TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TRƯỢT MÁI ĐẬP Trong phấn này chúng tôi sẽ trính bày phương pháp luận, nội dung và kết quả tính toán của Viện Thiết kế Thuỷ công Matscơva về luận chưng kỹ thuậ
Trang 1ĐÁNH GIÁ
AN TOÀN ỔN ĐỊNH ĐẬP ĐẤT-ĐÁ
CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN HOÀ BÌNH KHI NÂNG MNTL ĐẾN CAO ĐỘ 122.00 m
(THEO TÀI LIỂU CỦAVIỆN THIẾT KẾ THUỶ CÔNG MATATSCƠVA)
Trang 2TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TRƯỢT MÁI ĐẬP
Trong phấn này chúng tôi sẽ trính bày phương pháp luận, nội dung và kết quả tính toán của Viện Thiết kế Thuỷ công Matscơva về luận chưng kỹ thuật để nâng mực nước gia cường lên 122.00 m Phương pháp luận ở đây là tiến hành đánh giá về nguyên tắc khả năng nâng cao thêm lõi đập mà không nâng cao cao độ đỉnh đập để đưa mực nước gia cường ở hồ chứa lên tới cao độ 122,00 m Để làm việc này Viện Hydroproject đã tiến hành tính toán kiểm tra độ ổn định của các mái dốc đập đất đá ở mực nước thượng lưu nói trên
Khi tính toán độ ổn định của các mái dốc đã xét đến các lực sau :
– Trọng lượng bản thân của đất đá ở đập – Áp lực thủy tĩnh
– Tải trọng địa chấn – Áp lực kẽ rỗng dư – Lực ma sát và dính kết ở ranh giới các bề mặt sạt lở Đối với các vùng nằm thấp hơn đường bão hoà có xét tới lực đẩy nổi thủy tĩnh, áp lực thấm, trọng lượng bản thân của nước ở các kẽ rỗng trong đất đá
Độ ổn đỉnh của mái dốc thượng lưu và hạ lưu được kiểm tra cho tổ hợp tải trọng cơ bản và tổ hợp tải trọng đặc biệt :
– Tổ hợp cơ bản – mực nước gia cường và mực nước hạ lưu cao nhất
– Tổ hợp đặc biệt – tác động địa chấn ở MNGC và mực nước hạ lưu cao nhất
Độ ổn định của mái dốc hạ lưu đập cũng đã được kiểm tra đối với tổ hợp tải trọng
cơ bản và tổ hợp tải trọng đặc biệt ở cột áp cao nhất lên đập :
– Tổ hợp cơ bản – mực nước gia cường khi hạ lưu không có nước ( mc nước ngầm ở cao độ – 5,0 m)
– Tổ hợp đặc biệt – tác động địa chấn ở mực nước gia cường và hạ lưu không
có nước (mực nước ngầm ở cao độ – 5,0 m)
Các mức nước được lấy như sau ( m ) :
Thượng lưu :
– Gia cường 122, 00
Hạ lưu ( không tính xói rửa) :
– Cao nhất khi xả lũ: 23,8 – Hạ lưu khô ( mực nước ngầm): - 5
Cột áp lớn nhất lên đập: 127 m
Số liệu gốc để tính toán độ ổn định của các mái dốc ở tác động địa chấn được lấy như sau :
Trang 3– Hệ số địa chấn tương ứng với động đất cấp 8 đã duyệt theo CNIP - II 7-81 là 0,05
– Dung trọng đất đá ở thân đập (trung bình): 1,98 t/m3
– Moduyn đàn hồi động ở thân đập: 118.000 t/m3
– Moduyn đàn hồi động ở nền: 33.500 t/m3
Mặt cắt địa chất nền đập được lấy trên cơ sở tài liệu đo vẽ hoàn công
Theo qui phạm hiện hành ở LB Nga hệ số ổn định của các mái dốc đập đất đá được xác định :
1 Theo công thức của VNIIG - Terzagi
vg верт
гор
верт гор
P H S
S G
tg S
tg S
cb tg
Ub
G
K
sin cos
sin
cos sin
cos cos
2 Theo công thức Bishop
vg ветр
гор
верт гор
P H S
S G
tg tg tg
S tg S
cb tg Ub G
K
sin cos
sin
cos / 1
/ sin
3 Theo công thức Trugaev
vg верт
гор
верт гор
P H S
S G
tg S
tg S
cb tg Ub
G
K
sin cos
sin
cos sin
cos /
Trong các công thức có sử dụng các ký hiệu sau :
G – Trọng lượng bản thân của đất đá ở cột chia nhỏ, có tính đến bão hoà nước
U – áp lực thấm ở nền cột chia nhỏ
b – Chiều rộng cột chia nhỏ
tg – Hệ số ma sát tính toán
c – Lực dính kết tính toán của đất đá
– Góc hình thành bởi mặt phẳng đứng và bán kính khung trượt
H – Áp lực của nước tự do
Sгор và Sверт – Thành phần ngang và đứng của tải trọng địa chấn, có tính đến vị trí đặt gia tốc địa chấn và khối nước liền kề
(H, P vg và P arm – Các momen lực đối với tâm đường tròn, được chia thành bán kính )
Tiêu chuẩn ổn định của các mái dốc đập là thoả mãn (đối với màng sạt lở nguy hiểm nhất) bất đẳng thức:
) 1 ( )
(
g n
c f
fc F R
trong đó : F – trị số tính toán tác động lực tổng quát
