Đồ án thủy công 1

đồ án thủy công 1 - thiết kế đập đất Đại học bách khoa Đà Nẵng

Phần 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH VÀ TÀI LIỆU CƠ BẢN

1.1 Nhiệm vụ công trình

Xây dựng hồ chứa nước trên sông với các nhiệm vụ chính là:

1 Cấp nước tưới cho 5000 ha ruộng đất canh tác

2 Cấp nước sinh hoạt cho 7000 dân

3 Kết hợp nuôi trồng thủy sản và du lịch sinh thái

4 Kết hợp thủy điện nhỏ với công suất N= 1000KW

1.2 Các hạng mục công trình đầu mối

Tại đầu mối có 3 hạng mục công trình chủ yếu được xây dựng:

1 Đập chính ngăn sông – được chọn phương án là đập đất

2 Công trình tràn tháo lũ với 2 phương án có thể lựa chọn là Đường tràn dọc hoặc mángtràn ngang; Tràn hoạt động theo kiểu tràn tự do

3 Một cống ngầm lấy nước có tháp đóng mở đặt dưới thân đập đất để lấy nước phục vụtưới

1.3 Các tài liệu cơ bản dùng để thiết kế:

1 Tài liệu địa hình :

- Cho trước bình đồ địa hình vùng tuyến tỷ lệ 1:2000

- Tuyến đập thiết kế đã được chọn trước trên bình đồ

- Có 8 bình đồ 01-02-03-04-05-06-07-08 – Sinh viên được chỉ định làm đồ án với 1 bình đồ cụ thể (theo số đề trong bảng 3)

- Tài liệu địa chất : Địa chất tuyến đập tương đối đơn giản, có 3 lớp, từ trên xuống :

o Lớp 1 : Lớp phủ tàn tích dày từ 0,5-1,2m phân bố ở 2 bên bờ

o Lớp 2 : Lớp bồi tích lòng sông thấm mạnh, có bề dày từ 1-20m

o Lớp 3 : Lớp dưới cùng là đá gốc rắn chắc, mức độ nứt nẽ trung bình

o Chỉ tiêu cơ lý của lớp nền bồi tích được cho ở bảng 1

- Từ bình đồ địa hình, tuyến đập sinh viên phải vẽ được mặt cắt dọc địa hình tuyến đập

- Sau đó căn cứ vào số liệu về vị trí các lổ khoan và bề dày các lớp đất tại từng lỗ khoan

để vẽ mặt cắt địa chất dọc tuyến đập

2 Tài liệu về vật liệu xây dựng :

- Đất đắp đập : Trong khu vực xây dựng có 3 bãi vật liệu, đất thuộc loại thịt pha cát, thấm nước tương đối mạnh, đất ở các bãi vật liệu là tương đối đồng nhất, có đủ trữ lượng để đắp đập đồng chất Điều kiện khai thác bình thường Chỉ tiêu cơ lý cho ở bảng 1

- Đất sét : có thể khai thác cách vị trí xây dựng đập 4km, đủ yêu cầu và trữ lượng để làm vật chống thấm

- Đá : Có trữ lượng lớn, đủ để xây dựng bảo vệ mái, vật thoát nước và tường chắn sóng… Đá có các chỉ tiêu cơ lý như sau :

(km)

MNC(m)

Qtk(MNC)

Q(MNBT)

(1

)

- D(km) : Chiều dài truyền sóng (còn gọi là đà gió) ứng với MNDBT

-D’(km) : Chiều dài truyền sóng ứng với MNLTK

D’=D+0,5km = 4.5+0.5 = 5 (km)-MNC(m) : Cao trình mực nước chết của hồ chứa : 66.5(m)

-MNDBT(m) : Cao trình mực nước dâng bình thường của hồ chứa : 95.8(m)

-MNLTK (m) : Mực nước lũ thiết kế được tính bằng MNDBT cộng thêm cột nước lớnnhất trên đĩnh tràn tự do :

MNLTK = MNDBT + Ht max (1) +Trong đó: Ht max là cột nước lớn nhất trên tràn tự do khi xãy ra lũ thiết kế - cho Ht max = 4m

