TÀI LIỆU TRÌNH BÀY KHÁ ĐẦY ĐỦ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐẤT GÚP CHO CÁC BẠN CÓ THỂ ÁP DỤNG VÀO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ HOẶC HỌC TẬP CỦA BẢN THÂN. đặc biệt các bạn sinh viên có thể dùng nền của tài liệu này để thiết kế thi công đập đất trong đồ án
ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim Anh THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT A TÀI LIỆU CHO TRƯỚC I Nhiệm vụ công trình: Hồ chứa đảm bảo các nhiệm vụ sau 1. Cấp nước tưới cho 5000 ha 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=1000 KW II 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 là đập đất 2. Công trình tháo lũ là máng tràn ngang 3. Một cống ngầm lấy nước có tháp đóng mở đặt dưới thân đập để lấy nước phục vụ tưới III Tóm tắt một số tài liệu cơ bản 1. Địa hình: Cho bình đồ vùng tuyến đập(bình đồ số 7-A) Zmax= 85m Zmin= 35m 2. Địa chất: Cho mặt cắt địa chất dọc tuyến đập Địa chất có 3 lớp từ trên xuống: Lớp 1: Lớp phủ tàn tích dày từ 0.9 - 1.2 m phân bố 2 bên bờ Lớp 2: Lớp bồi tích lòng sông thấm mạnh,có bề dày từ 2 - 5.5 m Chỉ tiêu cơ lý được cho ở bảng sau (Bảng 1.1) Lớp 3: Lớp dưới cùng là đá gốc rắn chắc, mức độ nức nẻ trung bình 3. Vật liệu xây dựng: SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 1 ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim Anh a. 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 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 sau (Bảng 1.1) b. Đất sét: Có thể khai thac cách vị trí xây dựng đập 4 km, đủ yêu cầu trữ lượng để làm vật chống thấm c. 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: Góc ma sát trong: φ= 30 0 Độ rỗng của đống đá: n= 0.35 Dung trọng khô của đá: γ k = 2.4 T/m 3 Hệ số thấm của đá: k= 10 -2 m/s d.Cát sỏi: Được khai thác ở các bãi dọc sông, cự ly xa nhất là 3 km, trữ lượng đủ để xây dựng tầng lọc Cấp phối hạt cho ở bảng sau (Bảng 1.2) Bảng 1.1: Chỉ tiêu cơ lý của nền và vật liệu đắp đập Chỉ tiêu Loại Hệ số rỗng n Độ ẩm W% φ (độ) C (T/m 2 ) γ k (T/m 3 ) K (m/s) Tự nhiên Bão hòa Tự nhiên Bão hòa Đất đắp đập 0.35 20 23 20 3.0 2.4 1.62 10 -6 Sét 0.42 22 17 13 5.0 3.0 1.58 10 -9 Cát 0.40 18 30 27 0 0 1.60 10 -4 Lớp bồi tích 0.39 24 26 22 1.0 0.7 1.59 10 -5 Bảng 1.2: Cấp phối của vật liệu đắp đập d(mm) Loại d 10 d 50 d 60 Đất đắp đập 0.005 0.05 0.08 Cát 0.05 0.35 0.40 Sỏi 0.50 3.00 5.00 SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 2 ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim Anh 4. Các đặc trưng hồ chứa D= 4.7 km: Đà gió ứng với MNDBT D’= D+0.5= 4.7+0.5= 5.2 km: Đà gió ứng với MNLTK MNC= 49.9 m MNDBT= 79.5 m MNLTK= MNDBT+HT max = 799.5+4= 83.5 m MNLKT= MNLTK+1= 83.5+1= 84.5 m MNHL max = 46.7 m MNHL bt =41.7 m Vận tốc gió tính toán ứng với các tần suất: P= 2% → V= 22 m/s P=25% → V= 15.5 m/s B NỘI DUNG THIẾT KẾ I Đập đất 1.Thuyết minh Phân tích chọn tuyến đập,hình thức đập Xác định các kích thước cơ bản của đập Tính toán thấm và ổn định Chọn cấu tạo chi tiết 2. Bản vẽ Mặt bằng đập Mặt cắt dọc đập(hoặc chính diện hạ lưu) Các mặt cắt ngang đại biểu giữa lòng sông và bên thềm sông Các cấu tạo chi tiết SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 3 ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim Anh Bảng 1.3 Đề số Sơ đồ Đặc trưng hồ chứa Mực nước hạ lưu (m) Q cống (m 3 /s) MNĐK (m) Q tràn (m 3 /s) D (km) MNC (m) MNDBT (m) MNHLB T (m) MNHL max (m) Q TK (MNC) (m 3 /s) Q (MNBT) (m 3 /s) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 45 7-A 4.7 49.9 79.5 41.7 46.7 4.5 4.0 48.4 260 PHẦN I NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG