Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình đường nghiêng xác định từ hệng bão hòa có d ng :ạn để tính.. Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ọa độ như sơ đồ hình trên, phương trình đường bão hòa
Trang 1ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG
1 Cấp nước tưới cho 5000 ha đất canh tác
2 Cấp nước sinh hoạt cho 7000 dân
3 Kết hợp nuôi trồng thủy sản và du lịch sinh thái
4 Kết hợp thủy điện nhỏ với công suất N=1000KW
II CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI:
Tại đầu mối có 3 hạng mục công trình chủ yếu được xây dựng
1 Đập chính ngăn sông
2 Công trình tràn tháo lũ
3 Một cống ngầm lấy nước đặt ở dưới thân đập
III TÀI LIỆU CƠ BẢN DÙNG ĐỂ THIẾT KẾ:
1 Tài liệu địa hình :
- Bình đồ vùng tuyến đập (6A)
2 Tài liệu địa chất : Địa chất tuyến đập có 3 lớp, từ trên xuống :
- Lớp 1 : Lớp phủ tàn tích dày từ 0,5-1,2m phân bố ở 2 bên bờ
- Lớp 2 : Lớp bồi tích lòng sông thấm mạnh, có bề dày từ 1-20m
- Lớp 3 : Lớp dưới cùng là đá gốc rắn chắc, mức độ nứt nẽ trung bình
- Các chỉ tiêu cơ lý của lớp nền bồi tích được cho ở bảng 1
3 Tài liệu về vật liệu xây dựng:
- Đất đắp đập : Trong khu vực xây dựng có 3 bãi vật liệu, đất thuộc loại thịt pha cát, thấm nước tương đối mạnh, đất ở các bãi vật liệu là tương đối đồng nhất,
có đủ trữ lượng để đắp đập đồng chất Điều kiện khai thác bình thường Chỉ tiêu cơ lý cho ở bảng 1
- Đất sét : có thể khai thác cách vị trí xây dựng đập 4km, đủ yêu cầu và trữ lượng
để làm vật chống thấm
- Đá : Có trữ lượng lớn, đủ để xây dựng bảo vệ mái, vật thoát nước và tường chắn sóng… Đá có các chỉ tiêu cơ lý như sau :
- Góc ma sát trong : φ = 30o
Trang 2- Độ rỗng của đống đá : n = 0,35
- Dung trọng khô của hòn đá : k = 2,4t/m3
- Hệ số thấm qua đống đá : k = 10-2m/s
- Cát sỏi : Được khai thác ở các bãi dọc sông, cự ly xa nhất là 3km, trữ lượng đủ
để xây dựng tầng lọc (cấp phối hạt cho ở bảng 2)
4 Đặc trưng của hồ chứa:
Sau khi tính toán thủy văn công trình xác định được các đặc trưng chủ yếu của hồ chứa (xem bảng 3) Các số liệu đã cho bao gồm :
- D(km) : Chiều dài truyền sóng (còn gọi là đà gió) ứng với MNDBT
- D’(km) : Chiều dài truyền sóng ứng với MNLTK D’=D+0,5km
- MNC(m) : Cao trình mực nước chết của hồ chứa
- MNDBT(m) : Cao trình mực nước dâng bình thường của hồ chứa
- MNLTK (m) : Mực nước lũ thiết kế được tính bằng MNDBT cộng thêm cột nước lớn nhất trên đĩnh tràn tự do : MNLTK = MNDBT + Ht max (Ht max
là cột nước lớn nhất trên tràn tự do khi xãy ra lũ thiết kế - cho Ht max = 4m
- MNLKT(m) : Mực nước lũ kiểm tra, là mực nước lớn nhất trong hồ khi xãy ra
lũ kiểm tra Ở đây cho : MNLKT = MNLTK + 1m
10-6 10-9 10-4 10-5Lớp bồi tích
Sét
Đất
Đắp đập
Đất đắp đập
Trang 3- MNHL max (m) : Mực nước hạ lưu lớn nhất
- MNHL bt (m) : Mực nước hạ lưu bình thường
- Vận tốc gió tính toán ứng với các tần suất P%
MNHLMAX
Qtk(MNC)
Q(MNBT)
Tuyến đập được cho sẵn như trong bình đồ số 6A
V CHỌN LOẠI ĐẬP, HÌNH THỨC TRÀN VÀ CỐNG LẤY NƯỚC:
Đập chính ngăn sông chọn phương án là đập đất, vì:
- Có thể xây dựng trong bất cứ điều kiện địa hình nào, yêu cầu nền đối với đập đất không cao
- Quản lý và khai thác đập đơn giản
- Có thể phát triển thêm chiều cao đập mà không cần tháo cạn hồ chứa
Công trình tràn tháo lũ: chọn đường tràn
Cống ngầm lấy nước có tháp đóng mở đặt dưới thân đập đất để lấy nước phục vụ tưới
Trang 4PHẦN II: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT:
I CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ:
1 Cấp công trình: Xác định cấp công trình theo 2 cách:
a Theo chiều cao công trình và loại nền:
- Sơ bộ chọn cao trình đỉnh đập: ∇ đỉnh đập = MNDGC +d = 255,5 + 0,3 = 255,8 (m)
Chiều cao đập: hđập = ∇ đỉnh đập- ∇ đáy sông = 255,8 – 215 = 40,8 (m)
- Loại nền: là đất cát → nền loại B
Tra bảng 1 QCVN 04 – 05 : 2012/BNNPTNT, ta xác định được cấp công trình là cấp I
b Theo năng lực phục vụ của công trình: Cấp nước tưới cho 5000ha đất canh tác, cấp
nước sinh hoạt cho 7000 dân, kết hợp nuôi trồng thủy sản và du lịch, kết hợp thủy điện nhỏ 1MW
Tra bảng 1 QCVN 04 – 05 : 2012/BNNPTNT, ta xác định được cấp công trình là cấp III
- Tần suất kiểm tra PKT = 0,1%
b Tần suất gió thiết kế: Tra bảng 3 TCVN 8216 : 2009, ta xác định được:
- Trường hợp MNDBT: Pgió = 2%, Vgió = 32 (m/s)
- Trường hợp MNLKT: Pgió = 25%, Vgió =15,5 (m/s)
II Thiết kế các kích thước cơ bản của đập:
Trang 5- hsl, hsl’: là chiều cao sóng leo lên mái.
+ Xác định chiều cao nước dềnh do gió Δh và Δh’:
Tính theo công thức 114 TCVN 8421 : 2010
Trong đó:
- w: góc giữa trục dọc của khu chứa nước và hướng gió, độ chọn w = 0°
- Vw: vận tốc tính toán của gió, được xác định theo điều A.3.3
- L: đà sóng, tính bằng mét
- kw: hệ số, được lấy theo Bảng A2
- d- chiều sâu ứng với mực nước tính toán
Bảng A2: Giá trị hệ số K w theo vận tốc gió
Thế vào công thức 114, giải ta được Δh’ = 0,006 (m)
+ Xác định chiều cao sóng leo lên mái h sl và h sl ’:
- Giả thiết sóng nước sâu (d/>0.5 và d ≥ 2h1%)
- Khi thỏa mãn điều kiện sóng nước sâu, chiều cao sóng leo lên mái với mức bảođảm p=1% xác định theo công thức 25 TCVN 8421-2010
ksp: hệ số, được lấy theo Bảng 7
krun: hệ số, được lấy theo các đồ thị ở Hình 11 tùy theo độ thoải của sóng vùng nước sâu
Trang 6+ Xác định các đặc trưng của sóng nước sâu:
là chiều cao sóng trung bình
là chu kỳ sóng trung bình
là chiều dài sóng trung bình
Vì không có tài liệu nên ta có thể tính với t = 6 (h)
Kiểm tra lại điều kiện sóng leo: d = 40,5 (m) > 0,5λ = 15,815 (m) thỏa mãn Vậy ta
xác định được chiều cao sóng leo lên mái ứng với tần suất 1% Tra bảng 8 TCVN
Trang 7Kiểm tra lại điều kiện sóng leo: d = 44,5 (m) > 0,5λ = 9,03 (m) thỏa mãn Vậy ta xác
định được chiều cao sóng leo lên mái ứng với tần suất 1% Tra bảng 8 TCVN 8421 :
Trang 8Sơ bộ theo công thức kinh nghiệm, sau này hệ số mái sẽ chính xác hóa qua tính toán
ổn định
Sơ bộ hệ số mái theo chiều cao đập Hđ = 40.5 m như sau:
Mái thượng lưu: mtl = 0,05 x Hđ + 2,00 = 4,4
Làm tròn: mtl = 4,5
Mái hạ lưu: mhl = 0,05 x Hđ + 1,50 = 3,9
Làm tròn: mhl = 4
b Cơ đập: Do đập có chiều cao 48m nên bố trí cơ đập.