1.4 Phân tích chọn tuyến Đập, Công trình Tràn và Tuyến Cống lấy nước

Việc chọn tuyến xây dựng công trình phải dựa vào bình đồ khu vực cần xây dựng côngtrình và kết quỏ trình khảo sỏt tỡnh hình địa chất của khu vực:

+ Về mặt địa hình : cần phải cố gắng chọn tuyến hẹp để giảm được khối lượng đắpđập chính nhưng củng phải cần quan tâm đến tuyến đập phụ (nếu có) để tổng khối lượngcủa cả công trình là nhỏ nhất

Ngoài ra cần phải tìm cách để giảm diện tích mặt hồ (nếu có thể được) để cho diện tíchngập lụt nhỏ nhất để giảm thiệt hại và lượng bóc hơi mặt thoáng

Tuyến được chọn phải thuận lợi cho việc bố trí đường tràn tháo lũ và giá thành đườngtràn tháo lũ là rẻ nhất, hạn chế dòng chảy theo mái đập và thuận lợi cho việc bố trí cáccông trình nối tiếp ở hạ lưu cùng với các công trình trong hệ thống

+ Về mặt địa chất chọn tuyến có nền đồng chất và vững chắc không có nứt gãy lớn,các chỉ số , C lớn, hệ số thấm bộ, chiều dày tầng thấm nhỏ.

+ Về điều kiện thi công : tuyến được chọn phải thuận lợi cho việc dẫn dòng thi công,giao thông đi lai vận chuyển vật liệu thi công và máy móc thiết bị thi công dể dàng thuậnlợi

1.5 Phân tích chọn loại đập, hình thức tràn và cống lấy nước.

Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất và căn cứ vào vật liệu xây dựng đó đã nêu ở trên

ta thấy điều kiện điều kiện về vật liệu xây dựng rất thuận lợi để tiến hành xây dựng đậpđất, ta chọn loại hình đập là đập đất để hạ giá thành sản xuất, và tận dụng được nguồn vậtliệu địa phương, rút ngắn thời gian thi công

- Hồ cấp nước tưới cho 5000 ha đất canh tác  công trình cấp III

- Cấp nước sinh hoạt cho 7000 dân

- Kết hợp nuôi trồng thủy sản và du lịch sinh thái

- Kết hợp với thủy điện nhỏ với công suất 1000KW

b) Theo đặc tính kĩ thuật của công trình:

MNLTK = MNDBT + Ht max = 128,0 + 4 = 132,0 (m)

Cao trình đỉnh đập: (chọn d = 2m)

Zđỉnhđập = MNLKT + d = 132,0 + 2 = 134,0 (m)Vậy chiều cao đập H = Zđỉnhđập - Zđáyđập = 134,0 – 100,0 = 34,0 (m)

 Công trình là đập đất đặt trên nền đất sét, chiều cao đập 34,0m nên công trình là côngtrình cấp II

- Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để thiết kế, kiểm tra công trình

(tra theo bảng 4 QCVN 04-05:2012/BNNPTNT trang16)

 Tần suất thiết kế: P = 1%

 Tần suất kiểm tra: P = 0,2%

- Tần suất gió thiết kế:

(tra theo bảng 3 TCVN 8216:2009 trang 20)

- Chiều cao an toàn của đập:

(tra theo bảng 2 TCVN 8216:2009 trang 20)

TK và lũ KT) đảm bảo nước không tràn qua đỉnh đập quy định theo cấp công trình

Độ vượt cao của đỉnh đập xác định theo công thức :

hđ=∆h + hsl + aTrong đó:

Δh: Chiều cao nước dềnh do gió (m).h: Chiều cao nước dềnh do gió (m)

hsl: Chiều cao sóng leo lên mái (m)

a : Chiều cao an toàn (m)

Độ vượt cao của đập quy định khác nhau cho 3 trường hợp:

a) Mực nước dâng bình thường:

 Chiều cao nước dềnh do gió:

Xác định theo công thức 114 TCVN 8241:2010 mục A.2.2:

w - Góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió w = 00;

Vw - Vận tốc gió tính toán ứng với P = 4%, xác định theo điều A.3.3

L - Đà sóng (m); L = 1,2.103 m

Kw - hệ số lấy theo bảng A2 Có Vw = 22,734m/s  Kw = 2,35.10-6

d – Chiều sâu ứng với mực nước tính toán

Xác định giá trị V w : Tính theo công thức 115 TCVN 8421:2010

V w = k fl k l V l =0,842.1.27=22,734 (m/s) Trong đó:

k fl : hệ số tính chuyển các số liệu vận tốc gió được đo bằng phong kế, được tính theo công thức k fl =0,675+4,5/V l =0,842.

k l : hệ số quy đổi vận tốc về điều kiện mặt thoáng của vùng nước; k l =1.

