Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
PHẦN II : NỘI DUNG THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT

PHẦN II : NỘI DUNG THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ n Thủy Công

Đặng Hải Sơn S5-44C

 Công trình có nhiệm vụ là cung cấp nước sinh hoạt nhiều

hơn là cho tười.

 Tra bảng phụ luc (P2-1) với nhiệm vụ tưới là thứ yếu và

mức tưới là 1650 ha

ta được  Cấp công trình của

đập là : cấp III

 Vậy trong hai điều kiện chon trên ta chọn công trình có cấp

lớn nhất. Vậy cấp của công trình là cấp III.

2. Các chỉ tiêu thiết kế : Từ cấp công trình (cấp III) xác

đònh được :

- Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để tính ổn đònh, kết

cấu công trình tra bảng phụ lục (P1-3) ta được : P% =1,0.

- ng với cấp công trình tra bảng phụ lục (P1-6) ta được hệ số

tin cậy Kn = 1,15.

- Tần suất gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất :

P% = 4 và Vmax = 28 (m/s) .

- Các mức đảm bảo sóng tra bảng phụ lục (P2-1)

 Mức bảo đảm của mực nước tính toán %lớn nhất là 5%

và thấp nhất là 100%.

 Mức bảo đảm của vận tốc gió lớn nhất P% = 50 là V =

12 (m/s ) ( cấp III ).

B. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT :

I. Đỉnh đập :

1. Cao trình đỉnh đập : Xác đònh từ 2 mực nước : MNDBT vaø

MNDGC.

Z1 = MNDBT +  h + hsl + a.

(2-1)

Z2 = MNDGC +  h’ + h’sl + a’.

(2-2)

Trong đó :

  h và  h’ : độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn

nhất và gió bình quân lớn nhất.

 hsl và h’sl : chiều cao sóng leo ( có mức bảo đảm 1% ) ứng

với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất.

 a và a’ : độ vượt cao an toàn

 Cao trình đỉnh đập chọn theo trò số nào lớn nhất trong các

kết quả tính theo (2-1) và (2-2).

a. Xác đònh  h và hsl ứng với gió lớn nhất V :

- Xác đònh h theo công thức sau :

V 2 .D

28 2.2,2.10 3

h = 2.10-6.

.cosB = 2.10-6.

= 0,013 (m).

g .H

9,81.28

Trong đó : V = 28 (m/s).

D = 2.2 km

g = 9,81 (m2/s)

H : chiều sâu nước trước đập :

H = MNDBT – cao trình mặt đất = 108 – 80 = 28 (m).

cosB = 0 : là góc kẹp giữa trục dọc của hồ và

hướng gió.

- Xác đònh hsl :

4



Đồ n Thủy Công

Đặng Hải Sơn S5-44C

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

đònh như sau :

hsl1% = k1.k2.k3.k4.hs1%

(*)

Trong đó : hs1% - chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1%;

- k1.k2.k3.k4 các hệ số hs1% xác đònh như sau ( theo QPTL C1-78).

- Giả thiết đây là trường hợp sóng nước sâu : ( H > 0,5.  )

- Tính các đại lượng không thứ nguyên :

g.t

9,81.21600

=

= 7567,7

V

28

Trong đó :

t : thời gian gió thổi liên tục (s). khi không có tài liệu lấy t =

6 giờ ( đối với hồ chứa ).

Tính :

g .D

9,81.2,2.10 3

=

=27,53.

V2

28 2

Tra đồ thò (P2-1) ứng với 2 đại lượng không thứ nguyên trên ta

được các cặp giá trò sau

 g .hs

 2 0,07

g.t

V

 ng với

= 7567,7 tra đồ thò ta được : 

V

 g . 3,7

 V

 g .hs

 2 0,009

g .D

V

 ng với 2 = 27,53 tra đồ thò ta được : 

V

 g . 1,05

 V

Chọn cặp có trò số nhỏ nhất trong 2 cặp giá trò trên :

 g .hs

 2 0,003

g .D

V

Chọn 2 = 27,53 ta được 

V

 g . 1,05

 V

0,009.V 2 0,009.28 2

 hs 



0,72(m)

g

9,81

1,05.V 1,05.28

 



3,0( s )

g

9,81

2



2



9,81.3,0

g .

