, D. G., & Rahardjo, H. (1993). An overview of unsaturated soil behavior. Geotechnical Special Publication, 1(1).
Fredlund, D. G., & Xing, A. (1994). Equations for the soil-water characteristic curve. Canadian Geotechnical Journal, 31(3), 521–532. https://doi.org/10.1139/t94-061
Guo, X., Dias, D., & Pan, Q. (2019). Probabilistic stability analysis of an embankment dam considering soil spatial variability. Computers and Geotechnics, 113, 103093. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2019.103093
Hasani, H., Mamizadeh, J., & Karimi, H. (2013). Stability of slope and seepage analysis in earth fills dams using numerical models (case study: Ilam Dam-Iran). World Applied Sciences Journal, 21, 1398–1402.
Kacimov, A. R., Al-Maktoumi, A., & Obnosov, Y. V. (2021). Seepage through earth dam with clay core and toe drain: The Casagrande–Numerov analytical legacy revisited. ISH Journal of Hydraulic Engineering, 27(2), 264–272. https://doi.org/10.1080/09715010.2019.1574614
Kacimov, A. R., & Brown, G. (2015). A transient phreatic surface mound, evidenced by a strip of vegetation on an earth dam. Hydrological Sciences Journal, 60(2), 361–378. https://doi.org/10.1080/02626667.2014.897407
Kacimov, A. R., Yakimov, N. D., & Šimůnek, J. (2020). Phreatic seepage flow through an earth dam with an impeding strip. Computational Geosciences, 24(1), 17–35. https://doi.org/10.1007/s10596-019-09895-8
Lim, J., Carilli, C. L., White, S. M., Beasley, A. J., & Marson, R. G. (1998). Large convection cells as the source of Betelgeuse's extended atmosphere. Nature, 392(6676), 575–577. https://doi.org/10.1038/33375
Mouyeaux, A., Carvajal, C., Bressolette, P., Peyras, L., Breul, P., & Bacconnet, C. (2018). Probabilistic stability analysis of an earth dam by Stochastic Finite Element Method based on field data. Computers and Geotechnics, 101, 34–47. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2018.04.011
Newman, J. (1995). Optimization of porosity and thickness of a battery electrode by means of a reaction‐zone model. Journal of the Electrochemical Society, 142(1), 97. https://doi.org/10.1149/1.2043758
Rahimi, H. (2018). Earth dam. Tehran University Press.
Rezaeeian, A., Davoodi, M., & Jafari, M. K. (2019). Determination of optimum cross-section of earth dams using ant colony optimization algorithm. Scientia Iranica, 26(3), 1104–1121. https://doi.org/10.24200/sci.2018.20350
Shan, Y., Chen, S., & Zhong, Q. (2020). Rapid prediction of landslide dam stability using the logistic regression method. Landslides, 17(12), 2931–2956. https://doi.org/10.1007/s10346-020-01475-7
Stark, T. D., & Jafari, N. H. (2018). San Luis dam case history: Seepage and slope stability analyses and lessons learned. In IFCEE 2018 (pp. 317–329).
Stello, M. W. (1987). Seepage charts for homogeneous and zoned embankments. Journal of Geotechnical Engineering, 113(8), 996–1012. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1987)113:8(996)
Van Genuchten, M. T. (1980). A closed‐form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Science Society of America Journal, 44(5), 892–898. https://doi.org/10.2136/sssaj1980.03615995004400050002x
Vanapalli, S. K., & Fredlund, D. G. (2000). Comparison of different procedures to predict unsaturated soil shear strength. In Advances in Unsaturated Geotechnics (pp. 195–209).
Vanapalli, S. K., Fredlund, D. G., Pufahl, D. E., & Clifton, A. W. (1996). Model for the prediction of shear strength with respect to soil suction. Canadian Geotechnical Journal, 33(3), 379–392. https://doi.org/10.1139/t96-060
Wang, Y. (2014). Probabilistic assessments of the seismic stability of slopes: Improvements to site-specific and regional analyses (Doctoral dissertation).