Thuyet minh thiet ke hồ chứa nước Yên Hồng 2

Thuyết minh hồ chứa nước Yên Hồng 2

Trang 1

Tel: (84).43.35641418 - Fax ( 84)43 35641418 - Mail: IWEDHTL@gmail.com

chơng 1

Mở đầu

I Giới thiệu chung

- Vị trí xây dựng công trình hồ chứa nớc Yên Hồng 2 nằm trên suối Lớn đổ vào hồ chứa nớc Suối Hai, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội, diện tích lu vực là 6,5km2

- Dự án có vị trí địa lý: 21º 18’ Vĩ độ Bắc

105o14’ Kinh độ Đông

- Quyết định phê duyệt dự án số 3651/QĐ/QĐ-UBND ngày 22/06/2010 của ủy ban nhân dân thành phố Hà Nội về việc phê duyệt điều chỉnh dự án đầu t xây dựng: “Hồ chứa nớc Yên Hồng 2 xã Tản Lĩnh, huyện Ba Vì, thành phố TP Hà Nội ”.

- Quyết định số /QĐ-BQLDA ngày / /2010 của Ban QLDA đầu t xây dựng cơ bản huyện Ba Vì về việc phê duyệt đề cơng và dự toán khảo sát địa hình, địa chất lập BVTC-TDT công trình “Hồ chứa nớc Yên Hồng 2 xã Tản Lĩnh, huyện Ba Vì, thành phố TP

Hà Nội ”.

- Quyết định số: ngày tháng năm 2010 của Ban QLDA đầu t xây dựng cơ bản huyện Ba Vì về việc: Chỉ định Viện Kỹ thuật tài nguyên nớc - Trờng Đại học thủy lợi là đơn vị T vấn khảo sát, lập BVTC-TDT công trình “Hồ chứa nớc Yên Hồng 2 xã Tản Lĩnh, huyện Ba Vì, thành phố TP Hà Nội ”.

Căn cứ hợp đồng số: …… /HĐ- KT ngày …… tháng … năm 2010 giữa Ban QLDA đầu t xây dựng cơ bản huyện Ba Vì với Viện Kỹ thuật tài nguyên nớc V/v T vấn khảo sát, lập lập BVTC-TDT công trình: “Hồ chứa nớc Yên Hồng 2 xã Tản Lĩnh, huyện Ba Vì, thành phố TP Hà Nội ”.

II tóm tắt các chỉ tiêu chính của phơng án chọn

1 Cấp công trình và các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu

Trang 2

Dung tÝch hå chøa øng víi MNDBT V 106m3 0,614 0,614

Trang 3

gèi )

hçn hîp (L¨ng trô + gèi )

Trang 4

KÕt cÊu BTCT + g¹ch x©y bª t«ng + g¹ch x©y

Trang 5

5 §êng giao th«ng bê ph¶i ®Ëp

Trang 6

1 Mục tiêu

Dự án đợc đầu t xây dựng:

- Phục vụ nhu cầu cấp nớc tới cho 150 ha đất sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản phục vụ dịch vụ du lịch, sản xuất tiểu thủ công nghiệp Làm tiền đề cho phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội thúc đẩy sự phát triển toàn diện của khu vực, góp phần tích cực vào công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nớc, từng bớc ổn định và nâng cao điều kiện sống khu vực dân c trong vùng tái định c bao gồm

42 ha đất trồng lúa

15 ha đất nuôi trồng thủy sản

5 ha đất trồng rau và màu

3 ha đất trồng chuyên rau

27 ha đất trồng rau và hoa

58 ha đất trồng một vụ lúa và một vụ màu

2 Nhiệm vụ

+ Xây dựng cụm công trình đầu mối gồm: đập đất , tràn xả lũ, cống lấy nớc;

+ Xây dựng hệ thống kênh và CTTK;

Trang 7

chơng 2 Thiết kế đập đất

I Tính toán cao trình đỉnh đập

1 Tài liệu tính toán

Công trình cấp IV theo tiêu chuẩn TCXD VN 285-2002, QP.TL.C-1-78, QPVN

MNDGC 0,5 m

+ Đà giú tớnh toỏn với MNDBT : 355 m

+ Đà giú tớnh toỏn với MNDGC : 350 m

Trang 8

D V 10 2 h

2 6

(m)

- V : Vận tốc gió tính toán lớn nhất (m/s)

- α : Góc kẹp giữa tuyến đập và hớng gió, α=170

- H : Chiều sâu nớc trớc đập (m)

- g : Gia tốc trọng trờng (m/s2)

- D : Chiều dài đà gió (m)

