Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
d. Phương pháp tính toán:

d. Phương pháp tính toán:

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

cơng trình



Trang 155



Ngành: Kỹ thuật



Trong hệ trục toạ độ như hình (11-9) phương trình đường bão hồ có dạng:

y = H12 −



2 qđ

2.7, 66.10 −8

x = 11, 232 −

x = 126,11 − 2, 95.x



5, 2.10−8



Toạ độ đỉnh đập (xét tại vị trí chính giữa đập):

x = ∆L+ m’1 (Zđđ - MNDGC) +



B



= 4,87 + 3,25.(1144,3 – 1143,23) + 3 = 11,35 m.



2



Thay vào phương trình đường bão hoà ta được : y = 9,62 (m)

11.7.2. Xác định các ngoại lực tác dụng lên cống.

Ta xét một mặt cắt dọc đập tại vị trí giữa đỉnh đập là mặt cắt bất lợi nhất đối với cống.

Tại vị trí mặt cắt này ta có:

+ Cao trình đỉnh cống : 1129,0 m.

+ Cao trình đường bão hồ tại giữa đập : Zbh = Zđáy + ybh = 1132 + 9,62 = 1141,62 m.

Sơ đồ áp lực tính cho 1m chiu di cng :

Đỉ

nh đập



1144.3



Mực n ớ c ngầm



1141.62



Z1



q1



P2



P1



q2

q4



1129.6

40



40



100



Z2

P2



P1



40



q5

q5



150



H=2.3m



40



P'2



P'1



q3



P'1



P'2



q6

qn





nh 11-10: Sơđồ các ngoại lực tác dụng lên cống

Trong ú:

Z1: chiều cao khối đất trên đỉnh cống (trên mực nước ngầm), Z 1 = 2,68 m.

Z2: chiều cao từ mực nước ngầm đến đỉnh cống. Z2 = 9,62 + 3 = 12,62 m.

q1: áp lực đất trên đỉnh cống.

Sinh viên: Thân Thanh Cường

S10-49C1



Lớp



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

cơng trình



Trang 156



Ngành: Kỹ thuật



q2: áp lực nước trên đỉnh cống

q3: áp lực nước dưới đáy cống

q4: trọng lượng tấm nắp cống

q5: trọng lượng tấm bên cống

q6: trọng lượng tấm đáy cống

qn: phản lực nền.

P1, P1’: áp lực đất bên tác dụng vào cống.

P2, P2’: áp lực nước bên ngoài tác dụng vào thành cống.

11.7.2.1. Áp lực đất:

a. Áp lực đất trên đỉnh cống:

q1 = KT.∑(γ i.Zi).1

Trong đó:

KT - hệ số phụ thuộc vào điều kiện đặt cống. Với cống ngầm được chôn trong rãnh có

cao trình mặt trên cống xấp xỉ cao trình mặt đất cũ, ta lấy KT = 1.

Zi, γ i - là chiều dày và dung trọng của các lớp đất đắp trên đỉnh cống (bỏ qua lớp đất sét

bao quanh cống)

+ Phần trên đường bão hòa tính theo dung trọng tự nhiên : γ tn =1,84 T/m3

+ Phần dưới đường bão hòa tính theo dung trọng đẩy nổi : phía dưới đường bão hòa có

2 lớp đất là lớp đất đắp có chiều dày 9,62 (m) và lớp đất nền có chiều dày 2,4 (m)

nhưng để thuận tiện cho tính tốn ta lấy bằng dung trọng đẩy nổi của đất đắp đập.

γ đn = γ bh - γ n = 2,19 – 1 = 1,19 T/m3

=> q1 = 1.(1,84.2,68 + 1,19.12,62).1 = 19,95 T/m

b. Áp lực đất hai bên:

Biểu đồ áp lực đất tác dụng lên hai bên thành cống có dạng hình thang với:

Trên đỉnh: P1 = γ tn.Z1.tg2(450-



ϕ tn

ϕ

).1 + γ đn.Z2.tg2(450- bh ).1

2

2



o

o

P1 = 1,84.2,68.tg2(45o - 24 28' ) + 1,19. 12,62. tg2(45o - 23 ) = 8,62 T/m



2



Dưới đáy: P1’ = q1’.tg2 (450-



2



ϕ bh

ϕ

).1 = (q1 + γ đn.H). tg2 (450- bh ).1

2

2



o

P1’ = (19,95 + 1,19.2,3).tg2(45o - 23 ) = 9,94 T/m



2



Sinh viên: Thân Thanh Cường

S10-49C1



Lớp



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

cơng trình



Trang 157



Ngành: Kỹ thuật



11.7.2.2. Áp lực nước:

Trong trường hợp này chỉ có áp lực nước bên ngồi cống, bên trong khơng có nước nên

khơng có thành phần áp lực nước bên trong cống. Áp lực nước ngoài cống tác dụng lên trên

đỉnh, hai bên, dưới đáy cống. Áp lực nước được xác định theo quy luật thủy tĩnh :

- Trên đỉnh : q2 = γ n.Z2.1 = 1.12,62.1 = 12,62 T/m

- Hai bên :



P2 = γ n.Z2.1 = 1.12,62.1 = 12,62 T/m

P’2 = γ n.(Z2 + H).1 = 1.(12,62 + 2,3).1 = 14,92 T/m



- Dưới đáy : q3 = γ n.(Z2 + H).1 = 1.(12,62 + 2,3).1 = 14,92 T/m

11.7.2.3. Trọng lượng bản thân:

Chọn chiều dày : tn = tb = tđáy = 0,4 m.

Vật liệu làm cống là bê tông M200 có γ bt = 2,5 T/m3

- Tấm nắp :



q4 = γ b.tn .1 = 2,5.0,4.1 = 1 T/m



- Tấm bên :



q5 = γ b.tb .1 = 2,5.0,4.1 = 1 T/m



- Tấm đáy :



q6 = γ b.tđ .1 = 2,5.0,4.1 = 1 T/m



11.7.2.4.Phản lực nền:

Biểu đồ phân bố phản lực nền phụ thuộc vào loại nền và cách đặt cống. Thường phân bố

khơng đều nên trong tính tốn ta xem gần đúng nó phân bố đều .

r = q1 + q2 + q4 + q6 – q3 + 2.

= 19,95 +12,62+ 1 + 1 – 14,92 + 2.



q5 ( H − tđ − tn )

B



1.(2,3 − 0, 4 − 0, 4)

= 21,76 T/m

1,8



Bảng 11-14: Các ngoại lực tác dụng lên cống

Tải trọng



Thành

phần lực



Tải trọng tiêu

chuẩn



Hệ số lệch tải n



q1



19,95



1,1



21,95



q2



12,62



1



12,62



q3



14,92



1



14,92



q4



1



1,05



1,05



q5



1



1,05



1,05



q6



1



1,05



1,05



Sinh viên: Thân Thanh Cường

S10-49C1



tính tốn



Lớp



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

cơng trình



Trang 158



Ngành: Kỹ thuật



P1



8,62



1,2



10,34



P1'



9,94



1,2



11,93



P2



12,62



1



12,62



P2'



14,92



1



14,92



r



21,76



1,1



23,94



11.7.2.5. Sơ đồ lực cuối cùng:

a. Các lực thẳng đứng:

- Lực phân bố trên đỉnh: q = q1 + q2 + q4 = 21,95 + 12,62 + 1,05 = 35,62 T/m.

- Lực phân bố hai bên: q5 = 1,05 T/m.

- Lực phân bố dưới đáy: qn = r - q6 + q3 = 23,94 – 1,05 + 14,92 = 37,81 T/m.

b. Các lực nằm ngang:

- Phân bố đều: P = P1+ P2 = 10,34 + 12,62 = 22,96 T/m.

