Bài mẫu tính toán thấm và ổn định sử dụng Geo Studio 2004

©TTVT Bài toán tổng hợp tính toán thấm & ổn định đập đất theo SEEP/W & SLOPE/W Cho đập đất vật liệu địa phương hình vẽ, có thông số sau:  Cao trình mực nước: -  # Đáy sông = +0m - Đáy đập = -1.5m - MNC = +13m - MNDBT = +37m - MNGC = +38m - MNHL = +2m - MNHLmax = +4,5m Chỉ tiêu lý đất: Loại  (kN/m³)  ( o) c (kN/m²)  K (m/s) E (kN/m²) Đất đập 17 - 19 22 - 24 18 - 19 0.35 0.5e-4 9500 Lõi 18 - 19 34 - 36 15 - 17 0.5 3e-8 10000 Vật thoát nước 24 - 26 38 - 40 - - 15000 Nền 18 - 20 20 - 21 14 - 16 0.33 1e-5 10000 +40.5m MNDBT 37m MNGC 38m +29m +29m +17m +17m MNC 13m +0.0m +6m -1.5m MNHL 4.5m -15m Thực yêu cầu sau: Xác định đường bão hòa thân đập Kiểm tra hệ số an toàn mái dốc hạ lưu - 1/13 ©TTVT …Hướng dẫn… Định nghĩa toán (Một số bước cách tương tự toán hướng dẫn trình bày vắn tắt) Bước Từ hình chủ, chọn New Project, chọn đồng thời SLOPE/W SEEP/W A Thực SEEP/W Từ menu, chọn Window – SEEP/W, hay chọn từ công cụ bên trái hình Bước Gán diện tích làm việc 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 = 1000, Vert = 1000 - Trong Unit Weight of Water, nhập 9.807 Bước Phác họa toán - Có thể dùng chức Sketch Lines để phát họa toán, nhiên toán có nhiều lớp đất phức tạp việc vẽ theo Sketch line gặp nhiều khó khăn - Ở toán ta chọn cách vẽ theo phương pháp nhập điểm - Từ Menu, chọn KeyIn – Points, chọn Points + Numbers, nhập điểm có tọa độ sau vào chương trình, lưu ý gốc tọa độ điểm số hình vẽ - 2/13 ©TTVT # X Y # X Y -15 19 277 0 20 292 18 21 292 -15 20 -1.5 22 241 -1.5 69 17 23 149 38 72 17 24 155 38 108 29 25 160 -1.5 111 29 26 158 -3.5 147 41 27 146 -3.5 10 157 41 28 144 -1.5 11 187 29 29 57 13 12 190 29 30 135 37 13 220 17 31 245.4333 14 223 17 32 261.8667 15 250.5 33 292 16 252 34 138 38 17 270.5 -1.5 35 248.6 4.5 18 273 -1.5 36 255.7 4.5 - 3/13 ©TTVT Bước Khai báo hàm độ chứa nước thể tích (Volumetric water content function) hàm hệ số thấm (Hydraulic conductivity function)  Lớp (lớp đất đắp đập): - Hàm độ chứa nước thể tích: sử dụng hệ số rỗng  = 0.35 phương pháp ước tính Fredlund & Xing để xác định hàm độ chứa nước thể tích lớp 350 Vol Water Content (x 0.001) 340 330 320 310 300 290 280 270 260 -100 -80 -60 -40 -20 Pressure Hàm thấm lớp 1: sử dụng hàm độ chứa nước thể tích lớp 1, hệ số thấm K=0.5e-4 phương pháp ước tính Fredlund & Xing để xác định hàm thấm lớp 0.0001 Conductivity 1e-005 1e-006 1e-007 1e-008 -100 -80 -60 -40 -20 Pressure - 4/13 ©TTVT  Lớp (lớp lõi giữa): - Hàm độ chứa nước thể tích: sử dụng hệ số rỗng  = 0.5 phương pháp ước tính Fredlund & Xing để xác định hàm độ chứa nước thể tích lớp Vol Water Content (x 0.001) 500 480 460 440 420 400 380 360 -100 -80 -60 -40 -20 Pressure - Hàm thấm lớp 2: sử dụng hàm độ chứa nước thể tích lớp 2, hệ số thấm K=3e-8 phương pháp ước tính Fredlund & Xing để xác định hàm thấm lớp 1e-007 Conductivity 1e-008 1e-009 1e-010 1e-011 -100 -80 -60 -40 -20 Pressure  Lớp : vật thoát nước không mô tả Seep - 5/13 ©TTVT  Lớp (đất nền): lớp đất lớp đất bão hòa (do ngập hoàn toàn nước), toán tính thấm không phụ thuộc thời gian (steady state) ta không cần khai báo hàm độ chứa nước thể tích hàm thấm (xem hàm thấm không đổi) Tuy nhiên toán tính toán dòng thấm theo thời gian (Transient) nên khai báo hàm - Hàm độ chứa nước thể tích: sử dụng hệ số rỗng  = 0.33 phương pháp ước tính Fredlund & Xing để xác định hàm độ chứa nước thể tích lớp 330 Vol Water Content (x 0.001) 320 310 300 290 280 270 260 250 240 -100 -80 -60 -40 -20 Pressure - Hàm thấm lớp 4: sử dụng hàm độ chứa nước thể tích lớp 4, hệ số thấm K=1e-5 phương pháp ước tính Fredlund & Xing để xác định hàm thấm lớp 1e-005 Conductivity 1e-006 