Tớnh toỏn ổn định bằng phương phỏp cung trượt

- Trọng lượng bản thõn tớnh như trường hợp 1: P i= γi Ω Trọng lượng đất: Phớa trờn mực nước ngầm : P3 = γ đtn ì F

10.3.3Tớnh toỏn ổn định bằng phương phỏp cung trượt

a) Tỡm vựng cú tõm trượt nguy hiểm:

Cú nhiều phương phỏp khỏc nhau, trong đồ ỏn này ta sử dụng hai phương phỏp là phương phỏp Filennit và phương phỏp Fanđờep:

+ Phương phỏp Filennit: Tõm cung trượt nằm ở lõn cận đường MM1 như trờn hỡnh vẽ. Cỏc trị số α, β phụ thuộc độ dốc mỏi, tra bảng (6-5), giỏo trỡnh thủy cụng tập I/146

Với hệ số mỏi hạ lưu là : m2 = 3,0 => ta tra được : α = 35o ; β = 25o.

+ Phương phỏp Fanđờep : Tõm cung trượt nguy hiểm nằm ở lõn cận hỡnh thang cong bcde như trờn hỡnh vẽ. Cỏc trị số bỏn kớnh r và R phụ thuộc vào hệ số mỏi m và chiều cao đập Hđ , tra ở bảng (6-6), giỏo trỡnh thủy cụng tập I/147

Với hệ số mỏi hạ lưu là m2 = 3,25 và chiều cao đập Hđ = 30,8m => ta tra được: R/Hđ = 2,663 => R = 82,02 (m).

r/Hđ = 1,125 => r = 34,65 (m).

Kết hợp cả hai phương phỏp, ta tỡm được phạm vi cú khả năng chứa tõm cung trượt nguy hiểm nhất là đoạn AB. Trờn đú ta giả định cỏc tõm O1, O2, O3 … Vạch cỏc cung trượt đi qua một điểm Q1 ở chõn đập, tiến hành tớnh hệ số an toàn ổn định K1, K2, K3 cho cỏc cung tương ứng, vẽ biểu đồ quan hệ giữa Ki và vị trớ tõm Oi , ta xỏc định được trị số Kmin ứng với cỏc tõm O trờn đường thẳng M1M. Từ vị trớ của tõm O ứng với Kmin đú, kẻ đường N-N vuụng gúc với đường M1M. Trờn đường N-N ta lại lấy cỏc tõm O khỏc, vạch cỏc cung cũng đi qua điểm Q1 ở chõn đập, tớnh K ứng với cỏc cung này, vẽ biểu đồ trị số K theo tõm O, ta xỏc định được trị số Kmin cho mỏi đập.

Với cỏc điểm Q1, Q2 … ở mặt nền hạ lưu đập, bằng cỏch tương tự, ta cũng tỡm được trị số Kmin tương ứng. Vẽ biểu đồ quan hệ giữa Ki min với cỏc điểm ra của cung Qi, ta tỡm được hệ số an toàn nhỏ nhất Kmin min cho mỏi đập.

Trong phạm vi của đồ ỏn này, do thời gian cú hạn và tầng thấm khụng dày lắm nờn chỉ tớnh Kmin đối với mặt cắt lũng sụng và ứng với một điểm Q1 ở mộp đỉnh lăng trụ thoỏt nước.

α

β

Hỡnh 10.8: Xỏc định vựng tõm trượt nguy hiểm của mỏi đập

b) Xỏc định hệ số an toàn K cho một cung trượt bất kỳ:

Theo phương phỏp mặt trượt trụ trũn, cú nhiều cụng thức xỏc định hệ số an toàn K cho một cung trượt. Khỏc nhau giữa cỏc cụng thức chủ yếu là cỏch xỏc định lực thấm. Trong đồ ỏn này sử dụng cụng thức Ghecxờvanốp với giả thiết xem khối trượt là vật thể rắn, ỏp lực thấm được chuyển ra ngoài thành ỏp lực thuỷ tĩnh tỏc dụng lờn mặt trượt và hướng vào tõm.

Chia khối trượt thành cỏc dải cú chiều rộng b (như hỡnh vẽ) theo điều kiện :

m R b= Trong đú :

m – số nguyờn dương thường lấy bằng m = 10 đến 20.

Hỡnh 10-9: Sơ đồ tớnh ổn định trượt mỏi đập đất theo phương phỏp Ghecxevanụp.

Ta cú cụng thức tớnh toỏn sau : ∑ ∑ − +∑ = n n n n n n T l C )tg W (N K ϕ Trong đú :

ϕn , Cn – Gúc ma sỏt trong và lực dớnh đơn vị ở đỏy dải thứ n. ln – Bề rộng đỏy dải thứ n, n n Cosα b l = . Wn - Áp lực thấm ở đỏy dải thứ n. Wn = γn.hn.ln

hn – chiều cao cột nước, từ đường bóo hoà đến đỏy dải.

Nn và Tn – Thành phần phỏp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải Gn: Nn = Gn.cosαn ; Tn = Gn.sinαn.

Với : Gn = b.(∑γi.Zi )n. sin n

m α = và 2 cos n 1 n m α = −  ữ   (n là số thứ tự dải).

