CHƯƠNG V: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT
5.3.5. cỏc số liệu tớnh toỏn.
-Cao trỡnh đỉnh đập thiết kế: 76.7m. -MNLTK =74.07m.
-MNHLmin =0.0m.
-MNHLmax = 61.59m(MNHLmax = Zđỏy + hh). -Hệ số thấm đất đắp đập: Kđ = 6.10-5 cm/s. -Hệ số thấm đất đắp nền: + Lớp 2: K2 = 6.10-5cm/s. + Lớp 3: K3 = 10-2cm/s + Lớp 4: K4 = 4.10-5cm/s. 5.3.6. Tớnh thấm cho mặt cắt lũng sụng.
1.Tớnh lưu lượng thấm và đường bảo hoà thấm.
a.Trường hợp 1: Thượng lưu là MNDBT hạ lưu là MNHLmin =0.0.
κ Sơ đồ tớnh toỏn. sơ đồ tớnh toỏn nh hỡnh vẽ 5.3. 76 .7 69 .0 63 .5 61 .0 B x y mt h m h m 28 5 20 0 kđ 1 k 2 k 3 k L L lo 74.0 7
Hỡnh vẽ 5.3: Sơ đồ tớnh thấm cho mặt cắt lũng sụng
κTớnh lưu lượng thấm qua thõn đập qđ và đường bóo hoà.
Sử dụng phương phỏp biến đổi mỏi dốc thượng lưu đưa đập thực thành đập cú mặt cắt thượng lưu thẳng đứng.
Lưu lượng thấm qua đập cú thể xỏc định theo cụng thức sau:
qđ = Kđ (5.1)
Trong đú:
Kđ: Hệ số thấm của đất đắp đập Kđ =6.10-5m/s = 6.10-7m/s.
h1 : Chiều sõu nước ở thượng lưu đập h1 =MNDBT –Zđỏy 13.07m. L = 46.14m. ∆L tớnh theo cụng thức thực nghiệm: ∆L = (5.2) Trong đú: mt = 3.0. h1 = 13.07m.
-thay số vào ta được ∆L = 5.6m. -ao: độ sõu hút nước tớnh theo cụng thức:
ao = -(L + ∆L).(5.3) (5.3)
-thay số vào ta được ao =1.63m. q
⇒ đ =12.44.10-7 m3/s/m =1.24.10-6m3/s/m.
-Phương trỡnh đường bảo hoà theo hệ trục toạ độ xoy như hỡnh 4.3 cú dạng:
y2 =2ao.x y =⇒ .(5.4) (5.4)
-Đường bảo hoà trong hệ toạ độ xoy được xỏc định trong hệ toạ độ sau:
Bảng 5.3.Bảng toạ độ đường bảo hoà.
X(m) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 52.56
Y(m) 0.00 4.04 5.71 6.99 8.07 9.03 9.89 10.68 11.42 12.11 12.77 13.09 -Đường bảo hoà nh hỡnh vẽ.
κTớnh lưu lượng thấm qua nền đập qn.
Lưu lượng thấm qua nền với giả thiết là thõn đập khụng thấm xỏc định theo cụng thức sau.
Qn = Kn .(5.5) (5.5)
-Trong đú:
Kn: hệ số thấm của nền xỏc định theo cụng thức:
Kn = (5.6) (5.6)
-với Ki và Ti là hệ số thấm và chiều dày tầng thấm của lớp thứ i. K1 = 6.10-5cm/s,T1 = 3m.
K2= 10-2cm/s,T2 = 1.5m. K3: 4.10-6cm/s,T3 = 9m. -Thay số vào ta cú:
Kn = 1.13.10-3cm/s = 1.13.10-5m/s.
-T: Chiều dày tầng thấm nước của nền: T = ΣΤi = 13.5m. -L: Chiều dài đỏy đập, trong trường hợp cú thiết bị thoỏt nước.
L = 85.35m.
-n: Hệ số hiệu chỉnh chiều dài đường thấm nước (n >1).
Hệ số n phụ thuộc vào tỷ số L/T tra bảng 5.4 giỏo trỡnh thuỷ cụng T1. = 6.32 n =1.177.⇒
-Thay vào ta cú qn = 1.98.10-5≈ 19.85.10-6m3/s/m.
