đồ án thiết kế và thi công đập đất

I Nhiệm vụ công trình: Hồ chứa H trên sông S đảm nhận các nhiệm vụ sau: Cấp nước tưới cho 2650ha ruộng đất canh tác Cấp nước sinh hoạt cho 5000 dân Kết hợp nuôi cá ở lòng hồ, tạo cảnh quan môi trường, sinh thái và phục vụ du lịch. II Các công trình chủ yếu ở khu đầu mối: Một đập chính ngăn sông; Một đường tràn tháo lũ 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 lòng sông cho ở bảng 1. Tầng đá gốc rắn chắc mức độ nứt nẻ trung bình. lớp phong hóa dày 0,51m.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT

Đề số: 16 - Hình BCHƯƠNG 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

I - Nhiệm vụ công trình:

Hồ chứa H trên sông S đảm nhận các nhiệm vụ sau:

- Cấp nước tưới cho 2650ha ruộng đất canh tác

- Cấp nước sinh hoạt cho 5000 dân

- Kết hợp nuôi cá ở lòng hồ, tạo cảnh quan môi trường, sinh thái vàphục vụ du lịch

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

- Một đập chính ngăn sông;

- Một đường tràn tháo lũ

- 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 lòng sông cho ở bảng 1 Tầng đá gốc rắn chắc mức độ nứt nẻ trungbình lớp phong hóa dày 0,5-1m

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

ϕ (độ) C (T/m2)

K

γ

(T/m3)

k(m/s)

Tựnhiên

Bãohòa

Tựnhiên

Bãohòa

20

221824

23

173026

20

132722

3,0

5,001,0

2,4

3,000,7

1,62

1,581,601,59

10-54.10-9

1.000.000m3, cự ly 1 km) Chất đất thuộc loại thịt pha cát ,thấm nước tươngđối mạnh các chỉ tiêu như ở bảng1 Điều kiện khai thác bình thường.

Đất sét có thể khai thác tại vị trí cách đập 4 km ,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

bỏ đắp đập, lát mái Một số chỉ tiêu cơ lý: ;

Bảng 2 - Cấp phối của các vật liệu đắp đập

0,050,353,00

0,080,405,00

4 Đặc trưng hồ chứa:

- Các mực nước trong hồ và mực nước hạ lưu: Bảng 3

- Chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT: D = 2,6 km

- Ứng với MNDGC: D’ = D + 0,3 = 2,6 + 0,3 = 2,9 km

- Đỉnh đập không có đường giao thông chính chạy qua

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

- Vận tốc gió tính toán ứng với mức đảm bảo P% :

- 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

CHƯƠNG 2 CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP

- Đập đất đồng chất là loại đập có kết cấu đơn giản, dễ thi công, giá thành rẻ

so với các loại đập khác, vì vậy loại đập này được ưu tiên khi xét đến các hình thứcđập

- Đập đất là loại đập có yêu cầu về nền không cao ( có khả năng đắp đập đấttrên mọi nền) nên có khả năng áp dụng rộng rãi, bền và chịu được biến dạng, chấnđộng tốt

- Đây là loại đập dễ quản lý, có khả năng tôn cao, đắp dày thêm

- Thế giới và Việt Nam tích lũy được nhiều kinh nghiệm về thiết kế, thi công

và quản lý đập đất

- Ngoài ra, các loại vật liệu dùng để làm các bộ phận như: chống thấm, bảo vệmái, tầng lọc ngược cũng có thể khai thác vận chuyển ở các vị trí cách không xacông trình đầu mối

- Vì vậy hình thức đập thiết kế là đập đất đồng chất, không tràn nước, tuyếnđập thẳng, tim đập là mặt cắt B - B trên bình đồ

III Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế:

1 Cấp công trình

- Được xác định từ 2 điều kiện

a Theo chiều cao công trình và loại nền ( Tra bảng P1 - 1 phụ lục)

* Xác định chiều cao đập: sơ bộ xác định cao trình đỉnh đập:

Zđỉnh = MNDGC + d (*)

Ta có: 1,5≤ d≤ 3,0 m chọn d = 3( m)

