Giới thiệu và cơ sở thiết kế công trình thủy lợi đại học thủy lợi 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Bộ mơn: THỦY CƠNG BÀI GIẢNG: GIỚI THIỆU & CƠ SỞ THIẾT KẾ C.T.T.L Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI Giảng viên: NGŨN PHƯƠNG DUNG Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-1: THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT THIẾT KẾ CTTL §6-2: QUẢN LÝ, SỬ DỤNG VÀ CẢI TẠO CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-1: THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT THIẾT KẾ CTTL I NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG KHẢO SÁT CTTL: Khảo sát địa hình: - Các bản đồ, bình đồ địa hình thể hiện: các mốc chuẩn, cao độ khống chế mặt bằng, cao độ các điểm đo và định vị tim tuyến công trình - Các mặt cắt dọc, mặt cắt ngang tuyến công trình - Bản đồ tổng thể, tỷ lệ 1/50’000, 1/25’000 - Bình đồ lòng hồ, khu tưới, tỷ lệ 1/10’000, 1/5’000, 1/1’000 - Bình đồ đầu mối công trình, tỷ lệ 1/2000, 1/1000 và 1/500 Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-1: THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT THIẾT KẾ CTTL I NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG KHẢO SÁT CTTL (tiếp): Khảo sát địa chất: - Bản đồ, mặt cắt địa chất c.trình, hình trụ hố khoan, hố đào - Kết quả thí nghiệm trường về ép nước hoặc sức chịu tải của nền - Kết quả thí nghiệm về chỉ tiêu lý các mẫu đất đá - Khi khảo sát địa chất cần chú ý cấu trúc tầng đất đá, các tượng uốn nếp, khe nứt, tầng phong hoá, sạt lở, trượt, động đất, castơ - Xác định hệ số thấm các tầng đất đá, mực nước ngầm, thành phần hoá học của nước ngầm Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-1: THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT THIẾT KẾ CTTL I NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG KHẢO SÁT CTTL (tiếp): Điều tra, khảo sát khí tượng, thuỷ văn: - Các trạm khí tượng, thuỷ văn cố định; các trạm đo đạc tại vị trí tuyến công trình (nếu cần) để thu thập thêm các số liệu - Tài liệu khí tượng gồm: nhiệt độ, độ ẩm, mưa, bốc hơi, tốc độ gió và hướng gió - Tài liệu thuỷ văn bao gồm liệt số về lưu lượng, mực nước, lưu tốc, hàm lượng bùn cát - Các tài liệu về lũ quét, lũ lịch sử, mực nước kiệt nhất … Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-1: THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT THIẾT KẾ CTTL I NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG KHẢO SÁT CTTL (tiếp): Khảo sát vật liệu xây dựng địa phương: - Xác định sự phân bố, trữ lượng, tính chất lý và chất lượng của các loại vật liệu - Trữ lượng và chất lượng của vật liệu tại chỗ quyết định hình thức, kết cấu và giá thành công trình đập - Việc khảo sát vật liệu xây dựng địa phương thường được kết hợp quá trình khảo sát địa chất công trình Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-1: THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT THIẾT KẾ CTTL II TRÌNH TỰ KHẢO SÁT THIẾT KẾ C.TRÌNH THỦY LỢI: - Lập Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi (đối với dự án nhóm A thuộc thẩm quyền quyết định của Chính phủ) - Lập báo cáo nghiên cứu khả thi (thiết kế sơ bộ, lựa chọn phương án công trình hợp lý về kinh tế và kỹ thuật) - Thiết kế kỹ thuật (sau Báo cáo nghiên cứu khả thi đã được phê duyệt), so sánh lựa chọn kết cấu tối ưu kỹ thuật kinh tế - Thiết kế kỹ thuật (thiết kế triển khai) và thiết kế bản vẽ thi công (thiết kế chi tiết) Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-1: THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT THIẾT KẾ CTTL III CHỌN VỊ TRÍ ĐẬP, BỐ TRÍ TỔNG THỂ ĐẦU MỐI CT: Lựa chọn vị trí hình thức đập: - Lựa