Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước của trạm thủy điện (Luận văn thạc sĩ file word)
LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu làm luận văn, nhiệt tình giúp đỡ thầy, cô giáo trường Đại học Thủy lợi cố gắng nỗ lực thân, đến đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước trạm thủy điện” hoàn thành Các kết luận văn đóng góp nhỏ việc nghiên cứu xác định kết cấu đường hầm dẫn nước thủy điện Suối Sập – Sơn La Do thời gian kinh nghiệm hạn chế nên khuôn khổ luận văn thạc sỹ tồn số vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu Tác giả mong nhận góp ý, bảo thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trịnh Quốc Cơng, người tận tình hướng dẫn, bảo cung cấp thông tin khoa học cần thiết trình thực luận văn Xin cảm ơn Nhà trường, thầy cô giáo Trường Đại học Thủy lợi, Phòng đào tào Đại học sau Đại học tạo điều kiện giúp đỡ tác giả tài liệu, thơng tin đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2015 Học viên Ngơ Duy Bính LỜI CAM ĐOAN Tên tơi là: Ngơ Duy Bính Học viên lớp: 20C11 Tên đề tài luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước trạm thủy điện” Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố công trình khoa học Nếu vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm, chịu hình thức kỷ luật Nhà trường Học viên Ngơ Duy Bính MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đường hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện 1.1.1 Khái niệm phân loại 1.1.2 Hình dạng mặt cắt điều kiện sử dụng 1.2 Yêu cầu phân tích, lựa chọn kết cấu cho tuyến đường hầm 1.2.1 Đường hầm khơng có lớp áo gia cố 1.2.2 Đường hầm có lớp áo gia cố 1.3 Lựa chọn tuyến đường hầm, ngun lí tính tốn khả chịu lực vỏ hầm 11 1.3.1 Lựa chọn tuyến đường hầm 11 1.3.2 Ngun lí tính tốn khả chịu lực vỏ hầm 13 1.4 Tổng quan động đất 15 1.4.1 Nguyên nhân gây động đất 15 1.4.2 Một số khái niệm động đất 15 1.4.3 Tình hình động đất giới Việt Nam 18 1.4.4 Ảnh hưởng động đất đến cơng trình xây dựng biện pháp giảm thiểu thiệt hại động đất .21 1.5 Các nghiên cứu thiết kế cơng trình chịu động đất nước nước .23 1.5.1 Trong nước 23 1.5.2 Ngoài nước 26 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KẾT CẤU ĐƯỜNG HẦM CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 27 MỤC LỤC 2.1 Các phương pháp phân tích kết cấu tuyến đường hầm chịu tải trọng động đất 27 2.1.1 Phương pháp giả tĩnh 27 2.1.2 Phương pháp phổ phản ứng 27 2.1.3 Phương pháp lịch sử thời gian .29 2.2 Lựa chọn phương pháp tính tốn kết cấu .32 2.2.1 Lựa chọn theo mức độ phức tạp kết cấu .32 2.2.2 Lựa chọn theo tính đặn cơng trình 33 2.3 Nội dung phương pháp lịch sử thời gian phân tích kết cấu tuyến đường hầm .33 2.3.1 Phương trình vi phân mơ tả chuyển vị kết cấu chịu tải trọng động đất 33 2.3.2.Thuật toán Newmark