Tải bản đầy đủ
Chương 2: thiết kế đập dâng nước

Chương 2: thiết kế đập dâng nước

Tải bản đầy đủ

Mặt cắt cơ bản của đập bê tông
2.1.2. Chiều cao mặt cắt cơ bản (H1).
Đỉnh mặt cắt ở ngang MNLTK, chiều cao mặt cắt:
H1 = MNLTK-đáy=478,17-354=124,17 (m).
đáy xác định trên mặt cắt địa chất dọc tuyến đập, lấy tại vị trí sâu nhất
sau khi đã bóc bỏ lớp phủ, đáy=354(m).
2.1.3. Chiều rộng mặt cắt cơ bản (B).
Chiều rộng đáy đập là B, trong đó đoạn chiếu của mái thợng lu là nB,
hình chiếu của mái hạ lu là (1-n)B. Trị số n có thể chọn theo kinh nghiệm
(n=0 ữ 0,1), ở đây ta có thể chọn trớc n= 0, trị số của B xác định theo các
điều kiện ổn định và ứng suất.
1. Xác định B theo điều kiện ổn định.
H1

B = Kc .

f(

1
+ n 1 )
n

Trong đó:
H1- Chiều cao mặt cắt cơ bản; H1 = 124,17 (m).
- Hệ số ma sát =0,65.
1 - Dung trọng của đập 1 =2,4 (T/m3) .
n -

Dung trọng của nớc n =1(T/m3).
n - Hệ số mái thợng lu n = 0.
1 - Hệ số cột nớc còn lại sau màng chống thấm. Vì đập cao, công

trình quan trọng nên cần thiết phải xử lý chống thấm cho nền bằng cách
phụt vữa tạo màng chống thấm. Trị số 1 xác định theo mức độ xử lý
nền, sơ bộ có thể chọn 1 =0,4ữ0,6 (ở đây ta chọn 1 =0,5).
Kc- Hệ số an toàn ổn định cho phép. Theo quan điểm tính toán ổn
định theo quy phạm mới, ổn định của công trình trên nền đợc bảo đảm
khi:
m

nc .Ntt K R
n
Trong đó:
nc- Hệ số tổ hợp tải trọng nc =0,9 .
m- Hệ số điều kiện làm việc , m=0,95 .
Kn- Hệ số tin cậy Kn =1,25 .
Ntt và R lần lợt là giá trị tính toán của lực tổng quát gây trợt và của
lực chống trợt giới hạn. Công thức trên có thể viết dới dạng:

trang 77

n K
R
c n
N tt
m

So sánh với công thức tính ổn định trong quy phạm cũ có thể coi
Kc=

n c .K n 0,9.1,25
= 1,184
=
0,95
m

124,17
B =1,184 . 0,65.( 2,4 + 0 0,5) =119(m).
1



2. Xác định B theo điều kiện ứng suất.
H1

B = 1
n

124,17

(1 n ) + n(2 n ) 1

= 2,4
1

(1 0) + 0.(2 0) 0,5

= 90 (m).

3. Chọn trị số B: Để thoả mãn đồng thời cả hai điều kiện ổn định và
ứng suất, ta chọn B là trị số lớn nhất trong 2 trị số trên B =119 (m).
2.2. Xác định cao trình đỉnh đập.
Cao trình đỉnh đập đợc xác định theo các công thức sau.
đ1=MNDBT + h1 + s 1 + a1 .
đ2=MNLTK + h2 + s 2 + a2 .
đ3=MNLKT+ h3 + s 3 + a3 .
Trong đó:
h - độ dềnh do gió.
s - độ dềnh cao nhất của sóng.

a - độ vợt cao an toàn.
Đối với công trình cấp I: a1 = a2 = 1 (m), a3 = 0,7 (m).
Cao trình đỉnh đập chọn theo trị số nào lớn nhất trong các kết quả tính
toán.
2.2.1. Xác định h.
V2D

h=2.10-6. gH Cos s (m) .
Trong đó:

V vận tốc gió tính toán.
D - đà sóng ứng với các mực nớc khác nhau.
g - gia tốc trọng trờng, g= 9,81 (m/s2).
H- chiều sâu nớc trớc đập .
s- góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hớng gió , s=00.
trang 78

2.2.2. Xác định s .
Độ dềnh cao nhất của sóng đợc xác định nh sau.
s =k s . hs1%

Trong đó : k s đợc xác định theo quy phạm : QPTL- C1-78 .
hs1%- chiều cao sóng với mức bảo đảm 1% ; đợc xác định nh
sau (theo QPTL- C1-78):
- Giả thiết trờng hợp đang tính toán là sóng nớc sâu :
(H>0,5

- Tính các đại lợng không thứ nguyên

g.t
,
V

g.D
V2

Trong đó: t(s) - thời gian gió thổi liên tục (t=6 giờ =21600s).
g.t g.D
tra đồ thị 35 của QPTL-C1-78 ta
,
V V2
g.h tb
g.t
xác định đợc các đại lợng không thứ nguyên
và tb . Chọn cặp giá
2
V
V

-Từ các đại lợng

trị nhỏ nhất. Từ đó ta xác định đợc htb , ttb .