=

= 14,1 (m)

2.3,14

2.

 Kiểm tra lại điều kiện giả thiết ta được :

H = 28 (m) > 0,5.  = 0,5.14,1 = 7,05 (m)

 Vậy chứng tỏ giả thiết là đúng. Tức đây là trường hợp

sóng nước sâu.

- Tính hs1% = K1%. hs = 2,1.0,72 = 1,512 (m)

 Vậy giá trò bước sóng  =



5



Đồ n Thủy Công

Đặng Hải Sơn S5-44C

Trong đó : K1% được tra theo đồ thò (P2-2) ứng với giá trò

27,53



g .D

=

V2



ta được K1% = 2,1

- Hệ số K1, K2 được tra ở bảng (P2-3), phụ thuộc vào đặc trưng

lớp gia cố mái và độ nhám tương đối trên mái :



1,5.10 3

Ta chọn  = 1,5 (mm)  Độ nhám tương đối :

=

=

hs1%

1,512

0,001

 K1 1

Tra bảng ta được : 

 K 2 0,9

- Hệ số K3 được tra ở bảng (P2-4), phụ thuộc vào vận tốc gió

và hệ số mái m.

Ta chọn : m = 3 và với V = 28 (m/s) > 20 (m/s)  K3 = 1,5

- Hệ số K4 được tra ở đồ thò hình (P2-3), phụ thuộc vào hệ số



mái m và trò số

hs1%

 m 3



Ta có :  

tra đồ thò được K4 = 1,4

14,1





9

,

3

h

 s1% 1,512

- Thay tất cả vào (*) ta được : hsl1% = k1.k2.k3.k4.hs1% =

1.0,9.1,5.1,4.1,512 = 2,86 (m).

b. Xác đònh  h’ và h’sl ứng với gió lớn nhất V’ :

- Xác đònh  h’ theo công thức sau :

V 2 .D '

12 2.2,5.10 3

h’ = 2.10-6.

.cosB = 2.10-6.

= 0,0024 (m).

g .H '

9,81.31

Trong đó :

g

= 9,81 (m/s2) .

D’ = D + 0,3km = 2,2 + 0,3 = 2,5 (km)

V = 12 (m/s) Ứng với MNDGC công trình cấp III

và P% = 50% tra bảng (P21)

H’ = MNDGC - Zmặt đất = (MNDBT + Hmax ) – Z mặt đất

= (108 + 3) – 80 = 31 ( m).

- Xaùc đònh h’sl :

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

đònh như sau :

h’sl1% = k1.k2.k3.k4.hs1%

(*)

Trong đó :

 hs1% - chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1%; k1.k2.k3.k4 –

các hệ số hs1% xác đònh như sau ( theo QPTL C1-78).

- Giả thiết đây là trường hợp sóng nước sâu : ( H’ > 0,5.  ' )

- Tính các đại lượng không thứ nguyên :

g .t

9,81.21600

=

= 17658

V'

12

 t : là thời gian gió thổi liên tục (s). khi không có tài liệu

lấy t = 6 giờ ( đối với hồ chứa ).

6



Đồ n Thủy Công

Đặng Hải Sơn S5-44C

Tính :

g.D'

9,81.2,5.10 3

=

=170,31

V '2

12 2

Tra đồ thò (P2-1) ứng với 2 đại lượng không thứ nguyên trên ta

được các cặp giá trò sau

 g.h' s

 2 0,09

g .t

 V'

 ng với

= 17658tra đồ thò ta được : 

V'

 g. ' 4,3

 V '

 g.h' s

 2 0,024

g .D'

 V'

 ng với

= 170,31tra đồ thò ta được :



'2

V

 g. ' 1,85

 V '

Chọn cặp có trò số nhỏ nhất trong 2 cặp giá trò trên :

 g.h' s

 2 0,02

 V'

g.D'

Chọn

= 170,3ta được : 

'2

V

 g. ' 1,75

 V '

0,024.V ' 2 0,024.12 2

 h' s 



0,35(m)

g

9,81

1,85V ' 1,85.12

  '



2,3( s )

g

9,81

9,81.2,3 2

g. ' 2

 Vậy giá trò bước sóng  =

=

= 8,26 (m)

2.3,14

2.

