www.phanmemxaydung.com 90 a) Nếu: T thực Ê T hđộng (2-10) thì trị số T tt lấy bằng: T tt = T ; (2-11) b) Nếu nh? T thực > T hđộng (2-12) thì trị số T tt lấy bằng: T tt = T hđộng = 0,5L' (2-13) trong đó: T thực - chiều sâu thực của tầng không thấm ; T tt - chiều sâu tính toán của tầng không thấm. Các trị số T thực và T tt đo từ mặt đáy hạ l?u. Cần xét đến các tr?ờng hợp sau: a) Khi T thực > T hđộng thì vị trí đ?ờng bão hoà thực tế không phụ thuộc vào vị trí của tầng không thấm; b) Khi 0 < T thực < T hđộng (2-14) thì khi T thực tăng, đ?ờng bão hoà của đập đất sẽ giảm một chút. c) Khi thoả mãn điều kiện (2-14) thì vị trí đ?ờng bão hoà dẫu sao cũng ít phụ thuộc vào vị trí của tầng không thấm. Do đó, khi tính toán sơ bộ, để thiên về an toàn, trị số T đôi khi lấy bằng 0, tức là sẽ vẽ đ?ờng bão hoà đối với đập xây dựng trên nền thấm n?ớc với giả thiết rằng nền đó không thấm n?ớc (lúc này tất nhiên phải áp dụng ph?ơng pháp trình bày ở trên). III. Đơn giản hoá việc lập đ4ờng bão hoà khi thấm vòng quanh trụ biên. Để chuyển dòng thấm, nh? đã mô tả ở điểm 1, sang dạng gọi là "dòng thấm phẳng", (Khi tính toán có thể áp dụng ph?ơng pháp giải bài toán thấm phẳng của F.Forkhgâymer), ta thực hiện giả thiết đơn giản hoá nh? sau: 1. Phù hợp với điểm 2, 3 đã nêu, ta coi rằng: khi: T thực Ê 0,5% (2-15) thì tầng không thấm tính toán trùng với tầng không thấm thực ; nếu nh?: T thực > 0,5% (2-16) và tầng không thấm tính toán nằm ở độ sâu d?ới đáy hạ l?u bằng: T tt = 0,5 ' o l (2-17) ở đây: ' o l - chiều dài hình chiếu của trụ biên theo h?ớng trục t?ờng dọc. 2. Phù hợp với 2 điểm bên trên ta thay các mái dốc th?ợng l?u, hạ l?u của khối đất tiếp giáp với trụ biên bằng các mái dốc thẳng đứng chạm tầng không thấm. Ta hãy vẽ những mái dốc thẳng đứng tính toán này cách mép n?ớc 1 khoảng nh? sau (hình 2-16) a) Đối với mái dốc th?ợng l?u: a 1 = 0,4h 1 ; (2-18) b) Đối với hạ l?u: www.phanmemxaydung.com 91 a 2 = 0,4h 2 ; (2-19) trong đó: h 1 và h 2 - độ v?ợt cao của mực n?ớc th?ợng l?u và hạ l?u trên tầng không thấm tính toán. Bằng kết quả của sự đơn giản hoá này, tuỳ theo hình dạng kết cấu của trụ biên, ta có thể nhận đ?ợc các sơ đồ khác nhau của dòng thấm ở trên mặt bằng hình 2-16 giới thiệu một vài ví dụ về các sơ đồ nh? vậy. "$%&'"()*c. Đơn giản hoá các dạng hình học của trụ biên 3. Ta hãy quy ?ớc rằng tất các các t?ờng của trụ biên đ?ợc chôn sâu tới mặt bằng không thấm tính toán. 4. Đất đắp sau l?ng trụ biên đ?ợc coi là đồng nhất và đẳng h?ớng. 5. Bỏ qua dòng thấm ngầm chảy từ bờ ra, chỉ xét n?ớc thấm từ th?ợng l?u về hạ l?u (hình 2-11). 6. Cuối cùng, bỏ qua đoạn n?ớc chảy ra từ mái dốc thẳng đứng (tính toán) ở hạ l?u; trị số này trong tr?ờng hợp này sẽ rất nhỏ. Khi sử dụng những giả thiết đã nêu ta nhận đ?ợc dòng thấm tính toán đ?ợc đặc tr?ng một cách gần đúng bởi các tiết diện ?