1 Mặt cắt sườnđồi phải(Nhỡn từ thượng lưu) Sơ đồ tớnh:
7.4. Tớnh toỏn ổnđịnh đập đất.
7.4.1. Mục đớch tớnh toỏn.
Đập đṍt là loại cụng trỡnh chắn nước có mặt cắt ngang dạng hỡnh thang, mái dốc tương đối thoải, trọng lượng của đập lớn, khó có thể bị nước đẩy trượt theo phương ngang. Sự mṍt ổn định về trượt của đập chỉ có thể là trượt mái hoặc mái cựng trượt với một phần của nền.
Với đập đṍt khi mái dốc có hợ̀ số mái càng lớn thỡ độ ổn định càng cao nhưng khối lượng vật liợ̀u xõy dựng đập lại càng lớn nờn giá thành xõy dựng đập sẽ càng cao. Vỡ vậy mục đớch của viợ̀c tớnh toán ổn định là trờn cơ sơ tớnh toán mà xác định được
mặt cắt ngang của đập hợp lý nhṍt, nghĩa là đập vừa đảm bảo điều kiợ̀n ổn định, giá thành xõy dựng đập khụng cao.
7.4.2. Trường hợp tớnh toỏn.
Đập đṍt chịu các tải trọng khác nhau, và đṍt đắp trong thõn đập cũng có cường độ chống cắt khác nhau trong các thời kỳ làm viợ̀c khác nhau từ khi thi cụng, thi cụng xong, tớch nước đờ́n xả lũ, do đó cần thực hiợ̀n tớnh toán ổn định của đập từng thời kỳ đó. Nội dung các trường hợp tớnh toán như sau:
Trường hợp thi cụng
Kiểm tra ổn định cho cả 2 mái thượng và hạ lưu (tổ hợp lực đặc biợ̀t). Thời kỳ thấm ổn định
- Kiểm tra ổn định cho mái hạ lưu: thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước tương ứng (tổ hợp lực cơ bản).
- Kiểm tra ổn định cho mái hạ lưu: thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là mực nước tương ứng với lưu lượng xả lũ thiờ́t kờ́ (tổ hợp cơ bản).
- Kiểm tra ổn định cho mái hạ lưu: thượng lưu là MNLKT, hạ lưu là mực nước tương ứng với lưu lượng xả ứng với tần suṍt kiểm tra (tổ hợp đặc biợ̀t).
- Kiểm tra ổn định cho mái hạ lưu: thượng lưu là mực nước dõng bỡnh thường, bộ phận tiờu nước trong thõn đập làm viợ̀c khụng bỡnh thường (tổ hợp lực đặc biợ̀t).
Trường hợp khi mực nước rỳt nhanh
- Kiểm tra ổn định cho mái thượng lưu: mực nước thượng lưu là mực nước lũ thiờ́t kờ́ rỳt xuống khai thác ổn định phải giữ trong hồ, mực nước hạ lưu tương ứng với lưu lượng xả thiờ́t kờ́ (tổ hợp cơ bản).
- Kiểm tra ổn định cho mái thượng lưu: thượng lưu là mực nước lũ kiểm tra rỳt xuống đờ́n mực nước khai thác ổn định phải giữ trong thiờ́t kờ́. Mực nước hạ lưu là lưu lượng xả tương ứng với lũ kiểm tra (tổ hợpđặc biợ̀t).
- Kiểm tra ổn định cho mái thượng lưu: thượng lưu là mực nước dõng bỡnh thường rỳt xuống đờ́n mực nước đảm bảo an toàn cho đập khi có nguy cơ sự cố, mực nước hạ lưu tương ứng với lưu lượng xả lớn nhṍt tháo từ hồ (tổ hợp đặc biợ̀t).
Kiểm tra ổn định cho mái thượng hạ lưu:khi có động đṍt (tổ hợp đặc biợ̀t). Vỡ thời gian có hạn nờn trong đồ án này chỉ tiờ́n hành tớnh toán ổn định cho mái hạ lưu của đập đṍt với mặt cắt lũng sụng khi thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là mực nước tương ứng lớn nhṍt.
7.4.3. Nguyờn lý tớnh toỏn và tài liệu tớnh toỏn.
7.4.3.1. Nguyờn lý tớnh toỏn
Tớnh toán ổn định theo phương pháp cung trượt.
Giả thiờ́t một cung trượt tõm O bán kớnh R, để đảm bảo ổn định mái đập hợ̀ số ổn định phải thoả món bṍt đẳng thức:
[ ]KM M M K T C ≥ ∑ ∑ = Trong đó:
∑MC: Tổng các mụ men chống trượt đối với tõm O. ∑MT: Tổng các mụ men gõy trượt đối với tõm O.
[K] : Hợ̀ số an toàn chống trượt cho phộp, phụ thuộc cṍp cụng trỡnh. Với cụng trỡnh cṍp II:
[K] = 1,3: Tổ hợp lực cơ bản. [K] = 1,1: Tổ hợp lực đặc biợ̀t.
