Tiểu luận: Thiết kế đập đất ppt

Tiểu luận Đề án: Thiết kế đập đất http://www.haquangnguyen.co.cc §å án số Thiết kế đập đất Đề b i : C16 A Tµi liƯu cho tr−íc I/ NhiƯm vơ công trình Hồ chứa nớc H sông S ®¶m nhiƯm vơ sau : CÊp n−íc t−íi cho 1650 ruộng đất canh tác Cấp nớc sinh hoạt cho 5000 dân Kết hợp nuôi cá lòng hồ, tạo cảnh quan môi trờng, sinh thái v phục vụ du lịch II/ Các công trình chủ yếu khu đầu mối Một đập ngăn sông Một đập tr n tháo lũ Một cống đặt dới đập để lấy nớc III/ Tóm tắt số t i liệu Địa hình : cho bình đồ vùng tuyến đập Địa chất: Cho mặt cắt địa chất dọc tuyến đập, tiêu lý lớp bồi tích lòng sông bảng Tầng đá gốc rắn mức độ nứt nẻ trung bình, lớp phong húa d y từ 0,5 ữ 1m Vật liệu xây dựng Đất : Xung quanh vị trí đập có b i vật liệu A (trữ lợng 800.000 m3, cự ly 800m); B ( trữ lợng 600.000 m3, cù ly 600 m ) ; C ( trữ lợng km ) Chất đất l loại pha cát, thấm nớc tơng đối mạnh, tiêu nh bảng Điều kiện khai thác bình thờng Đất sét: khai thác vị trí cách đập km, trữ lợng đủ l m thiết bị chống thấm Đá: Khai thác vị trí cách công trình km , trữ lợng lớn , trữ lợng đảm bảo đắp đập, lát mái Một số tiêu lý: = 320; n= 0,35 ( đống ®¸ ); γk =2,5 T/m3 (cđa ®¸) C¸t, sái : Khai thác b i dọc sông, cự ly xa l km, trữ lợng đủ lớn l m tầng lọc Cấp phối nh bảng http://www.haquangnguyen.co.cc Bảng Chỉ tiêu lý đất v vật liệu đắp đập Chỉ tiêu (độ) HS Độ ẩm rỗn g Loại W% Tự nhiên C(T/m2) B o ho Tù nhiªn γk B o ho k (T/m3) (m/s) n Đất đập đắp 0,35 20 23 20 3,0 2,4 1,62 10-5 SÐt (chÕ bÞ) 0,42 22 17 13 5,0 3,0 1,58 4.10-9 C¸t 0,40 18 30 27 0 1,60 10-4 §Êt nỊn 0,39 24 26 22 1,0 0,7 1,59 10-6 (chế bị) Bảng 2-Cấp phối vật liệu đắp đập (m m ) d10 d50 d60 Đất thịt pha cát 0,005 0,05 0,08 Cát 0,05 0,35 0,40 Sỏi 0,5 3,00 5,00 Loại 4.Đặc trng hồ chøa - C¸c mùc n−íc hå v mùc n−íc hạ lu : bảng - Tr n tự động có cột nớc đỉnh tr n Hmax = 3m - Vận tốc gió tính toán ứng với mức đảm b¶o P% : P% 20 30 50 V( m/s) 32 30 26 17 14 12 - ChiÒu d i trun sãng øng víi MNDGC: D’= D+0,3 km MNDBT : D (bảng 3); ứng với - Đỉnh đập đờng giao thông chạy qua ỏn môn h c th y công http://www.haquangnguyen.co.cc T i liƯu thiÕt kÕ cèng - L−u l−ỵng lÊy n−íc øng víi mùc MNDBT v MNC (Qtk) : b¶ng - Mực nớc khống chế đầu kênh tới : bảng - T i liƯu vỊ kªnh chÝnh: hƯ sè mái m = 1,5; độ nhám n = 0,025; độ dốc đáy: i = (3ữ 5) x 10-4 B/ nội dung thiÕt kÕ 1/ ThuyÕt minh - Ph©n tÝnh chän tuyến đập , hình thức đập; - Xác định kích thớc dập; - Tính toán thấm v ổn định; - Chọn cấu tạo chi tiết 2/ Bản vẽ - Mặt đập; - Cắt dọc đập ( diện hạ lu ); - Các mặt cắt ngang đại biểu lòng sông v bên thềm sông; - Các cấu tạo chi tiết Đặc trng hồ chứa Đề số sơ đồ C MNC MNDBT (km) 29 D (m) 2,0 123,5 Mùc