V l : Vận tốc gió tại độ cao 10m trên mặt đất; V l =32m/s.

Xác định chiều sâu ứng với mực nước tính toán:

 Chiều cao sóng leo trên mái:

Theo TCVN 8421:2010, chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như sau:

Hrun(1%) = Kr Kp Ksp Krun h1%

Trong đó:

+ Kr, Kp: hệ số nhám và hệ số hút nước của mái dốc, được lấytheo bảng 6

+ Ksp: Hệ số phụ thuộc vào tốc độ gió và hệ số mái nghiêng m.Tra bảng 7: với Vw = 27 m/s, m = 3  5  K sp = 1,5

+ Krun: Hệ số, được lấy theo các đồ thị ở Hình 11 tùy theo độthoải của sóng vùng nước sâu

o Xác định chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo p =1%:

- Giả thiết sóng nước sâu (d/λ>0,5 và d≥2h 1% )

- Tính các giá trị không thứ nguyên:

9,81.6.3600

9320,6722,734

9,81.1200

22,7822,734

w

w

gt V gL V

V w : vận tốc gió tính toán; V w =22,734m/s.

L: đà sóng ứng với MNDBT; L=1,2.10 3 m

Từ giá trị trên tra đồ thị A1ứng với đường bao trên cùng được:

2 w

0,0849320,67

3,93

w

w

gh V gt

0,00922,78

0,00922,78

Chiều dài sóng trung bình:

o Vậy chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% là:

 Chiều cao nước dềnh do gió:

Xác định theo công thức 114 TCVN 8241:2010 mục A.2.2:

w - Góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió w = 00;

Vw - Vận tốc gió tính toán ứng với P = 50%, xác định theo điều A.3.3

L - Đà sóng (m); L = 1200+500=1700 m

Kw - hệ số lấy theo bảng A2 Có Vw = 12m/s  Kw = 2,1.10-6

d – Chiều sâu ứng với mực nước tính toán

Xác định giá trị V w : Tính theo công thức 115 TCVN 8421:2010

V w = k fl k l V l =1.1.12=12 (m/s) Trong đó:

k fl : hệ số tính chuyển các số liệu vận tốc gió được đo bằng phong kế, được tính theo công thức k fl =0,675+4,5/V l =1,05 => chọn k fl =1

k l : hệ số quy đổi vận tốc về điều kiện mặt thoáng của vùng nước; k l =1.

V l : Vận tốc gió tại độ cao 10m trên mặt đất; V l =12m/s.

Xác định chiều sâu ứng với mực nước tính toán:

d = MNLTK - Z đáyđập =(128,0+4,0)-100,0=32,0m

Thay số vào trên ta xác định được độ cao nước dâng do gió:

∆ h set=2,1.10−6. 122.1,7 103

9,81.(32,0+0,5 ∆ h set)cos(0 )

Giải pt bậc 2, ta được: ⌊ ∆ h set=0,0016 m

∆ h set=−64,002m¿ ¿

 hset = 0,0016(m)

 Chiều cao sóng leo trên mái:

Theo TCVN 8421:2010, chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như sau:

o Xác định chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo p =1%:

- Giả thiết sóng nước sâu (d/λ>0,5 và d≥2h 1% )

- Tính các giá trị không thứ nguyên:

9,81.6.3600

1765812

9,81.1200

115,8112

w

w

gt V gL V

V w : vận tốc gió tính toán; V w =12m/s.

L: đà sóng ứng với MNLTK; L=1,7.10 3 m

Từ giá trị trên tra đồ thị A1ứng với đường bao trên cùng được:

2 w

0,09517658

4, 4

w

w

gh V gt

0,027115,81

0,027115,81

V gh

Đối chiều điều kiện: d=28,0m>0,5λ=0,5.6,286=3,143m

Vậy sóng là sóng nước sâu.

