DO AN MON HOC THUY CONG THIET KE DAP DAT
A TAI LIEU CHO TRUOC : I Nhiệm vụ công trình :
Hồ chứa nước H trên sông Š đảm nhận các nhiệm vụ sau đây:
1 Cấp nước tới cho 2650 ha ruộng đất canh tác 2 Cấp nước sinh hoạt cho 5000 hộ dân
3 Kết hợp nuôi cá ở lòng, tạo cảnh quan môi trường, sinh thái và phục vụ du lịch H Các công trình chủ yếu ở khu đầu múi :
1 Một đập chính ngăn sông 2 Một đường tràn tháo lũ
3 Một công đặt dưới đập để lây nước HI Tóm tắt một số tài liệu cơ bản : 1 Địa hình : Cho bình đồ vùng tuyến đập
2 Địa chất : Cho mặt cắt địa chất dọc tuyến đập ; chỉ tiêu cơ lý ở của lớp bồi tích lòng sông cho ở bảng 1 Tầng đá gốc rắn trắc , mức độ nứt nẻ trung bình lớp phong hoá dây 0,5- 1 m 3 Vật liệu xây dựng : a) Đất : Xung quanh vị trí đập có các bãi vật liệu: A ( trữ lương 800.000n” cự ly 800m ) B (trữ lượng 600.000nỷ cự ly 600m ) C ( trữ lượng 1.000.000m” cự ly 1 km)
Chất đất thuộc loại thịt pha cát , thắm nước tương đối mạnh , các chỉ tiêu nh ư bảng 1 Điều kiện khai thác bình thường
Đất sét có thê khai thác tại vị trí cách đập 4km, trữ lượng đủ làm thiết bị chống thâm
b) Đá : Khai thác ở vị trí cách công trình 8km trữ lượng lớn, chất lượng đảm bảo dap dap , lat mai :
Trang 2Dé án Thiy Céng — Thiét ké dap dat
Bang 1 - Chỉ tiêu cơ lý của đất nền và vật liệu đắp đập: Chỉ tiêu HS | Độ ? (độ) C (T/m) , - x A K rong | am Tự Bão Tự Bão 3 : : T/ m/
Loại n | W% | nhiên | hòa | nhiên | hòa | (H)| (m5
Dat dap dap 105 (chế bị) 0,35 | 20 23 20 3,0 2,4 1,62 Sét 4.107 (chê bị) 0,42 22 17 13 5,0 3,0 1,58 t04 Cát 0,40 18 30 27 0 0 1,60 105 Đắt nền 0,39 | 24 26 22 1,0 0,7 1,59
Bang 2 - Cấp phối của các vật liệu đắp đập:
d(mm) địo dso đạo
Loại
Đắt thịt pha cát 0,005 0,05 0,08
Cát 0,05 0,35 0,40
SỎI 0,50 3,00 5,00
4 Đặc trưng hồ chứa và các thông số kỹ thuật:
- Các mực nước trong hồ và mực nước hạ lưu: bảng 3
- Tràn tự động có cột nước trên đỉnh tran H,,, = 3m
-_ Vận tốc gió tính toán ứng với mức đảm bảo P%
P% 2 3 5 20 30 50
V(m/s) 32 30 26 17 14 12
- Chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT: D =1,5km ; tmg voi MNDGC: D’ = 1,8km
- Đỉnh đập không có đường giao thông chính chạy qua
Trang 3Bang 3 — Tài liệu thiết kế đập đất Đặc trưng hồ chứa Mực nước hạ lưu (m) ĐỀ Sơ Bình sỐ đồ | D(km) | MNC (m) | MNDBT (m) ‹ Max thường (1) | (2) (3) (4) (5) (6) (7) 7 A 1,5 13,0 31,0 10 12,5
+ Mực nước dâng gia cường MNDGC = MNDBT + H¿„= 31 +3 = 34 (m)
B NOI DUNG THIET KE I Thuyết minh - Phân tích chọn tuyến đập, hình thức đập; - Xác định các kích thước cơ bản của đập; - Tính toán thấm và ồn định; - Chọn cầu tạo chỉ tiết II Ban vé
- Mat bang dap
- Cắt đọc đập (hoặc chính diện hạ lưu);
- Các mặt cắt ngang đại biểu ở giữa lòng sông và bên thêm sông: - Các câu tạo chỉ tiết
BÀI LÀM A NHUNG VAN DE CHUNG
I Nhiém vu của công trình:
Trang 4Dé án Thiy Céng — Thiét ké dap dat
ruộng đất canh tác và kết hợp nuôi cá ở lòng hồ, cấp nước phục vụ sinh hoạt cho 5000 dân và tạo cảnh quan môi trường, sinh thái và phục vụ du lịch
