Nghiên cứu kích thước hợp lý của chân răng cắt qua tầng thấm mạnh ở nền đập đất

L IC M N Lu n v n “Nghiên c u kích th th m m nh n n đ p đ t” đ c h p lý c a chân r ng c t qua t ng c hoàn thành t i Tr ng i h c Th y L i Tác gi xin bày t l i c m n sâu s c đ n GS.TS Nguy n Chi n t n tình h ng d n tác gi hoàn thành lu n v n Xin chân thành c m n gi ng viên Khoa Cơng trình – Tr ng i h c Th y L i, đ ng nghi p ngành cung c p tài li u ph c v cho lu n v n Tác gi xin bày t lòng bi t n đ n Nhà xu t b n, t ch c, cá nhân cho phép s d ng tài li u công b Tác gi xin bày t lòng bi t n đ n đ ng nghi p, b n bè, gia đình t o m i u ki n thu n l i cho tác gi q trình th c hi n hồn thành lu n v n Trong n i dung c a lu n v n không th tránh kh i nh ng thi t sót Tác gi r t mong nh n đ c nh ng nh n xét đóng góp c a nhà chun mơn Hà N i, ngày tháng n m 2014 Tác gi Ph m Minh Ti n L I CAM OAN Tên Ph m Minh Ti n Tôi 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 Ph m Minh Ti n M CL C CH NG 1: T NG QUAN NGHIÊN C U TH M QUA 1.1 Tình hình xây d ng đ p đ t th gi i P T VÀ N N Vi t Nam 1.2 Các gi i pháp ch ng th m cho đ p n n 1.2.1 i v i k t c u đ p đ ng ch t 1.2.2 i v i đ p không đ ng ch t: 1.2.3 p có t ng lõi m m: 1.2.4 p có t ng nghiêng m m 10 1.2.5 p đ t đ ng ch t có chân r ng 11 1.2.6 p đ t có t ng nghiêng sân ph phía tr 1.2.7 p đ t có t ng nghiêng chân r ng m m: 13 1.2.8 p có màng ch ng th m 1.2.9 p có t n n b ng khoan ph t v a xi m ng – bentonie: 13 ng ch ng th m c ng: 14 1.3 Tình hình nghiên c u v th m 1.4 Các tr c m m 11 đ p đ t n n 15 ng h p m t an toàn v th m đ p n n 17 1.4.1 Hình thành hang th m, ng th m thân đ p n n: tr ng h p s c đ p Su i Hành[5] 17 1.4.2 Th m m nh tr ph n ti p giáp v i cơng trình bê tông (tràn, c ng l y n c): ng h p s c t i đ p Su i Tr u 19 1.4.3 Th m d h ng, đ ng bão hào dâng cao h n so v i tính toán: 20 1.4.4 Th m m nh qua n n: 21 1.5 Gi i h n ph m vi nghiên c u 21 CH T NG 2: PH NG PHÁP GI I BÀI TOÁN TH M QUA P T CÓ NG R NG C T QUA T NG TH M M NH 22 2.1 T ng quát 22 2.1.1 Các u ki n s đ b trí đ p đ ng ch t có t ng t ng r ng 22 2.1.2 Các u c u tính tốn th m cho tốn đ p có t ng t ng r ng 23 2.1.3 Các ph ng t ng r ng 23 ng pháp gi i toán th m qua đ p có t 2.2 Ph ng pháp bi n đ i t 2.2.2 Xác đ nh b r ng t ng đ ng t ng [9](c a Nguy n Xuân Tr ng) 23 ng r ng 24 2.2.3 Tính l u l ng th m: 26 2.2.4 Xác đ nh đ ng bão hòa 27 2.3 Tính tốn th m b ng ph 2.3.1 C s c a ph ng pháp ph n t h u h n 30 ng pháp [3] 30 2.3.2 L a ch n ph n m m tính tốn 39 2.4 K t lu n Ch CH NG 3: ng 40 XÁC NH KÍCH TH N N QUA T NG TH M M NH C H P LÝ C A T P NG R NG C T T 42 3.1 Gi i h n đ i l ng nghiên c u 42 3.2 Tính th m cho tr ng h p n hình 42 3.2.1 Mơ hình tính tốn 42 3.2.2 Phân tích l a ch n ph ng pháp tính tốn 43 3.3 Xác đ nh b r ng h p lý c a t ng r ng s li u đ u vào thay đ i 43 3.3.1 Trình t tính tốn xác đ nh b r ng h p lý c a t ng r ng 43 3.3.2 Các k t qu tính tốn 44 3.3.3 Phân tích nh h 3.4 K t lu n ch CH NG 4: ng c a y u t đ n chi u r ng yêu c u c a t ng r ng:67 ng 3: 68 NG D NG TÍNH TỐN CHO P TH NG TRÍ 70 4.1 Gi i thi u công trình 70 4.2 Các kích th c c b n c a đ p: 70 4.3 Xác đ nh thông s c a t 4.3.1 Xác đ nh v trí h p lý c a t 4.3.2 Xác đ nh b r ng t ng r ng: 71 ng r ng 71 4.4 Tính tốn th m v i b r ng t 4.4.1 Tính theo ph ng r ng 71 ng r ng ch n 72 ng pháp thu l c: 72 4.4.2 Tính theo ph ng pháp s : 74 4.4.3 Nh n xét k t qu tính tốn: 75 4.5 Nh ng v n đ c n ý thi công t 4.6 K t lu n ch ng r ng: 75 ng 76 DANH M C B NG BI U B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B ng 1.1: ng 1.2: ng 3.1: ng 3.2: ng 3.3: ng 3.4: ng 3.5: ng 3.6: ng 3.7: ng 3.8: ng 3.9: ng 3.10: ng 3.11: ng 3.12: ng 3.13: ng 3.14: ng 3.15: ng 3.16: ng 3.17: ng 3.18: ng 3.19: ng 3.20: ng 3.21: ng 3.22: ng 3.23: ng 4.1: ng 4.2: Các đ p đ t có chi u cao l n th gi i M t s đ p đ t l n t i Vi t Nam Tr s ng v i lo i đ t c