MNDGC = MNDBT +Hmax = 87,5 +3 = 90,5 (m)Thay vào (*) có : Zđỉnh = 90,5 + 3 = 93,5 (m)

Cao trình đáy đập được xác định từ mặt cắt địa chất tuyến đập và đáy đập làtầng bồi tích thềm sông nên phải bóc bỏ đi 1(m) tầng bồi tích này

Zđáy=52 - 1 = 51m Dựa vào mặt cắt địa chất tuyến đập cho ta xác định chiều cao đập :

Hđ =Zđỉnh - Zđáy=93,5 - 51 = 42,5(m)

* Dựa vào loại đất nền :

- Dựa vào điều kiện địa chất nền với các chỉ tiêu cơ lý ta xác định được : Đấtnền là đất dính, chưa bão hòa nước, là đất thịt cát pha, thấm nước mạnh

Tra bảng P1-1, phụ lục 1: Cấp thiết kế của công trình theo đặc tính kỹ thuậtcủa các hạng mục công trình thuỷ với các điều kiện :

- Đập vật liệu đất

- Chiều cao đập: 42,5 (m)

- Nền đất thuộc nhóm B

→

Theo TCVN 285-2002 tra cấp thiết kế của công trình là: Công trình cấp II

b Theo nhiệm vụ của công trình: (Tra bảng P1-2, phụ lục 1)

Cấp thiết kế của công trình theo năng lực phục vụ với các điều kiện :

-Công trình thuỷ nông

-Diện tích tưới : 2650 ha

→

Theo TCVN 285-2002 tra được cấp công trình là: cấp III.

Vậy: Từ 2 điều kiện trên chọn cấp công trình: cấp II

2- Chỉ tiêu thiết kế: Từ cấp công trình xác định được:

a Tần suất lưu lượng, mức nước lớn nhất P%:

- Tra bảng P1-3 Lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra côngtrình thủy, ta có :

+ Tần suất thiết kế : P = 0,5% (tương ứng với chu kỳ lặp 200 năm)

+ Tần suất kiểm tra: P= 0,1% (tương ứng với chu kỳ lặp 1000 năm)

+ Mực nước dâng bình thường :

Ta có : Tần suất gió lớn nhất : P = 2% ⇒ V = 32 (m / s)

+ Mực nước dâng gia cường :

Ta có : Tần suất gió bình quân lớn nhất : P = 25% ⇒ V = 15,5( m / s)

d Hệ số an toàn cho phép về ổn định mái đất ( Theo QPVN 11-77 )

Tra Bảng P1-7 Hệ số an toàn cho phép về ổn định mái đất

Với : + Công trình cấp II

+ Tổ hợp tải trọng chủ yếu

Ta có : Hệ số an toàn cho phép về ổn định mái đất : [ K ] = 1,3

e Độ vượt cao của đỉnh đập trên đỉnh sóng

Tra 14TCN-157-2005 Tiêu chuẩn thiết kế đập đầm nén bảng 4-1

Với Công trình cấp II

- Mực nước dâng bình thường chiều cao an toàn : a = 1,2 (m)

+ a, a’ và a’’: Độ vượt cao an toàn

Cao trình đỉnh đập được chọn từ trị số lớn nhất trong các kết quả tính theo Z 1 , Z 2 , Z 3

a Cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT Xác định ∆ h

, h sl ứng với gió lớn nhất (áp dụng công thức (1)):

D - Đà sóng ứng với MNDBT: D= 2,8.103 (m)

g- Gia tốc trọng trường: g = 9,81 (m/s2)H- Chiều sâu nước trước đập (m)

H = ZMNDBT - Zđáy = 87,5- 51 = 36,5 (m)

S

α

- Góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió Theo tài liệu

trắc đạc, gió tính toán là vô hướng, nên ta chọn hướng bất lợi nhất α

= 0.

h

∆ = 2 10-6

5,36.81,9

10.8,2

Trong đó: K1 , K2, K3, K4 - Các hệ số tra trong QPTL C1 - 78

hs1% - Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%

- Xác định hs1%: (Theo QPTL C1-78).

+ Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu : (H > 0,5

−

λ).Tính các

đại lượng không thứ nguyên: ( V

t.

g,

2 V

D g) trong đó t là thời gian gió thổi liên tục(sec) Khi không có tài liệu có thể lấy t = 6 giờ (đối với hồ chứa)

75 , 6621 32

3600 6 81 ,

=

V gt

91,2432

10.6,2.81,9

2

3

V gD

Theo đường cong bao phía trên đồ thị ở hình P2-1 xác định được các đạilượng không thứ nguyên :

071 , 0 75

,

V g V

h g V

0095 , 0 82

,

2

V g V

h g V

gD

τ

(2)

2 2

g

V V gh

49,381,92

2 2

2 =

V gD

- Hệ số K1, K2 tra ở bảng P2-3, phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độnhám tương đối trên mái Chọn độ nhám tương đối mái ∆ = 0,02 m

0096 , 0 079 , 2

02 , 0

% 1

- Hệ số K3 tra ở bảng P2-4, phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m

Chọn mái dốc đập sơ bộ theo công thức sau:

+ Mái thượng lưu : m1 = 0,05Hd+ 2,00 = 0,05.42,5,5+2 = 4,125-> Chọn mái thượng lưu: m = 4

Với Vgío =32 m/s >20 m/s tra bảng P2-4 →

K3 = 1,5

- Hệ số K4 tra ở đồ thị hình P2-3; phụ thuộc vào hệ số mái m (m=3) và trị số

03,19

% 1

D

V cosα

' 2 '

Trong đó: V’: Là vận tốc gió bình quân lớn nhất: P = 25%

2

10.844,35,39.81,9

10.1,3.5,

h ‘ sl(1%) = K1.K2.K3.K4.hs1%

Trong đó: hs1% - Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%

K1 , K2, K3, K4 ,K,α

- Các hệ số

- Xác định hs1% :

+ Giả thiết là sóng nước sâu : (H > 0,5

−

λ)

Tính các đại lượng không thứ nguyên:

7 , 13670 12

3600 6 81 , 9

V gt

58,1265

,15

10.1,3.81,9

2

3 2

Tra từ đồ thị xác định các yếu tố của sóng ta có:

112,07

,13670

'

2 ' '

V g V

h g V

027,058

,126

'

2 ' 2

' '

V g V

h g V

5,15

5 , 15 027 , 0

2 2

' 2

g

V V

32 , 3 81 , 9 2

V

gD

=126,58 tra ở đồ thị hình P2-2 được K1% =2,1)

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

nhám tương đối trên mái Lấy ∆

=0,02

014,0386,1

02,0

% 1 '∆ = =

- Hệ số K4 tra ở đồ thị hình P2-3, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số 1%

h

λ

Ta có:

42,12386,1

218,17

% 1

'

sl + a'

= (87,5 + 3 + 3,844.10-3 + 1,69 + 1 = 93,194 (m)

* Cao trình đỉnh đập ứng với mực nước lũ kiểm tra

Z3= MNLKT + a

'' = MNDGC + 1 + a’’

= 87,5 + 1 + 0,3 = 88,8 (m) Chọn cao trình đỉnh đập: Zđ= max(Z1;Z2 ; Z3) = max (91,256; 93,194; 88,8)

=> Chọn 93,194(m) ≈ 94 (m)

Vậy cao trình đỉnh đập là Zđ = 94 (m)

2 Bề rộng đỉnh đập:

Tại tuyến công trình, việc giao thông không thuận lợi do vậy đỉnh đập không

có yêu cầu giao thông Vậy ta chọn bề rộng đỉnh đập dựa theo yêu cầu thi công vàcấu tạo cũng như yêu cầu khai thác, quản lý vận hành và sửa chữa đập dễ dàng Theotiêu chuẩn 14TCN 157 - 2005, với công trình cấp II ta chọn bề rộng đỉnh đập là: B =

10 (m)

II Mái đập và cơ đập

1 Mái đập:

- Chiều cao đập H= Zđ - Zđáy= 94 - 51 = 43 (m)