phân tích kết cấu chịu tải trọng động đất theo phương pháp lịch sử thời gian .34 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LỰC ĐỘNG ĐẤT ĐẾN KẾT CẨU ĐƯỜNG HẦM CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN SUỐI SẬP 37 3.1 Giới thiệu chung cơng trình .37 3.1.1 Tổng quan cơng trình “Thủy điện Suối Sập 3” 37 3.1.2 Các điều kiện tự nhiên 41 3.1.3 Các hạng mục cơng trình chủ yếu .46 3.2 Các trường hợp tính tốn kết cấu tuyến đường hầm trạm thủy điện Suối sập 49 3.2.1 Lựa chọn mơ hình tính toán 49 3.2.2 Các thơng số mơ hình 50 3.3 Các trường hợp tính tốn, lực tác dụng tổ hợp lực 52 MỤC LỤC 3.3.1 Các trường hợp tính tốn .54 3.3.2 Xác định tải trọng tĩnh 55 3.3.3 Xác định tải trọng động đất theo phương pháp lịch sử thời gian 60 3.4 Tính tốn lực tác dụng lên vỏ hầm trường hợp tính tốn 74 3.5 Phân tích kết tính tốn .75 3.5.1 Kết tính toán trường hợp 75 3.5.2 Kết tính tốn trường hợp 77 3.5.3 Kết tính tốn trường hợp 79 3.5.4 Bảng tổng hợp kết 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 1: TÍNH TỐN LỰC TÁC DỤNG LÊN VỎ ĐƯỜNG HẦM DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hình dạng tiết diện đường hầm Hình 1.2: Các loại vỏ đường hầm có áp Hình 1.3: Sơ đồ vữa vỏ hầm Hình 3.1 Mơ hình tính tốn đường hầm .50 Hình 3.2 Sơ đồ tính áp lực đá núi 55 Hình 3.3 Quan hệ K0 fk đá nứt nẻ 59 Hình 3.4: Phổ phản ứng theo phương ngang 64 Hình 3.5: Phổ phản ứng theo phương đứng 66 Hình 3.6: Phổ thiết kế theo phương ngang 68 Hình 3.7: Phổ thiết kế theo phương đứng .70 Hình 3.8: Phổ phản ứng theo phương ngang ứng với động đất cấp 73 Hình 3.9 Phổ gia tốc nhân tạo theo phương ngang ứng động đất cấp 74 Hình 3.10 Biểu đồ ứng suất S11 với TH2 75 Hình 3.11 Biểu đồ ứng suất S33 với TH2 76 Hình 3.12 Biểu đồ chuyển vị U1 với TH2 76 Hình 3.13 Biểu đồ chuyển vị U3 với TH2 77 Hình 3.14 Biểu đồ ứng suất S11 với TH3 77 Hình 3.15 Biểu đồ ứng suất S33 với TH3 78 Hình 3.16 Biểu đồ chuyển vị U1 với TH3 78 Hình 3.17 Biểu đồ chuyển vị U3 với TH3 79 Hình 3.18 Biểu đồ ứng suất S11 với TH4 79 Hình 3.19 Biểu đồ ứng suất S33 với TH4 80 Hình 3.20 Biểu đồ chuyển vị U1 với TH4 80 Hình 3.21 Biểu đồ chuyển vị U3 với TH4 81 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các loại áo chịu lực đường hầm .10 Bảng 1.2: Chiều dày tối thiểu vỏ đường hầm 14 Bảng 1.3: Bảng chuyển đổi tương đương thang động đất 17 Bảng 1.4: Bảng chuyển đổi từ đỉnh gia tốc sang cấp động đất .18 Bảng 1.5: Một số trận động đất gây thiệt hại người 19 Bảng 2.1: Phạm vi áp dụng phương pháp tính tốn theo mức độ phức tạp tăng dần kết cấu 32 Bảng 2.2: Quy định việc xây dựng mơ hình sử dụng phương pháp tính tốn theo tính đặn cơng trình 33 Bảng 3.1: Bảng thơng số cơng trình .37 Bảng 3.2: Quy mô hạng mục cơng trình .39 Bảng 3.3: Các thơng số khí tượng - thủy văn 42 Bảng 3.4: Thông số mặt