 Kiểm tra lại điều kiện giả thiết ta được :

H’ = 31 (m) > 0,5.  ' = 0,5.8,26 = 4,13 (m)

 Vaäy chứng tỏ giả thiết là đúng. Tức đây là trường hợp

sóng nước sâu.

- Tính h’s1% = K1%. h' s = 2,12.0,35 = 0,742 (m)

g.D'

Trong đó : K1% được tra theo đồ thò (P2-2) ứng với giá trò

=

V '2

170,31

ta được K1% = 2,12

- Hệ số K1, K2 được tra ở bảng (P2-3), phụ thuộc vào đặc trưng

lớp gia cố mái và độ nhám tương đối trên mái :



1,5.10 3

Ta chọn  = 1,5 (mm)  Độ nhám tương đối :

=

=

h' s1%

0,742

0,002

 K1 1

Tra bảng ta được : 

 K 2 0,9

- Hệ số K3 được tra ở bảng (P2-4), phụ thuộc vào vận tốc gió

và hệ số mái m.

Ta chọn : m = 3 và với V’ = 12 (m/s) < 20 (m/s)  K3 = 1,5

7



Đồ n Thủy Công

Đặng Hải Sơn S5-44C

- Hệ số K4 được tra ở đồ thò hình (P2-3), phụ thuộc vào hệ số

'

mái m và trò số

h' s1%

 m 3



Ta có :

Tra đồ thò ta được K4 = 1,5

8,26

 '





11

,

13

 h'

 s1% 0,742

Thay tất cả vào (*) ta được :

h’sl1% = k1.k2.k3.k4.hs1% = 1.0,9.1,5.1,5.0,742 = 1,51 (m).

 Đây là công trình cấp III có mức bảo đảm tính toán của

chiều cao sóng 1% và độ bền các công trình là 5. Hệ số

Ki để tính sóng leo có mức đảm bào 1% là :

c. Tính độ vượt cao an toàn a và a’ :

- Tra theo bảng (2 – 1 ) sách GTTC tập I, ứng với công trình cấp

III ta được :

 a 0,5(m)



 a ' 0,4(m)

Thay tất cả các giá trò trên vào hệ pt (2-1) và (2-2) ta được :

 Z 1  MNDBT  h  hsl  a 108  0,013  2,86  0,5 111 ,373( m)





 Z MNDGC  h'h' a ' 111  0,0024  1,51  0,4 113 ( m)

sl

 2

- Vậy chọn chiều cao đỉnh đập theo trò số lớn nhất trong hệ

trên .

Cao trình đỉnh đập là : Zđđ = 113 (m)

2. Bề rộng đỉnh đập B :

- Xác đònh theo yêu cầu giao thông, thi công và cấu tạo. Khi

không có yêu cầu giao thông, có thể chọn B = 5  6m.

- đây ta chọn B = 6 m.

