Nghiên cứu ảnh hưởng của sự dao động mực nước có chu kỳ đến sự ổn định của mái dốc bằng đất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -Ơ TRẦN ANH TRUNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC CÓ CHU KỲ ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH CỦA MÁI DỐC BẰNG ĐẤT Chuyên ngành: XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY Mã số ngành: 60.58.40 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS HUỲNH THANH SƠN Cán chấm nhận xét 1: TS LÊ MẠNH HÙNG Cán chấm nhận xét 2: TS TRÀ THANH PHƯƠNG Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày……… tháng ……… năm 2005 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày ……… tháng ……… năm 2005 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN ANH TRUNG Phái: nam Ngày, tháng, năm sinh: 16 – 04 – 1978 Nơi sinh: An Giang Chuyên ngành: xây dựng công trình thủy I MSHV: 02003508 TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC CÓ CHU KỲ ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH CỦA MÁI DỐC BẰNG ĐẤT II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: • Nhiệm vụ: - Thiết lập giải phương trình toán học diễn tả thay đổi đường bão hòa mái dốc với điều kiện biên thượng lưu mực nước dao động có chu kỳ, xuất phát từ định luật thấm Darcy - Kiểm tra tính ổn định mái dốc đất điều kiện đường bão hòa thay đổi liên tục • Nội dung: - Giải toán dòng thấm không ổn định phương pháp: + phương pháp giải tích + phương pháp sai phân hữu hạn (lập trình ngôn ngữ Visual Fortan 6.0) + phương pháp phần tử hữu hạn (sử dụng phần mềm tính toán Seep/w Geo – Slope) - Đo đạc dòng thấm thực tế Bình Đức – Long Xuyên - So sánh kết tính toán - Tính toán ổn định mái dốc đất (sử dụng phần mềm tính toán Slope/w Geo – Slope) III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS HUỲNH THANH SƠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Ts Huỳnh Thanh Sơn Ts Huỳnh Thanh Sơn Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH Ngày ……… tháng ……… năm 2005 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc só này, có giúp đỡ nhiều người, tổ chức xung quanh Cho phép dành vài dòng để gởi tới họ lòng biết ơn chân thành Xin cảm ơn thầy Huỳnh Thanh Sơn tận tình hướng dẫn việc hoàn thành đề tài nghiên cứu nói riêng, giúp chập chững bước vào đường nghiên cứu nói chung Xin cảm ơn nhóm đo đạc cung cấp số liệu kịp thời hoàn chỉnh để hoàn thành nghiên cứu Xin cảm ơn gia đình, bạn bè, quan (trường Đại học Dân lập Công Nghệ Sài Gòn) tạo điều kiện, giúp đỡ mặt vật chất tinh thần để an tâm hoàn thành luận văn Xin cảm ơn q thầy cô trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức Trang Mục lục TÓM TẮT LUẬN VĂN ABSTRACT 10 PHAÀN 1: TOÅNG QUAN .11 Chương 1: TÌNH HÌNH SẠT LỞ BỜ SÔNG 12 Chương 2: CÁC NGUYÊN NHÂN CHÍNH .16 Chương 3: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CHUNG 18 Chương 4: MỤC TIÊU - ĐỐI TƯNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 21 PHAÀN 2: NGHIÊN CỨU CHUNG .22 CHƯƠNG 1: PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH .23 2.1.1 Hệ phương trình mô tả dòng thấm: 23 2.1.2 Tuyến tính hóa theo phương pháp Boussinesq 24 2.1.3 Lời giải giải tích: 25 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP SAI PHÂN HỮU HẠN 27 2.2.1 Phương trình tính lý thuyết lập trình: 27 2.2.2 Trình tự thiết lập toán ngôn ngữ Visual Fortran: 30 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 31 2.3.1 Định luật dòng chảy: 31 2.3.2 Phương trình chủ đạo: 31 2.3.3 Hệ tọa độ: 33 2.3.4 Hàm nội suy: 34 2.3.5 Phương pháp giải: 35 2.3.6 Các thông số đặc trưng giải toán thấm Seep/w:37 2.3.6.1 Chọn hệ thống đơn vị: .37 2.3.6.2 Thiết lập trạng thái tính toán cho toán: .38 2.3.6.3 Khai báo thời gian mô phỏng: 38 2.3.6.4 Hàm độ dẫn suất thủy lực (Conductivity Hydraulic Functions): 38 Nghiên cứu ảnh hưởng dao động mực nước có chu kỳ đến ổn định mái dốc đất Trang 2.3.6.5 Hàm dung tích chứa nước (Volumn Water Content Functions): 38 CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP TÍNH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 39 2.4.1 Lý thuyết tính ổn định mái dốc: 39 2.4.1.1 Định nghóa biến: 39 2.4.1.2 Phương pháp cân giới hạn tổng quát: .43 