Bài giảng Công trình thủy nâng cao: Chương 3 - PGS.TS. Nguyễn Thống

- Ñaäp vaät lieäu ñòa phöông (VLÑP) duøng ñeå chæ ñaäp ñöôïc xaây döïng baèng vaät lieäu coù saün taïi nôi xaây döïng (ñaát caùt, aù caùt, aù seùt, seùt,…).. - Öu ñieåm :.[r]

Trang 1

10/25/2010 1

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN

PGS TS NGUY Ễ N TH Ố NG

Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr

Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong

NỘI DUNG MƠN HỌC Chương 1: Thấm qua cơng trình.

Chương 2: Áp lực khe rỗng.

Chương 3: ðập vật liệu địa phương.

Chương 3a: Mơ phỏng Monte Carlo áp

dụng trong đánh giá ổn định mái dốc.

Chương 4: ðập bê tơng trọng lực Chương 4a: ðập bê tơng đầm lăng (RCC) PGS Dr Nguy?n Th?ng

NỘI DUNG MƠN HỌC Chương 4b: Bài tốn toả nhiệt 3D.

Chương 5: Phân tích ứng suất trong đập

bê tơng khi xảy ra động đất.

Chương 6: ðường hầm thủy cơng

-Giếng điều áp.

Chương 7: ðường ống áp lực – Nước va

trong đường ống.

CơNG TRìNH TH ủ Y NâNG CA O

PGS Dr Nguy?n Th?ng

N Ộ I DUNG TH Ự C HÀNH

1 H ướ ng d ẫ n s ử d ụ ng ph ầ n m ề m tính

n ướ c va trong đườ ng ố ng áp l ự c WaterHammer_BK.

2 H ướ ng d ẫ n s ử d ụ ng ph ầ n m ề m tính khu ế ch tán nhi ệ t 3D trong bê tơng th ủ y cơng.

3 H ướ ng d ẫ n s ử d ụ ng ph ầ n m ề m mơ

ph ỏ ng Monte Carlo ứ ng d ụ ng trong tính

ổ n đị nh mái d ố c đậ p v ậ t li ệ u đị a

ph ươ ng.

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Thủy công – Tập 1 Trường ĐHXD T/g

Nguyễn Xuân Đặng.

2 Cơ học đất – Trường ĐHTL.

3 Phần mềm SIGMA.

4 Phần mềm SLOPE.

5 Phần mềm SEEP.

6 Phần mềm Crystal Ball.

Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong

NỘI DUNG

1 Giới thiệu.

2 Ứng suất & biến dạng.

3 Các phương pháp tính ổn định mái dốc đất, đất đá hỗn hợp.

4 Ví dụ tính với phần mềm Sigma.

5 Công nghệ & vật liệu liệu mới trong xây dựng đập VLĐP.

Chương 3 : Đập vật liệu địa phương

PGS Dr Nguyễn Thống

Trang 2

10/25/2010 7

GIỚI THIỆU

- Đập vật liệu địa phương (VLĐP) dùng để chỉ

đập được xây dựng bằng vật liệu có sẵn tại

nơi xây dựng (đất cát, á cát, á sét, sét,…).

- Ưu điểm :

* Sử dụng vật liệu tại chổ phong phú

rẽ tiền.

* Kết cấu đơn giản.

* Độ bền vững ngày càng cao (nhờ tính chất

cố kết tự nhiên của đất đá dưới tác dụng

của tải trọng).

PHÂN LOẠI THEO MẶT CẮT ĐẬP

Tr ườ ng h ợ p t ầ ng th ấ m

n ướ c KHƠNG QUÁ DÀY

Tr ừ ng h ợ p t ầ ng n ề n

th ấ m n ướ c DÀY

Trang 3

10/25/2010 13

MỘT SỐ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG

ĐẬP ĐẤT ĐÁ ĐỔ HOÀ BÌNH

ĐẬP ĐÁ ĐỖ

H max >(40-50)m

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương

ĐẬP ĐẤT ĐÁ HỖN HỢP

NỘI DUNG TÍNH TOÁN ĐẬP VẬT

LIỆU ĐỊA PHƯƠNG

- Tính ổn định thấm.