Đề thực hiện tốt các nhiệm vụ này chúng ta phải xây dựng các công trình chủ yếu ở khu đầu mối đó là: 1 Một đập chính ngăn sông 2 Một đường tràn tháo lũ 3 Một công đặt dưới đập để lây nước H Chọn tuyến đập:
Dựa theo bình đỗ khu đầu mối đã cho: Hai bên bờ sông có 2 ngọn đồi V 155m nằm đối xứng nhau và thu hẹp lòng sông lại Theo mặt cắt địa chất tuyến đập: tầng đá gốc của quả đồi tương đối tốt, lớp phủ tàn tích mỏng Tại khu vực 2 quả đồi đều có các bãi vật liệu thuận tiện cho việc thi công Do vậy ta chọn tuyến đập C-C đi qua 2 đỉnh của quả đồi như hình vẽ đã cho HH Chọn loại đập:
Theo tài liệu đã cho ta thấy: Tầng bồi tích lòng sông là tương đối mỏng Về vật liệu địa phương chủ yếu là đất như bãi vật liệu A (trữ lượng 800.000m” cự ly 800m), B(trữ lượng 600.000mỶ, cự ly 600m); C(trữ lượng 1.000.000mỶ, cự ly 1Km) Điều kiện khai thác dễ, thuận tiện cho việc thi công Vì vậy ta chọn loại đập đất
Do đất đắp đập là thắm tương đối mạnh nên ta phải làm thiết bị chống thấm: Từ tài liệu da cho ta thay trự lượng đất sét tại 1 bãi vật liệu cách công trình khoảng 4Km là khá nhiều, chất
lượng tốt Đủ làm vật liệu chống thấm Do vậy ta chọn đất sét làm vật liệu chống thấm
Các loại vật liệu khác: Đá, cát, cuội sỏi ta dùng làm tầng lọc ngợc và bảo vệ mái sau khi làm xong đập đất
Trang 5Vay chiéu cao dap
Hsp = Zainn aap - Zaay dap = 36-0 = 36m Tra bảng P1-1 —> Cấp thiết kế là cấp II b) Theo nhiệm vụ của công trình: Tới cho 2650ha Tra bảng P1-2—> Cấp thiết kế là cấp II So sánh 2 chỉ tiêu ta chọn cấp công trình cấp II 2 Chỉ tiêu thiết kế: Từ cấp công trình xác định được:
- Tân suất lưu lượng, mức nước lớn nhất: Tra bảng P1-3 ta có P = 0,5% - Hệ số tin cậy Kạ : Tra bảng P1-6 ta có Kạ = 1,20
- Tần suất gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất tương ứng với cấp công trình cấp II là P=2%, vàP=25% (theo 4.2 14 TCN 157-2005 ) - Theo quan hệ tài liệu cho : P=2% — V =32 m/s : MNDBT P=25 % — V = 15,5 m/s : MNDGC B CAC KICH THUOC CO BAN CUA DAP DAT I Dinh dap: 1 Cao trình đỉnh đập: - Xác định từ 2 mực nước: MNDBT và MNDGC Z, = MNDBT + AA +hy+a Z, =MNDGC + Ah’ +h,’ +a Trong đó:
Trang 6Dé án Thiy Céng — Thiét ké dap dat
a) Xác định Ah, hụ ứng với gió lớn nhất V : * Xác định Az: y?.D gH Ah = 2.10" .COS Ø, Trong đó: V- Vận tốc gió tính toán lớn nhất ( ứng với p=2%) : V = 32(m/) D - Đà sóng ứng với MNDBT: D = 1,5.10°(m) g- Gia tốc trọng trường (m/s”): g = 9,81(m/s’) H- Chiều sâu nước trước đập (m) H = V wnpsr - V tay song = 31 —0=31(m) Z;- Góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió as =0° Thay số ta có : 2 3 Ah=2.10° 32°.1,5.10 1.31 ? 1 =0,0101 (m) * Xác định hị:
Theo QPTL C1-78 chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như sau: hyii%) = Ki Ko Kz Ky bei,
Trong đó:
h;¡„ - Chiêu cao sóng với mức bảo đảm 1%;
Kị, K¿ - các hệ số phụ thuộc độ nhám tương đối A /h¡ và đặc trưng vật liệu gia cỗ mái đập được tra ở bảng phụ lục P2-3;
