đồ án môn học thủy công thiết kế đập đất 3

A Tài liệu cho trước : I Nhiệm vụ công trình : Hồ chứa H trên sông S đảm nhận các nhiệm vụ sau . 1> Cấp nước tưới cho 165.000 ha ruộng đất canh tác. 2> Kết hợp nuôi cá ở lòng hồ và cấp nước phục vụ dân sinh ở hạ lưu. II Các công trình chủ yếu ở khu đầu mối : 1> Một đập chính ngăn nước. 2> Một đường tràn tháo lũ sang khu vực khác. 3> Một cống đặt dưới đập để lấy nước tưới. III Tóm tắt một số tài liệu cơ bản : 1> Địa hình : Cho bình đồ vùng tuyến đập.

THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT

A- TÀI LIỆU CHO TRƯỚC :

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

1> Cấp nước tưới cho 165.000 ha ruộng đất canh tác

2> Kết hợp nuôi cá ở lòng hồ và cấp nước phục vụ dân sinh ở hạ lưu

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

1> Một đập chính ngăn nước

2> Một đường tràn tháo lũ sang khu vực khác

3> Một cống đặt dưới đập để lấy nước tưới

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 lòngsông cho ở bảng I Tầng đá gốc rắn chắc mức độ nứt nẻ trung bình, lớp phong hóa dày 0,5 –1m

3> Vật liệu xây dựng :

a> Đất : Xung quanh vị trí đập có các bãi vật liệu sau:

- Bãi vật liệu A : Trữ lượng 800.000 m3 cự ly 800 m

- Bãi vật liệu B : Trữ lượng 600.000 m3 cự ly 600 m

- Bãi vật liệu C : Trữ lượng 1.000.000 m3 cự ly 1000 m

Chất đất thuộc loại thịt pha cát, thấm nước tương đối mạnh các chỉ tiêu như ở bảng I.Điều kiện khai thác dễ

Đất sét có thể khai thác tại vị trí cách đập 4km trữ lượng đủ làm thiết bị chống thấm.b> Đá : Khai thác ở vị trí cách công trình 8 km, trữ lượng lớn, chất lượng đảm bảo đắpđập, lát mái Một số chỉ tiêu cơ lý :  = 360; n = 0,4; k = 2,55 T/m3 (của hòn đá)

c> Cát sỏi : Khai thác ở các bãi dọc sông, cự ly xa nhất là 3 km, trữ lượng đủ làm tầnglọc Cấp phối như ở bảng II

Bảng I : Chỉ tiêu cơ lý của đất nền và vật liệu đắp đập

Chỉ tiêuLoại

HSrỗngN

ĐộẩmW

 (độ) C (T/m2)

k

(T/m3)

k(m/s)

ẩm bãohòa ẩm bãohòaĐất đắp đập (chế bị) 0,35 20 23 20 3,0 2,4 1,62 10-5

4> Đặc trưng hồ chứa :

- Các mực nước trong hồ và mực nước hạ lưu (bảng III)

- Tràn tự động có cột nước trên đỉnh tràn Hmax = 3m

- Vận tốc gió tính toán :

- Đỉnh đập không có đường giao thông chạy qua

5> Tài liệu thiết kế cống :

- Lưu lượng lấy nước ứng với MNDBT và MNC (QTK) : bảng 3

- Mực nước khống chế đầu kênh dưới : bảng 3

- Tài liệu về kênh chính : m = 1,5; n = 0,025; i = 10-3  10-5

B- NỘI DUNG THIẾT KẾ

I/ Đập đất :

1> Thuyết minh :

- Phân tích chọn tuyến đập, hình thức đập;

- Xác định các kích thước cơ bản của đập;

- Tính toán thấm và ổn định;

- Chọn cấu tạo chi tiết

2> Bản vẽ :

- Mặt bằng đập

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

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

- Các cấu tạo chi tiết

II/ Cống ngầm :

1> Thuyết minh :

- Phân tích chọn loại cống và vị trí đặt cống;

- Tính toán thủy lực xác định các kích thước cơ bản cống;

- Chọn cấu tạo các bộ phận cống;

-Phân tích lực để tính toán kết cấu thân cống

2> Bản vẽ :

- Cắt dọc, cắt ngang cống

- Mặt bằng

- Chính diện thượng, hạ lưu.

