نمذجة الأداء الزلزالي في السدود الترابية ذات عدم الانتظام الجيوتكنيكي: دراسة مقارنة بين نموذجي السلوك اللاخطي-كام كلاي المعدل، والسلوك الخطي- موهر-كولومب

الملخص

يتأثر يقدم البحث دراسة تحليلية تقييما شاملا جيوتكنيكيا وعدديا لسد ترابي قديم الانشاء (سد المشنف الشمالي)، يقع في المنطقة الجنوبية من سوريا التي تتميز بانتشار الترب الغضارية الانتفاخية، وقد تعرض السد في السنوات الأخيرة لانهيار على الوجه الأمامي للسد. تم أخذ عينات حقلية وتنفيذ تجارب مخبرية لتقييم التباينات في الخصائص الجيوتكنيكية لمادة انشاء جسم السد، حيث بينت التجارب وجود عدم تجانس في سلوك الانضغاطية والانتفاخ.  باستخدام نتائج التحريات الحقلية والمخبرية وتقنيات المحاكات الرقمية، تناول البحث سلوك الانضغاطية، التغيرات في رطوبة التربة، الوزن الحجمي، الوزن النوعي في الزونات الغير متجانسة داخل جسم السد. تم اجراء تجارب الانضغاطية على 12 عينة تمثل الزونات المختلفة بحسب المواصفة  ASTM D4546، والمواصفة  ASTM D2435,  حيث بينت النتائج تباينات في قرائن الانضغاطية ونسب الانتفاخ بين العينات المأخوذة من العينات الواقعة مباشرة تحت الوجه الأمامي للسد مقارنة بالعينات من داخل جسم السد المتموضعة على نفس المنسوب, إضافة لانخفاض في رطوبة العينات نتيجة لتفريغ السد لزمن طويل و لهروب الذرات الناعمة من هذه المناطق بسبب الشروحات.  لتحليل استجابة السد عند تعرضه لمختلف حالات التحميل، تم بناء نموذج رقمي باستخدام (FLAC3D v6) وباستخدام كلا من نموذجي سلوك موهر كولومب وكام كلاي المعدل. تمت نمذجة السطوح البينية للفصل بين الزونات المتباينة داخل جسم السد. بين التحليل الستاتيكي نتيجة الحمولات الذاتية وحمولة ضغط ماء البحيرة على الوجه الامامي للسد، ان الزونات التي تتصف بالارتفاع النسبي لقرائن الانضغاطية والانتفاخ قد تعرضت لانتقالات كبيرة. وبين التحليل حدوث زيادة في الهبوطات وانخفاض في الاجهادات الفعالة بتأثير ضغط الماء المسامي. بين التحليل الديناميكي بتأثير الحمولات الزلزالية انه وفي حالة اعتماد نموذج سلوك موهر كولومب (السلوك الخطي)، يحدث انهيار السد بعد 5 ثواني من تطبيق الحمولة الزلزالية حيث يحدث تضخيم للتسارع الزلزالي بمقدار 42 مرة على قمة السد مقارنة بالتسارع الزلزالي المطبق، أما في حالت اعتماد نموذج سلوك المادة كام كلاي المعدل، يحدث انهيار السد بعد 1.88 ثانية ويحدث تضخيم للتسارع الزلزالي في نفس المكان بمقدار 3.7 مرة. وبمقارنة الانتقالات يتبين انه في حالة السلوك الخطي تكون الانتقالات الاعظمية باتجاه الوجه الخلفي عند قمة السد، وباتجاه القدم الخلفية بينما تبقى انتقالات القدم الامامية محدودة باتجاه الوجه الأمامي. أما في حالة اعتداد نموذج كام كلاي المعدل (السلوك اللاخطي)، تكون الانتقالات محدودة باتجاه الوجه الخلفي عند قمة السد، وباتجاه القدم الخلفية بينما تكون الانتقالات الأعظمية عند القدم الامامية باتجاه الوجه الأمامي. وهو السلوك الأكثر واقعية بالأخذ بالاعتبار نتائج التحليل الستاتيكي والظروف الحقيقية الحقلية. بناء عليه يعتبر سلوك المادة اللاخطي هو الأفضل لتمثيل سلوك التشوهات في السد، والانتقالات اللدنة والانهيار بما يتوافق مع نتائج التجارب المخبرية. يبين هذا البحث أن تحليل السد بالأخذ بالاعتبار التباينات الجيوتكنيكية للزونات في جسم السد يحقق تحليلا أكثر دقة وتنبأ أفضل بسلوك السد مما يحقق قاعدة منهجية لكثر موثوقية للتقييم الزلزالي للسدود.