II. Xác đònh mái đập và cơ đập :

1. Mái đập :

- Sơ bộ đònh theo công thức kinh nghiệm, sau này trò số mái

được chính xác hóa qua tính toán ổn đònh :

- Ta sơ bộ xác đònh hệ số mái như sau :

 Đối với mái thượng lưu :

m1 = 0,05.H + 2,00 = 0,05.33

+ 2 = 3,65

 Ta chọn lại chop phù hợp m1 = 4

Trong đó H : là Chiều cao của đập H = Zđđ - Zđáy = 113 – 80 =

33 (m)

 Đối với mái hạ lưu :

m2 = 0,05.H + 1,50 = 0,05.33

+ 1,5 = 3,15

2. Cô đập :

- Khi đập cao trên 15m thì ta bố trí cơ đập. Chọn bề rộng cơ =

3m,

chọn

P = 20 m;

P’ = 15 m



8



Đồ n Thủy Công

Đặng Hải Sơn S5-44C



m1



'



 m1' 3.65

m1 = 3,65

ta choïn

 ''

 m1 4

 m2' 3,15

m2 = 3,15 ta chọn

 ''

 m2 3,5

- Các hình thức chon cơ đập làm sao cho hợp lý và để đảm

bảo được về kinh tế và kỷ thuật. Và nhằm dể thi công và

quản lý khai thác sau này.



m



2'



3m

m1



2,5m

m



'



2'



2



m



P



m1"



H>15m



P'



hinh 2-1 : sơ đồminh họa xá

c đònh má

i đậ

p vàcơ đậ

p



III. Thiết bò chống thấm :

- Theo tài liệu cho, đất đắp đập và đất nền có hệ số thấm

khá lớn nên cần phải có thiết bò chống thấm cho thân

đập và cho nền.

- Theo bản đồ đòa hình ta thấy tầng thấm rất dày (T = 19 m).

- Chọn thiết bò chống thấm cho đập và nền : ở đây ta chọn

kiểu tường nghiêng + sân phủ để chống thấm cho đập.

- Ta có sơ đồ hình vẻ thể hiện dưới đây :

- Vật liệu làm tường và sân phủ là đất sét theo tài liệu

cho.

Trong phần chọn sơ bộ kích thước ban đầu cần xác đònh :

a. Chiều dày tường nghiêng :

- Trên đỉnh : thường 1 >= 0,8 m chọn 1 = 1 m.

1

1

1

- Dưới đáy : thường 2 =

.H =

.(MNDGC - Zđáy) =

.(111-80)

10

10

10

= 3,1 m.

Chọn 2 = 4 m.

9



Đồ n Thủy Công

Đặng Hải Sơn S5-44C

b. Cao trình đỉnh tường nghiêng :

- Ta chọn : Zđt = 113 m ( nhằm thõa mãn là không thấp hơn

MNDGC ở thượng lưu ).

c. Chiều dày sân phủ :

- đầu : t1  0,5 m ta choïn t1 = 1 m

1

- cuối : t2 

.H ta chọn t2 = 3,5 m

10

d. Chiều dài sân phủ LS : Trò số hợp lý của LS xác đònh theo

điều kiện khống chế lưu lượng thấm qua đập và nền và điều

kiện không cho phép phát sinh biến dạng thấm nguy hiểm

của đất nền. Sơ bộ chọn LS = (3  5).H như sau:

- Chọn LS = 4.H trong đó H là cột nước lớn nhất ứng với

MNDGC

H = MNDGC – Zđáy = 111 – 80 = 31 m

Vaäy LS = 4.33 = 124 m

IV. Thiết bò thoát nước thân đập :

1. Đoạn lòng sông : Hạ lưu có nước

- Khi chiều sâu nước hạ lưu không quá lớn, có thể chọn

thoát nước kiểu lăng trụ. Cao trình đỉnh lăng trụ chọn cao hơn

mực nước hạ lưu lớn nhất, đảm bảo trong mọi trường hợp

đường bảo hòa không chọc ra mái hạ lưu (để đạt được điều

này, thường độ vượt cao của đỉnh lăng trụ so với mực nước

hạ lưu max phải bằng 1 - 2 m). Bề rộng đỉnh lăng trụ thường

 2m; mái trứơc và sau lăng trụ chọn theo mái tự nhiên của

đống đá. Mặt tiếp giáp của lăng trụ với đập và nền có

tầng lọc ngược.

