|
سدهای خاکی مصالح‌شان را از همان منطقه احداث و یا نواحی نزدیک تأمین می‌کنند و اصولاً دارای هسته رسی می‌باشند . رس بر اثر تماس با آب مانع نفوذ و انتقال آب و رطوبت می‌گردد و مانند نوعی عایق رطوبتی عمل می‌کند . اگر عمده مصالح تشکیل دهنده سد خاکی یکسان باشند ، سد را همگن می‌گویند و در غیر این‌صورت ناهمگن. اگر کل سد خاکی از رس باشد سد خاکی همگن است ، اما اگر هسته مرکزی سد رس باشد و دور هسته مرکزی را با سنگ‌های دانه درشت پر کرده باشند ، سد غیر همگن محسوب می‌شود. از نظر تحلیل و آنالیز این نوع سدها بسیار حساس می‌باشند و در عین حال از نظر اجرا و پیاده سازی ساده‌تر می‌باشند.اجرای این سد در رودخانه‌های عریض ساده‌تر است. مصالح این سد اعم از ریزدانه و درشت‌دانه بایستی در دسترس باشد. این سدها برای زمین‌هایی نامناسب از نظر مقاومت مناسب‌ترین نوع سد می‌باشند.
معمولا جهت آب‌بندی سد خاکی از هسته رسی مرکزی استفاده می‌شود. این هسته رسی می‌تواند به صورت قائم یا مایل اجرا شود که در هردو صورت مزایا و معایبی را به همراه خواهد داشت. در سدهای خاکی غیرهمگن، تمایل هسته به نشست بیشتر (نسبت به پوسته سخت) تحت اثر وزن خود منجر به انتقال بخشی از وزن هسته به پوسته سخت مجاور می‌شود. انتقال وزن از هسته به پوسته که به قوس‌زدگی هسته بروی پوسته موسوم است سبب می‌شود در هسته تنش کل قائم از وزن سربار کمتر گردد. کاهش تنش در هسته (بدلیل قوس‌زدگی) سبب می‌شود که پس از آبگیری اولیه و اعمال فشار آب، در هسته سد ترک‌هایی ایجاد گردد که به ترک هیدرولیکی معروف‌اند.
وجود این ترک‌ها سبب ترواش متمرکز آب در بدنه سد و افزایش گرادیان هیدرولیکی در اثر کوتاه شدن مسیر جریان می‌شود که به مرور منجر به فرسایش درونی خواهد شد. پیشروی فرسایش به سمت عقب از نقطه خروج جریان در پایین‌دست، باعث ایجاد یک مسیر جریان آزاد در درون بدنه سد خاکی شده که به پدیده رگاب معروف است. از سوی دیگر، با ورود آب مخزن به هسته سد، رطوبت خاک افزایش یافته و در نتیجه فشار آب حفره‌ای نیز افزایش می‌یابد. لازم به ذکر است که باید میان فشار آب حفره‌ای و فشار آبی که منجر به ایجاد ترک در هسته می‌شود تفاوت قائل شد. زیرا فشار آب حفره‌ای هرمقدار هم که باشد قدرت ایجاد ترک در توده خاک را ندارد و فقط سبب کاهش تنش موثر ذرات خاک می‌شود. در صورت تساوی فشار آب حفره‌ای با تنش کل، میزان تنش موثر صفر خواهد شد. در این حالت مقاومت ناشی از اصطکاک داخلی خاک کاملا از بین رفته و این امر سبب شکست در برابر نیروهای برشی و روانگرایی خاک می‌گردد.
براساس اطلاعات جمع‌آوری شده توسط کمیسیون بین‌المللی سدهای بزرگ ICOLD دفتر عمران آمریکا (USBR)، انجمن ژئوتکنیک نروژ (NGI) و اطلاعات منتشر شده در نشریات علمی دنیا تدوین شده است و طی آن اطلاعات 11192 سد خاکی و سنگریزه‌ای ساخته شده در دنیا، تحلیل آماری شده است. براساس این تحقیق، فرسایش درونی ناشی از رگاب عامل خرابی تقریبا نیمی از سدها تا سال 1986 بوده است. بخش دیگری از این تحقیق بیان می‌دارد که اولین سال بعد از ساخت سد که سال آبگیری اولیه مخزن می‌باشد محتمل‌ترین زمان برای خرابی سد خاکی محسوب می‌شود. بنابراین می‌توان چنین نتیجه گرفت که زمان آبگیری اولیه از حیاتی‌ترین دوران عمر سد خاکی است.
براساس تحقیقات (1986)Sherard روند تخریب سد Yard’s Creek Upper Resrvoir Dam طی سه مرحله صورت پذیرفته است. در مرحله اول قوس‌زدگی در هسته رخ داده و موجب انتقال تنش، قبل از آبگیری مخزن شده است. در مرحله دوم، سطح آب در مخزن سد در جریان آبگیری، بالا آمده و فشار آب این فرصت را پیدا می‌کند که از طریق یک مسیر تراوش وارد هسته گردد و در نهایت منجر به ترک هیدرولیکی شود. در مرحله سوم با تکمیل آبگیری مخزن، ترک‌های بوجود آمده گسترش یافته و این سبب فرسایش مصالح و وقوع رگاب و در نهایت شکست هیدرولیکی شده است.
|