chọn vị trí, hình thức đập và bố trí công trình đầu mối là công tác quan trọng các giai đoạn thiết kế - Ở giai đoạn qui hoạch lưu vực, chọn các vùng tuyến có khả xây dựng công trình - Giai đoạn lập dự án, tiến hành tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật lựa chọn được tuyến đập, hình thức đập, qui mô và các thông số bản công trình - Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công, xác định chính xác hợp lý vị trí tuyến đập, hình thức và kết cấu của đập Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-1: THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT THIẾT KẾ CTTL III CHỌN VỊ TRÍ ĐẬP, BỐ TRÍ TỔNG THỂ ĐẦU MỐI CT: Lựa chọn vị trí hình thức đập (tiếp): - Khi lựa chọn vị trí và hình thức đập, cần phân tích đầy đủ các điều kiện: a) Điều kiện địa chất địa chất thủy văn; b) Điều kiện địa hình; c) Điều kiện vật liệu xây dựng; d) Điều kiện thi công Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-1: THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT THIẾT KẾ CTTL III CHỌN VỊ TRÍ ĐẬP, BỐ TRÍ TỔNG THỂ ĐẦU MỐI CT: Nguyên tắc bố trí các công trình đầu mối: - Thuận lợi khai thác sử dụng, làm việc, các công trình đầu mối không ảnh hưởng lẫn - An toàn, hiệu quả, đáp ứng sự phát triển tương lai - Thuận lợi cho thi công - Mỹ thuật, kết hợp phát triển du lịch 10 dèc nƯíc Cã ThiÕt Bị Trộn Khí mô hình tổng thể tràn Cửa Đạt mô hình tổng thể tràn Cửa Đạt Chng 6: KHO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI III THÍ NGHIỆM KẾT CU CễNG TRINH: Các trờng hợp áp dụng: - Các kết cấu không gian phức tạp (đập vòm, đập chống ) - Các công trình có địa chất bờ phức tạp - Các công trình quan trọng Quy phạm thiết kế đập BT&BTCT (14TCN36-88) quy định: Khi thiết kế đập vòm có H > 60m cần tiến hành thí nghiệm mô hình KCCT VD: Khi thiết kế đập vòm Nậm Chiến cao 130m phải thí nghiệm mô hình kết cấu 64 Chng 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI III THÍ NGHIỆM KT CU CễNG TRINH: Cơ sở lý luận mô hình: Khi vật liệu làm việc giai đoạn đàn hồi tiêu chuẩn tơng tự tiêu chuẩn Hóc (Hi): Hit = Him i Hi   idem  i E E x  ( x   y ); 1  - øng suÊt; E  - biến dạng tơng đối; y ( y x ); E - môdun đàn hồi cđa VL; E  - hƯ sè Poison  xy  2 45 ( x   y ) , Các tỷ lệ mô hình: 2(1 ) - Tû lƯ h×nh häc: L = Lt / Lm;  = E = t / m= Et / Em;  =  = 65 Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI III THÍ NGHIỆM KẾT CẤU CễNG TRINH: Các yêu cầu mô hình: Quan hệ tỷ lệ: Khi g =  λρ λL λE =1 λρ λg λL λE =1 Biến hình mô hình nhỏ khó đo xác Khắc phục: Dùng VL mô hình cã E nhá,  lín, P (t¶i träng) lín  tăng Sử dụng thiết bị đo biến dạng làm việc theo nguyên lý khác nhau: khí, điện, âm thanh, quang học 66 Chng 6: KHO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI III THÍ NGHIỆM KẾT CU CễNG TRINH: Các phơng pháp khác thí nghiệm mô hình KC: Phơng pháp máy ly tâm: dùng xác định trị số an toàn cờng độ phá hoại, tăng tải máy ly tâm ng suất mơ hình tăng lên cho trị s thc t Thí nghiệm quang đàn hồi: - Sử dụng vật liệu quang đàn hồi cho phép nhận đợc hình ảnh trực quan trờng ứng suất CT (thể qua vệt mầu) - Thờng áp dụng cho CT có biên phức tạp, lỗ khoét thân đập 67 Chng 6: KHO ST, THIT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI IV NGHIÊN CỨU NGỒI THỰC ĐỊA: Nghiên cứu thủy lực CT: Kiểm tra khả tháo CT: đo đạc mực nớc thợng hạ lu, đo lu tốc tuyến ngang hạ lu tính đổi Q Nghiên cứu khí thực vị trí xác định: - Đo lu tốc cục bộ, áp lực cục - Đo xâm thực sau lần xả nớc Nghiên cứu mạch động (lu tốc, áp lực ): Tại vị trí quy ớc, sử dụng dao động ký, nối với máy tính để xử lý Nghiên cứu diễn biến lòng sông hạ lu: 68 o mặt