شماره ركورد
34612
پديد آورنده
اميرعلي شيخالاسلامزاده
عنوان
بررسي عددي زون برشي ناشي از اندركنش سدهاي با مصالح سيمانته (CMD) و گسلش نرمال
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران - ژئوتكنيك
سال تحصيل
1401-1404
تاريخ دفاع
1404/09/02
استاد راهنما
دكتر عليرضا سعيدي عزيزكندي
استاد مشاور
دكتر محمدحسن بازيار
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
پديدۀ گسلش، يكي از پيامدهاي مهم فعاليتهاي لرزهاي است كه با جابهجايي تفاضلي در دو طرف گسل، موجب گسيختگي سطح زمين و تغيير شكل شديد در لايههاي نزديك به گسل ميگردد. وقوع اين پديده در مجاورت سازهها ميتواند منجر به تخريبهاي جدي و تغيير شكلهاي گسترده در اجزاي زيرسطحي و فوقاني سازه شود. در چند دهۀ اخير، تحقيقات متعددي در زمينۀ انتشار گسيختگي ناشي از گسل و تأثير آن بر انواع سازهها از جمله خطوط لوله، تونلها، پلها و سدهاي خاكي و بتني انجام گرفته است. نتايج اين مطالعات و تجربيات ميداني، نشان ميدهد كه سازههايي كه مستقيماً در معرض گسلش هستند، در معرض خطر جدي قرار دارند و تحليل دقيق اندركنش اين پديده با سازههاي مختلف، براي طراحي ايمن سازهها ضروري است.
در اين پژوهش، به بررسي عددي زون برشي ناشي از اندركنش سدهاي با مصالح سيمانته شده (CMD) و گسلش نرمال پرداخته شده است. بدين منظور، مدلسازي فيزيكي از سد با انجام آزمايش سانتريفيوژ روي يك مدل فيزيكي كوچكمقياس از سد CMD توسط جناب آقاي دكتر آقامولايي انجام شده و نتايج آن براي صحتسنجي مدل عددي، در اين تحقيق استفاده شده است. دادههاي بدست آمده از اين آزمايش، مبناي كاليبراسيون و صحتسنجي مدل عددي قرار گرفتهاند. مدلسازي عددي با استفاده از روش اجزاي محدود (Finite Element Method) در محيط نرمافزار ABAQUS انجام پذيرفته است. در مدل عددي، هندسه سد، شرايط مرزي، مشخصات مصالح و نحوه اعمال گسلش به صورت دقيق بازتعريف شده و نتايج حاصل از تحليل عددي با دادههاي آزمايشگاهي مقايسه گرديده است. در بخش مطالعه پارامتري، به منظور بررسي اندركنش گسلش نرمال و سدهاي CMD، حالتهاي مختلفي شامل تاثير زاويه گسلش، اثر عمق لايه خاكي زير سد، شيب بدنه، موقعيتهاي مختلف برخورد رخنمون سطحي گسل به پي سد و حضور آب در مخزن تحليل شده و هر بار، سه سنجۀ كليدي يعني جابجايي قائم تاج سد، دوران و مسير گسلش اندازهگيري و مقايسه شده است.
خروجي مدلسازي نشان ميدهد كه تغيير در زاويه گسلش، موجب ايجاد تفاوت در جابجايي قائم سد ميگردد اما تأثير قابل توجهي روي دوران آن ندارد. با افزايش ضخامت لايه خاكي جابجايي قائم نيز بيشتر شده اما دوران سد كمتر ميگردد. وجود يا عدم وجود آب در مخزن، اثر قابل توجهي در رفتار سد نداشت اما جابجايي محل برخورد رخنمون سطحي گسلش به پي سد، موجب تغيير گسترده در جابجايي قائم و دوران سد گرديد؛ كه اين مورد بايستي مد نظر طراحان و مهندسان باشد. همچنين تغيير نسبت شيب بدنه سد، اگرچه موجب تفاوت بزرگي در جابجايي قائم سد نشد اما دوران و مسير گسيختگي را كاملا تحت تاثير قرار داد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/29
عنوان به انگليسي
Numerical investigation of the shear bound caused by the interaction of dams with cement materials (CMD) and normal faulting
تاريخ بهره برداري
12/1/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اميرعلي شيخ الاسلام زاده
چكيده به لاتين
Abstract:
The phenomenon of faulting is one of the major consequences of seismic activity, characterized by differential displacement on the two sides of a fault, resulting in ground surface rupture and severe deformation in the layers adjacent to the fault. The occurrence of this phenomenon in the vicinity of structures can lead to serious damage and extensive deformation in both the substructure and superstructure components. Over the past few decades, numerous studies have been conducted on the propagation of fault-induced ruptures and their effects on various structures, including pipelines, tunnels, bridges, and both earth and concrete dams. The results of these studies, along with field observations, indicate that structures directly exposed to faulting are at significant risk. Therefore, accurate analysis of the interaction between faulting and different types of structures is essential for the safe design of engineering structures.
In this study, a numerical investigation has been carried out to analyze the shear zone generated by the interaction between cemented material dams (CMDs) and normal faulting. CMDs represent a category of dams constructed from granular materials mixed with a limited amount of cement. In these dams, larger volumes of lower-quality materials are utilized instead of minimizing the body volume and enhancing material quality. Since the large volume of materials reduces the required ultimate strength, the amount of cement used can be significantly lowered, leading to a notable reduction in construction costs. These materials, while maintaining adequate strength and stability, also reduce construction time and environmental impact due to the use of locally available resources, making CMDs a more sustainable alternative to conventional concrete dams.
For validation of the numerical model, the results of a centrifuge test conducted on a physical model of a CMD were employed. The data obtained from this experiment served as the basis for calibration and verification of the numerical model. The finite element method (FEM) was implemented in the ABAQUS software environment to perform the numerical analysis. In the model, the dam geometry, boundary conditions, material properties, and faulting mechanism were accurately defined, and the numerical results were compared with experimental data.
In the parametric study, various scenarios were examined to evaluate the interaction between normal faulting and CMDs, including the influence of fault dip angle, the thickness of the underlying soil layer, dam slope, different positions of fault rupture intersection with the dam foundation, and the presence or absence of reservoir water. In each case, three key indicators (vertical displacement of the dam crest, rotation, and fault propagation path) were measured and compared.
The modeling results indicate that variations in fault dip angle lead to differences in vertical displacement of the dam but have no significant effect on its rotation. Increasing the thickness of the underlying soil layer results in greater vertical displacement but reduced rotation. The presence or absence of reservoir water showed minimal influence on the dam’s behavior; however, changes in the location where the fault rupture intersects the dam foundation caused significant variations in both vertical displacement and rotation, an aspect that must be carefully considered in design. Additionally, altering the dam slope ratio did not cause major changes in vertical displacement but significantly affected the rotation and rupture path.
كليدواژه هاي فارسي
گسلش نرمال , رخنمون گسيختگي گسلش سطحي , CMD , سدهاي CSG , روش المان محدود , مدلسازي عددي
كليدواژه هاي لاتين
numerical modeling , finite element method (FEM) , cemented sand and gravel dams (CSG) , cemented material dams (CMD) , surface fault rupture , Normal faulting
Author
AmirAli SheikholeslamZadeh
SuperVisor
Dr. Alireza Saeedi Azizkandi