■ مکانیزم باربری در سدهای خاکی بخش عمران

1 - مقدمه
سدهای خاکی باید با استفاده بهینه از مصالح محلی ساخته شده و با ساختگاه خود هماهنگ باشند. بسیاری از بستر پی ها که از نظر همسازی برای سایر انواع سدها مناسب نیست، سد خاکی گزینه مناسبی می تواند باشد. ساده ترین سد خاکی، از نوع همگن است که در آن سرتاسر بدنه از مصالح مشابه تشکیل شده است. این نوع سدها در اثر اشباع شدن بیش از حد، از نظر پایداری مسأله دار هستند. در حال حاضر، بدنه سدهای خاکی با یک هسته متشکل از مصالح تقریباٌ نفوذ ناپذیر که توسط پوسته های درشت دانه تر احاطه شده اند، طراحی می شوند. انتخاب مصالح مناسب برای هر ناحیه و اطمینان از ساخت صحیح، باعث کنترل تراوش معمولی و نیز نشت در اثر تغییر شکل سد یا جابجایی پی می گردد. تغییرات مهم داخلی که در بدنه سدها رخ می دهند نتیجه مهاجرت ناخواسته ذرات ریز، تغییرات شیمیایی، فشار، کرنش برشی یا تغییر شکل پلاستیک مصالح در سد یا پی می باشد.
طراحی یک سد خاکی عمدتاٌ با در نظر داشتن خواص مهندسی مصالح محلی قابل دسترس، زمین شناسی محل، شرایط آب و هوایی، هیدرولوژیکی، لرزه خیزی و ارتباط با سایر عوامل توسعه در بالادست و پایین دست انجام می شود. پایداری بدنه و پی تحت زمین لرزه و سیل، کنترل تراوش و فشار در بدنه و پی، حفظ ایمنی در مقابل لبریز شدن و کنترل فرسایش سطحی از جمله معیارهای طراحی اینگونه سدها هستند. همچنین طراحی فیلترها و زهکش ها می تواند در کنترل نشت های متمرکز، نقش تعیین کننده داشته باشد. سازگاری سازه و پی حتی در شدید ترین رخدادها، بایستی برقرار باشد. چنین کنترل های مورد نیاز برای یک سد خاکی را می توان توسط شاخص هایی چون زهکش های دودکشی با فیلتر محافظت شده، پتوهای زهکش افقی، دیوار آب بند پی، چاه های فشار شکن و پرده های زهکشی تکیه گاه ها ایجاد کرد.
یک سد خاکی بیشتر در مرز بین ناحیه های داخلی، اتصال با پی و محل تماس با سازه های دیگر در معرض آسیب هستند. بعنوان مثال یک ناحیه نفوذ ناپذیر که اطراف یک سازه صلب را پوشانیده است، می تواند در اثر جابجایی در گوشه ها قابلیت ترک خوردگی داشته باشد. برای همسازی ایمن با این جابجایی ها باید فیلترهایی در بالادست و پایین دست قرار داده شوند تا مسیرهای تراوش را کنترل کنند. فشارهای منفذی بالا در پی ها، در محلهایی مانند منطقه بلافاصله در پایین دست سد که سربار بر روی آنها حداقل است، می تواند از اهمیت ویژه ای برخوردار باشد. مقاومت برشی مصالح پی در این مناطق ممکن است به کمتر از آنچه که قبل از اجرای سد بوده است تقلیل یابد. اقداماتی همچون بلندتر کردن تاج، پهن کردن بدنه سد، ساخت قسمت بالای هسته از مصالح تقریباٌ پلاستیک، قرار دادن فیلتر در دو جناح هسته و بکار نبردن یا اصلاح کردن ماسه ها و لای های با دانسیته نسبتاٌ پایین در بدنه سد و پی برای اطمینان از مقاوم بودن سد می تواند مؤثر باشد.
روشهای تحلیلی جدید، تعیین دقیق سطح نهایی مقاومت یک سد خاکی را ممکن می سازند. در بسیاری از موارد، حاشیه اطمینان محاسبه شده به میزان قابل توجهی فراتر از آنچه مورد نیاز است می باشد، اما هنوز تمایل به کاهش محافظه کاری در طراحی و تحلیل خاکریز مشاهده نمی شود. این احتیاط در مقابل عدم قطعیت های ذاتی مرتبط با خواص مصالح و تأثیرات پی، قابل توجیه است.

2 - شرایط لازم برای انتخاب سد خاکی
به طور کلی سد خاکی باید در جایی ساخته شود که ارجحیت آن بر سد بتنی به اثبات رسیده باشد. عموماّ تا به امروز در شرایط زیر ساختن سد خاکی بر سد بتنی مزیت داشته و انتخاب آن ارجح بوده است .
الف) در جایی که دره خیلی عریض باشد.
ب) در نقاطی که پی های تحتانی و جانبی مستحکم و مقاوم نباشند.
ج) در نقاطی که مصالح خاکی مناسب به اندازه کافی و ارزان در دسترس باشد.
د) در مناطقی که از نظر آب و هوایی بسیار سرد یا بسیار گرم هستند.
ه) در مناطق زلزله خیز، که در آنها سدهای خاکی به دلیل انعطاف پذیری بیشتر مصالح نسبت به حرکات و تغییر شکلهای ناشی از زلزله، از مقاومت بیشتری برخوردارند.
و) در مقایسه با انواع دیگر سد از نظر اقتصادی جوابگو باشد.

3 - معیارهای ایمنی سد خاکی
یک سد خاکی باید در تمام مراحل ساختمانی و بهره برداری، پایدار و دارای ایمنی کافی باشد. برای رسیدن به این هدف، معیارهای زیر باید در نظر گرفته شود:
الف) بدنه سد در مقابل سرریز شدن آب در هنگام وقوع حداکثر سیلاب طراحی، دارای ایمنی کافی باشد و سرریزها و دریچه های تخلیه با ظرفیت کافی به منظور تخلیه حداکثر سیلاب محتمل در نظر گرفته شوند.
ب) شیب های بدنه سد در حین عملیات ساختمانی، هنگام بهره برداری و در هنگام افت ناگهانی مخزن پایدار باشند.
ج) عمق آزاد سد به اندازه کافی باشد تا علاوه بر جبران نشست سد، مانع سرریز آب در مواقع بحرانی شود.
د) خط نشت آب در بدنه سد به اندازه کافی پایین نگه داشته شود تا موجب ریزش شیب پایین دست نگردد.
ه) جریان نشت آب در داخل بدنه سد و پی با پیش بینی های مناسب در هنگام طرح دقیقاّ کنترل شود تا امکان فرسایش داخلی از بین برود.
و) جریان آزاد آب از بالادست به پایین دست چه از طریق بدنه و چه از طریق پی، بهیچ وجه نباید رخ دهد.
ز) زهکشی پایین دست هسته به خوبی انجام شود.
ح) شیب بالادست سد در مقابل فرسایش ناشی از امواج و شیب پایین دست در مقابل فرسایش ناشی از باد و باران محافظت شود.
ط) سد در مقابل زلزله طرح مقاوم باشد.