Chiều cao sóng h sl (h sl1% ): Tính theo công thức

hsl1% = K1 K2 K3 K4 hs1%

Trong đó: + hs1% : chiều cao sóng với mức đảm bảo 1%

+ K1, K2 : Hệ số phụ thuộc đặc trng lớp gia cố mái và độ nhám tơng đối trên mái + K3 : hệ số phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m

+ K4 : hệ số phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số

% 1 s

h

λ

Theo QPTL C1-78, hs1% đợc xác định nh sau:

- Giả thiết trờng hợp đang xét là sóng nớc sâu: H > 0 , 5 λ

và

V

g τ (chọn trị số nhỏ trong

hai trị số tra đợc ở trên), từ đó xác định đợc h và τ

Trang 9

Trị số λ đợc xác định nh sau:

π

τ

= λ 2

Kết quả tính toán xem bảng 3.3

Bảng 2.1 Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập đất.

V

MNDBT=581,0 0,0123 5576,2 2,41 0,005 0,95 0,736 3,680 21,154MNDGC=60,28 0,0028 11772 10,75 0,008 0,9 0,264 1,651 4,260

- Với trờng hợp mực nớc lũ kiểm tra:

∇đđ = ∇MNLKT + a” = 61,06 + 0,2 = 61,26 m

Từ kết quả tính toán ở trên, chọn cao trình đỉnh đập là 62,00 m

II Tính toán cấu tạo đỉnh đập và gia cố mái đập

1 Cấu tạo đỉnh đập

a) Bề rộng đỉnh đập

Do khụng cú yờu cầu về giao thụng, theo điều kiện cấu tạo, để thuận lợi cho thi cụng ta chọn B=6(m) Để đảm bảo thuận tiện cho người đi lại và quản lý khai thỏc, đồng thời để đỉnh đập khụng bị xúi lở do mưa giú ta thiết kế mặt đập làm dốc về một phớa từ thượng lưu xuống hạ lưu với độ dốc 3%

b) Cấu tạo đỉnh đập

Trang 10

Mặt đập chớnh được bảo vệ bằng một lớp bờ tụng M200 dày 20cm, cỏt đệm làm phẳng dày 5cm Đảm bảo điều kiện khai thỏc quản lý.

2 Mái đập và cơ

a) Mái đập

Mỏi đập là yếu tố cơ bản đảm bảo sự ổn định của đập trong quỏ trỡnh làm việc Hỡnh dạng và kớch thước của mỏi dốc được lựa chọn dựa trờn cỏc nguyờn tắc cơ bản về tớnh chất đất đắp đập, loại đập và chiều cao đập, cỏc lực tỏc dụng lờn mỏi đập Hệ số mỏi m được chọn theo cụng thức kinh nghiệm sau:

Mỏi thượng lưu: mtl = 0,05 H + 2,0

Ngoài ra, hệ số mỏi đập cũn theo tớnh chất cơ lý của đất đắp đập, với gúc ma sỏt ϕ

= 20o18 và C= 0,395 kg/cm2 tra bảng 2-13 sỏch thiết kế đập đất của Nguyễn Xuõn Trường được hệ số mỏi thượng mtl = 3,5 và mỏi hạ lưu mhl = 3

Sơ bộ lựa chọn hệ số mái để thiết kế đập đất: mỏi thượng mtl = 3,5 và mỏi hạ lưu

mhl = 3

b) Cơ đập

í nghĩa: Cơ đập( đối với đập cao trờn 10m ) cú tỏc dụng tăng thờm độ ổn định cho đập, thoỏt nước trờn mỏi dốc, quản lý và kiểm tra trong thời gian khai thỏc dễ dàng Ngoài ra cũn phục vụ cho thi cụng và sửa chữa đập

Hỡnh dạng và kớch thước: Trờn cơ sở mục đớch sử dụng cơ đập để thi cụng và kết hợp quản lý khai thỏc, chọn cơ đập cú bề rộng Bcơ = 3m

+ Mỏi hạ lưu : Bố trớ 1 cơ tại cao trỡnh: ∇ +56,0 (m)

Chọn hệ số mỏi đập như sau:

+ Mỏi thượng lưu: Từ ∇+62,0 ữ∇+50,0 : m = 3,5

+ Mỏi hạ lưu: Từ ∇+62,0 ữ∇+56,0 : m = 3,0

Từ ∇+56,0 ữ ∇+53,0 : m = 3,0

Trang 11

Kết cấu cơ hạ lưu có nhiệm vụ thoát nước mưa cho mái đập nên ta phải bố trí rãnh thoát nước dọc, ngang trên mặt cơ

