Phân tích ứng suất trong đập đá đổ bọc bê tông trên nền đất

L IC M N Sau th i gian h c t p làm lu n v n, đ th y, cô giáo tr ng c s giúp đ nhi t tình c a i h c Thu l i, cán b , nhân viên th vi n tr ng i h c Thu l i Tác gi hoàn thành lu n v n th c s k thu t v i đ tài: “Phân tích ng su t đ p đá đ b c bê tông n n đ t” Các k t qu lu n v n nh ng đóng góp nh v m t khoa h c trình phân tích ng su t ng su t đ p bê tông không đ ng nh t n n đ t Do th i gian kinh nghi m h n ch nên khuôn kh m t lu n v n th c s k thu t t n t i m t s v n đ c n ti p t c nghiên c u Tác gi r t mong nh n đ c s góp ý, ch b o c a th y cô giáo b n đ ng nghi p Tác gi xin g i l i bi t n sâu s c t i th y giáo – PGS.TS Nguy n Quang Hùng nhi t tình h ng d n, cung c p thông tin khoa h c c n thi t trình làm lu n v n Xin chân thành c m n th y, giáo khoa Cơng trình Tr ng i h c Thu l i, b n bè đ ng nghi p t n tình ch b o, giúp đ t o u ki n thu n l i trình h c t p nghiên c u đ tác gi hoàn thành t t lu n v n Sau tác gi xin c m n b n bè nh ng ng i thân gia đình đ ng viên, khích l trình nghiên c u làm lu n v n Xin chân thành c m n! Hà N i, tháng 11 n m 2014 Tác gi Nguy n Vi t Anh B N CAM OAN Tên Nguy n Vi t Anh, xin cam đoan cơng trình nghiên c u c a riêng tơi Nh ng n i dung k t qu trình bày lu n v n trung th c ch a đ c công b b t k cơng trình khoa h c TÁC GI Nguy n Vi t Anh M CL C PH N M CH U NG 1: T NG QUAN V TÌNH HÌNH XÂY D NG TR NG L C TRÊN TH GI I VÀ P BÊ TÔNG VI T NAM 1.1.T ng quan v tình hình xây d ng đ p bê tông th gi i Vi t Nam .4 1.1.1 T ng quan v tình hình xây d ng đ p bê tông th gi i .4 1.1.2 T ng quan v tình hình xây d ng đ p bê tơng Vi t Nam 1.2 Các cơng trình khoa h c, nghiên c u có liên quan t i đ tài .11 1.3 M t s m t c t ngang đ p xây d ng n n m m 12 1.4 Gi i h n ph m vi nghiên c u .13 1.5 K t lu n ch ng 13 CH NG 2: C S LÝ THUY T C A V N 2.1 c tính ch u l c c a bê tông .14 2.2 Quan h NGHIÊN C U 14 ng su t bi n d ng c a bê tông 14 2.3 Chu n t c phá ho i c a v t li u bê tông 17 2.4 ng d ng ph ng pháp ph n t h u h n phân tích n i l c .18 2.4.1 Gi i thi u chung v ph 2.4.2 Các b c gi i toán b ng ph 2.5 K t lu n ch CH ng pháp ph n t h u h n 18 ng pháp ph n t h u h n 18 ng 29 NG 3: PHÂN TÍCH NH T TRÊN N N NG SU T TRONG P BÊ TÔNG KHÔNG NG T 30 3.1 L a ch n mơ hình ph n m m tính tốn .30 3.1.1 L a ch n mơ hình tính tốn 30 3.1.2 L a ch n ph n m m tính toán 31 3.2 Các thông s c b n c a cơng trình 31 3.2.1 Chi u cao c a cơng trình nghiên c u lu n v n .31 3.2.2 Mô đun đàn h i c a đ t 32 3.2.3 M t c t c a đ p đá đ b c bê tông 34 3.3 Các l c tác d ng t h p l c tác d ng lên cơng trình .36 3.3.1 Các l c tác d ng lên công trình .36 3.3.2 T h p l c tác d ng lên cơng trình 38 3.4 Xây d ng mơ hình ph n m m 39 3.4.1 Xây d ng mơ hình phân tích ng su t ph n m m Sap 39 3.4.2 Tr ng h p tính tốn ch tiêu c lý c a v t li u xây d ng đ p 41 3.5 Phân tích ng su t đ p bê tơng đ c xây d ng n n đ t 43 3.5.1 K t qu phân tích ng su t đ p bê tông đ ng nh t xây d ng n n đ t 43 3.52 K t qu phân tích ng su t đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t .45 3.5.2 Phân tích v ng su t đ p đá đ b c bê tơng .48 3.6 Phân tích nh h ng c a ng su t c c b phát sinh đ i v i cơng trình 51 3.7 Nh n xét đánh giá k t qu .52 3.8 K t lu n ch Ch ng 53 ng 4: ÁP D NG TÍNH TỐN CHO CƠNG TRÌNH P TRÀN X L H MI U 55 4.1 Gi i thi u chung v cơng trình 55 4.1.1 T ng quan v c m cơng trình H Mi u 55 4.1.2 i u ki n đ a hình, đ a m o t i v trí đ p H Mi u 55 4.1.3 i u ki n đ a ch t n tràn 56 4.2 Phân tích ng su t c c b đ p bê tông không đ ng ch t n n đ t 59 4.2.1 Xây d ng mơ hình ph n m m .59 4.2.2 Tr ng h p tính tốn ch tiêu c lý c a v t li u xây d ng đ p 60 4.2.3 K t qu phân tích ng su t đ p tràn h Mi u 61 4.3 Phân tích k t qu 67 4.4 K t lu n ch ng 68 K T LU N CHUNG VÀ KI N NGH 68 Nh ng k t qu đ t đ c .68 Nh ng t n t i trình th c hi n lu n v n 69 Nh ng ki n ngh v h ng nghiên c u ti p theo 69 TÀI LI U THAM KH O 70 DANH M C B NG BI U B ng 1.1: B ng th ng kê s l ng đ p c a châu l c B ng 1.2: B ng th ng kê m t s đ p bê tông đ tr c xây d ng Vi t Nam giai đo n c n m 1945 B ng 3.1 - Tr tiêu chu n c a l c dính cho đ n v ctc (kPa), góc ma sát ϕtc (°) mô đun bi n d ng E (kPa) c a đ t cát 32 B ng 3.2 - Tr tiêu chu n c a mô đun bi n d ng c a đ t sét E (MPa) .33 B ng 3.3: B r ng đáy đ p đá đ b c bê tông 36 B ng 3.4 B ng ch tiêu c lý c a v t li u xây d ng đ p n n 41 B ng 3.5: B ng giá tr ng su t c a đ p đ ng ch t xây d ng n n đ t v i chi u cao khác 44 B ng 3.6: ng su t c a đ p đá đ b c bê tông ng v i chi u cao c a đ p 47 B ng 3.7:B ng so sánh giá tr ng su t (gi m theo%) c a đ p bê tông đ ng nh t v i đ p đá đ b c bê tông b n m t đ c xây d ng n n đ t 48 B ng 4.1: Tr trung bình ch tiêu c lý c a l p đ t 58 B ng4.2 B ng ch tiêu c lý c a v t li u xây d ng đ p n n .60 B ng 4.3 : B ng giá tr ng su t đ p tràn h Mi u v i hai ph ng án .61 DANH M C HÌNH V Hình 1.1: Bi u đ xây d ng đ p l n toàn th gi i (1900-2000) Hình 1.2: p Grande Dixence nhìn t h l u Hinh 1.3: Toàn c nh đ p Tam Hi p Hình 1.4: Toàn c nh đ p Tucurui Hình 1.5: Tồn c nh đ p S n La nhìn t h l u Hình 1.6: Tồn c nh đ p B n V nhìn t h l u Hình 1.7: M t c t ngang t i v trí lịng sơng c a đ p C a t Hình 1.8: Th ng l u h C a t 10 Hình 1.9: Th ng l u h ch a Tuyên Quang 10 Hình 1.10: M t s m t c t ngang đ p đ Hình 1.11: đ p áy đ c xây d ng c xây d ng n n m m .12 Hà Tây 12 Hình 2.1: th quan h ng su t – bi n d ng .15 Hình 2.2: th quan h ng su t – bi n d ng (σ∼ε) 16 Hình 2.3: th quan h bi n d ng- th i gian (ε∼t) 16 Hình 2.4: th quan h ng su t – bi n d ng tr Hình 2.5: S đ kh i c a ch ng h p t i tr ng l p l i 17 ng trình PTHH 19 Hình 2.6: Bài toán hai chi u 19 Hình 2.7: R i r c k t c u b ng ph n t tam giác 21 Hình 2.8: Bi u di n hình h c hàm d ng .22 Hình 2.9: T a đ di n tích .22 Hình 2.10: L c tác d ng lên c nh ph n t 27 Hình 3.1: S đ tính tốn m t c t c b n d ng tam giác 34 Hình 3.2 Mơ hình phân tích ng su t đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t b ng ph n m m Sap2000 40 Hình 3.3 Mơ hình đ p đá đ b c bê tông xây d ng b ng ph n m m Sap2000 40 Hình 3.4.Áp l c tác d ng lên m t th ng l u 42 Hình 3.5.Áp l c tác d ng lên m t th ng l u c a đ p .42 Hình 3.6.Áp l c tác d ng lên b n đáy đ p 42 Hình 3.7: V trí xác đ nh ng su t th Hình 3.8: Ph ng chi u c a giá tr Hình 3.9 Bi u đ quan h ng su t th ng l u, h l u đ p .43 ng su t ph n m m Sap2000 43 ng l u v i chi u cao đ p bê tông xây d ng n n đ t 44 Hình 3.10 ng su t S11 c a đ p đá đ b c bê tông b n m t h =10m .45 Hình 3.11 ng su t S22 c a đ p đá đ b c bê tông b n m t h=10m 45 Hình 3.12 ng su t S12 c a đ p đá đ b c bê tông b n m t h=10m 46 Hình 3.13 ng su t SMax c a đ p đá đ b c bê tông b n m t h=10m 46 Hình 3.14 ng su t SMin c a đ p đá đ b c bê tông b n m t h=10m 47 Hình 3.15 Bi u đ quan h tông b n m t đ ng su t th ng l u v i chi u cao đ p đá đ b c bê c xây d ng n n đ t 48 Hình 3.16 Bi u đ quan h đ gi m ng su t (A,B) v i chi u cao đ p đá đ b c bê tông 49 Hình 4.1 M t c t ngang tràn x l H Mi u 59 Hình 4.2 Mơ hình phân tích ng su t đ p tràn x l h Mi u b ng ph n m m Sap2000( Ph ng án 1) .59 Hình 4.3 Mơ hình phân tích ng su t đ p tràn x l h Mi u b ng ph n m m Sap2000( Ph ng án 2) .60 Hình 4.4.