سد های خاکی از توده غیر قابل نفوذی تشکیل شده اند که در جهت عمد بر جریان رودخانه در محل مناسبی به منظور (یا منظور های) معینی احداث می شوند توده فوق باید:
1 - تعادل خود را در حالات مختلف (خشکی و پر آبی رود خانه ) و فصول مختلف (از نظر اقلیمی ) حفظ نماید.
2 - به عنوان مخزن و منبع آب ، غیر قابل نفوذ (نشت) باشد.
با تعاریف فوق می توان به این نتیجه رسید که در سد های خاکی هرگز نباید آب در یاچه از آن سرریز شود چه سرریزی آب دریاچه از روی سد با ضایعات بزرگ و جبران ناپذیر همراه خواهد بود.لذا طغیانگیر این سدها باید قادر به تخلیه طغیان های استثنایی (10000 ساله در مورد سد های مخزنی بزرگ و پروژه های مهم) باشد.
مواد خاکی مقطع این سدها صددرصد خاک بر داری و یا خاک قرضه نیست و باید به منظور حصول مشخصات مورد لزوم با مواد خاکی و سنگی سایر قرضه ها (یا معادن)به نسبت های معینی اختلاط یابد.

4- بستر سدهای خاکی
در بستر های سنگی سالم ، سد خاکی را می توان بدون هیچ مشکلی بر روی آن پیادا نمود ولی در صورتی که بستر فوق دارای شکاف و یا ترک هایی ( گسل) باشد در این صورت باید مطالعات زمین شناسی کافی برای آن انجام گیرد تا وضعیت و عمق شکاف ها مشخص شود. در این نوع زمین ها معمولا با تزریق سیمان (تحت فشار) قابلیت نفوذ آب در زیر سد را تا حد قابل قبولی کم می کنند. در زمین های غیر قابل نفوذ (رسی و یا عمدتا رسی) مسلما حرکت آب در زیر سد نباید مشکل عمده ای باشد ولی مشکل عمده دیگر وجود دارد و آن مشکل عدم امکان بارگزاری سریع در این نوع زمین ها است که مدت زمان ساختمان سد را طولانی تر از سایر زمین ها می کنند.دلیل این مطلب ذیلا بیان خواهد شد .(Pore water-pressure)

5- مسئله فشار آب در داخل فضای بین ذراتی رس( Pore water-pressure)
خاک رس اصولا با ذراتی به درشتی بسیار ریز تشکیل یافته که فضای آن را معمولا آب پر می کند و به مرور که تحت فشار نیرو های وارده (سربار) فشرده می شود،آب فضای بین ذراتی فشرده تر شده و به مرور (در صورت داشتن زمان کافی) از آن بیرون کشیده می شود.به عبارت دیگر مقاومت فشاری یک مقطع عمودی در مصالح فوق ترکیبی از مقاومت سطح آب (فضای بین ذراتی) و مقاومت ذرات رس است.

6- انواع سد های خاکی
سد های خاکی را بر حسب فرم و مصالح مقطع عرضی سد به سه دسته تقسیم می کنند.
1- سدهای خاکی با توده همگن Homogeneous embankment
2- سدهای خاکی با لایه های (مایل) مختلف Zoned embankment
3-سدهای خاکی با پرده غیر قابل نفوذ Cored embankment

1-6- سد های خاکی با توده همگن:
این نوع سد ها از یک توده همگن که قسمت عمده آن رس و سیلیت (به تناسبی که نتایج آزمایشات مکانیک خاک آنرا برای غیر قابل نفوذ بودن تاید می کنند) می باشد،تشکیل شده است.
2 - سدهای خاکی با لایه های مختلف:
اگر چه مصالح مختلف (به وفور)در محل کارگاه وجود داشته باشد در این صورت سد خاکی با لایه های مختلف مطرح شده و ممکن است اقتصادی تر از سایر انواع آن نیز جلوه کند.در این سدها قشر غیر قابل نفوذ در وسط مقطع و یا متمایل به طرف بالا دست قرار می گیرد.

2-6- سدهای خاکی با پرده غیر قابل نفوذ:
در این نوع سدها جلوگیری از حرکت آب در داخل توده خاکی توسط یک پرده غیر قابل نفوذ تقریبا عمودی انجام می گیرد که در داخل بستر سنگی (بستر غیر قابل نفوذ) جای گرفته است.دو طرف این قشر را یک لایه از مصالح دانه ریز می گذارند که به صورت زه کش کار می کند و لایه های بیرونی را مخلوط (تقریبا مخلوط رودخانه) پوشانده است.طبق نتایج حاصله از تجربیات عملی در مورد این نوع سدها،ضخامت پرده فوق باید دست کم ⅓ ارتفاع آب در دریاچه سد باشد.از این نوع سدها به تعداد زیاد در کشورهای انگلیسی زبان دنیای غرب ساخته شده است.

