Đồ án môn đập đất thủy công

Đồ Án Môn Học Thủy Công ĐỒ ÁN MÔN HỌC THUỶ CÔNG SỐ ĐỀ : 85C A . TÀI LIỆU CHO TRƯỚC : I. Nhiệm vụ công trình : Hồ chứa nước H sông S đảm nhận nhiệm vụ sau đây: 1. Cấp nước tới cho 2650 ruộng đất canh tác 2. Cấp nước sinh hoạt cho 5000 hộ dân 3. Kết hợp nuôi cá lòng, tạo cảnh quan môi trường, sinh thái phục vụ du lịch. II. Các công trình chủ yếu khu đầu mối : 1. Một đập ngăn sông. 2. Một đường tràn tháo lũ. 3. Một cống đặt đập để lấy nước. III. Tóm tắt số tài liệu : 1. Địa hình : Cho bình đồ vùng tuyến đập 2. Địa chất : Cho mặt cắt địa chất dọc tuyến đập ; tiêu lý lớp bồi tích lòng sông cho bảng 1. Tầng đá gốc rắn trắc , mức độ nứt nẻ trung bình . lớp phong hoá dầy 0,5- m 3. Vật liệu xây dựng : a) Đất : Xung quanh vị trí đập có bãi vật liệu: A ( trữ lương 800.000m3 cự ly 800m ) B (trữ lượng 600.000m3 cự ly 600m ) C ( trữ lượng 1.000.000m3 cự ly km ). Chất đất thuộc loại thịt pha cát , thấm nước tương đối mạnh , tiêu nh bảng 1. Điều kiện khai thác bình thường. Đất sét khai thác vị trí cách đập 4km , trữ lượng đủ làm thiết bị chống thấm b) Đá : Khai thác vị trí cách công trình 8km trữ lượng lớn , chất lượng đảm bảo đắp đập , lát mái : Một số tiêu lý :  =32o ; n =0,35 ( đống đá ) ; k = 2,5 T /m3 (của đá ) Sv: Ngô Văn Huỳnh Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công c) Cát , sỏi : Khai thác bãi dọc sông ; cự ly xa 3km trữ lượng đủ làm tầng lọc Cấp phối bảng Bảng1 - Chỉ tiêu lý đất vật liệu đắp đập Chỉ tiêu ϕ (độ) γK k Bão hòa (T/m3) (m/s) 3,0 2,4 1,62 10-5 13 5,0 3,0 1,58 4.10-9 30 27 1,60 10-4 26 22 1,0 0,7 1,59 10-6 C (T/m2) HS rỗng n Độ ẩm W% Tự nhiên Bão hòa Tự nhiên 0,35 20 23 20 (chế bị) 0,42 22 17 Cát 0,40 18 Đất 0,39 24 Loại Đất đắp đập (chế bị) Sét Bảng - Cấp phối vật liệu đắp đập d(mm) d10 d50 d60 Đất thịt pha cát 0,005 0,05 0,08 Cát 0,05 0,35 0,40 Sỏi 0,50 3,00 5,00 Loại 4. Đặc trưng hồ chứa thông số kỹ thuật: Sv: Ngô Văn Huỳnh Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công - Các mực nước hồ mực nước hạ lưu: bảng - Tràn tự động có cột nước đỉnh tràn Hmax = 3m - Vận tốc gió tính toán ứng với mức đảm bảo P% P% 20 30 50 V(m/s) 32 30 26 17 14 12 - Chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT: D =2,8km ; ứng với MNLTK: D’ = 3,1km - Đỉnh đập đường giao thông chạy qua. Bảng – Tài liệu thiết kế đập đất Đặc trưng hồ chứa Đề Sơ số đồ D (km) MNC (m) Mực nước hạ lưu (m) MNDBT (m) Bình Max thường (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 85 C 2,8 115,5 133,5 108,1 109,0 + Mực nước lũ thiết kế MNLTK = MNDBT + = 133,5 + = 136,5 (m). B . NỘI DUNG THIẾT KẾ I. Thuyết minh - Phân tích chọn tuyến đập, hình thức đập; - Xác định kích thước đập; - Tính toán thấm ổn định; - Chọn cấu tạo chi tiết. Sv: Ngô Văn Huỳnh Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công II. Bản vẽ - Mặt đập. - Cắt dọc đập (hoặc diện hạ lưu); - Các mặt cắt ngang đại biểu lòng sông bên thềm sông; - Các cấu tạo chi tiết. BÀI LÀM A. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG I. Nhiệm vụ công trình: Lưu vực dòng sông S vùng đất rộng lớn. Mà nhu cầu nước vùng lớn. Do vấn đề cấp nước cho sản xuất cần thiết. Chính ta phải tạo hồ chứa H sông S. Hồ chứa H đảm nhận nhiệm vụ chủ yếu là: Cấp nước tới cho 2650 ruộng đất canh tác kết hợp nuôi cá lòng hồ, cấp nước phục vụ sinh hoạt cho 5000 dân tạo cảnh quan môi trường, sinh thái phục vụ du lịch. Để thực tốt nhiệm vụ phải xây dựng công trình chủ yếu khu đầu mối là: 1. Một đập ngăn sông. 2. Một đường tràn tháo lũ. 3. Một cống đặt đập để lấy nước. II. Chọn tuyến đập: Dựa theo bình đồ khu đầu mối cho: Hai bên bờ sông có đồi ∇ 155m nằm đối xứng thu hẹp lòng sông lại. Theo mặt cắt địa chất tuyến đập: tầng đá gốc đồi tương đối tốt, lớp phủ tàn tích mỏng .Tại khu vực đồi có bãi vật liệu thuận tiện cho việc thi công. Do ta chọn tuyến đập C-C qua đỉnh đồi hình vẽ cho. III. Chọn loại đập: Sv: Ngô Văn Huỳnh Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công Theo tài liệu cho ta thấy: Tầng bồi tích lòng sông tương đối mỏng. Về vật liệu địa phương chủ yếu đất bãi vật liệu A (trữ lượng 800.000m3 cự ly 800m), B(trữ lượng 600.000m3, cự ly 600m); C(trữ lượng 1.000.000m3, cự ly 1Km). Điều kiện khai thác dễ, thuận tiện cho việc thi công. Vì ta chọn loại đập đất. Do đất đắp đập thấm tương đối mạnh nên ta phải làm thiết bị chống thấm: Từ tài liệu cho ta thấy trữ lượng đất sét bãi vật liệu cách công trình khoảng 4Km nhiều, chất lượng tốt. Đủ làm vật liệu chống thấm. Do ta chọn đất sét làm vật liệu chống thấm. Các loại vật liệu khác: Đá, cát, cuội sỏi ta dùng làm tầng lọc ngược bảo vệ mái sau làm xong đập đất. IV.Cấp công trình tiêu thiết kế: 1. Cấp công trình: a) Theo chiều cao công trình loại : Cao trình đỉnh đập: ∇đỉnh đập= MNLTK + d với d = 1,0 3,0 chọn d =2,5 thay số ta có ∇đỉnh đập = 136,5 + 2,5 = 139(m) Từ mặt cắt địa chất tuyến đập C ∇đáy đập = 104 m (có kể đến bóc bỏ 100cm = m ) Vậy chiều cao đập H = ∇đỉnh đập - ∇đáy đập = 139 – 104 = 35 m Nền đất nhóm B Theo mục 3.2, QCVN 04-05-2012 tra bảng → Cấp thiết kế cấp I b) Theo nhiệm vụ công trình: Tới cho 2650ha . Theo mục 3.2, QCVN 04-05-2012 tra bảng → Cấp thiết kế cấp III So sánh tiêu ta chọn cấp công trình cấp I 2. Chỉ tiêu thiết kế: Từ cấp công trình xác định được: Sv: Ngô Văn Huỳnh Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công - Tần suất lưu lượng, mức nước lớn nhất: Theo QCVN 04-05-2012, mục 5.2, tra bảng ta có Ptk = 0,5%, Pkt = 0,1%. - Hệ số tin cậy Kn : Theo QCVN 04-05-2012, phụ lục B, mục B.2 ta có Kn = 1,2 - Tần suất gió lớn gió bình quân lớn (theo TCVN 8216-2009, mục 6.1.3) tra bảng ta có: Tần suất gió lớn ứng với MNDBT tương ứng P = 2%. Tần suất gió bình quân lớn ứng với MNLTK tương ứng P = 25%. - Theo quan hệ tài liệu : P = 2% → V = 32m/s : MNDBT P = 25% → V = 15,5m/s : MNLTK - Độ vượt cao an toàn (theo TCVN 8216-2009, mục 6.1.3) tra bảng ta có : + a = 1,2 : MNDBT + a’ = 1,0 : MNLTK + a’’ = 0,3 : MNLKT B. CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT. I. Đỉnh đập: 1. Cao trình đỉnh đập: - Xác định từ mực nước: MNDBT, MNLTK MNLKT. Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a Z2 = MNLTK + ∆h ’ + hsl’ + a’ Z3 = MNLKT + a’’ Trong đó: ∆h ∆h ’ : Độ dềnh gió ứng với gió tính toán lớn gió bình quân lớn nhất; Sv: Ngô Văn Huỳnh Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công hsl hsl’ : Chiều cao sóng leo (có mức đảm bảo 1%) ứng với gió tính toán lớn gió bình quân lớn nhất. a, a’, a’’ : Độ vượt cao an toàn. a) Xác định ∆h , hsl ứng với gió lớn V : * Xác định ∆h : V .D ∆h = 2.10 . .cos α s gH −6 Trong đó: V- Vận tốc gió tính toán lớn ứng với p=2%: V = 32(m/s) D - Đà sóng ứng với MNDBT: D = 2,8.103(m) g- Gia tốc trọng trường (m/s2): g = 9,81(m/s2) H- Chiều sâu nước trước đập (m) H = ∇ MNDBT - ∇ đáy sông = 133,5 - 104= 29,5(m) α S - Góc kẹp trục dọc hồ hướng gió. α S = 00 thay số ta có : 322.2,8.103 − ∆ h = 2.10 . .1 = 0,02( m) 9,81.29,5 * Xác định hsl: Theo TCVN 8421-2010 chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định sau: hsl(1%) = hrun1% = Kr . Kp . Ksp . Krun . hs1% Trong đó: hs1% - Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%; Kr, Kp - hệ số phụ thuộc độ nhám tương đối r /h1% đặc trưng vật liệu gia cố mái đập tra bảng 6; Ksp - hệ số phụ thuộc Sv: Ngô Văn Huỳnh Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công vào tốc độ gió hệ số mái nghiêng tra bảng 7; Krun - hệ số xác định từ đồ thị hình 11. Xác định hs1% - Giả thiết trường hợp xét sóng nước sâu tức : H ≥ 0,5 λ - Tính giá trị không thứ nguyên gt gD , V V2 Trong g : gia tốc trọng trờng lấy g = 9,81 ( m/s2) t : thời gian gió thổi liên tục . Lấy t = 6giờ = 21600s V : vận tốc gió tính toán V = 32 m/s D : chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT ; D = 2800 m. Thay số ta tính được: gt 9,81.6.3600 = = 6621, 75 V 32 gD 9,81.2800 = = 26,82 V2 32 Tra đồ thị hình A1(TCVN 8421-2010) ứng với đường bao ta : gt gh gt = 6621, 75 ⇒ = 0, 07; = 3,8 V V V gD gh gt + ứng với = 26,82 ⇒ = 0,0095; = 1,08 V V V  gh  = 0,0095 ta chọn cặp giá trị nhỏ là:  Vgt  = 1,08  V + ứng với 2 ⇒ h = 0,0095. V = 0, 0095. 32 = 0.99 ( m ) g 9,81 1,08.V 1,08.32 t = = = 3,52 ( s ) g 9,81 bước sóng trung bình xác định theo công thức sau : gτ 9,81.3,522 λ= = = 19,36( m) 2π 2.3,14 H = 29,5m ; 0,5. λ =0,5.19,36 = 9,68 m ⇒ H > 0,5 λ ⇒ giả thiết Sv: Ngô Văn Huỳnh Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công Vậy sóng sóng nước sâu. Chiều cao sóng ứng với mực nước đảm bảo 1% xác định theo công thức sau : hs1%=K1%. h Trong đó: K1% tra theo đồ thị hình A2(TCVN 8421-2010) ứng với gD = 26,82 P = %. V2 ⇒ K1% = 2,1 chiều cao sóng ứng với mực nước đảm bảo P = 1% : hs1% =K1%.htb = 2,1.0,99 = 2,097 (m) > 1,25 (m) Tra hệ số Kr ,Kp : chọn lớp vật liệu gia cố mái bê tông (bê tông cốt thép): Tra bảng (TCVN 8421-2010) ⇒ giá trị Kr = ; Kp =0,9 Tra hệ số Ksp: giả thiết hệ số mái m = 35 ; V =32m/s tra bảng (TCVN 8421-2010) => Ksp =1,5 λ 19,36 = = 9, 23 → λ h 2,097 1% Tra Krun : ta có tra đồ thị hình 11 (TCVN 8421-2010) suy Krun=1,15 chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% hsl1% = Kr.Kp.Ksp.Krun.hs1%=1.0,9.1,5.1,15.2,097 = 3,26 m cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT : Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a = 133,5 + 0,02 + 3,26+1,2 = 137,98m b. Xác định h’ hsl’ ứng với gió bình quân lớn V’ * xác định h’ h’ đợc xác định theo công thức sau ∆h ' = 2.10−6 V '2 D ' cos α ' gH ' V’ : vận tốc gió lớn với gió bình quân lớn P25% suy V’ = 15,5 m/s D’ đà sóng ứng với MNLTK D’ = D + 0,3km = 2800 + 300 = 3100 m H’ chiều sâu nước trước đập ứng với MNLTK H’ = MNLTK – ∇đáy đập thay số : H’ = 136,5 – 104 = 32,5 m Sv: Ngô Văn