giáo trình thủy công tập 1 phần 2 - Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam

www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


111

Lời nói đầu
Bộ giáo trình Thuỷ công gồm 2 tập do Bộ môn Thuỷ công, trờng Đại học Thuỷ lợi biên
soạn và đợc xuất bản năm 1988 - 1989 đã góp phần to lớn vào việc giảng dạy môn Thuỷ
công cho các đối tợng sinh viên các ngành học khác nhau của Trờng Đại học Thuỷ lợi.
Mời lăm năm qua, nền khoa học kỹ thuật thuỷ lợi nớc nhà tiếp tục có những bớc phát
triển mạnh mẽ và những đóng góp to lớn cho công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất
nớc, đặc biệt là trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn: Nhiều công trình
thuỷ lợi lớn đã và đang đợc xây dựng nh thuỷ điện Yaly, Hàm Thuận - Đa Mi, hệ thống
tiêu úng, thoát lũ đồng bằng sông Cửu Long, các hồ chứa Ya Yun hạ, Đá Bàn, Sông Quao
v.v ; nhiều vấn đề khoa học kỹ thuật thuỷ lợi đang đợc tổng kết, hệ thống hoá; nhiều hình
loại công trình, chủng loại vật liệu mới đã đợc áp dụng ở Việt Nam trong những năm qua, một
số quy trình quy phạm mới đã đợc phổ biến và áp dụng.
Để không ngừng nâng cao chất lợng đào tạo chuyên môn, đáp ứng sự phát triển đa
dạng và phong phú của kỹ thuật thuỷ lợi và tài nguyên nớc trong giai đoạn mới, Bộ môn
Thuỷ công Trờng Đại học Thuỷ lợi tổ chức biên soạn lại giáo trình này. Khi biên soạn,
các tác giả đã theo đúng phơng châm "cơ bản, hiện đại, Việt Nam", dựa trên cơ sở của
giáo trình cũ, cố gắng cập nhật các kiến thức, thông tin về các khái niệm và phơng pháp
tính toán mới, các loại vật liệu và hình thức kết cấu công trình mới.
Toàn bộ giáo trình Thuỷ công gồm 5 phần và chia thành 2 tập.
Tập I gồm:
- Phần I: Công trình thuỷ lợi - kiến thức chung v các cơ sở tính toán.
- Phần II: Các loại đập.
Tập II gồm:
- Phần III: Các công trình tháo v dẫn nớc.
- Phần IV: Các công trình chuyên môn
- Phần V: Khảo sát, thiết kế, quản lý v nghiên cứu công trình thuỷ lợi.

Tham gia biên soạn tập I gồm: GS. TS Ngô Trí Viềng chủ biên và viết các chơng 1, 3;
PGS. TS. Nguyễn Chiến viết các chơng 2, 4, 5, 10, 11; GS.TS. Nguyễn Văn Mạo viết các
chơng 8,9; PGS. TS. Nguyễn Văn Hạnh và TS. Nguyễn Cảnh Thái viết các chơng 6, 7.
Giáo trình này dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành Thuỷ lợi và tài liệu tham
khảo cho cán bộ khoa học kỹ thuật khi thiết kế và nghiên cứu các công trình thuỷ lợi.
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


112
Các tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Vụ Khoa học công nghệ và Chất lợng
sản phẩm - Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, lãnh đạo Trờng Đại học Thuỷ lợi và
Nhà xuất bản Xây dựng đã khuyến khích và tạo mọi điều kiện để sách đợc xuất bản.
Chúng tôi mong nhận đợc những ý kiến đóng góp của quý bạn đọc. Các ý kiến xin gửi
về Bộ môn Thuỷ công, Trờng Đại học Thuỷ lợi.
Xin chân thành cảm ơn.
Các tác giả
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