n−íc h¹ l−u (m) (m) B×nh th−êng (Qtk) Max 146,0 112,0 114,2 ð án mơn h c th y công http://www.haquangnguyen.co.cc B il m A/ Những vấn đề chung I/ Nhiệm vụ công trình Hồ chứa nớc H sông S đảm nhiệm vụ sau : CÊp n−íc t−íi cho 1650 ruéng đất canh tác Cấp nớc sinh hoạt cho 5000 dân Kết hợp nuôi cá lòng hồ, tạo cảnh quan môi trờng, sinh thái v phục vụ du lịch II/ Chọn tuyến đập : Dựa v o bình đồ khu đầu mối đ cho, phân tích điều kiện địa hình cụ thể (địa hình, địa chất, vật liệu địa phơng ) chọn tuyến đập B B l hợp lý III/ Chọn loại đập : Qua phân tích điều kiện địa hình, địa chất, tình hình cung cấp vật liệu chỗ, ta chọn phơng án xây dựng đập đất để tận dụng vật liệu sẵn có địa phơng nơi xây dựng công trình IV/ Cấp công trình v tiêu thiết kế 1/ Cấp công trình: Theo quy phạm thiết kế đập đất đầm nén, cấp công trình đợc xác định từ điều kiện: Theo chiều cao công trình v loại Chiều cao đập sơ xác định theo công thức: ∇®Ønh ®Ëp = ( MNLTK + d ) = (MNDBT + Hmax + d ) = 146 + + =152m Chiều cao công trình = đỉnh đập đáy công trình 152 - 104 = 48(m) Với chiều cao đập sơ tính Hđ = 40m, đập sử dụng vật liệu địa phơng tra phụ lục P1-1 đợc công trình cấp II Theo nhiệm vụ công trình v vai trò công trình hệ thống Tra bảng P 1-2 (Đồ án thuỷ công) Công trình cấp IV ỏn mụn h c th y cơng http://www.haquangnguyen.co.cc Theo quy ph¹m chän cấp công trình có mức độ quan trọng Nh công trình đợc xác định l công trình cấp II 2/ Các tiêu thiết kế: Từ cấp công trình xác định đợc - Tần suất lu lợng, mực n−íc lín nhÊt (B¶ng P1-3): P=1% - HƯ sè tin cậy (Bảng P1-6): Kn=1,2 - Tần suất gió lớn tÝnh to¸n (Theo QP TCVN - C1-78): P= 4% - Gió bình quân lớn nhất: P=50% (áp dụng tất cấp công trình) - Các mức đảm bảo sóng(Bảng P2-1) : P=30% - Độ vợt cao ®Ønh ®Ëp trªn ®Ønh sãng HƯ sè an to n ổn định trợt với tổ hợp lực v đặc biệt (Theo QPVN 11-77) : a=0.5m; a'=0.4m B Các kích thớc đập: I/.Đỉnh đập 1/.Cao trình đỉnh đập: Theo quy phạm thiết kế đập đất đầm nén cao trình đỉnh đập đợc xác định theo cấp mực nớc a Theo mực nớc dâng bình thờng: ∇®® =MNDBT + ∆h + hsl + a (1-1) b Theo mực nớc dâng gia cờng: đđ=MNDGC + h + h’sl + a’ (1-2) Trong ®ã: ∆h v ∆h’ : §é dỊnh giã øng víi giã tÝnh to¸n lín v gió bình quân lớn hsl v hsl : Chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1% ) øng víi giã tÝnh to¸n lín nhÊt v giã bình quân lớn a = 0,5 m , a = 0,4 m a Xác định h v hsl ứng với gió tính toán lớn V * Xác định ®é dỊnh giã ∆h theo c«ng thøc: ∆h = 2.10 −6 V D cosα g H (m) (1-3) Trong ®ã : ð án mơn h c th y công http://www.haquangnguyen.co.cc V : VËn tèc giã tÝnh toán lớn (m/s) Tra theo bảng P 2-1 với tần suất gió lớn P = 4% V = 30m/s D = 2000 m - § sãng øng víi MNDBT g = 9,81 