Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 13. THIẾT KẾ SƠ BỘ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

CHƯƠNG 13. THIẾT KẾ SƠ BỘ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 42



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Bảng 6-1. Mực nước hồ chứa ứng với các Btr



-



Btr (m)

MNLTK (m)

MNLKT (m)

9

527.14

527.44

12

526.90

527.16

15

526.72

526.96

Cao trình đáy đập = cao trình thấp nhất đường bóc móng đập: Z đáy



đập



=



499.5m.

-



Cấp cơng trình xác định theo là cấp II.



-



Theo TCVN 8216-2009, tần suất gió thiết kế ứng với cơng trình cấp II là:

+ Tần suất gió lớn nhất: P = 2%.

+ Tần suất gió bình quân lớn nhất: P = 25%.



-



Theo số liệu bảng (1-6), vận tốc gió theo hướng chủ yếu tại tuyến đập ứng



với các tần suất thiết kế:

+ Khi tính với MNDBT với P = 2%, tương ứng với V2% = 32(m/s).

+ Khi tính với MNLTK với P = 25%, tương ứng với V25% = 27(m/s).

-



Chiều dài gió thổi (đà gió) D được tính từ bờ hồ đến tuyến cơng trình theo



hướng gió thổi, ta xác định được:

+ Khi tính với MNDBT: D = 575 (m)

+ Khi tính với MNLTK: D = 820 (m)

-



Thời gian gió thổi trực tiếp: t = 6 (h) = 21600 (s) (theo QP C1-78 đối với hồ



chứa nước).

-



Tra bảng 2 (trang 120) TCVN 8216-2009, độ vượt cao an tồn:

+ Mực nước dâng bình thường: a = 1.2 (m)

+ Mực nước lũ thiết kế: a’= 1.0 (m)

+ Mực nước lũ kiểm tra: a”= 0.3 (m)



13.2.3.Xác định cao trình đỉnh đập:

Khi xác định cao trình đỉnh đập, một mặt cần bảo đảm trong các trường hợp

xảy ra lũ và sóng vỗ nước vẫn khơng tràn qua đỉnh đập được, mặt khác cần xác định

được các trường hợp có khả năng xảy ra sự cố, để cao trình đỉnh đập đã được xác

định không quá thấp hoặc quá cao. Nếu q thấp sẽ khơng đảm bảo an tồn cho đập,

còn nếu q cao thì sẽ gây lãng phí.



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 43



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Mục đích của việc tính tốn cao trình đỉnh đập là để tìm ra được một cao

trình đỉnh đập hợp lý nhất thoả mãn các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật.

Cao trình đỉnh đập được xác định theo quy phạm thiết kế đập đất đầm nén

TCVN 8216 - 2009:

Z1 = MNBDBT  h  hsl  a

(6-1)

'

'

'

Z2 = MNLTK  h  h sl  a

(6-2)

Z3 = MNLKT + a’’

(6-3)

Với: MNDBT: Mức nước dâng bình thường.

MNLTK: Mức nước lũ thiết kế.

MNLKT: Mực nước lũ kiểm tra.

Trong đó :

+ h, h' : Độ dềnh do gió ứng vời gió tính tốn lớn nhất và gió bình qn lớn

nhất.

+ hsl, h’sl: Chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính tốn lớn

nhất và gió bình qn lớn nhất.

+ a, a’, a’’: Độ vượt cao an toàn tương ứng với các MNDBT, MNLTK,

MNLKT

→ Cao trình đỉnh đập chọn theo trị số max (Z1, Z2 , Z3)

13.2.3.1. Xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT và MNLTK:

a. Xác định h và h' :

Theo QPTL C1-78, chiều cao nước dềnh do gió khi khơng có số liệu quan

trắc ngồi trời được xác định theo công thức:

2



 6 V .D



h



2

.

10

.

. cos 



g.H





2

 h ' 2.10  6. V ' .D' . cos 



g .H '



(6-4)



Trong đó :

+ V, V’: Vận tốc gió tính tốn lớn nhất và bình quân lớn nhất, ứng với tần

suất thiết kế lần lượt là P = 2% và P = 25%.

+ D, D’: Đà gió ứng với MNDBT và MNLTK.

