Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Sơ bộ chọn chọn hình thức bảo vệ mái đập thượng lưu bằng đá lát khan.

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

Tải bản đầy đủ - 0trang

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



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 51



Ngành kỹ thuật



cơng trình



-



Giảm lưu lượng nước qua thân và nền đập.

Do chiều dày tầng thấm nước của nền đập khá lớn, chỗ lớn nhất lên đến 10 m



vì vậy ta chọn hình thức chống thấm cho đập là tường nghiêng sân phủ. Sơ bộ ta

chọn kích thước bộ phận chống thấm như sau:

a. Chiều dày tường nghiêng:

-



Chiều dày đỉnh tường δ không nhỏ hơn 0.8m. Ta chọn δ1 = 1m.



-



Chiều dày chân tường thoả mãn điều kiện:

2 



H1

H

H

và 1  2  1

J

10

4



Trong đó:

+ H1: Cột nước chênh lệch trước và sau tường.

+ [J]: Gradien thấm cho phép của vật liệu làm tường. Chọn [J] = 10.

Từ 2 điều kiện trên sơ bộ ta có thể chọn δ2 = 5.0 m

b. Chiều dài sân phủ:

Chiều dài sân phủ Ls được xác định theo điều kiện khống chế lưu lượng thấm

qua thân đập và qua nền; điều kiện khơng sói cho phép. Sơ bộ ta có thể chọn L s =

(3÷5) H.

Chiều dày đầu sân phủ δđ = 1.0 m

Chiều dày cuối sân phủ δc = 5.0 m.

14.2. Thiết kế sơ bộ tràn xả lũ.

14.2.1.Vị trí, nhiệm vụ và hình thức tràn xả lũ:



Hình 6-1. Mặt cắt dọc đường tràn



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 52



Ngành kỹ thuật



cơng trình



14.2.1.1. Vị trí:

Dựa vào điều kiện địa hình ta thấy nơi đây rất thuận tiện cho bố trí tràn dọc

bên vai phải đập dâng. Theo tài liệu địa chất cung cấp ta thấy địa chất vị trí đó đảm

bảo cho xây dựng tràn do đó ta chọn vị trí xây dựng tràn là bên vai phải đập.

14.2.1.2. Nhiệm vụ:

Tràn xả lũ là cơng trình quan trọng trong cụm cơng trình đầu mối, nó có

nhiệm vụ là tháo nước trong hồ khi mực nước trong hồ vượt quá MNDBT nhằm

đảm bảo an toàn cho đập, tràn và các cơng trình khác thuộc cụm cơng trình đầu mối.

14.2.1.3. Hình thức tràn:

Do lưu lượng tháo mùa lũ là không lớn lắm, lũ không đến một cách đột ngột

do đó hình thức tràn tối ưu được chọn là tràn đỉnh rộng, có đáy phẳng, khơng cửa

van.

Nối tiếp sau tràn là đoạn thu hẹp, đoạn dốc nước và cuối cùng là bậc nước

tiêu năng.

14.2.2.Các bộ phận của tràn xả lũ:

14.2.2.1. Cửa vào:





Kênh dẫn thượng lưu:



-



Kênh dẫn có nhiệm vụ hướng dàng chảy thuận dòng vào ngưỡng tràn. Nó có



những đặc điểm sau đây:

+ Tiết diện kênh tương đối lớn và thu hẹp dần về phía ngưỡng tràn. Tiết diện

tương đối lớn sẽ đảm bảo tháo được lưu lượng với lưu tốc dòng chảy khơng lớn.

+ Chọn mặt cắt kênh hình thang, có các thơng số:

-



Chiều rộng đầu đoạn thu hẹp:

Bt = Btr + 2.Lt.tanα



Trong đó:

+ Bt: chiều rộng đầu đoạn.

+ Btr: chiều rộng tràn.

+ Lt: chiều dài đoạn hướng nước, Lt = 10m

+ α : góc mở rộng tường cánh thượng lưu, α = 200

Ứng với các phương án tràn khác nhau ta có bảng kết quả sau:



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 53



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Btr (m)

-



Bt(m)

Hệ số mái kênh m = 1.



-



Độ dốc đáy kênh i = 0.







9



12



15



16.28



19.28



22.28



Tường cánh trước ngưỡng tràn: Do ngưỡng tràn ở gần đập đất, kênh dẫn



ngắn, do đó ta phải bố trí tường cánh phía trước ngưỡng tràn để hướng nước thuận

dòng vào ngưỡng tràn, vừa để bảo vệ bờ.

-



Hình thức: Tường nghiêng khơng cho nước tràn qua.



-



Cao trình đỉnh tường: sát ngưỡng bằng cao trình đỉnh đập.



-



Chiều dài tường theo phương dòng chảy L = 10 m.



-



Góc mở của tường: α = 200.



- Tường làm bằng bê tơng M200, dưới lót bê tơng M100 dày 10 cm.

-



Mặt cắt ngang của tường phía tiếp giáp với ngưỡng tràn có dạng thẳng đứng.



14.2.2.2. Ngưỡng tràn:

-



Ngưỡng tràn đỉnh rộng, chảy tự do, không cửa van điều tiết.



-



Bề rộng ngưỡng tràn: theo các phương án Btr = 9; 12;15 (m).



-



Cao trình ngưỡng tràn bằng MNDBT = 525.42 (m).



-



Chiều dài ngưỡng tràn chọn theo điều kiện tràn đỉnh rộng. Theo điều 3-1. QP



C8-76 (trang 3) thì chiều dài ngưỡng tràn  được xác định:

(2  3) H    (8 10) H

Trong đó:

+ H: Cột nước trên ngưỡng tràn.

+ : Chiều dài ngưỡng tràn.

-



Với các phương án tràn khác nhau ta chọn  = 6 m, thỏa mãn điều kiện trên.

Kết cấu tường bên của tràn là bê tông cốt thép M200, tường tách rời bản đáy,



cao trình đỉnh tường bằng cao trình đỉnh đập.

Bảng 6-6. Bảng các thông số của ngưỡng tràn.



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 54



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Phương án

qmax(m3/s)

Hmax

Cao trình ngưỡng

Chiều dài tràn

14.2.2.3. Dốc nước:

-



B=9m

31.083

1.72

525.42

6m



B =12 m

33.202

1.48

525.42

6m



B =15 m

34.230

1.30

525.42

6m



Nối tiếp ngay sau ngưỡng tràn là dốc nước, dốc nước có nhiệm vụ tháo nước



sau khi qua ngưỡng tràn xuống hạ lưu an toàn và tiêu hao một phần năng lượng của

dòng chảy xuống hạ lưu cơng trình.

-



Tiêu năng cuối dốc nước là mũi phun, sau đó là kênh dẫn hạ lưu đưa nước ra



lòng suối.

-



Dốc nước gồm 2 đoạn: đoạn có mặt cắt khơng đổi và đoạn thu hẹp dần với



góc thu hẹp α ≤ 22° để tránh hiên tượng tách dòng đột ngột.





Đoạn mặt cắt thu hẹp:



-



Góc thu hẹp α = 3.8°



-



Độ dốc i = 11%



-



Chiều dài đoạn thu hẹp L = 15 (m).



-



Bề rộng đầu đoạn thu hẹp Bd = Btr.



-



Chiều cao tường bên đoạn thu hẹp: Để tiết kiệm vật liệu xây dựng nhưng vẫn



đảm bảo yêu cầu kĩ thuật ta thiết kế chiều cao tường thay đổi dần theo dốc nước.





Đoạn mặt cắt không đổi:



-



Chiều rộng B không đổi bằng chiều rộng cuối đoạn thu hẹp.



-



Độ dốc i = 11%.



-



Chiều dài đoạn không đổi L = 125 m.



14.2.2.4. Tiêu năng:

Dựa vào điều kiện địa hình, địa chất đoạn sau tràn ta chọn hình thức tiêu

năng sau tràn là tiêu năng phóng xa bằng mũi phun + hố xói.