Gia tèc träng tr−êng H : Chiều sâu mực nớc thợng lu đập H =MNDBT - đáy đập = 146 - 104 = 42m : Gãc kĐp gi÷a trơc däc cđa hå v h−íng gió.Theo t i liệu trắc đạc , gió tính toán l vô hớng , nên ta chọn hớng bất lợi =0 Thay trị số v o (1-3) : ∆h = 2.10 −6 30 2000 = 0,367(m) 9,81.40 * Xác định chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm sóng 1% hs1% Theo QPTL C1-78, chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định nh− sau hsl1% = K1 K2 K3 K4 hs1% (1-4) Trong ®ã : hs1% - ChiỊu cao sóng với mức bảo đảm 1% - K1,K2,K3,K4 : Các hệ số - Xác định hs1%: - Giả thiết sóng xét l sóng nớc sâu H > 0,5 (1-5) - Tính đại lợng không thứ nguyªn: g t g D , V V Trong ®ã : t: Thêi gian giã thỉi liªn tơc, t i liệu đo ta lấy t = giê D = 2000 m Ta cã g.t 9,81.21600 = = 7063.2 V 30 g D 9,81.2000 = = 21,8 V2 30 ð án môn h c th y cụng http://www.haquangnguyen.co.cc Tra đồ thị hình P 2.1 GT - ĐATC ta đợc Cặp trị số thứ nhất:  g.τ = 3.9  g.t V = 7063.2 ⇒ V g.h = 0,075 V2 Cặp trị sè thø 2:  g τ  V = 1,04 g D  = 2,18 ⇒  V  g h = 0,0095 V  Chän cỈp cã trÞ sè nhá  g τ  V = 1,04    g h = 0,0095 V  τ = 1,04.V 1,04.30 = = 3,18 g 9,81 0,0095.V 0,0095.30 h= = = 0,872 g 9,81 TrÞ số dợc xác định nh sau g λ= 2.π λ= (m) (1-6) 9,81.3,182 = 15,8(m) 2.3,14 KiĨm tra ®iỊu kiƯn (1-5) H = 42> 0,5 λ = 0,5 15,8 = 7,9 m VËy ta gi¶ thiÕt tính toán theo sóng nớc sâu l Tính hs1% =K1% hs (1-7) Trong K1% tra đồ thị hình P 2.1 GT - ĐATC ứng với đại lợng g D = 21,8(m) V2 ð án môn h c th y cụng http://www.haquangnguyen.co.cc Ta đợc K1% = 2,0 hs1% = 2,0 0,872 = 1,788 (m) HÖ sè K1,K2 tra bảng P 2-3 GT ĐATC, phụ thuộc v o đặc trng lớp gia cố mái v độ nhám tơng đối mái Tra đợc K1 = 1,0 ; K2 = 0,9 HƯ sè K3 tra ë b¶ng P2-4 GT §ATC, phơ thc vËn tèc giã v hƯ sã m¸i m : K3 = 1,5 HƯ sè K4 tra hình P2-3 GT ĐATC, phụ thuộc v o hệ số mái m v trị số h s 1% Víi: λ h s1% = 15,8 = 8,837 1,788 S¬ chọn m = Tra đợc K4= 1,3 Thay đại lợng v o (1-4) hsl1%=1 0,9 1,5 1,3 1,788 = 3,138 (m) Thay số liệu tính toán v o công thức xác định cao trình đỉnh đập : đđ =MNDBT + ∆h + hsl + a ∇®® =144 + 0,007 + 2,457 + 0,5 = 146,96 (m) lấy tròn đđ=147 m ' b, Xác định h v hsl ứng với gió bình quân lớn VmaxTB Theo tra bảng P2-1 v ®Ò b i ta cã VmaxTb = 12 m/s D’ = D + 300 m = 1800 m V maxTB D ' ∆h = 2.10 cos a (m) g H ' −6 Trong ®ã: (1-3)’ VmaxTB =12m/s : Vận tốc gió bình quân lớn (m/s) D =1800m : § sãng øng víi MNDGC g = 9,81m/s2 : Gia tèc träng tr−êng H’ : ChiỊu s©u n−íc tr−íc ®Ëp H’ = MNLTK - ∇®¸y ®Ëp = 147 - 104 = 43(m) ð án môn h c th y cơng http://www.haquangnguyen.co.cc α : Gãc kĐp gi÷a trơc däc cđa hå v h−íng giã Theo t i liƯu tr¾c đạc, gió tính toán l vô hớng , nên ta chọn hớng bất lợi =0 Thay trị