Đồ án số 2 thiết kế đập đất

đảm nhận nhiệm vụ chủ yếu là: Cấp nớc tới cho 1650ha ruộng đất canh tác và kết hợp nuôi cá ở lòng hồ và cấp nớc phục cho dân sinh ở hạ du.Để hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình thì chúng ta

Đồ án số 2 Thiết kế đập đất

A- Tài liệu cho trớc

I/ Nhiệm vụ công trình Hồ chứa H trên sông S đảm nhận các nhiệm vụ sau:

1 Cấp nớc tới cho 1650ha ruộng đất canh tác

2 Cấp nớc sinh hoạt cho 5000 dân

3 Kết hợp nuôi cá ở lòng hồ, tạo cảnh quan môi trờng, sinh thái và phục vụ

du lịch

II/ Các công trình chủ yếu ở khu đầu mối:

1 Một đập chính ngăn sông;

2 Một đờng tràn tháo lũ sang lu vực khác

3 Một cống đặt dới đập để lấy nớc tới

III/ Tóm tắt một số tài liệu cơ bản

1 Địa hình: Cho bình đồ vùng tuyến đập

2 Địa chất: Cho mặt cắt địa chất dọc tuyến đập Chỉ tiêu cơ lý của lớp bồi tích lòng sông cho ở bảng 1 Tầng đá gốc rắn chắc mức độ nứt nẻ trung bình lớp phong hóa dày 0,5-1m

Bảng1 - Chỉ tiêu cơ lý của đất nền và vật liệu đắp đập Chỉ tiêu HS rỗng

20

221824

23

173026

20

132722

3,0

5,001,0

2,4

3,000,7

1,62

1,581,601,59

0,050,353,00

0,080,405,00

+ Mực nớc hạ lu: Bình thờng : 12,5(m)

Max : 14,7(m)+ Vận tốc gió tính toán ứng với mức đảm bảo P%

B- Nội dung thiết kế

- Cắt dọc đập (hoặc chính diện hạ lu);

- Các mặt cắt ngang đại biểu ở giữa lòng sông và bên thềm sông;

- Các cấu tạo chi tiết

Bảng 3- Tài liệu thiết kế đập đất và cống ngầm

D (km) MNC

(m)

MNDBT (m)

Bình thờng

MNC (Qtk)

Khi MNDBT

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

Bài làm

A- Những vấn đề chung

I/ Nhiệm vụ của công trình:

Lu vực của dòng sông S là một vùng đất nông nghiệp rất rộng lớn Mà nhu cầu về nớc của vùng này rất lớn vì chủ yếu ở đây ngời dân trồng cây nông nghiệp (lúa) Do vậy vấn đề cấp nớc cho sản xuất nông nghiệp là rất cần thiết Chính vì vậy ta phải tạo ra một hồ chứa trên sông S: Hồ chứa H Hồ chứa H sẽ

đảm nhận nhiệm vụ chủ yếu là: Cấp nớc tới cho 1650ha ruộng đất canh tác và kết hợp nuôi cá ở lòng hồ và cấp nớc phục cho dân sinh ở hạ du.

Để hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình thì chúng ta phải xây dựng các công trình chủ yếu ở khu đầu mối đó là:

1- Đập chính ngăn sông

2- Một đờng tràn tháo lũ sang lu vực khác3- Một cống lấy nớc tới đặt dới đập

II/ Chọn tuyến đập:

Dựa theo bình đồ khu đầu mối đã cho: Hai bên bờ sông có 2 ngọn đồi ∇

155m nằm đối xứng nhau và thu hẹp lòng sông lại Tầng đá gốc của quả đồi

t-ơng đối tốt, tầng tàn tích mỏng và tại khu vực 2 quả đồi đều có các bãi vật liệu thuận tiện cho việc thi công Do vậy ta chọn tuyến đập A-A đi qua 2 đỉnh của quả đồi nh hình vẽ đã cho

Các loại vật liệu khác: Đá, cát, cuội sỏi ta dùng làm tầng lọc ngợc và bảo vệ mái sau khi làm xong đập đất

IV/ Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế:

