Từ menu, chọn Window – SEEP/W, hay có thể chọn từ thanh công cụ bên trái màn hình.. - Có thể dùng chức năng Sketch Lines để phát họa bài toán, tuy nhiên đối với bài toán có nhiều lớp đất
Trang 1©TTVT
Bài toán tổng hợp tính toán thấm & ổn định đập đất theo SEEP/W & SLOPE/W
Cho 1 đập đất vật liệu địa phương như hình vẽ, có các thông số cơ bản sau:
- Đáy sông = +0m - Đáy đập = -1.5m
Chỉ tiêu cơ lý đất:
#
(kN/m³)
(o)
c
K (m/s)
E (kN/m²)
Thực hiện các yêu cầu sau:
1 Xác định đường bão hòa trong thân đập
2 Kiểm tra hệ số an toàn mái dốc hạ lưu
MNC 13m
+0.0m
MNDBT 37m MNGC 38m
+40.5m
+17m
+6m
+29m +29m
+17m
-1.5m -15m
MNHL 4.5m
Trang 2©TTVT
3 - 2/13
…Hướng dẫn…
1 Định nghĩa bài toán
(Một số bước hoặc cách tương tự như trong các bài toán đã được hướng dẫn thì ở bài này chỉ trình bày vắn tắt)
Bước 0 Từ màn hình chủ, chọn New Project, chọn đồng thời SLOPE/W và SEEP/W
A Thực hiện trong SEEP/W
Từ menu, chọn Window – SEEP/W, hay có thể chọn từ thanh công cụ bên trái màn hình
Bước 1 Gán diện tích làm việc và tỷ lệ
Gán diện tích làm việc
- Từ Menu, chọn Set – Page
- Trong Working Area, nhập Width = 320, Height = 210
- Trong Units, chọn đơn vị mm
Gán tỷ lệ
- Từ Menu, chọn Set – Scale
- Trong Engineering Units, chọn meters
- Trong Scale, chọn Horz 1 = 1000, Vert = 1000
- Trong Unit Weight of Water, nhập 9.807
Bước 2 Phác họa bài toán
- Có thể dùng chức năng Sketch Lines để phát họa bài toán, tuy nhiên đối với bài toán
có nhiều lớp đất phức tạp thì việc vẽ theo Sketch line gặp rất nhiều khó khăn
- Ở bài toán này ta chọn cách vẽ theo phương pháp nhập điểm
- Từ Menu, chọn KeyIn – Points, chọn Points + Numbers, lần lượt nhập các điểm có tọa độ như sau vào chương trình, lưu ý gốc tọa độ ở điểm số 2 như trên hình vẽ
Trang 3©TTVT
Trang 4©TTVT
3 - 4/13
Bước 3 Khai báo hàm độ chứa nước thể tích (Volumetric water content function) và
hàm hệ số thấm (Hydraulic conductivity function)
Lớp 1 (lớp đất đắp đập):
Fredlund & Xing để xác định hàm độ chứa nước thể tích của lớp 1
Hàm thấm lớp 1: sử dụng hàm độ chứa nước thể tích của lớp 1, hệ số thấm K=0.5e-4
và phương pháp ước tính Fredlund & Xing để xác định hàm thấm của lớp 1
Pressure
260 270 280 290 300 310 320 330 340 350
Pressure
1e-008 1e-007 1e-006 1e-005 0.0001
Trang 5©TTVT
Lớp 2 (lớp lõi giữa):
- Hàm độ chứa nước thể tích: sử dụng hệ số rỗng = 0.5 và phương pháp ước tính Fredlund & Xing để xác định hàm độ chứa nước thể tích của lớp 2
- Hàm thấm lớp 2: sử dụng hàm độ chứa nước thể tích của lớp 2, hệ số thấm K=3e-8
và phương pháp ước tính Fredlund & Xing để xác định hàm thấm của lớp 2
Lớp 3 : vật thoát nước không mô tả trong Seep
Pressure
360 380 400 420 440 460 480 500
Pressure
1e-011 1e-010 1e-009 1e-008 1e-007
Trang 6©TTVT
3 - 6/13
Lớp 4 (đất nền): lớp đất nền là lớp đất bão hòa (do ngập hoàn toàn trong nước), do đó
đối với bài toán tính thấm không phụ thuộc thời gian (steady state) ta không cần khai báo hàm độ chứa nước thể tích và hàm thấm (xem như hàm thấm không đổi) Tuy nhiên trong bài toán này sẽ tính toán dòng thấm theo thời gian (Transient) nên vẫn sẽ khai báo 2 hàm trên
Fredlund & Xing để xác định hàm độ chứa nước thể tích của lớp 4
- Hàm thấm lớp 4: sử dụng hàm độ chứa nước thể tích của lớp 4, hệ số thấm K=1e-5
và phương pháp ước tính Fredlund & Xing để xác định hàm thấm của lớp 4
Pressure
240 250 260 270 280 290 300 310 320 330
Pressure
1e-009 1e-008 1e-007 1e-006 1e-005
Trang 7©TTVT
Bước 4 Khai báo tính chất vật liệu
Để khai báo tính chất cho 3 lớp đất, từ menu chọn KeyIn – Material Properties:
Bước 5 Phát sinh các phần tử hữu hạn
Lớp 1 (lớp đất đắp đập):
- Từ Menu, chọn Draw – Region, hay có thể chọn từ thanh công cụ
- Tắt chế độ Snap Grid
- Vẽ các điểm của thân đập theo thứ tự sau: điểm số 3, 29, 5, 6, 7, 8, 30, 9, 10, 11,
12, 13, 14, 15, 31, 22, 25, 24, 23, 28, 4 rồi trở về 3; chương trình sẽ tự động bắt
