یکی از مهم ترین خطرهایی که سدهای خاکی را تهدید می کند، شکست هیدرولیکی است. این پدیده اغلب در زمان اولین آبگیری سد، زمانی که فشار آب به طور ناگهانی در هسته افزایش می یابد، رخ می دهد. برای مطالعه ترک هیدرولیکی در هسته سد راه های مختلفی وجود دارد. در این مقاله سد هیته جووت در کشور نروژ که در اثر شکست هیدرولیکی آسیب دیده است، برای بررسی میزان کارآمدی روش های تعیین وقوع ترک هیدرولیکی انتخاب شده است. به این منظور با استفاده از روش اجزای محدود رفتار سد در زمان ساخت و اولین آبگیری مدلسازی شده است. سپس ترک خوردگی هیدرولیکی هسته این سد با استفاده از چند روش بررسی شده است. در مرحله بعد با استفاده از روابطی که پیش بینی درستی از ترک خوردگی سد هیته جووت ارایه کرده اند، شکست هیدرولیکی در هسته سد گلابر در استان زنجان مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این کار تحلیل کوپل تنش - فشار آب حفره ای برای سد انجام شده است. در نتیجه این ارزیابی ها مشخص شد روابط کمک پناه و قنبری پیش بینی درستی از ترک خوردگی هسته سد هیته جوت ارایه می کنند. همچنین وقوع شکست هیدرولیکی در سد گلابر غیرمحتمل تشخیص داده شد.

دبی جریان در سرریزها به طور مستقیم با طول تاج سرریز متناسب است، در صورتی که عرض کانال یا مخزنی که سرریز بر روی آن اجرا می شود محدود باشد، یکی از راهکارهای افزایش ظرفیت، افزایش طول تاج سرریز با زیگزاگ کردن سرریز در پلان می باشد. در این تحقیق تعداد 196 آزمایش بر روی 9 مدل فیزیکی با تغییر پارامترهای هندسی از جمله زاویه دیواره سرریز (α)، ارتفاع سرریز (P)، شکل دماغه ها، فرم تاج سرریز و شیب دهانه های ورودی جهت بررسی عملکرد هیدرولیکی سرریزهای کنگره ای انجام گردید. ضریب دبی سرریزهای کنگره ای با زاویه دیواره (o12=α) کمتر از زوایای دیگر (o20و o35=α) بدست آمده است. علت آن را می توان چنین بیان کرد که با افزایش زاویه دیواره سیکل ها، زاویه نزدیک شدن جریان با دیواره سیکل ها به حالت عمودی نزدیک تر شده و این سرریزها شبیه سرریزهای خطی عمل می کنند و در نتیجه ضریب دبی جریان بیشتر می شود. شیب دار کردن دهانه-های ورودی بدلیل کاهش افت جریان ورودی به سرریز و همچنین افزایش 10 درصدی ارتفاع سرریز و تغییر فرم تاج سرریز به فرم ربع دایره ای، ضریب دبی را افزایش داده ولی با نیم دایره ای کردن دماغه های بالادست تاثیر چندانی در ضریب دبی مشاهده نگردید. کارایی سیکل سرریزهای کنگره ای با افزایش زاویه دیواره ها کاهش می یابد بطوریکه در 2/0=H t/p کارایی سیکل سرریزهای کنگره ای با زوایای دیواره 35، 20 و 12 درجه به ترتیب برابر 1، 2 و 3 بدست آمده است.