- Các cấu tạo chi tiết

Bảng IV : Tài liệu thiết kế đập đất và cống ngầm

D

(km) MNC(m) MNDBT(m) ThườngBình max khi MNC(QTK) MNDBTkhi

CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU

I NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH :

Hồ chứa nước H trên sông S là công trình lợi dụng tổng hợp, có các nhiệm vụ chính sau :

- Cung cấp nước tưới cho 165.000 ha ruộng đất canh tác;

- Nuôi cá ở lòng hồ;

- Cấp nước phục vụ dân sinh ở hạ lưu

II CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH Ở KHU ĐẦU MỐI :

- Một đập chính ngăn sông;

- Một đường tràn tháo lũ sang lưu vực khác;

- Một cống đặt dưới đập để lấy nước tưới

III CHỌN TUYẾN ĐẬP :

Căn cứ vào tài liệu địa hình, địa chất, vật liệu, điều kiện thi công và các yếu tố khác,tuyến đập được chọn tại vị trí D - D

2> Về điạ chất :

Vùng trũng giữa tuyến đập nằm trên lớp bồi tích thềm sông có chiều dày 18,5m bêndưới là tầng đá gốc Hai đầu tuyến đập nằm trên lớp phủ tàn tích, bên dưới cũng là tầng đágốc

3> Về vật liệu :

Qua quá trình khảo sát, đánh giá tình hình vật liệu, xung quanh vị trí dự kiến xây dựngđập có nhiều bãi vật liệu với trữ lượng và chất lượng đảm bảo, nằm ở khu vực vận chuyển,khai thác tương đối dễ dàng Cự ly vận chuyển và trữ lượng như sau :

Tên bãi vật liệu Loại Cự ly (m) Trữ lượng (m3)

4> Điều kiện thi công :

Công trình nằm trong thung lũng, đường giao thông chưa có, nên phải làm đường thicông để tập kết xe máy, thiết bị thi công và nguyên vật liệu vào xây dựng công trình Mặtkhác, với địa hình nơi dự kiến xây dựng công trình khi có lũ thường lưu tốc ,lưu lượng lớn gây

nguy hiểm cho việc thi công và làm chậm tiến độ xây dựng CT nên cần có biện pháp phòngchống tốt, phải có biện pháp dẫn dòng và thoát lũ hiệu quả

CHƯƠNG II :HÌNH THỨC ĐẬP VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

Cấp công trình được xác định từ hai điều kiện sau:

a>Theo chiều cao công trình và loại nền: Để xác định chiều cao đập, sơ bộ chọn:

Đỉnh đập = MNDGC + d’

MNDGC = MNDBT + Hmax = 109 + 3 = 112 (m)

 Đỉnh đập = 112 + 2 = 114 (m)

(d’ : độ vượt cao an toàn đỉnh đập trên mực nước lũ d’ = 1,5  3,0 m)

Chiều cao đập =  ĐỈNHĐẬP  - ĐÁY SÔNG = 114 – 80 = 34 (m)

Tra bảng P1-1 theo dạng nền ( theo TCVN 5060-90) => công trình thuộc cấp IIIb> Theo nhiệm vụ công trình và vai trò công trình trong hệ thống :

Tra bảng P2-2 (theoTCVN 5060-90.)

Tưới 165.000 ha  công trình thuộc cấp II (chủ yếu); cấp III (thứ yếu)

Kết luận : Từ 2 điều kiện trên, chọncấp của công trình là cấp II

2> Chỉ tiêu thiết kế :

Với công trình cấp II ta xác định được :

- Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất (bảng P1-3)  P% = 0,5

- Hệ số tin cậy (bảng P1-6) : Kn = 1,20

- Tần suất gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất dựa theo QPTL C1-78 (bảng P2-1) đểxác định cao trình đỉnh đập và giới hạn gia cố

Tần suất gió lớn nhất P4%  V4% = 26 (m/s)

Tần suất gió bình quân lớn nhất P50%  V50% = 12 (m/s)

- Mức đảm bảo sóng lấy theo bảng P2-2 (Để tính ổn định và độ bền công trình) Côngtrình có biến dạng nghiêng gia cố đá đổ i = 1%

- Độ vượt cao an toàn của đỉnh đập trên đỉnh sóng lấy theo bảng 5-1.GTTC1 trang 93đối với :

MNDBT a = 0.7 (m)

MNDGC á = 0,5 (m)

