Ứng dụng phần mềm Geosolve để tính toán ổn định cho đập đất bằng các phương pháp khác nhau tìm phương pháp tối ưu

Giới thiệu về khu vực nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu có đặc điểm vùng Tây Nguyên gồm nhiều đồi úp bát cao độ khoảng 450m thấp dần từ Bắc xuống Nam, từ Đông sang Tây, thấp dần về phía sông Krông Pach. Tầng phủ là đất á sét nhẹ - sét có nguồn gốc chủ yếu là Aluvi, Eluvi, Deluvi….Các loại đất này có tính thấm nhỏ vì vậy theo đánh giá thì lượng nước thấm từ hồ chình ra các thung lũng kế cận không đáng kể. Hỗn hợp á sét và sạn sỏi, dăm sạn laterit màu nâu đỏ, xám vàng, đốm trắng, đôi chỗ trong tầng gặp khối tảng laterit.

Tàn tích đá cát bột kết: Á sét nặng – sét, một số vị trí trong tầng á sét trung màu xám vàng nhạt, xám trắng, xám xanh nhạt. Trong tầng đôi chỗ có chứa nhiều dăm đá vụn bở cát bột kết, hàm lượng dăm đá tăng dần theo chiều sâu của tầng, một số vị trí là hỗn hợp á sét và dăm đá mềm yếu cát bột kết. Đá ít nứt nẻ, tuy nhiên trong tầng ở một số vị trí có nứt nẻ vừa, các khe nứt kín, được trám oxyt sắt, canxit và thạch anh, một số khe nứt hở.

Nước ngầm chủ yếu được tàng trữ trong lớp 1b, trong tầng cát cuội sỏi lòng sông, trong lớp tàn tích cát bột kết có thành phần á sét nhẹ – á cát, trong các khe nứt và đới nứt nẻ của đá cát bột kết. Trong khu vực nước ngầm và nước mặt có quan hệ trực tiếp với nhau và thường xuyên bổ xung, hỗ trợ cho nhau theo mùa. Theo tờ Bến Khế có số hiệu D – 49 – XXXI do Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam xuất bản tại Hà Nội năm 1998 thì trong khu vực có hai đứt gãy; một đứt gãy chạy theo hướng Đông Bắc – Tây Nam và một đứt gãy chạy theo phương á kinh tuyến.

Suối Ea Diê thuộc loại lưu vực nhỏ của vùng Tây Nguyên, tuy nhiên hàng năm lượng nước tương đối dồi dào do nằm ở vùng có lượng mưa trung bình từ 1800 đến 2000mm; mặt khác Suối Ea Diê có vị trí thuận lợi cho khai thác nguồn nước. ĐakLak có lượng mưa cả năm khá dồi dào song do phân bố rất không đều trong năm, chỉ tập trung vào các tháng mùa mưa (tháng V đến tháng X) nên thực tế mùa khô là thiếu nước sinh hoạt và tưới cho cây trồng, đặc biệt làm cho khí hậu trở nên khắc nghiệt, thời tiết rất nóng và khô. Đặc điểm đáng lưu ý là nếu xét trong thời gian dài như giữa các tháng trong năm thì nhiệt độ bình quân khá ổn định; song nếu xét trong thời đoạn ngắn như trong 1 ngày đêm thì nhiệt độ lại dao động với biên độ khá lớn, tới 8 ÷ 10oC.

Ở KRông Kmar mùa mưa bắt đầu và kết thúc khá đều đặn hàng năm và kéo dài 6-7 tháng: bắt đầu tháng V (hoặc VI) và kết thúc tháng XI. Còn ở M’Drak mùa mưa ngắn (4-5 tháng) và chậm hơn: tháng bắt đầu không đồng nhất qua các năm và thường tháng VIII, IX mới thực sự vào mùa mưa, đến tháng XII mới kết thúc mùa mưa (có năm kết thúc sớm vào tháng XI). Trong năm, lượng mưa tuy khá dồi dào, song phân bố không đều, lượng mưa tập trung chủ yếu vào các tháng mùa mưa, chiếm tỷ lệ 89% (KRông Kmar) tổng lượng mưa năm.

Nhập số liệu

Khi nhập xong từng điểm phải chọn copy và muốn hiện điểm thì phải nhấn apply. Sau khi nhập xong dung lênh Sketch/lines để phác họa đập Dùng lệnh Sketch/Text để ghi chú.