3 ThiÕt bÞ b¶o vÖ m¸i ®Ëp

a) M¸i thîng lu ®Ëp

Do mái dốc thượng lưu chịu tác dụng của rất nhiều loại lực phức tạp nên cần thiết phải gia cố mái để đề phòng xói lở do sóng gây ra, và loại trừ những nguy hiểm khác Vật liệu dùng để gia cố mái thượng lưu đá lát khan

Do chiều cao sóng < 1.8(m) nên ta chọn vật liệu dùng bảo vệ mái thượng lưu là đá lát khan Đá xây khan dùng loại kích thước tương đối nhỏ xếp trên một lớp đệm bằng

đá dăm hoặc sỏi Bề dày lớp đá tính theo công thức:

) 2 m ( m

m 1

*

* 7 1

2 n

n

+

+ γ

− γ

γ

Trong đó:

γn - Trọng lượng riêng của nước: γn = 1 (T/m3)

γđ - Trọng lượng riêng của hòn đá: γđ = 2,6 (T/m3)

m - Mái dốc thượng lưu: m = 3,50

5,3

5,31.16,2

1.7,1

2

Để phù hợp với cấu tạo và điều kiện thi công, chọn chiều dày lớp đá lát t = 30cm

Cấu tạo của lớp bảo vệ từ ngoài vào trong:

Trang 12

cỏ là cỏc hỡnh vuụng cú kớch thước 4 x 4(m) Bố trớ cỏc rónh nhỏ nghiờng với trục đập

450 tạo thành từng ụ trong rónh bỏ đỏ dăm để tập trung nước mưa Nước từ những dónh nghiờng đổ về mương ngang bố trớ trờn cơ đập chuyển sang hai bờn bờ và chảy xuống hạ lưu đập

c) Phạm vi gia cố

Lớp gia cố mái thợng lu đập đợc chia làm hai phần :

- Phần gia cố chính : Bố trí ở vùng chịu tác dụng của sóng lớn nhất xuất hiện trong thời kỳ khai thác

- Phần gia cố nhẹ : Bố trí ở vùng còn lại của mái đập thợng lu, bên dới phần gia cố chính

Trình tự tính toán nh trình bày ở chơng 1 (tính cao trình đỉnh đập) Kết quả nh bảng 2.2 dới đây:

Trang 13

π

πλ π4 H1

sh g

h n

Mặt khác theo 14 TCN 157-2005 phạm vi bảo vệ mái thợng lu đợc lấy thấp hơn

Vậy chọn cao trình gia cố giới hạn dới : 52,00m

c2/ Phần gia cố nhẹ

Phạm vi gia cố nhẹ nằm trong phạm vi mà ở đấy lu tốc sóng ở đấy không nhỏ hơn

lu tốc không xói cho phép của vật liệu đắp đập

Phần nằm phía dới MN tĩnh và từ chiều và từ độ sâu z = H1 trở xuống đáy công trình, lu tốc xác định theo công thức :

22,18 ,

Nhận xét : Vì H1 = 0,254 m < Z = 2hs1% = 0,86m nên lu tốc sóng ở dới phần gia cố

chính đến đáy công trình đợc xác định theo công thức (1) đã nêu trên

Tại giới hạn dới của phần gia cố chính có độ sâu Z=2hs1% = 0,86 m, lu tốc sóng có giá trị là :

s m x

x sh x

x x

315 , 1

86 , 0 14 , 3 4 81

, 9

315 , 1 14 , 3

24 , 0 14 , 3 6 , 0

=

Lu tốc không xói cho phép của vật liệu đắp đập :

Đất đắp đập dùng loại đất sét, sét pha lẫn ít sỏi sạn, căn cứ vào đồ thị kháng cắt đối với đất xác định đợc lực dính kết tính toán là :

Trang 14

Để bảo vệ mái đập thợng lu ta cần phải gia cố nh sau :

- Gia cố chính với hình thức đá lát khan dày 30cm từ cao trình 52,00m đến cao trình đỉnh đập (62,00m)

- Không cần gia cố nhẹ

4 Thiết bị chống thấm và thoát nớc

+ Đoạn lũng sụng( hạ lưu cú nước ): Chọn hỡnh thức thoỏt nước kiểu lăng trụ (đống đỏ) kết hợp với gối phẳng (dạng tầng lọc kộo dài) để hạ thấp đường bóo hoà, dũng thấm sẽ tập trung vào lăng trụ nờn khụng cần thoỏt nước ỏp mỏi; chiều rộng đỉnh 2,0m Kớch thước vật thoỏt nước hạ lưu xỏc định qua tớnh toỏn ổn định mỏi hạ lưu đập Kiểu này cú ưu điểm là tăng được ổn định của mỏi dốc hạ lưu, bảo vệ mỏi dốc khi hạ lưu cú nước và súng giú, thoỏt nước được cả thõn đập và nền

