سدهای سنگی سدهایی هستند که عمدتا از سنگ (توده سنگی) تشکیل یافته اند بدیهی است همان طوری که میدانیم توده سنگی باید به نحوی غیر قابل نفوذ باشد یعنی دارای پرده غیر قابل نفوذ باشد که در این نوع سدها پرده فوق را در بالا دست سد و در شیروانی بالا دست قرار می دهند.
ساختمان این نوع سدها در جاهایی که ساختن سایر انواع سدها امکان پذیر نباشد و همچنین معدن سنگ مناسب در محل باشد نیز مورد پیدا می کند.این نوع سدها معمولا در بست سنگی اجرا می شوند منتها آن شرایط و مقاومت زیاد بستر سنگی را که برای سد های بتنی مورد لزوم است،در اینجا موردی ندارد.من باب مثال این نوع سدها (سنگی) را می توان در بستر سنگ شیست بنا نهاد ولی برای سد بتنی (پس از بررسی نتایج آزمایشگاهی بر روی نمونه های سنگی) این کار ممکن است خالی از اشکال نباشد.بستر سنگی باید عاری از گسل و غیره باشد و مواد شن و ماسه و غیره از بستر سنگی بر داشته شود.سدهای سنگی معمولا دارای سه قسمت متمایز و عمده زیر می باشند:
الف) توده سنگ لاشه با ابعاد بزرگ (ریخته شده در قشر برروی هم)
ب) قشر سنگ چین در بالادست قسمت قبلی (منظم و کوبیده شده)
ج) پرده آب بند که بر روی قشر سنگ چین قبلی سوار است که در این حالت تیز مانند سایر سدها (سدهای خاکی) پرده آب بند باید در زیر سد از حرکت آب جلوگیری کند لذا همان اصول حرکت آب در زیر سد (فرمول دارسی) مطرح است.
ضمناً در سدهای مدرن که امروزه بیشترین کاربرد را دارند ساختمان این چنین است که در این نوع سد مسئله لغزش مطرح نیست چه مقاومت برشی (خیلی زیاد) سطوح سنگ و همچنین پرده آب بند در بالا دست مسئله ای را مطرح نمی کند.ضخامت تاج سد و ارتفاع آزاد روی دریاچه سد بر اساس همان اصول و فرمول های گفته شده در سدهای خاکی است.
مشخصات مقطع ساختمانی سدهای سنگی:
ضخامت قشر بتن مسلح در بالا دست معمولا 50-30 سانتیمتر (و احیاناً کمی بیشتر) است که در جهت عمودی و افقی با آهن گرد (یا تور) مسلح شده است مقداردرصد آهن فوق نعمولا 5/0 درصد در جهت عمودی7/0 درصد افقی است.همچنین بتن فوق به منظور داشتن ضریب قابلیت نفوذ حداقل باید دارای دانه بندی پیوسته باشد تا حد اکثر مخصوص و حداکثر اتلاف گرادیان را داشته باشد.
مزیت سدهای سنگی:این نوع سدها (سد سنگی)در مناطق زلزله خیز مناسب می باشد چه در اثر زلزله مواد سنگی فوق بر روی هم میغلتند و بزرگترین ضایعه ای که ممکن است پیش آید امکان ترک خوردن پرده آب بند بالا دست است.
این مزیت سدهای سنگی امروز شناخته شده است و از این نوع سدها در تمام دنیا (حتی در حال حاضر) ساخته می شود.سد قشلان در کردستان یکی از انواع سدهای سنگی است.
مشخصات اجرایی سدهای سنگی
یکی از مسائل عمده در سدهای سنگی مسئله اجرای سد سنگی است و در بعضی از مواد اجرای آن خالی از اشکال نیست.مثلا اجرای پوشش بتنی در روی سطح شیب دار برای پیمانکار کم تجربه در این نوع کار خالی از اشکال نیست.
سد های خاکی
سد های خاکی از توده غیر قابل نفوذی تشکیل شده اند که در جهت عمد بر جریان رودخانه در محل مناسبی به منظور (یا منظور های) معینی احداث می شوند توده فوق باید:
1- تعادل خود را در حالات مختلف (خشکی و پر آبی رود خانه ) و فصول مختلف (از نظر اقلیمی ) حفظ نماید.
2- به عنوان مخزن و منبع آب ، غیر قابل نفوذ (نشت) باشد.
با تعاریف فوق می توان به این نتیجه رسید که در سد های خاکی هرگز نباید آب در یاچه از آن سرریز شود چه سرریزی آب دریاچه از روی سد با ضایعات بزرگ و جبران ناپذیر همراه خواهد بود.لذا طغیانگیر این سدها باید قادر به تخلیه طغیان های استثنایی (10000 ساله در مورد سد های مخزنی بزرگ و پروژه های مهم) باشد.
مواد خاکی مقطع این سدها صددرصد خاک بر داری و یا خاک قرضه نیست و باید به منظور حصول مشخصات مورد لزوم با مواد خاکی و سنگی سایر قرضه ها (یا معادن)به نسبت های معینی اختلاط یابد.
الف)بستر سد های خاکی
در بستر های سنگی سالم ، سد خاکی را می توان بدون هیچ مشکلی بر روی آن پیادا نمود ولی در صورتی که بستر فوق دارای شکاف و یا ترک هایی ( گسل) باشد در این صورت باید مطالعات زمین شناسی کافی برای آن انجام گیرد تا وضعیت و عمق شکاف ها مشخص شود. در این نوع زمین ها معمولا با تزریق سیمان (تحت فشار) قابلیت نفوذ آب در زیر سد را تا حد قابل قبولی کم می کنند. در زمین های غیر قابل نفوذ (رسی و یا عمدتا رسی) مسلما حرکت آب در زیر سد نباید مشکل عمده ای باشد ولی مشکل عمده دیگر وجود دارد و آن مشکل عدم امکان بارگزاری سریع در این نوع زمین ها است که مدت زمان ساختمان سد را طولانی تر از سایر زمین ها می کنند.دلیل این مطلب ذیلا بیان خواهد شد.(Pore water-pressure)
ب)مسئله فشار آب در داخل فضای بین ذراتی رس Pore water-pressure
خاک رس اصولا با ذراتی به درشتی بسیار ریز تشکیل یافته که فضای آن را معمولا آب پر می کند و به مرور که تحت فشار نیرو های وارده (سربار) فشرده می شود،آب فضای بین ذراتی فشرده تر شده و به مرور (در صورت داشتن زمان کافی) از آن بیرون کشیده می شود.به عبارت دیگر مقاومت فشاری یک مقطع عمودی در مصالح فوق ترکیبی از مقاومت سطح آب (فضای بین ذراتی) و مقاومت ذرات رس است.
ج)انواع سد های خاکی
سد های خاکی را بر حسب فرم و مصالح مقطع عرضی سد به سه دسته تقسیم می کنند.