I Chọn tuyến đập Dựa vào bình đồ khu đầu mối,lựa chọn tuyến đập D-D vì: Tuyến đập ngắn Địa hình dốc Tận dụng được bãi vật liệu địa phương Tầng đá gốc rắn chắc, mức độ nứt nẻ trung bình, lớp phong hóa tương đối mỏng (0.9 – 1.2 m) nên có thể bóc bỏ được II Chọn loại đập Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất và vật liệu xây dựng Qua so sánh các phương án kinh tế kỹ thuật chọn phương án xây dựng đập đất. Đập có những ưu điểm sau: Dùng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm được các vật liệu đắt tiền như sắt, thép, xi măng. Công tác chuẩn bị trước khi xây dựng không tốn nhiều công sức như các loại đập khác Cấu tạo đập đơn giản, giá thành hạ Bền, chống chấn động tốt Dễ quản lí, tôn cao, đắp dày thêm Yêu cầu về nền không cao nên phạm vi sử dụng rộng rãi *Đặc điểm làm việc của đập đất SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 4 ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim Anh Đập đất thường là loại không tràn nước.Để đảm bảo tháo lũ,lấy nước tưới hoawcjj cung cấp nước phải xây dựng những công trình riêng như đường tràn tháo lũ, cống lấy nước.Những đặc điểm chủ yếu của đập đất là: 1 Thấm qua thân đập và nền Nền và thân đập nói chung đều thấm nước. Khi mực nước thượng lưu dâng cao, trong thân đập sẽ hình thành dòng thấm từ thượng lưu về hạ lưu Trong thân đập có mặt bão hòa, trên mặt cắt ngang đập thể hiện là đường bão hòa. Phía trên đường bão hòa có khu nước mao dẫn. Độ cao khu nước mao dẫn phụ thuộc vào loại đất. Dưới đường bão hòa đất chiu đẩy nổi của nước và chịu lực thủy động do thấm 2. Ảnh hưởng của nước thượng lưu, hạ lưu đối với mái đập Mực nước thượng lưu, hạ lưu đập có thể gây phá hoại đất ở mái đập, dưới tác động của sóng các kết cấu bảo vệ mái đập có thể bị phá vỡ, gây xói lở thân mái, làm trôi các tầng bảo vệ 3. Tác hại của nước và nhiệt độ Trong thời gian mưa, một phần nước sẽ thấm vào đập và một phần chảy trên mái đập có thể gây bào mòn và xói đất.Hiện tượng này tiếp diễn làm giảm mặt cắt đập gây biến dạng.Trong thiết kế đập cần có hệ thống thoát nước mưa ở đỉnh và mái đập nhằm tập trung nước vào các rãnh xây và chuyển nước về hạ lưu không cho chảy lan tràn trên đập. Khi nhiệt độ thay đổi có thể gây nứt nẻ thân đập,nhất là các loại sét, pha sét có tính co ngót rất lớn 4. Biến dạng của nền và thân đập Dưới tác dụng của trong lượng bản thân, đất thân đập và nền bị biến dạng. Chuyển vị đứng làm giảm chiều cao của đập. Biến dạng làm đập và các thiết bị chống thấm bằng đát nứt nẻ, gây nguy hiểm cho đập III Nguyên tắc thiết kế đập đất Dựa vào các đặc điểm làm việc, đồng thời xét đến các điều kiện thi công và quản lí đập đất khi thiết kế đập đất phải đảm bảo các nguyên tắc sau: Đập và nền phải ổn định trong mọi điều kiện làm việc(Trong thời giant hi công và khai thác) Thấm qua nền đập và thân đập không làm tổn thất một lượng nước quá lớn từ hồ chứa, không gây xói ngầm nước thấm ra hạ lưu không làm hư hỏng đập Đập đất phải đủ cao, đồng thời phải có công trình tháo lũ đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn trong mưa lũ(ví dụ như không cho nước vượt qua đỉnh đập đất, không tràn nước) Có các thiết bị bảo vệ đập: chống tác hại của sóng, gió, mưa, nhiệt độ… Gía thành đập và kinh phí quản lí rẻ nhất IV Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 5 ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim Anh 1.Cấp công trình Theo nhiệm vụ của công trình Công trình cấp nước tưới cho 5000 ha đất canh tác →Tra TCXDVN 285:2002→công trình cấp III Theo đặc tính kỹ thuật Chiều cao sơ bộ H= MNDBT-▼đáy sông= 79.5-35= 44.5m →Tra TCXDVN 285:2002→công