دانلود پایان نامه مطالعه عددی تاثیر عوامل مختلف بر ناپایداری شیب سدهای خاکی

دانشگاه شهید باهنر کرمان

دانشکده  فنی مهندسی

بخش مهندسی عمران

پایان نامه تحصیلی برای دریافت درجه کارشناسی ارشد رشته عمران گرایش مکانیک خاک و پی

مطالعه عددی تاثیر عوامل مختلف بر ناپایداری شیب سدهای خاکی و ارائه ضریب اطمینان با بهره گرفتن از الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک

استاد راهنما :

دکتر سید مرتضی مرندی

استادمشاور :

دکتر محمد حسین باقری پور

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده :

احداث سدها، یکی از مهم­ترین و حیاتی­ترین پروژه­ها در هر کشور محسوب می­شود و طرح ایمن و اقتصادی آنها نیازمند زمان و هزینه­ زیادی است. یکی از مواردی که همواره ایمنی سدهای خاکی را تهدید می­ کند، پایداری شیب­ها است. در این تحقیق با بهره گرفتن از نرم افزار Geo-Slopeکه بر پایه­ تعادل حدی استوار است تعداد 10368 سد که در آنها مشخصات مقاومتی هسته و پوسته و مشخصات هندسی سد در محدوده­های منطقی تغییر می­ کنند، مدل­سازی شده و ضریب اطمینان پایداری شیب پایین دست آنها محاسبه گردیده است با بهره گرفتن از نتایج بدست آمده و بکارگیری الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک(GP)، رابطه­هایی جهت تعیین ضریب اطمینان حاصل شده است که به کمک آنها می­توان بدون نیاز به انجام محاسبات پیچیده و زمان­بر،  ضریب اطمینان شیب سدها در محدوده متغیرها را محاسبه نمود. در نهایت کارآیی و دقت مدل بدست آمده برای بررسی دو سد احداث شده مدل گردید و مورد ارزیابی قرارگرفت که نتایج حاکی از عملکرد مناسب و دقت  روش ارائه شده است.