Zi – Là chiều cao phần dải tương ứng cú dung trọng là γi. + Đối với đất trờn đường bóo hoà lấy với dung trọng tự nhiờn : γtn. + Đối với đất dưới đường bóo hoà lấy với dung trọng bóo hoà nước : γbh.

c) Cỏc tài liệu để tớnh toỏn ổn định đập:

+ Đất đắp đập :

Độ ẩm tự nhiờn w = 17% ; Dung trọng khụ γk = 1,56 T/m3. Tỷ trọng ∆ = 2,69 ; Hệ số rỗng ε = 0,73 ; Độ rỗng n = 42,2%.

Độ bóo hoà G = 62,7% ; Gúc ma sỏt trong ϕ = 17034’ ; ϕbh = 15034’. Lực dớnh C = 2,2 T/m2 ; Cbh = 1,8 T/m2 ; Hệ số thấm k = 5.10-5 cm/s. Dung trọng tự nhiờn : γtn = γk.(1+w) = 1,56.(1+0,17) = 1,83 (T/m3). Dung trọng bóo hoà : γbh = γk +n.γn = 1,56 + 0,422.1 = 1,98 (T/m3). + Đất đỏ nền :

γbh = 2,2 (T/m3) ; C = 1,3 T/m2 ; ϕ = 320 ; + Đỏ làm thiết bị thoỏt nước : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

C = 0; ϕ = 300; n = 0,35 ; γđỏ tn = 2,5T/m3; γbh= 2,85T/m3.

d) Đỏnh giỏ sự hợp lý của mỏi dốc:

Để mỏi dốc ổn định thỡ Kmin min phải thỏa món hai điều kiện sau: - Điều kiện an toàn chống trượt:

[ ]

min min

K ≥ K

Trong đú: [ ]K : Hệ số an toàn về trượt, Theo Quy phạm Việt Nam QPVN 11-77 (với cụng trỡnh cấp III) ta cú: [ ]K =1,2

- Điều kiện kinh tế: Kmin min ≤1,15[ ]K

e) Kết quả tớnh toỏn:

Để tiện cho phần tớnh toỏn, ta lập bảng tớnh với cỏc thụng số sau: - Cột (1): Số thứ tự dải

- Cột (2): Chiều cao dải đất trờn đường bóo hũa, m

- Cột (3): Dung trọng tự nhiờn của đất trờn đường bóo hũa, γ1= 1,83 T/m3 - Cột (4): Chiều cao dải đất dưới đường bóo hũa, m

- Cột (5): Dung trọng bóo hũa của đất dưới đường bóo hũa, γ2= 1,98 T/m3 - Cột (6): Chiều cao dải đất nền, m

- Cột (7): Dung trọng bóo hũa của đất nền, γ3= 2,20 T/m3 - Cột (8): Tớnh trọng lượng dải, Gn = b.∑(γi.Zi)n

- Cột (9): Chiều cao cột nước tớnh từ đường bóo hũa đến đỏy dải, hn= h2 + h3, m - Cột (10): Tớnh n

n Sin

m

α = , n là số thứ tự dải, m là số nguyờn lấy từ 10 ữ 20 - Cột (11): Tớnh 2 cos n 1 n m α = −  ữ   - Cột (12): Tớnh Tn = Gn.sinαn

- Cột (13): Tớnh Nn = Gn.cosαn

- Cột (14): Bề rộng đỏy dải thứ n, ln = b/cosα - Cột (15): Tớnh Tớnh Wn = γn.hn.ln

- Cột (16): Lực dớnh đỏy dải thứ n, Trờn đường bóo hũa thỡ Cn= 2,2 T/m2, dưới đường bóo hũa thỡ Cn= 1,8 T/m2, dưới đất nền thỡ Cn= 1,3 T/m2

- Cột (17): Tớnh Cn.Ln

- Cột (18): Tớnh tgϕn, đất trờn đường bóo hũa thỡ ϕn= 17034’; dưới đường bóo hũa thỡ ϕn= 15034’; đất nền thỡ ϕn= 320

- Cột (19): Tớnh lực ma sỏt trong lớp đất đỏy dải; (Nn – Wn)tgϕn

Kết quả tớnh toỏn cụ thể được thể hiện ở phụ lục 12, cỏc bảng tớnh (12-1, 12-2, 12-3, 12-4, 12-5, 12-6)

Dựa vào phụ lục 12 ta cú bảng kết quả Kmin như sau:

Bảng 10.4: Hệ số ổn định trượt Kmin của đập (MC lũng sụng, MNLKT= 56,51m, h2= 4,5m)

STT Tõm cung trượt Ki 1 O1 1,59 2 O2 1,43 3 O3 1,35 4 O4 1,53 5 O5 1,38 6 O6 1,21

Nhỡn trờn bảng 10.4 ta thấy hệ số an toàn ổn định chống trượt của đập trong trường hợp trờn là Kmin = 1,21. So sỏnh điều kiện kỹ thuật và kinh tế, ta cú:

[ ][ ] [ ]    = < = = > = 38 , 1 15 , 1 21 , 1 20 , 1 21 , 1 min min K K K K (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Chương 11: THIẾT KẾ CỐNG NGẦM LẤY NƯỚC 11.1 Những vấn đề chung