Nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng đáy đập vật liệu địa phương đến chiều cao đập tối ưu trong xây dựng công trình thủy
MỤC LỤC
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Thiết lập các mỗi quan hệ giữa hệ số én định mái, lưu lượng thấm và chiều cao đập, giữa lưu lượng thắm, hệ số ôn định và góc nghiêng a của nén, giữa chiều cao đập biến đổi với góc nghiêng ơ. ~_ Đưa ra khuyến nghị lựa chọn chiều cao đập biến đổi Hyg dé thu được ié trị về thắm, ôn định chính xác nhất, phù hợp nhất so với trường,.
MNDBT * =
Trong trường hợp khối dat trung tâm vùng B bằng sét hoặc đất sét pha cỏt, hệ số thắm nhỏ, khả năng chống thẳm trở thành tường lừi mềm. Đồng thời đất làm tường lừi chống thấm phải đủ dẻo, dễ thớch ứng với biến hỡnh của thõn đập ma khụng gõy nứt nẻ.
MNDBT = = 03.06
Hệ số an toàn được tinh theo công thức (2-21), vi thé phải có chứa K „ nên không thể giải trực tiếp K „ ma phải dùng phương pháp lặp để giải. Các bước cụ thể như sau:. 2.2.4 Các phương pháp tính toán ôn định mái đốc. Cie nghiên cứu tir trước đều xác định hệ số an toàn nhỏ nhất với cung. trượt là trụ tròn. Tuy nhiên, như các dang mặt trượt trong thực tế không phải luôn có dang trụ tròn và có nhiễu tác giả đã đưa ra các kỹ thuật tim kiếm khác nhau để xác định cung trượt có hình dang bat kỳ ấy. Những năm gần đây, quy hoạch phi tuyến đã trở nên phổ biển trong việc. xác định cung trượt nguy hiểm nhất trong phân tích ôn định mái đốc bằng. ‘Ned Lan Hương mạc iy dựng | ig trình thấy. động, trong khi Duncan và Celestino sử dụng kỹ thuật biến luân phiên thay bằng cách dùng kỹ thuật tìm kiếm ng nhiên theo lý thuyết Monte Carlo. ‘Sy xuất hiện các kỹ thuật nay la một bước tiễn trong việc xác định hình. dang của các cung trượt cũng như các hệ số an toàn tương ứng để xác định mặt trượt nguy hiểm trong tính toán én định mái dốc. Một phương pháp số đơn giản, áp dụng khi tính toán én định với nền có lớp đất khác nhau, và nền phức tap được sử dung để xác định cung trượt. nguy hiểm nl. Để tìm được cung trượt nguy hiểm nhất, phải tiền hành một lug ng lớn các phép thử. Mỗi phép thử bắt đầu bằng cách dịch chuyển mỗi điểm trên mặt trượt tới hai vị trí mới, và tính toán hệ số an toàn trong trường hợp tương ứng. Khi dịch chuyển một điểm thi tắt cả các điểm khác gi ữ nguyên vị trí. Điểm dịch chuyển tới vị trí thứ nhất hoặc thứ hai lên hoặc xuống theo mỗi hướng,. với khoảng cách như nhau. Mình 2-5: Dịch chuyển điểm trên cung trượt. Ưu điểm: phương pháp tìm kiếm đơn giản này đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc xác định các cung trượt không phải là trụ tròn trong. phân tích én định mái dốc. Các médun tính toán có các thủ tue con có thể đễ. dàng được chap nhận ở bat cứ chương trình máy tinh nao. ‘Ned Lan Hương mạc iy dựng |. toán này chỉ với phương pháp tinh Spencer. Kết quả tính toán của phương,. pháp có thé mắc vào giá trị tối ưu cục bộ. + Kỹ thuật tìm mặt trượt nguy hiểm dựa theo nguyên lý Monte Carlo. Cho đến đầu những năm _ 1960 khi những phương pháp quy hoạch phi. tuyến bat đầu xuất hiện, chỉ có các phương pháp lưới hay phương pháp Monte Carlo là những phương tiện dé tìm kiếm giá trị nhỏ nhất của một hàm nhiều. Phương pháp Monte Carlo là kỹ thuật tim kiếm một cách ngẫu nhiên. + đó là kỹ thuật dựa trên việc lạo trúc của nó rất đơn giản. nên một cách n gẫu nhiên của c: cung trượt thử và so sánh với cung trượt. nguy hiểm nhất hiện có. Theo cách tiến hành thir cung trượt. Monte Carlo có thể chia thành hai loại : phương pháp bước nhảy ngẫu nhiên. và phương pháp di chuyển ngẫu nhiên. Phuong pháp bước nhảy ngẫu nhiên dựa trên việc tạo nên ngẫu nhiên một số lượng lớn các cung trượt thử và giả thiết cung trượt nguy hiểm nhất là. cung có hệ số an toàn nhỏ nhất. Vì các cung trượt thử này được tổng hop ma. không xét đến cung