Mái thượng lưu: + Bề rộng cơ đập ở thượng lưu btl = 3m
+ Hệ số mái cơ thượng lưu: m1= 3,75; m2 = 4; m3=4,25; m4 = 4,5.Mái hạ lưu: + Bề rộng cơ đập ở hạ lưu bhl = 3m
+ Hệ số mái cơ hạ lưu: m1 = 3,25; m2 = 3,5; m3 = 3,75
3 Thiết bị chống thấm:
Theo tài liệu đã cho, đất đắp đập và đất nền có hệ số thấm khá lớn nên cần bố trí chống thấm cho thân đập và nền
Từ tài liệu đã cho nhận thấy:
- Đoạn lòng sông dài khoảng 220m, có lớp bồi tích dày trung bình 15,5 m; hệ số thấm của lớp bồi tích kn = 10−6 m/s
- Đoạn thềm dài khoảng 168 m, có lớp phủ tàn tích với bề dày 0,5 – 1 m
Từ những phân tích trên chọn kiểu chống thấm tường nghiêng sân phủ cho công trình đập đất Vật liệu làm tường nghiêng sân phủ là đất sét các chỉ tiêu cơ lý đã cho được khai thác cách đập 4 km , đủ yêu cầu và trữ lượng để làm vật chống thấm
Sơ bộ kích thước thiết bị chống thấm
* Chiều dày tường nghiêng:
Cao trình đỉnh tường nghiêng không thấp hơn MNLTK
Chiều dày sân phủ: chon ´t = 5m
Chiều dài sân phủ: Ls = (3-5).H = (133,5 – 222,5) = 150 m
4./ Thiết bị thoát nước thân đập:
Bố trí vật thoát nước lăng trụ:
a./ Đoạn lòng sông: Hạ lưu có nước:
hhl max = ∇ MNLTK - ∇ hl max = 259,5 – 226,5 = 33 m
hhl min = ∇ MNLTK - ∇ hl min = 255,5 – 222,8 = 32,7 m
Ta thấy chiều sâu mực nước hạ lưu không thay đổi nhiều Chọn thoát nước kiểu lăng trụ đá học với các số liệu sau:
Trang 9- Cao trình đỉnh lăng trụ: ∇ đỉnh lăng trụ =∇ hl max + 1,5 = 226,5 +1,5 = 228 m.
Để đảm bảo đường bão hòa không chọ ra mái hạ lưu của đập
- Bề rộng đỉnh lăng trụ là B = 4m
- Mái trước và mái sau lăng trụ: mt = 1, ms = 1,5
- Mặt tiếp giáp giữa đập và lăng trụ sử dụng tấm lọc ngược bằng vải địa kĩ thuật
và lớp đá 1 x 2
b./ Đoạn sườn đồi: ứng với trường hợp hạ lưu không có nước, chọn sơ đồ thoát nước kiểu áp mái
Vật thoát nước kiểu lăng trụ
III TÍNH TOÁN THẤM QUA ĐẬP VÀ NỀN:
1 Nhiệm vụ và các trường hợp tính toán:
1.1 Nhiệm vụ của việc tính thấm:
Xác định đường bảo hòa trong thân đập và các bờ vai đập (để xác định áp lực thấm khi tính ổn định đập)
Lưu lượng nước thấm qua đập, nền và bờ vai đập
Gradient của dòng thấm trong thân đập và nền (để xác định độ bền thấm của đập và nền)
1.2 Các trường hợp tính thấm:
Ở đây chúng ta chỉ tính cho 2 trường hợp:
- Trường hợp 1: Thượng lưu MNDBT – Hạ lưu MNHL BT
- Trường hợp 2: Thượng lưu MNLTK – Hạ lưu MNHL MAX
2 Tính thấm cho mặt cắt lòng sông:
2.1 Sơ đồ đập tường nghiêng – sân phủ:
Trang 10- T : chi u dày t ng th m (b i tích th m sông), T = 15,5 m.ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ồ án: Thủy công ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m.
- Ls : chi u dài sân trều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ướngc, Ls = 150 m
- L : chi u dài đáy đ p ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ập
- h1 : c t nộ cao hút nước a ở cuối ướngc thượng thấm q và độ sâu hng l u, ư
- h2 : c t nộ cao hút nước a ở cuối ướngc h l u, ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ư
- h3 : chi u cao phía thều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ượng thấm q và độ sâu hng l u c a đư ủy công ường nghiêng xác định từ hệng bão hòa
- K0 = 10-9 m/s (đ t sét); Kấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h đ = 10-6 m/s (đ t d p); Kấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ắp); K n = 10-5 m/s(đ tấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h
n n)ến)
- m : mái đ p ti p giáp v i tập ến) ớng ường nghiêng xác định từ hệng nghiêng ch ng th m, m = 3,75.ối ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h
- m’ : mái lăng tr thoát nụ thoát nước (đá hộc), m’ = m ướngc (đá h c), m’ = mộ cao hút nước a ở cuối t ltrụ thoát nước (đá hộc), m’ = m = 1
* Tr ường hợp 1: MNDBT- MNHL BT ng h p 1: MNDBT- MNHL BT ợp 1: MNDBT- MNHL BT
h1 = MNDBT - đáy sông = 255,5 – 215 = 40,5 m
h2 = HL bình th ường nghiêng xác định từ hệ ng - đáy sông = 222,8 – 215 = 7,8 m
L= 4 x 48 + 10 + 3,5 x 35 – 1 x 13 + 1 x 7,8 = 319,3 m
Thay các tr s trên vào (3-1), (3-2) và gi i h phịnh từ hệ ối ải hệ phương trình trên ta được ệ ương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình trên ta đượng thấm q và độ sâu hc
đượng thấm q và độ sâu hc k t qu nh sau :ến) ải hệ phương trình trên ta được ư
Trang 11h 3 = 21,11 m và q =0,97.10 -6 m 3 /s-m.