Huỳnh Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công  s góc kẹp hướng dọc hồ hướng thổi gió tính toán cho trường hợp bất lợi , lấy  ‘s = ⇒ cos ‘ =1 thay số vào công thức ta tính h’ V' D ' ' −6 15,5 .3100 ∆h = 2.10 cos α = 2.10 . = 0,0047( m) gH ' 9,81.32,5 ' −6 Xác định hsl’ : Theo TCVN 8421-2010 chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định sau: hsl1%’ = Kr’ .kp’ .Ksp’.Krun’ .h1%’ hsl’1% : chiều cao sóng với mức bảo đảm 1% đợc tính với trường hợp gió bình quân lớn V’= 15,5m/s Kr’ ,Kp’ : hệ số tra bảng (TCVN 8421-2010). Ksp’: Hệ số tra bảng phụ lục (TCVN 8421-2010). Krun’ : hệ số tra đồ thị hình 11 (TCVN 8421-2010). Xác định h1%’ theo (TCVN 8421-2010). Giả thiết trường hợp tính sóng nước sâu ( H’  0,5 ’ ) Tương tự ta tính giá trị không thứ nguyên : gt 9,81.6.3600 = = 13670,71 V' 15,5 gD ' 9,81.3100 = = 126,58 V '2 15,52 Tra đồ thị hình A1 (TCVN 8421-2010) ứng với đường bao ta : gt gh gt = 13670,71 ⇒ '2 = 0,104; ' = 4,7 ' V V V ' gD gh gt + ứng với '2 = 126,58 ⇒ '2 = 0,018; ' = 1,64 V V V  gh  = 0,018 ta chọn cặp giá trị nhỏ là:  Vgt  = 1,64  V + ứng với 0,018.15,52 h' = = 0, 44m 9,81 Sv: Ngô Văn Huỳnh 10 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công Trong đó: ϕn ; cn Là góc ma sát lực dính đơn vị đáy dải thứ n. ln: Là bề rộng đáy dải thứ n Wn: áp lực thấm đáy dải thứ n hn: Chiều cao cột nước từ đường bão hoà đến đáy dải. Wn = γ n hn ln Nn, Tn: Thành phần pháp tuyến tiếp tuyến trọng lượng dải n Gn Nn = Gncos α n , Tn = Gn.sin α n Gn = b. ( ∑ γ i .hi ) n Trong đó: hi: Là chiều cao phần dải tương ứng có dung trọng γ i ( γ i với đất sân bão hòa: Lấy γ i tn ; đất đường bão hòa lấy theo γ i bh) Các thông số tính toán: γ = γ đập γ đập(1 + w) = 1,62.(1+0,2) = 1,944(T/m3) o w = k γ = γ đập = γ đập +n. γ = 1,62 + 0,35.1 = 1,97(T/m3) bh k n γ = γ = γ +n. γ = 1,59 + 0,39.1 = 1,98(T/m3) bh k n γ = γ thiết bị thoát nước = γ đá = 2,5(T/m3) w k γ = γ thiết bị thoát nước = γ đá +n. γ = 2,5+0,35.1 = 2,85(T/m3) bh k n ho: Chiều cao từ mái đập đến đường bão hòa h1: Chiều cao từ đường bão hòa đến đáy đập h2: Chiều cao từ đáy đập đến đáy cung trượt h3: Chiều cao từ mái đỉnh thiết bị thoát nước đến đường bão hòa h4: Chiều cao từ đường bão hòa đến đáy đập (thiết bị thoát nước) - ứng với tâm O1 điểm chân Q ta có bán kính R1, bế rộng dải b1 = R1/ m Sv: Ngô Văn Huỳnh 35 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công - ứng với tâm O ta có cung trượt bán kính R2 bề rộng dải b =R2/m Tương rự cho cung trượt O3 ; O4 ; O5 . Kết tính toán Bảng 1,2,3,4,5: Ta Kmin = 1,4869 Sv: Ngô Văn Huỳnh 36 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công 01 + 139 133,5 121,5 101 Sv: Ngô Văn Huỳnh h3= 9,55m 110 104 37 Lớp 52CTL_3 -1 -2 h2= 4,1m Đồ Án Môn Học Thủy Công Bảng R = 110,2 m m = 10 b = 11,02 m Dả i ho 6.4 12.27 15.88 17.68 14.34 11.78 8.87 5.75 -1 2.1 -2 sinα 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 2.35 0.49 4.11 6.46 238.85 0.100 0.67 2.05 4.78 79.00 0.200 h1 h2 0 0 0 0.09 3.88 5.72 0.67 5.17 2.35 4.62 2.9 h3 0 0 0 0 Sv: Ngô Văn Huỳnh h4 0 0 0 0 hn 0 0.09 3.88 6.39 7.52 7.52 Gn 137.11 262.86 340.20 380.71 391.44 391.16 353.53 286.76 cosα 0.714 0.800 0.866 0.917 0.954 0.980 0.995 1.000 Tn 95.975 157.715 