3-6- مزیت عمده رس و سیلیت چیست؟
مزیت عمده رس و سیلیت به سایر مواد مصنوعی همان قابلیت تراکم وامکان هم آهنگی آن با بستر طبیعی رودخانه (زمین طبیعی) است که در مورد دیواره های مصنوعی ممکن است با ترک هایی همراه باشد.درصورتی که دیواره از بتن و به ضخامت بیش از حد فوق ساخته شود به آن سد مختلط نیز می گویند که به ندرت ساخته میشود.

7 - بارگذاری سدها و انواع بارهای وارده:
بارهای وارده به سدها را می توان به سه گروه کلی اصلی، ثانویه و استثنایی تقسیم نمود. بارهای اصلی، بارهایی می باشند که بیشترین اهمیت را در تمامی سدها شامل می شوند. بارهای ثانویه به بارهایی اطلاق می گردند که دارای اهمیت کمتری بوده و تنها در برخی موارد می تواند پراهمیت گردد و بالاخره در بارهای استثنایی، احتمال وقوع کمتری برای اعمال این نوع بارها وجود دارد. با توجه به دسته بندی فوق برای انواع بارها در ادامه سعی خواهد شد به عنوان مثال هایی از بارهای وارده در هر یک از انواع ذکر شده پرداخته شود.

1-7- الف) بار های اصلی:
-بار آب: بار آب به صورت یک فشار هیدرواستاتیک بر سطح بالا دست سد وارد می شود که برآیند آن به صورت یک نیروی افقی قابل محاسبه می باشد. در صورتی که سطح بالا دست دارای شیب باشد، برآیند مذکور علاوه بر برآیند افقی، شامل یک برآیند قائم نیز بر روی سطح شیب دار بالا دست نیز می گردد.
-بار وزن جسم سد: بار وزن جسم نیز به عنوان یک نیرو، با برآیند قائم قابل بررسی است که بر مرکز ثقل مقطع مورد بررسی وارد می گردد.
-بار زه آب: به دلیل نشت آب به درون سد، یکسری بار ناشی از زه آب در بدنه به وجود می آید که ناشی از فشار منفذی آب در خلل و فرج می باشد. این بار که به صورت قائم می باشد، به طرف بالا بوده و بر خلاف بار وزن بر مقاطع مختلف وارد می شود.

2-7- ب) بارهای ثانویه:
-بار رسوب: در اثر گذشت زمان، مقداری رسوب از مواد معلق موجود در آب دریاچه، در پشت سد جمع شده و یک نیروی افقی بر سطح بالا دست وارد می نماید.
-بار هیدرودینامیکی موج: بار ناشی از ضربه موج به بدنه سد نیز ممکن است حائز اهمیت باشد، ولی معمولاً در طراحی سدها ممکن است تنها تأثیر امواج بر روی پوشش بالا دست بررسی شود.
-بار ناشی از یخ: این نوع بار تنها در مناطق سردسیر مد نظر می باشد که به صورت یک بار متمرکز در قسمت فوقانی وارد می شود.
-بار حرارتی: این نوع بار که معمولاً در سدهای بتنی مطرح می باشد، در اثر انبساط و انقباض حجمی بدنه سد، تحت تأثیر تغییر دمای محیط و یا دمای ناشی از فرآیند آبگیری سیمان به وجود می آید.
-اثرات اندرکنشی: این بار بیشتر ناشی از سختی نسبی بدنه سد و تغییر شکل های غیر یکنواخت سد و پی آن می باشد.
-بار هیدرواستاتیک تکیه گاهی: این بار که بیشتر در سدهای قوسی و گنبدی مطرح می باشد، بار زه درونی در توده سنگ بستر می باشد.