R – trí số tính toán khả năng chịu lực tổng quát của hệ thống “công
trình – nền ”
Trang 4f, n, fc – các hệ số an toàn về tải trọng ;
g – hệ số an toàn về đất đá
c – hệ số điều kiện làm việc ;
Đối với công trình cấp 1 :
n = 1.25, fc = 1.0, c = 1.0 – tổ hợp tải trọng cơ bản
n = 1.25, fc = 0.9, c = 1.0 – tổ hợp tải trọng đặc biệt
Khi tìm mặt trượt nguy hiểm đã sử dụng quan hệ
c
fc n c
F
R K
Như vậy hệ số ổn định cho phép là :
- Đối với tổ hợp tải trọng cơ bản : 1.25;
- Đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt: 1.125
Trong tính toán đã sử dụng các đặc tính địa kỹ thuật của đất đá ở thân và nền đập phê duyệt ngày 18.12.1985 như ở bảng 4.1
B ng 4.1ảng 4.1
t/m3
bh
t/m3 tg t/mC2
2 Hỗn hợp cát sỏi 2.0 2.14 0.73 2.0
3 Đất dính ở lõi đập 1.54 1.97 0.2 3.0
4 Hỗn hợp cát sỏi không khoan phụt 1.8 2.16 0.6 0.5
5 Badan poocfirit 2.5 2.6 10 10
Trong đó :
ест – đất đá có độ ẩm tự nhiên ( cao hơn mặt nước )
нас – dung trọng của đất đá bão hoà nước (dưới mặt nước)
Kết quả tính toán độ ổn định của mái dốc thượng lưu và hạ lưu ở các thông số của hồ chứa đối với các trường hợp tính toán khác nhau xem ở hình 4.1- 4.9
So sánh các hệ số dự phòng ổn định tính theo các phương pháp nêu trên xem ở bảng 4.2 và 4.3
B ng 4.2ảng 4.1
Trường hợp tính toán Hệ số ổn định mái dốc thượng lưu
Trang 5Theo phương pháp VNIIG -Tertsagi
Theo phương pháp Trugaev Theo phương phápbishop
Tổ hợp tải trọng cơ bản 2,501 2,642 2,215
Tổ hợp tải trọng đặc biệt 1,414 1,493 1,87
B ng 4.3ảng 4.1
Trường hợp tính toán
Hệ số ổn định mái dốc thượng lưu Theo phương pháp
VNIIG - Tertsagi
Theo phương pháp Trugaev
Theo phương pháp
bishop MNHL: =23,8 m
Tổ hợp tải trọng cơ bản 1,743 1,872 1,358
MNHL: =23,8 m
Tổ hợp tải trọng đặc biệt 1,333 1,422 1,282
Mực nước ngầm -5,0 m
Tổ hợp tải trọng cơ bản 1,531 1,900 1,633
Mực nước ngầm -5,0 m
Tổ hợp tải trọng đặc biệt 1,391 1,552 1,381
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết quả phân tích ổn định trượt mái theo phương pháp vòng cung trượt cho thấy:
Các giá trị tính toán hệ số an toàn ổn định chống trượt cho cả mái dốc thượng lưu và
hạ lưu đối với tất cả các trường hợp tính toán khác nhau đều lớn hơn trị số hệ số an toàn ổn định cho phép ghi trong các qui phạm hiện hành
Kiến nghị: Nâng cao mực nước phòng lũ của hồ Hòa Bình đến cao độ 122.00 m, Ở mực nước này đập đất – đá Hòa Bình đảm bảo an toàn ổn định với tất cả các tổ hợp lực
Trang 8B.
Trang 9TÍNH TOÁN TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT- BIẾN DẠNG CỦA ĐẬP
Để đánh giá trạng thái ứng xuất biến dạng của đập đất đá khi mực nước thượng lưu dâng tới cao độ 122 m đã tiến hành tính toán theo mô hình đập đã lập trước đây trong khuôn khổ báo cáo “Kiểm tra hệ thống “ đập đất đá - nền – tiếp giáp hai bờ” và đánh giá hiện trạng đập Hoà Bình” như kết quả tính toán cho thấy, dâng mực nước thượng lưu thêm 7 m nữa ( từ 115 đến 122 m) trong 6 tháng (thời gian kéo dài của giai đoạn tính toán) làm cho đỉnh đập xê dịch thêm khoảng 4 cm về phía hạ lưu ( hình 4.10-4.12) Khi đó chuyển dịch đứng của đỉnh đập thay đổi không đáng kể ( hình 4.13) Đánh giá trạng thái ứng suất tĩnh của đập đất đá cho thấy hệ số dự phòng cục bộ khá cao (trên 1,5) và qua tính toán thấy trong thân đập sẽ không xuất hiện các vùng đất đá
có trạng thái tới hạn ( hình 4.14-4.17)
Trang 10Hình 4.10 Chuyển dịch ngang của đỉnh đập vuông góc với tim đập (PVM-4) khi mực nước thượng lưu dâng tới 122,0 m
Trang 11Hình 4.11 Chuyển dịch ngang của đỉnh đập vuông góc với tim đập (PVM-6) khi mực nước thượng lưu dâng tới 122,0 m
Trang 12Hình 4.12 Chuyển dịch ngang của đỉnh đập vuông góc với tim đập ( PVM-8 ) khi mực nớc thợng lu dâng tới 122,0 m
Trang 14Hình 4.13 Lún đỉnh đập (PVM-4) khi mực nước thượng lưu dâng tới 122,0 m.