1e-007 1e-008 1e-009 -100 -80 -60 -40 -20 Pressure - 6/13 ©TTVT Bước Khai báo tính chất vật liệu Để khai báo tính chất cho lớp đất, từ menu chọn KeyIn – Material Properties: # K-Fn W.C Fn K-Ratio K-Direction 1 1 2 4 Bước Phát sinh phần tử hữu hạn  Lớp (lớp đất đắp đập): - Từ Menu, chọn Draw – Region, hay chọn từ công cụ - Tắt chế độ Snap Grid - Vẽ điểm 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, trở 3; chương trình tự động bắt điểm nhập - Trong Tab Materrial: - o Chọn vật liệu Material Type o Chọn chia lưới dạng UnStructured Trong Tab Egde, chia nhỏ cạnh để có lưới hợp lý (vùng tính toán lưới chi mịn ) - 7/13 ©TTVT Thực tương tự cho lớp (lõi giữa) lớp (đất nền), lưu ý lớp phát sinh sau chịu ràng buộc với lớp đất phát sinh trước cạnh chung chia lưới cho hợp lý vùng cần tính toán Bước Thiết lập điều kiện biên - Biên mái thượng lưu: H = +37m - Biên hạ lưu + vật thoát nước: o o Đối với nút có cao trình  +2m, gán điều kiện biên H = +2m; Đối với nút có cao trình >+2m, gán điều kiện biên Q = & Potential Seepage Face Review - Biên mái hạ lưu: gán điều kiện biên Q = & Potential Seepage Face Review số nút nằm cao vật thoát nước - 8/13 ©TTVT - Biên phải, trái & nền: gán điều kiện biên Q=0 Bước Vẽ mặt cắt xác định lưu lượng Từ menu, chọn Draw – Flux Section, hay chọn từ menu Vẽ đường mặt cắt lưu lượng qua thân đập Bước Chọn dạng 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 mặt phẳng thẳng đứng: – Dimesional Bước Kiểm tra toán - Từ Menu, chọn Tool – Verify, hay từ công cụ bên trái hình, chọn Verify - Chọn Verify, toán tạo chương trình không tìm thấy lỗi Bước 10 Giải toán - Từ Menu, chọn Tool – Solve, hay từ công cụ bên trái hình, chọn Solve - Chọn Star để tính toán - 9/13 ©TTVT Kết đường bão hòa B Thực SLOPE/W Từ menu, chọn Window – SLOPE/W, hay chọn từ công cụ bên trái hình Ở ta vẽ lớp đất số (đập), lớp số (lõi giữa) lớp số (nền) SEEP/W, liên kết với SLOPE/W chương trình giữ lại lớp đất Ta cần vẽ thêm lớp số (vật thoát nước) mực nước thượng hạ lưu Bước 11 Định nghĩa tính chất đất - Từ Menu, chọn KeyIn – Material Properties - Nhập vào lớp đất sau: Mat Strenght Desrciption Ghi Mohr-Coulumb Đập , c,  Mohr-Coulumb Lõi , c,  Mohr-Coulumb Vật thoát nước , c,  Mohr-Coulumb Nền , c,  No strenght (e.g Water) Nước Unit weight = 98,01 Bedrock Nền không thấm - - 10/13 ©TTVT Bước 12 Vẽ lớp đất  Vẽ vật thoát nước: - Từ menu, chọn Draw – Region, hay chọn từ công cụ - Vẽ vật thoát nước, chọn lớp đất lớp số 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 chọn từ công cụ - Vẽ vật thoát nước, chọn lớp đất lớp số 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 tính toán đường bão hòa SEEP/W, SLOPE/W cần liên kết với SEEP/W để lấy kết tính toán đường bão hòa đập - Từ menu, chọn KeyIn – Analysis Setting - Trong Tab PWP, chọn liên kết với SEEP/W - 11/13 ©TTVT Bước 14 Chỉ định phương pháp phân tích 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 đường để tính toán bán kính cung trượt - Từ Menu, chọn Draw – Slip Surface – Radius, hay từ công cụ chọn Draw Slip Surface Radius Bước 16 Vẽ lưới tâm cung trượt - Từ Menu, chọn Draw – Slip Surface – Grid, hay từ công cụ chọn Draw Slip Surface Grid - 12/13 ©TTVT Bước 17 Kiểm tra toán - Từ Menu, chọn Tool – Verify, hay từ công cụ bên trái hình, chọn Verify - Chọn Verify, toán tạo chương trình không tìm thấy lỗi Bước 18 Giải toán - Từ Menu, chọn Tool – Solve, hay từ công cụ bên trái hình, chọn Solve - Chọn Star để tính toán Kết tính toán: - 13/13 [...]... 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 3 - 11/13 ©TTVT 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... 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