+ H, H’: Chiều sâu mực nước trước đập ứng với MNDBT và MNLTK

H= MNDBT - Zđáyđập; H’ = MNLTK - Zđáyđập

+ g: Gia tốc trọng trường, g = 9.81( m/s2)

+ : Góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, s =0o => Cos α =1



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 44



Ngành kỹ thuật



cơng trình



b. Xác định hsl , hsl' :

Theo QPTL C1-78, chiều cao sóng leo ứng với mức đảm bảo 1%, được xác

định như sau :

 hsl1%  K1 .K 2 .K 3 .K 4 .K  h1%

 '

 hsl1%  K1' .K 2' .K 3' .K 4' .K ' h1' %



(6-5)



Trong đó :

'

'

'

'

'

+ K 1 , K 2 , K 3 , K 4 , K  và K 1 , K 2 , K 3 , K 4 , K  : Các hệ số tra bảng, ứng với vận



tốc gió tính tốn lớn nhất và bình quân lớn nhất.

+ h1% , h1' % : Chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1%, tính cho trường hợp

vận tốc gió tính tốn lớn nhất và bình qn lớn nhất, xác định theo QPTL C1-78.

Bước 1: Xác định các đặc trưng sóng trung bình:

-



Giả thiết đây là trường hợp song nước sâu: H > 0.5  .



-



 gt

 V

Tính các đại lượng khơng thứ ngun: 

 gD

 V 2



;



 gt

 V '

 '

 gD

 V ' 2



(t: thời gian gió thổi liên tục(s), t = 6h.)

-



Tra hình vẽ “Các đồ thị xác định các yếu tố của sóng do gió ở vùng nước sâu



và nước nơng” - QPTL C1-78, tra theo đường bao trên cùng, ta có:

 gt

g h gt

  2 và

V

V

V

Với 

→ Chọn cặp giá trị nhỏ nhất trong 2 cặp giá trị.

 gD  g h và g t

 V 2

V

V2

 gt

g h gt

 '  '2 và '

V

V

V

Với  '

→ Chọn cặp giá trị nhỏ nhất trong 2 cặp giá trị.

 gD  g h và g t

 V '2

V '2 V '



-



 gh

 2

 h

V

 

Từ cặp giá trị nhỏ nhất, ta có: 



 g

 V



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



;



 g h'

 2

 h'

V'

 



 '

 gt'

 V '



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 45



Ngành kỹ thuật



cơng trình

2



-



g . 2

g. '

Vậy giá trị bước sóng:  

; ' 

2

2



-



Kiểm tra lại điều kiện giả thiết ta thấy: H > 0.5  , nếu thõa mãn → sóng



nước sâu.

Bước 2: Tính chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1%:

'

h1%  K1% .h ; h1' %  K 1' % .h



Trong đó: K 1% và K1' % , tra hình vẽ “Các đồ thị hệ số Ki% ” - QPTL C1-78,ứng với giá

'



gD

 gD



trị  V 2 ; P 1%  ;  V '2 ; P 1% 



 











Bước 3: Xác định các hệ số:

Hệ số K 1 , K 2 ; K 1' , K 2' : Tra bảng “Các hệ số K 1 , K 2 , khi tính chiều cao sóng



-



leo 1% ” - QPTL C1-78, phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độ nhám tương

đối trên mái. Chọn /h 1% = 0,005÷0,01.





K 1 = 0.95; K 2 = 0.85

'

Hệ số K 3 ; K 3 : Tra bảng “Hệ số K 3 khi tính chiều cao sóng leo 1% ”- QPTL



-



C1-78, phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m, sơ bộ lấy hệ số mái m = 3÷5

Hệ số K 4 ; K 4' : Tra hình vẽ “Đồ thị xác định hệ số K 4 ” - QPTL C1-78, phụ



-



thuộc vào hệ số mái m = 3÷5 và trị số





'

; '  K 4 ; K 4' .

h1%

h 1%



K  ; K ' : Tra bảng “ Hệ số K  khi xác định chiều cao sóng leo”, phụ thuộc



-



vào αs( tra bảng 9 trang 15 QPTLC1-78)

Bước 4: Thay tất cả các giá trị vào (6-5), ta được: hsl1% và h’sl1%.

c. Kết quả tính tốn:

Thay tất cả các giá trị vào phương trình (6-1), (6-2)  Kết quả q trình tính

tốn xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT và MNLTK bảng (6.2) như sau:

Bảng 6-2. Kết quả tính tốn xác định cao trình đỉnh đập ứng với các Btràn

TT



Thông số



MNDBT



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Btràn = 9 m

MNLTK



Btràn = 12m

MNLTK



Btràn = 15m

MNLTK

Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 46



Ngành kỹ thuật



cơng trình



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14



tính tốn

Zđáy đập

H ; H’

D ; D’

V ; V’

s

h ; h’

gt/V; gt/V’

gD/V² ;



527.14



526.90



526.72



499.5

25.92

575

32

0

0.00463

6621.75



499.5

27.64

820

27

0

0.00441

7848



499.5

27.4

820

27

0

0.00445

7848



499.5

27.22

820

27

0

0.00447

7848



5.51



11.03



11.03



11.03



0.0015



0.0062



0.0062



0.0062



m

s

m



0.34

0.157

1.11

1.92



0.82

0.461

2.27

8.05



0.82

0.461

2.27

8.05



0.82

0.461

2.27

8.05



m



0.96



4.025



4.025



4.025



sóng nước



sóng nước



sóng nước



gD’/V’²

'

g h /V2; g h

/V’2

'

g /V;g  /V’

'

h; h

'

;

'

 ;

0.5×  ; 0.5×





15



525.42



Đơn

m

vị

m

m

m/s

độ

m



'



Vùng



16

17

18

19

20

21

22

23

24

25



sóng nước

K1%; K’1%

h1%; h’1%

'

 /h1%;  /h%

K 1 ; K ’1

K 2 ; K ’2

K 3 ; K ’3

K 4 ; K ’4

K α ; K ’α

hsl1% ; h’sl1%

a ; a’

Cao trình



26



đỉnh đập



sóng nước



m

m



sâu

2.09

0.33

5.82

1

0.9

1.5

1.1

1

0.49

1.2



sâu

2.1

0.97

8.3

1

0.9

1.5

1.35

1

1.77

1.0



sâu

2.1

0.97

8.3

1

0.9

1.5

1.35

1

1.77

1.0



sâu

2.1

0.97

8.3

1

0.9

1.5

1.35

1

1.77

1.0



m



527.11



529.91



529.60



529.49



m



27.61



30.41



30.1



29.99



m



Zđinhđâp

Chiều cao

27



đập Hđập



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 47



Ngành kỹ thuật



cơng trình



13.2.3.2. Xác định cao trình đỉnh đập theo MNLKT:

Tính tốn theo cơng thức (6-3), với a’’= 0.3

Kết quả tính tốn thể hiện trong bảng sau:

Bảng 6-3. Tính tốn cao trinh đỉnh đập ứng với MNLKT

Phương án

Btr (m)

MNLKT (m)

đỉnh đập (m)

I

9

527.44

527.74

II

12

527.16

527.46

III

15

526.96

527.26

Từ các giá trị cao trình đỉnh đập tính được ở Bảng (6.2) và Bảng (6.3) ta

chọn được chiều cao đỉnh đập: Zđập= max (Z1 , Z2 , Z3)

Kết luận:Vậy cao trình đỉnh đập tính sơ bộ theo thiết kế là:

Bảng 6-4. Cao trình đỉnh đập

Trường hợp

Btr=9m

Btr=12m

Btr=15m

Cao trình đỉnh đập

529.91

529.60

529.49



30.41

30.1

29.99

Kiểm tra lại: Từ các kết quả trên ta có chiều cao đập tương ứng, tra QCVN

04-05-2012 để kiểm tra lại cấp cơng trình đã tính sơ bộ như trên. Ta thấy cấp cơng

trình là cấp II đúng với chọn sơ bộ ban đầu.

13.2.4.Cấu tạo các chi tiết đập:

13.2.4.1. Cấu tạo đỉnh đập:

Việc lựa chọn, kích thước, cấu tạo và hình thức gia cố phụ thuộc vào điều

kiện làm việc của đập, điều kiện thi công và các yêu cầu về giao thông.

Trên đập này không có u cầu về giao thơng mà chỉ có u cầu về cấu tạo

và thi công. Để các xe cơ giới thi cơng có thể đi lại thuận tiện ta chọn B đ = 6.0 (m)

(theo TCVN 8216-2009), mặt đỉnh đập đổ Bê tông M150, chiều dày 30cm. Mặt

đỉnh đập dốc về 2 bên với độ dốc i = 3% để dễ dàng thoát nước mưa trên đỉnh đập.

13.2.4.2. Mái đập và cơ đập:

a. Mái đập:

Hình dạng và kích thước mái dốc phụ vào hình thức, chiều cao đập, loại đất

đắp, tính chất nền, điều kiện thi cơng, khai thác… Đất có hệ số dính và hệ số ma sát

trong càng bé thì mái dốc càng thoải, vì vậy mà mái dốc thượng lưu thoải hơn mái

dốc hạ lưu.



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 48



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Trong thiết kế đập đất vấn đề xác định mái dốc hợp lý của đập đất là rất quan

trọng, vì hệ số mái dốc lớn hay nhỏ ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của đập như

ổn định trượt của mái dốc, ổn định thấm của thân đập, lưu lượng thấm, khối lượng

giá thành công trình. Mái càng thoải thì càng tốt về mặt kĩ thuật tuy nhiên sẽ làm

giá thành cơng trình tăng lên vì vậy mà ta phải xác định độ dốc mái hợp lý hay nói

cách khác cần xác định mặt cắt đập một cách hợp lý.

Do chiều cao đập trong cả 3 phương án đều không vượt quá 40m nên theo

công thức (6-2) trang 114 giáo trình thủy cơng tập I:

Mái thượng lưu: m1 = 0.05Hđập + 2

Mái hạ lưu



: m2 = 0.05Hđập + 1.5



Bảng 6-5. Bảng tính tốn hệ số mái cho 3 phương án Btràn

Btràn (m)

Hđập (m)

9

30.41

12

30.1

15

29.99

Vậy sơ bộ chọn: Thượng lưu: m1 = 3.5;

Hạ lưu:



m1

3.52

3.51

3.5



m2

3.02

3.01

3



m2 = 3.0; m2' = 3.25



Hệ số mái được kiểm tra lại và quyết định thơng qua tính ổn định đập.

b. Cơ đập:

Trên mái đập nên bố trí các cơ do yêu cầu thi cơng, kiểm tra sửa chữa trong

q trình quản lý khai thác, do sử dụng đê quai thi công ở thượng lưu và đống đá

tiêu nước ở hạ lưu vào đập. Số lượng cơ phụ thuộc vào chiều cao của đập, điều kiện

thi công, kiểu gia cố mái và khả năng ổn định của tồn đập.

Mái thượng lưu: khơng bố trí cơ.



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 49



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Mái hạ lưu: bố trí cơ để sử dụng vào việc tập trung và dẫn nước mưa, làm

đường công tác, và làm tăng sự ổn định của mái đập khi cần thiết. Vì chiều cao đập

lớn hơn 20 m nên trên mái hạ lưu ta bố trí một cơ ở cao trình +516 m. Chiều rộng

cơ bằng 3m. Hệ số mái trên cơ là 3; hệ số mái dưới cơ là 3.25. Trên cơ hạ lưu ta bố

trí các rãnh thốt nước ngang để tập trung nước mưa từ trên mái đổ xuống, rãnh

thốt nước hình vng, có kích thước (40x40)cm. Các rãnh thốt nước dọc cơ có

kích thước (20x20)cm, bố trí khoảng cách giữa chúng là 40m. Rãnh thoát nước làm

bằng đá xây vữa M100. Đỉnh của cơ có độ dốc i = 3% về phía hạ lưu, trên bề mặt

đỉnh của cơ được phủ một lớp bảo vệ là dăm sỏi dày (20÷25) cm.

13.2.4.3. Bảo vệ mái thượng và hạ lưu:

CHƯƠNG 14.



Mái thượng lưu thường chịu tác dụng của các yếu tố: sóng,



nhiệt độ thay đổi, lực thấm thủy động khi mực nước hồ rút nhanh. Vì vậy mái

thượng lưu cần được gia cố bảo vệ để chống lại tác động phá hoại của sóng, mưa...

Sơ bộ chọn chọn hình thức bảo vệ mái đập thượng lưu bằng đá lát khan.

Theo điều 6.3.6 TCVN 8216-2009, phạm vi gia cố bắt đầu từ đỉnh đập xuống

dưới mực nước chết 2.5 m.