     کلمات کلیدی: سدهای خاکی، پایداری شیب­ها، الگوریتم برنامه نویسی ژنتیك

 فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه

1-1- مقدمه  …………………………………………………………………………………………………………….. 2

1-2-تاریخچه…………………………………………………………………………………………………………… 3

1-3-اهداف پایان نامه…………………………………………………………………………………………………. 3

1-4-ساختار پایان نامه…………………………………………………………………………………………………. 4

فصل دوم پایداری شیب و انواع روش­های تحلیل  شیب

2-1- مقدمه  …………………………………………………………………………………………………………….. 6

2-2- انواع ناپایداری در سطوح شیب­دار…………………………………………………………………………… 6

   2-2-1- ناپایداری در خاك­ها……………………………………………………………………………………. 6

     2-2-1-1- ریزش…………………………………………………………………………………………………. 6

     2-2-1-2- لغزش…………………………………………………………………………………………………. 7

     2-2-1-3- شكست دایره‌ای…………………………………………………………………………………….. 8

   2-2-2- ناپایداری در سنگ­ها……………………………………………………………………………………. 9

     2-2-2-1- شكست صفحه‌ای…………………………………………………………………………………… 9

     2-2-2-2- شكست گوه‌ای……………………………………………………………………………………… 9

     2-2-2-3- شكست واژگونی…………………………………………………………………………………… 9

   2-2-3- افتادن سنگ­ها…………………………………………………………………………………………… 10

2-3 روش­های تحلیل پایداری سطوح شیب­دار………………………………………………………………….. 11

   2-3-1- روش­های تجربی……………………………………………………………………………………….. 11

   2-3-2- روش احتمالاتی………………………………………………………………………………………… 12

   2-3-3- روش مونت كارلو………………………………………………………………………………………. 13

   2-3-4- روش تئوری بلوكی…………………………………………………………………………………….. 14

   2-3-5- روش­های عددی در تحلیل پایداری شیب………………………………………………………….. 15

   2-3-6- روش­های تعادل حدی…………………………………………………………………………………. 16

2-4- كاربرد روش­های تعادل حدی در تحلیل پایداری سطوح شیب­دار…………………………………… 16

   2-4-1- شكست صفحه‌ای………………………………………………………………………………………. 16

     2-4-1-1- بررسی امكان رخ دادن شكست صفحه‌ای……………………………………………………. 16

     2-4-1-2- تحلیل شكست صفحه‌ای به روش تعادل حدی………………………………………………. 17

   2-4-2- شكست گوه‌ای………………………………………………………………………………………….. 19

     2-4-2-1- شرایط وقوع شكست گوه‌ای……………………………………………………………………. 19

     2-4-2-2- تحلیل شكست گوه‌ای به روش تعادل حدی…………………………………………………. 20

   2-4-3- شكست دایره‌ای………………………………………………………………………………………… 20

     2-4-3-1- شرایط وقوع شكست دایره‌ای…………………………………………………………………… 20

     2-4-3-2- تحلیل شكست دایره‌ای به روش تعادل حدی………………………………………………… 21

     2-4-3-3- محاسبه ضریب ایمنی برای شكست دایره‌ای…………………………………………………. 21

2-5-  پایداری خاكریزها با روش باریكه‌های قائم……………………………………………………………… 22

   2-5-1- روش فلنیوس……………………………………………………………………………………………. 24

   2-5-2- روش بیشاپ…………………………………………………………………………………………….. 27

   2-5-3- روش جانبو………………………………………………………………………………………………. 30

   2-5-4- روش تیلور……………………………………………………………………………………………….. 32

   2-5-5- روش اسپنسر…………………………………………………………………………………………….. 34

   2-5-6- روش سارما………………………………………………………………………………………………. 36

2-6نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………….. 36

فصل سوم تشریح الگوریتم برنامه‌‌نویسی ژنتیک

3-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………. 38

3-2 تاریخچه­ی ظهور الگوریتم برنامه‌نویسی ژنتیک…………………………………………………………… 38

3-3 ویژگی­های الگوریتم برنامه‌نویسی ژنتیک………………………………………………………………….. 39

3-4 تحقّق الگوریتم برنامه‌نویسی ژنتیکی…………………………………………………………………………. 41

   3-4-1 ایجاد یک جمعیت اوّلیه…………………………………………………………………………………. 41

   3-4-2 تکرار مراحل زیر تا برقراری شرط پایان GP………………………………………………………. 41

3-5 ایجاد جمعیت اوّلیه……………………………………………………………………………………………… 42

3-6 عملگرها در الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک………………………………………………………………… 43

   3-6-1 عملگرهای اصلی در الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک……………………………………………….. 43

     3-6-1-1 عملگر تکثیر…………………………………………………………………………………………. 43

     3-6-1-2 عملگر تزویج……………………………………………………………………………………….. 43

   3-6-2 عملگرهای فرعی در الگوریتم برنامه‌نویسی ژنتیک………………………………………………… 45

     3-6-2-1 عملگر جهش……………………………………………………………………………………….. 45

     3-6-2-2 عملگر جایگشت……………………………………………………………………………………. 46

     3-6-2-3 عملگر ویرایش……………………………………………………………………………………… 46

     3-6-2-4 عملگر کپسوله‌سازی……………………………………………………………………………….. 46

     3-6-2-5 عملگر ده یک کشی………………………………………………………………………………. 46

   3-6-3- انتخاب والدین………………………………………………………………………………………….. 47

     3-6-3-1- روش چرخ­گردان…………………………………………………………………………………. 47

   3-6-4 محاسبه­ی شایستگی……………………………………………………………………………………… 48

3-7 تعیین پاسخ نهایی……………………………………………………………………………………………….. 49

3-8 شرایط خاتمه در الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک…………………………………………………………… 49

3-9 استفاده از الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک در به دست آوردن ضریب اطمینان………………………… 49

   3-9-1 مدل کردن الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک با بهره گرفتن از نرم افزار متلب…………………………. 50

3-10 نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………….. 52

فصل چهارم: مدلسازی پایداری شیروانی سد­های خاکی با بهره گرفتن از الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک

4-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………………… 54

4-2- روند و نحوه ی ساخت بانک اطلاعاتی برای تولید مدل الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک…………. 54

4-3-مدل سازی نمونه­های سد در برنامه GEO-SLOPE…………………………………………………. 55

4-4-روش آنالیز………………………………………………………………………………………………………. 59

   4-4-1-روش Grid & Radius……………………………………………………………………………. 59

   4-4-2-روش Entry & Exit……………………………………………………………………………….. 61

   4-4-3-مقایسه دو روش………………………………………………………………………………………….. 62

4-5-مدل بهینه الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک…………………………………………………………………. 115

4-6-بررسی و بحث در ارتباط با مدل الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک…………………………………….. 118

4-7-صحت فرمول­ها با نمونه ی واقعی…………………………………………………………………………. 124

   4-7-1-سد قره آقاچ……………………………………………………………………………………………. 124

   4-7-2-سد سورک……………………………………………………………………………………………… 125

4-8-نتیجه گیری و جمع بندی……………………………………………………………………………………. 125

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهاد

5-1-نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………. 128

5-2- پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………….. 129

منابع و مراجع. ………………………………………………………………………………………………………. 130

1-1-       مقدمه

احداث سدها، یکی از مهم­ترین و حیاتی­ترین پروژه­ها در هر کشور محسوب می­شود و طرح ایمن و اقتصادی آن نیازمند زمان و هزینه زیادی می­باشد.

انواع سد­ها عبارتند از سد بتنی وزنی که پایداری آن بر اساس وزن آن است، سد بتنی قوسی که ممکن است تک قوسی یا دو قوسی باشد، سد بتنی پایه دار و پشت بنددار، سد پاره سنگی (که سنگی و سنگریزه ای هم گفته می شود)و سد خاکی که عمده مصالح آن مواد خاکی و پاره سنگی است.

به طور کلی سدی که بدنه آن از مصالح خاکی یا پاره سنگی یا از هر دو ساخته می­شود به نام سد خاکریز[1] نامیده می­شود و اگر عمده مصالح آن خاک باشد، سد خاکی[2] نامیده می­شود.

از زمان­های بسیار پیش احداث سدهای خاکی به منظور تنظیم و ذخیره­ی آب معمول بوده است،اما به علت امکانات محدود و عدم شناخت قوانین مکامیک خاک و هیدرولیک، ارتفاع سد­ها و بدنه خاکی از مقدار محدودی فراتر نمی­رفت.امروزه با پیشرفت علم مکانیک خاک و توسعه امکانات تکنولوژی و مطالعات دقیق­تر توانسته ­اند سد­های خاکی با ارتفاع­های قابل ملاحضه­ای احداث نمایند.از دیدگاه تکنیک و روش ساخت سدهای خاکی دو گروه هستند که تقریبا تمامی آنها در گروه غلتکی(کوبیدنی)قرار دارند و تعدادی در گروه هیدرولیکی و نیمه هیدرولیکی طبقه بندی می­شوند. منظور از سد­های غلتکی این است که ساخت سد با روش کوبیدن خاک که به وسیله ی غلتک است صورت می­گیرد و روش هیدرولیکی این است که با انباشته شدن مصالح ساخت سد صورت می­گیرد. از دیدگاه همگنی بدنه سد، سد­های خاکی را می توان به سه دسته تقسیم بندی کرد:سد­های خاکی همگن، سدهای خاکی مطبق یا مغزه دار و سدهای خاکی دیافراگمی.

سدهای خاکی همگن به سدی گفته می­شود که تمام بدنه آن از یک نوع مصالح ساخته می­شود. سدهای خاکی مطبق یا ناهمگن از معمول­ترین نوع سد­های خاکی است. در این نوع، نقش آب­بندی سد به عنوان مخزن به عهده­ مغزه است و نقش استحکام و پایداری را عمدتا پوسته ایفا می­ کند.سد­های خاکی دیافراگمی بدین صورت است که تمام بدنه از مواد درشت دانه یا مخلوط ساخته می­شود و فقط بخشی که نقش آب بند را دارد به صورت دیواره یا پرده غیر قابل نفوذ در بدنه ی سد تعبیه می­گردد.

