Numerical Simultion of 3D Flow Through Embankment Dams with Fractures

Parnia, Hossein and Safarzadeh, Akbar and Safarzadeh, Zolfaghar (2019) Numerical Simultion of 3D Flow Through Embankment Dams with Fractures. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
final parnia1.pdf

Download (1MB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

Research Aim:The occurrence of internal erosion is one of the main causes of the destruction and failure of earth dams. The internal erosion begins due to the occurrence of cracks in the core of the earth dams, and due to the gradually expansion of the cracks and the occurrence of the piping phenomenon, the seepage rate increases. The reason for the occurrence of cracks in the core of the earth dams is mainly due to the following factors: 1. the heterogeneous formation of foundation, 2.arching phenomenon and3. hydraulic failure phenomenon. After the occurrence of these cracks, the core deforms. The occurrence of cracking affects the seepage pattern in the body and can affect the overall performance of the core in the long time by exacerbating the seepage phenomenon. In this research, the effect of shape, position, number, direction and position of cracks on the discharge and flow through the earth dams has been investigated numerically. Research method:The purpose of this study was to investigate the effects of shape, position, angle, and number of cracks as well as changes in the permeability of the earth dams on the seepage phenomenon and discharge through the core of earth dams using three-dimensional numerical simulations. Based on the results of the present study: 1- Water surface level increases by increasing the crack level, 2- Discharge through the embankment dam decreases by increasing the crack level. 3- Comparison of dual cracks and single crack cases shows that in dual crack case, water surface level through the embankment is lower than the single crack case. Furthermore, for dual cracks near the water surface level, discharge through the embankment is higher than the single crack case. 4- For cracks with different lengths, by increasing the crack level, discharge decreases and the decreasing rate of the discharge increases for cracks very close to the water surface level. It should be mentioned that, for short cracks, the crack level does not affect the discharge through the dam. 5- By increasing the permeability of the embankment, seepage discharge increases, but the water surface level does not change considerably. 6- By increasing the thickness of the crack, at different crack levels, the water surface level increases and the seepage discharge gets higher. 7- By increasing the crack angle, water surface level and seepage discharge increase. The increase of water surface level and discharge in positive angles is higher than the negative angles. 8- Water surface profiles for -5 and +5 angle are identical. 9- In horizontal cracks, by increasing the crack length, seepage discharge increases. In aligned cracks with positive angle, the crack length does not affect the discharge, but in cracks with negative alignment, increasing of the crack angle, partially decreases the seepage discharge. Conclusion:Based on the results of the present study, water surface profile and discharge through the embankment dams strongly depends on crack length, crack location relative to the water surface, crack alignment, number of cracks and permeability of the embankment material.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: شبیه¬سازی عددی ساختارسه بعدی جریان عبوری از بدنه سدهای خاکی دارای درزه و شکاف
Persian Abstract: هدف:هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر شکل، موقعیت، زاویه و تعداد ترک و همچنین تغییر در نفوذپذیری سد خاکی بر پدیده نشت و دبی حاصل از آن در هسته سدهای خاکی با استفاده از شبیه¬سازی عددی سه بعدی می باشد. روش‌شناسی پژوهش:در این تحقیق با استفاده از نرم افزار FLOW3Dو فعال نمودن بخش Porous mediaالگوی نشت و دبی حاصل از آن در حالات مختلف وقوع ترک در بدنه سد خاکی شبیه¬سازی عددی شده است. برای صحت سنجی از داده¬های موجود آزمایشگاهی استفاده شدهودر ادامه بررسی پارامتریک بر روی ابعاد، زاویه، موقعیت،تعداد ترک و ضریب نفوذ¬پذیری بر پدیده تراوش انجام شده است. یافته‌ها:براساس تحقیق حاضر 1-با افزایش ارتفاع ترک در ترازهای مختلف تراز پروفیل سطح آب افزایشیافته است.2 -با افزایش تراز ترک مقدار دبی سیر نزولی داشتهیعنی با افزایش تراز ترک دبی خروجیکاهش پیداکرده است.3- با مقایسه ترک¬های دوتایی و تکی در ترازهایملاحضه شده، پروفیل سطح آب در ترک¬های دوتایی نسبت به ترک¬های تکیکاهش پیدا کرده، هم چنین در صورت وجودترک-های دوتایی دبی آن نسبت به وجود ترکتکی کاهش پیداکرده است. ولی برای حالتی که ترک¬های دوتایی در تراز نزدیک سطح آب قرار می¬گیرند مقدار دبی آن نسبت به حالت ترک تکی که نزدیک سطح آب قرار می¬گیرد افزایش پیداکرده است.4-برای ترک¬هاباطول¬های مختلف با افزایش تراز ترک مقدار دبی عبوری کاهش پیدا کرده و هرچه ترک به سطح آب نزدیکترشده این کاهش بیشترشده است. نکته قابل توجه اینکه برای ترک¬ها باطول کوتاهتر، افزایشیا کاهش ترازترک تاثیر چندانی بر مقدار دبی عبوری نداشته است.5 -با افزایش ضریب نفوذ¬پدیری، مقدار دبی افزایش پیداکرده و افزایش ضریب نفوذپذیری تاثیری بر پروفیل سطح آب نداشته است. 6 -با افزایش ضخامت ترک در ترازهای مختلف پروفیل سطح آب افزایش یافته و با افزایش ضخامت ترک مقدار دبی نیز سیر صعودی داشتهاست. موقعی که ترک، نزدیک به سطح آب قرار گرفته دبی آن نسبت به ترازهای پایین¬تر به صورت قابل ملاحظه¬ای کاهش پیداکرده است. 7 -موقعی که ترک در زاویه صفر درجه قرار گرفته پروفیل سطح آب و دبی نسبت به موقعی که ترک دارای زاویه¬های مختلف میباشدافزایش پیدا کرده است، بدین صورت که هر چه زوایه ترک افزایش پیدا کرده پروفیل سطح آب و دبی سیر نزولی پیداکرده است. این افزایش دبی هنگامی که زوایا مثبت هستند(5،10،15 ) بیشتر از زمانی است که ترک دارای زاویه های منفی (5-،10-، 15-) میباشد.8 -برای زاویههای معکوس یعنی 5 درجه با 5 - درجه و همچنین برای سایر زوایای معکوس پروفیل سطح آب منبطق با یکدیگر هستند.9 -برای زوایای صفر درجه با افزایش طول ترک مقدار دبی افزایش پیداکرده و برای زوایای مثبت، افزایش طول ترک تاثیر چندانی بر افزایشیا کاهش دبی نداشته است ولی افزایش طول ترک برای زوایای منفی باعث کاهش دبی به صورت جزئیشده است. نتیجه‌گیری:براساس نتایج حاصل از تحقیق، الگوی سطح آب ودبی وابستگی شدیدی به طول ترک و موقعیت آن نسبت به سطح آب، زاویه قرار¬گیری، ضریب نفوذ¬پذیری و تعدادترک دارد.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Safarzadeh, AkbarUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Safarzadeh, ZolfagharUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Date Deposited: 26 Jun 2019 10:14
Last Modified: 26 Jun 2019 10:14
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/7126

Actions (login required)

View Item View Item