170.098 152.284 117.431 78.232 35.353 0.000 38 tagφ 0.424 0.424 0.424 0.364 0.364 0.404 0.404 0.404 7.753 22 0.404 67.105 7.873 730.580 22 0.404 9.553 895.106 Nn Wn Cn Cn.Ln 97.914 46.293 210.287 41.325 294.618 38.174 348.927 1.0821 24 288.571 373.407 44.822 24 277.250 383.255 71.87 0.7 7.873 351.762 83.288 0.7 7.753 286.756 82.87 0.7 7.714 0.995 -23.885 237.649 71.548 0.7 0.980 -15.801 767.402 K1 φn 23 23 23 20 20 22 22 22 (NnWn). tagφ 41.515 89.162 124.918 126.615 119.605 125.800 108.464 82.370 77.407 53.762 0.7 2.1184 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công +02 139 133,5 121,5 101 Sv: Ngô Văn Huỳnh h3= 9,55m 110 104 39 Lớp 52CTL_3 -1 -2 h2= 4,1m Đồ Án Môn Học Thủy Công Bảng R = 110,98 m b = 11,098 m m = 10 Dải ho 5.86 11.69 15.32 17.22 14.11 11.76 8.61 5.47 -1 -2 1.02 sinα 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 cosα 0.71 0.8 0.87 0.92 0.95 0.98 0.99 2.1 1.21 4.11 6.21 231.72 -0.10 0.41 1.28 4.52 49.495 -0.20 0.99 0.98 h1 h2 0 0 0 0 3.57 5.68 0.41 5.13 2.1 4.57 2.56 0 h3 0 0 0 0 Sv: Ngô Văn Huỳnh h4 0 0 0 0 hn 0 0 3.57 6.09 7.23 7.22 Gn 126.43 252.21 330.52 371.51 382.47 386.91 344.06 274.18 40 Tn 88.499 151.32 165.26 148.61 114.74 77.382 34.406 23.172 -9.899 747.15 K2 Nn 90.287 201.76 286.24 340.5 364.85 379.09 342.33 274.18 Wn 0.00 0.00 0.00 0.00 41.53 68.98 80.64 80.13 Cn 3 3 2.4 0.7 0.7 0.7 Cn.Ln 46.62 41.62 38.44 36.33 27.92 7.93 7.81 7.77 φn 23 23 23 23 20 22 22 22 tagφ 0.424 0.424 0.424 0.424 0.364 0.404 0.404 0.404 230.56 48.495 69.27 0.7 51.20 0.7 7.81 7.93 230.17 22 22 0.404 0.404 1.4869 Lớp 52CTL_3 (NnWn). tagφ 38.28 85.55 121.37 144.37 117.69 125.28 105.72 78.40 65.16 -1.09 880.73 Đồ Án Môn Học Thủy Công 03 + 139 133,5 121,5 101 Sv: Ngô Văn Huỳnh h3= 9,55m 110 104 41 Lớp 52CTL_3 -1 -2 h2= 4,1m Đồ Án Môn Học Thủy Công Bảng R = 112,52 m b = 11,252 m = 10 Dả i -1 -2 ho 4.71 10.62 14.3 16.23 13.67 11.3 8.11 4.93 0 h1 h2 h3 h4 0 0 0 0 0 0 0 0 3.02 0 5.54 0 5.04 1.56 0 4.48 2.21 0 1.56 1.89 4.11 0 0 Sv: Ngô Văn Huỳnh hn 0 0 3.02 5.54 6.69 6.69 5.76 sinα cosα Gn 103.03 0.70 0.714 232.30 0.60 0.800 312.80 0.50 0.866 355.01 0.40 0.917 365.96 0.30 0.954 369.98 0.20 0.980 323.87 0.10 0.995 256.38 0.00 1.000 219.72 -0.10 0.995 0.00 -0.20 0.980 42 Tn 72.12 139.38 156.40 142.01 109.79 74.00 32.39 0.00 -21.97 0.00 704.10 K3 Nn 73.58 185.84 270.89 325.37 349.10 362.50 322.25 256.38 218.62 0.00 Wn 0.00 0.00 0.00 0.00 35.62 63.62 75.66 75.28 65.14 0.00 1.52 Lớp 52CTL_3 Cn 3 3 2.4 2.4 0.7 0.7 0.7 0.7 Cn.Ln 47.27 42.20 38.98 36.83 28.31 27.56 7.92 7.88 7.92 8.04 252.89 φn 23 23 23 23 20 20 22 22 22 22 tagφ 0.424 0.424 0.424 0.424 0.364 0.364 0.404 0.404 0.404 0.404 (NnWn). tagφ 31.20 78.80 114.86 137.96 114.11 108.79 99.62 73.17 62.01 0.00 820.50 Đồ Án Môn Học Thủy Công 04 + 139 133,5 121,5 101 Sv: Ngô Văn Huỳnh h3= 9,55m 110 104 43 Lớp 52CTL_3 -1 -2 h2= 4,1m Đồ Án Môn Học Thủy Công Bảng R = 112,52m b = 11,252 m = 10 Dải -1 -2 ho h1 h2 h3 h4 5.75 0 0 12.4 0 0 16.08 0 0 18.01 0 0 14.65 3.82 0 11.75 5.75 0.64 0 9.03 5.2 2.35 0 5.84 4.64 2.92 0 2.2 2.35 0.42 4.11 0 0.64 1.97 Sv: Ngô Văn Huỳnh hn 0 0 3.82 6.39 7.55 7.56 6.46 4.75 sinα cosα Gn 125.77 0.70 0.714 271.24 0.60 0.800 351.73 0.50 0.866 393.95 