K; - hệ số phụ thuộc vào tốc độ gid va hệ số mái nghiêng được tra ở bảng phụ lục P2-4;
K¿ - hệ số được xác định từ đồ thị hình P2-3
Xác định h1
Trang 8Dé án Thiy Céng — Thiét ké dap dat
Kị, K; - các hệ số phụ thuộc độ nhắm tương đối A /h¡ và đặc trưng vật liệu gia cô mái đập được tra ở bảng phụ lục P2-3; chọn lớp vật liệu gia cố mái là đá xây A =0,02 vậy
hy, 1,53 A _ 002 _ 0,01 tra bảng P2-3 — giá trị Kị =0,95 ;K;=0,85
Tra hệ số Kạ: giả thiết hệ số mái m = 345 ; V =32m/s tra bảng P2-4 ta được K; =1,5
A 12,60
Tra K¿ : ta có =8,24 và sơ bộ chọn m= 3,5 tra trên đồ thị hình P2-3 suy ra
% b5
K„=1,15
Tra K, : a =0 tra bảng P¿.¿ suy ra K„= 1 Vậy chiêu cao sóng leo có mức bảo đảm 1% là
hsii% = Ky.K2.K3.Ky.Ky-hsj% = 0,95.0,85.1,5.1,15.1,53 = 2,13 (m) Vậy cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT :
Z¡ =MNDBT + Á? + hạ + a = 31 + 0,0101 + 2,13 + 1,2 = 34,34 (m) b Xác định Ah và hụ ung với gió bình quân lớn nhất V
Tương tự như trường hợp MNDBT nhưng tiến hành với MNLTK và vận tốc gió tương ứng với tần suất P = 25% * Xác định An A, được xác định theo công thức sau ?D Ah =2.10°" — COS Œ gH Trong đó V: vận tốc gió lớn nhất với gió bình quân lớn nhất P;s„ suy ra V = 15,5 m/s D đà sóng ứng với MNDGC D =D+0,3km = 1500 + 300 = 1800 m H chiều sâu nước trước đập ứng với MNDGC H = MNDGC -— Zeinh 39 = MNDBT + Hmnax — Zasy aap Thay s6:H =31+3-0=34m
œ; góc kẹp giữa hướng dọc của hồ và hướng thổi của gió Tính toán cho trường hợp bắt lợi nhất , lẫy œ „=0=>cosœ =l Thay các số vào công thức ta tính được Ah
2D „15,52.1,8.10”
Trang 9* Xác định hụ : Theo QPTL C1-78 , chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% được tính như sau : hạ» = Kị kạ K¿.K¿ Ka ;hạ h„ ¡ạ,: chiều cao sóng với mức bảo đảm 1% đợc tính với trường hợp gió bình quân lớn nhất V = 12m/s Ki K¿ : các hệ số tra ở bảng P2-3 K; : Hé số tra ở bảng phụ lục P2-4 K¿ : hệ số tra ở đồ thị hình P2-3
Kœ., : hệ số phụ thuộc vào a, tra 6 bang P2-6
Xac dinh hg, theo QPTL C1-78
Giả thiết trường hợp đang tính là sóng nước sâu ( H ] 0,5 ^ ) Tương tự ta tính các giá trị không thứ nguyên : gt _ 3,81.6.3600 V 15,5 =13670,71 D 981.1 8D" _ 7811809 73,50 V2 15,5 Tra đồ thị hình P2-1 ứng với đường bao trên cùng ta được : Ứng VỚI ;2 = 73,50 gh = 0,015 Ta tìm được cặp giá trị nhỏ nhất là: 4 & 1,75 P _ 2 + ñ-0015.155 _ 0 27m) 9,81 i= 1,75.15,5 =2.77 9,81 — 2 2 7 8t_ 9,81.2,77" = 11,99 20 2.3,14
Kiêm tra lại điêu kiện sóng nước sau: H’ > 0,5A'
H =34 >0,5 11,99 = 5,99 (m) :Thoả mãn điều kiện giả thiết
*Tinh h 51% = Ki% h
Trang 10Dé án Thiy Céng — Thiét ké dap dat
Trong đó K¡x tra ở đồ thị hình P2-2 ứng với đại lượng gD 2 73,50 > K,, =2,1 h’ 1% = 2,1.0,37 =0,78 (m)
Kị, K;¿ - các hệ số phụ thuộc độ nhám tương đối A/ h;„ và đặc trưng vật liệu gia có mái
đập được tra ở bảng phụ lục P2-3; chọn lớp vật liệu gia cố mái là đá xây A =0,02 vậy