- Phân bố tuyến tính :

Pt = P’1+ P’2 - ( P1+P2) = 11,93 + 14,92 – 22,96 = 3,89 T/m.

q

P



P



q5



Pt



P



q5



qn



P



Pt





nh 11-11: Sơđ

ồ các ngoạ i lực cuối cù ng tác dơng lªn cèng



Sinh viên: Thân Thanh Cường

S10-49C1



Lớp



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

cơng trình



Trang 159



Ngành: Kỹ thuật



CHƯƠNG 12 : CHUN ĐỀ KỸ THUẬT

TÍNH TỐN THẤM QUA ĐẬP ĐẤT, KIỂM TRA SỰ MẤT NƯỚC

TRONG HỒ CHỨA DO THẤM GÂY RA

12.1. LỜI MỞ ĐẦU.

Tính tốn thấm qua đập đất là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế đập đất. Trong

chương 9, ta đã tiến hành tính thấm cho đập đất và đánh giá sự tổn thất của nước trong hồ.

Nhưng ta mới chỉ tính cho 1 vài mặt cắt tiêu biểu nên việc đánh giá hiện thượng thấm qua

đập và việc kiểm tra tổn thất của nước trong hồ do thấm gây ra còn chưa được triệt để và

chính xác.

Do vậy, trong chương này ta sẽ tiến hành tính thấm cho đập. Với những mặt cắt đã tính ở

chương 9, ta tính thêm cho 3 mặt cắt ngang đập sau đó tính tốn lượng nước mất trong hồ

với những kết quả đã tính được.

Đồng thời, với việc tính thấm bằng tay ta sẽ sử dụng phầm mềm Geo-slope (v6.02) để tính

thấm cho các mặt cắt, sau đó cũng sẽ tính tốn lượng mất nước trong hồ do thấm gây ra và

so sánh kết quả giữa việc tính tay và sử dụng phầm mềm.

12.2. MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP VÀ TRƯỜNG HỢP TÍNH TỐN.

12.2.1. Mục đích.

-



-



-



Xác định lưu lượng thấm qua thân đập và nền đập, từ đó tìm được lưu lượng nước tổn

thất của hồ do thấm qua đập gây ra và tìm ra biện pháp phòng chống thấm thích hợp

cho đập và nền.

Xác định gradien thấm hoặc lưu tốc thấm của dòng chảy trong thân và nền đập (nhất là

ở chỗ dòng thấm thốt ra hạ lưu) để kiểm tra hiện tượng xói ngầm, chảy đất, từ đó xác

định kích thước hợp lí của thân đập, các kết cấu chống thấm, thoát nước và thành phần

của tầng lọc ngược.

Xác định vị trí đường bão hòa, từ đó sẽ tính được áp lực thấm dùng trong tính tốn ổn

định mái đập.



12.2.2. Phương pháp tính thấm.

Có nhiều phương pháp để tính thấm qua đập đất như: phương pháp phân tích lý luận, đồ

giải và thí nghiệm.

Phương pháp phân tích lý luận bao gồm phương pháp cơ học chất lỏng, phương pháp phần

tử hữu hạn và phương pháp thủy lực.



Sinh viên: Thân Thanh Cường

S10-49C1



Lớp



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

cơng trình



Trang 160



Ngành: Kỹ thuật



Trong đồ án này ta sử dụng phương pháp thủy lực để tính thấm. Phương pháp này dựa trên

một số giả thiết nhằm đơn giản hóa các biên của miền thấm và ngày nay vẫn được ứng dụng

nhiều trong tính tốn thấm qua đập. Trong tính thấm, giới hạn ở các bài tốn phẳng, thấm ổn

định và khơng xét đến ảnh hưởng của hiện tượng mao dẫn.

12.2.3. Các trường hợp tính tốn.

Theo 14TCN 157-2005, tiến hành tính tốn thấm và ổn định cho các trường hợp sau:

Trường hợp 1: Mực nước thượng lưu ở MNDBT, hạ lưu khơng có nước, thiết bị chống

thấm và thốt nước làm việc bình thường.

Trường hợp 2: Mực nước thượng lưu ở MNDGC, hạ lưu là mực nước lớn nhất, thiết

bị chống thấm và thoát nước làm việc bình thường.

Trường hợp 3: Mực nước thượng lưu rút xuống đột ngột.

Trường hợp 4: Thiết bị thoát nước làm việc khơng bình thường.

Trường hợp 5: Thiết bị chống thấm bị hỏng.