با توجه به نیاز روزافزون کشور به نرخ تولید بیشتر از چاه های نفتی و بازدهی بیشتر مخازن نفت، فعال سازی مجدد چاه های نفت در ایران امری ضروری به نظر می رسد. تولید نفت باگذشت زمان، به دلیل کاهش فشار مخزن و بسته شدن ترک ها و منافذ میکروسکوپی موجود در سنگ مخزن کاهش می یابد. شکست هیدرولیکی به عنوان روشی برای تحریک مخازن نفتی به عوامل مختلفی ازجمله خصوصیات محیطی که شکستگی در آن رشد می کند، بستگی دارد. خصوصیات مکانیکی لایه ها به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای تأثیرگذار بر روند گسترش شکست هیدرولیکی و هندسه ی آن شناخته می شوند. در پژوهش حاضر، سعی بر این است که عوامل مختلف دخیل در شکست هیدرولیکی و تاثیر هر یک از آنها بر شکست هیدرولیکی بررسی شود تا محل مناسب برای انجام عملیات شکست هیدرولیکی انتخاب شود که باعث می شود هم هزینه های عملیاتی پایین بیاید و هم شکست بهتر و موثر تری داشته باشیم. در این تحقیق، توسط نرم افزار ABAQUS مدل سازی های عددی در 10 حالت مختلف انجام شده و سپس اثر هر یک از این پارامترهای ورودی، روی فشار شکست هیدرولیکی با انجام تحلیل حساسیت بررسی شده است. این پارامترهای ورودی که درواقع داده های چاه می باشند شامل مدول الاستیسیته، تنش افقی حداقل و حداکثر، تنش قائم، مقاومت کششی، نسبت پواسون و فشار منفذی می باشند. اطلاعات موردنیاز از چاه های حفرشده در سنگ های کربناته ی ایران گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که تنش افقی حداقل بیشترین تأثیر را بر روی فشار شکست دارد و پارامتر هایی مثل تنش قائم و مدول یانگ در تعیین فشار شکست بی تاثیر هستند.

اگرچه شکست هیدرولیکی دارای کاربردهای فراوانی می باشد اما فشار شکست بدست آمده از پروسه شکست هیدرولیکی دارای اهمیت فراوانی است، از این جهت که این فشار به تنش های برجای محیطی ارتباط پیدا می کند. در شکست هیدرولیکی سیال در طی زمان، به درون یک گمانه تزریق می شود تا زمانیکه فشار آن به حدی برسد که در جدار گمانه شکست کششی رخ دهد. فشار سیال درون گمانه، در لحظه رخداد شکست را فشار شکست می گویند که معادل است با نقطه پیک بدست آمده از منحنی فشار-زمان. روابط ساده و کلاسیکی وجود دارد که فشار شکست را به تنش های برجای محیطی ارتباط می دهد و تخمین تنش های برجا از چالش های مهم در ژئومکانیک می باشد. در این مقاله به مدل سازی شکست هیدرولیکی با استفاده از شبکه تفاضل محدود پرداخته می شود. مدل سازی به صورت دوبعدی با فرض کرنش مسطح می باشد. هدف از مدل سازی بررسی بر روی پارامترهای موثر بر فشار شکست می باشد، پارامترهایی که در روابط کلاسیک وجود ندارند اما موثر بر فشار شکست هستند. پس از صحت سنجی مدل و مطابق با نتایج این مقاله فشار شکست نه تنها به تنش های برجا و مقاومت کششی سنگ ارتباط دارد، بلکه شعاع گمانه ای که در آن شکست انجام می شود و ترک های از قبل موجود در جدار گمانه پارامترهایی موثر در شکست هیدرولیکی و فشار شکست هستند. تغییرات شعاع گمانه در حالت تنش های برجای همسان، تاثیری بر فشار شکست ندارد، اما در حالت تنش های ناهمسان، افزایش شعاع گمانه موجب کاهش فشار شکست می شود و با افزایش تنش انحرافی (اختلاف بین تنش های برجا)، نرخ کاهش فشار شکست نیز افزایش می یابد.