- Sơ bộ hệ số mái: Mái dốc đập phải đảm bảo điều kiện ổn định của đập trongmọi trường hợp, tận dụng được vật liệu tại chỗ và sử dụng cả vật liệu công nghệ mớigiá thành hợp lý; Thi công phải đơn giản, quản lý duy tu thuận lợi, mái càng thoảicàng tốt nhưng phải phù hợp về mặt kinh tế Tính thẩm mỹ cao, nhất là mái hạ lưu

và phần lộ thường xuyên bên trên mực nước ở thượng lưu Mái đập hạ lưu được bảo

vệ bằng cách trồng cỏ trên lớp đất màu được phủ trên mái đập, mái được bảo vệ từđỉnh đập đến đỉnh của lăng trụ đá thoát nước Độ thoải của mái phụ thuộc vào nhiềuyếu tố như hình thức đập, chiều cao đập, các loại đất đắp đập, tính chất cơ lý và loạinền

- Khi tính toán sơ bộ chọn mái theo công thức kinh nghiệm Sau này hệ sốmái được tính chính xác hơn theo điều kiện ổn định.

- Sơ bộ chọn hệ số mái: Tra bảng 6 -2, trang 144, Sách giáo trình Thủy côngtập 1 trong trường hợp ứng với chiều cao đập lớn hơn 30m Ta chọn:

+ Mái thượng lưu : m1 = 4

+ Mái hạ lưu : m2 = 3

2 Cơ đập:

Yêu cầu cơ là do thi công, kiểm tra sữa chữa đập, nếu đập cao trên 10 m thìnên bố trí các cơ đập ở mái hạ lưu để sử dụng để làm đường dẫn nước mưa, làmđường công tác đi lại kiểm tra, quản lý Cơ đập còn có tác dụng làm tăng thêm độ ổnđịnh cho mái, tập trung và thoát nước mưa đồng thời bảo đảm thuận lợi cho quátrình thi công, phục vụ tốt cho quá trình quản lý, vận hành và phòng chống lũ saunày

Trong trường hợp này, chiều cao đập là 94 m, vì vậy ta bố trí một cơ ở cao trình 80 m, rộng 3 m ở mái hạ lưu, độ dốc mái đập không thay đổi là m 2 = 3 Trên

cơ có bố trí rãnh thoát nước ngang để tập trung nước mưa từ mái trên đổ xuống.Đỉnh cơ có độ dốc i = 3% về phía hạ lưu, trên đỉnh được phủ 1 lớp bảo vệ gồm dăm,sỏi dày 20 cm

Ở phía thượng lưu ta không làm cơ

Chọn sơ bộ kích thước ban đầu:

1 Chiều dày tường nghiêng:

- Trên đỉnh:

8,0

H - là cột nước chênh lệch trước và sau tường

m

H m

H

3 , 7 5 65

, 3

10 = ≤δ ≤ =

Vậy : Chọn δ2

=5,0 (m)

2 Cao trình đỉnh tường nghiêng

Cao trình đỉnh tường nghiêng không thấp hơn MNDGC và được xác địnhtheo cấp công trình Đây là công trình cấp II, theo bảng 4 -3 14TCN 157-2005 chỉcần lớn hơn MNDGC là 0,7 m Để thuận tiện cho thi công chọn cao trình đỉnh tườngnghiêng bằng cao trình đỉnh đập ở cao trình +94

3 Chiều dày tường nghiêng

Sân phủ được bố trí sao cho không xói ngầm ở trong nền và dưới đáy sânphủ, thỏa mãn nguyên tắc tầng lọc ngược hoặc tầng chuyển tiếp giữa đất sân phủ vàđất nền tránh hiện tượng biến dạng thấm phá hoại sân phủ và đập

Chọn sơ bộ:

+ ở đầu chọn t1

≥0,5 m => Chọn: t1 =1 m

+ ở cuối chọn: 2

t ≥ [ ]J H

Trong đó: H - Chênh lệch cột nước trên mặt và dưới sân H = 39,5 m

J - Gradient thấm cho phép của vật liệu làm sân, J = 8

Vậy: 2

t ≥ [ ] 8 4,93

5,

=

J H

=> Chọn t2 = 5m

4 Chiều dài tường nghiêng

- Trị số hợp lý của LS xác định theo điều kiện khống chế lưu lượng thấm quathân đập và nền và điều kiện không cho phát sinh biến dạng thấm của nền Sơ bộchọn: LS = (3 – 5)H = (3 – 5) 39,5 = (118,5 – 197,5)

