Vớ dụ như phương phỏp h – p, phương phỏp r – p….Phương phỏp h – p là đồng thời tiến hành gia tăng mật độ mạng lưới và gia tăng cấp bậc hàm số thờm vào để nõng cao độ chớnh xỏc tớnh toỏn. Phương phỏp tự thớch ứng h – p là loại phương
phỏp tiờn tiến nhất, nú cú khả năng cung cấp tốc độ hội tụ theo luỹ thừa,mụ phỏng thật mỏy tớnh và phõn tớch vấn đề cụng trỡnh thực tế này rất cú ý nghĩa, song phương phỏp này cũng là phương phỏp khú nhất trong ứng dụng, cú rất nhiều vấn đề đang trong quỏ trỡnh nghiờn cứuP
[6]
P .
2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG.
Cỏc phương phỏp tớnh toỏn phõn tớch ứng suất đập vũm rất đa dạng và phong phỳ: - Với cỏc đập thấp việc ỏp dụng cỏc phương ỏn tớnh toỏn như phương phỏp dầm – vũm, phương phỏp dầm – nhiều vũm cho kết quả tương đối chớnh xỏc.
- Với cỏc đập cao thỡ ỏp dụng PPPTHH là tối ưu nhất do phõn chia phần tử linh hoạt, cú thể suy xột biến hỡnh nền khỏ tốt, xử lý cỏc loại tải trọng, xử lý mụ hỡnh phức tạp, hoặc phõn tớch phi tuyến…
- PPPTHH dựa trờn mụ hỡnh 3D thụng qua cỏc điểm nỳt, đường thẳng, cỏc mặt, cỏc khối sau đú phõn chia phần tử. Nghiờn cứu lớ thuyết PTHH đưa ra được hàm chuyển vị, biến dạng, ứng suất, tải trọng, độ cứng cỏc phần tử sau đú rỳt ra cỏc phương trỡnh cõn bằng.
- Phương phỏp ứng suất đẳng hiệu PTHH và phương phỏp PTHH tự thớch ứng là phương phỏp dựa trờn cơ sở là PPPTHH. Phương phỏp ứng suất đẳng hiệu xử lý ứng suất tiếp giỏp giữa đập với nền vỡ giỏ trị ở đõy thường chờnh lệch khỏ lớn, loại bỏ ứng suất tập trung. Phương phỏp PTHH tự thớch ứng tự động đỏnh giỏ sai số tại cỏc nỳt, cải tiến lại mạng lưới phần tử, và là một phương phỏp tớnh cú hiệu suất cao, độ tin cậy tốt.
CHƯƠNG 3: NGHIấN CỨU BỐ TRÍ PHÂN KHE HỢP Lí TRONG ĐẬP VềM
Đối với đập vũm bờ tụng núi chung, hiện nay trong thiết kế khống chế nứt là một đề quan trọng. Nứt đập vũm cú hại đến tớnh tổng thể của kết cấu, nếu khụng tiến hành khống chế hữu hiệu cú khả năng nguy hiểm đến tớnh an toàn đập. Cụng năng với yờu cầu kết cấu của hai loại đập vũm bờ tụng đầm lăn và đập vũm bờ tụng thường là tương đồng. Đặc điểm thi cụng đập vũm bờ tụng thường là đầu tiờn thiết kế khe co gión, đập được phõn thành một số khối đổ hỡnh trụ, khi thi cụng đập được đổ theo từng khối tương đối độc lập, trong khối đổ được chụn thiết bị làm lạnh tức là ống nước, khi khối đổ tăng lờn đến một độ cao thớch hợp cần phải loại trừ tăng nhiệt độ thủy húa khi thi cụng đồng thời tiến hành phun xi măng khe tiếp giỏp, cỏc khối đổ liờn tiếp thành khối đập chỉnh thể. Cũn đập vũm bờ tụng đầm lăn, để phỏt huy tớnh ưu việt thi cụng với tốc độ nhanh, thụng thường ỏp dụng đầm nộn trờn toàn bộ bề mặt, cụng nghệ thi cụng lờn đều liờn tục, hỡnh thành vũm kớn khi thi cụng. Sau khi bờ tụng sản sinh nhiệt độ thủy húa trong khối đập, vụ phương tỏa ra trong thời đoạn ngắn, dưới tỏc dụng ràng buộc nền xung quanh, trong đập vũm phỏt sinh ứng suất nhiệt khỏ lớn, cú khả năng dẫn đến khối đập phỏt sinh nứt nhiệt độ. Đối với đập vũm bờ tụng đầm lăn cao, thường thi cụng trong thời gian dài, khi nhiệt độ thủy húa tăng lờn trong thời gian thi cụng cú nhiệt độ cao khụng cú lợi đối với ứng suất đập vũm, vỡ vậy cần phải phõn khe kết cấu đập thi cụng bờ tụng đầm lăn để loại bỏ ảnh hưởng khụng cú lợi của tăng nhiệt độ thủy húa khi thi cụng đối với đập.