` - — = 0,03 tra bang P2-3 (ndisuy) — K*=0,87;K?=0,77 1% Hệ sô K”; tra P2-4, phụ thuộc vào vận tôc gió và hệ sô mái m Chọn sơ bộ hệ số mái: m = 345 Tra bảng P2-4 bằng cách nội suy ta được—> K” = 1,32 (V gió = (20>15,5m/s > 10m/s) A ' h 51% Hệ số K?¿ tra ở đồ thị hình P3-2, phụ thuộc vào hệ số mái sơ bộ m =3,5 và trị số 2 1199 =15,37 —= K;=1,52 Wy s1% 0,78 h’ si% = K?,.K’2.K’3.K’4.h’ 51% = 0,87.0,77.1,32.1,52.0,78 = 1,05 (m) Vay Z, = MNDGC + AA’ +h’ +a’ = 34+ 0,003 + 1,53 + 1,0 = 36,53 (m) Chọn cao trình đỉnh dap: Zainnagp=(Z1, Z2)max = 36,53 (m) Lay tron 36,60 (m) 2 Bề rộng đỉnh đập:
Với công trình cấp II không làm đường giao thông chạy qua đỉnh đập nên ta lây bề rộng đỉnh đập là B = 10 m để thi công thuận tiện và phù hợp với chiều cao đập
H Mái đập và cơ: 1 Mái đập:
Trang 11+ Mái thượng lưu: my, = 0,05H +2,00 = 0,05.36,6 + 2 = 3,83
+ Mái hạ lưu : mạ = 0,05H + 1,5 = 0,05.36,6 + 1,5 = 3,33
Chon chan cho mái: mị =4, mạ=3,5 2 Cơ đập:
- Dap cao 36,6m > 10m nén bố trí cơ ở mái hạ lưu
- Khoảng cách giữa 2 cơ theo chiều cao chọn từ 10-20m nên ta đặt cơ đập hạ lưu ở cao trình +15
- Bê rộng cơ chọn theo yêu cầu giao thông và lấy không nhỏ hơn 2m Nén chon B,,= 3m
Ill Thiet bi chong thấm
Theo tài liệu cho, đất đắp đập và đất nền có hệ số thấm khá lớn nên cân có thiết bị chống thắm cho thân đập và nên
- Nếu tầng thâm tương đôi mỏng (T< 5w) có thể chọn các thiết bị chống thâm cho đập và cho nên thích hợp sau:
+ Chống thâm kiểu tường nghiêng + chân răng (cắm xuống tận tầng không thắm) + Chống thấm kiêu tường lõi + chân răng
- Nếu tang thấm dày (T>10m) : phương án hợp lý là dùng thiết bị chống thâm kiêu tường nghiêng + sân phủ
Theo đề bài hình C đo trên hình vẽ ta được chiều dầy chưa bóc bỏ lớp trên được T = 5 m do lớp đất đưới đáy đập có bồi tích lòng sông có hệ số thấm lớn lên ta phải bóc bỏ đi 1 m
—= chiều dây thực của tầng thấm là T = 5 - 1 = 4 m < 5m Ta chọn phương án: Dùng thiết bị chống thâm kiêu tường nghiêng chân răng
1 Chon sơ bộ kích thước ban đầu:
4) Chiêu dày tường nghiêng : - Trén dinh: 6, = 0,8m.Chon 6, =1m
H
Trang 12Dé án Thiy Céng — Thiét ké dap dat
Trong do: H- Là chênh lệch cột nước trước và sau tường H = Ha, = MNDBT — MNHL =31 - 10 =21 (m)
[7] là gradien chống thấm cho phép của vật liệu làm tường Khi vật liệu làm tường bằng đất sét chọn [J| = 5 + 10 Chon [7] =5
- Chọn 6,=5m b) Cao trình đỉnh tường nghiêng:
Chọn không thấp hơn MNDGC ở thượng lưu
Chọn cao trình đỉnh tường nghiêng = cao trình đỉnh đập đất c) Chiếu dày chân răng:
-Chọn như đối với đáy tường nghiêng Ngoài ra còn đảm bảo điện kiện nối tiếp đều đặn giữa tường nghiêng với chân răng
-Do hệ số mái thượng lưu là: mw =cotgø: = _ 4,11 =>a = 13°40"
+d ư nw ^_ 1a ỗ 5
— chiêu phía dày chân răng trên là: ¢, = = = 21,15m
sina’ sin13°40°
-Chọn chiều dầy phía dưới đáy cắm xuống với m„e (0,740,75) m„: hệ số mái của chân răng
chon m,, = 0,75
-Từ hình vẽ ta tính được t;ạ =t¡ - 2.0,75.T (với T=4) Suy ra tạ = 21,15 - 2.0,75.4= 16,65m
IV Thiết bị thoát nước thân đập
Thường phân biệt 2 đoạn theo chiều dài đập 1 Đoạn lòng sông:
Trang 13- Chiều sâu nước hạ lưu:
Ht max = MNHImax - Zaay = 12,5 - 0 = 12,5 (m) Huy pr = MNHLBT - Z4y = 10 - 0 = 10 (m)
Với chiều sâu mức nước hạ lưu không quá lớn ta chọn thoát nước kiêu lăng trụ
- Độ vượt cao của đỉnh lăng trụ so với mực nước hạ lưu max từ (1-2) m Chọn 1,5m
- Do đó chiều cao lăng trụ hạ = 12,5 + 1,0 = =13,5(m) - Bề rộng đỉnh lăng trụ b>2m chọn b = 3 m
- Mai trước và mái sau của lăng tru chon m’ =1,5 2 Đoạn sườn đồi:
Ứng với trường hợp hạ lưu không có nước sơ đồ đơn giản nhất là thoát nước kiểu áp
Trang 15C TINH TOAN THAM QUA DAP VA NEN I Nhiệm vụ và các trường hợp tính toán: 1 Nhiệm vụ tính toán:
- Xác định lưu lượng thấm q
- Xác định đường bão hòa trong đập - Kiểm tra độ bên thắm của đập và nên 2 Nhiệm vụ:
Xác định lưu lượng thấm qua thân đập và qua nền Trên cơ sở đó tìm được lượng nước tốn thất của hồ do thâm gây ra và có biện pháp phòng chống thích hợp
Xác định vị trí đường bão hòa ,từ đó tìm được áp lực thắm dùng trong tính tốn ơn đinh mái dốc của đập
Xác định Gradien thâm (hoặc lưu tốc thâm ) của dòng chảy trong thân , nền đập , nhất là
ở chỗ dòng thâm thoát ra ờ hạ lưu để kiểm tra hiện tượng xói ngâm › đây trồi đất và xác định
kích thước cấu tạo của tầng lọc ngược 3 Các trường hợp tính toán:
Trong thiết kế đập đất cần tính thâm cho các trường hợp làm việc khác nhau của đập - Thượng lưu là MNDBTT, hạ lưu là mực nước min tương ứng
- Thượng lưu là MNDGC, hạ lưu là mực nước max tương ứng
- Ở thượng lưu mực nước rút đột ngột
- Trường hợp thiết bị thoát nước làm việc không bình thường - Trường hợp thiết bị chống thắm bị hỏng
Ta chỉ tính thâm cho trường hợp thứ nhất ,thiết bị chống thâm làm việc bình thường Thuong luu la MNDBT: H; = MNDBT - Zgsy = 31 — 0 = 31(m)
Hạ lưu là mực nước mmn: Hạ = MNHLBT - Z4¿y = 10 - 0 = 10 (m)
Trang 16Dé án Thiy Céng — Thiét ké dap dat
H Tính thắm cho mặt cắt lòng sông 1 Phương pháp tính toán:
Có nhiều phương pháp tính toán thấm , thông dụng nhất là phương pháp phân tích lý luận , đồ giải , và thí nghiệm
Trong phạm vi đồ án này em xin chọn tính toán thấm bằng phương pháp thủy lực giới hạn trong bài toán phẳng , thấm ổn định và không xét đến ảnh hưởng của mao dẫn Độ chinh xác của phương pháp này còn kém chính xác hơn các phương pháp khác vì phải dựa vào một số tiền đề , giả thiết nhất định Tuy nhiên các giải này có thể giải được những trường hợp phức tạp khác nhau trong thực tế và cũng đủ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật
- _ Dòng thắm tuân theo định luật Đácxy
- _ Đất nên là môi trường đồng nhất đắng hướng - Dong tham ôn định
- _ Nước chứa đầy các kẽ rỗng và đất không có tính ép co được
- _ Bài toán thâm không xét đến mao dẫn
- _ Trong miền thấm không có điểm tiếp nước và điểm rút nước 2 Tính thấm cho mặt cắt lòng sông:
Trang 18Dé án Thiy Céng — Thiét ké dap dat
a) Phương pháp tính :