Trong chương này, do thời gian hạn chế và được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn nên ta

chỉ tiến hành tính thấm cho các các mặt cắt được chọn và tính trong trường hợp: Thượng lưu

là MNDBT, hạ lưu khơng có nước, các thiết bị thốt nước làm việc bình thường.

12.2.4. Tài liệu tính tốn.

+ Cao trình MNDBT :



1141,30 m



+ Cao trình đỉnh đập :



1144,3 m



+ Bề rộng đỉnh đập :



B=6m



+ Hệ số mái thượng lưu (từ dưới lên) :

+ Hệ số mái hạ lưu (từ dưới lên) :



m1 = 3,5 ;

m’1 = 3,25

m2 = 3,0 ; m’2 = 2,75



+ Hệ số thấm của đất đắp đập, lấy ở bảng 1-14; Kđ = 5,2.10-8 (m/s)

+ Hệ số thấm của đất nền đập, lấy giá trị trung bình của các lớp từ lớp 1b đến 3a

(bảng 1-13) ta được Kn = 5,48.10-7 (m/s)

12.3. TÍNH THẤM CHO CÁC MẶT CẮT.

Sơ đồ cắt dọc đập:



Sinh viên: Thân Thanh Cường

S10-49C1



Lớp



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

cơng trình

1180.0

1175.0

1170.0

1165.0

1160.0

1155.0

1150.0

1145.0

1140.0

1135.0

1130.0

1125.0

1120.0

1115.0

1110.0

1105.0

1100.0

1095.0



Trang 161



Ngành: Kỹ thuật



2



45.3 m



25.6 m



52.6 m



43.9 m



39.7 m



28.2 m



18.12 m

3b



1



2



1



3



4



5



4



5



2



37



6 6



+1132



+1133



2



Mặtđất tự nhiên



2



+1116.7



1c



3b



1b



1a



1b



3a



3a



1c



3a

3b



4

3b

4

4



1



4



2



5



1180.00

1175.00

1170.00

1165.00

1160.00

1155.00

1150.00

1145.00

1140.00

1135.00

1130.00

1125.00

1120.00

1115.00

1110.00

1105.00

1100.00

1095.00



3



6



Hình 12-1: Mặt cắt dọc đập

12.3.1. Tớnh cho mt ct 1-1.

S chung của mặt cắt là đập đồng chất trên nền thấm nước, hạ lưu khơng có nước, thốt

nước kiểu áp mái, cao trỡnh ỏy +1132 m.

y



1144.3



6m



MNDBT (1141.3)

H1



m'2

=2.

75



3.25

m'1 =



1136.3



1132



L



x



L



ao



Ltt



T=15.2 m





nh 12-2: Sơđ

ồ tính thấmmặt cắt 1-1



S dng cỏc kt qu ó tớnh tốn trong chương 9 (mục 9.3.4a) ta có:

- Độ cao hút nước: a0 = 2,78 (m)

- Lưu lượng thấm qua đập: qđ = 4,45.10-8 (m3/s.m)

- Lưu lượng thấm qua nền: qn = 8,31.10-7 (m3/s.m)

* Tổng lưu lượng thấm:

q = qđ + qn = 0,445.10-7 + 8,31.10-7 = 8,76.10-7 ( m3/s.m)

* Phương trình đường bão hòa:

Trong hệ trục toạ độ như hình (12-2), phương trình đường bão hồ có dạng:

y = H12 −



2qđ

2.4, 45.10−8

x = 9,32 −

x = 86, 49 − 1, 71.x



5, 2.10−8



Sinh viên: Thân Thanh Cường

S10-49C1



Lớp



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

cơng trình



Trang 162



Ngành: Kỹ thuật



* Kiểm tra độ bền thấm:

- Đối với thân đập:

J kđ = 0, 202 < [ J kđ ] = 0,85 => đảm bảo về độ bền thấm đối với đập.

-



Đối với nền:

J nk = 0,1 <  J nk  = 0, 28 => đảm bảo về độ bền thấm đối với nền.



12.3.2. Tính cho mặt cắt 2-2.

Sơ đồ chung của mặt cắt trong trường hợp này là đập đồng chất trên nền thấm nước, thiết bị

thoát nước kiểu lăng trụ kết hợp gối phẳng, hạ lưu khơng có nước, cao trình đáy +1116,7m.