Trong đập vũm thường cú hai loại khe: Khe chu vi và khe thi cụng (hỡnh 3.1). Khe thi cụng cũng cũn gọi là khe nhiệt độ. Khe này phõn đập vũm thành cỏc đoạn tường thẳng đứng trong thời kỳ thi cụng. Khe cỏch nhau khoảng 10- 25(m). Khe lấp để tạo thành đập vũm ở thời kỳ nhiệt độ bờn ngoài hạ thấp, trỏnh cho đập phỏt sinh ứng suất kộo khi thay đổi nhiệt độ. Khe lấp bằng bờ tụng hoặc vữa xi măng và cú cỏc biện phỏp chống thấm tốt (hỡnh 3.1).
Hỡnh 3.1: Cỏc loại khe trong đập vũm
1- Khe thi cụng; 2- Khe chu vi
Hỡnh 3.2: Kết cấu khe thi cụng
1- Bờ tụng cốt thộp; 2- Bi tum; 3- Kim loại chống thấm; 4- Ống phụt xi măng
3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỊA HèNH TỚI ỨNG SUẤT TRONG ĐẬP VềM.
Điều kiện địa hỡnh ảnh hưởng rất lớn đến hỡnh dạng đập vũm, và bố trớ cụng trỡnh và chiều dày đập cũng như khối lượng vật liệu xõy dựng đập. Địa hỡnh quyết định đến hỡnh thức xõy dựng đập vũm, yờu cầu mặt cắt tuyến tương đối đối xứng, khụng cú chỗ lồi lừm lớn.
Điều kiện địa hỡnh ảnh hưởng rất lớn đến hỡnh dạng đập vũm, bố trớ cụng trỡnh và chiều dày đập cũng như khối lượng vật liệu xõy dựng đập. Điều kiện địa hỡnh của tuyến xõy dựng được đặc trưng bằng tỷ số n= L
H Trong đú: n- Hệ số tuyến.
L- Chiều dài đỉnh đập. H- Chiều cao đập.
Hệ số tuyến ảnh hưởng quyết định đến tỷ số β = eR0R/H, tức là ảnh hưởng đến chiều dày của đập. Theo kinh nghiệm, nếu n < 2 và lũng khe tam giỏc cú thể chọn vũm cú dạng trũn với chiều dày khụng đổi hoặc dày hơn cục bộ ở chõn vũm (khi đú bỏn kớnh phải lấy nhỏ nhất và gúc ở tim phải là gúc cho phộp lớn nhất theo điều kiện đảm bảo cho đập tựa được chắc chắn); nếu hệ số tuyến n > 1,5 ữ 0,2 (tuyến xõy dựng hẹp) thỡ cú thể xõy dựng được đập vũm; nếu n > 3,5 ữ 4,0 thỡ xõy dựng đập
vũm khụng kinh tế. Tuy nhiờn hiện nay đó cú những đập vũm được xõy dựng với n=7ữ11.