Đề tính thấm qua loại đập Pavlovxki xem dòng thâm qua thân đập và nền không phụ thuộc nhau , nghĩa là xem mặt tiếp giáp giữa đập và nên là một đường dòng Như vậy có thể xác định lưu lượng thâm qua đập qd xem như đập trên nền không thâm Lưu lượng toàn phần thâm qua thân đập và nền khi đó tính bằng :
q = da * dn b) Áp dụng :
Tính cho trường hợp I : - Thượng lưu là MNDBIT, hạ lưu là mực nước min tương ứng Dùng phương pháp phân đoạn, bỏ qua độ cao hút nước a, ở cuối dòng thâm, lưu lượng thâm q và độ sâu hs sau tường nghiêng xác định từ hệ sau:
Doan 1 : Tham qua tường nghiêng chân răng 2 2 2 ae hy - Zo hy >r] 20.sin a t Doan 2 : Tham qua dap mah (yh, JF “AL—-mh,) "L-mh, +0,447 q=K Trong do:
Hé sé tham ctia dap: Ky = 10° m/s
Hệ số thắm của thiết bi chéng tham Ky = 4.10° m/s
Hệ số thắm của nền K, = 10 m/s
Ồ: Chiều dày trung bình của tường nghiêng = 3 m
Trang 19L=36,6.4+10 + 36,6 3,5 - (13,5 - 0).3,5 + 3 — (13,5 — 10).1,5 = 235,00 (m)
sin & = sin 14°2’ = 0,2425 Thay va giai hé phuong trinh: ¿=4d0 2.3.0,2425 18,9 ˆ 31° -h? - 2,91 block ‘ (n° -10)4 _5 A -10? +105 =10 1 2.(235—4h,) Dùng phương pháp thử dần ta tìm được : hạ = 11,78 (m) gq = 2,25.10°(m/s) *) Phuong trinh duong bdo hoa: y= pp fon = fii? — 2278" = 100 2 x 235 — 4.11,78 Toa d6 cac diém trên đường bão hòa "235 —1,5.10 +0,44.4 = 138,86 —0,21x x 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 | 187,9 y 11,78 11,6) 11,42 | 11,24) 11,05 | 10,86} 10,66) 10,46 | 10,26) 10,05 10 *) Kiểm tra độ bên thấm:
- Với thân đập cần bảo đảm điều kiện:
Tt ili
Trong đó:
/z-lịch, 1178-10 _9 9997
L—mh, 235—4.11./78
[1`] 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 [J,"] = 0,65
Vậy I< He] Do đó dam bao 6n dinh thắm của đập - Với nên đập cân đảm bảo điêu kiện:
Trang 20Dé án Thiy Céng — Thiét ké dap dat
Trong đó:
b, —h, 11/78 —10
J" = =
“ L-mh, +0447 235-1,5.10 + 0,44.4 = 0,0082
[J¿"] phụ thuộc loại đất nền và cấp công trình lấy theo Trugaep Tra bang P3-2 tra theo loại đất cát hạt trung bình với công trình cấp II ta được [J¿"] = 0,25
Vậy J¿" < [J¿"] Nên nền đảo bảo ổn định thấm HI Tính thấm cho mặt cắt sườn đồi :
Sơ đồ của mặt cắt sườn đồi là đập trên nèn không thâm, hạ lưu không có nước, thoát nước kiểu áp mái
- Các thông số:
Trang 22Dé án Thiy Céng — Thiét ké dap dat
a) Liu lugng tham:
Theo phương pháp phân đoạn, lưu lượng thắm q và các độ sâu ha, ao được xác định từ hệ sau: „ #-R.-Zi 26 sina 2 2 4q=K, ñ =4 2(L—m,h, — m;aạ _ A ~*~ L m, +0,5 [ 9 =4.10° 7,48 h 17,48? — h} —2,917 9 2.3.sin 14°2; 2 „2 4g=107 h; đọ 2(186,1— 4h; — 3,5aạ a =10 5° ứ 4 Thay số ta được băng phương pháp thử dần ta được các giá trị sau: ao = 0,318(m) hạ — 5,1 m q= 7,95.10”m/s b) Đường bão hòa:
Trong hệ trục như trên hình vẽ, phương trình đường bão hoà có dạng:
Y= 1-1 x = [26,01-0,163
d
c) Kiểm tra độ bên thẩm:
Trang 23D Tinh toan mai dap l Trường hợp tính toán
Theo quy phạm, khi thiết kế đập đát, cần kiểm tra Ổn định các trường hợp sau: 1 Cho mái hạ lưu
- Khi thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là chiều sâu nước lớn nhất có thê xảy ra, thiết bị chống thâm và thoát nước làm việc bình thường (tô hợp cơ bản)