- Hệ số an toàn cho phép về ổn định trượt cho phép của mái đập đất lấy theo bảng

P1-7 QPVN 11-P1-7P1-7  Tổ hợp tải trọng chủ yếu Kc = 1,30

Tổ hợp tải trọng đặc biệt Kc = 1,15

CHƯƠNG III :XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT

I XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP :

1> Cao trình đỉnh đập : Được xác định từ hai mực nước MNDBT và MNDGC :

ĐỈNH ĐẬP (1) = MNDBT + h + hsl + a (2-1)

ĐỈNH ĐẬP (2) = MNDGC + h’ + hsl’ + a’ (2-2)

Trong đó :

- h và h’: độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất

- hsl và hsl’: chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính toán lớn nhất và gióbình quân lớn nhất

- a, a’: Độ vượt cao an toàn

Từ (2-1) và (2-2) chọn kết quả cao nhất để xác định cao trình đỉnh đập

2> Các bước tính toán :

a> Xác định  h,  h’: Xác định h, h’ theo công thức sau:

   cos 

gH

D V 10 2 h

1

2

6 (m) (2-3)    cos

gH

DV10.2h

2

' 2 ' 6

Trong đó :

V : Vận tốc gió tính toán lớn nhất V = 26 (m/s)

V’ : Vận tốc gió bình quân lớn nhất V’= 12 (m/s)

D : Đà sóng ứng với MNDBT D = 7 (km) = 7000 (m)

D’ : Đà sóng ứng với MNDGC D’= D + 0,4 = 7,4 (km) = 7400 (m)

g : Gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2)

H, H’ : Chiều sâu nước trước đập

7000 26 10 2

7400 12 10 2 '

Trong đó: Giả thiết trường hợp đang xét là sóng nước sâu H > 0,5  (2-6)

Tính các đại lượng không thứ nguyên:

Trong đó : t là thời gian gió thổi liên tục, với hồ chứa lấy t = 6h = 21.600 s.

8149 26

21600 81

, 9 V

, 9 ' V

700081

,9V

,9'V

'gD

2

Tra đồ thị P2-1 xác định được :

240 , 1 81

, 9

018 , 0 26 h 018 ,

0

V

S 2

81 , 9

032 , 0 12 ' h 032 , 0 ' V

'

S 2

81 , 9

6 , 1 26 6

5 , 2 12 ' 5 , 2 ' V

' g

, 3 2

241 , 4 81 , 9 2

, 3 2

058 , 3 81 , 9 2

' g

'gD

2  ), ta có: 2,01

'h

'h

K i

 h’S1% = h’i = KI.h's = 2,010,47 = 0,987 (m)

k1, k2 tra bảng P2-3 (Trang 137 PL)

Độ nhám mặt bằng đá lát  = 0,02

Ứng với độ nhám tương đối:

k3 :Tra bảng P2-4 phụ thuộc vận tốc gió và hệ số mái, ở đây dự kiến sơ bộ chọn m = 3,5 với :

V = 26(m/s) và V' = 12 (m/s)  k3 = 1,5

k4 : Tra từ đồ thị P2-3 phụ thuộc hệ số mái m và tỷ số /hsl%

50 , 2

096 , 28

hs1%  



 k4 = 1,3 ;

14,8

987 , 0

608 , 14 '

Với kết quả tính toán như trên ta chọn cao trình đỉnh đập là: ĐỈNH ĐẬP = 114 (m)

II CHIỀU RỘNG ĐỈNH ĐẬP :

Theo qui phạm đập có H< 40 m và do không yêu cầu giao thông, bề rộng đỉnh đập được chontheo cấu tạo B = 5m đập

III MÁI VÀ CƠ :

- Chiều rộng cơ đập b = 3 (m)

- Cao trình cơ CƠ ĐẬP = 95 (m)

- Hệ số mái trên cơ mt = m2 = 3,0

- Hệ số mái dưới cơ md = m3 = 3,5

IV THIẾT BỊ CHỐNG THẤM :

Qua tài liệu được cung cấp, đất đắp đập và đất nền lớp trên có hệ số thấm khá lớn nêncần có thiết bị chống thấm cho thân đập và nền

Từ tài liệu đã cho ta phân ra 3 đoạn như sau :

- Đoạn lòng sông dài khoảng 250 (m): Trên cùng là lớp bồi tích có chiều dày trungbình 15m, hệ số thấm kn = 10-6 m/s