Hỡnh 3.3: Những điều kiện địa hỡnh khi xõy dựng đập vũm
Ngoài ra hỡnh dạng mặt cắt tại tuyến xõy dựng cũng ảnh hưởng đến điều kiện xõy dựng và làm việc của đập. Nếu mặt cắt tuyến xõy dựng hỡnh chữ U (3.1a), chiều dài cong của vũm ở đỉnh và ở đỏy đập gần bằng nhau, do đú thường xõy loại đập vũm cũn cú bỏn kớnh vũm khụng đổi, chiều dày của loại này lớn. Nếu mặt cắt cú dạng hỡnh thang hỡnh (3.1b) hoặc hỡnh tam giỏc hỡnh (3.1c) loại đập vũm cú bỏn kớnh vũm thay đổi, cũn gúc tõm khụng thể thay đổi. Mặt cắt tuyến xõy dựng thớch hợp nhất là chữ V (3.1c), vỡ tuy ỏp lực thuỷ tĩnh ở gần đỏy lớn, nhưng nhịp vũm lại nhỏ, do đú đập cú thể làm mỏng. Núi chung trong xõy dựng đập vũm yờu cầu cú mặt cắt tuyến sụng đối xứng, khụng cú chỗ lồi lừm lớn. Nếu khụng thoả món điều kiện trờn thỡ cỏc phần gần hai bờ 1 - 2 và 3 - 4 cú thể xõy thành khối trọng lực, phần 2 - 3 làm đập vũm hỡnh (3.1d,e). Cũn trường hợp hỡnh (3.1f) xõy hai loại đập vũm 1- 2 - 3 - 4 - 5 và 3 - 4 - 6 làm việc độc lập nhau.
Trong trường hợp vai đập dốc cú xu hướng dịch chuyển từ vai đập vào phớa trung tõm của thung lũng. Điều này cú thể gõy kộo, tạo nờn vết nứt tỏch đập ra khỏi vai đập, đặc biệt tại vị trớ trờn của đập. Hoặc làm giảm ỏp lực tiếp xỳc giữa đập và vai tạo điều kiện thuận lợi cho nứt góy thủy lực xảy ra.
Sự hỡnh thành cỏc khe nứt vuụng gúc với trục đập chủ yếu khống chế bởi hỡnh dạng đường cong biờn lỳn. Khi đường cong cú bề lừm hướng lờn trờn đập chịu nộn và khụng cú nguy cơ xảy ra nứt vuụng gúc với trục đập. Trong trường hợp ngược lại sẽ dẫn đến trạng thỏi ứng suất kộo và gõy ra nứt. Vỡ vậy cần bố trớ khe thi cụng tại cỏc vị trớ cú bề lừm hướng xuống dướiP
[11]
P .
3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỊA CHẤT TỚI ỨNG SUẤT TRONG ĐẬP VềM. 3.2.1 Địa chất
Yờu cầu về địa chất của đập vũm khỏ cao để giữ được ổn định đập. Tuyến xõy dựng đập vũm phải cú hai bờ đỏ đủ cường độ, chịu được tải trọng truyền tới, đỏ cú hỡnh toàn khối, khụng bị biến dạng lớn và khụng bị nước xõm thực. Yờu cầu về nền tại đỏy đập khụng chặt chẽ như nền đập bờ tụng trọng lực, vỡ tải trọng chủ yếu truyền đến hai bờ, song cũng phải đủ cường độ, thoỏt nước và khụng bị mất ổn định thấm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong khảo sỏt địa chất cần tiến hành khoan, đào thậm chớ phải đào đường hầm ngang để khảo sỏt, phỏn đoỏn khả năng mất ổn định, phạm vi mất ổn định, mặt trượt cú thể xảy ra. Xỏc định rừ thế nằm và phõn bố của cỏc lớp đỏ. Xỏc định cỏc hệ số khỏng cắt f, C theo mẫu cú kớch thước tuỳ thuộc vào số lượng và độ lớn của cỏc vết nứt trong đỏ. Đỏnh giỏ an toàn ổn định khỏng trượt. Trờn cơ sở tài liệu khảo sỏt địa chất để đỏnh giỏ điều kiện địa chất xõy dựng đập vũm.
Trong thực tế cỏc yờu cầu địa chất khú đạt được hoàn toàn, vỡ vậy phải cú cỏc biện phỏp gia cố:
- Đào, khoan đường hầm ngang xuyờn qua vết nứt và đổ bờ tụng truyền lực. - Khoan phụt vữa bờ tụng lấp cỏc vết nứt hoặc tạo màng chống thấm.
- Đào cỏc hố đỏy vết nứt, đổ bờ tụng tạo nờn cỏc chốt nỳt bờ tụng nhằm ngăn cỏc mảng đỏ, đoạn tầng, tạo nờn chỉnh thể.