=> Chọn chiều dài của sân là: LS = 150 m

IV Thiết bị thoát nước thấm đập

Với các nhiệm vụ chính :

- Không cho dòng thấm thoát ra trên mái hạ lưu

- Hạ thấp đúng đắn và kinh tế đường bão hòa để nâng cao ổn định

- Dẫn nước thấm qua thân, nền đập đập xuống hạ lưu

- Ngăn ngừa biến dạng do thấm

Thiết bị chống thấm thường được phân biệt thành 2 đoạn :

1 Đoạn lòng sông:

Hạ lưu có nước với MNHLBT =62 m ; MNHLMa x=64,5 m

Hạ lưu có nước Mực nước hạ lưu tại vị trí công trình không quá lớn nêntrong trường hợp này ta chọn hình thức thoát nước kiểu lăng trụ

Độ vượt cao của đỉnh lăng trụ so với mực nước hạ lưu max thường bằng (1÷2) đảm bảo trong mọi trường hợp đường bão hoà không chọc ra mái hạ lưu

Cao trình đỉnh lăng trụ là:

ZLăng Trụ = MNHLMa x+ 1,0= 64,5 + 1,0 = 65,5 (m)

Bề rộng đỉnh lăng trụ b ≥2m

Chọn b = 3 mMái dốc thượng lưu của khối lăng trụ làm dốc 1:1;(m’ = 1)

Mái dốc hạ lưu cuae khối lăng trụ làm dốc 1:1,5; (m’’=1,5)

2 Đoạn sườn đồi:

Ứng với trường hợp hạ lưu không có nước chọn thiết bị thoát nước kiểu áp mái

Cao trình áp mái phải cao hơn điểm của ra của đường bão hòa trên mái hạ lưu

Cần lưu ý, ở chỗ tiếp giáp của thiết bị thoát nước với thân đập và nền phảilàm tầng lọc ngược

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THẤM QUA ĐẬP VÀ NỀN

I Nhiệm vụ và các trường hợp tính toán:

1 Nhiệm vụ tính toán

- Xác định lưu lượng thấm

- Xác định đường bão hòa trong đập

- Kiểm tra độ bền thấm của đập và nền

2 Các trường hợp tính toán

Trong thiết kế đập đất cần tính cho các trường hợp làm việc khác nhau của đập :

- Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước min tương ứng ; thiết bị chống

thấm, thoát nước làm việc bình thường

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

- Ở thượng lưu nước rút đột ngột

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

- Trường hợp thiết bị chống thấm bị hỏng

Trong phần này chỉ trình bày tính thấm với trường hợp đầu tiên :

(Thượng lưu là MNDBT h1= 33,5m , hạ lưu là mực nước min h2= 6,7m

tương ứng; thiết bị chống thấm, thoát nước làm việc bình thường.)

H1

T

39,2

-4

Sơ đồ thấm qua đập mặt cắt lòng sông.

Dùng phương pháp phân đoạn, bỏ qua độ cao hút nước ao ở cuối dòng thấm, lưulượng thấm q và độ sâu h3 sau tường nghiêng xác định từ hệ phương trình sau

=  − − + −t T

h h Z h h K

sin 2

3 1

2 0

2 3

2 1 0

αδ

T h

m L

T h h K

h m L

h h K

44,0'

)(

.)(

2 3

3 1

2 2

2 3

+

−

−+

512

2

1 +δ = + =δ

(m)t- Chiều dày trung bình của chân răng : t=5,0 (m)

h1- Chiều sâu nước thượng lưu ứng với MNDBT:

Thay và giải hệ phương trình:

5,332

14.3.2

91,25

,33

10

' 0

2 2

0,4.44,07,6.18,222

0,3)7,6(.10)48,222

(

2

7,6

3

2 2

h h

. 31

2 2

2 3 2

7 , 6 74 , 11 74 , 11

2 2 2

a) Với thân đập cần bảo đảm điều kiện: [ ]d

7,674,11 3

h h

[Jkđ] phụ thuộc vào loại đất đắp và cấp công trình theo Trugaep.Tra phụ lục P3-3 với đất cát pha và điều kiện công trình cấp II ta được [Jkđ] = 0,65