Đ ường hợp 1: MNDBT- MNHL BT ng bão hòa :
Trong h tr c t a đ nh s đ hình trên, phệ ụ thoát nước (đá hộc), m’ = m ọa độ như sơ đồ hình trên, phương trình đường bão hòa có ộ cao hút nước a ở cuối ư ơng pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ồ án: Thủy công ương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình đường nghiêng xác định từ hệng bão hòa có
d ng :ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối
V i đ p đ t, đ b n th m bình thớng ập ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ộ cao hút nước a ở cuối ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ường nghiêng xác định từ hệng (xói ng n c h c, trôi đ t) có thầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ơng pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ọa độ như sơ đồ hình trên, phương trình đường bão hòa có ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ể tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối
đ m b o đải hệ phương trình trên ta được ải hệ phương trình trên ta được ượng thấm q và độ sâu hc nh b trí t ng l c ngờng nghiêng xác định từ hệ ối ầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ọa độ như sơ đồ hình trên, phương trình đường bão hòa có ượng thấm q và độ sâu h ở cuốic thi t b thoát nến) ịnh từ hệ ướngc (m t ti p giápặt tiếp giáp ến)
v i thân đ p và n n) Ngoài ra c n ki m tra đ b n th m đ c bi t đ ngănớng ập ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ể tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ộ cao hút nước a ở cuối ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ặt tiếp giáp ệ ể tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối
ng a s c trong trừ hệ ối ường nghiêng xác định từ hệng h p x y ra hang th m t p trung t i m t đi m b tợng thấm q và độ sâu h ải hệ phương trình trên ta được ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ập ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ộ cao hút nước a ở cuối ể tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h
kỳ trong thân đ p hay n n.ập ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m
- V i thân đ p, c n đ m b o đi u ki n ới thân đập, cần đảm bảo điều kiện ập, cần đảm bảo điều kiện ần đảm bảo điều kiện ảm bảo điều kiện ảm bảo điều kiện ều kiện ện :
d
= h3−h2L−mh 3=
21 , 11−7,8 319−3 x 21 ,11=0 ,052
Jk d = 0,5 Tra ở cuối b ng 5 – Tr s gradien cho phép ảm bảo điều kiện ị số gradien cho phép ố gradien cho phép Jk d kh i đ t đ p ở khối đất đắp ố gradien cho phép ất đắp ắp thân đ p ập, cần đảm bảo điều kiện ( TCVN 8216 : 2009 ) , v i lo i đ t là cát h t trung bình, công trìnhớng ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối
c p I.ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h
So sánh ta th y ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h J k d=0 ,052≤[J k]d=0,5
V y an toàn v xói trong thân đ p.ập ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ập
- V i n n, c n đ m b o đi u ki n ới thân đập, cần đảm bảo điều kiện ều kiện ần đảm bảo điều kiện ảm bảo điều kiện ảm bảo điều kiện ều kiện ện :
n
Trang 12 Jk n = 0,22 Tra b ng P3-2, ph l c 3 (theo CHuở cuối ải hệ phương trình trên ta được ụ thoát nước (đá hộc), m’ = m ụ thoát nước (đá hộc), m’ = m N.12-67), v i lo i đ t là cát h t trung bình, công trình c p I.ớng ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h
II-So sánh ta th y ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h J k n=0 81≤[J k]n=0 , 22
V y an toàn v xói ng m trong n n.ập ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m
* Tr ường hợp 1: MNDBT- MNHL BT ng h p 2: MNLTK- MNHL MAX ợp 1: MNDBT- MNHL BT
h1 = MNlLTK - đáy sông = 259,5 – 215 = 44,5
h2 = HL max - đáy sông = 226,5 – 215 = 11,5
L = 323 m
Thay các tr s trên vào (3-1), (3-2) và gi i h phịnh từ hệ ối ải hệ phương trình trên ta được ệ ương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình trên ta
đượng thấm q và độ sâu hc k t qu nh sau :ến) ải hệ phương trình trên ta được ư
Đ ường hợp 1: MNDBT- MNHL BT ng bão hòa :
Trong h tr c t a đ nh s đ hình trên, phệ ụ thoát nước (đá hộc), m’ = m ọa độ như sơ đồ hình trên, phương trình đường bão hòa có ộ cao hút nước a ở cuối ư ơng pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ồ án: Thủy công ương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình đường nghiêng xác định từ hệng bãohòa có d ng :ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối
V i đ p đ t, đ b n th m bình thớng ập ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ộ cao hút nước a ở cuối ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ường nghiêng xác định từ hệng (xói ng n c h c, trôi đ t) có thầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ơng pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ọa độ như sơ đồ hình trên, phương trình đường bão hòa có ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ể tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối
đ m b o đải hệ phương trình trên ta được ải hệ phương trình trên ta được ượng thấm q và độ sâu hc nh b trí t ng l c ngờng nghiêng xác định từ hệ ối ầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ọa độ như sơ đồ hình trên, phương trình đường bão hòa có ượng thấm q và độ sâu h ở cuốic thi t b thoát nến) ịnh từ hệ ướngc (m t ti p giápặt tiếp giáp ến)
v i thân đ p và n n) Ngoài ra c n ki m tra đ b n th m đ c bi t đ ngănớng ập ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ể tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ộ cao hút nước a ở cuối ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ặt tiếp giáp ệ ể tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối
ng a s c trong trừ hệ ối ường nghiêng xác định từ hệng h p x y ra hang th m t p trung t i m t đi m b tợng thấm q và độ sâu h ải hệ phương trình trên ta được ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ập ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ộ cao hút nước a ở cuối ể tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h
kỳ trong thân đ p hay n n.ập ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m
- V i thân đ p, c n đ m b o đi u ki n ới thân đập, cần đảm bảo điều kiện ập, cần đảm bảo điều kiện ần đảm bảo điều kiện ảm bảo điều kiện ảm bảo điều kiện ều kiện ện :
d
Trang 13Trong đó : J k
d
= h3−h2L−mh 3=
44 , 5−11, 5 323−3 x 44 ,5=0 , 17
Jk d = 0,5 Tra ở cuối b ng 5 – Tr s gradien cho phép ảm bảo điều kiện ị số gradien cho phép ố gradien cho phép Jk d kh i đ t ở khối đất đắp ố gradien cho phép ất đắp
đ p thân ắp đ p ập, cần đảm bảo điều kiện ( TCVN 8216 : 2009 ) , v i lo i đ t là cát h t trung bình, côngớng ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốitrình c p I.ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h
So sánh ta th y ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h J k d=0 ,17≤[J k]d=0,5
V y an toàn v xói trong thân đ p.ập ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ập
- V i n n, c n đ m b o đi u ki n ới thân đập, cần đảm bảo điều kiện ều kiện ần đảm bảo điều kiện ảm bảo điều kiện ảm bảo điều kiện ều kiện ện :
Jk n = 0,22 Tra b ng P3-2, ph l c 3 (theo CHuở cuối ải hệ phương trình trên ta được ụ thoát nước (đá hộc), m’ = m ụ thoát nước (đá hộc), m’ = m II-N.12-67), v i lo i đ t là cát h t trung bình, công trình c p I.ớng ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h
So sánh ta th y ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h J k n=0 , 066≤[J k]n=0 ,22
V y an toàn v xói ng m trong n n.ập ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m
* So sánh hai tr ường hợp ta thấy trường hợp 1 cho lưu lượng thấm nhỏ ng h p ta th y tr ợp ta thấy trường hợp 1 cho lưu lượng thấm nhỏ ất đắp ường hợp ta thấy trường hợp 1 cho lưu lượng thấm nhỏ ng h p 1 cho l u l ợp ta thấy trường hợp 1 cho lưu lượng thấm nhỏ ư ượp ta thấy trường hợp 1 cho lưu lượng thấm nhỏ ng th m nh ất đắp ỏ
h n và m c n ơn và mực nước giảm nhiều hơn với ực nước giảm nhiều hơn với ưới thân đập, cần đảm bảo điều kiện c gi m nhi u h n v i ảm bảo điều kiện ều kiện ơn và mực nước giảm nhiều hơn với ới thân đập, cần đảm bảo điều kiện
T k t qu này, ta vẽ đừ hệ ến) ải hệ phương trình trên ta được ượng thấm q và độ sâu hc đường nghiêng xác định từ hệng bão hòa trong thân đ p nh s đ hìnhập ư ở cuối ơng pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ồ án: Thủy công 1
II Tính th m cho m t c t s ấm ặt cắt lòng sông: ắt lòng sông: ường hợp 1: MNDBT- MNHL BT n đ i ồi.
