Published September 19, 2022
| Version v1
Publication
Open
Stability Analysis of the New Section in Raising the Existing Composite Wala Dam Using Finite Element Methods
- 1. German Jordanian University
- 2. Fahd bin Sultan University
- 3. Jordan University of Science and Technology
Description
Jordan is a country with a population that increases steadily but is punctuated by waves of refugees. Henceforth, Jordan will be destabilized with prolonged and potential water shortages. With both climate and population changes, the nation needs to implement comprehensive reform. In many cases, raising the height of an existing dam would help reduce the gap between the sources and water demands. Consequently, the original Wala dam in Jordan with a capacity of 9.3 million cubic meters (MCM) was raised to achieve a capacity of 25 MCM. The Wala dam was raised uniquely and unusually, which raises concerns about its stability and safety. In this paper, a two-dimensional plane strain model was conducted using finite element modeling (FEM) on the Wala dam to investigate the stability conditions of the raised dam. Several material properties were used in this study. These properties are density, Poisson's ratio, elastic modulus, and friction angle. Stresses and deformations of the new section within the dam body, dam foundation, and an earthfill embankment are presented and compared with the original dam. Results showed that the stresses after raising the height of the dam body are below 1.5 MPa, and it is within the allowable range. Moreover, the stability analysis showed that the stresses and deformation are minimal and negligible. Also, no failure was observed or reported within the soil. Furthermore, a stability analysis of the slip surface of the new body of the dam structure using the finite element method is introduced. Two potential slip surfaces were examined, and a surface-to-surface contact element is modeled to simulate the slip surface. In addition, settlement field observations for 16 months are presented and discussed in this paper.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الأردن بلد يزداد عدد سكانه باطراد ولكن تتخلله موجات من اللاجئين. من الآن فصاعدًا، سيتعرض الأردن لزعزعة الاستقرار بسبب النقص المطول والمحتمل في المياه. مع كل من التغيرات المناخية والسكانية، تحتاج الأمة إلى تنفيذ إصلاح شامل. في كثير من الحالات، من شأن رفع ارتفاع السد الموجود أن يساعد في تقليل الفجوة بين المصادر والطلب على المياه. وبالتالي، تم رفع سد ولاء الأصلي في الأردن بسعة 9.3 مليون متر مكعب لتحقيق سعة 25 مليون متر مكعب. أثير سد والا بشكل فريد وغير عادي، مما يثير مخاوف بشأن استقراره وسلامته. في هذه الورقة، تم إجراء نموذج انفعال مستوي ثنائي الأبعاد باستخدام نمذجة العناصر المحدودة (FEM) على سد والا للتحقيق في ظروف استقرار السد المرتفع. تم استخدام العديد من خصائص المواد في هذه الدراسة. هذه الخصائص هي الكثافة، ونسبة بواسون، ومعامل المرونة، وزاوية الاحتكاك. يتم عرض ضغوط وتشوهات القسم الجديد داخل جسم السد وأساس السد وسد الردم الأرضي ومقارنتها بالسد الأصلي. أظهرت النتائج أن الضغوط بعد رفع ارتفاع جسم السد أقل من 1.5 ميجا باسكال، وهي ضمن النطاق المسموح به. علاوة على ذلك، أظهر تحليل الاستقرار أن الضغوط والتشوه ضئيلة ولا تذكر. أيضًا، لم يتم ملاحظة أي عطل أو الإبلاغ عنه داخل التربة. علاوة على ذلك، يتم إدخال تحليل ثبات السطح الانزلاقي للجسم الجديد لهيكل السد باستخدام طريقة العناصر المحدودة. تم فحص سطحين منزلقين محتملين، وتم نمذجة عنصر تلامس سطح إلى سطح لمحاكاة سطح الانزلاق. بالإضافة إلى ذلك، يتم عرض الملاحظات الميدانية للتسوية لمدة 16 شهرًا ومناقشتها في هذه الورقة.Translated Description (French)
La Jordanie est un pays dont la population augmente régulièrement mais qui est ponctué par des vagues de réfugiés. Désormais, la Jordanie sera déstabilisée avec des pénuries d'eau prolongées et potentielles. Avec les changements climatiques et démographiques, la nation doit mettre en œuvre une réforme globale. Dans de nombreux cas, l'augmentation de la hauteur d'un barrage existant aiderait à réduire l'écart entre les sources et la demande en eau. En conséquence, le barrage original de Wala en Jordanie d'une capacité de 9,3 millions de mètres cubes (MCM) a été augmenté pour atteindre une capacité de 25 MCM. Le barrage de Wala a été élevé de manière unique et inhabituelle, ce qui soulève des inquiétudes quant à sa stabilité et à sa sécurité. Dans cet article, un modèle de déformation plane bidimensionnelle a été réalisé en utilisant