f (Rln) =
7.3.1. Mục đích, phương pháp và các trường hợp tính toán
7.3.1.1.Mục đích
Tính toán thấm qua đập đất là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế đập đất. Mục đích của việc tính thấm nhằm:
- Xác định lưu lượng thấm qua thân đập và nền đập, từ đó tìm được lưu lượng nước tổn thất của hồ do thấm qua đập gây ra và tìm ra biện pháp phòng chống thấm thích hợp cho đập và nền.
- Xác định gradien thấm hoặc lưu tốc thấm của dòng chảy trong thân và nền đập (nhất là ở chỗ dòng thấm thoát ra hạ lưu) để kiểm tra hiện tượng xói ngầm, chảy đất, từ đó xác định kích thước hợp lí của thân đập, các kết cấu chống thấm, thoát nước và thành phần của tầng lọc ngược.
- Xác định vị trí đường bão hòa, từ đó sẽ tính được áp lực thấm dùng trong tính toán ổn định mái đập.
7.3.1.2.Phương pháp tính toán
- Có rất nhiều phương pháp để tính thấm qua đập đất như: phương pháp phân tích lý luận, đồ giải và thí nghiệm.
- Phương pháp phân tích lý luận bao gồm phương pháp cơ học chất lỏng, phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp thủy lực.
- Trong đồ án này sử dụng phương pháp thủy lực học để tính thấm. Phương pháp này dựa trên một số giả thiết nhằm đơn giản hóa các biên của miền thấm và ngày nay vẫn được ứng dụng nhiều trong tính toán thấm qua đập.
- Trong tính thấm, giới hạn ở các bài toán phẳng, thấm ổn định và không xét đến ảnh hưởng của hiện tượng mao dẫn.
7.3.1.3.Các trường hợp tính toán
Theo 14TCN 157 – 2005 thì phải tiến hành tính toán thấm và ổn định cho các trường hợp sau:
- Trường hợp 1: Mực nước thượng lưu ở MNDBT, hạ lưu không có nước, thiết bị chống thấm và thoát nước làm việc bình thường.
- Trường hợp 2: Mực nước thượng lưu ở MNDGC, hạ lưu là mực nước max, thiết bị chống thấm và thoát nước làm việc bình thường.
- Trường hợp 3: Mực nước thượng lưu rút xuống đột ngột.
- Trường hợp 4: Thiết bị thoát nước làm việc không bình thường.
- Trường hợp 5: Thiết bị chống thấm bị hỏng.
Trong phạm vi đồ án tốt ngiệp, do thời gian hạn chế và được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn nên cho phép tính toán với 2 trường hợp:
- Trường hợp 1: Mực nước thượng lưu ở MNDBT, hạ lưu không có nước, thiết bị chống thấm và thoát nước làm việc bình thường.
- Trường hợp 2: Mực nước thượng lưu ở MNDGC hạ lưu là mực nước max, thiết bị chống thấm và thoát nước làm việc bình thường.
Tính toán cho 5 mặt cắt gồm 2 nhóm.
7.3.1.4.Các mặt cắt tính toán
Do địa hình dọc theo tim đập thay đổi tại các vị trí khác nhau nên mặt căt thay đổi theo các kích thước khác nhau. Sơ đồ tính toán thấm là sơ đồ bài toán phẳng nên mức độ chính xác của kết quả phụ thuộc vào số lượng các mặt cắt tính toán thấm. Do thời gian hạn chế nên trong phần thiết kế này chỉ xét tính toán thấm tại năm mặt cắt đại biểu đó là:
- Mặt cắt tại lòng sông: (3-3) và (4-4)
- Mặt cắt sườn đồi: 2 mặt cắt tại vị trí sườn đồi phải là (1-1), (2-2) và 1 mặt cắt tại sườn đồi trái (5-5).
7.3.1.5.Kiểm tra độ bền thấm
Với đập đất, độ bền thấm bình thường (xói ngầm cơ học, trôi đất) có thể đảm bảo được nhờ bố trí tầng lọc ngược ở thiết bị thoát nước (mặt tiếp giáp với thân đập và nền). Ngoài ra cần kiểm tra độ bền thấm đặc biệt để ngăn ngừa sự cố trong trường hợp xảy ra hang thấm tập trung tại một điểm bất kì trong thân đập và nền. Đối với thân đập: cần đảm bảo điều kiện
d d k k J ≤ J (7 - 12) Trong đó : + d k
J : Gradien thấm qua nền, tính toán xác định theo công thức
d 2 1 k tt tt H H H J L L − = = (7 - 13)
H1, H2 : Cột nước thượng, hạ lưu.
Ltt: chiều dài tính toán của dòng thấm, các trường hợp sau :
Trường hợp có thiết bị thoát nước lăng trụ, hạ lưu có hoặc không có nước : Ltt = L + 0,4.H1 (7 - 14)
Trường hợp có thiết bị thoát nước kiểu áp mái :
Ltt = L + 0,4.H1 + 0,4.H2 (7 - 15)
L: Khoảng cách nằm ngang tính từ mép nước thượng lưu đến mép nước hạ lưu (hạ lưu có nước), hoặc từ mép nước thượng lưu đến điểm nối tiếp mái dốc hạ lưu với nền đập (hạ lưu không có nước).
+ [ ]d k
J : Gradien thấm cho phép phụ thuộc loại đất đắp công trình. Đối với nền đập: cần đảm bảo điều kiện
n n k k J ≤ J (7 - 16) Trong đó : + n k
J : Gradien thấm qua nền, tính toán xác định theo công thức
n 1 2 k tt tt H H H J L L − = = (7 - 17)
H1, H2 : Cột nước thượng, hạ lưu.
Ltt: chiều dài tính toán của dòng thấm, các trường hợp sau Trường hợp có thiết bị thoát nước lăng trụ :
Ltt = m1.H + L + 0,44.T (7 - 18) Trường hợp có thiết bị thoát nước kiểu áp mái :
Ltt = m1.H + L + 0,88.T (7 - 19) + [ ]n
k
J : Gradien thấm cho phép phụ thuộc loại đất nền công trình .