Chậy mô hình

Vào KeyIn/hydraulic Funtion/ Hydraulic Conductivity đặt tên cho từng lớp và nhập hệ số thấ. Water Content nhập hệ số rỗng n=0.35 sau đó mớii vào KeyIn/hydraulic Funtion/ Hydraulic Conductivity và nhập giống trên cho ta hàm thấm là. Vào KeyIn/Material Properties thứ tự nhập các số vào riêng đập thì cột W.C.Fn nhập số 1.

Xác định các điều kiện biên của nút: chọn Boundary Conditions từ thực đơn Draw. : a.Xác định hàm thấm cho từng lớp nền và cho đập, thiết bị thoát nước, thiết bị chống thấm. Xác định các điều kiện biên của nút: chọn Boundary Conditions từ thực đơn Draw.

: a.Xác định hàm thấm cho từng lớp nền và cho đập, thiết bị thoát nước, thiết bị chống thấm. Vào KeyIn/hydraulic Funtion/ Hydraulic Conductivity đặt tên cho từng lớp và nhập hệ số thấm. Xác định các điều kiện biên của nút: chọn Boundary Conditions từ thực đơn Draw.

Phân tích kết quả tính thấm

+ PP3 thì lưu lượng giá trị lưu lượng đơn vị lớn nhất tại mặt cắt trước tường lừi + chõn răng chống thấm. Gớa trị lưu lượng thấm qua đập trong 1 ngày đờm là nhỏ nhất = 16.53(m³/ngàyđêm), tốc độ thấm tại thân đập là lớn nhưng vẫn thỏa mãn điều kiện thấm. Kết luận : trong tất cả 3 trường hợp tính toán thì PP 3 có Jmax<[JLN] và lưu lượng thấm nhỏ nên đập đảm bảo các điều kiện ổn định về xói ngầm cơ học và đùn đất và không gây ảnh hưởng tới vấn đề cân bằng nước của lưu vực.

Tính ổn định

Đất nền đập giữa lòng sông là đá phong hóa từ mạnh đến vừa nên việc chọn cá chỉ tiêu kháng cắt tính toán cho đất nền hầu như không ảnh hưởng tới ổn định mái đập do các chỉ tiêu này tương đối cao, cung trượt không cắt qua nền. Hệ số ổn định cho phép [K] lấy theo Quy phạm thiết kế đập đất đầm nén. Kết luận : Hệ số ổn định K > [K] trong tất cả các trường hợp tính toán nên mái đập đảm bảo điều kiện ổn định.

Như vậy trng cả 3 phương án so sánh cả về điều kiện chống thấm và điều kiện ổn định thì ta thấy phương pháp chống thấm bằng tường nghiêng và sân phủ là phương án tốt nhất vì vừa đảm bảo lưu lượng thấm nhỏ vừa đẩm bảo điều kiện ổn định mái hạ lưu không gây ra sạt lở. Qua các kết quả nghiên cứu phân tích tính toán, cho phép ta rút ra các kết luận cụ thể sau khi sử dụng phần mềm Geo - slove. - Sử dụng phân mềm này cho phép ta kết quả nhanh, tính được chính xác giá trị hệ số an toàn nhỏ nhất của cung trượt trong khi nếu làm bằng tay phải mất rất nhiều thời gian thậm chí còn tìm không ra.

- Cùng một lúc tính ổn định cho nhiều phương án hệ số mái đập hạ lưu khác nhau hoặc các phương án chống thấm khác nhau để so sánh kết quả. Ưng dụng của GEO –SLOVE là nhiều nhưng thời gian có hạn nên trong đề tài này em chỉ đề cập đến việc tính tính thấm và ổn định cho đập đất trong trương hợp đưa ra nhiều phương án chống thấm khác nhau. Do trình độ và thời gian có hạn nên trong đề tài không thể tránh khỏi những tồn tại hạn chế, em rất mong nhận được mọi ý kiến đóng góp, trao đổi chân thành để đề tài được hoàn thiện hơn.

Em cũng mong muốn những vấn đề còn tồn tại chưa nghiên cứu sẽ được phát triển ở mức độ nghiên cứu sâu hơn.