số v o (1-3) ∆h ' = 2.10 −6 12 1800 = 0,0012(m) 9,81.43 Xác định hsl Theo QPTL C-1-78, chiều cao sóng leo có mức bảo đẩm 1% xác định nh sau hsl1% =K1.K2.K3.K4 hs1% Trong : hs1% - Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1% K1,K2,K3,K4 : Các hệ số hs1% xác định nh sau ( Theo QPTL C1-78 ) Gi¶ thiÕt r»ng trờng hợp xét l sóng nớc sâu H > 0,5 ` (1-5) Tính đại lợng không thứ nguyªn : g t g D , V V Trong : t l thời gian gió thổi liên tục, t i liệu đo ta lấy t = giê =21600(s) Ta cã g.t 9,81.21600 = = 17658 V 12 g D 9,81.1800 = = 122,6 V2 12 Tra đồ thị hình P2-1 GT ĐATC ta đợc: Khi g. V = 5,2 g.t  = 17658 ⇒  V  g.h = 0,12 V2   g.τ  V = 1,61 g D  = 122,6 ⇒  V  g.h = 0,018 V Chọn cặp có trị số nhá ð án môn h c th y công http://www.haquangnguyen.co.cc τ = 1,61.V 1,61.12 = = 1,969(m) g 9,81 h= 0,018.12 = 0,264 9,81 Trị số dợc xác định theo công thức sau = g 2.π (m) (1-6)’ 9,81.1,969 λ= = 6,06 2.3,14 (m) KiĨm tra ®iỊu kiƯn (1-5)’ H = 43 > 0,5 λ ’ = 0,5 6,06 = 3,03 (m) Vậy ta giả thiết tính toán theo sóng nớc sâu l ®óng TÝnh h’s1% =K1% hs (1-7)’ Trong ®ã K1% tra đồ thị Hình P2-2 GT ĐATC ứng đại lợng g D = 122,6 V2 Ta đợc K1% = 2,05 hs1% = 2,05 0,264 = 0,541 m HÖ số K1,K2 tra bảng P2-3 GTĐATC, phụ thuộc v o đặc trng lớp gia cố mái v độ nhám tơng đối mái Tra đợc K1 = 1,0 ; K2 = 0,9 HƯ sè K3 tra ë b¶ng P2-4 GTĐATC, phụ thuộc vận tốc gió v hệ só mái m : K3 = 1,1 HÖ sè K4 tra ë hình P2-3 GTĐATC, phụ thuộc v o hệ số mái m v trÞ sè λ h s1% = λ h s 1% 6,06 = 11,20 ; 0,541 Tra ta đợc K4= 1,3 Thay đại lợng v o (1-4) hsl1%= 0,9 1,1 1,3 0,541 = 0,70 m Thay số liệu vừa tính toán đợc v o công thức tính cao trình đỉnh đập ứng víi mùc n−íc d©ng gia c−êng: ð án mơn h c th y cơng 10 http://www.haquangnguyen.co.cc ∇®®=MNDGC + ∆h’ + h’sl + a’ ∇®® =147 + 0,0012 + 0,70 + 0,4 = 148,1(m) So sánh kết tính toán xác định cao trình đỉnh đập ứng với mực nớc theo quy phạm trên, để thiên an to n chọn cao trình đỉnh đập: Zđ= 148,1(m) 2/ Chiều rộng đỉnh đập Do thiết kế yêu cầu giao thông ta chọn bề rộng đỉnh đập cho phù hợp với cấu tạo v thi công nh khai thác, quản lí v sửa chữa đập dễ d ng Ta chän bỊ réng ®Ønh ®Ëp B = m (trong ®ã cã kĨ ®Õn chiỊu d y t−êng nghiêng ) II/ Mái đập v đập 1/ Mái đập : Sơ tính theo công thức kinh nghiệm, Mái thợng lu: m1 = 0,05 H + 2,0 Mái hạ lu : m2 = 0,05 H + 1,5 Trong ®ã: H l chiỊu cao ®Ëp H= ∇®Ønh ®Ëp -∇®¸y ®Ëp = 148,1 - 104 = 44,1m Thay v o công thức ta đợc: m1 = 0,05 44,1 + 2,0 = 4,2;m2 = 0,05 44,1 + 1,5 = 3.70 Ta chọn sơ mái nh sau: Mái thợng lu : m1 = 4,0 Mái hạ lu : m2 = 3,50 2/ Cơ đập : Theo kinh nghiệm đập cao 10m mái đập nên bố trí để l m đờng lại kiểm tra, quản lý, đặt r nh thoát nớc ma Cơ đập có tác dụng l m tăng thêm độ ổn định cho mái, tập trung v thoát nớc ma đồng thời bảo đảm thuận lợi cho trình thi công, phục vụ tốt cho trình quản lý, vËn h nh v phßng chèng lị sau n y Trong điều kiện đồ án n y chiều cao đập đ tính toán đợc Hđ = 44,1m ta bố trí nh sau: Mái thợng lu không bố trí m= 4,0 Mái hạ lu bố trí có bề rộng mặt Bcơ=2m, cao trình đỉnh 131 m, đỉnh bố trí r nh tập chung n−íc ch¹y däc theo chiỊu d i ð án mơn h c th y cơng 11 http://www.haquangnguyen.co.cc ®Ëp, nèi tiếp với r nh thoát nớc ngang đợc bố trí chạy theo chiều mái đập III/ Thiết bị chống thấm Theo t i liệu cho, đất đắp đập v có hệ số thấm lớn nên cần có thiết bị chống thấm cho đập v cho Theo mặt cắt dọc tuyến đập đ cho tầng thấm d y T = m Nh− vËy chiÒu d y tầng thấm nớc tơng đối mỏng Ta chọn hình chống thấm kiểu tờng nghiêng + chân Vật liệu l m chân l đất sét khai thác vị trí cách vị trí xây dựng đập Km theo nh t i liệu đ cho, chân đợc cắm sâu xuống đá 1m Kích thớc tờng nghiêng v chân đợc chọn nh sau: 1/ Chiều d y tờng nghiêng : Trên đỉnh : ≥ 1,0 m Ta chän =1,0 m  1 ữ H H l chênh lệch cột nớc 10 Dới đáy : th−êng δ2 =  thÊm tr−íc v sau t−êng, nh−ng không nhỏ 3m Do cha xác định đợc độ chªnh lƯch cét n−íc thÊm tr−íc v sau t−êng nªn sơ chọn chiều d y đáy tờng nghiêng theo yêu cầu cấu tạo =3m Cao trình đỉnh tờng : chọn với mặt đập = + 148,1m Chiều d y chân răng: Để đảm bảo nối tiếp tờng nghiêng v chân tơng đối thuận đồng thời chiều d y chân không lớn ta kÐo d i t−êng nghiªng xng phÝa d−íi nỊn khoảng cho chiều d y chân với chiều d y đáy tờng nghiêng tn =3m IV/ Thiết bị thát nớc thân đập 1/ Mục đích: Do có chênh lệch mực nớc thợng hạ lu đập, đập xuất dòng thấm Các dòng thấm n y mạnh gây tợng bất lợi cho đập nh trôi đất, xói mòn, xạt lở mái đập v có khả gây phá huỷ đập Do ta phải có biện pháp l m giảm áp lực thấm cách lắp đặt thiết bị thoát nớc nhằm đa dòng thoát hạ lu đập đợc dễ d ng v an to n, hạ thấp đờng b o ho không cho dòng thấm thoát mái hạ lu gây sạt lở mái dốc, đa dòng thấm v o vật thoát nớc tăng ổn định cho đập 2/ Hình thức, cấu tạo thiết bị thoát n−íc : ð án mơn h c th y cơng 12 http://www.haquangnguyen.co.cc a, Phần lòng sông : ứng với mặt cắt lòng sông l trờng hợp hạ lu đập có nớc Tuy nhiên theo t i liệu đ cho mực n−íc h¹ l−u lín nhÊt ∇MNHL= +112,5 m vËy so với cao trình đỉnh đập mực nớc hạ lu không lớn nên chọn hình thức thoát nớc kiểu lăng trụ Cao trình đỉnh lăng trụ chọn cao mực nớc hạ lu lớn để đảm bảo trờng hợp đờng b o ho không xuyên qua mái hạ lu Trong đồ án n y dựa v o kinh nghiệm đ có từ công trình đ đa v o sử dụng ta chọn cao trình đỉnh lăng trụ thoát nớc cao mực nớc hạ lu lớn 1,5m đỉnh lăng trụ = 112,5 + 1,5 = +114 m BỊ réng cđa ®Ønh thiết bị thoát nớc Btn =2 m