Chiều cao sóng ứng với mực nước đảm bảo 1% xác định theo công thức sau:

 Vậy chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% là:

H đập =  đỉnh đập – Z đáy = 134 – 100 = 34 (m) 2.2.2 Bề rộng đỉnh đập B

(Theo TCVN 8216:2009 mục 6.2.1 trang 21)

Chiều rộng đỉnh đập được xác định theo yêu cấu tạo, theo điều kiện giao thông và quốcphòng

Khi sử dụng đỉnh đập làm đường giao thông thì chiều rộng định phải xác định theo cácquy định của giao thông, có xét tới nhu cầu quản lý khai thác

Khi không sử dụng đỉnh đập làm đường giao thông thì chiều rộng đỉnh phải xác địnhtheo kích thước của các máy móc dùng trong xây dựng và quản lý, đảm bảo đi lại thuận lợicho công cụ vận chuyển cầu trục thi công

Vì đập không có yêu cầu giao thông nên B = 6 (m)

Mái dốc của đập có thể sơ bộ như sau:

Mái thượng lưu: chọn m1 = 4

Mái thượng lưu: 100 đến 118 chọn m = 4,00

118 đến 134 chọn m = 3,5Mái hạ lưu: 108 đến 119 chọn m = 3,5

+ Chống thấm kiểu tương nghiêng + chân răng (cắm xuống tận tầng không thấm).+ Chống thấm kiểu tờng lõi + chân răng

- Nếu tầng thấm dày (T >10m) : phưong án hợp lý là dùng thiết bị chống thấm kiểutường nghiêng + sân phủ

Theo đề bài cho tầng thấm T=19 m > 10 m Ta chọn phương án: Dùng vật chống thấmkiểu tường nghiêng + sân phủ

A Tường nghiêng

a) Chiều dày tường nghiêng

(Theo TCVN 8216 :2009 mục 6.4.1-e trang 26)

Trên đỉnh : thường m Chọn  = 1,0m1

Dưới đáy : Thường  cp

Z J

Các kích thước cơ bản của sân trước như sau:

a Chiều dài sân (L S ):

Được xác định theo các yêu cầu kinh tế và kĩ thuật Thường sơ bộ định trước LS , Sau

đó tính toán thấm và ổn định công trình, dựa vào các kết quả tính toán này để điều chỉnh lại

LS cho hợp lý

8,0

1 



Công thức kinh nghiệm sơ bộ định LS như sau : LS = (3 5) H

Trong đó: H là độ chênh cột nước trước và sau công trình Lấy trường hợp bấtlợi nhất, H là cột nước lớn nhất ứng với trường hợp hạ lưu không có nước; thượng lưuứng với MNLTK

H = MNLTK - ZĐáyđập = 132,0 – 100,0 = 32,0 (m)

LS = (3  5)H = 99  165 (m)  Lấy Ls = 150 m

- Để tránh biến dạng thấm cho lõi giữa và tường nghiêng tại mặt tiếp xúc khi J lớn

cần có lớp quá độ xây dựng theo nguyên tắc tầng lọc ngược ở hai mặt thượng và hạlưu của tường và lõi

- Với tường nghiêng phải có một lớp bảo hộ ở thượng lưu để trành nứt nẻ do thay đổi

nhiệt độ, cần có lớp bảo vệ bằng cát hoặc sỏi cuội với chiều dày không nhỏ hơn 1m.Mái tường nghiêng phải đảm bảo ổn định trượt cho cả tường nghiêng và lớp bảo vệ

- Nếu đập được xây dựng trên nền đất không thấm nước hoặc ít thấm thỡ lõi giữa

hoặc tường nghiêng phải chôn sâu vào nền một độ sâu lớn hơn 0,5 m để chống thấmtiếp xúc

- Nếu đập được xây dựng trên nền đá không thấm nước thì vật chống thấm phải nối

tiếp với nền bằng gối bê tông

b Chiều dày sân phủ

- Mặt trên của sân phủ phủ một lớp sạn dày 1m để đảm bảo sân trước khi thi cônghoặc tháo nước trong hồ không bị nứt nẻ