- Đoạn thềm phải và thềm trái: 50 (m) trên là lớp phủ tàn tích có chiều dày trung bình1,5 (m) có hệ số thấm bằng hệ số thấm của đoạn thềm sông ứng với mỗi đoạn,mỗi dạng tầngthấm ta chọn thiết bị chống thích hợp Ở đây, ta chọn thiết bị chống thấm kiểu tường nghiêngsân phủ bằng vật liệu tại chỗ (đất sét)

Trong đó : Đoạn thềm phài và thềm trái do tầng phong hoá mỏng, ta bỏ và làm sânphủ theo cấu tạo

Đoạn lòng sông làm sân phủ

SƠ BỘ KÍCH THƯỚC

H là cột nước lớn nhất = MNDGC – ĐÁY ĐẬP= 112 – 80 = 32 (m)

* Vậy chọn chiều dày chân tường 2 = 8 (m)

Cao trình đỉnh tường nghiêng: Chọn không thấp hơn cao trình MNDGC ở thượng lưu,chọn đt = 113 (m)

Chiều dày sân phủ:

Chiều dày sân phủ: LS = (3  5)H

Lấy LS = 4.H = 128 (m)

V THIẾT BỊ THOÁT NƯỚC THÂN ĐẬP :

- Đoạn lòng sông:

Hạ lưu có nước, chiều sâu nước hạ lưu ứng với các trường hợp là:

MNDBT : H = 87,5 – 80 = 7,5 (m)

MNDGC : H = 89,5 – 80 = 9,5 (m)

Với chiều sâu nước hạ lưu không quá lớn chọn kiểu thoát nước hình lăng trụ

Cao trình đỉnh lăng trụ được chọn cao hơn nước hạ lưu max = (1,0 2) m

- Đoạn sườn đồi :

Ứng với hạ lưu không có nước, sơ đồ đơn giản nhất được chọn là thoát nước kiểu ápmái Khi cần thiết hạ thấp đường bão hòa có thể chọn kiểu gối phẳng hay ống dọc

CHƯƠNG IVTÍNH TOÁN THẤM QUA ĐẬP VÀ NỀNI.NHIỆM VỤ, TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN :

1> Nhiệm vụ :

- Xác định lưu lượng thấm.

- Xác định dường bão hòa trong thân đập

- Kiểm tra độ bền thấm của đập và nền

2> Các trường hợp tính toán :

Trong thiết kế đập đất cần được tính với các trường hợp làm việc khác nhau của đậpnhư sau:

- Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước min

- Thượng lưu là MNDGC, hạ lưu là mực nước max

- Ở thượng lưu mực nước rút đột ngột

- Trường hợp thiết bị thoát nước làm việc không bình thường

Trong đồ án môn học chỉ yêu cầu tính với trường hợp thứ nhất

3> Các mặt cắt tính toán :

Yêu cầu của đồ án tính với 2 mặt cắt đại biểu:

- Mặt cắt lòng sông (chỗ tầng thấm dày nhất)

- Mặt cắt sườn đồi (đập trên nền không thấm nước)

4> Tài liệu dùng cho tính toán :

- MNDBT = 109 (m), mực nước hạ lưu tương ứng 87,5 (m)

- MNDGC = 112 (m), mực nước hạ lưu tương ứng 89,5 (m)

Đất đắp đập và đất nền có các chỉ tiêu như bảng I

II TÍNH THẤM CHO MẶT CẮT LÒNG SÔNG :

Nền đập lớp trên là lớp bồi tích có chiều dày 18,5 (m), có hệ số thấm kn = 10-6 (m/s)

Đất đắp đập là thịt pha cát, có hệ số thấm kđ = 1.10-5 (m/s)

Tầng thấm như vậy là quá dày và hệ số thấm khá lớn Biện pháp xử lý thấm ở đây tachọn theo hình thức:

+ Tường nghiêng + sân phủ bằng đất sét

+ Thiết bị thoát nước hạ lưu loại lăng trụ bằng đá đổ

1> Sơ đồ tính: SƠ ĐỒ TÍNH THẤM QUA MẶT CẮT LÒNG SÔNG (SƠ ĐỒ 1)

2> Lưu lượng thấm:

Dùng phương pháp phân đoạn để tính, bỏ qua chiều cao hút nước ao ở cuối dòng thấm,lưu lượng q và độ h3 được xác định từ hệ phương trình sau:

3 S

3 1

Thhk

ThhkmhL2

hhk

q

3

2 3 n 3

2 2

2 3 đ

Trong đó: T - Chiều dày tầng thấm T = 18,5 (m)

LS –Chiều dài sân phủ L = 128m

L - Chiều dài đáy đập L =(4,0x34)+5+(3,5x13)+3+(10x3,5)-(1,5x4) = 181 (m)

h1 - Cột nước thượng lưu ứng với MNDBT: h1 = 109 - 80 = 29 (m)

h2 – Cột nước hạ lưu h2 = 87,5 - 80 = 7,5 (m)

h3 – Chiều cao phía thượng lưu của đường bão hòa

kđ = 1.10-5m/s ; kn = 1.10-6m/s m: hệ số mái đập thượng lưu m = 3,5

Thay các trị số vào công thức (3-1) và (3-2) ta có :

3

3 6

3

3 6

h5,314,136

5,18h2910.1h5,31285,1844,0

5,18h2910

.1

2 2 3 5

h5,38,189

5,185,7h10.1h5,31812

3h10

.1

3> Đường bão hòa:

Trong hệ trục như sơ đồ 1, phương trình đường bão hòa có dạng như sau :

X.mhL

hhhY

3

2 2

2 3 2 3







KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐƯỜNG BẢO HÒA

(Cho mặt cắt lòng sông)

Y 20.62 19.34 17.97 16.48 14.84 13.00 10.86 7.50

Từ kết qủa này, ta vẽ được đường bão hòa trong thân đập như ở sơ đồ 1

4> Kiểm tra độ bền thấm :

Với đập đất, độ bền thấm bình thường (xói ngầm cơ học, trôi đất) có thể đảm bảo đượcnhờ bố trí tầng lọc ngược ở thiết bị thoát nước (mặt tiếp giáp với thân đập và nền)

Ngoài ra, cần kiểm tra độ bền thấm đặc biệt để ngăn ngừa sự cố trong trường hợp xảy

ra thấm tập trung tại một điểm bất kỳ trong thân đập hay nền

- Với thân đập, cần phải đảm bảo điều kiện : Jkđ   Jkđ 

Trong đó : J Lh mhh 2072,62,177,5 0,09

3

2 3 đ

III-53-So sánh ta thấy Jkđ  0,09 <  Jkđ   0,65 Vậy an toàn về xói trong thân đập

- Với nền đập, cần phải đảm bảo điều kiện : Jkn   Jkn 

Trong đó : J L hL h0,88T 128 21629,25 70,5,88 18,5 0,06

S

2 1 n

So sánh ta thấy Jkn  0,06 <  Jkn   0,25 Vậy an toàn về xói ngầm trong nền

III TÍNH THẤM CHO MẶT CẮT SƯỜN ĐỒI :

Với tài liệu địa hình, địa chất đã cho sơ đồ chung cho mặt cắt sườn đồi là đập đất trênnền không thấm nước, hạ lưu không có nước, thiết bị thoát nước kiểu áp mái

1> Sơ đồ tính: SƠ ĐỒ TÍNH THẤM QUA MẶT CẮT SƯỜN ĐỒI (SƠ ĐỒ 2)

2> Lưu lượng thấm:

Theo phương pháp phân đoạn, lưu lượng thấm q, các độ sâu h3, a0 được xác định từ hệ

3 phương trình sau: (chọn mặt cắt có cao độ đáy đập sau khi đã bóc bỏ lớp phủ là 95 (m) đểtính toán)

Zhhk

q 21 23 20

0 2 3 1

2 0

2 3

ahk

akq

2

0 đ

- Giả thiết h3 thay vào phương trình (3-6) giải ra tính được q

- Thay q vào phương trình (3-8), tính được a0

- Thay a0 và h3 vào phương trình (3-7), tính được q

Thử dần cho đến khi q tính được từ 3 phương trình bằng nhau là được, ta có kết quảgiải hệ phương trình lưu lượng thấm như sau:

h3 = 9,5 (m); a0 = 0,68 (m); q = 3,6210-6 (m3/s )

3> Đường bão hòa:

Trong hệ trục như trên sơ đồ 2, phương trình đường bão hòa có dạng :