0.40 0.917 405.13 0.30 0.954 398.73 0.20 0.980 365.14 0.10 0.995 295.65 0.00 1.000 244.09 -0.10 0.995 77.43 -0.20 0.980 44 Tn 88.04 162.74 175.87 157.58 121.54 79.75 36.51 0.00 -24.41 -15.49 782.13 K4 Nn 89.82 216.99 304.61 361.06 386.47 390.68 363.31 295.65 242.87 75.87 Wn 0.00 0.00 0.00 0.00 45.06 73.38 85.38 85.07 73.05 54.55 1.50 Lớp 52CTL_3 Cn 3 3 2.4 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 Cn.Ln 47.27 42.20 38.98 36.83 28.31 8.04 7.92 7.88 7.92 8.04 233.37 φn 23 23 23 23 20 22 22 22 22 22 tagφ 0.424 0.424 0.424 0.424 0.364 0.404 0.404 0.404 0.404 0.404 (NnWn). tagφ 38.08 92.00 129.15 153.09 124.27 128.19 112.28 85.08 68.61 8.61 939.37 Đồ Án Môn Học Thủy Công B 05 + A 139 133,5 121,5 101 Sv: Ngô Văn Huỳnh h3= 9,55m 110 104 45 Lớp 52CTL_3 -1 -2 h2= 4,1m Đồ Án Môn Học Thủy Công Bảng R = 107,8 m b = 10,78m m =10 Dải -1 -2 ho 4.56 10.23 13.75 15.6 12.96 10.78 7.72 4.67 0 h1 h2 0 0 0 0 0 3.08 5.46 4.97 1.59 4.43 2.13 1.59 0 h3 0 0 0 0 0 Sv: Ngô Văn Huỳnh h4 0 0 0 0 4.11 hn 0 0 3.08 5.46 6.56 6.56 5.7 sinα cosα Gn Tn 0.00 0.80 0.60 0.00 95.56 0.70 0.71 66.89 214.38 0.60 0.80 128.63 288.15 0.50 0.87 144.07 326.92 0.40 0.92 130.77 337.00 0.30 0.95 101.10 341.86 0.20 0.98 68.37 301.27 0.10 0.99 30.13 237.41 0.00 1.00 0.00 160.21 -0.10 0.99 -16.02 0.00 -0.20 0.98 0.00 653.94 K5 46 Nn 0.00 68.24 171.51 249.54 299.63 321.48 334.95 299.76 237.41 159.41 0.00 Wn 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 34.81 60.07 71.07 70.72 61.76 0.00 1.5816 Lớp 52CTL_3 Cn 3 3 2.4 2.4 0.7 0.7 0.7 0.7 Cn.Ln 53.90 45.29 40.43 37.34 35.29 27.12 26.41 7.58 7.55 7.58 7.70 296.18 φn 23 23 23 23 23 20 20 22 22 22 22 tagφ 0.424 0.424 0.424 0.424 0.424 0.364 0.364 0.404 0.404 0.404 0.404 (NnWn). tagφ 28.935 72.719 105.81 127.04 104.35 100.06 92.388 67.343 39.451 738.09 Đồ Án Môn Học Thủy Công 3) Đánh giá tính hợp lý mái: Theo TCVN 8216-2009, mục 6.7.3.2, bảng 7. Ta có: mái đập đảm bảo an toàn trượt phải thoả mãn điều kiện công trình cấp I tổ hợp tải trọng chủ yếu: Kmin > [K] = 1,35 Vậy số liệu chọn đập hợp lý. E. Cấu tạo chi tiết I. Đỉnh đập. Vì đỉnh đập không làm đường giao thông nên cần phủ lớp dăm sỏi dày 20(cm) để bảo vệ mặt đỉnh đập làm hai phía với độ dốc i = 3% để thoát nước mưa. II. BẢO VỆ MÁI ĐẬP. 1. Mái thượng lưu. Hình thức bảo vệ thượng lưu chủ yếu phụ thuộc vào yếu tố sóng khả cung cấp vật liệu. Khi tính toán lớp bảo vệ mái cần dựa vào chiều cao sóng lớn ứng với vận tốc gió lớn (hs = 3,26 m). Ta có hs > 1,25m. Do ta chọn hình thức bảo vệ mái thượng lưu bê tông, bề rộng B =2m. Bề dày xác định theo điều kiện ổn định chống đẩy lật theo công thức:   B 2  k .γ n .hS 1 −  ÷  hb = (γ d − γ n ).cos α   LS     Trong đó: γ n , γ đ : Dung trọng nước đá. (1T/m3 2,5T/m3) hs : Chiều cao sóng B: Bề rộng đá vây. hb: Chiều dày đá vây. α : Góc nghiêng mái đập mặt nằm ngang (=15056’) Sv: Ngô Văn Huỳnh 47 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công k: Hệ số lấy k = 0,23 Ls: Chiều dài sóng Ls = tb = 19,36(m)2 0,23.1.3,26     1 − .  