6m



1144.3



y



MNDBT (+1141.3)

+1132



H1



m'2 =

2.75



3.25

m'1 =



+1132

m2 =

3.0



3.5

m1 =



ao



+1116.7



x



L



T=14.7 m



L



+1122.5



+1118.8



lo



Ltt



45 m



Hình 12-3: Sơđồ tính thấmmặt cắt 2-2

S dng cỏc kt qu ó tớnh toỏn trong chương 9 (mục 9.3.3a) ta có:

- Độ cao hút nước: a0 = 7,09 (m)

- Lưu lượng thấm qua đập: qđ = 3,69.10-7 (m3/s.m)

- Lưu lượng thấm qua nền: qn = 15,95.10-7 (m3/s.m)

* Tổng lưu lượng thấm:

q = qđ + qn = 3,69.10-7 + 15,94.10-7 = 19,63.10-7 ( m3/s.m)

* Phương trình đường bão hòa:

Trong hệ trục toạ độ như trên hình (12-3), phương trình đường bão hồ có dạng:

y = 2.a0 .x = 14,18.x



* Kiểm tra độ bền thấm cho đập:

- Đối với thân đập:

J kđ = 0, 63 < [ J kđ ] = 0,85 => đảm bảo về độ bền thấm đối với đập.

-



Đối với nền:

J nk = 0,198 <  J nk  = 0, 28 => đảm bảo về độ bền thấm đối với nền.



12.3.3. Tính cho mặt cắt 3-3.

Sinh viên: Thân Thanh Cường

S10-49C1



Lớp



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

cơng trình



Trang 163



Ngành: Kỹ thuật



Sơ đồ chung của mặt cắt là đập đồng chất trên nền thấm nước, hạ lưu khơng có nước, thốt

nước kiểu áp mái, cao trỡnh ỏy +1133 m.

y



1144.3



6m



MNDBT (1141.3)

H1



m'2

=2.

75



3.25

m'1 =



1133

L



T=7.8 m



1136.3



Ltt



x

L



ao





nh 12-4: Sơđ

ồ tính thấmmặt cắt 3-3

S dng cỏc kt qu tớnh toỏn trong chương 9 (mục 9.3.4b) ta có:

- Độ cao hút nước : a0 = 2,34 (m)

- Lưu lượng thấm qua đập : qđ = 3,74.10-8 (m3/s.m)

- Lưu lượng thấm qua nền : qn = 4,4.10-7 (m3/s.m)

* Tổng lưu lượng thấm:

q = qđ + qn = (0,374 + 4,4).10-7 = 4,774.10-7 (m3/s.m)

* Phương trình đường bão hòa:

Trong hệ trục toạ độ như trên hình (12-4), phương trình đường bão hồ có dạng:

y = H12 −



2qđ

2.3, 74.10 −8

x = 8,32 −

x = 68,89 − 1, 44.x



5, 2.10−8



* Kiểm tra độ bền thấm:

- Đối với thân đập:

J kđ = 0,19 < [J kđ ] = 0,85



=> đảm bảo về độ bền thấm đối với đập.



- Đối với nền:

J nk = 0,103 <  J nk  = 0, 28



=> đảm bảo về độ bền thấm đối với nền.



12.3.4. Tính cho mặt cắt 4-4.

Sơ đồ chung của mặt cắt trong trường hợp này là đập đồng chất trên nền thấm nước, thiết bị

thoát nước kiểu gối phẳng, hạ lưu khơng có nước, cao trình đáy đập Zđáy = +1122,5 m.



Sinh viên: Thân Thanh Cường

S10-49C1



Lớp



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

cơng trình



Trang 164



Ngành: Kỹ thuật



1144.3

MNDBT (+1141.3)



H1

x



m'1



+1132



m'2 =

2.75



5

=3.2



3.5

m1 =



y

+1132



T=13.6 m



L



m2 =

3.0



1124



1122.50



a0



L

Ltt



lo



37 m





nh 12-5: Sơđồ tính thấmmặt cắt 4-4

* Lưu lượng thấm:

q = qđ + qn



H12 − a02

q

=

K

.