Ở đầu t1 0,5m; chọn t1 = 3,0m

Ở cuối t2 ; chọn t2 = 6m

2.2.5 Vật thoát nước

Thường phân biệt 2 đoạn theo chiều dài đập:

a) Đoạn lòng sông : Hạ lưu có nước

- Chiều sâu nước ứng với MNHLmax và MNHLbt

HHLmax = MNHLmax – Zđáyđập = 105,2 – 100,0 = 5,2 (m)

HHLmin = MNHLBT – Zđáyđập = 102,8 – 100,0 = 2,8 (m)

- Chọn thiết kế thoát nước kiểu lăng trụ Cao trình lăng trụ cao hơn mực nước hạ lưulớn nhất, đảm bảo trong mọi trường hợp đường bão hoà không đổ ra mái hạ lưu; để đạtđược điều này, thường độ vượt cao của đỉnh lăng trụ so với mực nước hạ lưu max phải



  J H

bằng 1 2 (m) Bề rộng đỉnh lăng trụ thường 1,5 (m) Chọn bằng 2 (m) Mái trước vàsau lăng trụ chọn theo mái tự nhiên của đống đá (m’1 = 1,5 ; m’2 = 1,5).

HLT = HHLmax + 1,5 = 5,2 + (1  2) = 6,2  7,2 (m)  Chọn HLT = 8,0 (m)

ZLT = Zđáyđập + HLT = 100,0 + 8,0 = 108,0 (m)

Mặt tiếp giáp của lăng trụ với đập và nền cần có tầng lọc ngược

b) Đoạn sườn đồi

Ứng với trường hợp hạ lưu không có nước; sơ đồ đơn giản nhất có thế chọn là thoátnước kiểu áp mái

 Xác định vị trí đường bão hòa để bố trí vật liệu xây dựng thân đập và đánh giá sự

ổn định của mái dốc hạ lưu

 Tính toán Gradien thấm để đánh giá mức độ xói ngầm chung và xói ngầ, cục bộ

Từ đó xác định kích thước đập và kết cấu đập

b Các trường hợp tính toán:

Thấm qua đập đất phải ứng với những mức nước thương hạ lưu nhất định Mực nước thượng hạ lưu quy định gồm những trường hợp sau đấy:

o Thượng lưu ứng với MNDBT, hạ lưu là mức nước thấp nhất

o Thượng lưu là mức nước cao nhất và hạ lưu có mực nước ứng với lưu lượng lũ tháo xuống khi mức nước thượng lưu cao nhất

o Thượng lưu là mực nước hạ thấp từ MNDBT đến mực nước thấp nhất trong thời gian khai thác (MNC) và hạ lưu là mực nước thấp nhất

2.3.2 Tính thấm cho mặt cắt lòng sông

Theo tài liệu mặt cắt lòng sông, hạ lưu có nước, thiết bị thoát nước chọn loại lăng trụ

Vì hệ số thấm của tường nghiêng nhỏ hơn rất nhiều so với hệ số thấm của nền và thân đập nên có thể áp dụng phương pháp giải gần đúng Pavlopxi: bỏ qua lưu lượng thấm ở tường nghiêng – sân phủ

a) Trường hợp 1: Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là MNHLBT.

Dùng phương pháp phân đoạn, bỏ qua độ cao hút nước a0, ta có hệ phương trình sau

L – chiều dài đáy đập (L =208,83 m)

Ls – chiều dài sân trước (Ls = 150,0 m)

Phương trình đường bão hòa trong hệ trục tọa độ như trên hình (1-1) có dạng:

d K

[JK]d Tra trong bảng P3-3, với loại đất là đất sét

[JK]d = 1,10  Thoả mãn điều kiện thấm của đập

1 2

2

28 2,8

0,06700,88 ' 150 214,92 0,88.19 1,5.2,8

n K S

h h J

 Thoả mãn điều kiện thấm của nền đập

b) Trường hợp 2: Thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là MNHL max.