h = b (2,5 − 1).cos15o56'   19,36 ÷    = 0,52 (m) 2. Mái hạ lưu: Mái hạ lưu cần bảo vệ chống xói nước mưa gây ra. Ta dùng hình thức trồng cỏ. Trên mái hạ lưu ta đào rãnh nhỏ nghiêng với trục đập 450. Trong rãnh bỏ đá dăm để tập trung nước mưa vào mương ngang bố trí đập, mương ngang có độ dốc bên bờ để nối với mương dọc dẫn nước hạ lưu. III. NỐI TIẾP ĐẬP VỚI NỀN VÀ BỜ 1. Nối tiếp đập với nền. Ta bóc lớp dày 0,3-1(m). Trên mặt lớp phong hóa thấm nước mạnh. Khi đất đắp đập đất khác cần làm chân ổn định công trình, đồng thời dùng chân đất sét cắm sâu vào đá gốc để chống thấm. 2. Nối tiếp đập với bờ. - Tại chỗ nối tiếp với bờ, thiết bị chống thấm phải nằm cắm sâu vào đá phong hóa, tầng không thấm nằm sâu bờ phải cắm thiết bị chống thấm vào khoảng định. - Mặt nối tiếp thân đập với bờ, không đánh cấp, không làm dốc, không cho phép làm dốc ngược. F. KẾT LUẬN Tổng kết lại trình làm đồ án em tính toán thiết kế số công việc sau: - Thiết kế kích thước đập đất. - Tính thấm hai mặt cắt đại diện : + Mặt cắt lòng sông . + Mặt cắt sườn đối. - Tính ổn định cho mái đập trường hợp : xét ổn định mái hạ lưu ứng với mức nước thượng lưu MNDBT mục nước hạ lưu mực nước max . Sv: Ngô Văn Huỳnh 48 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công - Tính toán cấu tạo chi tiết đập đất . Trên số công tác chủ yếu thiết kế đập đất .Ngoài nhiều phần tính toán mà phạm vi đồ án giải : + Tính thấm cho nhiều cho nhiều mắt cắt . + Tính ổn định trượt mái đập số trường hợp . - Trong qúa trình tính toán em cố gắng tránh khỏi sai sót . Em kính mong bảo tận tình thầy cô để em rút kinh nghiệm . Em xin chân thành cảm ơn Hà nội ngày 01 tháng 06 năm 2012. Sinh viên thực hiên Ngô Văn Huỳnh Sv: Ngô Văn Huỳnh 49 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công Sv: Ngô Văn Huỳnh 50 Lớp 52CTL_3 [...]... Huỳnh 14 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công Hình 1: Mặt cắt lòng sông 6 133,5 139 m=3 m = 3 ,5 m= 104 101 Sv: Ngô Văn Huỳnh 121,5 15 3 m Lớp 52CTL_3 ,5 =1 m 110 =1 ,5 h 2 =4,1m Đồ Án Môn Học Thủy Công 2 Đoạn sườn đồi: ứng với trường hợp hạ lưu không có nước Ta chọn thoát nước kiểu áp mái C TÍNH TOÁN THẤM QUA ĐẬP VÀ NỀN I Nhiệm vụ và các trường hợp tính toán: 1 Nhiệm vụ tính toán: - Xác định lưu lượng... Sơ đồ như hình vẽ : Sv: Ngô Văn Huỳnh 17 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công Hình 2 : sơ đồ tính toán cho mặt cắt lòng sông 6 133,5 139 m=3 m = 3 ,5 m= 104 101 Sv: Ngô Văn Huỳnh 121,5 18 3 m Lớp 52CTL_3 = 1, 5 m= 110 1,5 h2 =4,1m Đồ Án Môn Học Thủy Công a) Xác định lưu lượng thấm: - Dùng phần mềm Geo-slope để tính toán thấm: Trong đó: Hệ số thấm của đập: Kđ = 10-5 m/s Hệ số thấm của thiết bị chống thấm... = 6m để thi công thuận tiện và phù hợp với chiều cao đập II Mái đập và cơ: 1 Mái đập: Chiều cao đập H = Zđ - Zđáy = 139 -104 = 35(m) Sơ bộ hệ số mái: + Mái thượng lưu: m1 = 0,05H +2,00 = 0,05.35 + 2 = 3,75 + Mái hạ lưu : Lấy m2 = 0,05H + 1,5 = 0,05.35 + 1,5 = 3,25 m1 = 3,5 m2 =3 2 Cơ đập: - Đập cao 35m > 10m nên bố trí cơ ở mái hạ lưu Sv: Ngô Văn Huỳnh 12 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công - Khoảng... loại đất cát pha ta được [Jkđ] = 0,65 Vậy Jkđ < [Jkđ] Do đó đảm bảo ổn định thấm của đập - Với nền đập cần đảm bảo điều kiện: Sv: Ngô Văn Huỳnh 25 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công Jkn ≤ [Jkn] Trong đó: J kn = h3 − h2 10,64 − 5 = = 0,025 L − m '.h2 + 0, 44T 230,5 − 1,5.5 + 0, 44.3 [Jkn] phụ thuộc loại đất nền và cấp công trình lấy theo Trugaep Tra bảng P3-2 tra theo loại đất cát hạt trung bình với công. .. 