1. Tìm vùng có tâm trượt nguy hiểm (hình 2-6). Sử dụng 2 phương pháp.
a. Phương pháp Filennít. Tâm trượt nguy hiểm nằm ở lân cận đường MM1 như trên hình vẽ. Các trị số α, β phụ thuộc độ dốc mái, tra bảng (4-1), giáo trình thuỷ công tập I.
b. Phương pháp Fanđêep: Tâm cung trượt nguy hiểm nằm ở lân cận hình thang cong b c d e như 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 công tập I.
Kết hợp cả 2 phương pháp, ta tìm được phạm vi có khả năng chứa tâm cung trượt nguy hiểm nhất là đoạn AB. Trên đó ta giả định các tâm O1, O2, O3,... Vạch các cung trượt đi qua một điểm Q1 ở chân đập, tiến hành tính hệ số an toàn ổn định K1, K2, K3
cho các cung tương ứng, vẽ biểu đồ quan hệ giữa Ki và vị trí tâm Oi, ta xác định được trị số Kmin ứng với các tâm O trên đường thẳng M1M. Từ vị trí của tâm O ứng với Kmin đó, kẻ đường N-N vuông góc với đường M1M. Trên đường 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 được trị số Kmin ứng với điểm Q1 ở chân đập.
Với các điểm Q2, Q3... ở mặt nền hạ lưu đập, bằng cách tương tự, ta cũng tìm được trị số Kmin tương ứng. Vẽ biểu đồ quan hệ giữa Ki
min với các điểm ra của cung Qi, ta tìm được hệ số an toàn 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 trượt bất kỳ: Theo phương pháp mặttrượt trụ tròn, có nhiều công thức xác định hệ số an toàn K cho 1 cung trượt. Khác trượt trụ tròn, có nhiều công thức xác định hệ số an toàn K cho 1 cung trượt. 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 trượt là vật thể rắn, áp lực thấm được chuyển ra ngoài thành áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên mặt trượt và hướng vào tâm (sơ đồ hình 2-7).
Chia khối trượt thành các dải có chiều rộng b như hình vẽ. Ta có công thức tính toán sau:
Hình 2-6. Xác định vùng tâm trượt nguy hiểm của mái đập
K = (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)
hn - chiều cao cột nước, từ đường bão hoà đến đáy dải;
n n n n n n T l C tg W N Σ Σ + − Σ( ) ϕ
Hình 2-7. Sơ đồ tính ổn định trượt mái đập đất theo phương pháp
Ghécxêvanốp
Nn và Tn - thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải Gn; Nn = GnCosαn; Tn = GnSinαn;
Gn = b (Σγi Zi)n ; (2-34)
Trong đó: Zi là chiều cao của phần dải tương ứng có dung trọng là γi. Chú ý rằng γi với đất ở trên đường bão hoà lấy theo dung trọng tự nhiên, còn đất dưới đường bão hoà lấy theo dung trọng bão hoà nước; qui định này chỉ phù hợp với phương pháp Ghécxêvanốp đang xét.
Trong tính toán, cần tiến hành lập bảng để tiện xác định các đại lượng trong công thức (2-32).
3. Đánh giá tính hợp lý của mái.
Mái đập đảm bảo an toàn về trượt nếu thoả mãn điều kiện:
Kmin ≥ [K] (2-35)
Trong đó [K] phụ thuộc cấp công 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 được 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 lượng tính toán 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 không làm đường giao thông 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 nước mưa.