Áp l c tác d ng lên m t h l u tràn .61 Hình 4.3 Bi u đ ng su t S11 c a đ p tràn h Mi u 62 Hình 4.4 Bi u đ ng su t S22 c a đ p trà h Mi u 62 Hình 4.5 Bi u đ ng su t S12 c a đ p trà h Mi u 63 Hình 4.6 Bi u đ ng su t SMax c a đ p trà h Mi u .63 Hình 4.7 Bi u đ ng su t SMin c a đ p trà h Mi u 64 Hình 4.8Bi u đ ng su t S11 c a đ p tràn h Mi u .64 Hình 4.9 Bi u đ ng su t S22 c a đ p tràn h Mi u 65 Hình 4.10 Bi u đ ng su t S12 c a đ p tràn h Mi u 65 Hình 4.11: Bi u đ ng su t SMax c a đ p tràn h Mi u 66 Hình 4.12 Bi u đ ng su t SMin c a đ p tràn h Mi u 66 PH N M U Tính c p thi t c a đ tài N n c ta th i k cơng nghi p hóa, hi n đ i hóa nên nhu c u n, c cho công nghiêp, nông nghi p, sinh ho t ngày t ng nhi u yêu c u c p thi t v n ng l ng c ng nh nhu c u c p n i u đ t c cho trình phát tri n Chính v y mà cơng trình tr m th y n, h ch a đ c xây d ng ngày m t nhi u Mu n xây d ng đ c h ch a thu l i hay m t nhà máy th y n, m t u c u khơng th thi u vi c xây d ng đ p dâng đ nâng đ u n vào quy mô c a công trình mà đ p có kích th chung t t c đ p dâng n c đ u có kích th c lên cao Tùy c khác nh ng nhìn c t i tr ng r t l n Có r t nhi u hình th c xây d ng đ p dâng n c nh : p đ t, đ p đá đ , đ p bê tông không đ ng ch t vv Tùy thu c vào u ki n đ a hình, đ a ch t, tình tr ng cung ng v t li u vv mà có th ch n hình th c đ p dâng phù h p p bê tơng m t k t c u hình kh i l n, ph c t p v c c u trúc hình d ng Tồn d ng đ p nói chung t ng ph n nói riêng ph i đ m b o đ đ nh đ đ b n d i tác đ ng c a m i t h p t i tr ng t nh t i tr ng đ ng giai đo n xây d ng, v n hành D th n ng l u làm cho s t i tác d ng r t l n c a áp l c n c ng tác gi a đ p v i n n ph c t p i v i đ p bê tơng yêu c u v n n cao h n đ i v i đ p v t li u đ a ph ng c ng nh lo i đ p khác di n tích ti p xúc c a c a đ p bê tông nh h n lo i đ p khác Do v y t i tr ng tác d ng lên n n c a đ p bê tông s l n h n đ p v t li u đ a ph ng c ng nh đ p khác u nên địi h i c đ đ t n n tr ng h p xây d ng đ p bê tông l n h n ng i v i v t li u làm đ p bê tơng cho phép bi n d ng nh h n so v i v t li u khác n u bi n d ng l n s gây hi n t ng phá v k t c u làm n t th m chí g y bê tơng thân đ p Do v y đ đ m b o u ki n bi n d ng nh yêu c u v tính đ ng nh t đ i v i đ t n n cao Trong th c t xây d ng đ p bê tông n n đ t th gi i nói chung Vi t Nam nói riêng nhà khoa h c khuy n cáo không nên xây d ng đ p n n đ t có chi u cao >10m Tuy nhiên tr ng h p b t kh kháng mà v n ph i xây d ng đ p bê tông n n đ t mà có chi u cao>10m, t đ t v n đ x lý n n đ đ m b o n đ nh đ p q trình thi cơng v n hành sau này; Bài toàn đ t ph i đ m b o yêu c u v c h ng đ c ng nh u ki n ch ng th m Trong n i dung c a đ tài ng nghiên c u đ m b o yêu c u v c đ đ ng nh t c ng nh v c tr ng đ đ t n n Do yêu c u c c cao v ng đ qua th c t gi i pháp t i u đ gia c n n ng h p dùng ph ng án c c BTCT d ng c c ép hay c c nh i…Khi quan ni m thi t k v v n đ toàn b t i tr ng c a cơng trình ph n n i phía truy n vào cơng trình thơng qua đ u c c Hay nói cách khác v n đ t ng tác gi a đ t v i c c đ c tính quy đ i v s c ch u t i v ph n đài c c t u nên ng su t c c b phát sinh gi a ph n sát đáy cơng trình đ u c c l n Áp d ng vào