DO THẤM GÂY RA TỚI TRƯỜNG ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG TRONG ĐẬP RCC
3.3. Phân tích và nhận xét kết quả tính toán.
Từ những kết quả được thể hiện trong phần các phụ lục kèm theo (hình PL1.1 đến hình PL1.30 của phụ lục 1, hình PL2.1 đến hình PL2.34 của phụ lục 2,
hình PL3.1 đến hình PL3.30 của phụ lục 3) cho thất rõ sự thay đổi trường ứng suất, chuyển vị trong thân đập và nền khi có xét đến tác dụng của dòng thấm. Sự thay đổi này không những phụ thuộc vào hệ số thấm trong đập và nền mà còn phụ thuộc rất lớn vào chiều cao cột nước trước đập.
Đối với những đập thấp (có chiều cao trung bình 30 m). Kết quả tính toán thể hiện trong phần phụ lục 1 từ hình PL1.1 đến hình PL1.30. Cho thấy rõ: Khi có xét đến tác dụng của dòng thấm trong đập bê tông đầm lăn, đối với thành phần ứng suất chính kéo lớn nhất trong đập đã có sự gia tăng 26,7% (ứng với K1=20*10P
-9P P m/s), 30,22% (ứng với K1=90*10P -9 P m/s) và 33,9% (ứng với K1= 120*10P -9 P m/s). Các giá trị ứng suất chính kéo lớn nhất xuất hiện trong đập không lớn và vẫn đảm bảo điều kiện an toàn vật liệu, các giá trị này đều trong khoảng từ 0,11 Mpa đến 0,16 Mpa.
Về thành phần ứng suất chính nén lớn nhất thể hiện từ hình 3.2 đến hình 3.7
Cho thấy rõ: khi có xét đến thấm trong bê tông, ứng suất chính nén lớn nhất đã gia tăng 184,4% (ứng với K1= 20*10P
-9
P
m/s), gia tăng 188,6% (ứng với K1= 90*10P
-9
P
m/s) và gia tăng 193,5% (ứng với K1= 120*10P
-9
P
m/s). Thấy rõ ràng rằng mức độ gia tăng độ lớn ứng suất nén chính này phụ thuộc vào hệ số thấm, hệ số thấm càng lớn thì mức độ gia tăng càng lớn.
(a ) (b ) Hình 3.2: Mặt cắt 1-S1 đi qua đáy đập (hệ số thấm K1=20*10P
-9
P
m/s).
(a ) (b )
Hình 3.3: Mặt cắt 1-S3 đi qua đáy đập (hệ số thấm K1=20*10P
-9
P
m/s).
(a ) (b ) Hình 3.4: Mặt cắt 1-S1 đi qua đáy đập (hệ số thấm K2=90*10P
-9
P
(a ) (b )
Hình 3.5: Mặt cắt 1-S3 đi qua đáy đập (hệ số thấm K3=90*10P
-9
P
m/s)
(a ) (b ) Hình 3.6: Mặt cắt 1-S1 đi qua đáy đập (hệ số thấm K2=150*10P
-9
P
m/s)
(a ) (b )
Hình 3.7: Mặt cắt 1-S3 đi qua đáy đập (hệ số thấm K3=150*10P
-9
P
m/s)
Đối với những đập có chiều cao trung bình (66m). Kết quả tính toán thể hiện từ hình 3.8 đến hình 3.13. Cho thấy rõ: Về ứng suất chính nhỏ nhất S1, khi có xét đến tác dụng của dòng thấm, giá trị ứng suất chính nhỏ nhất tăng thêm 29,75% (ứng với K=20*10P
-9
P
m/s), tăng thêm 52,9% (ứng với K=90*10P
-9
P
m/s). Tuy nhiên, khi hệ số thấm của bê tông gia tăng từ K=20*10P
-9P P m/s đến K=150*10P -9 P m/s thì giá trị ứng suất này đã tăng thêm 62,88%. Điều này cho thấy rõ hệ số thấm của bê tông đã làm gia tăng ứng suất kéo trong thân đập. Đặc biệt chú ý là đối với trường hợp K=150*10P
-9
Pm/s thì ứng suất kéo lớn nhất đạt tới 1,25 Mpa (125,34 T/mP
2
P
) tại mép thượng lưu đập đã vượt quá giá trị cho phép.
(a ) (b ) Hình 3.8: Mặt cắt 1-S1 đi qua đáy đập (hệ số thấm K1=20*10P
-9
P
m/s).
(a ) (b ) Hình 3.9: Mặt cắt 1-S1 đi qua đáy đập (hệ số thấm K2=90*10P
-9
P
(a ) (b ) Hình 3.10: Mặt cắt 1-S1 đi qua đáy đập (hệ số thấm K3=150*10P
-9
P
m/s).
Hình (a )Không xét đến đường bão hòa Hình (b ) Có xét đến đường bão hòa.
