• Đưa các số liệu ban đầu vào (các thông tin)
• In file kiểm tra các thông tin ban đầu.
• Lập chu kỳ tính theo hệ số thấm
• Sau đó lập chu kỳ tính theo thời gian T1
Tính thời gian ∆t và số lần tính toán η sau đó tính áp lực kẽ rỗng theo (3-4) mà chu kỳ tính toán là theo i (hàng ngang) và k (hàng dọc) của các ô lưới đã chia theo sơ đồ tính toán.
Phần cuối của chương trình đã viết các lệnh để in các kết qủa cuối cùng theo hình dạng cỏc mắt lưới của lừi, điều kiờn này cho phộp ta dễ dàng chuyển cỏc files kết qủa sang AuTolisp để vẽ các đường đồng áp lực một cách nhanh chóng mà không cần sao chép lại tốn thời gian.
Chương trình tính toán áp lực kẽ rỗng như vậy đã được chúng tôi viết trong ngôn ngữ FORTRAN-77. Chương trình này đã chạy thử và kiểm tra tính đúng đắn của chương trình. Với chương trình này bài toán áp lực kẽ rỗng của đập Hàm Thuận đã được giải trên máy Vi tính của Công ty Tư Vấn Xây dựng Điện 2..
3. 3. ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN
Sau đây để làm sáng tỏ các nghiên cứu cũng như chương trình tính toán, chúng tôi xin nờu ra một ứng dụng của chương trỡnh để tớnh toỏn ỏp lực kẽ rỗng cho lừi đập Hàm Thuận. Ví dụ này có tính chất minh họa vể quy luật biến thiên của áp lực kẽ rỗng trong cỏc vị trớ của lừi cũng như quy luật biến thiờn của ỏp lực kẽ rỗng theo thời gian xây dựng.
Với cỏc quan niệm như vậy, khi tớnh toỏn ỏp lực kẽ rỗng cho lừi đập Hàm Thuận chúng tôi chọn sơ đồ sau :
Đập đất đỏ Hàm Thuận cao 94 m, bố trớ lừi giữa bằng đất sột pha. Lừi được xõy dựng từ cao trỡnh 515.50 đến cao trỡnh 609.50 như vậy chiều cao thực tế của lừi là 94 m. Dưới cao trình 515.50 là các lớp đá IA, IB1 và màng xi măng chống thấm nên khụng cú ỏp lực kẽ rỗng. mỏi dốc của lừi là 1:0.2. Vậy để phự hợp với đường biờn thực tế của lừi và đơn giản cho tớnh toỏn, ta chọn mạng lưới hỡnh vuụng với kớch thước của các ô lưới là ∆x = 2, 00m (Đập Nurek chọn ∆x = 10 m). Đường viền mạng lưới cú dạng bậc thang với chiều cuối bằng 5∆x là phự hợp với mỏi dốc lừi.
Lừi đập Hàm Thuận cú dạng đối xứng cho nờn chỉ cần tớnh cho một nửa lừi bờn phải và chỉ cần tớnh từ trục giữa của lừi cho đến biờn phải của lừi.
Các thuật toán của chương trình cũng tiến hành đánh số như vậy (từ trục giữa đến biờn) sơ đồ tớnh toỏn như hỡnh 1- Vỡ dưới lừi đập Hàm Thuận cú phun cỏc màng xi măng chụng thấm nờn chọn sơ đồ là lừi trờn nền khụng thoỏt nước để thiờn về an toàn, cũng như tính với môi trường 2 pha.
Thời gian thi cụng lừi dự kiến là 36 thỏng và 72 thỏng (tức 6 năm), nghĩa là T1 = 36 và 72 tháng.
Chỉ tiêu thí nghiệm về hệ số thấm của đất dắp đập lấy theo bảng chỉ tiêu cơ lý đính kèm theo (do phòng KTKS cấp)
Như vậy chỉ cần tính cho 1 phương án với T1 = 36 tháng và K = 5.8.10-5 cm/s là đủ.
Tuy nhiên để nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian thi công và hệ số thấm (2 nếu tố quan trọng nhất) đến áp lực kẽ rỗng chúng tôi đã tính cho hàng loạt phương án với K
= 5.8 10-5 cm/s, K = 5.8.10-6 cm/s, K = 5.8.10-7 cm/s, tương ứng với các thời gian kết thúc xây dựng T1 = 24 tháng ; 30 tháng, 36, 42, 48, 54, 60, 66 và 72 tháng. nghĩa là tất cả cho 21 phương ỏn về đất lừi và thời gian kết hỳc thi cụng. Trong cỏc phương án này T1 và K thay đổi, còn các chỉ tiêu khác lấy không đổi vì chúng ảnh hưởng ít đến áp lực kẽ rỗng.
Các kết quả tính toán đã được vẽ thành các biểu đồ biễu diễn các đường đồng áp lực kẽ rỗng trong lừi, cũng như biểu diễn sự biến thiờn của ỏp lực kẽ rỗng ứng với các thời gian xây dựng khác nhau, chú ý rằng biểu đồ này không có ý nghĩa về mặt toán học, vì khi thời gian T1 kết thúc thì đập đã xây xong, vì vậy nó chỉ ý nghĩa về mặt thực tiễn.