14.2.2.5. Kênh dẫn hạ lưu:

Kênh dẫn có tác dụng nối tiếp, đưa dòng chảy từ hố xói về lòng sơng tự

nhiên. Bề rộng kênh bằng bề rộng hố xói, hệ số mái m = 1.5, độ nhám n = 0.025, độ

dốc đáy i = 0.001.



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 55



Ngành kỹ thuật



cơng trình



14.2.3. thủy lực tràn xả lũ:

14.2.3.1. Mục đích tính tốn:

Tính tốn thủy lực đường tràn nhằm mục đích xác định đường mặt nước trên

dốc nước từ đó xác định chiều cao thành bên của dốc đảm bảo tháo lũ an toàn, kiểm

tra khả năng xâm thực của dòng chảy đối với các vật liệu để có biện pháp tiêu năng

thích hợp.

14.2.3.2. Trường hợp tính tốn:

Do tính tốn sơ bộ nên ta chỉ chọn tính thuỷ lực tràn xả lũ ứng với lưu lượng

thiết kế của từng phương án.

14.2.3.3. Phương pháp tính tốn:

Có nhiều phương pháp tính tốn để xác định dạng đường mặt nước và vận

tốc dòng chảy trên dốc nước. Trong đồ án này chọn phương pháp tính tốn theo

phương pháp cộng trực tiếp.

14.2.3.4. Nội dung tính tốn:

a. Ngưỡng tràn:

Do sau ngưỡng tràn là dốc nước nên dòng chảy trên ngưỡng tràn là chảy tự

do. Chiều sâu tại đầu dốc nước, cuối ngưỡng tràn là độ sâu phân giới h k, do đó

đường mặt nước trên dốc nước là đường nước đổ bII.

Độ sâu phân giới hk của kênh hình chữ nhật tính theo cơng thức:

hk 



3



 .Q 2

 .q 2

3



b 2 .g

g



Trong đó:

+ q: lưu lượng đơn vị: q =



Qtr

(m3/s.m).

Btr



+ : Hệ số sửa chữa động năng (chọn  = 1).

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

Bảng 6-7. Chiều sâu dòng chảy sau tràn

PA

PA I

PA II

PA III



Btr (m)

9

12

15



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Q(m3/s)

31.083

33.202

34.230



q(m3/s.m)

3.454

2.767

2.282



hk (m)

1.067

0.921

0.810

Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 56



Ngành kỹ thuật



cơng trình



c. Dốc nước:

- Mục đích: Tính tốn thủy lực dốc nước nhằm mục đích xác định được đường

mực nước trên dốc nước, từ đó xác định cao trình tường bên dốc nước, chiều dày

bản đáy và kiểm tra điều kiện khơng xói trên dốc, vận tốc cuối dốc để tiến hành tiêu

năng sau dốc.

- Tài liệu tính tốn:

+ Chiều dài tồn dốc nước: L = 140 (m).

+ MNDBT = 525.42 (m).

+ Cao trình đất tự nhiên cuối dốc: 510 (m).

+ Độ dốc id =



MNDBT  Z cd 525.42  510

0.11

=

L

140



Chọn i = 11%

+ Hệ số nhám bề mặt  = n = 0.014 (với vật liệu làm dốc nước là bằng bê

tông).

Xác định độ sâu phân giới trên dốc nước:



Độ sâu phân giới hk của kênh hình chữ nhật tính theo cơng thức:

 .Q 2

 .q 2

3

hk 



b 2 .g

g

3



(6-6)



Trong đó:

+ Q: Lưu lượng xả max.

+ b: Bề rộng dốc nước.

+ q: Lưu lượng xả đơn vị q 



Q

b



+ : Hệ số sửa chữa động năng (chọn  = 1).

+ g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2).

Kết quả tính tốn độ sâu phân giới tại đầu đoạn thu hẹp và đoạn có mặt cắt

khơng đổi được tính cụ thể trong bảng sau:

Bảng 6-8. Độ sâu phân giới tại đầu dốc và đoạn mặt cắt không đổi.