-



Mái hạ lưu chịu tác dụng của gió, mưa vì vậy mái hạ lưu cần được bảo vệ



chống xói do nước mưa gây ra. Bảo vệ mái hạ lưu bằng biện pháp trồng cỏ. Trên

tồn bộ mái đập hạ lưu bố trí hệ thống rãnh thoát nước mưa.

Theo điều 6.3.8 TCVN 8216-2009, phạm vi bảo vệ mái hạ lưu là từ đỉnh đập

xuống đỉnh của lăng trụ đá tiêu nước.

14.1.1.1. Thiết bị thốt nước:

a. Mục đích của thiết bị thốt nước:

Do có sự chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu đập nên trong thân đập xuất

hiện dòng thấm từ thượng lưu về hạ lưu. Các dòng thấm này nếu mạnh sẽ gây ra các

hiện tượng bất lợi cho cơng trình như: xói mòn, trơi đất, sạt lở mái đập… làm hư

hỏng cơng trình. Vì thế chúng ta phải có các biện pháp làm giảm áp lực thấm bằng

cách lắp đặt các bộ phận tiêu thốt nước để:

+ Khơng cho dòng thấm thốt ra trên mái hạ lưu.

+ Hạ thấp đúng đắn và kinh tế đường bão hoà để nâng độ ổn định đập.

+ Dẫn nước thấm qua thân đập và nền đập xuống hạ lưu.

Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 50



Ngành kỹ thuật



cơng trình



+ Ngăn ngừa những biến dạng do thấm.

b. Hình thức và cấu tạo của thiết bị thốt nước:

Hình thức và cấu tạo của thiết bị thoát nước phụ thuộc và loại đập, điều kiện

địa chất của vật liệu đắp đập, mực nước hạ lưu và khả năng thi cơng. Trong cơng

trình này ta chọn bộ phận tiêu thoát nước bằng lăng trụ cho phần lòng sơng và kiểu

áp mái cho phần sườn đồi.

+ Đoạn lòng sơng: Khi hạ lưu có nước, mực nước hạ lưu khơng lớn có thể

chọn hình thức thốt nước là lăng trụ. Cao trình đỉnh lăng trụ cần cao hơn mực nước

lớn nhất ứng với lũ thiết kế ở hạ lưu đập với độ cao an toàn là 0.5m (theo điều 6.5.4

TCVN 8216-2009). Chiều rộng của đỉnh lăng trụ thoát nước ta chọn B LT = 2.0m.

Khối lăng trụ được xếp bằng đá hộc có hệ số mái m t = 1.0; mn= 1.5. Mặt tiếp xúc

giữa lăng trụ với đập và nền được bố trí tầng lọc ngược.

+ Đoạn trên sườn đồi: Hạ lưu khơng có nước, chọn hình thức thốt nước kiểu

áp mái. Cao trình đỉnh áp mái phải cao hơn điểm ra của đường bão hòa trên mái hạ

lưu tối thiểu là 2.0m (điều 6.5.5 TCVN 8216-2009).

14.1.1.2. Tầng lọc ngược:

Được làm ở chỗ tiếp giáp của bộ phận tiêu nước với nền đập và thân đập. Vật

liệu làm tầng lọc ngược được chọn với điều kiện không cho phép phá hoại độ bền

thấm của chỗ tiếp giáp giữa các loại vật liệu ở cạnh nhau khi xây dựng và khai thác

cơng trình.

Chiều dày của tầng lọc ngược được xác định theo điều kiện thi công nhưng

không nhỏ hơn 0.2m, ta chọn δlọc ngược= 0.3 m.

14.1.1.3. Bộ phận chống thấm:

Dựa vào tài liệu địa chất mặt cắt dọc tuyến đập và tính chất cơ lý của đất đắp

đập ta thấy cả đất đắp đập và nền đều có hệ số thấm lớn, mặt khác ta thấy mực nước

thượng lưu đập ứng với MNDBT và MNLTK đều lớn (25.92 m và 27.43 m) vì vậy

mà ta cần thiết kế thiết bị chống thấm cho đập và nền. Tác dụng của bộ phận chống

thấm là:

-



Hạ thấp đường bão hoà trong thân đập để tăng ổn định cho mái dốc hạ lưu.



-



Giảm gradien thấm và mức độ nguy hiểm phá vỡ cơng trình do khả năng



phát sinh thấm tập trung giữa thân và nền đập.

Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 13. THIẾT KẾ SƠ BỘ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×