trượt nguy hiểm nhất hiện có nên kỹ thuật này vẫn thô sơ và thiểu chiến lược tim kiếm hiệu quả.. Do đó, khi số lượng các biển không. nhỏ, khả năng tìm được hệ số an toàn nhỏ nhất chỉ là lý thuyết. Phuong pháp dịch chuyển ngẫu nhién , trái lại, tạo nên một cách ngẫu nhiên các cung trượt gin nhất với cung trượt có hệ số an toàn én định nhỏ nhất hiện tại bằng cách địch chuyển nhỏ các điềm trên cung trượt. Mức độ này rất khác nhau và phụ thuigu quả của hai phương phá. vào kỹ thuật tìm kiếm cụ thể. Trước đây, khi chỉ có phương pháp tìm kiếm. ngẫu nhiên và phương pháp lưới , một số vấn đề vẻ t i tru hóa vẫn chưa giả. quyết được, và do đó ngăn cản việc giải quyết các vấn dé về cực tiểu phiém. ig trình thấy. ‘Ned Lan Hương iy dụng. việc sử dung ky thuật tối uu hóa. Điểm mạnh của những phương pháp này là đã hạn chế lệc sử dụng các phương pháp tìm kiếm ngẫu nhiên, ở đó quá trình tối ưu hóa bắt dau từ tông hợp một cách ngẫu nhiên , thử các mặt trượt va xác. định hệ số an toàn nhỏ nhất. Kỹ thuật tìm kiếm tối ưu sử dụng quy hoạch phi tuyến có thé xác định. được các him vô định hình _„ có dạng phức tạp , các miỀn hẹp và các điểm nhiên nếu. không liên tục. Trong trường hợp này, phương pháp tìm kiếm nị. có cấu trúc day đủ có thẻ có hiệu quả như các kỹ thuật truyền thống. các ham phức tạp, thậm chi chúng còn có hiệu quả hơn. Những phương pháp. tìm kiếm ngẫu nhiên khi có hiệu quả thi thích hợp hơn các phuong pháp truyền thống vì chúng dễ dàng thuyết minh và đưa vào thuật toán Các. chương trình máy tính liên quan có thể hiểu và sửa chữa các tinh trạng cấp,. bách một cách để dàng hơn. Chủ yếu của các phương pháp nà y, phải kiểm tra một số lượng lớn các cung trượt và diéu này tỏ ra ft quan trọng hơn nhờ tốc độ cao của máy tính hiện đại. Rừ ràng là nếu phương phỏp tỡm kiếm ngẫu nhiờn cú khả năng cung. cấp lời giải chất lượng có thể so sánh được với các phương pháp tất định của quy hoạch phi tuyến, nó có thé được chấp nhận và được sử dung dé giải quyết. các bài toán về ôn định mái dốc. Hơn nữa, vẫn chưa có một phương pháp quy hoạch phi tuyến nào được xác nhận là tốt nhất, hoạt động của các thủ tục tối. ưu khác nhau được thay đổi khá lớn tùy theo loại bài toán cần phân tích. nhiên, Phương pháp Monte Carlo, nhóm phương pháp dịch chuyển n. trong việc tìm kiếm cung trượt nguy hiểm nhất có dạng bắt kỳ khi phân tích. ‘Ned Lan Hương mạc ig trình thấyiy dựng |. Phuong pháp này chi cần tính toán hệ số an toàn ma không phải đạo him. Hiệu quả của phương pháp này có thể được so sánh với một số phương pháp. truyền thống sử dụng dé xác định cung trượt nguy hiểm. Quá trình này được. lặp lại với mỗi điểm lần lượt với mí. không đạt được hệ số an toàn nhỏ nhất sau mỗi Lin dịch chuyển, tí. in dich chuyển để kiểm tra liệu có hay. từng phan của F với tắt cả các giá trị x,. y, được tính toán. hơn một giá trị xác định, quá trình tìm kiếm dừng lại, còn nếu không quá trình. này vẫn được tiếp tue. Khi quá trình tìm kiếm hoàn thành. với một khoảng cách dich chuyển. ‘Ax, Ay quá trình này lại được tiếp tục với Ax nhỏ hơn. Khoảng cách dịch chuyén và các bước dịch chuyển. Một cách tổng _ quát, các điểm định nghĩa nên mặt trượt có thé dich chuyển theo bắt kỳ phương nào. Trong quá trình tính toán, người ta nhận thầy,. quá trình tính toán sẽ hiệu quả hon nếu hai điểm đầu và cuối của khối trượt. dịch chuyển đọc theo bề mặt nên và điểm ở giữa dich chuyển lên hoặc. xuống theo phương đứng, hoặc dịch chuyển sang trái, sang phải theo phương. Nếu bước dich chuyên quá lớn, dang mặt trượt giả định sẽ có hình dang thô và không hợp lý, quá trình tính toán hệ số an toàn có thể gặp các vấn đề về số và rất có thé cần thiết phải bắt đầu lại quá trình tìm kiếm với bước di. chuyển nhỏ hơn. Do đó, mặc dù với bước dich chuyển lớn sẽ cho kết _ quả. nhanh hơn, nhưng dễ dẫn