Hydropower is one of the few energy sources with the ability to store a resource and thus regulate electricity production. When the water level in a reservoir changes, this affects the pore water pressures in the dam. This study includes how the slope stability of a dam changes with regard to varying pore water pressure, as a result of cyclical water fluctuations. The study has been carried out by simulations with the finite element program PLAXIS 2D, where a small-scale and homogeneous fill dam is subjected to water level fluctuations followed by a constant variation of the reservoir level. The analysis includes variation in the location and appearance of the groundwater line in the dam, flow direction and development of pore water pressure and safety factor against slope failue. In the sensitivity study, the influence of tolerated error in the finite element program, choice of material model, cycle time and hydraulic conductivity is analysed. The simulations have shown that the pore water pressures generally have a decreasing trend with an increased number of cycles of water fluctuation. This as a result of a decreasing level of water saturation in the upper parts of the dam. The decreasing trend in pore water pressure contributes to an increased effective stress, which in turn gives an increased shear strength and the dam thus has an increasing trend for safety against slope failure. The sensitivity analysis shows that both cycle time and hydraulic conductivity and to some extent choice of material model are parameters that influence the development of pore water pressure. Adaptation of the tolerated error in the finite element program is crucial for evaluation of the result. A minor influence in the choice of material model is noted, above all the applicable safety factor where Hardening soil, after a number of cycles, underestimates the safety against slope failure in comparison with the UBC3D-PLM model. / Vattenkraft är en av få energikällor med förmåga att lagra en resurs och på så sätt reglera elproduktionen. När magasinsnivån i en reservoar förändras påverkar detta porvattentrycken i dammen. I det här arbetet studeras hur släntstabiliteten för en damm förändras med hänsyn till varierande porvattentryck, som följd av cykliska vattenfluktuationer. Studien har utförts genom simulering med finita elementprogrammet PLAXIS 2D, där en småskalig och homogen fyllningsdamm utsätts för vattenfluktuationer som följs av en konstant variation av magasinsnivån. Analysen omfattar variation av grundvattenlinjens läge och utseende i dammen, flödesriktning samt utveckling av porvattentryck och säkerhetsfaktor mot skred. I känslighetsstudien analyseras påverkan av tolererat fel i finita elementprogramet, val av materialmodell, cykeltid för vattenfluktuationer samt hydraulisk konduktivitet. Simuleringarna har visat att porvattentrycken generellt får en sjunkande trend med ökat antal cykler av vattenfluktuation. Detta till följd av en minskande nivå av vattenmättnad i dammens övre delar. Den minskande trenden i porvattentryck bidrar till en ökad effektivspänning, vilket i sin tur ger en ökad skjuvhållfasthet och dammen får därmed en ökande trend för säkerheten mot stabilitetsbrott. Genomförd känslighetsanalys visar att både cykeltid och hydraulisk konduktivitet och till viss del val av materialmodell är parametrar som påverkar porvattentryckens utveckling. Anpassning av det tolererade felet är avgörande för utvärdering av resultatet. En mindre påverkan i val av materialmodell noteras, framför allt gällande säkerhetsfaktor där Hardening soil efter ett antal cykler underskattar säkerheten mot skred i jämförelse med UBC3D-PLM model.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-104031 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Widén, Emma |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0016 seconds