CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA CÁC QUÁ TRÌNH THỦY ĐỊA CƠ 1 Đặt bài toán và những nhiệm vụ lập sơ đồ thủy địa cơ Lập sơ đồ thủy địa cơ bao gồm sự lựa chọn và l[.]
CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA CÁC QUÁ TRÌNH THỦY ĐỊA CƠ Đặt toán nhiệm vụ lập sơ đồ thủy địa Lập sơ đồ thủy địa bao gồm lựa chọn lập luận sơ đồ tính tốn q trình thuỷ địa Lập sơ đồ thuỷ địa hồn cảnh cơng trình cụ thể cần giải sở phân tích kỹ lưỡng điều kiện địa chất kết hợp với việc đặt vấn đề nghiên cứu lý thuyết (toán cơ) theo nguyên tắc sau: Sơ đồ ban đầu kiểm tra định lƣợng tính đắn hợp lý sơ đồ ban đầu xác hóa sơ đồ Trong trường hợp tổng quát thiết phải ý đến mức độ tin cậy thông số tính tốn độ xác kết thực tế 1 Đặt toán nhiệm vụ lập sơ đồ thủy địa Sơ đồ hóa q trình theo thủy địa nhằm giải vấn đề chủ yếu sau: Đánh giá tính chất biến đổi q trình theo thời gian (ổn định, giả ổn định, không ổn định) đánh gía khả nghiên cứu q trình theo quan niệm quy ước tĩnh học; Xác lập cấu q trình mặt khơng gian; Lập luận việc chọn phương trình (chuyển động, liên tục, trạng thái) điều kiện biên chúng; Đưa thơng số tính tốn, nêu lên biến đổi chúng không gian theo thời gian 2 Vấn đề lập sơ đồ trình địa Đa số tốn địa có tính động lực không ổn định Trạng thái không ổn định thay hàng loạt trạng thái ổn định tức thời luân phiên Ta quy ước khối đất đá hệ học trạng thái tĩnh hay đánh giá ổn định hệ theo trạng thái (tĩnh học) giới hạn Nhiều trình địa diễn theo thời gian thực tế đánh giá theo giới hạn cuối (khi t ∞) trình động lực học không ổn định Trạng thái ứng suất - biến dạng ổn định quy ước xác định kiến trúc khối tính chất vật lý học đất đá, hình dạng biên tải trọng cho trước Vấn đề lập sơ đồ trình địa Cần lập sơ đồ cịn lý do: Việc đánh giá (ước lượng) trạng thái ứng suất - biến dạng khối đất đá toán phức tạp đơn giản hóa Tính phức tạp – ước lượng phải xét tới tồn hai kiểu miền khối đất đá: Miền trạng thái ứng suất giới hạn; Miền chưa đạt trạng thái ứng suất giới hạn đất đá cịn có “độ bền dự trữ” trường hợp tổng quát, việc xác định trạng thái ứng suất - biến dạng khối đất đá liên quan tới việc xác định ranh giới phân bố vùng giới hạn, đặc biệt trạng thái ứng suất thay đổi theo thời gian 2 Vấn đề lập sơ đồ trình địa Việc đơn giản hóa thường thay việc giải tốn hỗn hợp việc giải hệ phương trình gồm thành phần ứng suất Như vậy, mô hình tính tốn quy hai phương án “cực” tĩnh: Mơ hình mơi trường biến dạng tuyến tính - giả thiết có quan hệ tuyến tính ứng suất biến dạng (đối với khối đất đá, điều thường tương đương với giả thiết khơng có vùng giới hạn phạm vi tính tốn) Mơ hình trạng thái ứng suất giới hạn - giả thiết điểm thuộc khối đất đá tính tốn (hoặc phận dự đốn khối đất đá) có trạng thái ứng suất giới hạn Vấn đề lập sơ đồ trình địa thấm Lập sơ đồ thấm tiền đề cho việc biểu thị quy luật hình thành nước đất điều kiện thủy động lực (thấm) với việc diễn tả đầy đủ mặt toán học vấn đề cần nghiên cứu Khi lập sơ đồ địa thấm, ta xác định đặc trưng diễn biến q trình theo thời gian (ổn định, khơng ổn định), kiến trúc khơng gian mơ hình tốn học dòng chảy Kiến trúc bao gồm phương trình vi phân, điều kiện biên cấu trúc bên dịng chảy (do phân bố thơng số địa thấm định) Để xây dựng mơ hình tốn, người ta dùng khái niệm hai chế độ thấm – phân biệt với biểu biến dạng vỉa: cứng, đàn hồi 3 Vấn đề lập sơ đồ trình địa thấm Kiến trúc dòng thấm: KTDT định đặc điểm biến dạng lưới thủy động lực Lưới gồm hệ thống đường đẳng áp (Nối điểm có cột nước) đường dịng (chỉ hướng dịng chảy), tiếp tuyến với đường dịng điểm xác định hướng dòng chảy Trong đất đá đẳng hướng, đường dịng thẳng góc với đường đẳng áp (hướng dòng chảy trùng với gradient cột nước lớn Hi-1 Hi Hi Hi-1 Những yếu tố lƣới chuyển động dòng chảy: đƣờng liền đƣờng dòng; đƣờng đứt - đƣờng đẳng áp Vấn đề lập sơ đồ q trình địa thấm Kiến trúc dịng thấm: Dạng dòng chảy tổng quát dịng chảy khơng gian, lưới thủy động lực bị biến dạng theo hướng Trong thực tế tính tốn, dạng ngoại lệ Dạng dịng chảy dùng rộng rãi tính tốn ĐCTV dòng chảy phẳng mặt cắt phẳng đứng mặt Trong dòng chảy phẳng đứng biến dạng đường dòng xảy chủ yếu mặt phẳng đứng, mặt đường dòng song song với Trong dòng chảy phẳng ngang, biến dạng đường dòng xảy chủ yếu mặt bằng, cịn mặt cắt thẳng đứng đường dịng song song với 3 Vấn đề lập sơ đồ trình địa thấm Kiến trúc dòng thấm: Đối với dòng phẳng ngang, dùng lưu lượng đơn vị q (lưu lượng dòng chảy ngang có bề rộng 1m) thay cho vận tốc thấm Với lớp có cấu trúc đồng nhất, theo định luật Darcy ta có: q kmI TI Trong đó: T - độ dẫn dòng lưu lượng đơn vị dòng chảy với gradient đơn vị Trong dòng chảy đồng theo chiều đứng T=km, với dòng phẳng ngang nhiều lớp có tính thấm khác thì: T k1 m1 k m Vấn đề lập sơ đồ trình địa thấm Kiến trúc dòng thấm: Loại dòng chảy đơn giản dịng tuyến tính, tất đường dòng song song với Hướng dòng chảy đặt trùng với hướng trục x Hình 4b - thấm xuyên Thấm xuyên xảy khi: kpc