Cấu tạo: Cao trỡnh đỉnh lăng trụ chọn cao hơn mực nước hạ lưu max từ 1ữ2(m)

Chọn ∇Đỉnh lăng trụ = 53,0(m)

Bể rộng đỉnh lăng trụ chọn B =2(m)

Mỏi thượng lưu cú hệ số mỏi m = 1,5, mỏi hạ lưu cú hệ số mỏi =2,0

+ Đoạn sườn đồi: Do sườn đồi cú vị trớ địa hỡnh cao nờn ta bố trớ thoỏt nước kiểu

ỏp mỏi để bảo vệ mỏi hạ lưu là chủ yếu Tại thiết bị tiờu nước thấm đều bố trớ lọc ngược : lớp cỏt 30 cm, dăm sỏi 30 cm, đỏ lỏt khan dày 30cm

Thoỏt nước mỏi đập : Bố trớ trờn cơ và ven bờ Hỡnh thức đỏ xõy , kớch thước 0,3 x 0,5m

III Tính toán thấm và ổn định đập đất

Trang 15

1 Tài liệu tính toán

a) Tài liệu thủy công

b) Tài liệu địa chất

Các chỉ tiêu cơ lý dùng trong tính toán thấm và ổn định nh sau :

Bảng 2.3 Tài liệu đất đắp đập và nền đập:

Xác định đờng bão hoà trong thân đập

Kiểm tra độ bền thấm của đập và nền

b) Các trờng hợp tính toán

Trang 16

Theo qui phạm thiết kế Đập đất - QPVN 11-77 và 14TCN 157-2005 Tiến hành tính toán thấm và ổn định cho các trờng hợp sau:

+ Tính thấm:

Trờng hợp 1: Thợng lu là MNDBT, hạ lu mực nớc max trong thời kỳ cấp nớc

Trờng hợp 2: Thợng lu là MNGCTK, hạ lu mực nớc max

Trờng hợp 3: Thợng lu là MNDBT, hạ lu mực nớc trung bình trong thời kỳ cấp

n-ớc thiết bị thoát nn-ớc làm việc không bình thờng

Trờng hợp 4: Thợng lu là MNLNKT, hạ lu mực nớc max

c) Các mặt cắt tính toán

Dựa vào các tài liệu địa hình, địa chất chọn ra các mặt cắt tính toán sau:

Mặt cắt lòng suối D25

Mặt cắt sờn đồi D4 & D30

d) Vấn đề thấm của đập (Kiểm tra bằng phần mềm GEOSLOPES)

Đặt vấn đề

Vấn đề thấm qua nền, thân đập hoặc qua vai đập, từ thợng lu về hạ lu là một trong những vấn đề khá quan trọng trong việc đánh giá ổn định của đập Vấn đề thấm thờng gây mất nớc của hồ chứa, gây biến dạng thấm tạo nên hiện tợng xói ngầm, cát chảy,

đùn đất lầm h hỏng, đổ vỡ công trình Vì vậy cần phải nghiên cứu, tính toán các đặc

tr-ng về dòtr-ng thấm nh: lu lợtr-ng, đờtr-ng bão hoà, gradient, áp lực thấm ứtr-ng với các điều kiện biên khác nhau trong quá trình khai thác công trình Trong thời gian gần đây, khi các công nghệ máy tính cũng nh phơng pháp phần tử hữu hạn phát triển đã cho phép chúng

ta giải các bài toán với các điều kiện biên phức tạp và đã đa đợc sơ đồ tính về gần với các điều kiện làm việc thực tế của công trình Trong phần này, chúng tôi đã dùng ch-

ơng trình máy tính Seep/W của hãng phần mềm địa kỹ thuật quốc tế (Geo-Slope) để giải bài toán thấm qua nền và thân đập

Sơ lợc về lý thuyết thấm trong đới bão hoà và đới không bão hoà

Chơng trình máy tính, Seep/W đã đợc thiết lập theo phơng pháp phần tử hữu hạn

để tính toán cho dòng thấm trong đới bão hoà và đới không bão hoà Phần khác nhau chính giữa dòng thấm trong đới bão hoà và đới không bão hoà là ở chỗ trong đới bão hoà thì hệ số thấm là một hằng số, trong khi đó trong đới không bão hoà thì hệ số thấm thay đổi rất lớn với sự thay đổi của áp lực nớc lỗ rỗng Sự thay đổi của hệ số thấm khi

áp lực nớc lỗ rỗng thay đổi làm các phơng trình trong phần tử hữu hạn trở nên không tuyến tính

Sự thay đổi dung lợng thể tích nớc trong một đơn vị phần tử tại một điểm trong

Trang 17

không gian chính bằng hiệu lu lợng nớc chảy vào và chảy ra và đợc biểu diễn bằng

ph-ơng trình vi phân sau:

t

Hm

Qy

hkyx

hk

∂γ

=+

hkyx

hk

∂

∂+

Điều kiện biên của mô hình tính

Chúng tôi đã tiến hành tính toán thấm cho mặt cắt đặc trng của đập: Mặt cắt lòng

Trang 18

sông và mặt cắt sờn đồi, chọn mặt cắt có địa chất điển hình nguy hiểm nhất để tính toán.