X k

q h Y

đ

2

3 

 (3-9)KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐƯỜNG BÃO HÒA

(Cho mặt cắt sườn đồi)

Từ kết qủa này, ta vẽ được đường bão hòa trong thân đập như ở sơ đồ 2

4> Kiểm tra độ bền thấm đặc biệt:

- Với thân đập, cần phải đảm bảo điều kiện : Jkđ   J'k 

Trong đó : J L hmh 89,5 4,357,5.4,57 0,06

3

3 k

CHƯƠNG VTÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬPI/ TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN: Theo qui phạm qui định, khi thiết kế đập đất cần kiểm tra ổnđịnh với các trường hợp sau:

1> Cho mái hạ lưu :

- Khi thượng lưu là MNDBT, hạ lưu chiều sâu nước lớn nhất có thể xảy ra, thiết bịchống thấm và thoát nước làm việc bình thường (tổ hợp cơ bản)

- Khi thượng lưu MNDGC, sự làm việc bình thường của thiết bị thoát nước bị phá hoại(tổ hợp đặc biệt)

2> Cho mái thượng lưu :

- Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDBT đến mực nước thấp nhất có thể xảy ra (tổ hợp

II/ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP CUNG TRƯỢT :

1> Phương pháp tính toán :

Trong thực tế mặt trượt của mái đập là mặt cong ,song để đơn giản ta coi đó là mộtphần của mặt trụ ,cắt một dải thân đập có l=1m và tính toán theo bài toán phẳng

a> Xác định vùng chứa cung tâm trượt nguy hiểm:

Kết hợp 2 phương pháp của Filennit và Fandeep để xác định cung tâm trượt nguyhiểm:

* Phương pháp Fandeep:

Qua điểm giữa của mái đập vẽ một đường thẳng đứng và một đường thẳng hợp với máiđập một góc 850, từ điểm đó làm tâm vẽ cung tròn có bán kính R và r, các bán kính này phụthuộc vào chiều cao và mái dốc đập

Với Hđ = 34 (m); mtb = 3,0 mái đập trung bình Tra bảng (4-1) GTTC tập I ta có:

R/Hđ = 2,3  R = 69 (m); r/Hđ = 1,0  r = 30 (m)

Các cung này cắt các đường thẳng trên tạo thành hình thang cong Tâm cung trượt nguyhiểm được giới hạn bởi hình thang cong trên

* Phương pháp Filennit:

Theo phương pháp này thì tâm cung trượt nguy hiểm nằm lân cận trên đường MM1.Xác định điểm M và M1 như sau: Với hệ số mái mtb = 3,25, tra bảng (4-2) GTTC tập I được 

= 35o ;  = 25o Từ đó ta xác định được điểm M1 bằng cách kẻ 2 đường hợp với phương ngangcủa đỉnh đập 1 góc  và hợp với mái đập hạ lưu 1 góc , giao điểm của 2 đường này là điểm

M1 Từ đáy hạ lưu đập dựng 1 đường thẳng vuông góc xuống dưới có độ sâu là Hđ; từ điểm đódựng đường nằm ngang có chiều dài 4,5Hđ, xác định được điểm M.(xem hình vẽ sau)

b> Xác định hệ số ổn định Kminmin:

Từ 3 điểm trên MM1 vẽ 3 cung đi qua điểm A ở chân hạ lưu đập, xác định được Kmin;Từ điểm cho Kmin ta đựng 1 đường vuông góc với MM1, vẽ 3 cung đi qua điểm A như trên, xácđịnh được Kminmin của điểm chân ra A Làm tương tự với các điểm chân ra khác lân cận điểm A

ta sẽ xác định được Kminminmin

Trong phạm vi đồ án này, chỉ yêu cầu tìm Kminmin ứng với điểm chân ra A ở chân đập

2> Các bước tính toán :

- Chia khối trượt thành các dải có chiều rộng b; chọn b = 10 (m)