κXỏc định lưu lượng thấm tổng cộng.
Lưu lượng thấm tổng cộng qua đập và nền bằng tổng lưu lượng thấm qua đập và qua nền đó xỏc định ở trờn.
b.Trường hợp 2:
Thượng lưu là MNLTK hạ lưu là MNHLmax = 0.6m.
κ Sơ đồ tớnh toỏn.
sơ đồ tớnh toỏn nh hỡnh vẽ 4.5
Hỡnh5.4:Sơ đồ tớnh thấm cho mặt cắt lũng sụng
κ Tớnh lưu lượng thấm qua thõn đập qđvà đường bảo hoà.
-Xỏc định lưu lượng thấm qua thõn đập qđ và đường bảo hoà. +Xỏc định lưu lượng thấm qua đập.
Lưu lượng thấm qua đập cú thể xỏc định theo cụng thức sau:
Qđ = Kđ .(5.7) (5.7)
Trong đú:
Kđ: Hệ số thấm của đất đắp đập Kđ =6.10-5m/s = 6.10-7m/s.
h1 :Chiều sõu nước ở thượng lưu đập h1 =MNLTK –Zđỏy =13.89m. h2: Chiều sõu nước ở hạ lưu đập h2 = 0.6m
L = 44.58m. ∆L tớnh theo cụng thức thực nghiệm: ∆L = (5.8) Trong đú: mt = 3.0. h1 = 13.89m.
-Thay số vào ta được ∆L = 5.95m.
LB B L t m đ k 74.89 lo b 69.0 200 63.5 61.0 76.7 mh y x h m 1 k 2 k 3 k
-ao: Độ sõu hút nước tớnh theo cụng thức:
ao = - (L +∆L).(5.9) (5.9)
-Thay số vào ta được ao =1.72m. l⇒ o = ao/2 = 0.86m. q
⇒ đ =11.1.10-7 m3/s/m =1.11.10-6m3/s/m.
-Phương trỡnh đường bảo hoà theo hệ trục toạ độ xoy như hỡnh 4.3 cú dạng:
y2 =h12 - x y =⇒ (5.10)
-Tại vị trớ x =lo thỡ y = ao l⇒ o = ao/2 =0.82m.
-đường bảo hoà trong hệ toạ độ xoy được xỏc định trong hệ toạ độ sau:
Bảng 5.1.Bảng toạ độ đường bảo hoà.
X(m) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 51.39
Y(m) 13.89 13.21 12.48 11.72 10.91 10.02 9.05 7.96 6.70 5.14 1.67 -đường bảo hoà nh hỡnh vẽ.
κTớnh lưu lượng thấm qua nền đập qn.
lưu lượng thấm qua nền với giả thiết là thõn đập khụng thấm xỏc định theo cụng thức sau.
qn = Kn .(5.11) (5.11)
-Trong đú:
Kn: hệ số thấm của nền xỏc định theo cụng thức: Kn = 1.13.10-3cm/s = 1.13.10-5m/s.
-T: Chiều dày tầng thấm nước của nền: T = ΣΤi = 13.5m. -L: Chiều dài đỏy đập, trong trường hợp cú thiết bị thoỏt nước.
L = 85.35m.
-n: Hệ số hiệu chỉnh chiều dài đường thấm nước (n >1). n =1.177.
-Thay vào ta cú qn = 21.09.10-6m3/s/m.
κXỏc định lưu lượng thấm tổng cộng.
Lưu lượng thấm tổng cộng qua đập và nền bằng tổng lưu lượng thấm qua đập và qua nền đó xỏc định ở trờn.
2. Kiểm tra độ bền thấm.
Mặt cắt đập cú dạng hỡnh thang và muốn đẩm bảo điều kiện ổn định hai maớ Dốc thường khỏ thoải nờn mặt cắt đập khỏ rộng, trị số gradien thấm trong thõn đập khụng lớn lắm thường khụng dẫn đến những nguy hiểm đỏng kể. Trong một số trường hợp đặc biệt do thiết kế mặt cắt đập hoạc bố trớ cỏc hỡnh thức chống thấm trong thõn đập khoiong hợp lý cú thể dẫn đến làm tăng trị số graien thấm trung bỡnh hoạc cục bộ nhưng hiện nay những thành tựu trong nghiờn cứu thấm và đề phũng tỏc hại của dũng thấm đó cú khả năng loạii trừ hoàn toàn những nguy hiểm này bằng nhiều hỡnh thức trong đú cú kể đến hỡnh thức dựng thoỏt nước và tầng lọc ngược.