- Bớc sóng trung bình đợc xác định nh sau: tb =

g.t 2tb
2

- Kiểm tra lại điều kiện sóng nớc sâu.
- Tính hs1% =k1% .htb .
2.2.3. Kết quả tính toán.
Từ bảng kết quả tính toán ta chọn đợc cao trình đỉnh đập là : 482 (m).
2.3. Bề rộng đỉnh đập.
Vị trí công trình thủy điện L2 cách thành phố Hà Nội khoảng 340km đờng bộ, gồm 333 (km) theo Quốc lộ 32 và 7(km) đờng làm mới vào công
trình nối từ xã Mờng Kim, huyện Than Uyên.
Đờng vào công trình nối từ Quốc lộ 32 tại xã Mờng Kim, chạy dọc theo
bờ phải suối Nậm Kim và bờ trái sông Nậm Mu vào công trình. Tuyến đờng dài 7km và 2 cầu qua suối Nậm Bốn và sông Nậm Mu.
Ngoài đờng bộ, các hàng hoá siêu trờng siêu trọng sẽ vận chuyển từ
cảng Hải phòng theo đờng sắt đến ga Bảo Lạc, huyện Văn Bàn, tỉnh Lào
Cai, sau đó vận chuyển bằng đờng bộ đến thị trấn Than Uyên theo Quốc
lộ 279 đến xã Mờng Kim, huyện Than Uyên. Từ Mờng Kim (QL32) vào
công trình theo tuyến đờng mới .
Do yêu cầu giao thông nên tôi chọn bề rộng đỉnh đập là: B = 10 (m).
2.4. Thiết bị thoát nớc và hành lang trong thân đập.
Các hành lang trong thân đập có tác dụng tập trung nớc trong thân
đập và nền, kết hợp để kiểm tra, sữa chữa; hành lang ở gần nền để sử
dụng phụt vữa chống thấm. Kích thớc hành lang chọn theo yêu cầu sử
trang 79

dụng. Hành lang phụt vữa chọn theo yêu cầu thi công; các hành lang
khác chọn không nhỏ hơn 1,2x1,6(m 2). Theo chiều cao đập, bố trí hành
lang ở các tầng khác nhau, tầng nọ cách tầng kia (15ữ20) (m). Cao trình
và kích thớc các hành lang đợc thể hiện trong bản vẽ Chính diện thợng lu đập.
2.5. Xử lý chống thấm và gia cố nền đập.
Nền đập, bao gồm cả nền đập dâng, đập tràn và cửa lấy nớc vào nhà
máy thuỷ điện, đợc thiết kế trên đá lớp IIA của đá phun trào Octophia,
riêng đoạn đập ở hai vai nơi có nơi có chiều cao nhỏ hơn 20 m, để giảm
khối lợng đào sẽ đợc đặt trên lớp IB.
Đá dới nền đập có mức độ nứt nẻ trung bình, hệ số thấm trung bình và
nhỏ. Để chống thấm cho nền và gia cố nền đập, ta khoan phụt xi măng ở
nền đập.
Bảng kết quả xác định cao trình đỉnh đập
TT

Thông số

1
2
3
4
5

MN tính toán (m)
Cao trình đáy sông (m)
Cột nớc tính toán H (m)
Vận tốc gió V (m/s)
Đà gió D (m)
Chiều cao nớc dềnh do gió h
6 (m)
7 Chiều cao an toàn a (m)
8 t (s)
9 g.t/V
10 g.D/V2

Trờng hợp tính toán
MNDBT MNLTK MNLKT
475
478,17
480,54
354
354
354
121
124,17
126,54
35,01
10,98
10,98
1063
1870
2000
0,0024
1
21600
6052,4
8,5

0,0004
1
21600
19298,4
152,2

0,0004
0,7
21600
19298,4
152,2

11 g.ttb/V

0,75

1,7

1,7

12 g.htb/V2

0,0065

0,02

0,02

13 ttb (s)