ớt hình trụ với các đ?ờng sinh thẳng đứng; các đ?ờng dẫn h?ớng của những tiết diện ?ớt này sẽ là các đ?ờng đẳng áp của mặt giảm áp (mặt bão hoà). IV. Lập đ4ờng bão hoà quanh trụ biên theo ph4ơng pháp của F.Forkhgâymer. Tấm đáy t4ởng t4ợng. Theo ph?ơng pháp của F.Forkhgâymer, để xác định chiều sâu cột n?ớc h (tính từ đ?ờng bão hoà đến tầng không thấm tính toán) ở một điểm m nào đấy trên đ?ờng bão hoà (hình 2- 11), có thể viết ph?ơng trình sau: l ' a a ( * J@D"&Ef/ W J@D"&Ef/ J@D"&Ef/ l ' W i * i ( b gg g * j * j ( ( 2 g gg a * ( a z ] z z / "* ( J@D"&Ef/ a * ( a * ( J@D"&Ef/ a * 3;6<"&Ef/ ggg a a * ( * b ( !#! /!1! ,!.! 2 www.phanmemxaydung.com 92 ( ) 2 2r 2 2 2 12 hhhhh +-= (2-20) trong đó: h r - cột n?ớc tính đổi ở điểm t?ơng ứng của tấm đáy t?ởng t?ợng có đ?ờng viền d?ới đất giống nh? đ?ờng viền d?ới đất của trụ biên (hình 2-16) khi tầng không thấm ở sâu vô hạn T = Ơ và khi mặt chuẩn O - O nằm ở ngang với mực n?ớc hạ l?u. Tấm đáy t?ởng t?ợng dùng cho các sơ đồ trụ biên ở (hình 2-11) và (hình 2-16a), đã đ?ợc trình bày trên (hình 2- 17). Hình 2-17 đã chỉ ra điểm m t?ơng ứng cũng nh? mặt chuẩn O - O. $%&'"()*d. Tấm đáy t?ợng t?ợng (có độ bền thấm t?ơng đ?ơng với trụ biên đang xét) ứng với mặt chuẩn đã nêu, trị số h r đối với điểm m của sơ đồ ở (hình 2-17) (đ?ợc đặc tr?ng bởi dòng thấm áp lực), bằng: Z h h f r = (2-21) trong đó: Z - cột n?ớc tr?ớc tấm đáy t?ởng t?ợng, lấy bằng cột n?ớc Z ở trụ biên (bằng chênh lệch mực n?ớc th?ợng hạ l?u, hình 2-11) ; h f - cột n?ớc ở điểm m của tấm đáy t?ởng t?ợng hoặc bằng chính tổn thất cột n?ớc từ điểm m đến hạ l?u (hình 2-17). Xét rằng (hình 2-11): h 1 - h 2 = Z (2-22) Thì từ (2-20) và (2-21), ta đ?ợc công thức tính toán dùng để vẽ đ?ờng bão hoà quanh trụ biên nh? sau: () 2 2f21 hhhhh ++= (2-23) ở đây, trị số h f đối với điểm m đã cho phải đ?ợc xác định từ sự xem xét đáy t?ởng t?ợng ứng với cột n?ớc Z, bằng cột n?ớc tác dụng lên trụ biên. Trị số h f đối với điểm m bất kỳ của một số sơ đồ trụ biên nào đó nêu trong (hình 2-17), đ?ợc tìm theo ph?ơng pháp hệ số sức kháng. Biết h f đối với các điểm khác nhau của đ?ờng viền d?ới đất của trụ biên, theo công thức (2-23), có thể tìm chiều sâu h ở các điểm ấy và theo đó vẽ đ?ợc đ?ờng bão hoà quanh trụ biên. Je/"&Ef/"3N t t t Z h R R k * ( 25b c P #k 3"u Ơ . Je/"&Ef/"$N www.phanmemxaydung.com 93 V. Các nhận xét bổ xung về cách lập đ4ờng bão hoà quanh trụ biên 1. Giả thiết chủ yếu nhất trong số những giả thiết nêu ở điểm 3 là giả thiết thay các phần móng "treo" của trụ biên (nếu có) bằng các phần móng quy ?ớc cắm xuống tới tầng không thấm tính toán (điểm III.3). Giả thiết này không thiên về tính toán. Vì lý do trên, cũng nh? xét ảnh h?ởng của tầng không thấm tính toán đối với vị trí đ?