2.4.1.3 Hệ số an toàn theo phương pháp cân moment: 43 2.4.1.4 Hệ số an toàn theo phương pháp cân lực: 43 2.4.1.5 Lực pháp tuyến đáy cột đất: .44 2.4.2 Các đặc trưng giải toán dòng thấm không ổn định phần mềm Slope/w: 45 PHẦN 3: ỨNG DỤNG VÀO BÀI TOÁN CỤ THỂ .46 CHƯƠNG 1: BÀI TOÁN KIỂM TRA .47 3.1.1 Phương pháp giải tích: 48 3.1.2 Phương pháp SPHH (lập trình): 51 3.1.3 Phương pháp PTHH (phần mềm Seep/w): 52 3.1.4 So saùnh ba phương pháp: 55 CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN THỰC TẾ 59 Bài toán 1: 59 Ño ñaïc: .59 Phương pháp SPHH (lập trình): 61 Phương pháp PTHH (Seep/w): 62 So sánh kết tính toán: 65 Tính toán ổn định khối đất: 70 Bài toán 2: 74 Bài toán 3: 76 PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .80 Kết luận: .81 Kiến nghị: 81 Nghiên cứu ảnh hưởng dao động mực nước có chu kỳ đến ổn định mái dốc đất Trang PHỤ LỤC .83 Phuï luïc 84 Phuï luïc 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 99 Nghiên cứu ảnh hưởng dao động mực nước có chu kỳ đến ổn định mái dốc đất Trang TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài ”Nghiên cứu ảnh hưởng dao động mực nước có chu kỳ đến ổn định mái dốc đất” gồm bốn phần chính: Phần 1: Tổng quan Giới thiệu sơ lược tình hình sạt lở bờ sông chủ yếu khu vực TP.Hồ Chí Minh khu vực Đồng sông Cửu Long - Việt Nam Các nguyên nhân tình hình nghiên cứu vấn đề số học giả, nhà khoa học Đồng thời trình bày mục tiêu, đối tượng nghiên cứu đề tài Phần 2: Nghiên cứu chung Phần trình bày lý thuyết tính toán ba phương pháp giải toán dòng thấm không ổn định gồm: phương pháp giải tích, phương pháp sai phân hữu hạn (lập trình máy tính ngôn ngữ Visual Fortran), phương pháp phần tử hữu hạn (phần mềm tính toán Seep/w Geo-Slope) Nghiên cứu sơ lý thuyết tính ổn định mái dốc phần mềm Slope/w Geo-Slope Phần 3: Ứng dụng vào toán cụ thể Phần tính toán dòng thấm không ổn định cho khối đất giả thiết ba phương pháp, sau so sánh kết để kiểm tra tính xác chúng Tiếp theo tính toán dòng thấm không ổn định kiểm tra tính ổn định mái dốc thực tế với số liệu đo đạc vào thời điểm khác Phần 4: Kết luận kiến nghị Nghiên cứu ảnh hưởng dao động mực nước có chu kỳ đến ổn định mái dốc đất Trang 10 ABSTRACT Theme: “Research about influence of the periodic variation of water level on the stability of earth slope”, include four part: Part 1: General Introduce cursory about sliding of river bank in the Ho Chi Minh City and MeKong Delta – Viet Nam Some of main reason cause sliding and common research of some scholar, scientist And present the target and object of this research Part 2: Methodology This part will be present the theory of main three method of unsteady seepage: Analytic method, Partial differential method (set a program by used programming language Visual Fortran 6.0), Finite element method (study software SEEP/W of GEO-SLOPE) Study software SLOPE/W of GEO-SLOPE to calculate the stability of earth slope Part 3: Apply theory into practice This part will be calculated the unsteady seepage for one supposed earthbank by three method After that these results were compared to check the degree of accuracy of them Finally, the stability of river-bank will be calculated with consideration of unsteady seepage effect Part 4: Conclusion and Recommendation Nghiên cứu ảnh hưởng dao động mực nước có chu kỳ đến ổn định mái dốc đất Trang 85 ! NHAP CAC THONG SO DAU VAO PRINT*, "* NHAP CAC THONG SO DAU VAO" PRINT*, " -HE SO DAN MUC NUOC a (m2/ngay):" READ*, hs_danmn PRINT*, " -HE SO DAN TRUYEN T (m2/ngay):" READ*, hs_dtr ! ! BUOC THOI GIAN THU NHAT t=0 ! ! TINH H(x,0): GIA TRI MUC NUOC O THOI DIEM t=0 H1=1.13 H2=1.13 x2=-cd_tham(t)/(2*hs_dtr) x1=L*cd_tham(t)/(2*hs_dtr) + (H2-H1)/L DO I=1,Nx X(Nt+2,I)=x2*((I*Dx)**2)+x1*(I*Dx)+H1 ! Nt+2 LA BUOC TG t=0 END DO ! dem=t+1 !DUNG DE NHAN BIET DANG O BUOC TINH THU MAY ! GAN HE SO VAO MA TRAN DO WHILE(t=J) THEN C(J,K)=A(J,K) !LAY HANG KE TIEP CUA MTHS BO HS=0 ELSE C(J,K)=0 END IF END IF CONTINUE END DO END DO Nghiên cứu ảnh hưởng dao động mực nước có chu kỳ đến ổn định mái dốc đất Trang 89 END DO ! ! TINH RA NGHIEM CUA HE PTR X(dem,Nx)=C(Nx,Nx+1)/C(Nx,Nx) I=Nx-1 J=I+1 DO WHILE (I>0) TAM(I)=0 DO WHILE (J