1 Cấp công trình:

a) Theo chiều cao công trình và loại nền :

Cao trình đỉnh đập:

Zđ = MNDGC + d = 36 + 2 = 38(m)(chọn d = 2m)

Tra bảng P1-1 → Công trình cấp III

b) Theo nhiệm vụ của công trình: Tới cho 1650ha Tra bảng P1-2→ công trình

cấp IV

So sánh 2 chỉ tiêu ta chọn cấp công trình cấp III

2 Chỉ tiêu thiết kế:

Từ cấp công trình xác định đợc:

- Tần suất lu lợng, mức nớc lớn nhất: Tra bảng P1-3 ta có P = 1%

- Hệ số tin cậy kn : Tra bảng P1-6 ta có kn = 1,15

- Tần suất gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất (QPTL C1-78) tơng ứng với P=4% và P=50%

- Theo quan hệ tài liệu :

a và a’: Độ vợt cao an toàn

a) Xác định ∆ h, hsl ứng với gió lớn nhất V :

* Xác định ∆ h:∆ h = 2.10-6 S

H g

D V

α

cos

.2

(m)Trong đó: V- Vận tốc gió tính toán lớn nhất ứng với p=4%: v=28(m/s)

D - Đà sóng ứng với MNDBT: D=2,8.103 (m)g- Gia tốc trọng trờng (m/s2)

H- Chiều sâu nớc trớc đập (m)

1, 21.28

3, 459,81

g D

V =

- Hệ số K1, K2 tra ở bảng P2-3, phụ thuộc vào đặc trng lớp gia cố mái và độ nhám tơng

đối trên mái Lấy 0,2

1%

0, 2

0,111,85

+ Xác định ∆ h’:

' cos ' H g

' D ' V 10 2 '

3600 6 81 , 9 ' V

=

→

=

4 , 4 ' V g

09 , 0 ' V

h g 17658 '

g V

- Hệ số K1, K2 tra ở bảng P2-3, phụ thuộc vào đặc trng lớp gia cố mái và độ nhám tơng

đối trên mái Lấy 0,2

1%

0, 2

0, 259's 0,771

Chọn sơ bộ hệ số mái: mt = 4 ; mh = 3,5

Tra bảng P2-2 → K’3 = 1,5 (Vgió = 32m/s > 10m/s)

- Hệ số K’4 tra ở đồ thị hình P2-3, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số

% 1 SL' h

2 Bề rộng đỉnh đập:

Vì không có đờng giao thông chạy qua đỉnh đập nên ta lấy bề rộng đỉnh đập là B=6m

để thi công thuận tiện và phù hợp với chiều cao đập

- Đập cao 38m > 10m nên bố trí cơ ở mái hạ lu

- Khoảng cách giữa 2 cơ theo chiều cao chọn từ 10-20m

- Bề rộng cơ chọn theo yêu cầu giao thông và lấy không nhỏ hơn 2m Lờy Bcơ = 3mIII/ Thiết bị chống thấm

Theo tài liệu cho, đất đắp đập và đất nền có hệ số thấm khá lớn nên cần có thiết bị chống thấm cho thân đập và nền

- Nếu tầng thấm tơng đối mỏng (T≤5m) có thể chọn các thiết bị chống thấm cho đập

và cho nền thích hợp sau:

+ Chống thấm kiểu tờng nghiêng + chân răng (cắm xuống tận tầng không thấm).+ Chống thấm kiểu tờng lõi + chân răng

- Nếu tầng thấm dày (T>10m) : phơng án hợp lý là dùng thiết bị chống thấm kiểu tờng nghiêng + sân phủ.