ờng bão hoà (điểm 2) khi có các phần móng của trụ biên không cắm xuống tới tầng không thấm, nên để bảo đảm an toàn, ta ấn định tầng không thấm tính toán nằm ngang mực đáy hạ l?u (giả thiết T = 0). Làm nh? vậy việc tính toán sẽ đơn giản hơn phần nào. 2. Khi tính trụ biên, có thể gặp tr?ờng hợp t?ờng dọc AB của trụ biên tiếp xúc với lõi giữa bằng đất loại sét ít thấm n?ớc hoặc với hàng cừ (hình 2-18) khi đó, để tính toán, trụ biên thực cần đ?ợc thay thế bằng "trụ biên quy ?ớc". $%&'"()*Q. Tr?ờng hợp trụ biên nối tiếp với lõi giữa bằng đất sét hoặc màng ngăn d?ới dạng hàng cừ Khi chuyển từ trụ biên thực sang trụ biên quy ?ớc cần bỏ lõi giữa (hoặc bằng cừ thẳng đứng) rồi kéo dài t?ờng dọc của trụ biên thêm 1 đoạn l B nh? sau: a) Tr?ờng hợp khi bỏ lõi giữa: () 1 B K K tx1ll +-= (2-24) b) Tr?ờng hợp khi bỏ t?ờng cừ f+= ll B (2-25) trong đó: l - chiều dài thực của t?ờng dọc trụ biên ; t - chiều dày trung bình của lõi giữa ; K 1 - hệ số thấm của đất làm lõi giữa ; K - hệ số thấm của đất còn lại ; f - chiều dày quy đổi của hàng cừ . 3. ở giai đoạn tính toán nhất định, các sơ đồ trụ biên (hình 2-16), cần xem nh? các sơ đồ tấm đáy t?ởng t?ợng với T = Ơ, với cột n?ớc trên chúng là Z bằng cột n?ớc tác dụng vào Nr;"0;s ij BC ij !#! l l t www.phanmemxaydung.com 94 trụ biên. chính từ việc xem xét các sơ đồ nh? vậy mà ta xác định đ?ợc các trị số h f trong công thức (2-23). Trên hình 2-17 đã trình bày một tấm đáy t?ởng t?ợng t?ơng ứng với sơ đồ trụ biên trên (hình 2-16a) sơ đồ tấm đáy t?ởng t?ợng này dễ dàng giải đ?ợc theo ph?ơng pháp hệ số sức kháng. Ta hãy giải thích thêm cách tiến hành giải một số sơ đồ cụ thể trình bày trong hình 2- 16b, c, d, e, g theo ph?ơng pháp hệ số sức kháng: a) Sơ đồ hình 2-16b: Khi xét sơ đồ này, ta cần biết hệ số sức kháng đối với đoạn nền của tấm đáy t?ởng t?ợng I và II bị giới hạn ở th?ợng và hạ l?u không phải bằng các đ?ờng nằm ngang mà bằng các đ?ờng cong A 1 B 1 và A 2 B 2 . Vì đối với những đoạn nh? vậy, ta không có các trị số hệ số sức kháng z, nên có thể tiến hành nh? sau đối với tr?ờng hợp này: Vạch tiết diện thẳng đứng I - II (hình 2-16b). Trong tiết diện này ta nhận đ?ợc khối đất hình chữ nhật. Tính toán đ?ờng bão hoà cho khối đất này theo ph?ơng trình của Duy-puy (với giả thiết là bài toán phẳng), ta dễ dàng có thể tìm đ?ợc tổn thất cột n?ớc D h 1 trên chiều dài 1-2 của khối đất và tổn thất cột n?ớc Dh 2 trên đoạn 3-4. Sau đó, khi tính toán trị số h f ta xét tấm đáy t?ởng t?ợng (hình 2-19a), coi cột n?ớc tác dụng trên nó bằng (Z = Dh 1 - Dh 2 ). o';"/'pq nh? đã rõ thấy trên (hình 2-19a) nền của tấm đáy này đ?ợc giới hạn bởi các đ?ờng thẳng, đ?ờng 1-1 và 2-2. Từ việc xem xét tấm đáy t?ởng t?ợng nh? vậy, ta định đ?ợc trị số h f đối với các điểm khác nhau của đ?ờng viền d?ới đất theo ph?