Bài giảng Thủy công: Tính toán thiết kế kè bê tông cốt thép - TS. Trần Văn Tỷ

Bài giảng Thủy công - Tính toán thiết kế kè bê tông cốt thép cung cấp cho người học kiến thức về tác dụng của kè bê tông cốt thép, các loại bờ kè, tài liệu thiết kế, xác định biểu đồ áp lực đất, thường bản dựa,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

5) Tác hại của dòng thấm và biện pháp khắc phục

1) Chuyển động có áp: khi dòng thấm bị giới hạn bởi các biên cứng,

dòng thấm không có mặt thoáng, chuyển động giống như chui qua một

đường ống có áp;

2) Chuyển động không áp: khi dòng thấm có mặt thoáng Trên đó áp lực

tương đương áp lực khí trời (thấm qua đập đất) Mặt thoáng này nằm theo

đường cong gọi là đường bão hòa.

3

Các giả thiết cơ bản:

1) Nước ngầm chuyển động theo định luật Darcy:

V = k×Jtrong đó:

V: lưu tốc, m/s;

k: hệ số thấm của đất nền;

J: độ dốc thuỷ lực (gradient thuỷ lực) tại điểm tính toán

2) Ðất nền là môi trường đồng nhất và đẳng hướng

3) Dòng thấm ổn định

4) Nước chứa đầy các khe rỗng trong đất và không thể ép co được

Ðối với thấm qua nền và thấm qua đập đất, ta thêm 2 giả

- Bộ phận cửa vào và bộ phận cửa ra (thường có cừ hoặc có bậc);

- Bộ phận giữa (thường có cừ đứng hoặc bậc thẳng đứng);

- Bộ phận ngang.

Cột nước tiêu hao trong mỗi bộ phận tính theo công thức:

7

9

11

2) Phương pháp lưới thấm

Cơ sở của phương pháp này là bảo đảm xây dựng được một lưới

thấm điển hình có các mắt lưới đều là hình vuông cong (các

đường đẳng thế và các đường dòng vuông góc nhau)

15

H

T S

a) Vẽ đường dòng:

- Ðường viền dưới đáy công trình là đường dòng đầu tiên;

- Mặt tầng không thấm là đường dòng cuối cùng;

- Miền thấm giữa hai đường dòng liên tiếp gọi là ống dòng;

- Có m+1 đường dòng tạo thành m ống dòng

1 2 3 4 5

b) Vẽ đường thế:

- Ðường thế đầu tiên: h = H1 là đáy sông thượng lưu công trình

(H1: cột nước thượng lưu);

- Ðáy sông hạ lưu công trình là đường thế cuối cùng: h = H2 (H2:

cột nước hạ lưu);

- Miền thấm giữa hai đường thế liên tiếp gọi là dải;

- Có n+1 đường thế tạo thành n dải và mỗi ống dòng có n mắt lưới

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1

2

19

m = ?

n = ?

Mực nước tại A Lớp sạn sỏi

Tầng không thấm

27

29

31

33

35

THẤM TRONG NỀN KHÔNG ÐỒNG NHẤT

Hướng dọc các lớp

Hướng thẳng góc các lớp

39

THẤM TRONG NỀN KHÔNG ÐỒNG NHẤT

Hướng dọc các lớp

Hướng thẳng góc các lớp

XÁC ÐỊNH BỀ DÀY CỦA BẢN ÐÁY

TÁC HẠI CỦA DÒNG THẤM VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

Tác hại của dòng thấm

- Dòng thấm gây tác hại đối với công trình như sau:

+ Làm mất nước đối với công trình trữ nước;

+ Giảm ổn định công trình như: đẩy trượt công trình;

+ Giảm ổn định hoặc làm mất ổn định nền: đẩy trượt công trình kéo

theo một bộ phận đất nền, gây xói ngầm, trôi đất

43

- Phân tích tác hại của dòng thấm, ta có một số kết luận sau:

+ Tăng chiều dài đường viền thấm thì gradient thấm và lưu lượng

+ Các đoạn đường viền thẳng đứng có tác dụng tiêu hao cột nước

thấm lớn hơn các đoạn đường viền nằm ngang có cùng độ dài

Biện pháp khắc phục

Xói ngầm

Thiết kế đường viền thấm đủ dài để gradient thấm trong đất nền

không vượt quá gradient thấm cho phép

- Phương pháp Lane: Ltt≥ C×H

- Phương pháp Trugaep: khi phân tích vấn đề thấm ổn định của

đất nền, Trugaep đưa ra khái niệm thấm toàn bộ và thấm cục bộ

Việc thiết kế đường viền thấm trước hết phải bảo đảm ổn định

thấm toàn bộ đất nền, sau đó kiểm tra lại ổn định thấm cục bộ

45

47

49

51

This diagram represents the flow of water under a floodwall The

equipotential lines represent the drop in pressure and the flow lines

represent the seepage paths In this illustrative example, 30% of the

differential hydrostatic head(H) is dissipated over the depth of the

wall base on the landward side This yields a high exit gradient and

hence the potential for piping

Note that the upliftpressure at Point A is calculated as (h − 0.4H) It

is the hydrostatic head(h) less the dissipation of

differential head(40% of H).

Figure 9.14 Effect of a cutoff

wall) has two impacts:

it increase the seepage path length and thus reduces the exit

gradient (the rate of dissipation ofheadin the soil on the

defended side), in this case to about half; but

it also increases theupliftpressure under the base of the wall