3.(139 – 122) = 116,5 m + Hệ số thấm của đập: Kđ = 10-5m/s + Hệ số thấm của thiết bị chống thấm Ko = 4.10-9m/s + δ : Bề dày trung bình của tường nghiêng = 3m a Xác định lưu lượng thấm: Dùng phần mềm Geo-slope để tính toán thấm: Hình 5: Sơ đồ tính toán thấm Sv: Ngô Văn Huỳnh 26 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công 139 133,5 m= 122 m= 3,5 3 Sơ đồ của mặt cắt sườn đồi là đập trên nèn không thấm, hạ lưu không... Hình: Sơ đồ vùng cung trượt nguy hiểm Sv: Ngô Văn Huỳnh 32 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công c B 03 04+ + + 02 + + d 01 05 A M 85° m=3 110 25 5 121,5 ° m=3 m = 3, 101 e 35 ° 139 133,5 b 104 h3= 9,55m m = 1,5 h2= 4,1m H M1 Sv: Ngô Văn Huỳnh 4,5.H 33 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công b)Phương pháp Fanđeeps Tâm cung trượt nguy hiểm nằm ở lân cận hình thang cong bcde như trên hình vẽ Các trị số bán kính... đảm bảo ổn định thấm của đập - Với nền đập cần đảm bảo điều kiện: Jkn ≤ [Jkn] Trong đó: J kn = h3 − h2 9,55 − 4,1 = = 0,024 L − m '.h2 + 0, 44T 230,5 − 1,5.4,1 + 0, 44.3 [Jkn] phụ thuộc loại đất nền và cấp công trình lấy theo Trugaep Tra bảng P3-2 tra theo loại đất cát hạt trung bình với công trình cấp II ta được [Jkn] = 0,25 Sv: Ngô Văn Huỳnh 22 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công Vậy Jkn ≤ [Jkn] Nên... chọn loại lăng trụ Sơ đồ đập có tường nghiêng + chân răng II Tính thấm cho mặt cắt lòng sông 1 Trường hợp 1 Sv: Ngô Văn Huỳnh 16 Lớp 52CTL_3 Đồ Án Môn Học Thủy Công Thượng lưu là MNDBT: H1 = MNDBT - Zđáy = 133,5 – 104 = 29,5(m) Hạ lưu là mực nước bình thường: H2 = MNHLBT - Zđáy = 108,1 - 104 = 4,1 (m) Thiết bị thoát nước chọn loại lăng trụ Sơ đồ đập có tường nghiêng + chân răng Sơ đồ như hình vẽ : Sv:... thấm được đảm bảo - Trường hợp 2: Thượng lưu là MNLTK Sơ đồ của mặt cắt sườn đồi là đập trên nền không thấm, hạ lưu không có nước, thoát nước kiểu áp mái Sv: Ngô Văn Huỳnh 29 Lớp 52CTL_3 120 130 Đồ Án Môn Học Thủy Công - Các thông số: Theo địa hình ta chọn được cao trình đáy để tính thấm cho mặt cắt sườn đồi là 122(m) dã bóc bỏ đi 0,5 m Ta có sơ đồ thấm như sau : - Do đó h1 =136,5 -122 = 14,5(m) - Hệ... Huỳnh 21 Lớp 52CTL_3 320 340 Đồ Án Môn Học Thủy Công Y = h32 − 2.q x kd 2.1,9516.10− 6 9,55 − x 1.10− 5 = 2 = 91, 203 − 0,39.x c) Kiểm tra độ bền thấm: - Với thân đập cần bảo đảm điều kiện: J d ≤ [J d ] K K Trong đó: J kd = h3 − h2 9,55 − 4,1 = = 0,028 L − m.h3 230,5 − 3,5.9,55 [Jkđ] phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình theo Trugaep Tra phụ lục P3-3 với loại đất cát pha ta được [Jkđ] = 0,65 . đỉnh đập: Vì không có đường giao thông chạy qua đỉnh đập nên ta lấy bề rộng đỉnh đập là B = 6m. để thi công thuận tiện và phù hợp với chiều cao đập. II. Mái đập và cơ: 1. Mái đập: Chiều cao đập. = 133,5 + 3 = 136,5 (m). B . NỘI DUNG THIẾT KẾ I. 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. việc thi công. Vì vậy ta chọn loại đập đất. Do đất đắp đập là thấm tương đối mạnh nên ta phải làm thiết bị chống thấm: Từ tài liệu đã cho ta thấy trữ lượng đất sét tại 1 bãi vật liệu cách công