Vậy vấn đề nguy hiểm đối với đập đất về mặt súi ngầm do dũng thấm gõy ra khụng phải là sự súi ngầm bỡnh thường mà là sự súi ngầm do những hang thấm tập chung những hang này đầu tiờn khụng phải là do dũng thấm gõy ra mà là do nguyờn nhõn khỏc như thi cụng thiếu thận trọng hoạc khụng đỳng quy cỏch hay do động vật mà tạo nờn những khe hở và vựng đất sốp.
Vấn đề đặt ra khi thiết kế phải xỏc định mặt cắt đập hợp lý để đề phũng hiện tượng đập cú thể bị phỏ hoại do dũng thấm tập chung ở đõy cần kiểm tra độ bền thấm đậc biệt để ngăn ngừa sự cố trong trường hợp xảy ra hang thấm tập chung tại một điểm bất kỡ trong thõn đập hay nền.
-Đối với thõn đập cần đảm bảo điều kiện: Jkđ [ [Jk]d.
Trng đú:
Jkd: Gradien thấm đặc trưng cho toàn bộ vựng thấm.
[Jk]d: Gradien kiểm tra cho phộp đối với đập phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp cụng trỡnh, tra bảng P-3.3 (ĐAMH thuỷ cụng).
[J
⇒ k]d = 1.35.
-Đối với nền đập cần đảm bảo điều kiện: Jkn [ [Jk]n.
Trong đú:
[Jk]n: Gradien kiểm tra cho phộp đối với nền phụ thuộc vào loại đỏt nền và cấp cụng trỡnh, tra bảng P3-2(ĐAMH thuỷ cụng).
[J
⇒ k]n = 0.54
a.Trường hợp thượng lưu, là MNDBT, hạ lưu là MNLmin.
Jkđ = .(5.13) (5.13) Trong đú:
H1: cột nước thượng lưu h1 = 13.07m. H2: cột nước hạ lưu h2 =0.0m. Ltt: chiều dài tớnh toỏn của dũng thấm.
Trong trường hợp vật thoỏt nước lăng trụ thỡ Ltt xỏc định theo cụng thức: Ltt = L+0.4h1.
Với L là khoảng cỏch nằm ngang từ mộp nước thượng lưu đến vật thoỏt nước: L =46.14m L⇒ tt = 51.37m.
J
⇒ kđ =0.254 < [Jk]đ=1.35.
-Kiểm tra nền: Jkn = ⇒ Jkn =0.134 < [Jk]đ=0.54(5.14) (5.14)
Như vậy độ bền thấm cho cỏc trường hợp ở mặt cắt sườn đồi phớa phải đập được đảm bảo.
b.trường hợp thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là MNLmax.
Kiểm tra cho thõn đập:
Jkđ = .(5.16) (5.16)
Trong đú:
h1: Cột nước thượng lưu h1 = 13.89m. h2: Cột nước hạ lưu h2 =0.6m. Ltt: Chiều dài tớnh toỏn của dũng thấm.
Trong trường hợp vật thoỏt nước lăng trụ thỡ Ltt xỏc định theo cụng thức: Ltt = L+0.4h1.
Với L là khoảng cỏch nằm ngang từ mộp nước thượng lưu dến vật thoỏt nước: L =44.58m L⇒ tt = 50.14m.
J
⇒ kđ =0.265 < [Jk]đ=1.35.
-Kiểm tra nền : Jkn = ⇒ Jkn =0.14 < [Jk]đ=0.54.(5.17)Như vậy độ bền thấm cho cỏc trường hợp ở mặt cắt sườn đồi phớa phải đập được đảm bảo. (5.17) Nh vậy độ bền thấm cho các trờng hợp ở mặt cắt sờn đồi phía phải đập đợc đảm bảo.