áp lực phía thợng lu đợc coi là áp lực không đổi với tổng cột nớc thấm bằng với cao trình mực nớc tính toán

Các đặc trng cơ lý dùng trong mô hình tính thấm

Các giá trị đặc trng cơ lý trung bình của từng lớp đất từ kết quả thí nghiệm đã đợc

đa vào mô hình tính thấm và tính ổn định Giá trị tính toán đợc trình bày trong báo cáo

địa chất công trình của các hồ chứa

e) Kết quả tính toán thấm

Bảng 2.4 lu lợng đơn vị và Gradient thấm tại mặt cắt

Trong bảng trên : Jra max: là giá trị gradient lớn nhất tại điểm ra của đống đá thoát

Jct : là giá trị gradient lớn nhất của bộ phận chống thấm

Theo tiêu chuẩn ngành 14TCN 157-2005:

Trang 19

Trị số Građient ra cho phép tại hạ lu công trình [Jra] = 0,65

Giá trị gradient cho phép tới hạn của bộ phận chống thấm đất á sét [J]cp = 8

Việc kiểm tra giá trị gradient cho phép tại lớp tiếp xúc giữa chân khay và nền đợc kiểm tra ở phần tính toán thấm

Tổng lợng mất nớc trong 1 tháng qua thân đập và nền:

Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa chất cho thấy các đập đều đợc đắp đất á sét và đất sét Qua kết quả tính toán chúng tôi thấy rằng:

+ Hầu hết Gradient thấm trong các trờng hợp đều nhỏ hơn [J] Vì vậy bố trí vật thoát nớc và áp mái hạ lu nh thiết kế đảm bảo an toàn thấm

+ Theo tính toán điều tiết hồ chứa, lợng mất nớc do thấm hàng tháng dự kiến tính [W]tháng = 2,0% Vhồ Trong một tháng lợng mất nớc do thấm cho phép [W]tháng=922m3.+ Lợng mất nớc do thấm qua đập và nền tính toán trong một tháng

L - Khoảng cách nằm ngang từ mép nớc thợng lu đến vật thoát

n-ớc, L = 41,87m

[ ] 0,65267

,087,46

5,12

Việc tính toán ổn định trợt theo phơng pháp cân bằng giới hạn của từng thỏi dùng

Trang 20

chơng trình máy tính Slope/W của hãng phần mềm địa kỹ thuật quốc tế (Geo-Slope, 1998) áp lực nớc lỗ rỗng đã đợc đa trực tiếp vào trong quá trình tính ổn định trợt từ chơng trình Seep/W theo phơng pháp phần tử hữu hạn Chúng tôi đã dùng phơng pháp Bishop để tính ổn định, phơng pháp này thoả mãn cân bằng moment.

Phơng trình tính toán cho phơng pháp Bishop:

α

∑

ϕαβ

−+αβ

∑

sin.w

m

1]

tg)

cos uw(cos C[K

' '

at

Trong đó: mα = cosα + (sinα.tgϕ')/Kat

C': lực dính đơn vị ; ϕ': góc nội ma sát

u : áp lực nớc kẽ rỗng ; w: trọng lợng của dải đất tính toán

β : chiều dài đáy dải

α: góc giữa tiếp tuyến đáy mỗi dải và phơng nằm ngang

b) Đặc trng cơ lý của các lớp đất dùng trong mô hình tính ổn định trợt

Các đặc trng về cờng độ chống cắt của đất là các thông số cơ bản trong tính toán

ổn định của mái dốc Tính chất cơ lý của đất dùng trong mô hình tính là các giá trị trung bình cho từng lớp.Các đặc trng cơ lý của đất dùng trong mô hình đợc trình bày

+ Trờng hợp 4: Thợng lu MNLNKT, MNHL ứng với Qxả kiểm tra

+ Trờng hợp 5: Thợng lu MNDBT, HL là MNTB trong thời kỳ cấp nớc có xét đến

động đất cấp 7

Trang 21

* §èi víi m¸i thîng lu:

Trang 22

ổn định mái đập thợng lu và hạ lu với các trờng hợp tính khác nhau đều cho Kminmin

