Bài giảng ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH - Chương 3 Tính toán cho dòng thấm NDĐ pdf

Nước không áp, đáy cách nước nằm ngang, dòng thấm ổn định... I.2 Nước ngầm, môi trường đồng nhất, đáy cách nước nằm nghiêng, dòng thấm ổn định... I.3 Nước có áp, môi trường đồng nhất, đá

III TÍNH TOÁN CHO CÁC DÒNG THẤM NDĐ

CÁC BÀI TOÁN CỤ THỂ

1 Nước không áp, đáy cách nước nằm ngang, dòng thấm ổn định

1 Nước không áp, đáy cách nước nằm ngang, dòng thấm ổn định

 Tại tiết diện bất kỳ F = H.B

Q = k.B.hx.II=-dh/dx

 q = -khxdh/dx

 q.dx = -k.hx.dh

1 Nước không áp, đáy cách nước nằm ngang, dòng thấm ổn định

 Tích phân từ mặt cắt 1 đến mặt cắt 2

  

2 1

2 1

2

1 x

x

 

2 1

2 2

2 1

2

h

h q







l k

Q, K: hằng

số

Q/B=q

1 Nước không áp, đáy cách nước nằm ngang, dòng thấm ổn định

 Lưu lượng đơn vị từ mặt cắt 1 đến mặt cắt 2  

2 1

2 2

2 1 2

1

-2

h

hq







l k

2 1 x

1

1 Nước không áp, đáy cách nước nằm ngang, dòng thấm ổn định

2 1 2

1

2 2

2 1 x

1 2

1

-2

hh

2

h

hk

2 2

2 1 2

1

2 x

h

h h

2 2

2 1 2

1 x

h

h h

h

phương trình đường cong mực nước dưới đất cho dòng ngầm có đáy cách nước nằm ngang

I.2 Nước ngầm, môi trường đồng nhất, đáy cách nước nằm nghiêng, dòng thấm ổn định

I.2 Nước ngầm, môi trường đồng nhất, đáy cách nước nằm nghiêng, dòng thấm ổn định

dH Kh

H x

H x

q

 Tích phân 2 vế từ mặt cắt 1 đến mặt cắt 2

I.2 Nước ngầm, môi trường đồng nhất, đáy cách nước nằm nghiêng, dòng thấm ổn định

 Giải phương trình tích phân

 2 1 - Khtb 2 1

2 1

1 2

tbKh-

2 1

2 1

2 1

2

h

hK

I.2 Nước ngầm, môi trường đồng nhất, đáy cách nước nằm nghiêng, dòng thấm ổn định

 Lưu lượng đơn vị từ mặt cắt 1 đến mặt cắt 2

 Lưu lượng đơn vị từ mặt cắt 1 đến mặt cắt x

 Dòng thấm ổn định q1-2=q1-x

2 1

2 1

2 1

2 - 1

2

h

h K q

x

x l

H H

1 x

1

-2

h

h K q

Từ h 1 , h 2 , độ nghiêng đáy cách nước, tính được H x

l

H H

1 2

1

2 1

2 1

2

h

h K 2

h h

K

I.3 Nước có áp, môi trường đồng nhất, đáy

I.3 Nước có áp, môi trường đồng nhất, đáy cách nước nằm ngang, dòng thấm ổn định

 Tính lưu lượng Q = K.B.m.J (theo Darcy)