cắt đường hầm 50 Bảng 3.5: Chỉ tiêu lý tính tốn cho bê tông 50 Bảng 3.6: Thơng số cốt thép tính tốn 51 Bảng 3.7: Các tiêu lý đặc trưng mẫu thí nghiệm lớp IIB 52 Bảng 3.8: Hệ số lệch tải tính tốn lớp lót đường hầm 53 Bảng 3.9 Trị số Ka ứng với loại đá 57 Bảng 3.10: Các loại đất 61 Bảng 3.11: Giá trị tham số biểu diễn phổ phản ứng đàn hồi 61 Bảng 3.12: Các thơng số tính tốn phổ phản ứng đàn hồi theo phương ngang63 Bảng 3.13: Kết tính toán phổ phản ứng đàn hồi theo phương nằm ngang 63 Bảng 3.14: Các giá trị kiến nghị cho tham số mô tả phổ phản ứng đàn hồi theo phương thẳng đứng 64 Bảng 3.15: Kết tính tốn phổ phản ứng đàn hồi theo phương thẳng đứng 65 Bảng 3.16: Các thơng số tính tốn phổ thiết kế theo phương nằm ngang 67 Bảng 3.17: Kết tính toán phổ thiết kế theo phương nằm ngang .67 Bảng 3.18: Các giá trị kiến nghị cho tham số mô tả phổ thiết kế theo phương thẳng đứng .68 Bảng 3.19: Kết tính tốn phổ thiết kế theo phương thẳng đứng 69 Bảng 3.20: Địa điểm cấp động đất nghiên cứu .73 Bảng 3.21: Thống kê ngoại lực tác dụng lên đường hầm trường hợp tính tốn 74 Bảng 3.22: Thống kê kết tính tốn trường hợp 81 Bảng 3.23: Bảng tổng hợp kết tính tốn trường hợp nút 82 MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Đất nước ta nằm vùng chịu ảnh hưởng động đất tương đối mạnh Theo Viện Vật Lý Địa Cầu, đất nước ta có bốn vùng động đất Vùng động đất thứ miền núi tây bắc bao gồm tỉnh Sơn La, Lai Châu với cường độ động đất M=6.8, Vùng thứ hai đồng châu thố sông Hồng với cường độ động đất M = 6.2, Vùng động đất thứ ba vùng miền núi Đông Bắc bao gồm tỉnh Bắc Giang, Lạng Sơn, Cao Bằng, Lạng Sơn với cường độ động đất M= 6.0, Vùng động đất cuối vùng phía nam đất nước ta với cường độ động đất M= 5.5 Nước ta thời kỳ cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước nên nhu cầu điện ngày tăng Điều đặt nhiều cấp thiết lượng cho đất nước Chính mà cơng trình trạm thủy điện xây dựng ngày nhiều, đặc biệt cơng trình thủy điện có cơng suất vừa nhỏ với đường dẫn nước dài để tạo cột nước Đường hầm để tạo cột nước cho trạm thủy điện nước ta sử dụng khả phổ biến, điển Thủy điện Nậm Chiến (200MW) có đường hầm dài 10Km, thủy điện Huội Quảng (520MW) có đường hầm dài 4Km, số cơng trình thủy điện nhỏ Suối Sập, Sao Va, Xím Vàng, Nậm Mở …vv Hiện nay, công ty thiết kế, phân tích kết cấu tuyến đường hầm trạm thủy điện thường bỏ qua tải trọng động đất có kể đến tải trọng động đất thường sử dụng phương pháp mô tĩnh Điều dẫn đến kết tính tốn khơng phản ánh trạng thái làm việc kết cấu tuyến đường hầm điều kiện xảy động đất Với phát triển khoa học cơng nghệ, ngày có nhiều phương pháp tính tốn kết cấu cơng trình chịu tải trọng động đất cho kết phản ánh trạng thái làm việc đặc tính động kết cấu cơng trình phương pháp phổ phản ứng, phương pháp lch s thi gian vv Trong