M t c t đo n sặt tiếp giáp ắp); K ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ường nghiêng xác định từ hện đ i có t ng th m T=0 (xem nh đ p trên n n khôngồ án: Thủy công ầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ư ập ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m
th m), VTN dùng ki u áp mái (không nh hấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ể tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ải hệ phương trình trên ta được ưở cuốing đ n vi c h th p đến) ệ ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ường nghiêng xác định từ hệngbão hoà)
1/ S đ đ p có t ơ đồ đập có tường nghiêng: ồ đập có tường nghiêng: ập có tường nghiêng: ường nghiêng: ng nghiêng:
Trang 14Trong đó : - a0 : chi u cao phía h l u c a đều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ư ủy công ường nghiêng xác định từ hệng bão hòa.
- : chi u dày trung bình c a tều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ủy công ường nghiêng xác định từ hệng nghiêng, = (5 + 1)/2= 3 m
- L : chi u dài đáy đ p, v i mều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ập ớng 1 = 3,75 là mái thượng thấm q và độ sâu hng l u đ p, mư ập 2 =3,25 là mái h l u đ p ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ư ập
L = (m1 + m2).(đđ p ập - đáy MC) + Bđ - /sin1
L = ( 3,75 + 3,25)(263 - 245) + 10 – 3/sin14,550 = 124,35m
- h1 : c t nộ cao hút nước a ở cuối ướngc thượng thấm q và độ sâu hng l u.ư
- h3 : chi u cao phía thều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ượng thấm q và độ sâu hng l u c a đư ủy công ường nghiêng xác định từ hệng bão hòa
- K0 = 10-9 m/s (đ t sét); Kấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h đ = 10-6 m/s (đ t d p).ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h ắp); K
- 1 = 17,60 là góc tương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing ng v i h s mái m = 3,25.ứng với hệ số mái m = 3,25 ớng ệ ối
Trang 15- Z0 = .sin = 3 sin17,60 = 1.
* Tr ường hợp 1: MNDBT- MNHL BT ng h p 1: MNDBT- MNHL BT ợp 1: MNDBT- MNHL BT
h1 = MNDBT - đáy MC = 255,5 – 245 = 10,5Thay các tr s trên vào (3-6), (3-7), (3-2) và gi i h phịnh từ hệ ối ải hệ phương trình trên ta được ệ ương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình trên,
v i n s là hớng ẩn số là h ối 3, a0 và q, phương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing pháp gi i b ng cách th d n nh sau :ải hệ phương trình trên ta được ằng cách thử dần như sau : ử dần như sau : ầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ư
+ Gi thi t các hải hệ phương trình trên ta được ến) 3 thay vào phương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình (3-6), tính đượng thấm q và độ sâu hc q
+ Thay q vào phương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình (3-8), tính đượng thấm q và độ sâu hc a0
+ Thay a0 và h3 vào phương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình (3-7), tính đượng thấm q và độ sâu hc q
Gi i phải hệ phương trình trên ta được ương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình ta đượng thấm q và độ sâu hc k t qu sau:ến) ải hệ phương trình trên ta được
Đ ường hợp 1: MNDBT- MNHL BT ng b o hòa ả tính toán đường trung hòa cho mặt cắt lòng sông: :
Trong h tr c t a đ nh s đ hình trên, phệ ụ thoát nước (đá hộc), m’ = m ọa độ như sơ đồ hình trên, phương trình đường bão hòa có ộ cao hút nước a ở cuối ư ơng pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ồ án: Thủy công ương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình đường nghiêng xác định từ hệng bãohòa có d ng nh sau :ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ư
2 3 d
3.56
6
3.38 3
3.19 0
2.98 4
2.76 3
2.52 3
2.25 8
1.95 6
1.59 9
1.13 4
0.37
Ki m tra đ b n th m đ c bi t ểm tra độ bền thấm ộ bền thấm ền thấm ấm ặt cắt lòng sông: ệt :
Đ i v i thân đ p, c n ki m tra đi u ki n :ớng ớng ập ầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ể tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ệ
d
= h3L−mh 3=
3 ,74
124 ,35−3 ,75 x 3 ,74=0 ,034
Jk d = 0,5 Tra ở cuối b ng 5 – Tr s gradien cho phép ảm bảo điều kiện ị số gradien cho phép ố gradien cho phép Jk d
kh i ở khối đất đắp ố gradien cho phép
đ t đ p thân ất đắp ắp đ p ập, cần đảm bảo điều kiện ( TCVN 8216 : 2009 )
So sánh ta th y ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h J k d=0 ,034≤[J k]d=0,5 V y an toàn v xói trong thânập ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m
đ p.ập
* Tr ường hợp 1: MNDBT- MNHL BT ng h p 2: MNLTK- MNHL max ợp 1: MNDBT- MNHL BT
h1 = MNLTK - đáy MC = 259,5 – 245 = 14,5 m
Thay các tr s trên vào (3-6), (3-7), (3-2) và gi i h phịnh từ hệ ối ải hệ phương trình trên ta được ệ ương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình trên,
v i n s là hớng ẩn số là h ối 3, a0 và q, phương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing pháp gi i b ng cách th d n nh sau :ải hệ phương trình trên ta được ằng cách thử dần như sau : ử dần như sau : ầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ư
+ Gi thi t các hải hệ phương trình trên ta được ến) 3 thay vào phương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình (3-6), tính đượng thấm q và độ sâu hc q
Trang 16+ Thay q vào phương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình (3-8), tính đượng thấm q và độ sâu hc a0.
