مدلسازی عددی در ژئوتکنیک و سازه

وبلاگی در زمینه نکات جالب مدلسازی در عمران علاقمندان برای دریافت مطالب رمز دار با پرداخت هزینه می توانند آنرا دریافت نمایند .

Numerical analysis of the seepage in homogeneous dam
نویسنده : رضا حیدری - ساعت ٤:۳۳ ‎ب.ظ روز ۱۳٩۱/۱٠/٢٢
 

نویسنده : رضا حیدری – کارشناس ارشد عمران ( رشته خاک و پی )

مدرس رشته ساختمان دانشگاه آزاد ( سما )

هدف پژوهش : تعیین دبی نشت در سد خاکی همگن با استفاده از روش عددی .

روش تحقیق : طرح یک مساله و بررسی روش معمول در تعیین دبی نشت در سد خاکی همگن و بررسی عددی موضوع  ( هدف از بررسی مساله تحلیل عددی و مقایسه روش معمول و روش عددی است)

مساله مورد نظر : در این بررسی یک سد خاکی همگن به منظور بررسی موضوع با مشخصات زیر در نظر گرفته می شود :

نوع سد : وزنی -  خاکی - همگن .

مقطع عرضی : ذوزنقه .

سایر مشخصات :

ارتفاع سد

ارتفاع آب دربالادست (h)

ارتفاع آب درپایین دست

شیب بالادست

شیب پایین دست (a)

عرض قاعده در پایین مقطع

عرض تاج سد

25 متر

20 متر

-

45 درجه

30 درجه

78.3

10

موارد بررسی شده :

تعیین دبی نشت در واحد طول سد .

نرم افزار مورد استفاده در تحلیل عددی :

PHASE2

تحلیل مساله با استفاده از روش سنتی :

تعیین محل تقاطع خط سطح آزاد آب با شیب پایین دست سد :

L=d/cos(a)-sqrt(d^2/cos(a)^2-h^2/sin(a)^2) 

d=64.3m , a=30 degrees , h=20 m

 l=11.7 m

تعیین دبی نشت در واحد طول سد :

q=klsinatga

k=3.33e-6 m/se

q=1.125e-5 m3/s

نوع المان

تعداد المان

دبی خروجی

8noded- quadrilaterals

1500

1.1645e-5 m3/s

همانطور که دیده می شود نتایج روش عددی و روش سنتی در توافق با یکدیگر می باشد .

شکل(1) : مدل المان محدود سد خاکی همگن  

شکل (2) : دبی نشت و شبکه جریان  

هدف از این بررسی فقط بررسی روش عددی در تحلیل این مساْل است و گرنه سدهای خاکی دارای قسمتهای مختلفی می باشند که طراحی هر کدام بحثی تخصصی است .

rhrh1920@hotmail.com

http://www.ggsd.persianblog.ir/


 
 
Equivalent permeability in the layerd soil
نویسنده : رضا حیدری - ساعت ٤:۳٠ ‎ب.ظ روز ۱۳٩۱/۱٠/٢٢
 

نويسنده : رضا حيدری – کارشناس ارشد عمران ( رشته خاک و پی )

مدرس رشته ساختمان دانشگاه آزاد ( سما )

هدف پژوهش : تعيين ضريب نفوذپذيری معادل در خاکها ی لايه لايه با استفاده از روش عددی در دو حالت زير :

جهت جريان در جهت لايه ها است .

جهت جريان عمود بر جهت لايه ها است .

روش تحقيق : طرح يک مساله و بررسی روش معمول در تعيين ضريب نفوذ پذيری معادل درخاکهای لايه لايه و بررسی عددی موضوع .

مساله مورد نظر : در اين بررسی خاکی سه لايه با مشخصات زير در نظر می گيريم ( مانند آنچه که در طبيعت وجود دارد . لازم به ذکر است خاکها در بالا عموما ريزدانه بوده و با افزايش عمق اندازه ذرات افزايش می يابد . لذا ضريب نفوذ پذيری با افزايش عمق افزايش می يابد ( به طور متعارف چنين است مگر در حالاتی خاص که غير از اين باشد ) لذا :

ضخامت و ضريب نفوذپذيری لايه اول :2 متر و 0.01 متر بر ثانيه .

ضخامت و ضريب نفوذپذيری لايه دوم :3 متر و 0.1 متر بر ثانيه .

ضخامت و ضريب نفوذپذيری لايه سوم : 4 متر و 1 متر بر ثانيه .

موارد بررسی شده :

تعيين ضريب نفوذپذيری معادل با استفاده از روش معمول .

تعيين ضريب نفوذپذيری معادل به طور غير مستقيم با استفاده از روش عددی و مقايسه نتايج با روش معمول .

تعيين تکليف نوع و تعداد المان مناسب برای حل چنين مسايلی .

نرم افزار مورد استفاده در تحليل عددی :

PHASE2

حالت اول : جهت جريان در جهت لايه ها است :

Kh(eq)=(1/h)*(kh1.h1+kh2.h2+kh3.h3)=(1/9)*(0.01*2+0.1*3+1*4)=0.48 m/s

حالت دوم : جهت جريان عمود بر جهت لايه ها است :

Kv(eq)=h/(h1/kh1+h2/kh2+h3/kh3)= 9/(2/0.01+3/0.1+4/1)=0.0385 m/s

نتايج تحليل عددی حالت اول و تعيين ضريب نفوذپذيری معادل به صورت غير مستقيم :

نمونه خاک با ابعاد 20 متر طول در 9 متر ضخامت .

نوع المان

تعداد المان

دبی خروجی

ضريب نفوذپذيری معادل به دست آمده از روش عددی

سطح آب در سراب و پاياب ( متر )

3noded-triangles

1500

1.465 m3/s

0.434 m/s

1.5 – 9

6noded-triangles

1500

1.5052 m3/s

0.446 m/s

1.5 – 9

4noded – quadrilaterals

1500

1.4075 m3/s

0.4062 m/s

1.3 – 9

8noded- quadrilaterals

1500

1.4892 m3/s

0.4412 m/s

1.5 – 9

همانطور که ديده می شود المانهای مثلثی 6 گرهی و مربعی 8 گرهی نتايج بهتری را نسبت به بقيه المانها در بردارند لذا استفاده از اين المانها در تحليل اين گونه مسايل توصيه می شوند .

نتايج تحليل عددی حالت دوم و تعيين ضريب نفوذپذيری معادل به صورت غير مستقيم :

نمونه خاک با ابعاد 9 متر طول در 9 متر ضخامت .

نوع المان

تعداد المان

دبی خروجی

ضريب نفوذپذيری معادل به دست آمده از روش عددی

سطح آب در سراب و پاياب ( متر )

3noded-triangles

1500

0.26873 m3/s

0.0298 m/s

9 – 0

6noded-triangles

1500

0.2355 m3/s

0.0267 m/s

9 – 0.174

4noded – quadrilaterals

1500

0.19315 m3/s

0.022 m/s

9 – 0.228

8noded- quadrilaterals

1500

0.20284 m3/s

0.023 m/s

9 – 0.233

همانطور که ديده می شود المانهای مثلثی3 گرهی نتايج بهتری را نسبت به بقيه المانها در بردارد لذا استفاده از اين المانها در تحليل اين گونه مسايل توصيه می شوند .

شکل(1) : مش بندی مدل در حالت اول

شکل (2) : نتايج در حالت اول

شکل(3) : مش بندی مدل در حالت اول

شکل (4) : نتايج در حالت دوم

rhrh1920@hotmail.com

http://www.ggsd.persianblog.ir/