L – chiều dài đáy đập (L =214,92 m)

 K n

n

J 

Ls – chiều dài sân trước (Ls = 150,0 m)

Phương trình đường bão hoà trên trục toạ độ (hình 2) có dạng:

d K

[JK]d Tra trong bảng P3-3, với loại đất là đất sét [JK]d = 1,10

 Thoả mãn điều kiện thấm của đập

1 2

2

32 5,8

0,0700,88 ' 150 214,92 0,88.19 1, 25.5,8

n

K

S

h h J

[JK]n = 0,8  Thoả mãn điều kiện thấm của nền đập

2.3.3 Tính thấm cho mặt cắt sườn đồi

Với lưu lượng đã cho, sơ đồ chung của mặt cắt sườn đồi là đập trên nền không thấm,

hạ lưu không có nước, thoát nước kiểu áp mái

a) Trường hợp 1: Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là MNHLBT.

 Tính lưu lượng thấm.

Theo phương pháp phân đoạn, lưu lượng thấm q và các độ sâu h3, a0 được xác định từ hệphương trình sau

Chọn mặt cắt sườn đồi tính toán tại cao trình : +124,1 m

Z h h K q

2 0

2 3

2 1 0

 1 3 2 0

2 0

2 3 d

amhmL2

ahK

a K q

2

0 d





- m1 : Hệ số mái dốc mái thượng lưu (m1 = 3,5)

- m2 : Hệ số mái dốc mái hạ lưu (m2 =3,0)

- L : Chiều dài đáy đập (L = 57,61m)

-  : Chiều dày trung bình tường nghiêng.( = 3,5 m )

2 57, 61 3,5 3,0

10

3, 0 0,5

h q

q

a q

- h3 = 0,462 (m)

- q = 1,91.10 9 (m3/s)

- a0 = 0,00668 (m)

 Phương trình đường bão hoà.

Trong hệ trục như sơ đồ thấm ta có phương trình bão hoà:

L m h

[JK]d Tra trong bảng P3-3 [JK]d = 1,10

 Thoả mãn điều kiện thấm của đập

b) Trường hợp 2: Thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là MNHL max.

Theo phương pháp phân đoạn, lưu lượng thấm q và các độ sâu h3, a0 được xác định

từ hệ phương trình sau

Chọn mặt cắt sườn đồi tính toán tại cao trình : +124,1 m

- m1 : Hệ số mái dốc mái thượng lưu (m1 = 3,5)

- m2 : Hệ số mái dốc mái hạ lưu (m2 =3,0)

- L : Chiều dài đáy đập (L = 57,61 m)

-  : Chiều dày trung bình tường nghiêng.( = 3,5 m )

Z h h K q

2 0

2 3

2 1 0

 1 3 2 0

2 0

2 3 d

amhmL2

ahK

a K q

2

0 d





Thay các giá trị vào hệ phương trình ta có:

2 57,61 3,5 3, 0

10

3, 0 0,5

h q

q

a q

Trong hệ trục như sơ đồ thấm ta có phương trình bão hoà:

1 Cho mái hạ lưu.

- Khi thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là chiều sâu nước lớn nhất có thể xảy ra trong thời kìcấp nước, thiết bị chống thấm và thoát nước làm việc bình thường (tổ hợp lực cơ bản)

- Khi thượng lưu có MNLTK, sự làm việc bình thường của thiết bị thoát nước bị phá hoại(tổ hợp lực đặc biệt)

2 Cho mái thượng lưu.

- Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDBT đến mực nước thấp nhất có thể xảy ra(cơ bản)

- Khi mực nước thượng lưu ở cao trình thấp nhất (nhưng không nhỏ hơn 0,2Hđập) tổ hợplực cơ bản

- Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNLTK đến mực nước thấp nhất có thể xảy ra (tổ hợplực đặc biệt)

2.4.2 Tính toán ổn định bằng phương pháp cung trượt

2.4.3 Lý thuyết về vùng tâm trượt nguy hiểm

Trong thiết kế, cần phải xác định cung trượt nguy hiểm nhất, tức là tìm hệ số an toàn nhỏ nhất Kmin

Một số phương pháp và nguyên tắc xác định vòng cung có trị số Kmin:

Theo Filennit, tâm trượt nguy hiểm nằm ở lân cận đường MM1 (hình vẽ)

Điểm M1 được xác định dựa vào các góc  và , các góc này phụ thuộc độ dốc mái đậpBảng 6-5 giáo trình Thuỷ Công