la modélisation par éléments finis (FEM) sur le barrage de Wala pour étudier les conditions de stabilité du barrage surélevé. Plusieurs propriétés matérielles ont été utilisées dans cette étude. Ces propriétés sont la densité, le rapport de Poisson, le module élastique et l'angle de frottement. Les contraintes et les déformations de la nouvelle section à l'intérieur du corps du barrage, de la fondation du barrage et d'un remblai de remblai sont présentées et comparées au barrage d'origine. Les résultats ont montré que les contraintes après élévation de la hauteur du corps du barrage sont inférieures à 1,5 MPa et se situent dans la plage autorisée. De plus, l'analyse de stabilité a montré que les contraintes et les déformations sont minimales et négligeables. De plus, aucune défaillance n'a été observée ou signalée dans le sol. En outre, une analyse de stabilité de la surface de glissement du nouveau corps de la structure de barrage en utilisant la méthode des éléments finis est introduite. Deux surfaces de glissement potentielles ont été examinées, et un élément de contact surface-surface est modélisé pour simuler la surface de glissement. En outre, les observations sur le terrain de règlement pendant 16 mois sont présentées et discutées dans ce document.Translated Description (Spanish)
Jordania es un país con una población que aumenta constantemente, pero está salpicado por oleadas de refugiados. A partir de ahora, Jordania se desestabilizará con una escasez de agua prolongada y potencial. Con los cambios climáticos y de población, la nación necesita implementar una reforma integral. En muchos casos, elevar la altura de una presa existente ayudaría a reducir la brecha entre las fuentes y las demandas de agua. En consecuencia, la presa original de Wala en Jordania con una capacidad de 9,3 millones de metros cúbicos (MCM) se elevó para alcanzar una capacidad de 25 MCM. La presa de Wala se levantó de forma única e inusual, lo que plantea preocupaciones sobre su estabilidad y seguridad. En este documento, se realizó un modelo de deformación plano bidimensional utilizando modelado de elementos finitos (FEM) en la presa de Wala para investigar las condiciones de estabilidad de la presa elevada. En este estudio se utilizaron varias propiedades del material. Estas propiedades son la densidad, la relación de Poisson, el módulo elástico y el ángulo de fricción. Las tensiones y deformaciones de la nueva sección dentro del cuerpo de la presa, la cimentación de la presa y un terraplén se presentan y comparan con la presa original. Los resultados mostraron que las tensiones después de elevar la altura del cuerpo de la presa están por debajo de 1,5 MPa y están dentro del rango permitido. Además, el análisis de estabilidad mostró que los esfuerzos y la deformación son mínimos e insignificantes. Además, no se observó ni informó ninguna falla dentro del suelo. Además, se introduce un análisis de estabilidad de la superficie de deslizamiento del nuevo cuerpo de la estructura de la presa utilizando el método de elementos finitos. Se examinaron dos posibles superficies de deslizamiento y se modeló un elemento de contacto de superficie a superficie para simular la superficie de deslizamiento. Además, en este documento se presentan y discuten las observaciones de campo de los asentamientos durante 16 meses.Files
6989122.pdf.pdf
Files
(4.5 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f43c0d3c5b5f2877deabb625a7c3658a
|
4.5 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحليل ثبات القسم الجديد في رفع سد الولاء المركب القائم باستخدام طرق العناصر المحدودة
- Translated title (French)
- Analyse de stabilité de la nouvelle section dans l'élévation du barrage composite existant de Wala à l'aide de méthodes par éléments finis
- Translated title (Spanish)
- Análisis de estabilidad de la nueva sección en la elevación de la presa Wala compuesta existente utilizando métodos de elementos finitos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4296784696
- DOI
- 10.1155/2022/6989122
References
- https://openalex.org/W1989722997
- https://openalex.org/W2010552502
- https://openalex.org/W2043550231
- https://openalex.org/W2141305017
- https://openalex.org/W2553042461
- https://openalex.org/W3155432980
- https://openalex.org/W3198866007
- https://openalex.org/W3207654543
- https://openalex.org/W4206792206