ú, Phơng pháp lịch sư thêi gian (Response history analysis ) sư dơng biĨu ®å gia tèc nỊn tÝnh () u®Ĩt to¸n néi lực, ứng suất, chuyển vị kết cấu thời điểm trận động đất Phơng pháp đà phản ánh đợc trình làm việc kết cấu đờng hầm trình xảy động đất cđa mét trËn ®éng ®Êt thĨ tõ ®ã thÊy đợc rõ ảnh hởng lực động đất đến kết cấu đờng hầm trạm thủy điện Chớnh vỡ yếu tố phân tích nên việc phân tích kết cấu đường hầm dẫn nước trạm thủy điện chịu tác dụng lực động đất theo phương pháp lịch sử thời gian để thấy ảnh hưởng lực động đất đến kết cấu tuyến đường hầm cần thiêt Học viên chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng lực động đất đến kết cấu đường hầm dẫn nước trạm thủy điện” góp phần vào cơng nghệ thiết kế, phân tích kết cấu tuyến đường hầm dẫn nước vào máy thủy điện chịu tải trọng động đất, từ lựa chọn kích thước kết cấu hợp lý cho tuyến đường hầm trạm thủy điện đảm bảo cho tuyến đường hầm làm việc an toàn với tổ hợp tải trọng thực tế vận hành II Mục đích đề tài Xây dựng sở lý thuyết, mơ hình tốn phân tích kết tuyến đường hầm dẫn nước trạm thủy điên chịu tác dụng tải trọng động đất theo phương pháp lịch sử thời gian từ thầy ảnh hướng lực động đất đến kết cấu tuyến đường hầm dẫn nước trạm thủy điện III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu - Điều tra, thống kê tổng hợp tài liệu nghiên cứu liên quan đến đề tài - Nghiên cứu sở lý thuyết phân tích kết cấu cơng trình ngầm chịu tải trọng động đất Hình 3.17 Biểu đồ chuyển vị U3 với TH3 Chuyển vị U3 =0,000006312m lớn nút 22 971(bản đáy hầm) 3.5.3 Kết tính tốn trường hợp Hình 3.18 Biểu đồ ứng suất S11 với TH4 (Ứng suất S11 =30,51 (T/m2) lớn phần tử 549 (tường bên hầm) Ứng suất S11 = -34,55 (T/m2) nhỏ phần tử 808 (bản đáy hầm) Hình 3.19 Biểu đồ ứng suất S33 với TH4 Ứng suất S33=27,182 (T/m2) lớn phần tử 619 838 (bản đáy hầm) Ứng suất S33= -43,34 (T/m2) nhỏ phần tử 579 (bản đáy hầm) Hình 3.20 Biểu đồ chuyển vị U1 với TH4 Chuyển vị U1=0,000009112m lớn nút 257 993 (tường bên hầm) Hình 3.21 Biểu đồ chuyển vị U3 với TH4 Chuyển vị U3 =0,000006312m lớn nút 22 971(bản đáy hầm) 3.5.4 Bảng tổng hợp kết Kết trường hợp tổng hợp bảng 3.22 Ứng suất có dấu (-) cấu kiện chịu nén, (+) chịu kéo Bảng 3.22: Thống kê kết tính tốn trường hợp Trường hợp Trườ ng hợp Trường hợp Max Min Max Min Max 18,47 27,81 -37,5 30,51 56,54 19,19 27,14 27,182 57,05 43,86 Min 34,55 43,34 Ứng suất S11(T/m2) Ứng suất S33(T/m2) Chuyển vị 0,1223E-04 0,6935E-05 0,9112E-05 U1(m) Chuyển vị 0,9878E-05 0,6312E-05 0,6312E-05 U3(m) Kết tính toán biểu diễn cụ thể cho điểm đặc trưng đường hầm để phân tích thay đổi trạng thái ứng suất, chuyển vị kết cấu: Điểm đỉnh hầm node 62 (phần tử 639) Điểm tường bên hầm node 32 (phần tử 650) Điểm đáy hầm node 22 (phần tử 657) Kết giá trị ứng suất chuyển vị điểm tổng hợp bảng 3.23 