Btr



Qxảmax



Đầu đoạn thu hẹp



(m)

9

12

15



(m)

31.083

33.202

34.230



B1 (m) q (m3/s.m) hk (m)

9

3.454

1.067

12

2.767

0.921

15

2.282

0.810



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Đoạn mặt cắt không đổi

B2 (m) q (m3/s.m)

7

4.440

10

3.320

13

2.889



hk (m)

1.262

1.034

0.946



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 57



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Xác định độ dốc phân giới:



Độ dốc phân giới (ik) được xác định theo công thức:

ik =



Q2



(6-7)



( K .C K . R K ) 2



Trong đó:

+ Q: lưu lượng chảy qua dốc nước.

+  K : Diện tích mặt ướt  K = Bd .

+ RK: Bán kính thủy lực ứng với hk: RK =



K

(m)

2.hK  Bd



+ CK: Hệ số Cêzy. Được tính theo công thức Cêzy – Maininh:

CK =



1 1/ 6

.R K

n



(với n = 0.014)



 k : Chu vi ướt = 2h + B

k

d

Kết quả tính tốn độ dốc phân giới được ghi ở bảng sau:



Bảng 6-9. Độ dốc phân giới tại đầu dốc

Btr

9

12

15



Qxảmax

31.083

33.202

34.230



B1

9

12

15



q

3.454

2.767

2.282



hk

1.067

0.921

0.810



k



k



11.14

13.84

16.62



9.63

11.04

12.15



Rk

0.864

0.798

0.731



Ck

69.71

68.79

67.79



ik

0.00248

0.00239

0.00236



Bảng 6-10. Độ dốc phân giới trên đoạn không đổi

Btr

9

12

15

-



k

k

ik

Qxảmax

B2

q

hk

Rk

Ck

31.083

7

4.440 1.262 9.52 8.83 0.928 70.55 0.00268

33.202

10

3.320 1.034 12.07 10.34 0.857 69.62 0.00248

34.230

13

2.889 0.946 14.89 12.30 0.826 69.19 0.00200

Xác định độ sâu dòng đều ho: Sử dụng phương pháp mặt cắt lợi nhất về thủy



lực:



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 58



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Tính:



f(R ln ) 



4.m o i

Q



Trong đó: m0 2 1  m 2  m



(m = 0).



i: Độ dốc i = 0.11

Tra phụ lục 8-1 sách Các bảng tính thuỷ lực với f(R ln ) và n = 0.014 (Tra theo

bảng tính thủy lực PL4-3 với cơng trình bằng bê tơng ở điều kiện bình thường)

Ta được Rln từ đó lập tỷ số b

R ln





Với m = 0 và



b

.Tra phụ lục 8-3 sách Các bảng tính thủy lự):

Rln



h

h

=> ho =

.R

R ln

R ln ln



Ta có kết quả tính cho từng phương án ở bảng sau:



Bảng 6-11. Độ sâu dòng đều ho của đầu đoạn thu hẹp dốc nước

Btr(m)

9

12

15



Bd(m)

9

12

15



Q(m3/s)

f(Rln)

Rln(m)

b/Rln

h/Rln

31.083 0.08536

0.501

17.964

0,639

33.202 0.07991

0.514

23.346

0.558

34.230 0.07751

0.519

28.902

0.558

Bảng 6-12. Độ sâu dòng đều ho của đoạn khơng đổi



ho(m)

0.320

0.287

0.290



Btr(m) Bd(m) Q(m3/s)

f(Rln)

Rln(m)

b/Rln

h/Rln

ho(m)

9

7

31,083 0,08536

0,501

13,984

0,750

0,338

12

10

33,202 0,07991

0,514

19,473

0,611

0,312

15

13

34,230 0,07751

0,519

25,036

0,558

0,269

Từ bảng tính ta thấy cả ba phương án Bt đều có: i d > ik và hk > h0 nên đường

mặt nước trong dốc nước là đường nước đổ bII.