7.4.3.2. Tài liệu tớnh toỏn
Bảng 7-4: Chỉ tiờu cơ lý của đất đắp đập Chỉ tiờu Loại γ (T/m3) ϕ (độ) C (T/m2) Tự nhiờn γtn Bóo hoà γbh Tự nhiờn ϕtn Bóo hoà ϕbh Tự nhiờn Bóo hoà Đṍt đắp đập 1,9 2,01 16 15 2,4 2,0 Đṍt nền 1,84 1,96 14 13 1,6 1,5 7.4.4. Phương phỏp tớnh toỏn.
Có rṍt nhiều phương pháp tớnh ổn định của đập đṍt. Trong đó phương pháp cung trượt trụ trũn của Checxevanov khá đơn giản và cho kờ́t quả tương đối chớnh xác, ta chọn phương pháp này để tớnh toán.
Giả thiờ́t mặt trượt trụ trũn, xem khối trượt là vật thể rắn, áp lực thṍm được chuyển ra ngoài thành áp lực thủy tĩnh tác dụng vào mặt trượt và hướng tõm cung trượt.
7.4.5. Cỏc bước tớnh toỏn.
7.4.5.1. Tỡm vựng chứa tõm cung trượt nguy hiểm:
Sử dụng kờ́t hợp hai phương pháp :
- Phương pháp Filenit: Tõm trượt nguy nằm ở lõn cận đường M,M1, các điểm M, M1
được xác định như (Hỡnh 7-11)
Với: Hđ = 28 (m); 4,5.Hđ = 4,5. 28 = 126 (m)
α , β phụ thuộc độ dốc mái đập bỡnh quõn với mhl = 3,25. Tra bảng 6-5 (trang 146) giáo trỡnh Thủy Cụng Tập 1-ĐHTL ta có α = 350, β = 250.
- Phương pháp Fandeep: Tõm cung trượt nguy hiểm nằm ở lõn cận hỡnh thang cong bcde (Hỡnh 7-11). Trong đó:
• Tia ad theo phương thẳng đứng.
• Tia ac theo phương tạo với mặt nghiờng của mái đập một góc 850
• R, r phụ thuộc hợ̀ số mái và chiều cao đập. Với mhl = 3,25, tra bảng 6-6, giáo trỡnh Thủy cụng tập 1-ĐHTL ta được m H H R R H R đ 63 . 25 , 2 ⇒ = = = m H H r r H r đ 28 . 0 ,1 ⇒ = = =
Kờ́t hợp cả 2 phương pháp, xác định phạm vi có khả năng chứa tõm cung trượt nguy hiểm nhṍt là đoạn AB.
Hỡnh 7-11: Sơ đồ xỏc định vựng tõm cung trượt nguy hiểm nhất
7.4.5.2. Xỏc định hệ số an toàn nhỏ nhất Kmin min
Ở đồ án này nền đập sau khi được bóc bỏ đi lớp đṍt bề mặt thỡ đập được đặt trờn nền đá. Mặt trượt hỡnh thành là mặt trượt phức hợp. Cung trượt xảy ra 2 trường hợp: Cung trượt đi sát với nền và cung trượt đi qua điểm đầu của đỉnh lăng trụ thoát nước. Trường hợp cung trượt đi sát với nền ớt xảy ra hơn do phải cắt qua khối đá lăng trụ thoát nước lớn. Được sự cho phộp của thầy giáo hướng dẫn ở đồ án này em tớnh toán ổn định với các cung trượt đi qua điểm đầu tiờn trờn đỉnh của lăng trụ thoát nước.
Xỏc định hệ số an toàn K cho một cung trượt:
Có nhiều cụng thức để xác định hợ̀ số an toàn K cho 1 cung trượt. Ở đõy ta dựng cụng thức N.M.Ghộcxờvanốp với giả thiờ́t xem khối trượt là vật thể rắn, áp lực thṍm được chuyển ra ngoài thành áp lực thủy tĩnh tác dụng lờn mặt trượt và hướng vào tõm (như hỡnh vẽ).
Chia khối trượt thành nhiều dải có chiều rộng b và được đánh số thứ tự như
trờn (hỡnh 4-14).Để thuận tiợ̀n trong tớnh toán ta lṍy :b = R m
Trong đú:
- R: Bán kớnh cung trượt - m: là số nguyờn, chọn m =10.
α
β
Hỡnh 7-12: Sơ đồ tớnh ổn định trượt mỏi đập theo Ghộcxờvanốp
Ta có cụng thức tớnh toán K =
n n n n n n (N W )tg C .l T ∑ − ϕ + ∑ ∑ Trong đú:
- ϕn , Cn: Góc ma sát trong và lực dớnh đơn vị của dải thứ n.
- ln: Chiều dài đáy dải thứ n. ln =
n
bcosα