113
Mục lục
Trang
Lời nói đầu
Phần I: Công trình Thủy lợi
- Kiến thức chung, cơ sở tính toán

Chơng 1: Kiến thức chung về công trình thuỷ lợi

5

1.1. Vai trò của các công trình thuỷ lợi.
1.2. Khái niệm về công trình thuỷ lợi.
1.3. Phân loại công trình thuỷ lợi.
1.4. Đầu mối công trình thuỷ lợi v hệ thống thuỷ lợi.
1.5. Điều kiện lm việc của các công trình thuỷ lợi.
Chơng 2: Thấm dới đáy v hai bên công trình thuỷ lợi
19
2.1. Khái niệm chung
2.2. Thấm qua nền đất đồng chất dới đáy công trình
2.3. Thấm qua nền đất không đồng chất
2.4. Các biện pháp phòng v chống thấm cho nền đất.
2.5. Biến hình thấm của đất nền v biện pháp phòng, chống.
2.6. Thấm qua nền đá dới đáy công trình.
2.7. Thấm quanh bờ v bên vai công trình.
Chơng 3: Tải trọng v tác động lên công trình thuỷ lợi
58
3.1. Các loại tải trọng v tổ hợp của chúng
3.2. áp lực thuỷ tĩnh v thuỷ động
3.3. Tác động của sóng.
3.4. áp lực bùn cát
3.5. Tác động của động đất.
Chơng 4 : Tính toán ổn định v độ bền của công trình
74
4.1. Các phơng pháp tính toán.
4.2. ổn định của công trình xây trên nền đá.
4.3. ổn định của công trình thuỷ lợi xây trên nền đất.
4.4. ổn định của đập đất.
Chơng 5: Một số vấn đề thuỷ lực của công trình tháo nớc
91
www.vncold.vn

www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


114
5.1. Tháo nớc qua công trình thuỷ lợi
5.2. Mạch động của dòng chảy trên CTTN
5.3. Hm khí v thoát khí
5.4. Khí hoá v khí thực
5.5. Sự hình thnh sóng trên CTTN.
5.6. Sự mi mòn bề mặt CTTN.
Phần II: Các loại đập
Chơng 6: Đập đất

111
6.1. Khái quát
6.2. Nguyên tắc v các bớc thiết kế đập đất, kích thớc cơ bản của
mặt cắt đập.

6.3. Tính thấm qua đập đất
6.4. ứng suất v biến dạng của công trình đất.
6.5. ổn định của đập đất.
6.6. Vật liệu đắp đập
6.7. Cấu tạo đập
6.8. Xử lý nền v nối tiếp đập với bờ hoặc với các công trình khác.
6.9. Đập đất bằng phơng pháp đổ đất trong nớc.
6.10. Chọn hình thức đập.
Chơng 7: Đập đá v đập đất - đá
184
7.1. Khái niệm
7.2. Biến hình lún của đập đá.

7.3. Yêu cầu đối với đá lm đập v nền đập.
7.4. Tính toán thấm qua đập đá.
7.5. Kích thớc mặt cắt đập đá.
7.6. Thiết bị chống thấm cho đập đá.
7.7. Đập đá hỗn hợp.
7.8. Thi công đập đá.
7.9. So sánh v lựa chọn hình thức đập thích hợp.
Chơng 8: Đập bêtông trọng lực
206
8.1. Khái quát
8.2. Thiết kế mặt cắt đập
8.3. Tính toán ổn định đập bêtông trọng lực
8.4. Phân tích ứng suất đập bêtông trọng lực
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


115
8.5. ảnh hởng của biến dạng nền đến sự phân bố ứng suất thân đập
8.6. ảnh hởng của lực thấm đến các thnh phần ứng suất trong đập.
8.7. ảnh hởng của sự thay đổi nhiệt độ v độ ẩm đến ứng suất trong
thân đập.