 đ

đ

2 Ltt

Lưu lượng thấm qua đập: (I) 



2

2

a0 = 2l0 = H1 + Ltt − Ltt



Lưu lượng thấm qua nền: qn = K n .



H1.T

mt .H1 + L + 0,88T



Trong đó:

qđ - lưu lượng thấm qua đập (m3/s.m)

qn - lưu lượng thấm qua nền (m3/s.m)

Kđ - hệ số thấm qua thân đập, lấy ở bảng 1-14; Kđ = 5,2.10-8 (m/s)

Kn - hệ số thấm qua nền đập, lấy giá trị trung bình của các lớp từ lớp 1b đến 3a

(bảng 1-13) ta được Kn = 5,48.10-7 (m/s)

H1- chiều cao mực nước thượng lưu

H1 = MNDBT - Zđáy = 1141,30 – 1122,5 = 18,8 (m)

a0 - độ cao hút nước (m)

3, 25 + 3,5

mt - hệ số mái trung bình thượng lưu , mt =

= 3,375

2



T - chiều dày tầng thấm, T = 13,6 (m)

Ltt = (∆L + L) - chiều dài tính tốn.

với : ∆L =



mt .H 1

3,375.18,8

= 8,19(m)

=

2.mt + 1 2.3,375 + 1



L = m’1.(Zđđ - MNDBT) + Bđ + m’2.(Zđđ - Zcơ) + Bcơ + m2.(Zcơ – Zđáy) – 37

L = 3,25.(1144,3 – 1141,3) + 6 + 2,75.(1144,3 – 1132) + 4 + 3.(1132 – 1122,5) – 37

= 45,08 (m)

Sinh viên: Thân Thanh Cường

S10-49C1



Lớp



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

công trình



Trang 165



Ngành: Kỹ thuật



=> Ltt = 8,19 + 45,08 = 53,27 (m)

Thay tất cả các giá trị trên vào hệ (I) ta được:

a0 = 18,82 + 53, 27 2 − 53, 27 = 3, 22(m)



qđ = 5, 2.10−8 .



18,82 − 3, 222

= 1, 67.10−7 (m3/s.m)

2.53, 27



qn = 5, 48.10−7.



18,8.13, 6

= 11, 63.10−7 (m3/s.m)

3,375.18,8 + 45, 08 + 0,88.13, 6



Vậy tổng lưu lượng thấm :

q = qđ + qn = 1,67.10-7 + 11,63.10-7 = 13,3.10-7 ( m3/s.m)

* Phương trình đường bão hòa:

Trong hệ trục toạ độ như trên hình (12-5), phương trình đường bão hồ có dạng:

y = 2.a0 .x = 6, 44.x



* Kiểm tra độ bền thấm cho đập:

đ

đ

- Đối với thân đập: Cần thỏa mãn điều kiện : J k ≤ [ J k ]



Trong đó:

J kđ - Gradien thấm đặc trưng của thân đập :

J kđ =



H H1 − H 2 18,8 − 0

=

=

= 0,35

L tt

L tt

53, 27



[ J kđ ] - Gradien thấm cho phép của thân đập, tra theo bảng (4-4) 14TCN 157-2005

đ

với cơng trình cấp III, đất đắp đập là đất á sét => [ J k ] = 0,85

đ

đ

So sánh: J k = 0,35 < [ J k ] = 0,85 => đảm bảo về độ bền thấm đối với đập.

-



n

n

Đối với nền: Cần thỏa mãn điều kiện : J k ≤ [J k ]



Trong đó:

J kn - Gradien thấm đặc trưng của nền đập:

J kn =



H H1 − H 2 18,8 − 0

=

=

= 0,156

L0

L0

120,5



L0 = L + mt.H1 + 0,88.T = 45,08 + 3,375.18,8 + 0,88.13,6 = 120,5 (m)

[J kn ] - Gradien thấm cho phép của nền đập, tra theo bảng P3-2 Đồ án mơn học thủy

n

cơng; với cơng trình cấp III, đất nền là cát hạt trung bình => [J k ]=0,28



Sinh viên: Thân Thanh Cường

S10-49C1



Lớp



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

d. Phương pháp tính toán:

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×