> [K] Với công trình cấp IV có [K] = 1,25 với tổ hợp cơ bản; [K] = 1,05 với tổ hợp đặc biệt Vậy đập chính đảm bảo an toàn về ổn định trợt mái

Bảng 2.5 Tổng lu lợng thấm qua thân và nền đập qua 1 tháng

Trang 23

ch¬ng 4 ThiÕt kÕ Trµn x¶ lò

Trang 24

3 Các quy phạm và tài liệu dùng trong tính toán

+ Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCXDVN 285: 2002): Công trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu về thiết kế

+ Quy phạm tính toán thủy lực đập tràn - QPTL - C8-76

+ Công trình tháo lũ trong đầu mối hệ thống thủy lợi – Nguyễn Văn Cung, Ngô Trí Viềng, Nguyễn Xuân Đặng

+ Nối tiếp và tiêu năng hạ lu công trình tháo nớc - PGS.TS Phạm Ngọc Quý

+ Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 4253: 1986): Nền các công trình thủy công – Tiêu chuẩn thiết kế

- Tài liệu địa hình: Bình đồ tỉ lệ 1/200

- Cắt dọc và các cắt ngang địa hình tỉ lệ 1/200

- Cắt dọc và cắt ngang địa chất tuyến tràn

4 Nội dung tính toán

Trang 25

Ngỡng tràn làm bằng BTCT M200, dể giảm bớt ứng suất đáy móng dới ngỡng tràn

ta chọn ngỡng tràn rỗng, bố trí các vách ngăn, sàn giằng và các trụ Pin bên trong thân tràn Trong thân tràn bố trí 1 hành lang kiểm tra và dự phòng sửa chữa khoan phụt nền

đập nếu cần thiết

+ Trụ Pin:

Trụ Pin làm bằng BTCT M200; để đảm bảo yêu cầu bố trí cầu giao thông bên trên nên ta chọn chiều dày trụ Pin đơn là 0,6m; trụ Pin kép là 0,4x2 = 0,8m Trên đỉnh các trụ Pin bố trí thêm các vai đỡ đỡ cầu giao thông

+ Trụ biên:

Trụ biên làm bằng BTCT M200, chiều dày đỉnh là 0,7m, do chiều cao tờng lớn nên

ta bố trí trụ biên có chiều dày tăng dần theo chiều sâu và tại chân trụ biên có chiều dày 1,2m Kết hợp làm tờng sờn gia cờng cho độ cứng của trụ biên và bố trí 1 tháp xuống thân đập tràn bên vai trái với kích thớc lỗ tháp (1,5m x 1,5m)

+ Cầu giao thông: Cầu giao thông làm bằng BTCT M200, chiều rộng lòng cầu B = 4,0m và có lề bộ hành 2 bên cầu rộng 1m, trên có lan can bảo vệ

(Các chi tiết về kích thớc xem trên bản vẽ tràn xả lũ).

II Tính toán thủy lực :

1 Kiểm tra khả năng tháo của tràn

Trang 26

- Căn cứ vào cấu tạo ngỡng và số liệu thiết kế ta có:

P1 = ∇ngỡng -∇sân trớc = 58,00 - 55,50 = 2,50m; a = 2,2m

2, 20,88

1 2,5

a

P = = - Tính toán hệ số lu lợng với tần suất thiết kế (P = 1,5%)

và kiểm tra (P = 0,5%) ta có bảng kết quả tính toán sau:

Bảng 3.2 Kết quả tính toán hệ số lu lợng qua tràn

+ Kiểm tra ảnh hởng của lu tốc tới gần

Theo điều (4-2) trang 48 QPTL C8 - 76, không cần xét tới ảnh hởng của V0 khi thoả mãn điều kiện : ΩT > 4 ì H ìΣb

Vì đập tràn nằm trong thân đập nên thợng lu tràn là lòng hồ nên không cần xét

đến ảnh hởng của lu tốc tới gần

+ Kiểm tra khả năng tháo của tràn

Lu lợng tháo qua ngỡng Tràn đợc tính theo công thức (69), trang 48 QPTL C8 - 76:

Trang 27

ε = 1 – 0,2 ìì

ξk - Hệ số giảm lu lợng do ảnh hởng của mố bên, với nối tiếp thuận ξk=0,7

ξ0 - Hệ số giảm lu lợng do ảnh hởng của mố trụ, tra bảng 14 QPTL C-8-76 với l0

Ho

(m3/s)

Khả năng tháo (%)+60,28 150,66 24 2,28 0,453 0,961 159,2 105,67

+61,06 234,25 24 3,06 0,464 0,948 250,33 106,86

Bề rộng tràn BT = 24m nh thiết kế đảm bảo khả năng tháo đợc 105,67% lu lợng lũ ứng với tần suất thiết kế P = 1,5% và 106,86% lu lợng lũ ứng với tần suất kiểm tra P=0,5%