Khối lăng trụ đợc xếp đá hộc hệ số mái chọn nh sau: Hệ số mái phía hạ lu mhl=2.0 Hệ số mái phía thợng lu mTL = 1,5 Để đảm bảo không xảy tợng trôi đất phần tiếp giáp thân đập v vật thoát nớc ta bố trí tầng lọc ngợc (Chi tiết xem vẽ) b, Phần sờn đồi : Từ cao trình +11,4m trở lên (Từ cao trình đỉnh lăng trụ) ứng với trờng hợp hạ lu đập nớc, để tiết kiệm vật liệu m đảm bảo an to n ta bố trí thiết bị thoát nớc kiểu áp mái Cao trình đỉnh thiết bị thoát nớc kiểu áp mái cao điểm đờng b o ho øng víi tõng vÞ trÝ thĨ l 0.5m C/ Tính thấm qua đập đất qua I-nhiệm vụ v trờng hợp tính toán 1.Mục đích: Tính toán thấm xác định lu lợng dòng thấm qua đập v nền.Trên sở tìm lu lợng tổn thất hồ dòng thấm gây v có biện pháp phòng chống thấm thích hợp Xác định đờng b o ho , từ tìm đợc áp lực thấm dùng tính toán ổn định mái đập Kiểm tra ®é bỊn thÊm cđa ®Ëp v nỊn 2/ C¸c tr−êng hợp tính toán : Trong thiết kế đập đất cần tính thấm với trờng hợp l m việc khác cđa ®Ëp ð án mơn h c th y cụng 13 http://www.haquangnguyen.co.cc Thợng lu l MNDBT, hạ lu l mực nớc tơng ứng; thiết bị chống thấm thoát nớc l m việc bình thờng Thợng lu l MNLTK, hạ lu l mực nớc max tơng ứng thợng lu mực nớc rút đột ngột Trờng hợp thiết bị thoát nớc l m việc không bình thờng Trờng hợp thiết bị chống thấm bị hỏng (Trong đồ án n y tính toán với trờng hợp thứ nhất) 3/ Các mặt cắt tính toán : Tính với mặt cắt đại biểu Mặt cắt lòng sông ( chỗ tầng thấm d y ) ứng với cao trình đáy đập + 104 (m) Mặt cắt sờn đồi ( đập không thấm ) ứng với cao trình đáy đập +112,5(m) II/.Tính thấm cho mặt cắt lòng sông 1/ Tính cho trờng hợp MNDBT: Tại mặt cắt n y có tầng thấm dầy m ( Theo cắt dọc đ cho ) Các số liệu phục vụ tính toán Tại vị trí thấp lòng sông đáy sông = 104 m Cao trình đỉnh đập so với cao trình đáy sông H = 148,1 - 104 = 44,1 h1 L độ sâu nớc trớc đập h1= 40 m ; m1= 40 ; mtb = 3,375 L= m1.H®+B®Ëp+mtb(∇®Ønh đập - đỉnh lăng trụ)- mlt(đỉnh lang trụ - mực n−íc h¹ l−u) L = 44,1 + + 3,375 ( 148,1 - 114 ) - 1,5( 114 - 112,5 ) = 294(m) T = m δ: Độ d y trung bình tờng nghiêng = 1+ = 2( m ) Zo= δcosα =2,4.cos 14o56’ =1,94 (m) h2: Độ sâu mực nớc hạ lu h2= MNHL - đáy sông = 112,5 - 104 = 8,5(m) Hệ số thấm đất đắp đập : kđ = 10-5 cm/s HƯ sè thÊm cđa ®Êt nỊn : kn =10-6 cm/s Hệ số thấm đất sét l m tầng chèng thÊm k0 = 4.10-9 cm/s ð án môn h c th y cụng 14 http://www.haquangnguyen.co.cc Sơ đồ tính toán nh− sau: δ=2,0m MNTL +144m Zo=1,94m ,0 =4 m1 m 1= 3,2 h3 +112,5m X 104 mh3 Dïng ph−¬ng pháp phân đoạn để tính Bỏ qua độ cao hút nớc ao cuối dòng thấm, lu lợng đơn vị q v độ sâu h3 sau tờng nghiêng đợc xác định từ hệ phơng trình sau: h h 23 − Z20 h1 − h + T) q = k ( 2δ sin α t h − h2 (h3 − h2 )T q = Kd + kn , 2( L − mh3 ) L + 0,44T − m lt h2 2 Thay trị số v o phơng trình ta có : q = 4.10 −9 q = 10 −5 40 − h32 − 1,94 2.2,0 sin 14 20' + (40 − h3 ).5 40 − h32 40 − h3 + 10 − 2(229 − 4.h3 ) 294 + 0,44.5 − 1,5.8,5 LËp b¶ng tÝnh thử dần ta đợc kết : q = 5,43.10-6 (m2/s) ; h3 = 17,56 m Phơng trình đờng b o ho hệ trục toạ độ XOY: (Toạ độ h×nh vÏ) h − h2 y = h3 − x L − mh 2 = 17,56 − 17,56 − 8,5 x = 308 1,05n 294 4,17,56 Bảng tính toạ độ điểm đờng b o ho Mặt cắt lòng s«ng TT x 30 60 Y 17,54993 16.628 15.65 ð án môn h c th y công 15 http://www.haquangnguyen.co.cc 90 120 150 180 200 210 10 224,5 III/ TÝnh thÊm cho mặt cắt sờn đồi 14.61 13.49 12.27 10.91 9.90 9.35 8.50 Tại mặt cắt n y đập không thấm nớc , hạ lu nớc, thoát nớc kiểu áp mái 1/ Lu lợng thấm a Sơ đồ tÝnh: y MNTL +144m Ko m =4 h3 K® ð án môn h c th y công x 16 http://www.haquangnguyen.co.cc Đây l trờng hợp đập không thấm nớc, thiết bị thoát nớc kiểu áp mái phơng trình tính toán xác định qđ , h3 v ao nh sau: K d ( h32 − a0 ) q= 2.(L − mh − m '.ao ) q = Kd ao m '+0.5 h1 − h3 − Zo q = K 2δ sin α 2 δ = (1+3,0)/2 = 2,0 m ; α = arccotg(m) Zo = δ.cosα = 2,0 0,97 = 1,94 m Sinα = 0,242 Cao trình đáy đập mặt cắt n ylÊy b»ng +10 m m1 =40 : hƯ sè m¸i dèc th−ỵng l−u h1 = 144 - 112,5 = 31,5m L = (m + m) (đỉnh đập - đáy) + B =7,375(1478,1 - 112,5)+5=262,55 T−êng nghiªng l m tõ ®Êt sÐt chÕ bÞ cã hƯ sè thÊm Ko = 4.10-9 (m/s) Bá qua ®é cao hót n−íc ao( lÊy ao = 0) m − h32 − 20 Ta cã q= K o ( ) 20 sin x q= K d ( h32 ) 2( L − m1 h3 ) Giả hệ phơng trình ta đợc q = 3,438 10-6 (m2/s) h3 = 12,76 m §−êng b o ho tợng trng có dạng y = h23 2q 2.3,438.10 −6 x = 12,76 − x = 162,8 − 0,69 x Kd 10 −5 ð án môn h c th y cụng 17 http://www.haquangnguyen.co.cc Bảng tính toán toạ độ điểm thuộc đờng b o ho mặt cắt sờn ®åi TT X Y 10 25 50 75 100 125 150 175 200 225 12.26 12.06 11.33 10.54 9.69 8.75 7.70 6.48 4.98 2.75 D/ tính toán ổn định mái đập I/ Trờng hợp tính toán Theo qui định qui phạm, thiết kế đập đất, cần kiểm tra ổn định với trờng hợp sau : 1/ Cho mái hạ lu Khi thợng lu l mực nớc dâng bình thờng, hạ lu l chiều sâu nớc lớn xảy ra, thiết bị chống thấm v thoát nớc l m việc bình thờng (tổ hợp bản) Khi thợng lu có MNLTK, l m vệc bình thờng thiết bị thoát nớc bị phá hoại (tổ hợp đặc biệt) 2/ Cho mái thợng lu Khi mực n−íc hå rót nhanh tõ MNDBT ®Õn mùc n−íc thÊp xảy (cơ bản) Khi mực nớc thợng lu cao trình thấp (nhng không nhỏ 0,2 Hđập ) (tổ hợp bản) Khi mùc n−íc hå rót nhanh tõ MNLTK ®Õn mùc n−íc thấp xảy (tổ hợp đặc biệt) Trong đồ án n y giới hạn tính toán ổn định cho mái hạ lu trờng hợp thợng l−u l MNDBT v h¹ l−u cã mùc n−íc max II/ Tính toán ổn định mái phơng pháp cung tr−ỵt ð án mơn h c th y cơng 18 http://www.haquangnguyen.co.cc 