3-7- ج)بارهای استثنایی:
-بار زمین لرزه: این بار باید با بررسی تأثیر مشترک بارهای اینرسی قائم و افقی بدنه سد و آب دریاچه با یکدیگر مورد نظر قرار گیرد که تأثیر آن ها در اثر تداخل بیشتر یا کمتر می گردد.
-اثرات تکنوتیکی: در اثر گودبرداری های عمیق در بستر سنگی ممکن است اشباع شدن یا بهم ریختگی به وجود آمده و در اثر حرکت های آهسته تکنوتیکی، یکسری بار بدنه اعمال گردد.

8 - اصول طراحی اجزای سدهای خاکی:
در طراحی اجزای سدهای خاکی ، می بایست با استفاده از آیین نامه های مختلف معتبر که مورد استفاده می باشد ، مشخصات بخشهای مختلف سدهای خاکی را طراحی نمود. در این راستا آئین نامه های متعددی جهت استفاده در طراحی سدهای مختلف مورد
نظر می باشد که مهمترین آن ها عبارتند از:
ICOLD: International Commission On Large Dam
ANCOLD: Australian National Commission On Large Dam
IRCOLD: IRanian Commission On Large Dam
می باشد. در ایران نیز از سوی کمیته ملی سدهای بزرگ ایران، نشریاتی ICOLD ، مشهورترین و معتبرترین آیین نامه های جهان جهت برخی از ضوابط مربوط به طراحی سدها به چاپ رسیده است که می تواند در طراحی ها مد نظر قرار گیرد .

1-8- طراحی و انتخاب مصالح هسته سدهای خاکی:
برای انتخاب مصالح مربوط به این قسمت، باید مصالحی انتخاب شوند که پس از تراکم، ضریب نفوذ پذیری بسیار کمی را داشته باشندومعمولا این مصالح عبارتند از:
.(GC-CI) و گاهی نیز (ML)* ،(SM-ML) ،(SC-CL) ،(CL)
بر روی نمونه های مربوط به خاک رس مصرفی باید آزمایشات درصد رطوبت، حدود اتربرگ و واگرایی انجام گیرد. یکی از آزمایشات مهم در این رابطه، همان طور که گفته شد، آزمایشات مربوط به واگرایی می باشد، چرا که در صورت واگرا بودن خاک هسته، هسته
سریعاً دچار شستگی شده و سد منهدم می گردد.
2-8- خاصیت واگرایی می تواند به کمک انجام آزمایشاتی از قبیل موارد زیر تعیین و مشخص گردد:
- با توجه به بازدید صحرائی و مشاهده رودخانه های گل آلود گذرنده از محل خاک مورد نظر و یا ایجاد شیارهای باریک و عمیق برروی دیواره های خاکی ، نوع خاک واگرا قابل تأیید است.
- انجام آزمایش صحرائی وانداختن گلوله خشک شده ای از خاک مورد نظر در داخل ظرف آب ، بطوریکه در صورت واگرا بودن خاک، پس از چند لحظه گلوله متلاشی و شسته می شود.
- واگرایی مصالح خاکی که بیشتر ناشی از میزان وجود یونهای سدیم ، پتاسیم ، منیزیم و کلسیم درون خاک می باشد، می تواند باانجام آزمایشات شیمیائی مشخص گردد.
- انجام آزمایش هیدرومتری دوبل .
- انجام آزمایش پین هول که در این آزمایش مطابق شکل زیر نمونه خاک مورد نظر با حداقل رطوبت حد خمیری ورز داده شده و بعد از 24 ساعت با فشار در استوانه بین مصالح دانه ای مناسب و توری فلزی قرار گرفته در طرفین نمونه قرار گرفته و با یک میله سوراخی به قطر 1 میلیمتر در آن ایجاد می شود. با اعمال جریان آب با هدهای مختلف ( از 50 تا 1020 میلیمتر) آب در هرمرحله به مدت 5 دقیقه از نمونه عبور داده می شود و در هر مرحله دبی آب اندازه گیری می شود. به طور کلی با گل آلود شدن آب در هر مرحله ، واگرا بودن خاک تأیید شده و با باز کردن نمونه و اندازه گیری قطر جدید سوراخ معیاری جهت میزان واگرائی مشخص می شود. هسته های رسی ممکن است به دو صورت هسته های قائم و هسته های مایل طراحی و اجرا گردند.