- Khi mực nước hạ lưu thay đổi nhiều ( hmax  hmin ), có thể chọn

thiết bò thoát nước kiểu lăng trụ kết hợp với áp mái: (cao

trình đỉnh lăng trụ chọn cao hơn mực nước hạ lưu min, còn cao

trình đỉnh áp mái chọn cao hơn điểm ra của đường bảo hòa

ứng với trường hợp mực nước hạ lưu max).

2. Đoạn trên sườn đồi : Ứng với trường hợp hạ lưu không

có nước, cơ bộ đơn giản nhất có thể chọn là thoát nước

kiểu áp mái. Khi cần thiết phải hạ thấp đường bảo hòa

có thể chọn kiểu gối phẳng hay ống dọc.



10



Đồ n Thủy Công



Đặng Hải Sơn S5-44C



Y



1

MNDBT

m







t2



t1



2



1



K0



m



h1



2



1



h



h3





0



'1

m 2



Kn



T



m

'2







X



m1h3

LS



L



l



hinh 2-1 : sơ đồthấ

mqua đậ

p cótườ

ng nghiê

ng +sâ

n phủ



11



h2



Đồ n Thủy Công

Đặng Hải Sơn S5-44C

C. TÍNH TOÁN THẤM QUA ĐẬP VÀ NỀN :

I. Nhiệm vụ và các trường hợp tính toán :

1. Nhiệm vụ tính thấm :

- Xác đònh lưu lượng thấm.

- Xác đònh đường bảo hòa trong đập.

- Kiểm tra độ bền thấm của đập và nền.

2. Các trường hợp tính toán : Trong thiết kế đập cần tính

thấm với các trường hợp làm việc khác nhau của đập :

- Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước max tương ứng.

- thượng lưu mực nước rút đột ngột.

- Trường hợp thiết bò thoát nước làm việc không bình thường.

- Trường hợp thiết bò chống thấm bò hỏng.

3. Các mặt cắt tính toán : Yêu cầu tính với 2 mẵt cắt đại

biểu.

- Mặt cắt lòng sông ( chỗ tầng thấm dày nhất).

- Mặt cắt sườn đồi (đập trên nền không thấm).

II. Tính thấm cho mặt cắt lòng sông :

- Theo tài liệu mặt cắt lòng sông, hạ lưu có nước, thiết bò

thoát nước chọn loại lăng trụ.

- Sữ dụng sơ đồ đập có tường nghiêng + sân phủ ( hình 2-2).

a. Xác đònh lưu lượng thấm : Dùng phương pháp phân đoạn để

tính. Bỏ qua độ cao hút nước a0 ở cuối dòng thấm, lưu lượng

thấm q và độ sâu h3 sau tường nghiêng xác đònh từ hệ pt sau

 h1  h3 .T



 q  K n . 0,44.T  L  m .h



S

1 3

(*)



2

2

 h3  h2 .T

 q  K . h3  h2  K .

d

n



2. L  m1 .h3 

L  m1 .h3  0,44.T  m'1 h2

- Các thông số của đập :

 Chiều cao của đập :

hđ = 33 m

 Chiều rộng đỉnh đập :

Bđđập = 6 m ( chọn để thiết kế )

 Chiều cao mực nước phía thượng lưu đập :

h1 = MNDBT - Zđáy = 108 – 80 = 28 m

 Chiều cao mực nước phía hạ lưu đập :

h2 = MNHLBT - Zđáy = 85 – 80 = 5 m

 Chiều dày tầng thấm đo được trên bản đồ đòa hình :

T = 19 m

 Các hệ số thấm của đất sét, đất nền, đất đắp đập

dùng trong thiết keá :

K0 = 4.10-9 m/s ; Kn = 10-6 m/s ; Kđ = 10-5 m/s

 Hệ số mái dốc của thượng hạ lưu đập :

m1 = 3,65 ; m2 = 3,15



12



Đồ n Thủy Công

Đặng Hải Sơn S5-44C

Ta có :

1

m1

1

cotg = m2  tg =

m2

 Chiều dài của cả chân đập LCĐ :

hd

hd

LCĐ = Bđđập +

+

= Bđđập + hđ.(m1 + m2 )

tg 1

tg

= 6 + 33.(3,65 + 3,15) = 230,4 m

- Đối với thoát nước kiểu lăng trụ :

 Theo hình vẻ ta có :

1

cotg2 = m1'  tg2 = '

m1

 Cao trình đỉnh lăng trụ

cotg1 = m1  tg1 =













ZđTrụ = MNHLmax + d = 87 + 2 = 89 m.