- Khi thượng lưu có MNDGC, sự làm việc bình thường của thiết bị thoát nước bị phá hoại (tổ hợp đặc biệt)
2 Cho mới thượng lưu
Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDBT đến mực nước thấp nhất có thê xảy ra (cơ bản)
- Khi mực nước thượng lưu ở cao trình thấp nhất (nhưng không nhỏ hơn 0,2H đập) tổ hợp cơ bản
- Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDGC đến mực nước thấp nhất có thể xảy ra (tô hợp đặc biệt)
Trang 25b)Phương pháp Fandeeps
Tâm cung trượt nguy hiém nam 6 lân cận hình thang cong bcde như trên hình vẽ
Các trị số bán kính r, R phụ thuộc vào các hệ số mái và chiều cao đập Hạ, tra ở bảng 6-6
giáo trình thủy công Với m = 3,5
R/H = 3,025 > R=(R/H).H = 3,025.36,6 = 110,72 (m) WH=1,25 = r=(/H).H = 1,25.36,6 = 45,75 m
Kết hợp cả 2 phương pháp ta tìm được phạm vi có khả năng chứa tâm cung trượt nguy
hiểm nhất là đoạn AB Trên đó ta giả thiết các tâm O¡, O;, O; Vạch các cung trượt đi qua một
điểm Q¡ ở chân đập tiễn hành tính hệ số an toàn ồn định
K,, Ko, Ky cho các cung trượt tương Ứng, vẽ biểu đồ quan hệ giữa K; và vi tri tam O; ta
xác định được trị số K„„ ứng với các tâm O trên đường thắng MB Từ vị trí của tâm O ứng với
Km„ đó kẻ đường thắng N-N vuông góc với đường MMI¡ Trên đường N-N ta lại lấy các tâm O
khác vách các cung cũng đi qua điểm Q¡ ở chân đập Tính K với các cung này, vẽ biêu đồ trị số
K, theo tâm O ta xác định được trị số K„¡„ ứng với điểm Q¡ ở chân đập Với các điểm Q¿, Q3 6
trên mặt nền hạ lưu đập băng cách tương tự ta cũng tìm được trỊ S6 Kinin tương ứng Vẽ biểu đồ quan hệ giữa K„in VỚI các điểm ra của cung Q; ta tìm được hệ số an toàn nhỏ nhất Kinin min Cho mái đập Irong đồ án này chỉ yêu cầu Kinin ứng với một điểm ra Q¡ ở chân đập
2 Xác định hệ số an toàn K cho một cung trượt bất kỳ
Theo công thức của Ghecxevanốp: Với giả thiết xem khối trượt là vật thể rắn, áp lực
thâm được chuyền ra ngoài thành áp lực thủy tĩnh tác dụng lên mặt trượt và hướng vào tâm
Sơ đồ hình:
Chia khối trượt thành các dải có số dảI làn chiều rộng mỗi dải là b trong đó b được xác định như sau: b= R/m m là hệ số hiệu quả ta chọn m= {10 420} chọn m = 10 3 (N,-W,)(g0,+ 3 C„., » 7,
Ta có công thức tính toán sau: K =
Trong đó: ø ;c, Là góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở đáy dải thứ n I„: Là bề rộng đáy dải thứ n
W¡: áp lực thâm ở đáy dải thứ n
Trang 26Dé án Thiy Céng — Thiét ké dap dat W,= 7A, |, N,, Tn: Thanh phan pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải n là G„ N, = G,cosa@, , Ty = G, sina, G, = b.(Ð, y,-h, ), Trong đó:
h;: Là chiều cao của phân dải tương ứng có dung trọng là Ÿ:
(Vi véi dat trên sân nền bão hòa: Lấy Ÿ¡„ ; còn dưới đất đường bão hòa lây theo Vi pn) Các thơng số tính tốn:
Ys= Ty”? _ YV' (1 + w) = 1,62.(1 + 0,2) = 1,944 (T/m’) Y= Von? = YO? + 0.7, = 1,62 + 0,35.1 = 1,97 (T/m’) Yo = Vogt = V2" 40.7, = 1,59 + 0,39.1 = 1,98 (T/m')
Y,= y „mế bị thoát nước =, =2,5(T /m?)
