1. Tìm vùng có tâm trợt nguy hiểm (hình 2-6). Sử dụng 2 phơng pháp.
a. Phơng pháp Filennít. Tâm trợt nguy hiểm nằm ở lân cận đờng MM1 nh trên hình
vẽ. Các trị số α, β phụ thuộc độ dốc mái, tra bảng (4-1), giáo trình thuỷ cơng tập I. 67
b. Phơng pháp Fanđêep: Tâm cung trợt nguy hiểm nằm ở lân cận hình thang cong b
c d e nh trên hình vẽ. Các trị số bán kính r và R phụ thuộc hệ số mái m và chiều cao đập Hđ, tra ở bảng (4-2), giáo trình thuỷ cơng tập I.
Kết hợp cả 2 phơng pháp, ta tìm đợc phạm vi có khả năng chứa tâm cung trợt nguy hiểm nhất là đoạn AB. Trên đó ta giả định các tâm O1, O2, O3,... Vạch các cung trợt đi qua một điểm Q1 ở chân đập, tiến hành tính hệ số an tồn ổn định K1, K2, K3 cho các cung tơng ứng, vẽ biểu đồ quan hệ giữa Ki và vị trí tâm Oi, ta xác định đợc trị số Kmin ứng với các tâm O trên đờng thẳng M1M. Từ vị trí của tâm O ứng với Kmin đó, kẻ đờng N-N vng góc với đờng M1M. Trên đờng N-N ta lại lấy các tâm O khác, vạch các cung cũng đi qua điểm Q1 ở chân đập, tính K ứng với các cung này, vẽ biểu đồ trị số K theo tâm O, ta xác định đợc trị số Kmin ứng với điểm Q1 ở chân đập.
Với các điểm Q2, Q3... ở mặt nền hạ lu đập, bằng cách tơng tự, ta cũng tìm đợc trị số Kmin tơng ứng. Vẽ biểu đồ quan hệ giữa Kimin với các điểm ra của cung Qi, ta tìm đợc hệ
số an tồn nhỏ nhất Kminmin cho mái đập.
Trong đồ án này, chỉ yêu cầu tìm Kmin ứng với một điểm ra Q1 ở chân đập.
2. Xác định hệ số an toàn K cho 1 cung trợt bất kỳ: Theo phơng pháp mặt trợt trụ
trịn, có nhiều cơng thức xác định hệ số an toàn K cho 1 cung trợt. Khác nhau giữa các công thức chủ yếu là cách xác định lực thấm. Sau đây giới thiệu công thức Ghécxêvanốp với giả thiết xem khối trợt là vật thể rắn, áp lực thấm đợc chuyển ra ngoài thành áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên mặt trợt và hớng vào tâm (sơ đồ hình 2-7).
Chia khối trợt thành các dải có chiều rộng b nh hình vẽ. Ta có cơng thức tính tốn sau: K = n n n n n n T l C tg W N Σ Σ + − Σ( ) ϕ (2-32) Trong đó: ϕn và Cn là góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở đáy dải thứ n, ln - bề rộng đáy dải thứ n.
Wn - áp lực thấm ở đáy dải thứ n.
Wn = γn . hn . ln (2-33)
Hình 2-7. Sơ đồ tính ổn định trợt mái đập đất theo phơng pháp Ghécxêvanốp
Nn và Tn - thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lợng dải Gn; Nn = GnCosαn; Tn = GnSinαn;
Gn = b (Σγi Zi)n ; (2-34)
Trong đó: Zi là chiều cao của phần dải tơng ứng có dung trọng là γi. Chú ý rằng γi với đất ở trên đờng bão hoà lấy theo dung trọng tự nhiên, cịn đất dới đờng bão hồ lấy theo dung trọng bão hoà nớc; qui định này chỉ phù hợp với phơng pháp Ghécxêvanốp đang xét.
Trong tính tốn, cần tiến hành lập bảng để tiện xác định các đại lợng trong công thức (2-32).
3. Đánh giá tính hợp lý của mái.
Mái đập đảm bảo an toàn về trợt nếu thoả mãn điều kiện:
Kmin ≥ [K] (2-35)
Trong đó [K] phụ thuộc cấp cơng trình và tổ hợp tải trọng, xem bảng P1-7 (phụ lục I).
Tuy nhiên để đảm bảo kinh tế, cần khống chế:
Kmin ≤ 1,15 [K] (2-36)
Mái đợc gọi là hợp lý nếu thoả mãn đồng thời (2-35) và (2-36). Nếu 1 trong 2 điều kiện trên không thoả mãn cần thay đổi lại hệ số mái dốc và kiểm tra đến khi nào thoả mãn cả 2 điều kiện mới thôi. Do khối lợng tính tốn lớn việc chọn mái đập hợp lý có thể tiến hành trên máy tính.
2-5. Cấu tạo chi tiết
I. Đỉnh đập.
Vì trên đỉnh đập khơng làm đờng giao thơng nên chỉ cần phủ một lớp dăm - sỏi dày 15 - 25cm để bảo vệ. Mặt đỉnh đập làm dốc về hai phía với độ dốc i = 2 - 4% để thoát nớc ma.