2 Tính toán thủy lực dốc nớc

+ Xác định dạng đờng mực nớc trên dốc nớc:

Để xác định đợc dạng đờng mực nớc trên dốc nớc ta cần phải so sánh các thông số cột nớc (ho, hc, hk) và độ dốc (id, ik) với nhau

Tính toán các đại lợng ứng với mực nớc lũ thiết kế (P = 1,5%) ta có:

đờng mực nớc dạng nớc đổ b2

Trang 28

+ Tính toán đờng mặt nớc trong dốc nớc:

Độ sâu dòng chảy tại đầu dốc nớc lấy bằng độ sâu co hẹp sau đập tràn (hđd = hc = 0,529m)

Bằng phơng pháp tính thử dần cột nớc trên dốc nớc tại các vị trí khác nhau trên dốc nớc với tổng chiều dài dốc nớc L = 45m, ta có kết quả tính toán trong bảng sau:

Bảng 3.4 Kết quả tính toán đờng mực nớc trên dốc

Trang 29

vi - Vận tốc tại mặt cắt thứ i

+ Chiều dầy bản đáy của dốc nớc:

Theo V.M.Đombrovxki sơ bộ xác định chiều dày bản đáy dốc nớc theo :

T = 0,035.α vi h i

Với α - hệ số phụ thuộc nền (với nền dốc nớc là lớp đất 1 lấy α = 1,4)

Kết quả tính toán xét tới hàm khí và chiều dày dốc nớc thể hiện ở bảng sau:

Bảng 3.5 Kết quả tính toán hàm khí và chiều dày dốc nớc

Chiều dày bản đáy dốc nớc ta chọn: T = 0,5 m

Do đặc điểm cấu tạo là tràn đặt trong thân đập đất nên chiều cao tờng lấy theo

Trang 30

- Theo bảng 10 của TCVN 4118 - 1985 ta tra đơc chiều cao an toàn bờ là 0,4

Vậy chọn cao trình bờ kênh xả sau tràn là +52,50m

4 Tính toán tiêu năng hạ lu tràn

+ Xác định lu lợng tính toán tiêu năng:

Lu lợng tính toán tiêu năng là lu lợng có hiệu số (h”c - hh)max Để xác định đợc lu lợng tính toán tiêu năng ta tính toán với các cấp lu lợng khác nhau

Trang 31

B¶ng 3.6 KÕt qu¶ tÝnh to¸n tiªu n¨ng trµn

2

) (

2

q h

Trang 32

= 18m)

- hh: Chiều sâu cột nớc hạ lu, ứng với lu lợng thiết kế có hh = 3,76m

Chiều sâu bể đợc tính theo phơng pháp thử dần

Lần 1: Chọn hình thức tiêu năng bể với chiều sâu bể giả thiết ban đầu:

Tra bảng ta có: τc1” = 0,520; hc1” = τc1”ìE01 = 5,26m

τc1 = 0,101; hc1 = τc1 ì Eo1 = 1,02m

Độ sâu hồi phục theo (1-6): ∆z1 = 0,36m

Độ sâu bể tính toán theo (1-5): dtt = 1,4m # 1,2m theo chọn ban đầu, nh vậy tiếp tục giả thiết

Trang 33

Gia cố sân thứ hai nhằm mục đích bảo vệ chống xói đoạn kênh hạ lu gần công trình và đảm bảo an toàn cho chân hạ lu đập

- Xác định chiều dài gia cố sau tiêu năng theo công thức Tréc-tô-u-xốp:

Lsn=(2,5~3)Ln = 59,27ữ71,13mVậy chọn chiều dài đoạn gia cố sân sau thứ hai: Lsn = 60 m

5 Tính toán đoạn cong nớc rơi cuối dốc nớc

- Cao trình đáy cuối dốc nớc: + 49,45 m

- Cao trình đáy bể tiêu năng cấp 1 : + 47,50 m

Đờng cong nớc rơi đợc chuyển tiếp từ 2 cao độ trên đợc tính theo phơng trình sau:

x = 0,45ìVcdìcosγì y

Trong đó:

- Vcd : Vận tốc dòng nớc cuối dốc (m/s)

- γ: Góc nghiêng của bản đáy dốc nớc so với phơng ngang: cosγ = 0,998

Bảng 3.7 kết quả tính toán tọa độ đờng cong nớc rơi

III Tính toán ổn định tràn xả lũ :