3-8- با توجه به نوع طراحی و اجرای هسته های ذکر شده ، می توان به موارد زیر به عنوان تفاوتهای بین این دو نوع هسته اشاره نمود:
- ضخامت هسته های مایل به ویژه در کف از هسته های قائم کمتر بوده و در نتیجه مصالح مصرفی در این نوع هسته ها کمتر خواهد بود.
- در سدهای ساخته شده با هسته مایل ، به دلیل شرائط خاص هندسی هسته ، امکان افزایش ارتفاع هسته و کل بدنه سد پس از بهره برداری وجود دارد در حالیکه در هسته های قائم این مورد ممکن نخواهد بود.
- در هسته های مایل به دلیل امکان اجرای پوسته قرار گرفته در قسمت زیر هسته (پائین دست) ، امکان ادامه عملیات خاکی پوسته ناحیه مذکور در فصل سرما و یخبندان و ادامه عملیات و اجرای هسته بر روی آن پس از فصل یخبندان وجود داشته و بدین ترتیب محدوده اجرایی احداث سد افزایش می یابد.

9- پایداری سدهای خاکی
بررسی پایداری شیروانیها در سدهای خاکی ، شامل یافتن ضریب اطمینان در مقابل ریزش می باشد . مقدار ضریب اطمینان را می توان با یکی از روشهای ارائه شده در قسمتهای قبلی بدست آورد و سپس با حداقل مجاز ضریب اطمینان مقایسه کرد . حداقل مجاز ضریب اطمینان ، عددی است که براساس تجربیات مختلفی از سدهای خاکی ساخته شده بدست آمده مقدار حداقل مجاز ضریب اطمینان بستگی به شرایط بحرانی و نوع آزمایش مقاومت برشی دارد .
1-این ضرائب برای سد بر روی فونداسیون شیل رسی قابل استفاده نیست . برای این شرایط ضریب اطمینان بیشتری باید بکار رود .
2- برای خاکریز بیش از 15 متر بر روی فونداسیون نسبتاً سست بکار برید . / حداقل ضریب اطمینان 4
3-در مناطقی که فشار منفذی وجود نداشته و نخواهد داشت از آزمایش S استفاده شود .
4- در مواردی که در محاسبات پایداری سرعت افت سریع و فشارآب منفذی از شبکه جریان بدست می آید ، ضریب اطمینان نباید از1.5 کمتر باشد .
5- از مقاومت برشی مربوط به حالت مربوطه استفاده شود .


1-9- نیروهائی که در محاسبات مربوط به پایداری سطح شیبدار در نظر گرفته می شوند،عبارتند از :
1-1-9- الف) نیروهای مخرب
به مجموع نیروهائی که باعث لغزش سطح شیبدار می شوند، نیروهای مخرب می گویند.یکی از مهمترین این نیروها،وزن تودة خاک بالای سطح شکست می باشد .
2-1-9- ب ) نیروهای مقاوم
به مجموع نیروهائی که از لغزش سطح شیبدار جلوگیری می کنند،نیروی مقاوم می گویند که مهمترین عامل آن کاهش مقاومت برشی خاک درسطح شکست می باشد.

