ĐỒ ÁN SỐ 2: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Huy Lớp: 58C-TL1 Mã SV: 1651010555 GV hướng dẫn: ĐỒ ÁN SỐ 2: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT ĐỀ SỐ: 13-B A TÀI LIỆU CHO TRƯỚC: I Nhiệm vụ cơng trình: Hồ chứa nước H sông S đảm nhận nhiệm II III vụ sau: Cấp nước cho 2650ha ruộng đất canh tác Cấp nước sinh hoạt cho 5000 dân Kết hợp nuôi cá lịng hồ, tạo cảnh quan mơi trường, sinh thái phục vụ du lịch Các cơng trình chủ yếu khu đầu mối: Một đập ngăn sơng Một đường tràn tháo lũ Một cống đặt đập để lấy nước Tóm tắt số tài liệu bản: Địa hình: cho bình đồ vùng tuyến đập Địa chất: cho mặt cắt địa chất dọc tuyến đập, tiêu lý lớp bồi tích lịng sơng cho bảng Tầng đá gốc rắn mức độ nứt nẻ trung bình, lớp phong hóa dày 0,5 – 1m Vật liệu xây dựng a Đất: xung quanh vị trí đập có bãi vật liệu A(trữ lượng 800000m 3, cự ly 800m), B (trữ lượng 600000m3, cự ly 600m), C (trữ lượng 1000000m3, cự ly 1km) Chất đất thuộc loại thịt pha cát, thấm nước tương đối mạnh, tiêu bảng Điều kiện khai thác bình thường Đất sét khai thác vị trí cách đập 4km, trữ lượng đủ làm thiết bị chống thấm b Đá: khai thác vị trí cách cơng trình 8km, trữ lượng lớn, chất lượng ϕ = 32o; n = 0,35 đảm bảo đắp đập, lát mái Một số tiêu lý: (của γ k = 2,5T / m3 đống đá); (của đá) c Cát, sỏi: khai thác bãi dọc sông, cự ly xa 3km, trữ lượng đủ làm tầng lọc Cấp phối bảng Bảng Chỉ tiêu lý đất vật liệu đắp đập Bảng Cấp phối vật liệu đắp đập d (mm) d10 d50 d60 Đất thịt pha cát 0,005 0,05 0,08 Cát 0,05 0,35 0,40 Sỏi 0,50 3,00 5,00 Loại Đặc trưng hồ chứa: - Các mực nước hồ mực nước hạ lưu bảng - Tràn tự động có cột nước đỉnh tràn Hmax = 3m Vận tốc gió tính tốn ứng với mực nước đảm bảo P% P% 20 30 50 V(m/s) 32 30 26 17 14 12 Chiều dài tuyền sóng ứng với MNDBT: D = 2,1km Ứng với MNLTK: D’ = D + 0,3km = 2,1 + 0,3 = 2,4km - Đỉnh đập khơng có đường giao thơng chạy qua Tài liệu thiết kế cống: - Lưu lượng lấy nước ứng với MNDBT MNC bảng - Bảng Tài liệu thiết kế đập Đề Sơ đồ số 13 - Đặc trưng hồ chứa D (km) B MNC (m) 59 Mực nước hạ lưu (m) MNDBT Bình (m) thường 76 57,3 Max 59,5 Mực nước lũ thiết kế MNLTK = MNDBT + Hmax = 76 + = 79 m Mực nước lũ kiểm tra MNLKT = MNLTK + d = 79 + = 81 m Chọn d = 2m B NỘI DUNG THIẾT KẾ: I Những vấn đề chung: Nhiệm vụ cơng trình: Căn vào tài liệu cho, nêu lại nhiệm vụ cơng trình II thành phần cơng trình đầu mối Chọn tuyến đập: Dựa theo bình đồ B khu đầu mối cho: Hai bên bờ sơng có đồi cao trình 100m nằm đối xứng thu hẹp lịng sơng lại Theo mặt cắt địa chất tuyến đập: tầng đá gốc đồi tương đối tốt, lớp phủ tàn tích dày Tại khu vực đồi có bãi vật liệu thuận tiện cho việc thi công Do ta chọn tuyến đập B-B qua đỉnh đồi hình vẽ cho Chọn loại đập: Theo tài liệu cho, ta thấy: Tầng bồi tích lịng sơng nhỏ, vật