H x

I.3 Nước có áp, môi trường đồng nhất, đáy cách nước nằm ngang, dòng thấm ổn định

dxq

H x

2

H

K.m q







l

I.3 Nước có áp, môi trường đồng nhất, đáy cách nước nằm ngang, dòng thấm ổn định

x - 1

H

HK.mq

 Lưu lượng đơn vị từ mặt cắt 1 đến mặt cắt x

 Dòng thấm ổn định q1-2=q1-x

x l

2 1

II Môi trường thấm không đồng nhất

 Đối với nước ngầm

 Khi dòng thấm song song với mặt phân lớp

III Một số bài toán ứng dụng

 Dòng thấm vào kênh

 Sự dâng cao mực nước ngầm ổn định

 Dòng thấm qua khu đất giữa 2 sông khi có nước mưa cung cấp thường xuyên

III.1 Dòng ngầm thấm vào kênh

 Kênh đào hoàn chỉnh: Đáy kênh đào tới đáy

cách nuớc

 Kênh đào không hoàn chỉnh: Đáy kênh đào

không tới đáy cách nước

III.1.a Dòng ngầm thấm vào kênh hoàn chỉnh

2 Q

 Lưu lượng từ 2 phía vào kênh

III.1.a Dòng ngầm thấm vào kênh hoàn chỉnh

 Tính lưu lượng từ một phía vào kênh

1

K.h.dh.dx

q

x 1

H

H x

III.1.a Dòng ngầm thấm vào kênh hoàn chỉnh



  

1 2

1

h.dhK

dxq

x 1

H

H x

Q, K, m, B: hằng số

1 1

2

2

1Kx

Kq

2 1 2

1





III.1.a Dòng ngầm thấm vào kênh hoàn chỉnh

 Lưu lượng và lưu lượng đơn vị từ hai phía vào kênh

 Lưu lượng thấm vào một đoạn kênh có chiều dài L

R

HH

Kq

2 1

K.LQ

2 1

2





III.1.b Dòng ngầm thấm vào kênh không hoàn chỉnh

 Dòng thấm vào kênh chỉ có tác động đến độ sâu Ho

III.1.b Dòng ngầm thấm vào kênh không hoàn chỉnh

 Lưu lượng từ một phía vào kênh

K.h.B.dh.dx

Q

2

1

x 1

III.1.b Dòng ngầm thấm vào kênh không hoàn chỉnh

h.dhK.B

dxQ

2

1

x 1

Q, K, m, B: hằng số

o

2 o 1

2

1K.Bx

K.B Q

2 o

q

2 o

K.L Q

2 o

2

O 



III.2 Sự dâng cao mực nước ngầm ổn định

 Khi xây dựng công trình dâng nước, khi nước sông dâng vào mùa lũ nước ngầm dâng theo

 Bài toán: xác định mức nước ngầm thay đổi

III.2 Sự dâng cao mực nước ngầm ổn định

 Theo PT Duypuy, khi nước sông chưa dâng

1

2 s

2 1 1

2

h

hK

2 1 1

2

2

h

h K

2 1 1

1

2 2

1

2

h

h K 2

h K

l

z z

l





III.2 Sự dâng cao mực nước ngầm ổn định

 Biến đổi, xác định được z1

2

2 s

2 1 1

1

2 2

h

l

z z

2 s 1

 Công thức đơn giản tính z1 cho trường hợp vách sông dốc đứng

s s

2 s 1

III.3 Dòng thấm trong khu đất giữa 2 sông

không đổi, phân bố đều, cường độ thấm w

III.3 Dòng thấm trong khu đất giữa 2 sông

 Theo PT Duypuy, tại mặt cắt x

qx  1 

w.x

qdx

dhK.hx  1 



III.3 Dòng thấm trong khu đất giữa 2 sông

q w.xdx.dh

0 0

1 h

h

x.dh q dx w x.dxh

q2

h

hK

2 1

2 x

2 1







(*)

III.3 Dòng thấm trong khu đất giữa 2 sông

 Tương tự, tích phân hai vế từ mặt cắt 1 đến mặt cắt 2

2

lw.l

q2

h

hK

2 1

2 2

2 1

h

hK

q

2 2

2 1

h

hK

q

2 2

2 1 x

l l

Khi không mưa: w=0 thì q x tính theo phương trình Duypuy

(**)

(***)

III.3 Dòng thấm trong khu đất giữa 2 sông

 Thay (**) vào (*), ta có

2

w.x.x

2

w

2

-hh

2

h

hK

2 2

2

2 1

2 x

2 1

2

2 2

2 1 2

K

wx

h

hh

III.3 Dòng thấm trong khu đất giữa 2 sông

 Tại đỉnh phân thủy: qx = 0, hx=hmax , x =a

 Mực nước hai sông bằng nhau: h1=h2

 a = l/2 (đỉnh phân thủy nằm chính giữa 2 sông)

w 2.

h

h K.

q

2 2

2 1

2.w

hh

2a

2 2

h

hmax  12  12  22  

l h

 Chiều cao mực nước tại đỉnh phân thủy: hmax