-Tính ổn định mái dốc.

thượng và hạ lưu trong các trường hợp khai thác khác nhau (bình thường, có không có thấm, động đất, sự cố các bộ phận kết cấu đập: vật thoát nước, màng chống thấm…).

Trang 4

10/25/2010 19

LÝ THUYẾT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC ĐẤT

- Phương pháp cân bằng giới hạn.

T ầ ng n ề n cĩ tính c ơ lý T Ố T

M ặ t tr ươ t cong

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT RỜI Đây là loại đất ở đó lực dính c(N/m 2 ) xem như bằng 0 Mặt trượt dạng mặt phẳng.

* Mái đất rời khô hoặc ngập nước :

β

=

β

= cos

sin

W N

W T

W

ββββ ββββ

T lực gây trượt

N.tg(ϕϕϕϕ) lực chống trượt.

Hệ số ổn định chống trượt k:

Khiϕϕϕϕ> ββββ k > 1

mái dốc ổn định

& ngược lại.

β

ϕ

= β

ϕ β

=

ϕ

=

tg

tg W

T

Ntg k

sin

cos

W

ββββ ββββ

* Mái đất rời có lực thấm : Lực thấm F th tại vị trí đường dòng đi ra khỏi mái dốc:

J

W=Vγγγγđn

Tββββ N

θθθθ

∆h

∆L

ββββ

V thể tích phân tố đất

Jđộ dốc thủy lực tại vị trí

ra khỏi mái dốc dòng thấm

n th

F

Trang 5

10/25/2010 25

θ Góc hợp bởi phương đường dòng ra

khỏi mái dốc và phương ngang.

Xét thể tích V, hình chiếu của tổng lực

thấm xuống phương thẳng góc mái dốc

là:

).

sin(

JV )

sin(

V F

Fthn = tn β − θ = γn β − θ

Hệ số ổn định mái dốc k trong trường hợp này:

) cos(

sin

) sin(

cos

) cos(

sin

) sin(

cos

θ

− β γ

+ β γ

ϕ θ

− β γ

=

θ

− β γ

+ β γ

ϕ θ

− β γ

=

J

tg J

J V V

tg J

V V

truot gay Luc

truot chong Luc k

n dn

N

F th n

T

Xét trường hợp đường dòng thấm đi ra men

theo mặt dốc thìθθθθ= ββββvà:

∆h chỉ độ chênh cột nước áp lực, ∆L độ dài

đường thấm.

β

=

∆

= sin

L

h J

β

ϕ γ + γ

γ

= β

ϕ

β γ

+ γ

γ

=

⇒

tg

tg tg

k

n dn dn n

dn

sin

cos

Nhận xét: Khi có dòng thấm thì mái dốc kém ổn định hơn Một cách gần đúng ta thấy k chỉ còn khoảng 1/2 so với trường hợp không có dòng thấm (γγγγdn =1).

Tóm lại, khi có dòng thấm để mái dốc của đất rời ổn định thì gócββββphải thỏa điều kiện sau:

ββββ< arctg(0.5tgϕϕϕϕ) để k>=1

Ví dụϕϕϕϕ=24 0ββββ< 12.55 0

β

ϕ

tg

tg 5 0

k≈

⇒

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT DÍNH ĐỒNG CHẤT

Hê & sơ ( ổ n đị nh

má i d ố c

Trang 6

10/25/2010 31

CÁC PHƯƠNG PHÁP

(X) X (X) X X

X X (x) X X X

Fellenius

Bishop

Janbu đ/giản

Spencer

Morgenstern &

Price

Janbu c/xác

M/trượt không tròn M/trượt tròn

P/pháp

CÁC PHƯƠNG PHÁP

Hợp lực//cột đất Nằm ngang Nằm ngang Độ nghiêng k.đổi X/E=λλλλ.f(x) X/định đường áp lực