đến thất bại trong quá trình chạy máy tính do các vấn đề về số đó. “Thường quá trình tính toán bởi máy tinh sử dụng ba bước dịch chuyển.. trong đó bước sau nhỏ hơn bước trước. Kinh nghiệm cho thấy, một giá trị hợp. lý cho bước dich chuyển ban đầu là khoảng 10% khoảng cách nhỏ nhất giữa. ‘Ned Lan Hương mạc iy dựng | ig trình thấy. Với mỗi giá trị của một bước dich chuyển, có thé lặp lại 5-6. Do kích thước có thé chap nhận được của một bước dịch chuyển có liên. quan đến khoảng cách giữa các điểm dọc theo mặt trượt nên nếu số điểm định. nghĩa nên mặt trượt lớn thì khoảng cách dich chuyển của mỗi bước nhỏ và kết. ‘qua hội tụ chậm. Duncan và Celestino đã nhận ra rằng mặt trượt được xác, định từ 4-6 điểm là chấp nhận được. Giữa các điểm nảy nếu có sự thay đổi về tính chất của đất ở các lớp đất khác nhau trong mái đốc thì chương trình máy. tính tự động chèn thêm điểm. Tìm kiếm cung trượt nguy hiểm. Khi dé cập đến ôn định mái đốc hai chiều trong hệ Đcác Oxy có:. y =0) là hàm toán học mô tả đường bao giới han trên cùng của lớp đắt. (Giả thiết các trục của tenxơ hệ số thẩm trùng với trục x và trục y). trận T được xác định như sau:. Mục dich tính toán. Tính toán thắm và én định cho các trường hợp giả thiết khi hệ số mái đập, chiều cao đập và góc nghiêng của nền thay đổi. Từ đó, thiết lập được các {quan hệ giữa lưu lượng thắm Q, hệ số ổn định mái K và chiều cao đập H, giữa Q.K và góc nghiêng ơ của nền, giữa chiều cao đập biển đổi Hyy và ơi. 3.3 Lựa chọn các thông sé tính toán. Để nghiên cứu, dé tài tính toán với một số trường hợp cụ thé sau đó phân tích và tổng hợp đưa về áp dụng cho trường hợp tông quát. Cie thông số của đập đất được lựa chọn để tinh toán như sau;. ‘Ned Lan Hương iy dựng |. ~_ Nền đá không thắm nước. 34 Phần mềm tính toán. Phin mềm được sử dụng trong tính toán là GEO-SLOPE V6, viết bằng. phương pháp phan tử hữu hạn của công ty Quốc tế GEO-SLOPE, CANADA. Bộ phần r Slope gồm nhiều modul hợp thành như: SEEP/W để tinh thấm, SLOPE/W để tính én định, SIGMA/W tinh ứng suất.. Các kết quả tinh toán của các modul nảy có thể liên kết được với nhau để xử lý các bai toán địa. “Trong dé tài này, sử dụng modul SEEP/W và SLOPE/W để tính toán thấm và ôn định cho đập đất. Phần mềm SEEP/W và SLOPE/W cho phép người tính toán thay đổi điều kiện biên một cách linh hoạt, trường thay đổi rất rộng: cột nước thượng, hạ lưu, chiều cao công trình, chiéu dày nên, chỉ tiêu cơ lý của vật liệu lam. công trình, chỉ tiêu cơ lý của nén, hình dạng, phân bé các lớp địa chất nền, tính thấm theo thời gian.. Sau khi tính toán các kết quả được đưa ra đầy dù và chỉ tế,. của điều kiện địa hình. Nhu đã phân tích, bai toán đặt ra các tham bi. nên, chiều cao đập và hệ số mái đập. Với mỗi cặp giá trị. ‘Ned Lan Hương mạc iy dựng | ig trình thấy. Tinh toán thắm cho tắt cả các trường hợp giả thiết đó. Kết quả tính toán được. tổng hợp và phân tích ở phan sau. Chia lưới phn tie. Có hai loại phần tử thường hay được sử dung đó là phần tir tam giác. và phan tử tứ giác, do hàm dang của phần tử tam giác là him bậc nhất còn. hàm dạng phan tử tứ giác là hàm bậc hai [3], nên độ chính xác của phan tử tứ. giác cao hơn, vi vậy trong bai toán này, chọn phần tử tính toán là phần tử tứ giác, do cấu tạo hình học nên chọn bề trí phần tử tam giác ở các mái thượng. 5, Khai báo vật liệu. - Do đập đồng chất đặt trên nền không thắm, vì vậy vịAt liệu ở đây chỉ có. © Khai báo điều kiện biên. - Biên thượng lưu: Là biên thắm nước kéo dai từ mép nước thượng lưu đến chân mái hạ lưu, cột nước thấm thay đổi tuỳ theo các trường hợp giả thiết. - Biên hạ lưu: Do trường hợp nền đập nằm nghiêng chủ yếu xảy ra đối với mặt cắt sườn đồi) vì vậy hình thúc thoátic mặt cắt ở hai bên vai dap nước mái hạ lưu thường lả hình thức áp mái, vì vậy biên hạ lưu là biên thoát nước hoàn toàn.