liệu địa phương chủ yếu đất thịt pha cát bãi vật liệu A (trữ lượng 800.000 m3, cự ly 800m); B (trữ lượng 600.000 m3, cự ly 600m); C (trữ lượng 1.000.000 m3, cự ly 1km) Điều kiện khai thác thuận tiện cho việc thi công Để tận dụng nguồn vật liệu địa phương, giảm kinh phí xây dựng đập, nguồn vật liệu địa phương phù hợp việc xây dựng đập,…Vì vậy, ta chọn loại đập đất Do đất đắp thấm tương đối mạnh nên ta phải làm thiết bị chống thấm Từ tài liệu cho, ta thấy trữ lượng đất sét bãi vật liệu cách cơng trình khoảng 4km nhiều, chất lượng tốt, đủ làm vật liệu chống thấm Do ta chọn đất sét làm vật liệu chống thấm Các loại vật liệu khác: đá, sỏi, cuộn sỏi, cát ta làm tầng lọc ngược bảo vệ mái sau làm xong đập đất Cấp cơng trình tiêu thiết kế: Cấp cơng trình: xác định theo điều kiện a Theo chiều cao cơng trình loại nền: - Cao trình đỉnh đập Zđỉnh đập = MNLTK + d với d = 1,53 m Chọn d = 3m Zđỉnh đập = 79 + = 82 m - Từ mặt cắt địa chất tuyến đập B: Zđáy đập = 52 – = 51 m ( tính tốn bóc bỏ lớp phong hóa 1m) Chiều cao đập Hđập = Zđỉnh đập - Zđáy đập = 82 – 51 = 31 m Ta tra bảng – phân cấp cơng trình thủy lợi QCVN 04:05-2012 Với vật liệu đất, loại B(đất hịn thơ, đất sét trạng thái cứng, nửa cứng), chiều cao đập Hđập = 31m khoảng (1535)m nên ta chọn: Cấp thiết kế cấp II Hình Phân cấp cơng trình thủy lợi b Theo nhiệm vụ cơng trình: Từ tài liệu cho trước, cơng trình có nhiệm vụ cung cấp nước tưới cho 2650 ruộng đất canh tác Từ hình Phân cấp cơng trình thủy lợi QCVN 04:05-2012 cơng trình có diện tích tưới 2,65.103ha thuộc khoảng (2).103ha nên cơng trình thuộc cơng trình cấp III Từ điều kiện trên, để đáp ứng điều kiện nên ta chọn cơng trình cấp II +Các tiêu thiết kế: • Từ cấp cơng trình, ta xác định được: Tần suất lưu lượng, mực nước lớn Theo QCVN 04-05-2012 Tra bảng trang 16, ta có: Tần suất thiết kế: P = 1% Tần suất kiểm tra: P = 0,2% • • • Hệ số tin cậy Kn: Theo QCVN 04-05-2012 Tra trang 45, ta có: K n = 1,15 Tần suất gió lớn gió bình qn lớn nhất: Theo TCVN 8216-2018 Tra bảng trang 33, ta có: ứng với MNDBT: P = 4% ứng với MNLTK: P = 50% • Theo quan hệ, vận tốc gió tính tốn ứng với mực nước: MNDBT: P = 4% => V = 28 (m/s) MNLTK: P = 50% => V = 12 (m/s) Chiều cao an toàn đập: Theo TCVN 8216-2018 Tra bảng trang 33: MNDBT: a = 0,7 (m) MNLTK: a' = 0,5 (m) MNLKT: a'' = 0,2 (m) • Hệ số an tồn ổn định trượt với tổ hợp lực đặc biệt: Theo TCVN 8216-2018 Tra bảng trang 8: ứng với cơng trình cấp II: Tổ hợp bản: [𝐾]=1,3 Tổ hợp đặc biệt: [𝐾]=1,17 II Các kích thước đập đất a Đỉnh đập Cao trình đỉnh đập Xác định từ ba mực nước: MNDBT, MNLTK MNLKT Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a Z = MNLTK + ∆h′ + hsl ′ + a′ Z = MNLKT + a ′′ Trong đó: ∆h ∆h': độ dềnh gió ứng với gió tính tốn bình qn lớn hsl