Bảng 3.23: Bảng tổng hợp kết tính tốn trường hợp nút Tên điểm Các trường hợp S11 (T/m2) S33 Trường hợp (T/m2) U1(m) U3(m) S11 (T/m2) S33 Trường hợp (T/m2) U1(m) U3 (m) S11max (T/m2) S33max (T/m2) Trường hợp U1max (m) U3max (m) * Từ bảng 3.22, ta thấy: Nút 62 Nút 32 Nút 22 -4,46 -53,67 -9,64 -47,78 -7,28 -54,83 2,98E-06 -4,35E-06 -1,89E-08 -6,32E-06 -8,1 -0,56 -1,42 -0,47 -4,05 -0,67 -8,0E-06 6,52E-06 -1,99E-06 6,31E-06 -7,9 0,84 -1,34 -0,45 -3,91 -0,65 1,89E-06 8,49E-6 2,17E-06 -8,0E-06 -1,96E-06 6,31E-06 - Trong trường hợp 2: Trường hợp vận hành bình thường, tính vỏ hầm áp lực bên trong, ứng suất kéo lớn theo phương ngang S11=18,47(T/m2); ứng suất kéo lớn theo phương đứng S33=19,19(T/m2) ứng suất nén lớn theo phương ngang S 11= 56,54(T/m2); ứng suất nén lớn theo phương đứng S 33= -57,05(T/m2); Chuyển vị lớn theo phương ngang U1=0,1223E-04m; Chuyển vị lớn theo phương đứng U3=0,9878E-05m - Trong trường hợp 3: Trường hợp sửa chữa tu bảo dưỡng, rút tồn nước đường hầm tiến hành sửa chữa, tính vỏ hầm áp lực bên ngồi, ứng suất kéo lớn theo phương ngang S11=27,81(T/m2); ứng suất kéo lớn theo phương đứng S33=27,14(T/m2) ứng suất nén lớn theo phương ngang S = - 11 37,5(T/m2); ứng suất nén lớn theo phương đứng S 33= -43,86(T/m2); Chuyển vị lớn theo phương ngang U1=0,6935E-05m; Chuyển vị lớn theo phương đứng U3=0,6312E-05m -Trong trường hợp 4: Trường hợp sửa chữa tu bảo dưỡng có kể đến lực động đất, ứng suất kéo lớn theo phương ngang S11=30,51(T/m2); ứng suất kéo lớn theo phương đứng S33=27,182(T/m2), ứng suất nén lớn theo phương ngang S = - 11 34,55(T/m2); ứng suất nén lớn theo phương đứng S 33= -43,34(T/m2); Chuyển vị lớn theo phương ngang U1=0,8023E-05m; Chuyển vị lớn theo phương đứng U3=0,6312E-05m * Từ bảng 3.23, ta thấy: - Trong trường hợp 2: Trường hợp vận hành bình thường, tính vỏ hầm áp lực bên + Tại nút 62 (điểm đỉnh hầm) chịu ứng suất nén theo phương ngang S11=-4,46(T/m2); ứng suất nén theo phương đứng S =-47,78(T/m2); 33 chuyển vị lớn theo phương đứng U 3=2,98E-06m; chuyển vị theo phương ngang U1=0m + Tại nút 32 (điểm tường bên hầm) chịu ứng suất nén theo phương ngang S11=-53,67(T/m2); ứng suất nén theo phương đứng S 33 =- 7,28(T/m2); chuyển vị lớn theo phương đứng U 3=-1,89E-08m; chuyển vị lớn theo phương ngang U1=-4,35E-06m + Tại nút 22 (điểm đáy hầm) chịu ứng suất nén theo phương ngang S11=-9,64(T/m2); ứng suất nén theo phương đứng S 33 =-54,83(T/m2); chuyển vị lớn theo phương đứng U3=-6,32E-06m; chuyển vị lớn theo phương ngang U1=0m - Trong trường hợp 3: Trường hợp sửa chữa tu bảo dưỡng, rút tồn nước đường hầm tiến hành sửa chữa, tính vỏ hầm áp lực bên + Tại nút 62 (điểm đỉnh hầm) chịu ứng suất nén theo phương ngang S11=-8,1(T/m2); ứng suất nén theo phương đứng S 33=-0,47(T/m2); chuyển vị lớn theo phương đứng U 3=-8,0E-06m; chuyển