- Đào, dọn sạch vết nứt và đổ đầy bờ tụng thay thế. - Làm tường ỏp vỏch đỏ cú thộp nộo dự ứng lực. - Tạo rónh, chõn khay cắm vào phần đỏ tốt.v.v...
Tuỳ tỡnh hỡnh địa chất cụ thể để chọn và ỏp dụng một hay nhiều giải phỏp nhằm đảm bảo đỏ hai bờ và ở đỏy đập trở thành chỉnh thể đủ cường độ và ổn định.
3.2.2 Mụ hỡnh
Tớnh biến dạng của nền đỏ trong khi tớnh toỏn mụ hỡnh đập vũm – nền được đặc trưng bởi mụđun biến dạng E và hệ số Poisson υ. Mụ đun biến dạng của đỏ khỏc với mụđun đàn hỏi ở chỗ khi xỏc định nú người ta xột đến cả biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo, biến dạng này cú quan hệ với sự khộp lại của cỏc khe nứt. Do nguyờn nhõn này mà mụ đun biến dạng luụn luụn nhỏ hơn nhiều hơn so với mụ đun đàn hồi.
a) Mụ hỡnh với nền thay đổi mụ đun biến dạng E:
Mụ đun Young (E): mụ tả đàn hồi đạng kộo, hoặc xu hướng của một vật thể bị biến dạng dọc theo một trục khi cỏc lực kộo được đặt dọc theo trục đú; nú được định nghĩa bằng tỷ số giữa ứng suất kộo cho biến dạng kộo.
Sử dụng mụ hỡnh tớnh toỏn với mụ đun biến dạng E thay đổi tương ứng với ba trường hợp:
- Trường hợp 1 với ER1R = 5800 Mpa. - Trường hợp 2 với ER2R = 7200 Mpa. - Trường hợp 3 với ER3R = 9000 Mpa.
Cỏc kết quả của phổ ứng suất Uy, Uz, SR3R xem phụ lục 3.1. Kết quả của phổ ứng suất SR1R xem hỡnh 3.4 ữ hỡnh 3.6.
Hỡnh 3.4: Phổ SR1 Rứng với ER1R = 5800 Mpa
Hỡnh 3.6: Phổ SR1 Rứng với ER3R = 9000 Mpa
Bảng 3.1: Kết quả tớnh toỏn với cỏc trường hợp E khỏc nhau
TH1 TH2 TH3 URyR (m) 0,052 0,0481 0,045 URzR (m) 0,0101 0,0086 0,0077 SR1R(KN/mP 2 P ) 684,374 630,668 574,146 SR3R(KN/mP 2 P ) -2873 -2992 -3138
Từ kết quả tớnh toỏn vẽ biểu đồ mối quan hệ giữa cỏc trường hợp E khỏc nhau với cỏc giỏ trị chuyển vị và ứng suất.
Hỡnh 3.7 : Quan hệ E ~ Uy Hỡnh 3.8: Quan hệ E ~ Uz
Hỡnh 3.9: Quan hệ E ~ SR1R Hỡnh 3.10: Quan hệ E ~ SR3
Ở đõy nhận thấy rằng mụđun biến dạng của nền cú tỏc động tới chuyển vị của từng khối đập đang xột. Với E = 9000 Mpa lờn thỡ chuyển vị của đập theo phương dũng chảy giảm đi 13,46% so với trường hợp E = 5800 Mpa.
Như vậy trong một giới hạn nào đú với mụđun biến dạng cao chia nhiều khe sẽ khụng cú nhiều bất lợi về mặt chuyển vị.
Cũn quy luật thay đổi thành phần ứng suất chớnh lớn nhất SR1R hoàn toàn trỏi chiều với quy luật thay đổi thành phần ứng suất chớnh nhỏ nhất SR3R. Tuy nhiờn sự ảnh hưởng này đối với 2 thành phần chớnh là khụng tương đồng nhau. Với ứng suất chớnh SR1R khi mụđun biến dạng E tăng từ 5800 Mpa đến 7200 Mpa thỡ thành phần ứng suất giảm 7,8%. Khi mụđun E tăng đến 9200 Mpa thỡ ứng suất nhỏ nhất giảm thờm 8,9% vậy tốc độ giảm của ứng suất khi E thay đổi từ 5800 Mpa đến 9200 Mpa là 16,1%.