hsl': chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính tốn bình qn lớn a, a' a'': độ vượt cao an toàn ∗ Xác định ∆h hsl ứng với gió tính tốn lớn V - Xác định ∆h: theo công thức: ∆h = 2.10−6 Trong đó: V D cos α s g H (m) V: vận tốc gió tính tốn lớn (m/s) D: đà sóng ứng với MNDBT (m) g: gia tốc trọng trường (m/s2) H: chiều sâu nước trước đập (m) αs: góc kẹp trục dọc hồ hướng gió Ta có: H = ∇ MNDBT - ∇ = 76 – 51 = 25 (m) đáy αs = 0° P = 4% => V = 28 (m/s) ⇒ ∆h = 2.10−6 - 282.3000 cos 0o = 0, 019( m) 9,81.25 Xác định hsl: Theo QPTL C1-78: chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% xác định sau: hsl = K1.K2.K3.K4.Kα.hsl% Trong đó: hsl%: chiều cao sóng với mức bảo đảm 1% K1,K2,K3,K4,Kα: hệ số • Xác định hsl% (Theo QPTL C1-78) + Giả thiết trường hợp xét sóng nước sâu: tức H > 0,5 + Tính tốn đại lượng khơng thứ ngun: Trong đó: t: thời gian gió thổi liên lục, gt gD , V V2 t = 6h = 21600 (s) g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2) V: vận tốc gió tính tốn, V = 28 (m/s) D: chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT, D = 3000(m) Thay số, ta có: gt 9,81.21600 = = 7567,71 V 28 gD 9,81.3000 = = 37,54 V2 282 Tra đồ thị hình P2-1 ứng với đường cong bao phía cùng: ứng với gt = 7567,71 V ; tra đồ thị ta được:  gh  = 0,075 V   gτ = 3,75  V λ ứng với gD = 37,54 V2 ; tra đồ thị ta được:  gh  = 0, 011 V   gτ = 1,  V Chọn cặp có giá trị nhỏ hai cặp giá trị trên, nên: Chọn gD = 37.54 V2 ; ta  V2 282 h = 0, 011 = 0, 011 = 0,88(m)  g 9,81   τ = 1, V = 1, 28 = 3, 42( s) g 9,81  ⇒  gh  = 0, 011 V   gτ = 1,  V Bước sóng: g τ 9,81.3, 422 λ= = = 18, 26(m) 2π 2π + Kiểm tra lại giả thiết sóng sâu: Ta có: H = 25 (m) λ 0,5 = 0,5.18,26= 9,131 (m)  H > 0,5 λ => Giả thiết sóng nước sâu + Tính chiều cao sóng ứng với mực nước đảm bảo 1% xác định theo công thức sau: hsl% = K1% h Trong đó: K1%: tra từ đồ thị hình P2-2 ứng với  gD  = 37,54 V  P = 1% ⇒ K1% = 2,1 ⇒ hsl % = 2,1.0,88 = 1,848(m) • Hệ số K1, K2: tra bảng P2-3 Hệ số nhám tương đối: ∆ 0,019 = = 0, 01 hs1% 1,848  K1 = 1; K2 = 0,9 • Hệ số K3: Chọn sơ hệ số mái thượng lưu: m1 = 0,05.Hđập + = 0,05.31 + = 3,55 m1 = 3, 55  V = 28 m / s Tra bảng P2-4 ứng với  K3 = 1,5 • Hệ số K4: tra đồ thị hình P2-3  λ 18, 26 = = 9,88   hsl % 1,848 m = 3, 55  ứng với  K4 = 1,2 • Hệ số Kα: tra bảng P2-6 ứng với α = →Kα = ⇒ hsl = K1.K K K Kα hsl % = 1.0,9.1,5.1, 2.1.1,848 = 2,99( m) ∗ Xác định ∆h' hsl' ứng với gió bình qn lớn V' - Xác định ∆h': theo công thức: ∆h′ = 2.10−6 Trong đó: V ′2 D′ cos α s′ g H ′ (m) V': vận tốc gió bình quân lớn (m/s) D': đà sóng ứng với MNLTK (m) g: gia tốc trọng trường (m/s2) H': chiều sâu nước đập (m) α's: góc kẹp trục dọc hồ hướng gió Ta có: H' = ∇ MNLTK - ∇ đáy = 79 – 51 = 28 (m) α's = 0° P = 50% => V' = 12 (m/s) D' = D + 300 = 3000 + 300 = 3300 (m) ⇒ ∆h′ = 2.10 −6 - 122.3300 cos 0o = 0, 0034( m) 9,81.28 Xác định hsl': Theo QPTL C1-78: chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% xác định sau: hsl' = K1'.K2'.K3'.K4'.Kα'.h'sl% Trong đó: h'sl%: chiều cao sóng với mức bảo đảm 1% Trên đỉnh: thường chiều dày 3m Ở ta chọn = 3m (TCVN 8216 – 2018) Dưới đáy: chiều dày tường Trong đó: + chiều dày sân phủ, tường lõi tường nghiêng, m; + Z chênh lệnh cột nước trước sau tường chống thấm, m; + [ J ] gradient cột nước trung bình cho phép vật liệu đắp chống thấm sân phủ, tường nghiêng, tường lõi Ta xác định chênh lệch cột nước trước sau tường chống thấm qua giá trị: Z1 = MNLTK – H hạ lưu tương ứng = MNLTK = 79 – 59,5 = 19,5 m Z2 = MNDBT - Hhạ lưu tương ứng = MNDBT = 76 – 57,3 = 18,7 m Z = max (Z1, Z2) = Z1 =19,5m [J] gradient thấm cho phép vật liệu làm tường tra theo bảng TCVN 8216 – 2018, đất sét làm tường nghiêng [J] = 12 ⇒ δ2 ≥ Z 19,5 = = 1,625 (m) [ J ] 12 Ngoài ra, chiều dày tường nghiêng đất phải tăng dần từ đỉnh đập xuống đáy đập không nhỏ 1/5 chiều cao cột nước chênh lệch δ2 ≥ Z 19,5 = = 3,9(m) 5 Vì vậy, để đảm bảo thuận lợi cho việc thi cơng an tồn cơng trình, ta chọn = 4,m Chiều dày trung bình tường nghiêng: δ= b δ1 + δ + = = 3,5 (m) 2 Cao trình đỉnh tường nghiêng Đỉnh tường nghiêng làm đất sau đập đạt độ lún cuối phải cao MNDBT có kể tới sóng leo độ dềnh gió khơng thấp MNLTK cộng chiều cao an toàn Chiều cao an toàn chiều cao từ MNLTK đến đỉnh tường chống thấm quy định bảng – TCVN 8216 -2018 - Tra theo bảng, đập cấp II, sử dụng tường nghiêng chống thấm, xác định a = 0,6m - Zđỉnh = MNDBT + Δh + hsl% = 76 + 0,019 + 1,848 = 77,867 m - Zđỉnh = MNLTK + a = 79 + 0,6 = 79,6 m Zđỉnh = max (Zđỉnh , Zđỉnh ) = 79,6 m Vậy cao trình đỉnh tường nghiêng Zđỉnh tường nghiêng = 79,6 m c Chiều dày sân phủ - Ở đầu: t1 0,5m Chọn t1 = 1m - Ở cuối: t2 , H chênh lệch cột nước mặt mặt sân, [J] gradient thấm cho phép vật liệu làm sân  H = MNLTK – Zđáy = 79 – 51 = 28 m  Tra theo bảng – TCVN 8216 – 2018, sân phủ đất sét, xác định [J] = 15 t2 ≥ H 28 = = 1,87(m) [J ] 15 Vì vậy, chọn t2 = 2m t= - a t1 + t2 + = = 1,5 m 2 Chiều dày sân phủ trung bình: d Chiều dày chân Đối với đập có chiều dày tầng thấm 13m, thuộc khoảng (10 -15)m, áp dụng đất, chiều dày chân T 1m Chọn chiều dày chân T = 1m e Chiều dài sân phủ Ls Trị số hợp lý Ls xác định theo điều kiện khống chế lưu lượng thấm qua đập và điều kiện không cho phép phát sinh biến dạng thấm nguy hiểm đất Sơ lấy Ls = (3-6)H Với H cột nước lớn tác dụng lên sân phủ: H = MNLTK – Zđáy = 79 – 51 = 28m Sơ chọn Ls = 4H = 4.28 = 112m Thiết bị thoát nước thân đập Thường phân biệt hai đoạn theo chiều dài đập Đoạn lịng sơng Hạ lưu có nước, mực nước hạ lưu vị trí cơng trình khơng q lớn: + Khi mực nước hạ lưu lớn