X X X X

X X X X X

Fellenius Bishop Janbu đ/giản Spencer Morgenstern

& Price Janbu c/xác

G/thiết lực hông (Z L,R )

C/bằng lực

C/bằng Moment P/pháp

Khi phân tích sự ổn định mái dốc, độ bền cắt

phát triển dưới những đ/kiện bằng NHỎ

HƠN độ bền cắt có thể chịu lớn nhất của

mái dốc Ta định nghĩa hệ số an toàn k:

k = độ bền cắt giới hạn (tối đa)/ độ bền cắt

cần cho sự ổn định

Với mái dốc xác định Khảo sát một số mặt

trượt xác định k min ta gọi đây là hệ

số an toàn của mái dốc xét.

PHƯƠNG PHÁP FELLENIUS

Còn gọi là p/p thông thường (ordinary method) hay p/p Thụy điển (Swedish method).

α αα α

Z R

P

T l

Sơ đồ & kí hiệu dùng trong p/p Fellenius

Cung trượt

Các tính chất của đất: c’, φφφφ’, γγγγ .

Tại đáy cột đất có:

- Ứng suất pháp σσσσ

- Ứng suất cắt (tiếp tuyến) ττττ

- Aùp lực lỗ rỗng u

Hệ số án toàn k:

với

k

s s

k ⇒ τ =

τ

sức chống cắt giới hạn

CHÚ Ý Hệ số an toàn k kFtrong trường hợp dùng phương trình cân bằng lực để xét ổn định khối đất

Khi dùng phương trình cân bằng moment để xác định cân bằng khối đất k kMchỉ hệ số ổn định.

Trang 7

10/25/2010 37

Xét cho 1 đ/v chiều rộng:

P=Wcos(αααα) σσσσl = Wcos(αααα

Cân bằng moment tổng thể quanh điểm o & chú

ý rằng các lực hông là những nội lực và do

đó moment thực sự của chúng bằng 0.

[ c u tg ] l k k

sl l

T = τ = / = ′ + ( σ − ) ϕ′ /

TR

WR sin

PHƯƠNG PHÁP FELLENIUS (TERZAGHI ?)

Thay vào ta có:

M k tg ul W

l c

∑

α

ϕ′

− α +

′

=

i

i M

W

tg ul W

l c k

sin

) cos

(

NHẬN XÉT

- k M không chứa ở vế phải nên không tính thử

dần đơn giản (một số phương pháp khác,

k M sẽ xuất hiện trong vế phải của p/t xác

định k M ).

- Giả thiết lực hông không thỏa mãn đ/kiện cân

bằng tĩnh học có thể làm hệ số ổn định k

giảm nhỏ đến 60% ít được sử dụng hiện

nay.

VỀ CÁC P/P CỘT ĐẤT TRƯỢT

Với các p/p này, khối đất trượt được chia thành một số cột đất với các kí hiệu lực tác dụng như sau:

W

Z L

θθθθL

u L θθθθR u R

Z R

u B P T

h L

h R a

Z L , Z R áp lực hông bên trái & phải.

h L , h R vị trí áp lực hông bên trái & phải.

θθθθL, θθθθR góc nghiêng áp lực hông bên trái &

phải.

u L , u R , u B áp lực kẻ rỗng bên trái & phải và

đáy.

P phản lực tại đáy.

T lực tiếp tuyến tại đáy

a vị trí lực P

NHẬN XÉT

Giả sử khối đất trượt chia thành n cột đất:

Số ẩn số:

1 hệ số k liên kết lực cắt T & lực pháp tuyến P.

n lực pháp tuyến P

n vị trí a của lực P n-1 lực hông n-1 góc nghiêngθθθθ

n-1 vị trí các áp lực hông.

Tổng các ẩn số: (5n-2)

Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	2,13 MB