trình cấp II Vậy chọn cấp thiết kế công trình là cấp II 2. Chỉ tiêu thiết kế Từ cấp công trình xác định được: Tần suất lưu lượng: + Tần suất thiết kế: 0.5 % + Tần suất kiểm tra: 0.1 % Tần suất gió lớn nhất: + MNDBT: P= 2 % + MNLTK: P= 25 % Theoquan hệ tài liệu: vận tốc gió tính toán với mức bảo đảm P% + P= 2%→V=32m/s: MNDBT + P= 25 %→V= 15.5m/s: MNLTK Độ vượt cao của đỉnh đập trên đỉnh sóng(chiều cao an toàn a) + MNDBT: a= 1.2 + MNLTK: a’= 1.0 + MNLKT: a’’= 0.3 PHẦN 2 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT I Đỉnh đập 1.Cao trình đỉnh đập SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 6 ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim Anh Khi thiết kế đập cần xét điều kiện không cho nước tràn qua đỉnh đập trong mọi trường hợp làm việc, mặc khác đập không quá cao để đảm bảo điều kiện kinh tế. Để quyết định chọn cao trình đỉnh đập nên tiến hành tính toán trong các trường hợp sau: Tương ứng với MNDBT ở thượng lưu có xét đến chiều cao sóng leo và nước dềnh do gió lớn nhất tính toán Z 1 = MNDBT+ ∆h+ h sl + a Tương ứng với MNLTK Z 2 =MNLTK+ ∆h’+ h sl ’+ a’ Tương ứng với MNLKT Z 3 =MNLKT+ a’’ Trong đó: + ∆h và ∆h’ độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất + h sl và h sl ’ chiều cao sóng leo(có mức đảm bảo 1 % ) ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất + a, a’và a’’ độ vượt cao an toàn Cao trình đỉnh đập lấy Z max (Z 1 , Z 2, Z 3 ) ứng với trường hợp bất lợi nhất trong 3 trường hợp trên a.Xác định ∆h, h sl ứng với gió lớn nhất V Xác định ∆h: ∆h= 2.10 -6 . .cos α s (m) Trong đó: + V vận tốc gió lớn nhất ứng với P= 2%, V= 32 m/s + D đà sóng ứng với MNDBT: D= 4700 m + g là gia tốc trọng trường(m/s 2 ), g= 9.81m/s 2 + H chiều sâu nước trước đập(m) H= ▼MNDBT- ▼ đáy sông = 79.5- (35- 1)= 45.5m Với lớp đất phong hóa bị bóc đi là 1m α s là góc kẹp giữa trục dọc của hồ và mực nước tính toán α s = 0 0 ∆h= = 0.022m Xác định h sl SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 7 ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim Anh Theo QPTL C1-78 chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1 % xác định như sau: h sl (1%) =k 1. k 2. k 3. k 4 .h s 1% Trong đó: h s 1% là chiều cao sóng với mức đảm bảo 1% k 1 ,k 2 là các hệ số phụ thuộc vào độ nhám tương đối và đặc trưng vật liệu gia cố mặt được tra bảng P 2-3 k 3 là hệ số phụ thuộc váo tốc độ gió và hệ số mái nghiêng m. Tra bảng P 2-4 k 4 là hệ số được xác định nhờ đồ thị P 2-3 phụ thuộc vào hệ số mái nghiêng m Xác định h s 1% Gỉa thiết sóng là sóng nước sâu tức là H ≥ 0.5 L Tính các giá trị không thứ nguyên và trong đó g là gia tốc trọng trường lấy g= 9.81 m/s 2 t là thời gian gió thổi liên tục: lấy t= 6 giờ =21600 s V vận tốc tính toán V=32 m/s D là chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT : D=4700 m Thay số ta tính được: = =6621.75 = =45.03 Tra đồ thị hình P 2-1 ứng với đường bao trên cùng ta được: = 6621.75 → SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 8 . →Tra TCXDVN 285:2002 công trình cấp II Vậy chọn cấp thiết kế công trình là cấp II 2. Chỉ tiêu thiết kế Từ cấp công trình xác định được: Tần suất lưu lượng: + Tần suất thiết kế: 0.5 % + Tần suất. CỦA ĐẬP ĐẤT I Đỉnh đập 1.Cao trình đỉnh đập SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 6 ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim Anh Khi thiết kế đập cần xét điều kiện không cho nước tràn qua đỉnh đập. đất thân đập và nền bị biến dạng. Chuyển vị đứng làm giảm chiều cao của đập. Biến dạng làm đập và các thiết bị chống thấm bằng đát nứt nẻ, gây nguy hiểm cho đập III Nguyên tắc thiết kế đập đất Dựa