vị theo phương ngang U1=0m + Tại nút 32 (điểm tường bên hầm) chịu ứng suất nén theo phương ngang S11=-0,56(T/m2); ứng suất nén theo phương đứng S =- 33 4,05(T/m2); chuyển vị lớn theo phương đứng U 3=-1,99E-06m; chuyển vị lớn theo phương ngang U1=6,52E-06m + Tại nút 22 (điểm đáy hầm) chịu ứng suất nén theo phương ngang S11=-1,42(T/m2); ứng suất nén theo phương đứng S =-0,67(T/m2); 33 chuyển vị lớn theo phương đứng U 3=6,31E-06m; chuyển vị lớn theo phương ngang U1=0m - Trong trường hợp 4: Trường hợp sửa chữa tu bảo dưỡng có kể đến lực động đất + Tại nút 62 (điểm đỉnh hầm) chịu ứng suất nén theo phương ngang S11=-7,9(T/m2); ứng suất nén theo phương đứng S 33=-0,45(T/m2); chuyển vị lớn theo phương đứng U 3=-8,0E-06m; chuyển vị theo phương ngang U1=1,89E-06m + Tại nút 32 (điểm tường bên hầm) chịu ứng suất kéo theo phương ngang S11=0,84(T/m2); ứng suất nén theo phương đứng S33=-3,91(T/m2); chuyển vị lớn theo phương đứng U3=-1,96E-06m; chuyển vị lớn theo phương ngang U1=8,49E-6m + Tại nút 22 (điểm đáy hầm) chịu ứng suất nén theo phương ngang S11=-1,34(T/m2); ứng suất nén theo phương đứng S =-0,65(T/m2); 33 chuyển vị lớn theo phương đứng U 3=6,31E-06m; chuyển vị lớn theo phương ngang U1=2,17E-06m Như vậy, ta tính tốn cho trường hợp có tính đến tác động động đất theo phương ngang ứng suất biến dạng theo phương ngang trường hợp có xét đến động đất tăng khoảng 10% so với trường hợp 3, ứng suất kéo nén theo phương thẳng đứng tăng không đáng kể so với trường hợp 3; chuyển vị theo phương ngang trường hợp có xét đến động đất lớn nhiều khoảng 30% so với trường hợp 3, chuyển vị theo phương thẳng đứng không thay đổi so với trường hợp Khi tính đến tác động động đất theo phương ngang ứng suất biến dạng đỉnh hầm đáy hầm không thay đổi nhiều mà chủ yếu ảnh hưởng nhiều vị trí tường bên so với trường hợp khơng có lực động đất Cho nên thiết kế, thi công cần ý đến vị trí này, cần tăng cường cốt thép để tăng khả chịu lực hầm Từ kết tính tốn trên, ta thấy trường hợp có tính tốn động đất trường hợp nguy hiểm Mặc dù ứng suất lớn sinh vỏ đường hầm nhỏ khả chịu lực vỏ đường hầm, nên trường hợp tính tốn thân lớp vỏ đường hầm đủ khả chịu ứng suất lớn gây tải trọng Việc bố trí cốt thép mang hình thức cấu tạo KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Các kết đạt - Trình bày tổng quan cơng trình tuyến đường hầm trạm thủy điện - Trình bày tổng quan động đất phân vùng động đất Việt Nam - Trình bày phương pháp tính tốn kết cấu chịu tải trọng động đất - Xây dựng biểu đồ gia tốc phục vụ tính tốn cho trạm thủy điện Suối Sập phần mềm Simqke_Gr - Phân tích kết cấu tuyến đường hầm Suối Sập với trường hợp: + Vận hành bình thường, tính vỏ hầm áp lực bên + Sửa chữa tu bảo dưỡng, rút toàn nước đường hầm tiến hành sửa chữa, tính vỏ hầm áp lực bên ngồi + Sửa