4. Kết quả đạt được
2.6.2. Cỏc phương phỏp tớnh ỏp lực kẽ rỗng
Cú 2 phương phỏp chủ yếu để tớnh ỏp lực kẽ rỗng khi mực nước rỳt nhanh. Phương phỏp thứ nhất thớch ứng với đất đắp khụng thể co nộn (Đất khụng
58
dớnh, đất thịt pha cỏt đó đầm nện tốt; Phương phỏp thứ hai thớch ứng với đất đắp cú thể co nộn được (Đất sột đó nộn chặt, đất đắp trong nước...)
2.6.2.1. Phương phỏp thứ nhất
Sử dụng đối với đất khụng co nộn được.
Do cốt đất khụng thể co nộn, sự thay đổi của tổng ứng suất do mực nước trước cụng trỡnh hạ thấp xuống gõy ra làm cho ỏp lực kẽ rỗng thay đổi. Áp lực kẽ rỗng thay đổi phụ thuộc vào tốc độ và phương hướng của nước trong kẽ rỗng thoỏt ra theo sự hạ thấp của mực nước. Cú thể dựng phương phỏp tớnh toỏn dũng thấm khụng ổn định hoặc thớ nghiệm mụ phỏng để xỏc định đường bóo hoà trong thõn cụng trỡnh khi mực nước thượng lưu hạ xuống. Vẽ biểu đồ lưới thấm dũng chảy tạm thời, căn cứ vào đú để tớnh toỏn trị số ỏp lực kẽ rỗng.
Vị trớ của đường bóo hoà tạm thời cú quan hệ với tham số
V n
K
c. , trong đú K là hệ số thấm (cm/s); nRcR là hệ số thể hiện khả năng thoỏt nước (Thể tớch nước thoỏt ra từ thể tớch đơn vị đất bóo hoà nước dưới tỏc dụng của trọng lực), V là tốc độ rỳt nước trước cụng trỡnh. Nếu K > 10P
-3
Pcm/s cú thể xem như như thoỏt nước tự do, đường bóo hoà trong cụng trỡnh sẽ hạ thấp theo mực nước rỳt tương ứng do đú sẽ khụng phỏt sinh ỏp lực kẽ rỗng quỏ lớn để cú thể gõy mất ổn định mỏi thượng lưu. (Trong phạm vi của đề tài, trường hợp này tỏc giả khụng đi sõu nghiờn cứu)
2.6.2.2. Phương phỏp thứ hai
Sử dụng đối với đất nộn được.
Đất sột bóo hoà nước cú thể co nộn, ỏp lực kẽ rỗng của cỏc điểm trong thõn cụng trỡnh trong thời kỳ dũng thấm ổn định do dưới dũng thấm khống chế, ứng suất hiệu quả của một điểm nào đú bằng ứng suất tổng trừ đi ỏp lực nước kẽ rỗng của điểm đú.
Phương phỏp dựng để tớnh ỏp lực nước kẽ rỗng khi mực nước trước cụng trỡnh rỳt nhanh cho đất nộn được do Bishop đề xuất dựa trờn khỏi niệm thay đổi
59
thể tớch của đất do ứng suất thay đổi.
Xột một điểm nằm trờn tường lừi của đập đất và nằm trờn cung trượt như hỡnh 2-20:
Hỡnh 2-20: Sơ đồ tớnh ỏp lực kẽ rỗng
Ký hiệu cỏc thụng số như sau:
- hR1R: Chiều cao đất của tường lừi.
- hR2R: Chiều cao đất lớp vỏ phớa trờn điểm đang xột.
- hRwR: Chiều cao của cột nước phớa trờn mỏi tại mặt cắt thẳng đứng đi qua - h' : Thế năng bị giảm trong điều kiện thấm ổn định.
- Áp lực kẽ rỗng ban đầu tại điểm A đang xột khi dũng thấm đạt trạng thỏi ổn định là:
URoR = γRwR . (hR1R + hR2R + hRwR - h') (2-33)
- Tổng ứng suất chớnh σR1oR giả thiết bằng trọng lượng cột đất thẳng đứng phớa trờn điểm đang xột:
σR1oR = γR1R. hR1R + γR2R. hR2R +γRwR. hRwR (2-34)
γR1R: Là trọng lượng bóo hoà của lớp đất làm tường lừi tương ứng với chiều cao cột đất h1.
γR2R: Là trọng lượng bóo hoà của lớp đất bờn ngoài thoỏt nước tốt tương ứng với chiều cao cột đất h2.
γRwR: Trọng lượng nước.
60
hoà ứng suất chớnh của điểm A sẽ là:
σR1R = γR1R. hR1R + γR2R*. hR2R (2-35) Trong đú
γR2R*: Là trọng lượng của lớp đất bờn ngoài cú kể đến một phần nước đó thoỏt ra ngoài.
γR2R* = γR2 - nR RcR . γRwR (2-36)
nRcR : Là hệ số thể hiện khả năng thoỏt nước (Thể tớch nước thoỏt ra từ thể tớch đơn vị đất bóo hoà nước dưới tỏc dụng của trọng lực)
- Sự thay đổi của ứng suất chớnh sẽ là:
∆σR1R = - γRwR . (nRcR.hR2R + hRwR) (2-37) - Lượng tăng ỏp lực kẽ rỗng ∆u sẽ là:
∆u = B.∆σR1R = -B. γRwR . (nRcR.hR2R + hRwR) (2-38)
- Cho ỏp lực kẽ rỗng ban đầu trước lỳc mực nước bắt đầu rỳt là Uo, thỡ ỏp lực kẽ rỗng sau khi mực nước rỳt xuống là U sẽ là
U = URoR + ∆u = γRwR . (hR1R + hR2R + hRwR - h') -B. γRwR . (nRcR.hR2R + hRwR) U = γRwR . [hR1R + hR2R .( 1-B .nRcR ) + hRwR .(1-B) - h')] (2-39) - Giữa hệ số ỏp lực kẽ rỗng B và cỏc hệ số Skempton A, B là: 1 1 3 1 3 . 1 . σ σ σ σ σ ∆ ∆ = ∆ ∆ − + ∆ ∆ =B A U B (2-40)
- Đối với đất gần trạng thỏi bóo hoà, giới hạn trờn của A & B = 1, trong quỏ trỡnh nước rỳt nhanh σR3R giảm nhiều hơn σR1R nờn sự thay đổi của tỷ số
∆ ∆ 1 3 . σ σ >1 do đú khi 1 1 1 . ⇒ > < = B A B . Bishop đề nghị chọn B =1, khi đú: U = γRwR . [hR1R + hR2R .(1 - nRcR) - h')] (2-41) - Đối với đập đồng chất thỡ: U = γRwR . [hR1R - h')] (2-42)
61