- Áp dụng công thức tính hệ số an toàn của Ghecxevanốp:

n n

T

lCtg

.WN

n, Cn : Góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở đáy dải thứ n

ln : Bề rộng đáy dải thứ n

Wn : Aùp lực thấm ở đáy dải thứ n

Wn = n* hn* ln

hn : Chiều cao cột nước tính từ đường bảo hòa tới đáy dải

Nn, Tn : Thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải Gn

Nn = Gncosn : Tn = Gnsinn

Gn = b(iZi)n

Zi : Chiều cao phần dải tương ứng có dung trọng i

1 : Với đất ở trên đường bảo hòa lấy theo dung trọng tự nhiên

2 : Với đất ở dưới đường bảo hòa lấy theo dung trọng bảo hòa

Công thức tính đổi các chỉ tiêu cơ lý của các loại đất : tài liệu cho kđ

Để tiện xác định các đại lượng trong công thức (4-1) ta tiến hành lập bảng tính

Sơ đồ tính toán cho trường hợp cơ bản (xem các bảng tính và hình vẽ kèm theo)

Từ kết quả tính toán ta có:

* Hệ số ổn định mái hạ lưu, trường hợp cơ bản tại chân ra A là: Kminmin = 1,425

3> Đánh giá tính hợp lý của mái :

Mái đập đảm bảo an toàn về trượt nếu thỏa mãn điều kiện :

Kminmin  K (4-2)Trong đó [K] phụ thuộc cấp công trình và tổ hợp tải trọng được tra từ bảng P1-7 (Phụ lụcI) QP VN11-77 Công trình cấp II; tổ hợp tải trọng chủ yếu K = 1,30

Với Kminmin = 1,425 > K = 1,30 Vậymái đập hạ lưu đảm bảo ổn định, an toàn và hợplý về điều kiện kinh tế

CHƯƠNG V :CẤU TẠO CHI TIẾTI/ ĐỈNH ĐẬP :

Do không có yêu cầu làm đường giao thông nên mặt đỉnh đập chỉ phủ lớp đá dăm dày

20 cm để bảo vệ và được đánh dốc về hai phía với độ dốc i = 3% để thoát nước mưa

II/ BẢO VỆ MÁI ĐẬP :

1/ Với mái thượng lưu :

- Chọn hình thức bảo vệ mái: ứng với trường hợp MNDBT, theo kết quả tính toán ởchương II có hs1% = 2,36m >1,25m chọn hình thức bảo vệ mái bằng tấm bê tông lát

- Chiều dày tấm bê tông xác định theo điều kiện ổn định chống đẩy nổi và lật, trong đồán này sơ bộ lấy chiều dày = 25cm

- Kích thước tấm bê tông chọn: (bxh) = (70x70) cm

- Phạm vi lát mái thượng lưu được tính từ  ĐỈNH ĐẬP= 108 m xuống dưới cao trìnhmực nước chết một đoạn là 1,5hs1% Ta có 1,5 hs1% = 3,54 m

 cao trình thấp nhất cần lát mái là:  MNC– 3,54 = 85 – 3,54 =  81 , 46 m Để thuận tiện trong quá trình thi công chọn phạm vi lát mái thượng lưu từ cao trìnhđỉnh đập 108 m đến cao trình 81 m

2/ Với mái hạ lưu :

Mái hạ lưu cần được bảo vệ chống xói do nước mưa gây ra, ở đây ta dùng hình thứctrồng cỏ, dưới lớp cỏ rải lớp đất màu dày 10 cm Trên mái đào rãnh nhỏ nghiêng so với trụcđập góc 450, trong rãnh bỏ đá dăm để tập trung nước mưa, nước từ rãnh tập trung vào mươngbố trí ở ngang cơ, mương ngang dốc về hai bờ nối vào mương dọc dẫn nước về hạ lưu

III/ NỐI TIẾP ĐẬP VỚI NỀN BỜ :

1/ Nối tiếp đập với nền :

Về hình thức chống thấm cho nền đã được nêu trên Ở đây đề cập việc xử lý mặt tiếpgiáp giữa thân đập và nền Bóc bỏ lớp phong hóa nền từ (0,3  1,0)m

2/ Nối tiếp đập và bờ :

Cần đảm bảo yêu cầu như nối tiếp đập và nền, ngoài ra ở chỗ nối tiếp với bờ thiết bịchống thấm được cắm sâu vào lớp đá là 2m

Mặt nối tiếp thân đập với bờ không đánh cấp, không làm độ dốc quá cao Không chophép làm dốc ngược

PHẦN II : THIẾT KẾ CỐNG NGẦM

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNGI> NHIỆM VỤ CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

1> Nhiệm vụ :

Cống có nhiệm vụ lấy nước tưới cho 165.000 ha lúa, đồng thời cung cấp nước sinh hoạtcho nhân dân ở vùng hạ lưu