chữa tu bảo dưỡng, rút toàn nước đường hầm tiến hành sửa chữa, có tính đến tải trọng động đất, tính vỏ hầm áp lực bên ngồi - Xây dựng mơ hình kết cấu đường hầm dẫn nước trạm thủy điện chịu tải trọng tĩnh tải trọng động đất phần mềm Sap 2000, phân tích tải trọng động đất theo phương pháp lịch sử thời gian Ph¬ng pháp đà phản ánh đợc trình làm việc kết cấu đờng hầm trình xảy ®éng ®Êt cđa mét trËn ®éng ®Êt thĨ tõ thấy đợc rõ ảnh hởng lực động đất đến kết cấu đờng hầm trạm thủy điện Từ kết phân tích cho thấy ảnh hưởng lực động đất cấp cơng trình thủy điện tương đối lớn (ứng suất trường hợp có động đất tăng khoảng 10% so với trường hợp lực động đất) thay đổi ứng suất vị trí đường hầm, từ đưa giải pháp thiết kế tối ưu cho đường hầm dẫn nước trạm thủy điện Những vấn đề tồn - Tác giả dừng lại việc nghiên cứu lý thuyết dựa tài liệu địa chất thu thập dự án Trên thực tế cịn nhiều vấn đề phức tạp phát sinh thực tế thi công mà tác giả chưa nắm hết Do cần phải bám sát thực tế thi công xử lý trường hợp xảy để hoàn thiện thêm kết nghiên cứu đề tài Trong tính tốn xét đến lực động đất theo phương ngang so với tim hầm, chưa kể đến lực động đất tác dụng theo phương đứng phương dọc theo tim đường hầm Theo tài liệu khảo sát địa chất có cơng trình thủy điện Suối Sập hầu hết tuyến hầm qua vùng có địa chất tương đối tốt, nằm sâu đới IIA, IIB có độ ổn định cao, nên việc luận văn tác giả nghiên cứu tính tốn mặt cắt hầm kết cấu có áo, chưa tổng quát hóa cụ thể cho dạng mặt cắt đường hầm khác Kiến nghị Đây đề tài có ý nghĩa lớn thực tế, việc sử dụng đường hầm dẫn nước nhà máy thủy điện nhỏ phổ biến, kết đề tài tiền đề quan trọng để tác giả tiếp tục nghiên cứu mở rộng đối tượng khác đường hầm dẫn nước cơng trình thủy lợi, thủy điện cịn có cơng trình ngầm, mê tro, khơng gian ngầm sử dụng nhiều Do thời gian trình độ cịn hạn chế nên q trình nghiên cứu đề tài luận văn không tránh khỏi sai sót Tác giả mong nhận bảo, góp ý thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp để với nghiên cứu có kết tốt TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Phạm Đình Ba, Động lực học cơng trình, Nhà xuất xây dựng GS.TS Nguyễn Chiến, Bài giảng cao học thiết kế đường hầm thủy công PGS TS Hồ Sĩ Dự, Giáo trình cơng trình trạm thủy điện TS Vũ Hoàng Hưng, PGS.TS Vũ Thành Hải, PGS.TS Nguyễn Quang Hùng, TS Đào Văn Hưng, TS Cao Văn Mão, ThS Khúc Hồng Vân, Sap 2000 phân tích kết cấu cơng trình thủy lợi thủy điện, Nhà xuất xây dựng Hướng dẫn thiết kế đường hầm thủy lợi HD TL – C -3 -77 PGS TS Nguyễn Lê Ninh,Độngđất thiết kếcơng trình chịuđộng đất , Nhà xuất xây dựng Tiêu chuẩn thiết kế KCBT BTCT thủy công - TCVN 4116:1985 Tiêu chuẩn lực tải trọng động - TCVN 2737:1995 Tiêu chuẩn xây dựng Việt nam TCXDVN 375-2006; Thiết kế cơng trình chịu động đất; (2006) 10 Tiêu chuẩn