cắt thời ®iĨm ®· ®Þnh Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI IV NGHIÊN CỨU NGOÀI THỰC ĐỊA: Nghiên cứu thấm đập đất bờ: a) Nội dung: - Xác định vị trí đờng bÃo hòa - Xác định lu lợng thấm - Xác định áp lực, lu tốc, biến hình thấm b) Bố trí thiết bị đo: - Định vị đờng bÃo hòa: bố trí ống đo áp, thớc đo mực nớc mặt cắt đà định - Đo lu lợng: bố trí đập tràn thành mỏng hạ lu - Kết hợp phân tích ®é cđa nưíc thÊm ra: kÕt ln vỊ biÕn h×nh thÊm 69 Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI IV NGHIÊN CỨU NGỒI THỰC ĐỊA: Nghiªn cứu thấm đập đất bờ (tiếp): Bố trí ống đo áp đập đất Trong ống đo áp có thiết bị định vị mực nớc (đờng bÃo hòa): phao, rơle điện 1.2 nắp đậy lớp bêtông cát sỏi lỗ vi lọc lới thép 70 Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI IV NGHIÊN CỨU NGỒI THỰC ĐỊA: Nghiªn cøu biÕn dạng ứng suất: a) Đo chuyển vị CT nền: Đo chuyển vị đứng (lún): Phơng pháp trắc địa mốc cao độ bố trí trớc Bố trí mốc đo lún: - Đập BT: Mốc bố trí hành lang, khe rỗng - Đáy cống, sân trớc, sân tiêu , mốc gắn vào cốt thép kết cấu - Đập đất: đo theo tuyến dọc ngang CT Dọc: đỉnh đập, HL Ngang: mặt cắt đại biểu 71 Chng 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI IV NGHIÊN CU NGOI THC A: Nghiên cứu biến dạng ứng suất (tiếp): b) Đo ứng suất biến dạng: Thiết bị đo: đầu đo đợc chế tạo theo nguyên lý khác Bố trí thiết bị đo: - Kết cấu biến dạng phẳng: nhóm TB hớng MP biến dạng (các TB có trục lệch 450) Có thể đặt thêm TB kiểm tra theo hớng vuông góc với MP biến dạng - Kết cấu có trạng thái ƯS - BD không gian: bố trí nhóm TB MP vuông góc víi 72 Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI IV NGHIÊN CỨU NGỒI THỰC ĐỊA: Nghiªn cứu biến dạng ứng suất (tiếp): c) Đo nhiệt độ: Đối tợng nghiên cứu: Các CT bê tông khối lớn, chủ yếu đập BT, BTCT, giai đoạn thi công (cần thiết nhất) thời kỳ khai thác Bố trí TB đo: phụ thuộc mục đích nghiên cứu: - Chọn thời điểm vữa lấp khe thi công: đặt TB tâm khối đập (đo Tmax) bên (đo Tmin) - Khi cần xác định trờng nhiệt độ khối: Phân bố mặt cắt; mặt cắt: phân bố TB dày phía biên Vị trí đo biến dạng: thiết phải đo T Ngoài ra, cần chèn thêm điểm đo T kh¸c 73 Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI V PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH TỐN:  Sử dụng phương pháp PTHH để giải toán thấm: - Môi trường thấm đồng chất, không đồng chất, - Bài tốn thấm phẳng, thấm khơng gian khơng gian, - Thấm ổn định, thấm khơng ổn định  Phân tích ứng suất phương pháp PTHH: - Phân tích trường ứng suất tĩnh động, - Xét đến tính phi tuyến vật liệu, - Thiết kế kháng chấn, chống nứt nhiệt độ, - Ổn định cơng trình đất, cơng trình bê tơng đá, đất, ổn định loại kết cấu cơng trình nói chung… 74 Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI V PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH TỐN: Sơ đờ tính toán đập phần tử hữu hạn a) tốn khơng gian b) bài toán phẳng Hết chương 75 ... SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-1: THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT THIẾT KẾ CTTL §6 -2: QUẢN LÝ, SỬ DỤNG VÀ CẢI TẠO CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN... đầu tư 25 Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-1: THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT THIẾT KẾ CTTL §6 -2: QUẢN LÝ, SỬ DỤNG VÀ CẢI TẠO CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI 26 Chương... thoát lũ 42 Chương 6: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ, QUẢN LÝ VÀ NGHIÊN CỨU CTTL §6-1: THIẾT KẾ VÀ KHẢO SÁT THIẾT KẾ CTTL §6 -2: QUẢN LÝ, SỬ DỤNG VÀ CẢI TẠO CTTL §6-3: NGHIÊN CỨU CƠNG TRÌNH THỦY LỢI 43 Chương