جستجو در سایت :   

دانشگاه شهید باهنر کرمان

دانشکده  فنی مهندسی

بخش مهندسی عمران

پایان­نامه 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 گیری از الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک

استاد راهنما :

دکتر سید مرتضی مرندی

استادمشاور :

دکتر محمد حسین باقری پور

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

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

چکیده :

احداث سدها، یکی از مهم­ترین و حیاتی­ترین پروژه­ها در هر کشور محسوب می­گردد و طرح ایمن و اقتصادی آنها نیازمند زمان و هزینه­ی زیادی می باشد. یکی از مورد هایی که همواره ایمنی سدهای خاکی را تهدید می­کند، پایداری شیب­ها می باشد. در این پژوهش با بهره گیری از نرم افزار Geo-Slopeکه بر پایه­ی تعادل حدی استوار می باشد تعداد 10368 سد که در آنها مشخصات مقاومتی هسته و پوسته و مشخصات هندسی سد در محدوده­های منطقی تغییر می­کنند، مدل­سازی شده و ضریب اطمینان پایداری شیب پایین دست آنها محاسبه گردیده می باشد با بهره گیری از نتایج بدست آمده و بکارگیری الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک(GP)، ارتباط­هایی جهت تعیین ضریب اطمینان حاصل شده می باشد 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 مطالعه دو سد احداث شده مدل گردید و مورد ارزیابی قرارگرفت که نتایج حاکی از عملکرد مناسب و دقت  روش ارائه شده می باشد.

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

 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 خاک­ها……………………………………………………………………………………. 6

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

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

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

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

     2-2-2-1- شکست صفحه‌ای…………………………………………………………………………………… 9

     2-2-2-2- شکست گوه‌ای……………………………………………………………………………………… 9

     2-2-2-3- شکست 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 کارلو………………………………………………………………………………………. 13

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

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

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

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

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

     2-4-1-1- مطالعه امکان رخ دادن شکست صفحه‌ای……………………………………………………. 16

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

   2-4-2- شکست گوه‌ای………………………………………………………………………………………….. 19

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

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

   2-4-3- شکست دایره‌ای………………………………………………………………………………………… 20

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

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

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

2-5-  پایداری خاکریزها با روش باریکه‌های 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 بهره گیری از الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک در به دست آوردن ضریب اطمینان………………………… 49

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

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

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

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

4-2- طریقه و چگونگی 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 واکاوی………………………………………………………………………………………………………. 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-مطالعه 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 می­گردد 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 می باشد، سد بتنی قوسی که ممکن می باشد تک قوسی یا دو قوسی باشد، سد بتنی پایه دار و پشت بنددار، سد پاره سنگی (که سنگی و سنگریزه ای هم گفته می گردد)و سد خاکی که عمده مصالح آن مواد خاکی و پاره سنگی می باشد.

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

از زمان­های بسیار پیش احداث سدهای خاکی به مقصود تنظیم و ذخیره­ی آب معمول بوده می باشد،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 توانسته­اند 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. مقصود از سد­های غلتکی این می باشد که ساخت سد با روش کوبیدن خاک که به وسیله ی غلتک می باشد صورت می­گیرد و روش هیدرولیکی این می باشد که با انباشته شدن مصالح ساخت سد صورت می­گیرد. از دیدگاه همگنی بدنه سد، سد­های خاکی را می توان به سه دسته تقسیم بندی نمود:سد­های خاکی همگن، سدهای خاکی مطبق یا مغزه دار و سدهای خاکی دیافراگمی.

سدهای خاکی همگن به سدی گفته می­گردد که تمام بدنه آن از یک نوع مصالح ساخته می­گردد. سدهای خاکی مطبق یا ناهمگن از معمول­ترین نوع سد­های خاکی می باشد. در این نوع، تأثیر آب­بندی سد به عنوان مخزن به عهده­ی مغزه می باشد و تأثیر استحکام و پایداری را اکثرا پوسته اعمال می­کند.سد­های خاکی دیافراگمی به این شکل می باشد که تمام بدنه از مواد درشت دانه یا مخلوط ساخته می­گردد و فقط بخشی که تأثیر 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 در نظر داشتن پر اهمیت بودن گسیخته شدن دامنه­ها کوشش شده در این پایان­نامه این مسئله مطالعه گردد 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 می باشد .فلنیوس(1927)ابتدایی­ترین روش را برای بدست آوردن ضریب اطمینان به روش باریکه­های قائم ارائه نمود اما 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 نمود در این روش اثر نیروهایی که روی وجوه جانبی قطعات اقدام می­کنند، نیز تاحدودی در نظر گرفته می­گردد[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 گونه کامل تشریح شده می باشد [4].اسپنسر(1973-1967) یک روش ساده با دقت کافی ارائه نمود که با بهره گیری 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 گیری از روش شبکه­ی عصبی راه­کاری را برای پیش­بینی 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 پایان­نامه با در نظر داشتن اینکه تا کنون فرمول قابل اطمینانی برای بدست آوردن ضریب اطمینان شیب سد­های خاکی ناهمگن ارائه نشده بود کوشش بر آن گردید که با بهره گیری از نرم افزار Geo-Slope بانک اطلاعاتی وسیعی از سدهای خاکی ناهمگن زیر 100 متر تولید گردد و با در نظر داشتن بانک اطلاعاتی و الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک فرمول­هایی برای بدست آوردن ضریب اطمینان سدهای خاکی ناهمگن زیر 100 متر ارائه گردد.

 1-4-       ساختار پایان نامه

سازماندهی این پایان­نامه به این شکل می باشد که فصل دوم مروری بر پایداری شیب و شیروانی­ها، انواع آنها و روش واکاوی آنها می­باشد فصل سوم در ارتباط با الگوریتم برنامه نویسی ژنتیک تبیین داده شده و فصل چهارم چگونگی­ی مدل­سازی با نرم افزار Geo-Slope و ارائه فرمول برای شیب پایین دست سدهای خاکی می­باشد فصل پنجم به جمع­بندی و نتیجه­گیری پایان­نامه و ارائه پیشنهادها اختصاص داردفصل ششم نیز منابع و مراجع ارائه شده می باشد.

تعداد صفحه :72

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد : بهینه سازی فرآیند لجن فعال

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 گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

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.

***  **** ***

دسته‌ها: عمران