Trong trường hợp này:

điểm đó làm tâm vẽ các cung tròn có bán kính R và r, các bán kính này phụ thuộc vào chiềucao đập và độ dốc mái trung bình Tra Bảng 6-6 GT Thuỷ Công

Ta có: m = 3,27 => r/H = 1,14 ;

R/H = 2.69 ;Với Hđ = 42 m  r = 39,85 m

R = 92,86 m

Kết hợp hai phương pháp ta tìm được phạm vi có khả năng chứa tâm cung trượt nguyhiểm nhất là đoạn AB Trên đó ta giả định các tâm O1, O2, O3 vạch các cung trượt đi quađiểm P1 ở chân đập, tiến hành tính toán hệ số an toàn ổn định K1, K2 ,K3 cho các cung tươngứng, vẽ biểu đồ quan hệ giữa K i và vị trí tâm Oi ta xác định được trị số Kmin ứng với các tâm

O Từ vị trí của tâm O ứng với Kminđó kẻ đường thẳng NN vuông góc với đường MM1 ,trênđường NN ta lại lấy các tâm O khác vạch các cung cũng đi qua điểm P1 ở chân đập, tính hệ

số K ứng với các cung này, vẽ biểu đồ quan hệ giữa Ki và vị trí tâm Oi ta xác định được trị số

Kmin min ứng với điểm P1 ở chân đập

Trong đồ án này do thời gian có hạn ta chỉ tính cho trường hợp Kminmin cho một điểm

Chia khối trượt thành các dải có chiều rộng b như hình vẽ Ta có công thức tính toán sau:

hn: Chiều cao cột nước, từ đường bão hoà đến đáy dải.

Nn, Tn: Thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải Gn:

Nn = Gncos

Tn = Gn.sin

: C

, n

n



n n

Gn = b

Trong đó:

- Zi: Là chiều cao của phần dải tương ứng có dung trọng là

- Với đất trên đường bão hòa lấy theo dung trọng tự nhiên

+ Trọng lượng bão hoà của đất đắp đập

tnđập = kđập(1 + w) = 1,62.(1+0,2) = 1,944(T/m3)+ Trọng lượng riêng bão hoà của đất đắp đập

bhđập = kđập +n n = 1,62 + 0,35.1 = 1,97(T/m3)+ Trọng lượng riêng bão hoà của đất nền

bhnền = knền +n n = 1,59 + 0,39.1 = 1,98(T/m3)+ Trọng lượng riêng tự nhiên của của đá ( Thiết bị thoát nước)

tnđá = kđá = 2,4(T/m3)+Trọng lượng riêng bão hoà của đá

Lập bảng tính Excel với 28 cột, tính toán trượt như sau:

Cột 1: Ghi thứ tự của các dải, được xác định dựa vào sơ đồ tính ổn định trượt mái đậpđất theo phương pháp Ghecxevanop

Cột 2: bề rộng cột đất đang xét (b), chọn b = 8m

Cột 3: Dung trọng tự nhiên của đất đắp đập (γtnđập)

Cột 4: Chiều sâu đất đắp đập ở trên đường bão hòa (htnđập)

Cột 5: Dung trọng riêng bão hòa của đất đắp đập (γbhđập)

Cột 6: Chiều sâu đất đắp đập từ đường bão hòa đến đáy đập (hbhđập)

Cột 7: Dung trọng bão hòa của lớp đất nền (γbhnền)

Cột 8: Chiều sâu của đất nền từ đáy đập đến đáy cung trượt (hbhnền)

Cột 9: Dung trọng bão hòa của đá (γđá)

Cột 10: Chiều sâu của đá ở trên đường bão hòa (htnđá)

Cột 11: Dung trọng bão hòa của đá (γbhđá)

Cột 12: Chiều sâu của đá từ đường bão hòa đến đáy đập (hbhđá)

  h m

R

  h

Cột 19: Thành phần tiếp tuyến của trọng lượng dải Gn: Tn = Gnsin

Cột 20: Thành phần pháp tuyến của trọng lượng dải Gn: Nn = Gn cos

Cột 25: Giá trị góc ma sát trong φn Lấy tuỳ theo điểm đang xét như trường hợp của

b

n