امروزه تأمین نیاز آبی، تغذیه سفره های زیرزمینی و کنترل سیلاب ها از اهداف ساخت سدها می باشند. از طرفی شکست سد می تواند با رهاسازی حجم عظیم آب منجربه تلفات حداکثری در پایین دست گردد. لذا با شبیه سازی این پدیده امکان آگاه کردن مدیران از ابعاد خسارات احتمالی، تصمیم گیری و مدیریت صحیح بحران میسر خواهد بود.در این تحقیق وضعیت هیدرولیکی شکست سدهای خاکی تبارک آباد و چهچهه در استان خراسان رضوی مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای شکست، روندیابی سیلاب به ازای سناریوهای مختلف نظیر شکست روگذری، رگاب و شکست آنی (اقدامات خرابکارانه) و نقشه های پهنه بندی و پارامترهای مربوطه تجزیه و تحلیل شده است. لذا با توجه به نتایج سرعت و عمق جریان سیلاب ناشی از شکست سد، زمان رسیدن اولین اثرات سیل و پهنه هایی که زیر آب خواهند رفت مشخص گردیده اند. بخشی از تحلیل های مورد استفاده در تحقیق حاضر، برنامه های کامپیوتری توسعه داده شده در بستر نرم افزار Mathematica بوده که در ترکیب با نتایج بدست آمده از نرم افزار BREACH امکان تعیین بدترین وضعیت شکست تدریجی سد از طریق یک فرآیند تکراری را فراهم می کند و در ادامه به منظور تحلیل جریان غیردائمی ناشی از شکست سد در نرم افزار HEC-RAS (دوبعدی) لحاظ شده است. به علاوه کد کامپیوتری کاربر را قادر خواهد ساخت تا تحلیل هایی به منظور تعیین مهمترین هیدروگراف خروجی از سد، با استفاده از روش مرتب سازی عملکرد پاسخ ها بر اساس شباهت به پاسخ ایده آل (TOPSIS) انجام داده که بر اساس آن، دو معیار اصلی برای هر هیدروگراف یعنی زمان دبی حداکثر و مقدار دبی حداکثر با ضریب وزنی برابر در فرآیندی ریاضی قرار خواهند گرفت.

فرایند شکست هیدرولیکی یکی از روش های متداول برای افزایش بهره وری چاه های نفتی است. در این روش، اعمال فشار هیدرولیکی در نقطه ی مشخصی از چاه، باعث ایجاد شکستگی هایی در مخازن شده و تراوایی آن افزوده می شود. در این تحقیق، روش شکست هیدرولیکی بر پایه مفاهیم روش المان محدود شبیه سازی شده است. بدین منظور با استفاده از نرم افزار ABAQUS شرایط معمول عملیات شکست هیدرولیکی در یک مخزن نفتی شبیه سازی شده و از تیوری مدل ترک چسبنده با قانون کشش-جدایش المان محدود توسعه یافته برای ایجاد و گسترش شکاف در درون مدل سه بعدی المان محدود استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که فشار شکست سازند با مقدار تحلیلی آن تطابق خوبی دارد. نمودار نرخ نشت سیال سه مرحله زمانی مختلف را نشان می دهد که دو مرحله اول، بیان کننده جهش در هدرروی سیال و مرحله سوم نیز هدرروی دینامیکی را نشان می دهد. تغییرات فشار سیال در راستای شکاف روند کاهشی را از خود نشان داد به طوریکه در یک ناحیه میزان فشار سیال از فشار منفذی اولیه مخزن کمتر است که ناشی از پدیده تاخیر سیال در نوک شکستگی می باشد. در نهایت نیز تحلیل حساسیتی بر روی تعدادی از پارامترهای موثر بر روی فشار شروع شکست انجام شد که با افزایش همه پارامترها به جز نسبت پواسون، فشار شروع شکست نیز بیشتر شد. همچنین با محاسبه تابع حساسیت و فاکتور حساسیت برای هر یک از پارامترها مشخص شد که مدول یانگ بیشترین و ضریب نرخ نشت سیال کمترین تاثیر را بر روی فشار شروع شکست دارد.

هدف اصلی مقاله حاضر بررسی پدیده رگاب واثر این پدیده در شکست هیدرولیکی سدهای خاکی می باشد. رگاب پدیده ای است که دراثر تغییر جهت حرکت آب به سمت بالا در پایین دست سازه های هیدرولیکی رخ می دهد. این پدیده یکی از مسائل مهم در شکست هیدرولیکی سدهای خاکی، تخریب کانالهای آبیاری وزهکشی محسوب می شود. با توجه به اهمیت این پدیده در سدهای خاکی وارتباط آن با شکست هیدرولیکی، در این تحقیق به علل و عوامل موثر در ایجاد رگاب، روش های کنترل وکاهش نشت از بدنه و پی سدهای خاکی، محدودیت ها وتوصیه های لازم جهت طراحی سدها برای مقابله وپیشگیری با پدیده piping ارائه خواهد گردید.