1-1-1-9- عوامل ایجاد نیروهای مخرب
1.افزایش بار خارجی روی سطح شیبدار نظیر ، ساختمان ،آب و غیره .
2.افزایش وزن واحد حجم خاک در اثر ازدیاد درصد رطوبت .
3. خاکبرداری در قسمتی از سطح شیبدار .
4.ایجاد تونلی توسط زه آب .
5. ضربه ، نظیر انفجار و یا زلزله .

1-2-1-9- عوامل کاهش نیروهای مقاوم
1.تورم رس به علت ازدیاد درصد رطوبت .
2. فشار آب منفذی .
3. ترکهای ایجاد شده در اثر خیس و خشک شدن متناوب خاک .
4.انتقال و پیشرفت گسیختگی در مورد خاکهای حساس .
5.از بین رفتن عناصر چسباننده ذرات خاک .
6. از بین رفتن فشار منفی منفذی ( کاپیلاریته ) .

مقدار ضریب اطمینان هر سطح لغزش را به این ترتیب تعیین می کنند که ، ابتدا کلیه نیروهای مخرب و مقاوم را روی سطح فوق مشخص کرده و سپس ، گشتاور این نیروها را نسبت به مرکز سطح لغزش محاسبه می کنند . با در دست داشتن گشتاور نیروها ، از رابطه زیر ، ضریب اطمینان بدست می آید :

حداقل ضریب اطمینان برای خاکهائی که فاقد چسبندگی هستند 1.7و برای بقیه خاکها 1.5 در نظر گرفته می شود .

پایداری سدهای خاکی حالت خاصی از مسئله پایداری در شیبها می باشد و در همان روش تحت بررسی قرار می گیرد .برای بررسی پایداری در شیبها روشهای مختلفی وجود دارد که عموماً به روش تعادل حدی تحلیل می شوند .

با روش سعی و خطا (در سطوح شکست فرضی) مکانیزم لغزش برای کمترین ضریب اطمینان بدست می آید .

10 - عواملی که در تحلیل تعادل حدی دخالت دارند عبارتند از :
- پارمترهای مقاومت برشی
- فشار آب حفره ای
- ضریب اطمینان طرح .

فشار آب حفره ای u = σ −σ ′

پارامترهای مقاومت برشی عبارتنداز C ( چسبندگی ) φ (زاویه اصطکاک داخلی) بطوریکه مقاومت برشی (τ) ازرابطه τ = C +σ . tan t بدست آید . در این رابطه σفشار قائم بر سطح برش است . روشهای محاسبه مقاومت برشی در مکانیک خاک مورد بحث قرار گرفته است .
1-10- فشار آب حفره ای به یکی از اشکال زیر بروز می نماید :
• فشار حفره ای ناشی از سفره آب زیرزمینی یا فشار هیدروستاتیک .
• فشار حفره ای ناشی از جریان یکنواخت آب در خاک . ( تراوش )
• فشار حفره های ناشی از مرحله تحکیم خاک به هنگام بارگذاری و یا
بعبارت دیگر فشار حفره ای ناشی از فشار همه جانبه در آزمایش فشار سه محوری (u0).
• فشار حفره ای ناشی از تغییر شکلهای برشی و لغزشی وبعبارت دیگر فشار حفره ای اضافی ناشی از برش در آزمایش سه محوری (uf).

محاسبات پایداری باید براساس واقعیاتی باشد که در محل اتفاق می افتد .بطور مثال اگر سدی با ارتفاع زیاد ساخته می شود بر اثر ساختمان سد در داخل آن فشار حفره ای اضافی بوجود خواهد آمد . برای جلوگیری از زیانی که ممکن است از این امر بوجود بیاید باید از سرعت خاکریزی کاست تا فرصتی برای خروج آب و از بین رفتن این فشار اضافی بوجود آید و سرعت پراکنده شدن فشار اضافی متناسب با سرعت ساختن سدگردد .