انواع خرابی­هایی که در سد­های خاکی رخ می دهد بر حسب اهمیت عبارتند از:

• انهدام حاصل از سرریز آب روی سد
• در اثر زه غیر مجاز و شسته شدن خاک
• گسیخته شدن دامنه­ها
• شسته شدن کنار تونل­ها
• در اثر شسته شدن پوشش نفوذ ناپذیر بالادست

با توجه به پر اهمیت بودن گسیخته شدن دامنه­ها سعی شده در این پایان نامه این مسئله بررسی شود و فرمول­هایی برای به دست آوردن ضریب اطمینان شیب سد­های خاکی ناهمگن ارائه گردد.

 1-2-       تاریخچه

بررس پایداری شیب­ها و بدست آوردن ضریب اطمینان برای پایداری شیب­ها مسئله ای می­باشد که از اهمیت خاصی برخوردار بوده است .فلنیوس(1927)ابتدایی­ترین روش را برای بدست آوردن ضریب اطمینان به روش باریکه­های قائم ارائه نمود ولی به دلیل صرفه نظر کردن از نیروهای بین باریکه­ای ضریب اطمینان به دست آمده از دقت کافی برخوردار نبود [1].بیشاپ(1955) روش حل صحیح­تری را نسبت به روش فلنیوس ارائه کرد در این روش اثر نیروهایی که روی وجوه جانبی قطعات عمل می­ کنند، نیز تاحدودی در نظر گرفته می­شود[2].جانبو (1973-1954) روش­های ساده شده و عمومی چندی را به وجود آورد. روش عمومی جانبو، یک خط اثر فرض شده برای نیروهای بین باریکه در نظر گرفت و معادلات تعادل را بر اساس آن حل نمود[3].تیلور (1948-1937) راه کاری ارائه داد که با روش­های مرسوم متفاوت بود در فصل بعد این روش به طور کامل تشریح شده است [4].اسپنسر(1973-1967) یک روش ساده با دقت کافی ارائه کرد که با بهره گرفتن از یک فرآیند پیچیده، تعادل استاتیکی را با فرض اینکه برآیند نیروهای بین قطعه­ای دارای شیب ثابت و نامعلوم هستند ارضا می­نماید[5].مرگنسترن(1963) نموگرام­هایی برای پایداری شیب بالادست در هنگام تخلیه­ی سریع مخزن ارائه نمود[6].(علی شفیعی و همکاران(1385))با بهره گرفتن از روش شبکه­ی عصبی راه­کاری را برای پیش ­بینی ضریب اطمینان و مشخصات سطح لغزش دایره­ی بحرانی سد­های خاکی ناهمگن ارائه کردند[7].مندوزا و همکارانش(2009)فرمول­هایی برای بدست آوردن ضریب اطمینان سد­های خاکی همگن زیر 10 متر ارائه نمودند[8].

1-3-       اهداف پایان نامه

در این پایان نامه با توجه به اینکه تا کنون فرمول قابل اطمینانی برای بدست آوردن ضریب اطمینان شیب سد­های خاکی ناهمگن ارائه نشده بود سعی بر آن شد که با بهره گرفتن از نرم افزار Geo-Slope بانک اطلاعاتی وسیعی از سدهای خاکی ناهمگن زیر 100 متر تولید شود و با توجه به بانک اطلاعاتی و الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک فرمول­هایی برای بدست آوردن ضریب اطمینان سدهای خاکی ناهمگن زیر 100 متر ارائه شود.

 1-4-       ساختار پایان نامه

سازماندهی این پایان نامه بدین صورت است که فصل دوم مروری بر پایداری شیب و شیروانی­ها، انواع آنها و روش آنالیز آنها می­باشد فصل سوم در ارتباط با الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک توضیح داده شده و فصل چهارم نحوه­ی مدل­سازی با نرم افزار Geo-Slope و ارائه فرمول برای شیب پایین دست سدهای خاکی می­باشد فصل پنجم به جمع­بندی و نتیجه ­گیری پایان نامه و ارائه پیشنهادها اختصاص داردفصل ششم نیز منابع و مراجع ارائه شده است.

تعداد صفحه :72

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

  *