nhất: max H HL = Z Hmax L − Z đáy = 59,5 − 51 = 8,5 m + Khi mực nước hạ lưu bình thường: bt bt H HL = Z HL − Z đáy = 57, − 51 = 6,3 m Vì chiều sâu nước hạ lưu không lớn, max H HL = 8,5 m mực nước hạ lưu ∆H HL = 8,5 − 6,3 = 2, m không thay đổi nhiều nên ta chọn thiết bị thoát nước kiểu lăng trụ Độ vượt cao đỉnh lăng trụ so với mực nước hạ lưu lớn thường – 2m, để đảm bảo trường hợp đường bão hịa khơng chọc mái hạ lưu Bề rộng đỉnh lăng trụ thường lớn 2m Mái trước sau lăng trụ chọn theo mái tự nhiên đống đá Mặt tiếp giáp lăng trụ với đập cần có tầng lọc ngược Qua phân tích trên, ta chọn: - Cao trình đỉnh lăng trụ: ∇ = MNHLmax + (1:|2) = 59,5 + 1,5 = 61 (m) - Bề rộng đỉnh lăng trụ: b = 3m - Hệ số mái trước sau lăng trụ: m’ = 1,5 Đoạn sườn đồi Ứng với trường hợp hạ lưu khơng có nước, ta chọn nước kiểu áp mái đỉnh lăng trụ b Hình Sơ đồ mặt cắt lịng sơng đập III Tính toán thấm qua đập Nhiệm vụ trường hợp tính tốn: 1.1 Nhiệm vụ tính thấm: - Xác định lưu lượng thấm (kiểm tra thấm nước hồ chứa) - Xác định đường bão hịa đập (tính ổn định đập) - Kiểm tra độ bền thấm đập Các trường hợp tính tốn: Trong thiết kế đập đất cần tính thấm với trường hợp làm việc khác đập - TH1: Thượng lưu: MNDBT, hạ lưu: Hhl tương ứng - TH2: Thượng lưu: MNLTK, hạ lưu: Hhl tương ứng - TH3: Thượng lưu: MNLKT, hạ lưu: Hhl tương ứng = Hhl MNLTK + 0,5 1.3 Các mặt cắt tính tốn: u cầu tính với mặt cắt đại biểu: - Mặt cắt lịng sơng (chỗ tầng thấm dày nhất): 3TH - Mặt cắt sườn đồi (đập khơng thấm): TH1 Tính thấm cho mặt cắt lịng sơng Theo tài liệu mặt cắt lịng sơng, hạ lưu có nước, thiết bị nước chọn loại lăng trụ 2.1 Trường hợp 1: - Thượng lưu MNDBT: h1 = MNDBT - Zđáy = 76 – 51 = 25m - Hạ lưu mực nước bình thường: h2 = Zhl bt – Zđáy = 57,3 – 51=6,3m - Vì hệ số thấm tường nghiêng sân phủ nhỏ nhiều hệ số thấm thân đập nên áp dụng phương pháp gần Pavolopxki: bỏ qua lưu lượng thấm qua tường nghiêng sân phủ 1.2 Hình Sơ đồ tính tốn thấm qua đập có tường nghiêng + sân phủ TH1 - Dùng phương pháp phân đoạn, xét đoạn từ mặt cắt (1-1) đến mặt cắt (2-2): q = kn - h1 − h3 T 0, 44T + Ls + m1h3 Đoạn từ mặt cắt (2-2) đến mặt cắt (3-3): h32 − h2 (h3 − h2 ) T q = kd + kn 2( L − m1h3 ) L − m1h3 + 0, 44T − m ' h2 Trong đó: + kđ hệ số thấm đất đắp đập, kđ = 10-6 m/s + kn hệ số thấm nền, kn = 10-5 m/s + T chiều dày tầng thấm nước nền, T = 13 m + h1 chiều cao cột nước thượng lưu đập ứng với MNDBT, h1 = 25m + h2 chiều cao cột nước hạ lưu tương ứng, h2 = 6,3m + h3 chiều cao cột nước sau tường nghiêng + m1 hệ số mái thượng lưu đập, m1 = 3,5 + m2 hệ số mái hạ lưu đập, m2 = + m’ hệ số mái thiết bị thoát nước, m’ = 1,5 + L = m1.Hđập + Bđỉnh + m2.(Zđỉnh – Zl.trụ) + Bcơ + Bl.trụ + mʹ.Hl.trụ– (Bl.trụ + 2.mʹ.Hl.trụ) + mʹ.h2 = 3,5.30,2 + + 3.