Xác định đường mặt nước trong dốc nước:





Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 59



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Đoạn I: Đoạn thu hẹp:

Theo lí thuyết thuỷ lực đường mặt nước từ đoạn tràn có độ dốc i 1= 0 < ik

sang đoạn thu hẹp có độ dốc i 2= 0.11 > ik, nghĩa là dòng chảy từ trạng thái chảy êm

sang trạng thái chảy xiết sẽ đi qua chiều sâu phân giới h k tại mặt cắt chuyển tiếp.

Tức là chiều sâu của mặt cắt đầu dốc co hẹp là hk.

Tính tốn đoạn thu hẹp ở đầu dốc nước có nhiều phương pháp, ở đây ta tính

tốn đoạn thu hẹp theo phương pháp thử dần, định trước chiều dài đoạn thu hẹp và

sau đó xác định chiều sâu nước ở các vị trí khác nhau và ở cửa ra của đoạn thu hẹp.

Lấy độ sâu nước đầu đoạn thu hẹp bằng độ sâu phân giới đầu đoạn thu hẹp (hđ = hk).

Phương trình dùng để xác định khoảng cách giữa 2 mặt cắt trong dốc nước

là:

L 





i J



(6-8)



Trong đó:

+ ΔL: Khoảng cách giữa 2 mặt cắt tính tốn.

+ : Chênh lệch năng lượng giữa 2 mặt cắt tính tốn.



 .Vi 21 � �  .Vi 2 �

 i 1   i  �

hi 1 

hi 

� �



2g � �

2g �





+ i: Độ dốc của dốc nước, i = 0.11

+ J : Độ dốc thuỷ lực trung bình giữa 2 mặt cắt tính tốn của đường mặt

nước.

J



J 2 J 1

2



Trong đó:

 V2

J 2 

 C. R

2





2



 ;



 J 1  V 1



 C. R

1







Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang













2



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 60



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Theo phương pháp này ta chủ động chia đoạn thu hẹp sau dốc nước thành 5

đoạn bằng nhau, chiều dài mỗi đoạn là:

15

L  3.0 (m)

5



-



Giả thiết giá trị chiều sâu nước ở cuối đoạn tính tốn.



-



Xác định diện tích mặt cắt ướt ở đầu và cuối đoạn tính tốn theo cơng thức:

i = Bi . hi (m2)



-



Xác định vận tốc dòng chảy ở đầu và cuối đoạn tính tốn theo cơng thức:

Vi 



-



Q

(m/s)

i



Xác định chênh lệch năng lượng đơn vị ở đầu và cuối đoạn tính tốn theo



cơng thức:



 .Vi 21 



 i 1   i  hi 1 

2.g 





-





 .Vi 2

 hi 

2.g







 (m)





Xác định chu vi ướt của mặt cắt tính tốn theo cơng thức: i = bi + 2.hi (m)

i

Bán kính thuỷ lực xác định theo công thức: Ri 

(m)

i

1 1

Hệ số Cêzy được xác định theo công thức: Ci  .Ri 6 (n: hệ số nhám của

n



dốc nước, n = 0.014).

vi2

Q2



 2i .C 2i .Ri Ci2 .Ri



-



Độ dốc thủy lực được xác định theo công thức: J i 



-



Độ dốc thủy lực trung bình được xác định theo cơng thức: J 



-



J i  J i 1

2

Xác định chiều dài đoạn tính toán ứng với giá trị chiều sâu nước giả thiết ở



i J

So sánh giá trị L vừa tính được với chiều dài đoạn tính tốn L’. Nếu L 



cuối đoạn tính tốn theo cơng thức: L 

-



L’ thì giá trị chiều sâu nước ở cuối đoạn tính tốn mà ta giả thiết ở trên là đúng.

Nếu L  L’ thì ta phải giả thiết lại chiều sâu nước ở cuối đoạn tính tốn và tiến

hành các bước như trên cho đến khi L  L’.

Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

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

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×