+ Thay a0 và h3 vào phương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình (3-7), tính đượng thấm q và độ sâu hc q
Gi i phải hệ phương trình trên ta được ương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình ta đượng thấm q và độ sâu hc k t qu sau:ến) ải hệ phương trình trên ta được
Đ ường hợp 1: MNDBT- MNHL BT ng b o hòa ả tính toán đường trung hòa cho mặt cắt lòng sông: :
Trong h tr c t a đ nh s đ hình trên, phệ ụ thoát nước (đá hộc), m’ = m ọa độ như sơ đồ hình trên, phương trình đường bão hòa có ộ cao hút nước a ở cuối ư ơng pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ồ án: Thủy công ương pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuốing trình đường nghiêng xác định từ hệng bão hòa có
d ng nh sau :ạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ư
Ki m tra đ b n th m đ c bi t ểm tra độ bền thấm ộ bền thấm ền thấm ấm ặt cắt lòng sông: ệt :
Đ i v i thân đ p, c n ki m tra đi u ki n :ớng ớng ập ầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ể tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m ệ
5 ,05
124 ,35−3 ,75 x 5 ,05=0 , 048
Jk d = 0,6 Tra ở cuối b ng 5 – Tr s gradien cho phép ảm bảo điều kiện ị số gradien cho phép ố gradien cho phép Jk d
kh i ở khối đất đắp ố gradien cho phép
đ t đ p thân ất đắp ắp đ p ập, cần đảm bảo điều kiện ( TCVN 8216 : 2009 )
So sánh ta th y ấm, lưu lượng thấm q và độ sâu h J k d=0 ,048≤[J k]d=0,5 V y an toàn v xói trong thânập ều dày tầng thấm (bồi tích thềm sông), T = 15,5 m
đ p.ập
* So sánh trong hai tr ường hợp ta thấy trường hợp 1 cho lưu lượng thấm nhỏ ng h p ta th y tr ợp ta thấy trường hợp 1 cho lưu lượng thấm nhỏ ất đắp ường hợp ta thấy trường hợp 1 cho lưu lượng thấm nhỏ ng h p th 1 cho l u l ợp ta thấy trường hợp 1 cho lưu lượng thấm nhỏ ứ 1 cho lưu lượng ư ượp ta thấy trường hợp 1 cho lưu lượng thấm nhỏ ng
th m nh h n và chi u cao c a đ ất đắp ỏ ơn và mực nước giảm nhiều hơn với ều kiện ủa đường bão hòa thấp hơn với: ường hợp ta thấy trường hợp 1 cho lưu lượng thấm nhỏ ng bão hòa th p h n v i: ất đắp ơn và mực nước giảm nhiều hơn với ới thân đập, cần đảm bảo điều kiện h3 = 3,74 m ;
T k t qu này, ta vẽ đừ hệ ến) ải hệ phương trình trên ta được ượng thấm q và độ sâu hc đường nghiêng xác định từ hệng bão hòa trong thân đ p nh s đập ư ở cuối ơng pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nước a ở cuối ồ án: Thủy công hình 2
Trang 17IV TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP:
Đập đất là công trình chắn nước có mặt cắt hình thang, mái dốc tương đối thoải, trọng lượng đập lớn, nên khó có thể bị nước đẩy theo phương trượt ngang Sự mất
ổn định về trượt của đập chỉ có thể là trượt mái hoặc mái cùng với một phần của nền Vì vậy, để xét sự ổn định của đập đất ta phải tính toán ổn định mái đập.
I Trường hợp tính toán.
Theo quy định của quy phạm, khi thiết kế đập đất, cần kiểm tra ổn định với 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
bị chống thấm và thoát nước làm việc bình thường ( tổ hợp cơ bản)
- Khi thượng lưu có MNLTK, 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 (cơ bản)
- Khi mực nước thượng lưu ở cao trình thấp nhất ( nhưng không nhỏ hơn 0,2Hđập)
II Tính toán ổn định bằng phương pháp cung trượt:
Để giảm bớt khối lượng tính toán trước khi tính hệ số ổn định K, ta cần xác định vùng chứa tâm trượt nguy hiểm bằng cách sử dụng kết hợp hai phương pháp:
- Phương pháp Filennit: để xác định đường thẳng MM1 chứa tâm cung trượt nguyhiểm nhất
- Phương pháp Fanđêép: để xác định sơ bộ vùng chứa tâm cung trượt nguy hiểm.