Theo đề bài hình C cho tầng thấm T=4m < 5m Ta chọn phơng án: Dùng thiết bị chống thấm kiểu tờng nghiêng chân răng

H

≤ δ

5

α δ

Chọn t2 = 3,38(m)

IV/ Thiết bị thoát nớc thấm đập

Thờng phân biệt 2 đoạn theo chiều dài đập

1 Đoạn lòng sông: Hạ lu có nớc

- Chiều sâu nớc hạ lu:

HHL max = MNHLmax - Zđáy = 14,7 - 2 = 12,7m

HHLBT = MNHLBT - Zđáy = 12,5 - 2 = 10,5m

Chọn thoát nớc kiểu lăng trụ

- Độ vợt cao của đỉnh lăng trụ so với mực nớc hạ lu max từ 1-2m Chọn 1,5m

- Do đó chiều cao lăng trụ = 12,7+ 1,5 = 14,2(m)

- Bề rộng đỉnh lăng trụ b =3m

- Mái trớc và mái sau của lăng trụ chọn m’ =1,5

Hình 1

mÆt c¾t lßng s«ng

2 Đoạn sườn đồi: ứng với trường hợp hạ lưu khụng cú nước Ta chọn thoỏt nước kiểu

ỏp mỏi

Phần IV

Tính toán thấm qua đập và nền

I/ Nhiệm vụ và các trờng hợp tính toán:

1 Nhiệm vụ tính toán:

- Xác định lu lợng thấm q

- Xác định đờng bão hòa trong đập

- Kiểm tra độ bền thấm của đập và nền

- Trờng hợp thoát nớc làm việc không bình thờng

- Trờng hợp thiết bị chống thấm bị hỏng

Ta chỉ tính thấm cho trờng hợp thứ nhất

Thợng lu là MNDBT: H1 = MNDBT - Zđáy = 33 - 2 = 31(m)

Hạ lu là mực nớc min: H2 = MNHLBT - Zđáy = 12,5 - 2 = 10,5(m)

Thiết bị thoát nớc chọn loại lăng trụ Sơ đồ đập có tờng nghiêng + chân răng

II Tớnh thấm cho mặt cắt lũng sụng

Sơ đồ như hỡnh vẽ :

13

Sơ đồ TíNH THấM CHO MặT CắT LòNG SÔNG

38.0 33.0

a) Xác định lu lợng thấm:

Dùng phơng pháp phân đoạn, bỏ qua độ cao hút nớc ao ở cuối dòng thấm, lu lợng thấm q và

độ sâu h3 sau tờng nghiêng xác định từ hệ sau:

2

Z h h

K

2 0

2 3

2

1

0

T 44 , 0 h ' m L

T ) h h ( k ) mh L

(

2

h h

K

q

2

2 3 n

3

2 2

2 3 d

+

−

− +

δ: Chiều dày trung bình của tờng nghiêng = 3m

t: Chiều dày trung bình của chân răng t =12m

h1 = 31 m

h2 = 10,5m

m: Hệ số mái thợng lu = 4

m’: Hệ số mái lăng trụ hệ thoát nớc = 1,5

n : Hệ số điều chỉnh chiều dài đờng thấm = 0,44T

h h h

3

2 2

2 3 2

c) Kiểm tra độ bền thấm:

- Với thân đập cần bảo đảm điều kiện:

h h

L m h

[Jk ] phụ thuộc vào laoi đất đắp đập và cấp công trình theo Trugaep

Tra phụ lục P3-3 ta đợc [Jk] = 0,55

Vậy Jk < [Jk ] Do đó đảm bảo ổn định thấm của đập

- Với nền đập cần đảm bảo điều kiện:

Vậy Jk ≤ [Jk] Nên nền đảo bảo ổn định thấm

III/ Tính thấm cho mặt cắt sờn đồi :

Sơ đồ của mặt cắt sờn đồi là đập trên nèn không thấm, hạ lu không có nớc, thoát nớc kiểu áp mái

+ Hệ số thấm của đập: Kđ = 10-5m/s

+ Hệ số thấm của thiết bị chống thấm Ko = 4.10-9m/s

+ δ : Bề dày trung bình của tờng nghiêng = 3m

a) Lu lợng thấm:

Theo phơng pháp phân đoạn, lu lợng thấm q và các độ sâu h3, ao đợc xác định từ hệ sau:

Z h h

.