2,68

1,90

1,90

14
15
16
17
18
19

0,81
11,19
2,1
1,71
0,099
0,073

0,25
5,65
2,1
0,52
0,049
0,043

0,25
5,65
2,1
0,52
0,048
0,043

htb (m)
tb (m)
k1
hs1(m)
tb /H
htb/tb

trang 80

20
21
22
23

ks
s (m)
Cao trình đỉnh đập (m)
Chọn cao trình đỉnh đập (m)

1,18
2,01
478,01

1,12
0,58
479,75

1,12
0,58
481,82
482

Chơng 3: thiết kế đập tràn và tiêu năng
3.1. Mặt cắt đập tràn .
Chọn mặt tràn dạng Ôphixêrốp không chân không, vì loại này có hệ
số lu lợng tơng đối lớn và chế độ làm việc ổn định.
Cách xây dựng mặt cắt đập tràn nh sau:
- Cao trình ngỡng tràn : ng = 463 (m) (Tràn có cửa van).
- Chọn hệ trục toạ độ xoy có : trục Ox ngang cao trình ngỡng tràn , hớng về hạ lu; trục Oy hớng xuống dới; gốc O ở mép thợng lu đập, ngang
cao trình ngỡng tràn.
- Vẽ đờng cong theo tọa độ Ôphixêrốp trong hệ trục toạ độ đã chọn.
Khi xả với lũ thiết kế thì MNLTK = 478,17 (m). Vì vậy cột nớc thiết kế
của tràn là: Htk = MNLTK-ng = 478,17 463 = 15,17 (m). Toạ độ đờng
cong mặt đập không chân không.

x
H tk

0,00

y
H tk

0,13

x
0,00

y
1,90
trang 81

0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40

0,04
0,01
0,00
0,01
0,06
0,15
0,26
0,39
0,57
0,87

1,51
3,02
4,53
6,04
7,55
9,06
12,08
15,10
18,12
21,14

0,54
0,11
0,00
0,11
0,91
2,22
3,87
5,93
8,53
13,18

3.2. Tính toán tiêu năng .
Khi xây dựng công trình trên sông thì mực nớc phía thợng lu sẽ dâng
lên nghĩa là thế năng dòng nớc tăng lên. Khi dòng chảy đổ từ thợng lu về
hạ lu, thế năng đó chuyển thành động năng, một phần động năng phục
hồi thành thế năng (bằng mực nớc hạ lu), phần còn lại nếu không có giải
pháp tiêu hao hữu hiệu thì sẽ gây xói lở nghiêm trọng ảnh hởng đến an
toàn công trình. Vì vậy cần phải tiêu năng cho công trình.
3.2.1.Chọn hình thức tiêu năng.
Để tiêu hao năng lợng thừa của dòng nớc, thờng áp dụng các hình
thức sau:
+ , Tiêu năng mặt .
+ , Tiêu năng đáy .
+ , Tiêu năng phóng xa .
Tiêu năng phóng xa bao gồm hai quá trình: một phần tiêu năng trong
không khí và một phần tiêu năng ở lòng sông. Chiều dài phóng xa càng
lớn càng có lợi. Đối với đập càng cao, chiều dài phóng xa càng lớn. Trái
lại, với đập thấp nớc phóng xa sẽ gần chân đập, nên việc dùng hình thức
tiêu năng phóng xa bị hạn chế.
Đối với TTĐ L2 do đập tơng đối cao và điều kiện địa chất tốt nên tôi
chọn hình thức tiêu năng phóng xa.
3.2.2. Thiết kế mũi phun.
+ Góc nghiêng của mũi phun đợc xác định căn cứ vào điều kiện
chiều dài dòng phun xa, đồng thời thể tích bê tông ở chân đập tăng tơng
đối ít. Thông thờng chọn = 30ữ35o. Trong đồ án này tôi lấy = 30o.
+ Cao trình mũi phun phải cao hơn mực nớc lớn nhất ở hạ lu ít nhất
là 1(m) để đảm bảo dòng phun vào không khí và tránh nớc hạ lu ngập
mũi phun. Đối với TTĐ L2 mực nớc hạ lu lớn nhất là MNHLKT=383,5 (m).
Do đó tôi chọn mũi phun = 400 (m).
+ Bán kính cong R nối tiếp mặt đập và mũi phun phải đảm bảo cho
dòng chảy không tách khỏi mặt đập và mũi phun, tránh hiện tợng áp lực
trang 82