=> Tìm ra được phạm vi chứa tâm cung trượt nguy hiểm nhất
1 Phương pháp Filennit:
- Theo Filennit, tâm trượt nguy hiểm nằm ở vùng lân cận đường MM1( hình vẽ)
- Tìm điểm M1 nằm sâu dưới đáy đập một độ sâu H ( H: chiều cao đập) và cách điểm A ( chân của mái dốc ) một đoạn nằm ngang bằng 4,5H về phía thân đập
- Xác định điểm M, là giao điểm của hai đường thẳng xuất phát từ Q1 và P trong
đó Q1M làm với mái dốc một góc β, PM làm với phương ngang một góc α Trị số α
và β phụ thuộc vào hệ số mái dốc m, với m= 3,5 tra bảng 4.46 (trang 87 sách Thủy Công I ĐHBK Đà Nẵng) ta có: θ2= 36o và θ1 = 25o
- Nối M và M1 và nối dài về phía trên đỉnh đập thành đường thẳng M1M
Trang 182 Phương pháp Phanđêép:
Theo phương pháp này cho phép ta định khu vực chứa tâm trượt Lúc này tâm cung trượt nguy hiểm nhất nằm ở vùng lân cận hình thang cong Để xác định khu vực này thì từ điểm giữa mái đập hạ lưu ( khi mái có độ dốc khác nhau thì lấy trị
số trung bình) ta vẽ một đường thẳng đứng và một đường hợp với mái dốc một góc
85o Cũng lấy điểm đó làm tâm vẽ các cung tròn có bán kính R1 và R2, các bán kínhnày phụ thuộc vào chiều cao đập và độ dốc mái trung bình
K ứng với các cung này, vẽ biểu đồ quan hệ giữa Ki và vị trí tâm Oi ta xác định được trị số K min min ứng với điểm Q1 ở chân đập
3 Xác định hệ số an toàn K cho 1 cung trượt bất kỳ:
Theo phương pháp mặt trượt trụ tròn, có nhiều công thức xác định hệ số an toàn K cho một cung trượt Khác nhau giữa các công thức chủ yếu là cách xác định lực thấm
Ta xét theo công thức của Ghécxêvanốp với giả thiết xem khối trượt là vật thể rắn,
áp lực thấm được chuyển ra ngoài thành áp lực thủy tĩnh tác dụng lên mặt trượt và hướng vào tâm
Chia khối trượt thành các dải có chiều rộng b như hình vẽ Ta có công thức tính toán như sau:
K=∑(N n−W n)tg ϕ n+∑C n l n
Trong đó: φn và Cn là góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở đáy dải thứ n
Nếu điểm đang xét nằm trên đường bão hòa thì Cn=Ctự nhiênđất = 3,0 (T/
Trang 19Wn: áp lực thấm ở đáy dải thứ n Wn= γn.hn.ln
hn : chiều cao cột nước từ đường bão hòa đến đáy dải
Nn và Tn: thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải Gn
Nn= Gn.cosαi; Tn= Gn.sinαi
Gn= b.(∑γγi.Zi)n : trọng lượng dải đất
Trong đó: Zi là chiều cao của phần dải tương ứng có dung lượng là γi
Với đất trên đường bão hòa lấy theo dung trọng tự nhiên
γitn = γk(1+W)Với đất dưới đường bão hòa lấy theo dung trọng bão hòa nước
γibh = γk + n γn ( n là hệ số rỗng )Kết quả tính toán được tiến hành lập bảng để xác định công thức (*) ở trên:
Từ bảng excel tính được các Ki, từ đó ta có được Kmin = 1,443
3 Đánh giá tính hợp lý của mái:
Mái đập bảo đảm an toàn về trượt nếu thỏa mãn điều kiện: Kmin ≥ [ K]
Trong đó [K] phụ thuộc vào cấp công trình và tổ hợp tải trọng, xem bảng P1-7 (Theo QPVN 11-77) ta có được [K] = 1,4 (cấp công trình là cấp II)
Tuy nhiên để đảm bảo kinh tế, cần khống chế: Kmin ≤ 1,15.[K] = 1,15.1,4 = 1,61Mái đập được gọi là hợp lý nếu thỏa mãn đồng thời 2 điều kiện trên Trong trường hợp này mái đập thỏa mãn với hệ số Kmin = 1,443
Trang 20BẢNG TÍNH HỆ SỐ CUNG TRƯỢT TÂM O1
-209.4
Trang 21-3 0 0 7.5 0 7.8 15.3 502.77 -0.309 0.951 155.36- 478.16 157.66 0.404 129.49 0.7 9.98
2