Bì viết Mô phỏng theo mặt bằng bài toán thấm qua đê đất đồng chất có giếng giảm áp cung cấp một công cụ tính toán hữu ích mô phỏng bài toán tính thấm qua đê có giếng giảm áp với chi phí tính toán nhỏ hơn nhiều so với bài toán tính theo mô hình ba chiều.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 MƠ PHỎNG THEO MẶT BẰNG BÀI TỐN THẤM QUA ĐÊ ĐẤT ĐỒNG CHẤT CÓ GIẾNG GIẢM ÁP Trần Thế Việt Trường Đại học Thủy lợi GIỚI THIỆU Giếng giảm áp hệ thống giếng khoan có kết cấu ống lọc thường dùng kết hợp với biện pháp kiểm sốt dịng thấm khác tầng phủ chống thấm thượng lưu, khoan phụt, tường chống thấm,…vv để đảm bảo ổn định thấm cho cơng trình thủy cơng [1] Dòng thấm tập trung vào hệ thống giếng giúp làm giảm áp lực nước lỗ rỗng thân cơng trình, triệt tiêu mạch đùn sủi, giảm nguy ổn định cơng trình [2] Tuy vậy, thực tế q trình mơ tính tốn dịng thấm cơng trình có dùng giếng giảm áp nhiều hạn chế Việc thiết kế hệ thống giếng giảm áp thường dùng kết toán phẳng, chưa phản ánh chất vấn đề, nhiều trường hợp cho kết có độ tin cậy thấp Mơ hình mơ theo tốn khơng gian lại phức tạp, cần nhiều loại số liệu đầu vào với thời gian tính chi phí lớn Nghiên cứu áp dụng tính modul SEEP/W [3] phần mềm Geostudio.v2019 với nhiều cải tiến so với phiên trước chức “phân tích theo mặt bằng” – “plan view analysis” để phân tích tốn hạ thấp mực nước ngầm sau đê đất đồng chất dùng giếng giảm áp Tính dùng để tính ảnh hưởng tương đối khoảng cách bố trí giếng đến thấm phân bố áp lực nước lỗ rỗng cơng trình ngăn nước đất Cách phân tích theo mặt tương tự mơ hình hai chiều (2D) Tuy nhiên, khác biệt mặt phân tích mặt ngang Phương pháp coi lưới phần tử hữu hạn nằm cạnh thay đứng thẳng đứng vng góc mặt phẳng thẳng đứng Điều giúp việc mô biến đổi mặt đo áp gây hút bơm nước trở nên khả thi Ngoài ra, cho phép ta định nghĩa điều kiện biên cho nút vị trí bất kỳ, ưu điểm so với việc mô theo mơ hình 2D truyền thống Do đó, nghiên cứu cung cấp cơng cụ tính tốn hữu ích mơ tốn tính thấm qua đê có giếng giảm áp với chi phí tính tốn nhỏ nhiều so với tốn tính theo mơ hình ba chiều Đây công cụ hiệu giúp kỹ sư thiết kế tính chọn giải pháp sơ để xác định thông số thiết kế quan trọng khoảng cách bố trí tối ưu giếng PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thực tế thường yêu cầu lắp đặt dãy giếng giảm áp phía hạ lưu đê để đảm bảo an toàn ổn định thấm, để hạ thấp mực nước ngầm phía hạ lưu cơng trình [3] Trong khâu thiết kế, việc xác định khoảng cách tối ưu giếng có ý nghĩa quan trọng để đáp ứng kịch làm việc đảm bảo tiêu chuẩn an toàn, kinh tế cho cơng trình Nghiên cứu dùng module SEEP/W [3] phần mềm Geostudio để tính thấm qua SEEP/W thiết lập sở định luật Darcy cho dịng thấm bão hịa khơng bão hịa: v = ki 110 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 nước thấm qua đê tập trung vào hệ thống giếng Khoảng cách (KC) bố trí giếng có ảnh hưởng lớn tới lượng nước thu giữ hệ giếng Bảng trình bày quan hệ lượng nước thấm qua mặt cắt (MC) đỉnh đê mặt cắt sau hệ thống giếng ứng với khoảng cách bố trí giếng khác 12 50 45 11 40 35 30 10 [m] 25 20 v – vận tốc thấm Darcy, k – hệ số thấm i – gradient thủy lực Với mục tiêu nêu, nghiên cứu phân tích đoạn đê đất dài 50m, đồng chất dày 10m, hệ số thấm k = × 10-5 m/s Đê thi cơng phía bên trái mặt (Hình 1) Mực nước thượng lưu ổn định cao trình 13m Giả thiết giếng làm việc bình thường, việc bơm hút nước phía hạ lưu tiến hành để đảm bảo mực nước giếng ln giữ cao trình 7m Các phương án khoảng cách giếng phân tích gồm: 5m; 10 m; 25m; 50m khơng bố trí giếng Hình thể kích thước mơ hình tính theo mặt mơ hình tính theo mặt cắt ngang truyền thống 15 10 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 (a) 50 45 11 40 30 10 [m] 35 25 20 15 10 Hình Mơ hình phân tích theo mặt dùng SEEP/W 12 0 KẾT QUẢ TÍNH TỐN 10 15 20 25 30 35 40 45 50 (b) Kết tính phân bố tổng cột nước thấm chưa có giếng giếng cách 5m thể Hình 2a 2b Sự phân bố đường đồng mức Hình 2a thể giá trị gradient thấm số toàn miền Ngược lại, Hình 2b, khơng có đường tổng cột nước thấm phía sau hệ thống giếng tức khơng có dịng thấm vùng Điều tồn Hình Phân bố tổng cột nước thấm a) chưa có giếng b) giếng cách 5m Có thể thấy: tổng giá trị hai mặt cắt lưu lượng trường hợp 120 m3/ngày Sự chênh lệch giá trị hai mặt cắt lượng nước bị thu giữ hệ thống giếng Do đó, mật độ bố trí giếng dày, lưu lượng nước thấm qua đê lớn 111 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Ảnh hưởng mật độ giếng (KC giếng) tới phân bố lại giá trị áp lực nước lỗ rỗng dọc theo mặt cắt ngang có tung độ Y = 25m thể Hình Bảng Lượng nước thấm qua MC đỉnh đê MC sau hệ thống giếng ứng với phương án khoảng cách giếng khác Khoảng cách giếng (m) Nước thấm qua MC đỉnh đê (m3/ngày) Nước thấm qua MC sau giếng (m3/ngày) 60,00 60,00 50 76,23 43,77 25 88,18 31,82 10 104,96 15,04 113,44 6,56 đặc biệt đất có nhiều lớp mặt cắt địa chất phức tạp, mơ hình phân tích theo mặt cho kết với độ tin cậy thấp Mơ hình tính nghiên cứu nghiên cứu trước giả thiết đất đồng có chiều dày không đổi Tuy nhiên, cho phép người dùng mơ tương đối xác chiều dày thấm nước thơng qua việc định nghĩa hàm số thể thay đổi chiều dày đất theo không gian giúp làm tăng độ tin cậy xác kết tính Một nhược điểm nghiên cứu chưa xét ảnh hưởng yếu tố đường kính giếng tới kết tính Đây hướng mở cho nghiên cứu tương lai Kết nghiên cứu mở rộng để xác định khoảng cách bố trí tối ưu giếng cách tính thử dần vào mục tiêu u cầu cụ thể cơng trình để lựa chọn phương án KẾT LUẬN Hình Phân bố cột nước áp dọc theo MC có Y = 25m ứng với KC giếng khác Có thể thấy, có mặt giếng giảm áp góp phần làm giảm đáng kể giá trị cột nước thấm Mật độ giếng dày hiệu hạ thấp cột nước áp lớn THẢO LUẬN Theo số nghiên cứu, kết tính theo mơ hình mặt mơ hình 3D cho thấy khác biệt nhỏ mơi trường có dịng thấm chủ yếu theo phương ngang điều kiện biên có tính tương đồng Ở vị trí có xuất dịng thấm đứng, điều kiện biên có khác biệt nhiều, kết có sai khác đáng kể Trong trường hợp Mơ hình phân tích tốn thấm qua đê xử lý giếng giảm áp theo mặt SEEP/W cho kết sơ với độ xác chấp nhận giai đoạn thiết kế sở Kết tốn hữu ích việc đánh giá ảnh hưởng mật độ giếng giảm áp đến dòng thấm đê, đập đất ảnh hưởng giếng giảm áp đến phân bố áp lực nước lỗ rỗng thân cơng trình Cần ý rằng, khắc phục nhược điểm mơ hình 2D truyền thống, mơ hình phân tích thấm theo mặt khơng hồn tồn tốn ba chiều TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 9157 : 2012 – Cơng trình thủy lợi – Giếng giảm áp – Yêu cầu thi công kiểm tra nghiệm thu, Tổng cục đo lường chất lượng [2] TCVN 8413:2010 – Cơng trình thủy lợi – Vận hành bảo dưỡng hệ thống giếng giảm áp cho đê, Tổng Cục Đo lường chất lượng [3] Geoslope International Ltd (2019) Seep/W user’s guide for finite element analyses Calgary, Alberta, Canada 112 ... tốn thấm qua đê xử lý giếng giảm áp theo mặt SEEP/W cho kết sơ với độ xác chấp nhận giai đoạn thiết kế sở Kết toán hữu ích việc đánh giá ảnh hưởng mật độ giếng giảm áp đến dòng thấm đê, đập đất. .. nước thấm qua đê tập trung vào hệ thống giếng Khoảng cách (KC) bố trí giếng có ảnh hưởng lớn tới lượng nước thu giữ hệ giếng Bảng trình bày quan hệ lượng nước thấm qua mặt cắt (MC) đỉnh đê mặt. .. Bảng Lượng nước thấm qua MC đỉnh đê MC sau hệ thống giếng ứng với phương án khoảng cách giếng khác Khoảng cách giếng (m) Nước thấm qua MC đỉnh đê (m3/ngày) Nước thấm qua MC sau giếng (m3/ngày)