p cơng trình[10] 43 B ng tính ng v i tr ng h p T=4,5m; k d = 5.10-5 (cm/s) 44 B ng tính ng v i tr ng h p T=4,5m; k d = 1.10-4 (cm/s) 45 B ng tính ng v i tr ng h p T=4,5m; k d = 1.10-5 (cm/s) 46 K t qu tính th y l c chi u cao đ p thay đ i 48 K t qu tính tốn xác đ nh chi u r ng đáy t ng r ng = 48 Tr ng h p 1: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 100 49 Tr ng h p 2: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 80: 50 Tr ng h p 3: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 60: 51 Tr ng h p 4: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 40: 52 Tr ng h p 5: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 30: 53 Tr ng h p 6: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 20: 54 Tr ng h p 7: T = 3,5m; k d = 5.10-5 (cm/s); = 18; 17: 55 -5 Tr ng h p 8: T=3,5; 4,5(m); k d = 5.10 (cm/s); knkd = 16: 56 Tr ng h p 9: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 15: 57 Tr ng h p 10: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 14: 58 Tr ng h p 11: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 13: 59 Tr ng h p 12: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 12: 60 Tr ng h p 13: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 11: 61 Tr ng h p 14: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 10: 62 Tr ng h p 15: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 9: 63 Tr ng h p 16: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 8: 64 Tr ng h p 17: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 7: 65 B ng tính giá tr chi u r ng đáy t ng r ng 71 B ng tính l u l ng th m đ p Th ng Trí theo ph ng pháp thu l c 72 30T DANH M C HÌNH NH Hình 1.1: Hình 1.2: Hình 1.3: Hình 1.4: Hình 1.5: Hình 1.6: Hình 1.7: Hình 1.8: Hình 1.9: Hình 1.10: Hình 1.11: Hình 2.1: Hình 2.2: Hình 2.3: Hình 2.4: Hình 2.5: Hình 2.6: Hình 3.1: Hình 3.2: Hình 3.3: Hình 3.4: Hình 3.5: Hình 3.6: Hình 3.7: Hình 3.8: Hình 3.9: Hình 3.10: Hình 3.11: Hình 3.12: Hình 3.13: Hình 3.14: Hình 3.15: Hình 3.16: Hình 3.17: Hình 3.18: Hình 3.19: Hình 3.20: p đ t đ ng ch t S đ b trí đ t đ p thân đ p p có t ng lõi m m p có t ng nghiêng m m (đ t sét) 10 p đ t đ ng ch t có chân r ng 11 p đ t có t ng nghiêng sân ph m m 12 p đ t có t ng nghiêng chân r ng m m 13 p đ t có màng ch ng th m b ng khoan ph t v a xi m ng - bentonite 13 p có t ng ch ng th m b ng c thép 14 p có t ng lõi k t h p c (thép ho c bê tông) 15 p có t ng nghiêng k t h p c ch ng th m 15 S đ tính toán đ p đ ng ch t xây n n th m n c m nh 24 Bi u đ xác đ nh tr s 25 S đ xác đ nh v trí đ ng bão hòa 28 th xác đ nh v trí m B[9] 29 S đ u ki n biên tính tốn th m qua đ p đ t 32 Ph n t tam giác ph ng 33 S đ tính n hình 42 S đ tính tr ng h p H đ = 25m 47 S đ tính tr ng h p H đ = 20m 47 S đ tính tr ng h p H đ = 18m 48 Bi u đ quan h Gradient th m H đ thay đ i 49 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 50 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 51 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 52 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 53 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 54 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 55 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 56 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 57 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 58 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 10 59 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 11 60 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 12 61 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 13 62 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 14 63 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 15 64 30T Hình 3.21: Hình 3.22: Hình 3.23: Hình 4.1: Hình 4.2: Hình 4.3: Hình 4.4: u đ quan h Gradient th m tr ng h p 16 65 u đ quan h Gradient th m tr ng h p 17 66 u đ quan h = , 67 t c t c b n đ p Th ng Trí 70 ng bão hồ đ p Th ng Trí 74 Mô hình hóa đ p Th ng Trí 74 K t qu tính Gradient 75 Bi Bi Bi M 30T M U Tính c p thi t c a đ tài: Qua q trình thi cơng, v n hành s d ng cơng trình dâng n u m c a đ p đ t nh : t n d ng đ c lo i đ t hi n có c vùng xây d ng, có c u t o đ n gi n, v ng ch c, có kh n ng thi cơng c gi i hóa cao, đ p đ t đ iv in c ng d ng r ng rãi h u h t n c ta, đ p đ t cơng trình dâng n c th gi i c ph bi n nh t xây d ng h ch a Do đ c m v đ a hình, đ a ch t, v t li u xây d ng, ph ti n thi công… c a n c ta, t ng ng lai đ p đ t cịn có tri n v ng phát tri n h n n a Tuy nhiên đ p đ t c ng ch a đ ng nhi u r i ro, d x y s c m t an toàn cho đ p n u công tác thi t k thi công không đ m b o yêu c u k thu t x lý n n móng, ch n k t c u đ p, hay đ m nén không đ m b o đ ch t đ đ ng đ u c a t ng l p đ t đ p Do đ p đ t cơng trình dâng n c làm b ng v t li u x p l i ch u tác d ng c a c t n l ch c t n ki m sốt đ c, có chênh c s hình thành dịng th m xun qua thân đ p n n, n u khơng c dịng th m có th gây h h ng, m t n c nh h ng t i n đ nh chung c a tồn b h th ng Vì v y thi t k xây d ng đ p đ t v n đ nghiên c u, đánh giá nh ng đ c tr ng c b n c a dòng th m m t khâu quan tr ng không th thi u đ c Lu n v n đ c p v n đ th m qua đ p đ t xây n n th m m nh bi n pháp phòng ch ng th m b ng t ng r ng có h s th m b ng h s th m đ t đ p đ p ây đ tài có ý ngh a khoa h c th c ti n cao liên quan tr c ti p t i tính kinh t hi u qu c a toàn b h th ng, đ ng th i c ng v n đ c p thi t ngành th y l i hi n 2 M c đích đ tài tài nghiên c u tr ng h p tính tốn phòng ch ng th m cho đ p đ ng ch t, có bi n pháp phịng th m b ng t ng r ng đ c đ p b ng v t li u thân đ p C n c vào chi u cao đ p, chi u dày t ng th m, h s th m c a v t li u đ p đ p đ xác đ nh v trí, kích th lý nh t v ph ng di n phòng th m c c a chân r ng cho h p ng th i đánh giá đ chi u sâu t ng th m, h s th m đ n k t c u t c nh h ng ng r ng, đ m b o an toàn ch ng th m Ph ng án nghiên c u c a đ tài: − Thu th p, nghiên c u ph ng pháp tính th m qua đ p đ t có chân r ng c t qua t ng th m m nh có, ch n ph − ng pháp tính tốn h p lý; Mơ hình hố, tính tốn xác đ nh chi u r ng c a chân r ng h p lý s li u đ u vào thay đ i; ng d ng ph − th ng pháp tính tốn ch n, ti n hành tính tốn kích c h p lý c a chân khay K t qu đ t đ đ p Th ng Trí c: Nghiên c u tốn phòng th m qua đ p đ t, xây n n th m m nh có t ng r ng v i h s th m b ng h s th m đ t đ p đ p K t qu tính tốn theo ph ng pháp thu l c ( Nguy n Xuân Tr ng) ph ng pháp ph n t h u h n (ph n m m Seep/w) cho th y có s khác v chi u r ng h p lý c a đáy t ng r ng chi u dày t ng th m T t s l y theo k t qu c a ph ng pháp ph n t h u h n v i đ xác cao h n, t đ a h s hi u ch nh ph thay đ i Ki n ngh xác đ nh b r ng đáy t ng r ng theo ng pháp thu l c (Hình 3.23:) ng d ng cho đ p Th h p lý c a t ng Trí, xác đ nh đ c v trí, chi u r ng đáy ng r ng Ngoài c ng xác nh n k t qu tính tốn l u 84 T = 3,5m; k d = 5.10-5 , = 40, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 3,5m; k d = 5.10-5 , = 30, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 3,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 20, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient =1 85 T = 3,5m; k d = 5.10-5 , = 17, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 3,5m; k d = 5.10-5 , = 16, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 3,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 15, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient =1 86 T = 3,5m; k d = 5.10-5 , = 14, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 3,5m; k d = 5.10-5 , = 13, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 3,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 12, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient =1 87 T = 3,5m; k d = 5.10-5 , = 11, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 