Đối với thành phần ứng suất chính lớn nhất S3 đã có sự thay đổi nhiều khi có xét đến áp lực thấm. Tại mép thượng lưu đập S3 đã gia tăng từ -0,329 Mpa lến tới -6,89 Mpa (với quy ước ứng suất nén là mang dấu - ) ứng với hệ số thấm K=20,10P
-9
P
m/s. Khi hệ số thấm trong bê tông tăng tới 150*10P
-9
P
m/s thì ứng suất S3 tại đây đã tăng từ -0,26 Mpa đến -5,51 Mpa. Thấy rõ ràng rằng áp lực thấm gây ra điều kiện có lợi cho ứng suất nén tại thượng lưu đập. Ứng suất nén chính tại vùng giữa đập là nơi có sự thay đổi ít nhất. Ứng suất chính S3 gia tăng từ -0,827 Mpa lên tới -4,28 Mpa và ở hạ lưu đập, ứng suất nén chính gia tăng từ -1,73 Mpa lên đến -2,92 Mpa ứng với K=20*10P
-9
P
m/s. Tuy nhiên khi hệ số thấm trong bê tông gia tăng tới 150*10P
-9
P
m/s, thì ứng suất nén tại hạ lưu đập đã có sự gia tăng rõ rệt từ -2,67 Mpa tăng tới -16,33 Mpa và vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
(a ) (b ) Hình 3.11: Mặt cắt 1-S3 đi qua đáy đập (hệ số thấm K1=20*10P
-9
P
m/s).
(a ) (b )
Hình 3.12: Mặt cắt 1-S3 đi qua đáy đập (hệ số thấm K2=90*10P
-9
P
m/s).
(a ) (b )
Hình 3.13: Mặt cắt 1-S3 đi qua đáy đập (hệ số thấm K3=150*10P
-9
P
m/s)
Đối với những đập có chiều cao lớn, về cơ bản quy luật thay đổi của trường ứng suất không có nhiều khác biệt so với các trường hợp đập thấp (30 m), đập trung bình (66m).
Khi có xét đến áp lực thấm trong thân đập và nền, ứng suất kéo chính trong đập đã gia tăng lớn nhất là 44,4% ứng với hệ số thấm K=20*10P
-9P P m/s, 46,5% ứng với hệ số thấm K=90*10P -9 P m/s và 51% ứng với hệ số thấm K=120*10P -9 P m/s. Tuy nhiên về giá trị tuyệt đối đã cho thấy rõ, các trị số về ứng suất kéo chính này luôn nằm ở trạng thái giới hạn phá hoại. Chính vì vậy nên thấy rõ ràng tác hại của dòng thấm trong từng trường hợp. Chính từ những phân tích này, cần thấy rõ có biện pháp phòng chống áp lực thấm phát sinh trong bê tông đầm lăn và lớp chống thấm tại mặt thượng lưu nhằm đảm bảo cho an toàn vật liệu trong quá trình đập vận hành.
Về ứng suất chính lớn nhất S3 đã cho kết quả thấy rõ trên các từ hình 3.14
đến hình 3.16, ứng suất chính lớn nhất có sự gia tăng mạnh mẽ theo độ lớn của hệ số thấm trong bê tông. Khi có xét đến tác dụng của dòng thấm trong đập, thành phần ứng suất chính S3 tăng 102% ứng với K1=20*10P
-9P P m/s, tăng 114% (ứng với K1=90*10P -9 P m/s). và tăng 127% (ứng với K1=150*10P -9 P m/s). Thấy rõ ràng rằng tỷ lệ gia tăng ứng suất này càng gia tăng theo độ lớn của hệ số thấm. Về giá trị độ lớn tuyệt đối của thành phần ứng suất chính này luôn dao động trong khoảng -9,5 Mpa đến -8,43 Mpa (khi không xét đến áp lực thấm) và từ -19,1 Mpa đến 19,2 Mpa (khi có xét đến áp lực thấm) đều nằm trong giới hạn cho phép đảm bảo điều kiện an toàn về vật liệu.
(a ) (b ) Hình 3.14: Mặt cắt 1-S3 đi qua đáy đập (hệ số thấm K1=20*10P
-9
P
m/s)
(a ) (b ) Hình 3.15: Mặt cắt 1-S3 đi qua đáy đập (hệ số thấm K2=90*10P
-9
P
m/s)
(a ) (b ) Hình 3.16: Mặt cắt 1-S3 đi qua đáy đập (hệ số thấm K3=150*10P
-9
P
m/s)
Từ những kết quả phân tích trên đây cho thấy rõ: ảnh hưởng của dòng thấm tới sự phân bố ứng suất trong thân đập. Tuy nhiên mức độ ảnh hưởng của nó ngày càng gia tăng theo chiều cao cột nước trước đập. Về thành phần ứng suất chính lớn nhất có sự gia tăng mạnh mẽ nhất. Tuy nhiên, những sự gia tăng này lại không đáng quan ngại vì vẫn còn nằm trong giới hạn an toàn làm việc của vật liệu. Điều đáng chú ý ở đây là sự gia tăng của ứng suất chính nhỏ nhất S1, giá trị ứng suất kéo này gia tăng đáng kể theo chiều cao cột nước trước đập và các giá trị này khi có xét đến tác dụng của dòng thấm luôn xấp xỉ với giá trị giới hạn cho phép của vật liệu. Chính vì vậy nên cần đặc biệt chú ý tới lớp bê tông biến thái với tác dụng chống thấm phía thượng lưu đập nhằm giảm nhỏ tác dụng có hại của dòng thấm.