7,674,1144

,0' 2

−

−

T h

m L

h h

[Jkn] phụ thuộc loại đất nền và cấp công trình theo Trugaep

Tra bảng P3-2 với đất cát pha và điều kiện công trình cấp II ta được [Jkn] = 0,8

Vậy Jkn < [Jkn] Nền đảo bảo ổn định thấm

III - TÍNH THẤM CHO MẶT CẮT SƯỜN ĐỒI :

Với lưu lượng đã cho, sơ đồ chung của mặt cắt sườn đồi là đập trên nền không thấm,

hạ lưu không có nước, thoát nước kiểu áp mái

13.5

m = 4

H1

39,2

Sơ đồ tính cho đập mặt cắt sườn đồi

Theo phương pháp phân đoạn, lưu lượng thấm q và các độ sâu h3, ao được xác định

)

(

2

.2

2

0

0 2 3 1

2 0

2 3

2 0

2 3

a h K

q

Sin

z h h

(*)Trong đó:

h1- Chiều sâu nước thượng lưu ứng với MNDBT:

h1=MNDBT-Zsđ=33,5-20,0=13,5(m)

m1- Hệ số mái thượng lưu: m1 =4

) 3 4 4 , 144 ( 2 10

2 , 14 23

91 , 2 5

, 13 10 4

0 5

0 3

2 0

2 3 5

2 2

3

2 9

a q

a h

a h q

3,41 0.157 4,458.10-7 4,453.10-7 4,485.10-7 1.001094 0.9927 1.0062543,41 0.158 4,458.10-7 4,453.10-7 4,514.10-7 1.001098 0.986413 1.012663Vậy từ bảng ta có:

a0 = 0,156(m)

h3 =3,41 (m)

q = 4,46.10 -7(m3/s)

2- Phương trình đường bão hoà:

Trong hệ trục như trên hình vẽ, phương trình đường bão hoà có dạng:

y =

x x

k

q h

d

.10

10.46,4.241,3

2

5

7 2

3- Kiểm tra độ bền thấm đặc biệt :

a) Với thân đập cần bảo đảm điều kiện: [ ]d

41,3 3

[Jkđ] phụ thuộc vào loại đất đắp và cấp công trình theo Trugaep Tra phụlục P3-3 với đất cát pha và điều kiện công trình cấp II ta được [Jkđ] = 0,65

→

Jk < [Jk] Đập đảm bảo ổn định thấm

D - TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP:

I- TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN

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

1- Cho mái hạ lưu:

- Khi thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là 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 có MNDGC, sự làm việc bình thường của thiết bị thoát nước bị pháhoại (tổ hợp đặc biệt)

2- Cho mái thượng lưu:

- Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDBT đến mực nước min có thể xảy ra (cơ bản)

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

a) Phương pháp Filennít:

Theo Filennit, tâm trượt nguy hiểm nằm ở lân cận đường MM1 (hình vẽ)

Điểm M1 được xác định dựa vào các góc α và β, các góc này phụ thuộc hệ số mái trabảng 6_5 giáo trình Thuỷ Công:

Tacó

m=

86,22

,39

5,1.2,1028,9.5,332,19.30

2,39

)02,10(2)2,1020.(

3)20

+

−+

- Điểm M1 cách điểm Q1 theo phương thẳng đứng một khoảng là H = 39,2(m)

- Điểm M1 cách điểm Q1 theo phương nằm ngang một khoảng là:

4,5.H = 176,4(m) về phía hạ lưu

Đoạn thẳng M M1 được xác định như hình Vẽ

20

10.2 39.2

Hình 1 Sơ đồ xác định MM1

b) Phương pháp Fanđêep:

Theo phương pháp này tâm cung trượt nguy hiểm nằm ở lân cận hình thang congabcd (hình vẽ) Cách xác định: từ điểm giữa mái đập hạ lưu (O) ta kẻ một đường

thẳng đứng và một đường hợp với mái dốc một góc 85o Lấy O làm tâm vẽ các cungtròn có bán kính R và r, các bán kính này phụ thuộc vào chiều cao đập và hệ số mái.Tra bảng 6_6 giáo trình Thuỷ Công tập I:

K2 ,K3 cho các cung tương ứng, vẽ biểu đồ quan hệ giữa K i và vị trí tâm Oi ta xácđịnh được trị số Kmin ứng với các tâm O Từ vị trí của tâm O ứng với Kmin đó kẻđường thẳng NN vuông góc với đường MM1 ,trên đường NN ta lại lấy các tâm Okhác vạch các cung cũng đi qua điểm Q1 ở chân đập, tính K ứng với các cung này, vẽbiểu đồ quan hệ giữa Kvà vị trí tâm Ota xác định được trị số Kmin ứng với điểm Q1 ởchân đập

Với các điểm Q2,Q3 ở mặt nền hạ lưu đập ,làm tương tự ta cũng tìm được trị số

Kmintương ứng Vẽ biểu đồ quan hệ giữa Kmini với các điểm ra của cung Qi ta tìmđược hệ số Kmin min cho mái đập

Trong đồ án này chỉ tìm Kmin cho một điểm ra Q1

39.2

20

Hình 2: Sơ đồ xác định vùng tâm trượt nguy hiểm AB

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

Theo phương pháp mặt trượt tròn của Ghecxevanop ta chia khối trượt thành các dải

có chiều rộng dải là b = R/m (R-bán kính cung trượt, m-số bất kì lấy bằng 10÷20,chọn m = 10) Ta có công thức tính hệ số ổn định:

n n

gt

ct

T

lCtg

.WNM

Trong đó:

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

- ln - Bề rộng dải thứ n : ln=b/cosαn (m)

- Wn - áp lực thấm ở đáy dải thứ n: Wn=γn.hn.ln (T/m)

- hn - Chiều cao cột nước từ đường bão hoà đến đáy dải

- Nn, Tn - thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải Gn

Nn = Gn cosαn

Tn = Gn sinαn

Gn - là trọng lượng dải thứ n: Gn = b(Σγi.hi)

hi - Chiều cao của phần dải tương ứng có dung trọng là γi

Đối với đất ở trên đường bão hoà lấy dung trọng tự nhiên γtn

Đối với đất ở dưới đường bão hoà lấy dung trọng bão hoà γbh

Lập bảng tính toán tìm Kmin :

 (1)- Thứ tự dải

 (2)- h0: Chiều cao dải đất đắp đập nằm trên đường bão hoà

 (3)- h1: Chiều cao dải đất đắp đập bão hoà

 (4)- h2: Chiều cao dải đất nền ( bão hoà)

 (5) - h3: Chiều cao dải đá làm thiết bị thoát nước nằm trên đường bão hoà

 (6) - h4: Chiều cao dải đá làm thiết bị tháo nước nằm dưới đường bão hoà

+ γ0: Dung trọng tự nhiên của đất đắp đập

(1 w) 1 , 62(1 0 , 2) 1 , 944

dap k

dap

(T/m3.)+ γ1: Dung trọng bão hoà của đất đắp đập

97 , 1 1 35 , 0 62 , 1

n n

dap k

98 , 1 1 39 , 0 59 , 1

n n

nen k

(1 n) 2 , 5(1 0 , 35) 1 , 625

da k

da

(T/m3.)+ γ4: Dung trọng bão hoà của đá làm thiết bị tháo nước

975 , 1 1 35 , 0 625 , 1

n n

da k

h0: Chiều cao dải đất đắp đập nằm trên đường bão hoà

h1: Chiều cao dải đất đắp đập bão hoà

h2: Chiều cao dải đất nền ( bão hoà)

h3: Chiều cao dải đá làm thiết bị tháo nước trên đường bão hoà

h4: Chiều cao dải đá làm thiết bị tháo nước dưới đường bão hoà

Kết quả tính toán (Bảng 1,2,3,4,5)

Ta tiến hành tính toán trên chọn 3 điểm bất kỳ trên đường AB: O1,O2,O3

Vẽ biểu đồ quan hệ giữa tâm Kmin và vị trí điểm Oi

Kừt quả tính toán được thể hiện trong hình vẽ và bảng tính dưới đây