(81,2 – 61) + + + 1,5.10 – (3 + 2.1,5.10) + 1,5.6,3 = 170,75 m + Ls chiều dài sân phủ, Ls = 112m Thay số ta có hệ phương trình:   25 − h3 25 − h3 −6 q = 13.10−6  ÷ = 13.10 117, 72 + 3,5h3  0, 44.13 + 112 + 3,5.h3  (*) h32 − 6,32 13.(h3 − 6, 3) q = 10 + 10−6 2(170, 75 − 3,5h3 ) 170, 75 − 3,5.h3 − 1,5.6,3 + 0, 44.13 −5 =10−5 h32 − 6,32 13.( h3 − 6,3) + 10 −6 341, − h3 167, 02 − 3,5.h3 (**) Dùng phương pháp thử dần, giải hệ phương trình (*) (**) ta được: H3 = 8,43m Q = 1,48.10-6 m/s Phương trình đường bão hịa với trục tọa độ hình 4: - - h32 − h22 8, 432 − 62 x = 8, 432 − x = 71,06 − 0,25 x L − m1h3 169,65 − 3,5.8, 43 y = h32 − X (m) Y (m) 100 6,79 110 6,6 120 6,41 130 6,21 140,24 6.00=h2 Kiểm tra độ bền thấm: Với đập đất độ bền thấm bình thường (xói ngầm học, trơi đất) đảm bảo nhờ bố trí tầng lọc ngược thiết bị thoát nước (mặt tiếp giáp với thân đập nền) Ngoài cần kiểm tra độ bền thấm đặc biệt để ngăn ngừa cố trường hợp xảy hang thấm tập trung điểm thân đập hay - + Với thân đập, cần đảm bảo điều kiện J d k h3 − h2 L − m1h3 d k ≤ [Jk]đ 8, 43 − 6,0 169, 65 − 3,5.8, 43 Trong J = = ≈ 0,017 Tra bảng P3-3, lấy theo số liệu Trugaep, cơng trình cấp II, đất đắp đập đất thịt pha cát có hệ số [Jk]đ = 0,65 d k ≤ Ta thấy J [Jk]đ, thân đập đảm bảo điều kiện thấm Với đập đảm bảo điều kiện: - n k J ≤ [Jk]n Trong : n k h1 − h2 Ls + L + 0,88.T − m '.h2 25,4 − 6,0 113,6 + 169,65 + 0,88.13 − 1,5.6,0 J = = ≈ 0,068 [Jk]n phụ thuộc loại cấp cơng trình, lấy theo Trugaep Tra phụ lục P3-2 với cơng trình cấp II đất sét ta có: [Jk]n = 0,8 Ta thấy J n k ≤ [Jk]n ⇒ đập thoả mãn điều kiện độ bền thấm 2.2 - Trường hợp 2: Thượng lưu MNLTK: h1 = MNLTK - Zđáy = 79,4 – 51 = 28,4m Hạ lưu mực nước cao nhất: h2 = Zhl max – Zđáy = 58,7 - 51 = 7,7m Vì hệ số thấm tường nghiêng sân phủ nhỏ nhiều hệ số thấm thân đập nên áp dụng phương pháp gần Pavolopxki: bỏ qua lưu lượng thấm qua tường nghiêng sân phủ Hình Sơ đồ tính tốn thấm qua đập có tường nghiêng + sân phủ TH - Dùng phương pháp phân đoạn, xét đoạn từ mặt cắt (1-1) đến mặt cắt (2-2): q = kn - h1 − h3 T 0, 44T + Ls + m1h3 Đoạn từ mặt cắt (2-2) đến mặt cắt (3-3): h32 − h2 (h3 − h2 ) T q = kd + kn 2( L − m1h3 ) L − m1h3 + 0, 44T − m ' h2 Trong đó: + kđ hệ số thấm đất đắp đập, kđ = 10-6 m/s + kn hệ số thấm nền, kn = 10-5 m/s + T chiều dày tầng thấm nước nền, T = 13 m + h1 chiều cao cột nước thượng lưu đập ứng với MNDBT, h1 = 28,4 m + h2 chiều cao cột nước hạ lưu tương ứng, h2 = 7,7 m + h3 chiều cao cột nước sau tường nghiêng + m1 hệ số mái thượng lưu đập, m1 = 3,5 + m2 hệ số mái hạ lưu đập, m2 = + m’ hệ số mái thiết bị thoát nước, m’ = 1,5 + L = m1.Hđập + Bđỉnh + m2.(Zđỉnh – Zl.trụ) + Bcơ + Bl.trụ + mʹ.Hl.trụ– (Bl.trụ + 2.mʹ.Hl.trụ) + mʹ.h2 = 3,5.30,1 + + 3.