các điểm đã nhập ở trên
- Trong Tab Materrial:
o Chọn vật liệu là 1 trong Material Type
o Chọn chia lưới dạng UnStructured
- Trong Tab Egde, chia nhỏ các cạnh để có được lưới hợp lý (vùng tính toán thì lưới chi
mịn hơn )
Trang 8©TTVT
3 - 8/13
Thực hiện tương tự cho lớp 2 (lõi giữa) và lớp 4 (đất nền), lưu ý là các lớp phát sinh sau
chịu ràng buộc với lớp đất đã phát sinh trước đó ở các cạnh chung và chia lưới sao cho hợp lý ở
vùng cần tính toán
Bước 6 Thiết lập điều kiện biên
- Biên mái thượng lưu: H = +37m
- Biên nền hạ lưu + vật thoát nước:
o Đối với các nút có cao trình +2m, gán điều kiện biên H = +2m;
o Đối với các nút có cao trình >+2m, gán điều kiện biên Q = 0 & Potential Seepage Face Review
- Biên mái hạ lưu: gán điều kiện biên Q = 0 & Potential Seepage Face Review đối với một số nút nằm cao hơn vật thoát nước
Trang 9©TTVT
- Biên phải, trái & dưới nền: gán điều kiện biên Q=0
Bước 7 Vẽ mặt cắt xác định lưu lượng
Từ menu, chọn Draw – Flux Section, hay có thể chọn từ menu Vẽ đường mặt cắt lưu
lượng qua thân đập
Bước 8 Chọn dạng bài toán để tính toán
- Từ menu, chọn KeyIn – Analysis Setting
- Trong Tab Type, chọn phân tích ổn định Steady – State
- Trong Tab Control, chọn phân tích trong mặt phẳng thẳng đứng: 2 – Dimesional
Bước 9 Kiểm tra bài toán
- Từ Menu, chọn Tool – Verify, hay từ thanh công cụ bên trái màn hình, chọn Verify
- Chọn Verify, bài toán được tạo đúng khi chương trình không tìm thấy lỗi
Bước 10 Giải bài toán
- Từ Menu, chọn Tool – Solve, hay từ thanh công cụ bên trái màn hình, chọn Solve
- Chọn Star để tính toán
Trang 10©TTVT
3 - 10/13
Kết quả đường bão hòa
B Thực hiện trong SLOPE/W
Từ menu, chọn Window – SLOPE/W, hay có thể chọn từ thanh công cụ bên trái màn
hình
Ở trên ta đã vẽ các lớp đất số 1 (đập), lớp số 2 (lõi giữa) và lớp số 4 (nền) trong
SEEP/W, khi liên kết với SLOPE/W thì chương trình vẫn giữ lại các lớp đất này Ta chỉ cần vẽ
thêm lớp số 3 (vật thoát nước) và mực nước thượng hạ lưu
Bước 11 Định nghĩa các tính chất của đất
- Từ Menu, chọn KeyIn – Material Properties
- Nhập vào các lớp đất như sau:
Trang 11©TTVT
Bước 12 Vẽ các lớp đất
Vẽ vật thoát nước:
- Từ menu, chọn Draw – Region, hay có thể chọn từ thanh công cụ
- Vẽ vật thoát nước, chọn lớp đất mới là lớp số 4 trong Material Type
- Chọn No Mesh (do không cần sử dụng phần từ hữu hạn để tính toán thấm nên
không cần phải chia lưới)
Vẽ mực nước thượng lưu:
- Từ menu, chọn Draw – Region, hay có thể chọn từ thanh công cụ
- Vẽ vật thoát nước, chọn lớp đất mới là lớp số 5 trong Material Type
- Chọn No Mesh (do không cần sử dụng phần từ hữu hạn để tính toán thấm nên
không cần phải chia lưới)
Bước 13 Vẽ đường bão hòa (Peizometric Line)
Do ta đã tính toán đường bão hòa trong SEEP/W, do đó trong SLOPE/W chỉ cần liên kết với SEEP/W để lấy kết quả tính toán đường bão hòa trong đập
- Từ menu, chọn KeyIn – Analysis Setting
- Trong Tab PWP, chọn liên kết với SEEP/W
Trang 12©TTVT
3 - 12/13
Bước 14 Chỉ định phương pháp phân tích và các tùy chọn phân tích
- Từ Menu, chọn KeyIn – Analysis Setting
- Trong Tab Method, chọn phân tích Bishop, Ordinary, Janbu and Morgenstern-Price
- Trong Tab Slip Surface, chọn hướng trượt từ trái qua phải
Bước 15 Vẽ các đường để tính toán bán kính cung trượt
- Từ Menu, chọn Draw – Slip Surface – Radius, hay từ thanh công cụ chọn Draw Slip Surface Radius
Bước 16 Vẽ lưới tâm cung trượt
- Từ Menu, chọn Draw – Slip Surface – Grid, hay từ thanh công cụ chọn Draw Slip Surface Grid
Trang 13©TTVT
Bước 17 Kiểm tra bài toán
- Từ Menu, chọn Tool – Verify, hay từ thanh công cụ bên trái màn hình, chọn Verify
- Chọn Verify, bài toán được tạo đúng khi chương trình không tìm thấy lỗi
Bước 18 Giải bài toán
- Từ Menu, chọn Tool – Solve, hay từ thanh công cụ bên trái màn hình, chọn Solve
- Chọn Star để tính toán
Kết quả tính toán: