Bài giảng Công trình thủy nâng cao: Chương 3 - PGS.TS. Nguyễn Thống

- Ñaäp vaät lieäu ñòa phöông (VLÑP) duøng ñeå chæ ñaäp ñöôïc xaây döïng baèng vaät lieäu coù saün taïi nôi xaây döïng (ñaát caùt, aù caùt, aù seùt, seùt,…).. - Öu ñieåm :.[r]

(1)

10/25/2010

TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN

PGS TS.NGUYỄN THỐNG

Email: nguyenthong@hcmut.edu.vnor nthong56@yahoo.fr Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong

Tél (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 10/25/2010

NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 1: Thấm qua cơng trình. Chương 2: Áplực khe rỗng.

Chương 3: ðập vật liệuñịa phương. Chương 3a: Mơ Monte Carlo áp

dụng trongđánh giá ổn ñịnh mái dốc.

Chương 4: ðập bê tơng trọng lực Chương 4a: ðập bê tơngđầm lăng (RCC)

CơNG TRìNH THủY NâNG CAO

PGS Dr Nguy?n Th?ng

10/25/2010

NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 4b: Bài toán toảnhiệt 3D.

Chương 5: Phân tíchứng suất trongđập bê tơng xảy rộngđất. Chương 6: ðường hầm thủy cơng

-Giếngđiều áp.

Chương 7: ðườngống áp lực – Nước va trongñườngống.

CơNG TRìNH THủY NâNG CAO

PGS Dr Nguy?n Th?ng

10/25/2010

N

Ộ

I DUNG TH

Ự

C HÀNH

1 Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính nước va trong ñường ống áp lực

WaterHammer_BK.

2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính khuếch tán nhiệt 3D bê tông thủy công.

3 Hướng dẫn sử dụng phần mềm mô phỏng Monte Carlo ứng dụng tính

ổn định mái dốc đập vật liệu địa phương.

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

10/25/2010

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Thủy cơng – Tập Trường ĐHXD T/g

Nguyễn Xuân Đặng.

2 Cơ học đất – Trường ĐHTL. 3 Phần mềm SIGMA.

4 Phần mềm SLOPE.

5 Phần mềm SEEP.

6 Phần mềm Crystal Ball.

Tài liệu download tạiđịa chỉWeb:

Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

10/25/2010

NOÄI DUNG

1 Giới thiệu.

2 Ứng suất & biến dạng.

3 Các phương pháp tính ổn định mái dốc

đất, đất đá hỗn hợp.

4 Ví dụ tính với phần mềm Sigma.

5 Công nghệ & vật liệu liệu trong

xây dựng đập VLĐP.

CÔNG TRÌNH THỦY NAÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu địa phương

(2)

10/25/2010 GIỚI THIỆU

- Đập vật liệu địa phương (VLĐP) dùng để chỉ đập xây dựng vật liệu có sẵn tại nơi xây dựng (đất cát, cát, sét, sét,…). -Ưu điểm:

* Sử dụng vật liệu chổphong phú

rẽ tiền.

* Kết cấu đơn giản.

* Độ bền vững ngày cao (nhờ tính chất cố kết tự nhiên đất đá tác dụng của tải trọng).

PGS Dr Nguyễn Thống

10/25/2010

PHÂN LOẠI THEO

MẶT CẮT ĐẬP

CƠNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

10/25/2010

10/25/2010 10

10/25/2010 11

COÂNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Trường hợp tầng thấm nước KHÔNG QUÁ DÀY

10/25/2010 12

(3)

10/25/2010 13

MỘT SỐ ĐẬP

VAÄT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

10/25/2010 14

ĐẬP ĐẤT ĐÁ ĐỔ HOÀ BÌNH

10/25/2010 15

ĐẬP ĐÁ ĐỖ

Hmax>(40-50)m COÂNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

PGS Dr Nguyễn Thống 10/25/2010 16

10/25/2010 17

ĐẬP ĐẤT ĐÁ HỖN HỢP

10/25/2010 18

NỘI DUNG TÍNH TỐN ĐẬP VẬT

LIỆU ĐỊA PHƯƠNG

- Tính ổn định thấm.

-Tính ổn định mái dốc.

thượng hạ lưu trường hợp

khai thác khác (bình thường, có

khơng có thấm, động đất, cố bộ

phận kết cấu đập: vật thoát nước,

màng chống thấm…).

(4)

10/25/2010 19

LÝ THUYẾT ỔN ĐỊNH

MÁI DỐC ĐẤT

- Phương pháp cân giới hạn.

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

10/25/2010 20

10/25/2010 21

Tầng có tính cơlý TỐT

m

i

m

i

m

j

Mặt trươt cong

10/25/2010 22

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT RỜI

Đây loại đất lực dính c(N/m2) xem như

bằng Mặt trượt dạng mặt phẳng.

* Mái đất rời khơ ngập nước: CƠNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

β

=

β

=

cos

sin

W

N

W

T

W

T N

ββββ ββββ

10/25/2010 23

T lực gây trượt

N.tg(ϕϕϕϕ) lực chống trượt. Hệ số ổn định chống trượt k:

Khiϕϕϕϕ> ββββk >

mái dốc ổn định

& ngược lại.

β

ϕ

=

β

ϕ

β

=

ϕ

=

tg

W

tg

W

T

Ntg

k

sin

.

cos

W

T N

ββββ ββββ

10/25/2010 24

* Mái đất rời có lực thấm

:

Lực thấm Fthtại vị trí

đường dịng ra khỏi mái dốc:

J

F

=

γ

W=Vγγγγñn

Tββββ N θθθθ

∆h ∆L

ββββ

V thể tích phân tố đất Jđộ dốc thủy lực vị trí

ra khỏi mái dốc dòng thấm

n th

(5)

10/25/2010 25

θ

Góc hợp phương đường dòng ra

khỏi mái dốc phương ngang.

Lực thấm F

th

sẽ phương đường dòng.

Xét thể tích V, hình chiếu tổng lực

thấm xuống phương thẳng góc mái dốc

là:

).

sin(

JV

)

sin(

V

F

=

β

−

θ

=

γ

β

−

θ

10/25/2010 26

Hệ số ổn định mái dốc k trường hợp này:

COÂNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

[

]

[

]

)

cos(

sin

)

sin(

cos

)

cos(

sin

)

sin(

cos

θ

−

β

γ

+

β

γ

ϕ

θ

−

β

γ

−

β

γ

=

θ

−

β

γ

+

β

γ

ϕ

θ

−

β

γ

−

β

γ

=

J

tg

J

V

tg

J

V

truot

gay

Luc

truot

chong

Luc

k

n

dn

n

dn

n

dn

n

dn

N

Fthn

T

10/25/2010 27

Xét trường hợp đường dòng thấm men theo mặt dốc thìθθθθ= ββββvà:

∆h độ chênh cột nước áp lực, ∆L độ dài đường thấm.

β

=

∆

=

sin

L

h

J

β

ϕ

γ

+

γ

=

β

ϕ

β

γ

+

γ

=

⇒

tg

k

n

dn

n

dn

sin

.

cos

Nhận xét: Khi có dịng thấm mái dốc ổn định Một cách gần ta thấy k cịn khoảng 1/2 so với trường hợp khơng có dịng thấm (γγγγdn=1).

Tóm lại, có dịng thấm để mái dốc đất rời ổn định gócββββphải thỏa điều kiện sau:

ββββ< arctg(0.5tgϕϕϕϕ) để k>=1

Ví dụϕϕϕϕ=240

ββββ< 12.550.

β

ϕ

10/25/2010 2929

PHÂN T

Í

CH

O

Å

N

Đ

ỊNH

MA

Ù

I

Ù

I

Đ

A

Á

T

D

Í

NH

Đ

O

À

NG CHA

Á

T

10/25/2010 30

(6)

10/25/2010 31 CAÙC PHƯƠNG PHÁP

(X) X (X)

X

X X

X (x)

X X

X

Fellenius Bishop Janbu đ/giản Spencer Morgenstern & Price

Janbu c/xác

M/trượt khơng trịn M/trượt trịn

P/pháp

10/25/2010 32

CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Hợp lực//cột đất Nằm ngang Nằm ngang Độ nghiêng k.đổi

X/E=λλλλ.f(x)

X/định đường áp lực

X X X

X X

X

X X

X

Fellenius Bishop Janbu đ/giản Spencer Morgenstern & Price Janbu c/xác

G/thiết lực hông (ZL,R) C/bằng

lực C/bằng Moment P/pháp

10/25/2010 33

ĐỊNH NGHĨA HỆ SỐ AN TOAØN ỔN ĐỊNH

k

Khi phân tích ổn định mái dốc, độ bền cắt phát triển đ/kiện NHỎ HƠN độ bền cắt chịu lớn của mái dốc Ta định nghĩa hệ số an toàn k:

k = độ bền cắt giới hạn (tối đa)/ độ bền cắt cần cho ổn định

Với mái dốc xác địnhKhảo sát số mặt

trượtxác định kminta gọi hệ

số an toàn mái dốc xét. CƠNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

10/25/2010 34

PHƯƠNG PHÁP FELLENIUS

Cịn gọi p/p thơng thường (ordinary method) hay p/p Thụy điển (Swedish method).

α αα α

ZR

ZL W

R

P T l

Sơ đồ & kí hiệu dùng p/p Fellenius

Cung trượt

10/25/2010 35

Các tính chất đất: c

’

,

φφφφ

’

,

γγγγ

.

Tại đáy cột đất có:

- Ứng suất pháp

σσσσ

- Ứng suất cắt (tiếp tuyến)

ττττ

- Aùp lực lỗ rỗng u

Hệ số án tồn k:

với

k

s

k

⇒

τ

=

τ

=

s

=

c

′

+

(

σ

−

u

)

tg

ϕ′

ssức chống cắt giới hạn 10/25/2010 36

CHÚ Ý

Hệ số an toàn k

k

F

trong trường hợp

dùng phương trình cân lực để

xét ổn định khối đất

Khi dùng phương trình cân bằng

moment để xác định cân khối

đất k

k

M

chỉ hệ số ổn định.

(7)

10/25/2010 37 Xét cho đ/v chiều rộng:

P=Wcos(αααα) σσσσl = Wcos(αααα)

Cân moment tổng thể quanh điểm o & chú ý lực hơng nội lực đó moment thực chúng 0.

[

c

u

tg

]

l

k

sl

l

T

=

τ

=

/

=

′

+

(

σ

−

)

ϕ′

/

∑

α

=

∑

i i

TR

WR sin

[

c

l

P

ul

tg

]

k

T

=

′

+

(

−

)

ϕ′

/

10/25/2010 38

PHƯƠNG PHÁP FELLENIUS (TERZAGHI ?) Thay vào ta có:

[

]

∑

α

=

∑

′

+

α

−

ϕ′

i i

M

k

tg

ul

W

l

c

W

sin

(

cos

)

/

[

]

∑

α

ϕ′

−

α

+

′

=

i i

M

W

tg

ul

W

l

c

k

sin

)

cos

(

10/25/2010 39

NHẬN XÉT

- kMkhơng chứa vế phải nên khơng tính thử

dầnđơn giản (một số phương pháp khác,

kM sẽ xuất vế phải p/t xác

định kM).

- Giả thiết lực hông không thỏa mãn đ/kiện cân bằng tĩnh họccó thể làm hệ số ổn định k giảm nhỏ đến 60% sử dụng hiện nay.

10/25/2010 40

VỀ CÁC P/P CỘT ĐẤT TRƯỢT Với p/p này, khối đất trượt chia thành

một số cột đất với kí hiệu lực tác dụng như sau:

W

ZL

θθθθL

uL

uR

θθθθR

ZR

uB

P T

hL

hR

a

10/25/2010 41

ZL, ZRáp lực hông bên trái & phải.

hL, hRvị trí áp lực hông bên trái & phải.

θθθθL, θθθθRgóc nghiêng áp lực hơng bên trái &

phaûi.

uL, uR, uBáp lực kẻ rỗng bên trái & phải và

đáy.

P phản lực đáy.

T lực tiếp tuyến đáy

a vị trí lực P

10/25/2010 42

NHẬN XÉT

Giả sử khối đất trượt chia thành n cột đất:

Số ẩn soá:

1 hệ số k liên kết lực cắt T & lực pháp tuyến P. n lực pháp tuyến P

n vị trí a lực P n-1 lực hơng n-1 góc nghiêngθθθθ

n-1 vị trí áp lực hơng.

Tổng ẩn số: (5n-2)