| فنی،مدیریتی،حقوقی| اعتبار،چابکی،پاسخگویی|

بررسی عددی پایداری ناشی ازتغییر‌شکل سدهای خاکی، تحت بارگذاری انفجاری در بدنه‌سد، مطالعه موردی در سد‌‌ علویان مراغه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد عمران مهندسی آب وسازه های هیدرولیکی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران.

2 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران.

چکیده
انفجارها به عنوان رویدادهای دینامیکی با ماهیت ناگهانی، امواج شوک، فشارهای انفجاری و تنش‌های کششی شدیدی ایجاد می‌کنند که می‌توانند پایداری سازه‌هایی مانند سدها را به شدت تهدید نمایند. با وجود سابقه وقوع انفجار در سدها در طول تاریخ، مطالعات پیشین عمدتاً بر سدهای بتنی متمرکز بوده‌اند، در حالی که پژوهش‌ها در مورد سدهای خاکی - که سهم غالب سدهای جهان به ویژه در ایران را تشکیل می‌دهند - بسیار محدود است. این پژوهش با هدف پر کردن این خلا، به بررسی عددی اثرات بارگذاری انفجاری بر تغییرشکل و پایداری سدهای خاکی با استفاده از روش اجزای محدود در نرم‌افزار آباکوس/اکسپلیسیت می‌پردازد. در این راستا، مدل سه‌بعدی غیرخطی سد خاکی علویان در مراغه با در نظر گرفتن اندرکنش خاک-سازه و انتشار امواج ضربه‌ای در محیط‌های ناهمگن (خاک، آب و هوا) توسعه داده شد. شبیه‌سازی انفجارهای سطحی با معادل تی‌ان‌تی 500، 1000 و 1500 کیلوگرم در بازه زمانی ۲ ثانیه انجام گردید. نتایج نشان‌دهنده حساسیت بالای مدلسازی به اندازه المان‌های مش، به ویژه در ناحیه کانون انفجار است. الگوی تغییرشکل سد رابطه مستقیمی با جرم مواد منفجره دارد، به طوری که بیشینه جابه‌جایی (۱.۲ متر برای بار ۱۵۰۰ کیلوگرمی) در میانه تاج سد و کمینه آن (۰.۳ متر) در ناحیه پنجه سد رخ می‌دهد. همچنین، تجزیه و تحلیل مکانیسم‌های اتلاف انرژی و رفتار پلاستیک موضعی خاک، بینش‌های کلیدی برای طراحی سدهای مقاوم‌تر در برابر انفجار ارائه می‌کند. این یافته‌ها مبنایی برای تدوین راهبردهای بهینه‌سازی هندسه سد، انتخاب مصالح و استقرار حسگرهای پایش آسیب در سدهای خاکی محسوب می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical Analysis of Blast-Induced Deformation and Stability in Earthen Dams: A Case Study of Alavian Dam, Maragheh, Iran

نویسندگان English

Mohammad mehdi Ahmadi 1
Babak Alinejad 2
Hamzeh Ahmadi 2
1 MS in Water and Hydraulic Structural Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran.
2 Assisstant Professor, Department of Engineering, University of Maragheh, Maragheh, Iran.
چکیده English

Explosive events generate sudden shockwaves, dynamic pressure, and tensile forces that propagate through structures, posing critical risks to dam integrity. While historical incidents highlight the vulnerability of dams to explosive attacks, existing research predominantly focuses on concrete dams, with limited attention to earthen dams—despite their global prevalence, particularly in regions like Iran. This study addresses this gap by conducting a comprehensive numerical investigation of blast-induced deformation and stability in earthen dams using Abaqus/Explicit finite element software. A three-dimensional nonlinear dynamic model of the Alavian Dam in Maragheh, Iran, was developed to simulate surface explosions (500, 1000, and 1500 kg TNT equivalents) over a 2-second duration, accounting for soil-structure interaction and shockwave propagation through heterogeneous media (soil, water, and air). Key findings reveal significant mesh sensitivity in the simulations, emphasizing the necessity of refined meshing near the blast epicenter. Deformation patterns exhibited a direct correlation with explosive mass, peaking at the dam’s crown (maximum displacement: 1.2 m for 1500 kg) and diminishing toward the toe (0.3 m). The results underscore the critical role of localized material plasticity and energy dissipation mechanisms in mitigating blast effects. These insights provide actionable guidelines for enhancing blast resistance in earthen dam design, including optimized geometry, reinforcement strategies, and sensor placement for early threat detection. This work establishes a benchmark for future studies on geostructural resilience under extreme dynamic loading.

کلیدواژه‌ها English

  • Blast-induced loading
  • Nonlinear dynamic response
  • Coupled Lagrangian-Eulerian (CEL) analysis
  • Earthen dam stability
  • Finite element modeling (FEM)
  • تاریخ دریافت 28 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری 02 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش 08 شهریور 1404
  • تاریخ اولین انتشار 08 شهریور 1404
  • تاریخ انتشار 01 آذر 1404