đ p bê tông n u đ p bê tơng đ ng ch t ng su t c c b phát sinh s đ c lan chuy n cho tồn b k t c u thân đ p Nh ng đ i v i đ p bê tông không đ ng nh t chi u dày l p bê tơng nh tr ng h p ng su t c c b phát sinh có h i cho cơng trình Chính b i lý trên, vi c đánh giá an toàn c c b c a đ p bê tông không đ ng ch t n n đ t có tính c p thi t có ý ngh a khoa h c c ng nh tính ng d ng th c ti n r t cao Do v y tác gi l a ch n đ tài: “Phân tích ng su t đ p đá đ b c bê tông n n đ t” Bi u đ ng su t S11 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 5m Bi u đ ng su t S22 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 5m Bi u đ Bi u đ ng su t S12 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 5m ng su t SMax c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 5m Bi u đ ng su t SMin c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 5m Bi u đ ng su t S11 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 10m Bi u đ ng su t S22 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 10m Bi u đ ng su t S12 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 10m Bi u đ ng su t SMax c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 10m Bi u đ ng su t SMin c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 10m Bi u đ ng su t S11 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 15m Bi u đ ng su t S22 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 15m Bi u đ Bi u đ ng su t S12 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 15m ng su t SMax c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 15m Bi u đ Bi u đ ng su t SMin c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 15m ng su t S11 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 20m Bi u đ ng su t S22 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 20m Bi u đ ng su t S12 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 20m 10 Bi u đ Bi u đ ng su t SMax c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n h = 20m ng su t SMin c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 20m 11 Bi u đ ng su t S11 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 25m Bi u đ ng su t S22 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 25m 12 Bi u đ Bi u đ ng su t S12 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 25m ng su t SMax c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 25m 13 Bi u đ Bi u đ ng su t SMin c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 25m ng su t S11 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 30m 14 Bi u đ ng su t S22 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 30m Bi u đ ng su t S12 c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 30m 15 Bi u đ ng su t SMax c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 30m Bi u đ ng su t SMin c a đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t h = 30m ... su t đ p bê tông đ ng nh t xây d ng n n đ t 43 3.52 K t qu phân tích ng su t đ p đá đ b c bê tông xây d ng n n đ t .45 3.5.2 Phân tích v ng su t đ p đá đ b c bê tông .48 3.6 Phân tích nh... 3.12 ng su t S12 c a đ p đá đ b c bê tông b n m t h=10m 46 Hình 3.13 ng su t SMax c a đ p đá đ b c bê tông b n m t h=10m 46 Hình 3.14 ng su t SMin c a đ p đá đ b c bê tông b n m t h=10m 47... D NG TR NG L C TRÊN TH GI I VÀ P BÊ TÔNG VI T NAM 1.1.T ng quan v tình hình xây d ng đ p bê tông th gi i Vi t Nam 1.1.1 T ng quan v tình hình xây d ng đ p bê tông th gi i p bê tông đ c đ i sau