1/ Tìm vùng có tâm trợt nguy hiểm : Sử dụng phơng pháp a, Phơng pháp Filennit : Theo Filennit, tâm trợt nguy hiểm nằm lân cận đờng MM(hình vẽ) Điểm M đợc xác định dựa v o c¸c gãc α v β, c¸c gãc n y phụ thuộc độ dốc mái đập tra bảng (4-1) giáo trình Thuỷ Công tập I trang 79 Trong trờng hợp n y mTB = 3,375 → α = 35o v = 25o Điểm M đợc xác định nh hình vẽ b, Phơng pháp Fanđêep Theo phơng pháp n y tâm cung trợt nguy hiểm nằm lân cận hình thang cong abcd (hình vẽ) Để xác định khu vực n y từ điểm mái đập hạ lu ( mái có độ dốc khác lấy trị số trung bình) ta kẻ đờng thẳng đứng v đờng hợp với mái dốc góc 85o Cũng lấy điểm l m tâm vẽ cung tròn có bán kính R v r, c¸c b¸n kÝnh n y phơ thc v o chiỊu cao đập v độ dốc mái trung bình Tra bảng 4-2 giáo trình Thuỷ Công tập I trang 80 ta ®−ỵc: r/H =1,19; R/H=2,84 Víi H® = 44,1 m → r = 52,48 m ; R = 125,2m KÕt hợp hai phơng pháp ta tìm đợc phạm vi có khả chứa tâm cung trợt nguy hiểm l đoạn AB Trên ta giả định tâm O1 , O2 ,O3 vạch cung tiếp xúc với tầng không thấm nớc đập (Tiếp xúc với đá), tiến h nh tính toán hệ số an to n ổn định K1, K2 ,K3 cho cung tơng ứng, vẽ biểu đồ quan hệ K i v vị trí tâm Oi ta xác định đợc trị số Kmin ứng với tâm O Từ vị trí tâm O ứng với Kmin kẻ đờng thẳng NN vuông góc với đờng MM1 ,trên đờng NN ta lại lấy tâm O khác vạch cung trợt mới, giả thiết cung trợt n y tiếp xúc với đá, tính hệ số K ứng với cung n y, vẽ biểu đồ quan hệ Ki v vị trí tâm Oi ta xác định đợc trị số Kmin ứng với cung trợt giả thiết 2/ Xác định hệ số an to n K cho mét cung tr−ỵt bÊt kú : Theo Ghecxevanop ta chia khối trợt th nh dải có chiều rộng dải l b với b = R/m, (R-bán kính vòng cung trợt, m-số nguyên lấy 10-20 tuỳ theo cung trợt) Ta có công thức tính hệ số ổn định: K= M M ct gt = (N n −W n ).tg ϕ n + ∑C n l n T (3-2) n Các ký hiệu bảng tính : ϕn , Cn- gãc ma s¸t v lùc dính đơn vị đáy dải thứ n ln- bề rộng dải thứ n : ln=b/cosn (m) Wn- áp lực thấm đáy dải thứ n: Wn=n.hn.ln (T/m) ð án môn h c th y công 19 http://www.haquangnguyen.co.cc n : Trọng lợng riêng nớc n = (T/m) sinαn = n m (trong ®ã n l sè thứ tự dải) Nn,Tn-th nh phần pháp tuyến v tiếp tuyến trọng lợng dải Gn Nn = Gn cosαn (T/m) Tn = Gn sinαn (T/m) Gn- träng lợng dải thứ n: Gn = b(i.hi) hichiều cao trung bình phần dải tơng ứng có dung trọng l i Đối với đất, đá đờng b o ho lấy dung trọng tự nhiên tn Đối với ®Êt, ®¸ ë d−íi ®−êng b o ho lÊy dung träng b o ho γbh γbh = γk + n n n : hệ số rỗng đất k : trọng lợng riêng khô Dựa v o công thức v số liệu đầu b i đ cho lập bảng tính xác định trị số Kmin minb (Trang bên) Từ số liệu bảng ta xác định đợc Kminmin=1,28 3/ Đánh giá tính hợp lý mái Mái đập đảm bảo an to n trợt thoả m n điều kiện Kmin