3,5m; k d = 5.10-5 , = 10, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 3,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 9, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient = 88 T = 3,5m; k d = 5.10-5 , = 8, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 3,5m; k d = 5.10-5 , = 7, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 4,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 100, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient =1 89 T = 4,5m; k d = 5.10-5 , = 80, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 4,5m; k d = 5.10-5 , = 60, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 4,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 40, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient =1 90 T = 4,5m; k d = 5.10-5 , = 30, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 4,5m; k d = 5.10-5 , = 20, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 4,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 16, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient =1 91 T = 4,5m; k d = 5.10-5 , = 15, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 4,5m; k d = 5.10-5 , = 14, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 4,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 13, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient =1 92 T = 4,5m; k d = 5.10-5 , = 12, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 4,5m; k d = 5.10-5 , = 11, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 4,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 10, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient =1 93 T = 4,5m; k d = 5.10-5 , = 9, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 4,5m; k d = 5.10-5 , = 8, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 4,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 7, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient =1 94 T = 5,5m; k d = 5.10-5 , = 100, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 5,5m; k d = 5.10-5 , = 80, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 5,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 60, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient =1 95 T = 5,5m; k d = 5.10-5 , = 40, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 5,5m; k d = 5.10-5 , = 30, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 5,5m; k d = 5.10-5 , =1 = 20, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 5,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 15, đ p cao 25m 96 ng bão hòa th m Gradient T = 5,5m; k d = 5.10-5 , = 14, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 5,5m; k d = 5.10-5 , =1 = 13, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 5,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 12, đ p cao 25m 97 ng bão hòa th m Gradient T = 5,5m; k d = 5.10-5 , = 11, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 5,5m; k d = 5.10-5 , =1 = 10, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 5,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 9, đ p cao 25m 98 ng bão hòa th m Gradient T = 5,5m; k d = 5.10-5 , = 8, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient T = 5,5m; k d = 5.10-5 , =1 =1 = 7, đ p cao 25m ng bão hòa th m Gradient =1 ... th p, nghiên c u ph ng pháp tính th m qua đ p đ t có chân r ng c t qua t ng th m m nh có, ch n ph − ng pháp tính tốn h p lý; Mơ hình hố, tính tốn xác đ nh chi u r ng c a chân r ng h p lý s li... m m p có t ng nghiêng m m (đ t sét) 10 p đ t đ ng ch t có chân r ng 11 p đ t có t ng nghiêng sân ph m m 12 p đ t có t ng nghiêng chân r ng m m 13 p... đ quan h Gradient th m H đ thay đ i 49 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 50 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 51 Bi u đ quan h Gradient th m tr ng h p 52 Bi u đ quan