Trờn hỡnh 2, a,b,c... trỡnh bày cỏc đường đồng ỏp lực kẽ rỗng trong lừi với thời gian xaõy dựng là 36 thỏng (3 năm) và hệ số thấm đất lừi là k = 5.8.10-5 cm/s. Đõy là kết qủa cần quan tâm nhất, vì các chỉ tiêu tính toán ở đây là gần sát tài liệu thiết kế (do cụng trường cung cấp). Từ biểu đồ thấy rằng ở đỏy lừi, ỏp lực cực đại là Pmax
= 0.7 T/m2 và cỏc đường cong cú hỡnh gần nằm ngang. Ở ẵ chiều cao lừi, ỏp lực đó giảm còn 0.12 T/m2. Nói chung các đường cong đều thoải. Giá trị áp lực kẽ rỗng rất bé. Hệ số áp lực kẽ rỗng là α = 0,2. nguyên nhân dẫn đến giá trị bé là vì hệ số thấm
lớn và thời gian thi cụng qỳa dài, đủ để ỏp lực tỏn xạ đi. Nhận xột này càng rừ nếu ta nghiên cứu các hình 3, 4 và 5.
Với mục đớch tham khảo, trờn cỏc hỡnh 2.b trỡnh bày cỏc đường đồng mức của lừi, với hệ số thấm đất lừi là K = 5.8 10-6 cm/s. Thời gian thi cụng ở đõy là 36 thỏng. Áp lực kẽ rỗng cực đại ở đỏy lừi là 8.3 T/m2. Ở cao trỡnh cỏch đỏy ắ chiều cao, ỏp lực giảm còn 1 T/m2. hệ số áp lực kẽ rỗng α = 0,38. Hình 2.c trình bày các đường đồng mức của lừi tương ứng với k = 5.8.10-7cm/s. Áp lực kẽ rỗng cực đại ở đỏy lừi là 27 T/m2. Ở cao trỡnh đỏy ắ chiều cao, ỏp mực giảm cũn 3 T/m2. Cỏc đường cong núi chung là dốc, hệ số áp lực kẽ rỗng α = 0,47.
Trên hình 2.d trình bày các giá trị giả định của áp lực kẽ rỗng khi thời gian xây dựng đập khác nhau.
Nếu như đập được xây dựng trong 2 năm (24 tháng) thì áp lực kẽ rỗng cực đại ở đỏy lừi là 82 T/m2 với K = 5.8 10 -5 cm/s và 45 T/m2 với k = 5.8 10 -6. Biều đồ này cho thấy ảnh hưởng rất quan trọng của thời gian thi công đến áp lực kẽ rỗng trong lừi. Cỏc kết qủa này khỏ phự hợp với cỏc quan sỏt thực tế của một số đập đó được xây dựng ở nước ngoài. Thời gian thi công càng kéo dài, càng có đủ thời gian cho nước thoát ra khỏi các lỗ rỗng và áp lực trong các lỗ rỗng giảm đi rất nhanh. Bảng 1.1 cho ta rừ thờm nhận xột đú qua hệ số ỏp lực kẽ rỗng :
Bảng 1.1. Hệ số áp lực kẽ rỗng α : Thời gian xây dựng
(tháng)
Hệ số thấm K (cm/s)
5.8.10-7 5.8.10 –6 5.8.10-5
36 0.45 0.38 0.20
72 0.32 0.21 0.12
Trong tài liệu [3] Zereski và các cộng tác viên cũng đã nghiên cứu áp lực kẽ rỗng của lừi đập Hũa Bỡnh (Việt Nam). Khi giải bài toỏn này bằng phương phỏp phần tử hữu hạn, các tác gỉa này đã dùng mô hình của Biot, còn khi tính ứng suất - biến dạng đã dùng các quan hệ Genki. Kết qủa nhận được Pmax = 50 T/m2 và hệ số áp lực kẽ rỗng là α = 0.33 với các chỉ tiêu ban đầu là : hệ số thấm K = 1,15.10-6 cm/s. Thời gian thi công T1 = 36 tháng, tốc độ tăng tải là 3δk /tháng. Trong khi đối đập Hàm Thuận các số liệu thực tế mà chúng tôi đưa vào để tính toán là K = 5.8.10 -5, K = 5.8.10-6 , K = 5.8.10-7 cm/s. T1 = 72 tháng, tốc độ tăng tải là 1.5 δk /tháng, nghĩa là chậm gấp 2 lần. Điều đú giải thớch sự khỏc nhau trong kết qủa tớnh toỏn cho lừi đập Hũa Bỡnh của Zereski và kết qủa tớnh toỏn cho lừi đập Hàm Thuận của. chỳng tụi.
Để mở rộng sự so sánh. Chúng tôi đưa ra bảng 1.2 trình bày một số đập cao trên 100m của cỏc nước khỏc về việc nghiờn cứu ỏp lực kẽ rỗng trong lừi đập. Tài liệu này chỉ có tính chất tham khảo :
Bảng 1.2
Tên đập Nước H. đập
(m) Vật liệu K thấm
(cm/s)
Hệ số AL kẽ rỗng α
Axyăng Ai cập 111 Đất sét 5.10 -8 0.30
Gepatr Áo 153 Băng tích p. cấp 1,5.10-7 0.22
Gesenhe- ran Thụy Sĩ 155 Bê ton đất sét 5.10-8 0.35
Inferinle Nekxich 148 Sét 5.10-8 0.33
Mangta Pakistan 107 Đất sét luyện 0.25
Mcxaure Thụy Điển 100 Băng tích 5.10-6 0.10
Miboro Nhật 125 Bêtôn sét 10-5 0.10
Xerpoixon Pháp 130 Sét sỏi 10-7 0.20
Các số liệu trong bảng này lấy theo tác giả Liapitrev trong tạp chí của Viện VOĐGEO tập 34, trang 10 và 11 (TL tham khảo [6] ).