ơng pháp hệ số sức kháng. " " $%&'"()*O. Các sơ đồ bổ sung của trụ biên Hiển nhiên là hệ số sức kháng đối với các đoạn I và II sẽ bằng 0,5 z c , ở đây z c là hệ số sức kháng đối với hàng cừ thông th?ờng ở bên trong. S Z= h - h JK3N JK$N DD *( *k * (k ( gk ggk l 3;6<"&Ef/ S iB j v 9 S l 3;6<"&Ef/ ij w v B 9 !#! /! www.phanmemxaydung.com 95 b) Sơ đồ ở hình 2-16 c,e: Các sơ đồ này có thể tính toán theo ph?ơng pháp hệ số hệ số sức kháng bằng cách giải đã nêu ở điểm trên. Đối với sơ đồ hình 2-16c, cũng có thể làm nh? sau: ấn định tiết diện ?ớt quy ?ớc ở chỗ vào, tiết diện nằm ngang và thẳng đứng (đ?ờng nét đứt trong hình vẽ). Đối với tiết điện vào nằm ngang, ta tìm trị số z vào ; đối với tiết diện ?ớt vào thẳng đứng, ta tìm hệ số sức kháng bằng 0,5z c . Trị số ch?a biết z đối với tiết diện ?ớt vào thực (tiết diện nghiêng) tìm đ?ợc bằng cách nội suy giữa trị số z vào và 0,5 z c' c) Sơ đồ ở hình 2-16d: ở đây, ta cần xác định trị số z đối với các bộ phận hơi nghiêng (không phải nằm ngang) của đ?ờng viền, ví dụ nh? ở bộ phận 1-2 của đ?ờng viền. Rõ ràng là khi xác định z trong tr?ờng hợp này cần phải sử dụng công thức đối với hệ số sức kháng của bộ phận đ?ờng viền nằm ngang z ng , sau khi thay l bằng hình chiếu của đ?ờng 1-2 trên đ?ờng nằm ngang và thay T bằng giá trị trung bình nào đó của trị số này. o';"/'pq ở tr?ờng hợp này công thức đã nêu, các đại l?ợng S = 0. d) Sơ đồ hình 2-16f: Trong tr?ờng hợp này cần vẽ thêm đ?ờng thẳng, đ?ờng 1-2-3. Đối với đoạn nền nằm ở bên trái của đ?ờng 1-2-3, hệ số sức kháng phải lấy bằng nửa trị số hệ số sức kháng đối với hàng cừ đơn (0,5z c ), coi chiều sâu của hàng cừ này bằng chiều dài của đoạn 1-2. Bộ phận nghiêng 2-4 của đ?ờng viền d?ới đất cần xét nh? đã nêu ở điểm tr?ớc. e) Sơ đồ hình 2-19b: Sơ đồ này của trụ biên đ?ợc biến đổi thành tấm đáy t?ởng t?ợng, đặc tr?ng bằng đ?ờng viền d?ới đất BED; tiết diện ?ớt ở chỗ vào là đ?ờng thẳng đứng AB, ở chỗ ra là đ?ờng thẳng đứng vạch theo trục thiết bị tiêu n?ớc của trụ biên. Tổng hệ số sức kháng của sơ đồ này bằng: ngc 2 1 z+z=zS (2-26) trong đó: z c - hệ số sức kháng đối với hàng cừ thông th?ờng ở bên trong ; z ng - hệ số sức kháng của đoạn nằm ngang, tính theo công thức: ộnghd ng T 2/Sl - =z (2-27) Các kích th?ớc l và S đã chỉ ra trong hình vẽ: T hđộng - chiều sâu vùng hoạt động thấm. . l?u. Tấm đáy t?ởng t?ợng dùng cho các sơ đồ trụ biên ở (hình 2-11) và (hình 2-16a), đã đ?ợc trình bày trên (hình 2- 17). Hình 2-17 đã chỉ ra điểm m t?ơng ứng cũng nh? mặt chuẩn O - O. $%&'"()*d thể trình bày trong hình 2- 16b, c, d, e, g theo ph?ơng pháp hệ số sức kháng: a) Sơ đồ hình 2-16b: Khi xét sơ đồ này, ta cần biết hệ số sức kháng đối với đoạn nền của tấm đáy t?ởng t?ợng I và. điểm m bất kỳ của một số sơ đồ trụ biên nào đó nêu trong (hình 2-17), đ?ợc tìm theo ph?ơng pháp hệ số sức kháng. Biết h f đối với các điểm khác nhau của đ?ờng viền d?ới đất của trụ biên, theo