تراوش: عبارت است از جریان یافتن آب در درون خاک. در سالهای اخیر این پدیده شایعترین علت شکت سدها بوده است. معمولا بروز تراوش در سدهای خاکی امری اجتنابناپذیر است.
فشار پیزومتریک: عبارت است از فشار آب حفره ای در نقطه مورد نظر. معمولا معیار فشار آب حفره ای را براساس ارتفاع آب درون پیزومتر اندازه میگیرند.
روش داده کاوی: داده کاوی عبارت است از اقتباس یا استخراج دانش از مجموعهای داده، به بیان دیگر فرآیندی است که با استفاده از تکنیکهای هوشمند، دانش را از مجموعهای داده استخراج میکند. دادهکاوی دارای مراحلی مانند پاکسازی داده‌ها، یکپارچه سازی داده‌ها، انتخاب داده‌ها، تبدیل داده‌ها، ارزیابی الگوهای پنهان و بازیابی دانش میباشد. دادهکاوی دارای روش‌های مختلفی را از جمله، شبکههای عصبی مصنوعی، فازی، شبکههای عصبی-فازی تلفیقی، درخت تصمیمگیری و … شامل میشود.
تعاریف عملیاتی:
جهت مدلسازی جریان تراوش از بدنه سد خاکی با استفاده از روشهای داده کاوی، ابتدا داده های مورد نیاز جمع آوری خواهد شد. داده های مورد نیاز در این تحقیق شامل قرائت های بدست آمده از پیزومترهای کارگذاشته شده در بدنه سد، موقعیت پیزومترها و ارتفاع آب پشت سد خواهد بود. پس از بررسی داده ها و کنارگذاشتن داده های معیوب، مدل بر اساس حدود ۸۰ درصد داده ها آموزش و سپس بر اساس مابقی داده ها، مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.
محدودیتهای تحقیق
با توجه به کمبود داده ها در این زمینه و از سوی دیگر عدم استقبال کارفرمایان و مشاوران در به اختیار قراردادن این داده ها جهت مطالعات آکادمیک، محدودیت ها و سختی های فراوانی جهت اخذ دادههای ابزاردقیق موجود وجود داشت.
مبانی نظری و پیشینه تحقیق
تئوری پدیده تراوش
مقدمه
سدها همواره از سازههای زیر بنایی شمرده می‌شوند و دارای ارزش حیاتی هستند. بررسیهای صورت گرفته در فصل دوم نشان داد که اگرچه در گذشته پدیده روگذری، اولین دلیل تخریب سدها بوده است اما امروزه با افزایش دوره طراحی سیلاب، عمدهترین مشکلی که توجه مهندسان را به خود جلب کرده است، مسئله تراوش است، بطوری که وجود تراوش در سدهای خاکی غیر قابل اجتناب است. از این رو، با مشخص شدن اهمیت پدیده تراوش، در این فصل تئوری جریان آب در خاک ارائه خواهد شد.
جریان در محیط‌های متخلخل
 
 
 
جریان حالت پایدار
دانستن مقدار و راستای جریان از سطوح متخلخل اغلب مورد توجه مهندسان می‌باشد. تغییرات فشار آب حفرهای در نتیجه فرآیند عبور جریان نیز مدنظر می‌باشد. این اطلاعات در پیش بینی تغییر حجمی و تغییر مقاومت برشی در اثر جریان آب یا هوا نیاز می‌باشند.
مسائل تراوش معمولاً در آنالیز پایدار و گذرا دستهبندی می‌شوند. در آنالیزهای رژیم پایدار، هد هیدرولیکی و ضریب نفوذپذیری در هر نقطه از توده خاک نسبت به زمان ثابت باقی می‌ماند. برای آنالیز حالت ناپایدار (گذرا) هد هیدرولیکی و حتی ممکن است ضریب نفوذپذیری نسبت به زمان تغییر کند. تغییرات در اثر تغییر در شرایط مرزی نسبت به زمان می‌باشد.
مقدار جریان سیال غیر قابل تراکم مانند آب با واژه q بیان می‌شود. شار یا دبی (نرخ جریان)، سرعت جریان (v) ضرب شده در سطح مقطع عرضی می‌باشد. از سوی دیگر مقدار جریان یک سیال قابل تراکم مثل هوا معمولاً با واژه نرخ توده بیان می‌شود. معادلات تراوش از تفاضلات نسبی حاکم مشتقگیری می‌شوند. اصل بقاء توده برای تراوش حالت پایدار یک سیال غیر قابل تراکم بیان می‌کند که شار ورودی به یک المان باید برابر شار خروجی از المان باشد. به عبارت دیگر شار خالص در هر نقطه از توده خاک باید برابر صفر باشد. برای سیال قابل تراکم نرخ خالص عبوری از یک المان باید برابر صفر باشد تا اصل بقاء توده برای شرایط حالت پایدار ارضا شود [۱]( Fredlund et al, 1993)
حرکت آرام آب از خاک معمولاً با عنوان تراوش یا نفوذ مطرح می‌شود. آنالیز تراوش به عنوان بخش مهم مطالعات پایداری شیب، کنترل آب زیر زمینی در طراحی سدهای خاکی مطرح است. آنالیز تراوش شامل محاسبه میزان و راستای جریان آب و توزیع فشار حفره‌ای آب با رژیم جریان می‌باشد[۱] (Fredlund et al, 1993)
 