1 Chỉ tiêu cơ lý đất áp dụng trong tính toán

Theo tài liệu khảo sát địa chất, ta có các chỉ tiêu cơ lý đất áp dụng trong tính toán chi tràn xả lũ tơng tự nh trong tính toán phần đập đất

2 Phơng pháp tính toán

Theo TCXDVN 285: 2002, để đảm bảo kết cấu và nền của công trình trong tính toán cần phải thỏa mãn điều kiện sau:

gh n tt

k

m N

Trong đó:

Trang 34

- nc - Hệ số tổ hợp tải trọng.Trong tính toán trạng thái giới hạn thứ nhất:

- nc = 1,00 - đối với tổ hợp tải trọng cơ bản;

- nc = 0,90 - đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt;

- nc = 0,95 - đối với tổ hợp tải trọng trong thời kỳ thi công và sửa chữa

- Ntt - Tải trọng tính toán tổng quát (lực, mômen, ứng suất), biến dạng hoặc thông

số khác mà nó căn cứ để đánh giá trạng thái giới hạn

Rgh - Sức chịu tải tính toán tổng quát, biến dạng hoặc thông số khác đợc xác lập theo tiêu chuẩn thiết kế (TCVN, TCN, )

m - Hệ số điều kiện làm việc: xét tới hình loại công trình, kết cấu nền, dạng vật liệu, Theo phụ lục B trang 30 (TCXDVN 285: 2002) có m = 1,0

kn - Hệ số bảo đảm đợc xét theo quy mô, nhiệm vụ của công trình:

Với công trình cấp IV lấy kn = 1,15

+ Sơ đồ tính:

+ Tính toán lực tác dụng lên ngỡng tràn (tính toán cho 1 đơn nguyên)

- Trọng lợng bản thân ngỡng:

Trang 35

Trang 36

Ntt = ΣE = 623,25 (T)Lấy nc = 1,0; m = 1,0 thay vào công thức tổng quát ta có:

34,982.16

= 2,31 > [K] = 1,15Kết luận: Qua tính toán ta thấy công trình đảm bảo an toàn về ổn định trợt và lật

b) Tính toán kiểm tra ứng suất đáy móng

- Chiều dài móng tính toán: L = 11,2m

Trang 37

Tel: (84).43.35641418 - Fax ( 84)43 35641418 - Mail: IWEDHTL@gmail.com max,min

+ Tính toán sức chịu tải của đất nền:

Với kích thớc đã chọn, ứng suất đáy móng phải thoả mãn các điều kiện sau để công trình có thể làm việc an toàn:

σtb = Rtc

σmax < 1,2 Rtc

Trong đó:

σtb , σmax: ứng suất đáy móng trung bình và lớn nhất

Rtc: cờng độ tiêu chuẩn của đất nền, xác định nh sau:

Rtc = m ì (A1/4ìγìb + Bìq + Dìc)Với:

b: chiều rộng móng ; b = L= 11,2mq: tải trọng bên móng ; q = 2ì1,11 = 2,22 (T/m);

c: lực dính đơn vị của đất nền ; nền lớp 2, c = 0 (T/m2);

γ: Trọng lợng riêng đẩy nổi của đất nền, γ = 1,11 (T/m3)

A1/4, B, D: các hệ số phụ thuộc góc ma sát trong của đất ; m: hệ số điều kiện làm việc của nền móng

m = 0,8: nền là cát nhỏ bão hoà nớc

m = 0,6: nền là cát bụi bão hoà nớc

m = 1: trong các trờng hợp khácVới đất nền là lớp 2 ; ϕ = 25 độ ; c = 0 T/m2 ta tìm đợc các hệ số nh sau:

Trang 38

Chọn trờng hợp thi công xong để tính toán ổn định, tính toán cho mặt cắt trung bình từ cao trình +61,8m đến cao trình +50,8m, chiều cao tờng tơng ứng H=9,17m

Trang 39

E1 = ìγwìHđ12ìB1ì Ka

Ka – hệ số áp lực ngang của đất; Ka = tg2(450 - ) =

- áp lực đất theo phơng ngang (phía trớc lng tờng):

E2 = ìγwìHđ22ìB1ì Ka

Từ các thông số về kích thớc, mực nớc và chỉ tiêu cơ lý đất thay vào các công thức trên ta có bảng kết quả tính toán sau:

Trang 40

Bảng 3.9 Kết quả tính toán ổn định tờng cánh thợng lu

Hệ

số lệch tải n

5 áp lực đất phía lng tờng E1 → 1,20 38,17 3,06 116,68

6 áp lực đất phía trớc t-ờng E2 → 1,20 -5,14 1,57 -9,66

7 Tải trọng do xe máy thi công Exm 1,30 0,54 5,60 3,93

Định dạng
Số trang	141
Dung lượng	3,73 MB