2> Cấp công trình: Được xác định theo 2 điều kiện:

a/ Theo nhiệm vụ:

Cống lấy nước tưới cho 165.000 ha > 50.000 ha theo TCVN 5060-90 thì cống thuộc cấpII

b> Theo cấp chung của cả công trình đầu mối:

Vì cống là một trong những công trình quan trong ở khu đầu mối Ở phần thiết kế đậpđất cấp của công trình được xác định là cấp II, do đó cống ngầm lấy nước dưới đập cũng thuộccấp II

Kết luận: Từ 2 điều kiện trên ta chọn cấp công trình là cấp II

3> Các chỉ tiêu thiết kế: Với công trình cấp II, ta xác định được các chỉ tiêu cần thiết cho việctính toán thiết kế cống như sau:

- Tần suất lưu lượng P% = 0,5%

- Hệ số vượt tải:

+ Trọng lượng bản thân công trình n = 1.05+ Aùp lực thẳng đứng của trọng lượng đất n = 1.10 + Aùp lực bên của đất n = 1.20+ Aùp lực nước trong cống n = 1.00

- Hệ số điều kiện làm việc m = 1.00

- Hệ số tin cậy Kn = 1.20

* Tài liệu cho trước

- Mực nước dâng gia cường: MNDGC = 112 m

- Mực nước dâng bình thường: MNDBT = 109 m

- Mực nước chết: MNC = 91 m

- Lưu lượng thiết kế cống : Qtkế = 4 m3/s Ứng với MNC

- Cao trình mực nước khống chế tưới tự chảy đầu kênh Zđkênh = 90,78 m

II> CHỌN TUYẾN VÀ HÌNH THỨC CỐNG :

1> Tuyến cống :

Tuyến cống phụ thuộc vào nhiều yếu tố, vị trí khu tưới, điều kiện địa chất nền và quanhệ với các công trình khác Ở đây, tràn xả lũ chuyển tải lượng nước lũ qua lưu vực khác nên tacó thể đặt cống ở bờ phải hay bờ trái đập đều được Khi quyết định đặt bờ nào phải xem xét vịtrí khu tưới và điều kiện địa chất Căn cứ vào mặt cắt địa chất tuyến đập ta thấy rằng địa chất

2 bờ tương đối giống nhau, tầng thấm rất dày nên cống sẽ được đặt trên nền lớp bồi tích thềmsông Mặt khác, ta lại thiếu tài liệu bình đồ khu tưới do đó có thể xác định tuyến cống dựa vàobình đồ đập chính Ở đây ta chọn tuyến đặït cống ở bờ phải đập

2> Chọn hình thức cống :

- Vì cống đặt dưới đập đất, mực nước thượng lưu khi lấy nước thay đổi nhiều (từ MNCđến MNDBT) nên chọn hình thức hợp lý nhất là cống ngầm lấy nước không áp

- Vật liệu làm cống là bê tông cốt thép, có tiết diện là hình chữ nhật

- Để khống chế lưu lượng ta dùng tháp van Trong tháp van có bố trí van công tác vàvan sửa chữa Vị trí đặt tháp van sơ bộ chọn ở khoảng giữa mái dốc thượng lưu tại vị trí đặtcống

3> Sơ bộ bố trí cống:

Từ vị trí đặt cống và mặt cắt đập đất đã thiết kế Sơ bộ bố trí cống để từ đó xác địnhchiều dài cống làm căn cứ cho việc tính toán thủy lực cống sau này Để sơ bộ xác định chiềudài cống có thể chọn cao trình đáy cống thấp hơn MNC là 1,5 m đồng thời đáy cống ở thượnglưu đặt cao hơn mức bùn cát lắng đọng Cao trình đáy cống sẽ được xác định chính xác ở phầntính toán thủy lực

Vậy Zđáy cống = 85 – 1,5 = 83,5 m

Căn cứ vào cao trình đáy cống chọn sơ bộ này cùng với tuyến cống và mặt cắt ngangđập ta xác định sơ bộ chiều dài cống là Lcống = 172 m

CHƯƠNG I

THIẾT KẾ KÊNH HẠ LƯU CỐNG

I/ THIẾT KẾ MẶT CẮT KÊNH:

Kênh hạ lưu cống được thiết kế trước để làm căn cứ cho việc tính thủy lực cống