 
 
جریان آب در ناحیه غیر اشباع
به طور معمول جریان آب در ناحیه غیر اشباع، برای مهندسان قابل توجه است. برای مثال تراوش از یک سد معمولاً به صورت تجربی توسط خط تراوش محاسبه می‌شود. مطالعات اخیر نشانگر این است که یک جریان پیوسته آب بین ناحیه اشباع و غیراشباع وجود دارد (شکل ۲-۱ (a)). مثال دیگر که در شکل (۲-۱) (b) نشان داده شده است، بیانگر تأثیر نفوذ و تبخیر در میان شیب سطح فریاتیک است. یک دبی ثابت آب از سطح مرزی ممکن است باعث شود که یک دبی آب حالت پایدار از ناحیه غیر اشباع شیب توسعه یابد.
معادلات حاکم بر جریان آب از خاک‌های غیر اشباع همان قانون حاکم بر جریان اشباع می‌باشد (قانون دارسی) تفاوت اساسی در ضریب نفوذ پذیری است که برای خاک‌های اشباع ثابت فرض می‌شود. در حالی که برای خاک‌های غیراشباع، ضریب نفوذپذیری تابعی از مکش، مقدار آب یا متغیرهای دیگری می‌باشد. همچنین فشار آب حفره‌ای به طور کلی در خاک‌های اشباع یک مقدار ثابتی است و برای خاک‌های غیر اشباع مقدارش منفی است. علیرغم این تفاوت، فرمول بندی تفاضل نسبی معادله جریان در هر دو حالت یکسان است. همچنین وقتی از حالت غیر اشباع به اشباع عبور می‌کنیم، یک انتقال یکنواختی وجود دارد[۱] (Fredlund et al, 1993)
.
 
 
عبور جریان در خاکهای غیر اشباع، (a) جریان آب در نواحی اشباع و غیر اشباع در یک سد خاکی، (b) جریان آب عبوری از مرزهای یک شیب
 
 
 
ضریب نفوذپذیری خاک
آب در خاک از طریق مجاری به هم پیوسته حفرهای درون توده خاک جریان مییابد. از این رو ضریب نفوذپذیری هر خاک بیانگر توانایی آن خاک برای هدایت سیال جهت عبور از آن خاک می‌باشد که این توانایی به نام ضریب هدایت هیدرولیکی و در اصطلاح مهندسی عمران ضریب نفوذپذیری نامیده می‌شود. مقدار ضریب نفوذپذیری خاک به عوامل متعددی بستگی دارد. این عوامل عبارتند از مشخصات سیال مانند ویسکوزیته و مشخصات خاک مانند اندازه و توزیع اندازهای حفر‌ها، منحنی دانه بندی، نسبت تخلخل، زبری سطح دانه‌ها و درجه اشباع و میزان درصد رطوبت خاک. ساختار خاک تأثیر بسیار مهمی بر ضریب نفوذپذیری دارد [۲] (Das, 2001). دانشمندان بر پایه نتایج آزمایشات مختلف، روابط تجربی متفاوتی برای ضریب نفوذپذیری خاک تعریف کرده‌اند. همچنین ضریب نفوذپذیری خاک‌ها را می‌توان با استفاده از آزمایش‌های صحرایی یا آزمایشگاهی اندازه گیری نمود.
 

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  pipaf.ir  مراجعه نمایید.