cơng trình thủy lợi – Quy trình tính tốn đường hầm thủy lợi – TCVN 9154:2012 11 GS TS Ngô Trí Viềng, PGS TS Nguyễn Chiến, PGS TS Nguyễn Phương Mậu, PGS TS Phạm Ngọc Quý (2004), “Sổ tay kỹ thuật thủy lợi”, phần 2, tập 2: Cơng trình thủy lợi – Đập bê tông bê tông cốt thép, cơng trình tháo lũ, NXB Nơng nghiệp, Hà Nội PHỤ LỤC 1: TÍNH TỐN LỰC TÁC DỤNG LÊN VỎ ĐƯỜNG HẦM I Số liệu ban đầu: Các đặc trưng hình học mặt cắt tính tốn hầm - Cao trình mặt đất mặt cắt tính tốn (m): Zmd= 262,09 - Cao trình trục hầm mặt cắt tính tốn (m): Z0=201,39 - Bán kính bên vỏ hầm (m): Rt=1,5 - Chiều rộng gương đào (m): B0=3,7 - Chiều cao gương đào (m): H0=3,7 - Chiều dày lớp bảo vệ (cm): abv=35 Các số liệu đất đá - Trọng lượng riêng đất đá (T/m3): r=2,83 - Mô đun biến dạng đàn hồi (Kg/cm2): E0= 11,03x105 - Hệ số pốt xơng đá: d = 0.24 - Thông số đặc trưng độ nứt nẻ đất đá: Đối với đất đá nứt nẻtrung bình Pcr=1 - Hệ số kiến cố đất đá: fk=9,2 Các thông số bê tông vỏ hầm (BTCT M200) - Trọng lượng riêng vật liệu (T/m3): b =2,5 - Mô đun đàn hồi bê tơng (Kg/cm2): Ebt= 2,4x105 - Hệ số pốt xơng bê tông: b = 0.15 t - Cường độ chịu nén bê tông (Kg/cm2): Rn=90 Các thông số cốt thép - Cường độ tính tốn cốt thép chịu kéo (Kg/cm2): Ra=2700 - Mô đun đàn hồi cốt thép (Kg/cm2): Et=2,1.106 Các số liệu mực nước hồ chứa - Cao trình mực nước dâng bình thường (m): ZMNDBT=256 - Cao trình mực nước dâng gia cường (m): ZGC= - Cao trình mực nước ngầm (m): ZMNN=230 Hệ số tin cậy: Kn=1,15 Hệ số tin cậy tải trọng - Nhỏ trọng lượng thân: ng1=0,9 - Lớn trọng lượng thân: ng2=1,2 - Nhỏ áp lực đá núi thẳng đứng (trọng lượng toàn lớp đất đá hầm hay lớp đá bị phá vỡ): nv1= 1,1 - Lớn áp lực đá núi thẳng đứng (trọng lượng đá sinh tạo vòm): nv2= 1,5 -Nhỏ áp lựcđá núi thẳng nằm ngang: n h1= 0,8 - Lớn áp lực đá núi thẳng nằm ngang: nh2=1,2 - Lớn áp lực nước ngầm: ne1=1,1 - Áp lực nước hầm (kể nước va): nn=1 Trọng lượng riêng nước: (T/m3): n =1 II Tính đại lượng phụ Tính chiều cao vùng bị phá hủy 1.1 Tìm hệ số Ka (phụ thuộc vào độ nứt nẻ đất đá) dùng để xác định chiều sâu vùng bị phá hủy tra trong: Sổ tay KTTL “Phần – Công trình thủy lợi” Tập – Trang 382) ta có: Ka=0,05 1.2 Tính chiều cao vùng bị phá hủy với đá có hệ số kiên cố: fk>4 Hq=Ka.B0=0,185 Xác định lực kháng đàn tính đất đá: 2.1 Xác định lực kháng đàn tính đơn vị k0 đất đá (Kg/cm2) k0: Phụ thuộc vào hệ số kiên cố đá fk, xác định thí nghiệm, dựa số liệu thu thập ta có: k0=550 2.2 Xác định lực kháng đàn tính k đất đá (Kg/cm3) 100.k k 0, B0 0 2t =366,67 III Xác định tải trọng lên vỏ hầm Tính áp lực thẳng đứng theo tiêu chuẩn 1.1 Xác định góc ma sát (radian): = 1,422 1.2 Xác vòm áp lực (m): 2định khoang =4,248 H LB tg 0 4 2 1.3 Xác định chiều cao vòm áp lực (m); Hq=0,185 1.4 Xác định hệ số nhịp hầm: Ta có: B0=3,74 chiều cao thành đường hầm H0=3,7