Khi mụđun biến dạng E tăng lờn thỡ ứng suất chớnh lớn nhất SR1 Rgiảm vậy nền càng cứng thỡ khả năng phỏt sinh ứng suất kộo càng giảm.
Đối với ứng suất chớnh nhỏ nhất SR3R khi mụđun biến dạng thay đổi mụđun biến dạng E tăng từ 5800 Mpa đến 7200 Mpa thỡ thành phần ứng suất tăng 4,1%. Khi mụđun E tăng đến 9200 Mpa thỡ ứng suất lớn nhất tăng thờm 4,9% vậy tốc độ tăng của ứng suất khi E thay đổi từ 5800 Mpa đến 9200 Mpa là 9,1%.
Khi mụđun biến dạng E tăng lờn thỡ ứng suất chớnh lớn nhất SR3 Rgiảm vậy nền càng cứng thỡ khả năng phỏt sinh ứng suất nộn càng tăng.
Nếu xột ảnh hưởng của mụđun đàn hồi tới phõn khe, nền càng yếu việc phõn khe nhiều sẽ làm bờ tụng tăng ứng suất kộo gõy bất lợi cho đập.
b) Mụ hỡnh với nền thay đổi hệ số Poisson υ: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hệ số Poisson của nền là tỉ số giữa độ biến dạng hụng tương đối với biến dạng dọc trục tương đối của nền. Với nền khi mụ hỡnh coi nền đỏ là vật liệu đẳng hướng do đú biến dạng của nền theo một phương sẽ gõy ra biến dạng theo cỏc phương cũn lại trong khụng gian 3 chiều.
Trong nghiờn cứu ảnh hưởng của địa chất tới phõn khe sử dụng mụ hỡnh với hệ số Poisson thay đổi tương ứng với ba trường hợp:
- Trường hợp 1: Hệ số Poisson υR1R = 1,5. - Trường hợp 2: Hệ số Poisson υR2R = 2,0. - Trường hợp 3: Hệ số Poisson υR3R = 2,5.
Cỏc kết quả của phổ ứng suất Uy, Uz, SR3R xem phụ lục 3.2. Kết quả của phổ ứng suất SR1R xem hỡnh 3.11 ữ hỡnh 3.13.
Hỡnh 3.11: Phổ SR1 Rứng với υR1R = 1,5
Hỡnh 3.13: Phổ SR1 Rứng với υR3R = 2,5
Bảng 3.2: Kết quả tớnh toỏn với cỏc trường hợp hệ số Poisson υ khỏc nhau
TH1 TH2 TH3 URyR (m) 0,0482 0,0481 0,0479 URzR (m) 0,0087 0,0086 0,0083 SR1R(KN/mP 2 P ) 634,498 630,668 625,686 SR3R(KN/mP 2 P ) -2975 -2992 -3011 Hỡnh 3.14: Quan hệ υ ~ Uy Hỡnh 3.15: Quan hệ υ ~ Uz
Hỡnh 3.16: Quan hệ υ ~ SR1R Hỡnh 3.17: Quan hệ υ ~ SR3
Quy luật thay đổi hệ số Poisson tương đồng với quy luật thay đổi hệ số biến dạng E. Ở đõy nhận thấy rằng hệ số Poisson thay đổi tăng υ = 1,5 thỡ chuyển vị của đập theo phương dũng chảy giảm đi rất nhỏ so với trường hợp υ = 2,5.
Quy luật thay đổi thành phần ứng suất chớnh lớn nhất SR1R hoàn toàn trỏi chiều với quy luật thay đổi thành phần ứng suất chớnh nhỏ nhất SR3R. Tuy nhiờn sự ảnh hưởng này đối với 2 thành phần chớnh là khụng tương đồng nhau. Với ứng suất chớnh SR1R khi hệ số Poisson tăng từ 1,5 đến 2,0 thỡ thành phần ứng suất giảm 0,6%. Khi hế số Poisson tăng đến 2,5 thỡ ứng suất lớn nhất giảm thờm 0,7% vậy tốc độ giảm của ứng suất khi υ thay đổi từ 1,5 đến 2,5 là 1,4%.
Khi hệ số υ tăng lờn thỡ ứng suất chớnh lớn nhất SR1 Rgiảm vỡ vậy khả năng phỏt