(81,1 – 61) + + + 1,5.10 – (3 + 2.1,5.10) + 1,5.7,7 = 172,2 m + Ls chiều dài sân phủ, Ls = 113,6m Thay số ta có hệ phương trình:   28, − h3 28, − h3 −6 q = 13.10−6  ÷ = 13.10 119,32 + 3,5h3  0, 44.13 + 113, + 3,5.h3  q = 10 −5 =10 −5 - - h32 − 7, 13.( h3 − 7,7) + 10 −6 2(172, − 3,5h3 ) 172, − 3,5.h3 − 1,5.7,7 + 0, 44.13 h32 − 7, 13.( h3 − 7, 7) + 10−6 344, − 7h3 166,37 − 3,5.h3 20 (**) Dùng phương pháp thử dần, giải hệ phương trình (*) (**) ta được: H3 = 9,84 m Q = 1,57.10-6 m/s Phương trình đường bão hịa với trục tọa độ hình 4: y = h32 − X (m) (*) 40 h32 − h22 9,842 − 7,7 x = 9,842 − x = 96,83 − 0, 272 x L − m1h3 172, − 3,5.9,84 60 80 100 120 140 138 Y (m) 9,56 9.27 8,97 8,66 8,34 8.01 7,66 7.7=h2 Kiểm tra độ bền thấm: Với đập đất độ bền thấm bình thường (xói ngầm học, trơi đất) đảm bảo nhờ bố trí tầng lọc ngược thiết bị nước (mặt tiếp giáp với thân đập nền) Ngoài cần kiểm tra độ bền thấm đặc biệt để ngăn ngừa cố trường hợp xảy hang thấm tập trung điểm thân đập hay - + Với thân đập, cần đảm bảo điều kiện J d k h3 − h2 L − m1h3 d k ≤ [Jk]đ 9,84 − 7, 172, − 3,5.9,84 Trong J = = ≈ 0,016 Tra bảng P3-3, lấy theo số liệu Trugaep, cơng trình cấp II, đất đắp đập đất thịt pha cát có hệ số [Jk]đ = 0,65 d k ≤ Ta thấy J [Jk]đ, thân đập đảm bảo điều kiện thấm Với đập đảm bảo điều kiện: - n k J ≤ [Jk]n Trong : n k h1 − h2 Ls + L + 0,88.T − m '.h2 28,4 − 7,7 113,6 + 172,2 + 0,88.13 − 1,5.7,7 J = = ≈ 0,072 [Jk]n phụ thuộc loại cấp cơng trình, lấy theo Trugaep Tra phụ lục P3-2 với công trình cấp II đất sét ta có: [Jk]n = 0,8 Ta thấy J 1.3 - n k ≤ [Jk]n ⇒ đập thoả mãn điều kiện độ bền thấm Trường hợp : Thượng lưu MNLKT: h1 = MNLKT - Zđáy = 80,9 – 51 = 29.9 m Hạ lưu mực nước cao nhất: h2 = Zhl max + 0,5 – Zđáy = 58,7 + 0,5 51 = 8,2 m Vì hệ số thấm tường nghiêng sân phủ nhỏ nhiều hệ số thấm thân đập nên áp dụng phương pháp gần Pavolopxki: bỏ qua lưu lượng thấm qua tường nghiêng sân phủ Hình Sơ đồ tính tốn thấm qua đập có tường nghiêng + sân phủ TH - Dùng phương pháp phân đoạn, xét đoạn từ mặt cắt (1-1) đến mặt cắt (2-2): q = kn - h1 − h3 T 0, 44T + Ls + m1h3 Đoạn từ mặt cắt (2-2) đến mặt cắt (3-3): h32 − h2 (h3 − h2 ) T q = kd + kn 2( L − m1h3 ) L − m1h3 + 0, 44T − m ' h2 Trong đó: + kđ hệ số thấm đất đắp đập, kđ = 10-6 m/s + kn hệ số thấm nền, kn = 10-5 m/s + T chiều dày tầng thấm nước nền, T = 13 m + h1 chiều cao cột nước thượng lưu đập ứng với MNDBT, h1 = 29,9 m + h2 chiều cao cột nước hạ lưu tương ứng, h2 = 8,2 m + h3 chiều cao cột nước sau tường nghiêng + m1 hệ số mái thượng lưu đập, m1 = 3,5 + m2 hệ số mái hạ lưu đập, m2 = + m’ hệ số mái thiết bị thoát nước, m’ = 1,5 + L = m1.Hđập + Bđỉnh + m2.(Zđỉnh – Zl.trụ) + Bcơ + Bl.trụ + mʹ.Hl.trụ– (Bl.trụ + 2.mʹ.Hl.trụ) + mʹ.h2 = 3,5.30,1 + + 3.