Y„— Y,„ tê bí hoát nước — Y ® +n Y= 2,5 + 0,35.1 = 2,85 (Thm’) h„: Chiều cao từ mái đập đến đường bão hòa
h,: Chiều cao từ đường bão hòa đến đáy đập h;: Chiều cao từ đáy đập đến đáy cung trượt
Trang 373) Đánh giá tính hợp lý của mái:
Vậy ta tìm được Kmin = 2,379
Mái đập đảm bảo an toàn về trượt phải thoả mãn điều kiện đối với công trình cấp II và tổ hợp tải trọng chủ yêu:
Kinin > [K] = 1,35 Vậy số liệu đã chọn đập là hợp lý
Nhưng về mặt kịnh tế :
Kinin < 1,3 [K] thì không thỏa mãn
Nhận thây hệ số Kmin = 2,379 là lớn , nhưng trong phạm vi đồ án em chỉ xét tại một điểm Q, và chưa tìm được Kmin min Nếu Kminmin mà lớn ta có thê giảm hệ số mái để tăng
độ dốc, làm giảm kích thước và khối lượng mặt cắt đập Kminmin giảm E Câu tạo chỉ tiết
I Dinh dap
Vì trên đỉnh đập không làm đường giao thông nên chỉ cần phủ một lớp dăm sỏi day 20(cm) Dé bao vệ mặt đỉnh đập làm về hai phía với độ dốc ¡ = 3% để thoát nước mưa
II BAO VE MAI DAP 1 Mái thượng lưu
Hình thức bảo vệ mãi thượng lưu chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố của sóng và khả năng cung cấp vật liệu Khi tính toán lớp bảo vệ mái cần dựa vào chiều cao sóng lớn nhất ứng với vận tốc gió lớn nhất
(h; = 3,04 m)
Trang 38Dé án Thiy Céng — Thiét ké dap dat
h,: Chiéu day tam da vay
a: Goc nghiéng gitta mai dap va mat nam ngang (=14°2’) k: Hé sé lay k = 0,23 L,: Chiéu dai song L, = Aw = 20,11(m) 2 0.23.1.2,13 I 1,5 = 0,34 (m) ” (25-1)cosl4°2| 4(201 Chon chan h, = 0,35 (m) 2 Mái hạ lưu:
Mái hạ lưu cần được bảo vệ chống xói do nước mưa gây ra Ta dùng hình thức trồng cỏ Trên mái hạ lưu ta đào các rãnh nhỏ nghiêng với trục đập 45” Trong rãnh bỏ đá dăm để tập trung nước mưa vào mương ngang được bố trí ở cơ đập, mương ngang có độ dốc về 2 bên bờ
để nối với mương dọc dẫn nước về hạ lưu HI NÓI TIẾP ĐẬP VỚI NÈN VA BO 1 Nồi tiếp đập với nền
Ta bóc một lớp dày 0,3-1(m) Trên mặt nền vì lớp phong hóa này thắm nước mạnh Khi đất đắp đập và đất nền khác nhau cân làm các chân răng ổn định công trình, đồng thời dùng chân răng bằng đất sét cắm sâu vào đá gốc để chỗng thâm
2 Nói tiếp đập với bờ
- Tại chỗ nối tiếp với bờ, thiết bị chống thấm phải nằm cắm sâu vào đá ít phong hóa, khi tang không thâm năm sâu trong bờ phải cắm thiết bị chống thâm vào một khoảng nhất định
- Mặt nối tiếp thân đập với bờ, không đánh cấp, không làm quá dốc, không cho phép làm dốc ngược
F KET LUAN
Tông kết lại quá trình làm đô án em đã tính toán thiệt kê được một sô công việc sau:
- Thiết kế được các kích thước cơ bản của đập đất - Tính thấm ở hai mặt cắt đại diện :
+ Mặt cắt lòng sông + Mặt cắt sườn đối
- Tính ồn định cho mái đập trong trường hợp : xét ôn định mái hạ lưu ứng với mức nước
Trang 39- Tính toán được các cấu tạo chỉ tiết đập đất Trên đây chỉ là một số công tác chủ yếu trong thiết kế đập đất Ngoài ra còn rất nhiều phần tính toán nữa mà trong phạm vi đồ án này không thể nào giải quyết được như :
+ Tính thâm cho nhiều cho nhiều mắt cắt nữa
+ Tính ồn định trượt mái đập trong một số trường họp nữa