K

q

5 , 0 m

a

K

q

) a m h m L

(

2

a h

K

q

2 0

2 3

0 2 3 1

2 0

2 3 d

Thay số ta đợc:

a0 = 0,744(m)

h3 = 8,187(m)

q = 0,186.10-5m/s

b) Đờng bão hòa:

Trong hệ trục nh trên hình vẽ, phơng trình đờng bão hoà có dạng:

c) Kiểm tra độ bền thấm:

Cần đảm bảo điều kiện: Jk ≤ [Jk]

Trong đó:

187 , 8 4 5 , 197

187 , 8 h

m

L

h

3 1

Theo quy phạm, khi thiết kế đập đỏt, cần kiểm tra ổn định cỏc trường hợp sau:

1 Cho mỏi hạ lưu.

- Khi thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là chiều sõu nước lớn nhất cú thể xảy ra, thiết bị chống thấm và thoỏt nước làm việc bỡnh thường (tổ hợp cơ bản)

- Khi thượng lưu cú MNDGC, sự làm việc bỡnh thường của thiết bị thoỏt nước bị phỏ hoại (tổ hợp đặc biệt)

2 Cho mỏi thượng lưu

Khi mực nước hồ rỳt nhanh từ MNDBT đến mực nước thấp nhất cú thể xảy ra (cơ bản)

- Khi mực nước thượng lưu ở cao trình thấp nhất (nhưng không nhỏ hơn 0,2H đập) tổ hợp

cơ bản

- Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDGC đến mực nước thấp nhất có thể xảy ra (tổ hợp đặc biệt)

II Tính toán ổn định mái bằng phương pháp cung trượt.

1 Tìm vùng có tâm trượt nguy hiểm.

`

05

B d

04 02 01 03

A

e b M

H đ

Sơ đồ vùng có tâm trượt nguy hiểm

b)Phơng pháp Fanđeeps

Tâm cung trợt nguy hiểm nằm ở lân cận hình thang cong bcde nh trên hình vẽ

Các trị số bán kính r, R phụ thuộc vào các hệ số mái và chiều cao đập Hđ, tra ở bảng

4-2 giáo trình thủy công Với m=3,5

Với các điểm Q2, Q3 ở trên mặt nền hạ lu đập, bằng cách tơng tự ta cũng tìm đợc trị

số Kmin tơng ứng Vẽ biểu đồ quan hệ giữa Kmin với các điểm ra của cung Qi ta tìm đợc

hệ số an toàn nhỏ nhất Kmin min cho mái đập

Trong đồ án này chỉ yêu cầu Kmin ứng với một điểm ra Q1 ở chân đập

2 Xác định hệ số an toàn K cho một cung trợt bất kỳ

Theo công thức của Ghecxevanốp: Với giả thiết xem khối trợt là vật thể rắn, áp lực thấm đợc chuyển ra ngoài thành áp lực thủy tĩnh tác dụng lên mặt trợt và hớng vào tâm Sơ đồ hình:

Chia khối trợt thành các dải có chiều rộng nh hình vẽ Ta có công thức tính toán sau:

n n

T

l.Ctg

)WN

Wn: áp lực thấm ở đáy dải thứ n

hn: Chiều cao cột nớc từ đờng bão hoà đến đáy dải

hi: Là chiều cao của phần dải tơng ứng có dung trọng là γi

(γivới đất trên sân nền bão hòa: Lấy γitn ; còn dới đất đờng bão hòa lấy theo γibh)Các thông số tính toán:

ho: Chiều cao từ mái đập đến đờng bão hòa

h1: Chiều cao từ đờng bão hòa đến đáy đập

h2: Chiều cao từ đáy đập đến đáy cung trợt

h3: Chiều cao từ mái và đỉnh thiết bị thoát nớc đén đờng bão hòa

h4: Chiều cao từ đờng bão hòa đến đáy đập (thiết bị thoát nớc)

Kết quả tính toán ở các bảng 1,2,3,4,5:

6 5 4 3

B 02

A

6 5 4 3

A

B 03

6 5 4 3

6 5 4 3

02 B05

A

3) Đánh giá tính hợp lý của mái:

Mái đập đảm bảo an toàn về trượt phải thoả mãn điều kiện đối với công trình cấp II và

tổ hợp tải trọng chủ yếu:

Kmin > [K] = 1,3

Vậy số liệu đã