2-10- روش محاسبه ضریب اطمینان :
روشهای مختلفی برای محاسبة ضریب اطمینان وجود دارد . بطور کلی روش اصلی شامل استفاده از سطح شکست بصورت قوسی از دایره یا یک قطعه لغزان یا هر دو است .

• همچنین در بعضی از موارد از سطح شکست بصورت مارپیچ و قطعه لغزانی شامل چند قسمت از قوس و یا قوسهای مرکب می توان استفاده کرد . برای استفاده از هر یک از روشهای بیان شده می توان از تنش کلی یا تنش مؤثر استفاده نمود .

11 - محاسبه پایداری شیبها برای خاکهای چسبنده ( حالت φu =0 )
• حل مسائل در این روش بر حسب تنش کل می باشد .
یعنی فرض بر این است که خاک صد درصد اشباع بوده و زهکشی نمی شود این حالت بخصوص در رابطه با کانالهای خاکی آبیاری و یا سدهای خاکی که سطح آب بطور ناگهانی فروکش می نماید اتفاق می افتد . زیرا با فروکش کردن ناگهانی سطح آب ، آب داخل خاک فرصت زهکشی ندارد و می توان از روش ساده حالت φu =0 ضریب اطمینان در مقابل لغزش را محاسبه نمود .

این روش برای خاکهای رسی در زمان کوتاهی پس از احداث نیز مورد استفاده قرار می گیرد . سطح شکست در این روش نیز قسمتی از قوس دایره فرض می شود و در محاسبه تعیین ضریب اطمینان تنها تعادل لنگرها مورد بررسی قرار می گیرد .

تحلیل پایداری شیروانی در خاک رسی همگن

در روش ساده حالت φu =0 ، پس از رسم سطح لغزش ، وزن توده خاک از مرکز ثقل توده خاک W محاسبه می گردد . نیروی W بالای سطح شکست یعنی بالای سطح لغزش عبور می کند .

لنگر حاصل از نیروهای خارجی نیز در صورت وجود ، باید در نظر گرفته شوند در حالتی که در خاک ترکهای کششی ایجاد شود طول قوس کوتاه می شود
و اگر این ترک از آب پر شود نیروهای فشار آب در جهت عمود بر ترک عمل می کنند . در این گونه مسائل باید شیب را برای سطوح مختلف تحلیل کرد و حداقل ضریب اطمینان را بدست آورد .

12- منابع و مراجع :

1 - Kjaernsli, B. and Torblaa, I. (1968). “Leakage through horizontal cracks in the core of Hyttejuvet Dam.”
NGI, publication No. 80, PP. 39-47.
2 - Jaworski, G. W., Duncan, J. M. and Seed, H. B. (1981). “Laboratory study of Hydraulic fracturing.” Journal
of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol.107, PP. 713-731.
3 - Mori, A. and Tamura, M., (1987). “Hydro fracturing Pressure of cohesive soils.” Journal of Soil and
Foundation Japanese society of soil mechanics and foundation engineering, Vol. 27, No. 1, PP. 14-22.
4 - Fukoshima, S. (1986). “Hydraulic fracturing criterion in the core of fill dam.” Report of Fujita Kogyo
Technical Institute, No. 22, PP. 131-136.
5 - Ghambari, A. (2002). Laboratory study on Hydraulic fracturing in embankment dams. thesis for PHD degree
in geotechnique engineering, Environment and civil faculty, Amirkabir University of technology, Tehran, Iran

6) طراحی و ساخت سدهای مخزنی خاکی و سنگریزه ای–ابوالفضل شمسایی (1383)
7) کمیته فنی تکنولوژی ساخت و برآورد هزینه اجرایی سدها، مصالح پر کننده برای ایجاد دیوارهای آب بند،کمیته ملی سدهای بزرگ، خرداد ۱۳ .
8) جزوه سدهای خاکی – دکتر سعید خرقانی ( 1383 )