(80,9 – 61) + + + 1,5.10 – (3 + 2.1,5.10) + 1,5.8,2 = 172,35 m + Ls chiều dài sân phủ, Ls = 113,6m Thay số ta có hệ phương trình:   30 − h3 30 − h3 −6 q = 13.10−6  ÷ = 13.10 119,32 + 3,5h3  0, 44.13 + 113,6 + 3,5.h3  q = 10−5 (*) h32 − 8, 2 13.( h3 − 8, 2) + 10−6 2(172,35 − 3,5h3 ) 172,35 − 3,5.h3 − 1,5.8, + 0, 44.13 h32 − 8, 22 13.( h3 − 8, 2) =10 + 10−6 344,7 − 7h3 165,77 − 3,5.h3 −5 - - Dùng phương pháp thử dần, giải hệ phương trình (*) (**) ta được: H3 = 10,31 m Q = 1,65.10-6 m/s Phương trình đường bão hịa với trục tọa độ hình 4: y = h32 − X (m) 10 Y (m) 10.17 - (**) h32 − h22 10,312 − 8,2 x = 10,312 − x = 106, − 0, 287 x L − m1h3 172,35 − 3,5.10,31 30 9.88 50 9.59 70 9.28 110 8.64 130 8.31 136,1 8.2 Kiểm tra độ bền thấm: Với đập đất độ bền thấm bình thường (xói ngầm học, trơi đất) đảm bảo nhờ bố trí tầng lọc ngược thiết bị thoát nước (mặt tiếp giáp với thân đập nền) Ngoài cần kiểm tra độ bền thấm đặc biệt để ngăn ngừa cố trường hợp xảy hang thấm tập trung điểm thân đập hay + Với thân đập, cần đảm bảo điều kiện J d k h3 − h2 L − m1h3 d k ≤ [Jk]đ 10.31 − 8.2 172.35 − 3, 5.10.31 Trong J = = ≈ 0,0155 Tra bảng P3-3, lấy theo số liệu Trugaep, cơng trình cấp II, đất đắp đập đất thịt pha cát có hệ số [Jk]đ = 0,65 d k ≤ Ta thấy J [Jk]đ, thân đập đảm bảo điều kiện thấm Với đập đảm bảo điều kiện: - n k J ≤ [Jk]n Trong : n k h1 − h2 Ls + L + 0,88.T − m '.h2 29.9 − 8.2 113,6 + 172,35 + 0,88.13 − 1,5.8, J = = ≈ 0,076 [Jk]n phụ thuộc loại cấp cơng trình, lấy theo Trugaep Tra phụ lục P3-2 với cơng trình cấp II đất sét ta có: [Jk]n = 0,8 Ta thấy J n k ≤ [Jk]n ⇒ đập thoả mãn điều kiện độ bền thấm Tính thấm cho mặt cắt sườn đồi: Với tài liệu cho, sơ đồ chung mặt cắt sườn đồi đập không thấm, hạ lưu khơng có nước, nước kiểu áp mái Hình Sơ đồ tính thấm mặt cắt sườn đồi, cao trình +70m - Lưu lượng thấm Theo phương pháp phân đoạn, lưu lượng thấm q độ sâu h3, a0 xác định từ hệ phương trình sau:  h12 − h32 − Z 02 q1 = K 2δ sin α   h32 − a02 q = K  d 2( L − m1h3 − m2 a0 )   a0 q3 = K d m2 + 0,5  Trong đó: + L = 3,5.(81,1 – 70) + + 3.(81,1 – 70) = 79,15 m + h1 = 76,4 – 70 = 6,4 m + δ chiều dày trung bình tường nghiêng, δ = 3,5 m + Với m1 = 3,5 → α = 15,960 + Z0 = δ.cos α = 3,5.cos 15,960 = 3,37 (m) + K0 hệ số thấm tường nghiêng, K0 = 4.10-9 m/s + Kđ = 10-6 m/s Lưu lượng q1 = q2 = q3 = q.m 2  −9 6,4 − h3 − 3,37 q = 4.10  2.3,5sin15,96   h32 − a02 −6 q = 10  2(79,15 − 3,5h3 − 3a0 )   a0 −6  q3 = 10 + 0,5  - Thay số vào ta có hệ phương trình: Dùng phương pháp thử dần giải hệ phương trình ta được: a0 = 0,17 m h3 = 2,58 m q = 0,05.10-6 m/s Phương trình đường bão hịa với trục tọa độ hình - h32 − y= - 2q x = 6,66 − 0,1 x kd Kiểm tra độ bền thấm : Cần đảm bảo điều kiện : Jkđ ≤ [Jkđ] Trong : Jkđ = h3 2,58 = = 0,037 L − m1h3 79,15 − 3,5.2,58 Vậy Jkđ = 0,037 < [Jkđ] = 0,60 → Đập thỏa mãn độ bền thấm