Bề rộng đỉnh lăng trụ

BLTrụ = 3 m

Mái trước của lăng trụ chọn m1' = 2

Mái sau của lăng trụ chọn m2' = 2.5

Chiều cao của lăng trụ



hLTrụ = Zđỉnh - Zđáy = 89 – 80 = 9 m

 Tính chiều dài tính toán l của kênh lăng trụ :

 h

h

h 

 2  = h.m2 + m1' .(h – h2)

l=

+ 

tg

 tg 2 tg 2 

= 9.3,15 + 2.(9 – 5) = 36,4 m

- Vậy chiều dài tính toán L của đập là :

L = 230,4 – 36,4 = 194 m

- Thay tất cả vào hệ pt (*) trên ta được :

 h1  h3 .T



 q  K n . 0,44.T  L  m h



S

1 3



2

2

 h3  h2 .T

 q  K . h3  h2  K .

d

n



2. L  m1 .h3 

L  m1 .h3  0,44.T  m'1 .h2

 28  h3 .19



6

 q 10 . 0,44.19  124  3,65.h



3

 

2

2

 h3  5.19

h3  5

 q 10  5.

 10  6.



2.194  3,65.h3 

194  3,65.h3  0,44.19  2.5

- Giải hệ pt trên ta được kết quả sau :

 h3 8,97 m



5

3

 q 2,19.10 (m / s  m)

0

b. Phương trình đường điều hòa trong hệ tọa độ như trên hình (2

– 1) có dạng :

13



Đồ n Thủy Công

Đặng Hải Sơn S5-44C

h32 



Y=





h32  h22

.X

L  m1 .h3

2

Y2 = h3 -



 Y2 = 8.972 -



h32  h22

.X

L  m1 .h3

8.97 2  5 2

. X = 80,5 – 0,34.X

194  3,65.8,97



c. Kiểm tra độ bền thấm :

Với đập đất, độ thấm bình thường (xói ngầm cơ học, trôi

đất) có thể đảm bảo được nhờ bố trí tầng lọc ngược ở

thiết bò thoát nước ( mặt tiếp giáp với thân đập và nền).

Ngoài ra cần kiểm tra độ bền thấm đặc biệt để ngăn ngừa

sự cố trong trường hợp xảy ra hang thấm tập trung tại một

điểm bất kỳ trong thân đập hay nền :

- Kiểm tra điều kiện với thân đập :

Jkđ   J k  d

Trong đó :  J k  d - laø gradien cho phép của đất đắp đập được tra

ở bảng (P3-3)

ng với công trình cấp III và vật liệu là đất sét chặt ta

được :  J k  d = 1,80

h3  h2

8,97  5

Jkñ =

=

= 0,02

L  m1 h3

194  3,65.8,97

So ánh điều kiện trên ta thấy :

Jkđ = 0,02 <  J k  d = 1,80

Vậy điều kiện được đảm bảo .

- Kiểm tra điều kiện với nền đập :

Jkn   J k  n

Trong đó :  J k  n - là gradien cho phép của đất đắp đập được tra

ở bảng (P3-3)

ng với công trình cấp III và vật liệu là đất sét ta được :

 J k  n = 0,90

h1  h2

28  5

Jkn =

=

= 0,072

LS  L  0,88T  m2 h2

124  194  0,88.19  3,15.5

So ánh điều kiện trên ta thấy :

Jkn =0,072 <  J k  n = 0,9

Vậy điều kiện được đảm bảo .



14



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

PHẦN II : NỘI DUNG THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×