8.8. ảnh hởng của việc phân giai đoạn thi công đến ứng suất thân đập.
8.9. ứng suất trong các lỗ v các hnh lang trong thân đập.
8.10. Vật liệu, cấu tạo của đập bêtông trọng lực.
8.11. Nền đập v xử lý nền.
8.12. Đập trọng lực khe rỗng.
8.13. Các hình thức đập trọng lực cải tiến khác.
Chơng 9: Đập vòm

247
9.1. Khái quát
9.2. Phân tích ổn định của đập vòm.
9.3. Tính toán ứng suất đập vòm
9.4. Một số cấu tạo của đập vòm.
9.5. Xử lý nền đập vòm
Chơng 10: Đập bản chống
277
10.1. Giới thiệu chung
10.2. Đập bản phẳng
10.3. Đập liên vòm
10.4. Đập to đầu
Chơng 11: Các loại đập khác
306
11.1. Khái niệm v phân loại
11.2. Đập cọc gỗ
11.3. Đập cao su
Các ti liệu tham khảo chính.


www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


116

Phần II
Các loại đập
Chơng 6
Đập đất

Đ6.1. Khái quát
I. Giới thiệu chung
Đập đất l loại đập sử dụng vật liệu địa phơng.
Xây dựng đập đất có lịch sử lâu đời. ở Ai Cập, Trung Quốc, ấn Độ v một số nớc khác
ngời ta đã xây dựng đập đất từ 2500 - 4700 năm trớc công nguyên. Ví dụ đập đất đá hỗn hợp
Sadd - el - Kafara đợc xây dựng ở Ai Cập vo khoảng 2778 - 2563 trớc công nguyên có chiều
di 108m, cao 12m.
Đập Marduka cao 12m đợc xây dựng năm 2500 trớc công nguyên trên sông Tygrys ở Irak.
ở Trung Quốc, ấn Độ, Nhật Bản từ thế kỷ thứ II, III trớc công nguyên đã xây dựng nhiều
đập vật liệu địa phơng bằng đất đá. ở Trung Quốc có đập di 300m, cao 30m xây dựng năm 240
trớc công nguyên, ở Nhật Bản đập di 260m cao 17m xây năm 162 trớc công nguyên.
Kinh tế ny cng phát triển, nhu cầu dùng nớc không ngừng tăng lên nên các đập ngăn nớc
đợc xây dựng ngy cng nhiều. Do nhiều u điểm v lợi thế nên đập vật liệu địa phơng cng
đợc sử dụng nhiều so với các loại đập khác nh đập bêtông, đá xây, Tuy tỷ lệ số lợng đập đất
so với đập bêtông có khác nhau ở từng nớc nhng nói chung đập vật liệu địa phơng có tỷ lệ
cao.
Nhờ sử dụng đợc các thnh quả ngy c
ng hon thiện của các ngnh địa kỹ thuật, lý thuyết
thấm, nghiên cứu ứng suất v biến dạng công trình v biện pháp thi công cơ giới nên hình thức
kết cấu đập vừa hợp lý, vừa kinh tế.
Đến nay đã xây dựng đợc những đập có chiều cao lớn. Đến năm 1900 cha có đập cao trên
50m, đến năm 1930 cha có đập cao trên 100m. Ngy nay có những đập cao nh:
Đập Anderson Ranch ở Mỹ xây năm 1950 cao 139m
Đập Xerơ Pôngxông ở Pháp xây năm 1961 cao 122m;
Đập Bariri ở Braxin xây năm 1967 cao 112m.
Đập đất có những u điểm sau:
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam

117
- Dùng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm đợc các vật liệu quý nh sắt, thép, xi măng. Công tác
chuẩn bị trớc khi xây dựng không tốn nhiều công sức nh các loại đập khác.
- Cấu tạo đập đất đơn giản, giá thnh hạ.
- Bền v chống chấn động tốt.
- Dễ quản lý, tôn cao, đắp dầy thêm.
- Yêu cầu về nền không cao nên phạm vi sử dụng rộng rãi.
- Thế giới đã tích luỹ đợc nhiều kinh nghiệm về thiết kế, thi công v quản lý đập.
II. Đặc điểm làm việc của đập đất
Đập đất thờng l loại không trn nớc. Để đảm bảo tháo lũ, lấy nớc tới hoặc cung cấp nớc
phải xây dựng những công trình riêng nh đờng trn tháo lũ, cống lấy nớc.
Những đặc điểm lm việc chủ yếu của đập đất l:
1. Thấm qua thân đập và nền
Nền đập v thân đập nói chung đều thấm nớc. Khi mực nớc thợng lu dâng cao trong
thân đập sẽ hình thnh dòng thấm từ thợng lu về hạ lu.
Trong thân đập, có mặt bão ho, trên mặt cắt ngang đập thể hiện l đờng bão ho
(hình 6-1).
Phía trên đờng bão ho có khu nớc mao dẫn. Độ cao khu mao dẫn tuỳ thuộc loại đất. Đối với
đất cát độ cao mao dẫn 5 ữ 15cm, đối với loại đất pha sét, đất sét độ cao mao dẫn có thể đạt 0,5 ữ
1,5m hoặc cao hơn. Dới đờng bão ho đất chịu đẩy nổi của nớc v chịu lực thuỷ động do
thấm.
Lực thuỷ động do thấm phát sinh trong khối đất khi có dòng thấm trong đất gặp lực cản của
hạt đất. Phơng của lực thuỷ động trùng với phơng dòng thấm, điểm đặt tại trọng tâm khối đất.
Đối với bi toán phẳng diện tích mặt cắt ngang khối đất l , gradient trung bình trong diện tích
đó l J, lực thấm thuỷ động l: W
t
= J
n
, với
n

l trọng lợng riêng của nớc.
Dới tác dụng của lực thấm thuỷ động, mái đập cng dễ mất ổn định.
Hình 6-1: Đờng bão hoà
và khu mao dẫn
Hình 6-2: Tác dụng của sóng
đối với mái đập
2. ảnh hởng của nớc thợng hạ lu đối với mái đập
Mực nớc thợng hạ lu, đập có thể gây phá hoại đất ở mái đập. Dới tác dụng của sóng các
kết cấu bảo vệ mái đập có thể bị phá vỡ, gây xói lở thân mái, lm trôi các tầng lọc bảo vệ
3. Tác hại của nớc ma và nhiệt độ
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


118
Trong thời gian ma, một phần nớc sẽ thấm vo đập v một phần chảy trên mái đập có thể
gây bo mòn v xói đất, hiện tợng ny tiếp diễn lm giảm mặt cắt đập, gây biến dạng. Trong
thiết kế đập đất cần có hệ thống thoát nớc ma ở đỉnh v mái đập nhằm tập trung nớc vo các
rãnh xây v chuyển xuống hạ lu không cho chảy trn lan trên đập. Khi nhiệt độ thay đổi có thể
gây nứt nẻ thân đập, nhất l các loại đất sét, pha sét, có tính co ngót lớn.
4. Biến dạng của nền và thân đập
Dới tác dụng của trọng lợng bản thân, đất thân đập v nền bị biến dạng. Chuyển vị đứng
lm giảm chiều cao đập. Biến dạng lm đập v các thiết bị chống thấm bằng đất nứt nẻ gây nguy
hiểm cho đập.
III. Các bộ phận của đập đất
Các bộ phận của đập đất đợc xác định dựa vo đặc điểm lm việc của chúng. Đập đất
thờng có các bộ phận sau đây: thân đập, thiết bị chống thấm (tờng lõi, tờng nghiêng, sân
trớc v.v ), thiết bị thoát nớc, thiết bị bảo vệ mái đập.
- Thân đập l bộ phận chủ yếu bảo đảm ổn định của đập đất. Đất thân đập không dùng loại
chứa muối clorua hay sunfat clorua trên 5%, muối sunfat trên 2% theo khối l

ợng hoặc đất có
chứa hữu cơ cha phân giải với hm lợng trên 5% theo khối lợng hay phân giải hon ton ở
trạng thái không định hình với hm lợng trên 8% theo khối lợng. Khi sử dụng đất có muối ho
tan hoặc chất hữu cơ quá quy định trên phải có luận chứng chắc chắn hoặc phải có biện pháp
công trình xử lý thích đáng.
- Thiết bị chống thấm lm bằng vật liệu ít thấm nớc, có tác dụng giảm lu lợng thấm.
- Thiết bị thoát nớc có tác dụng tập trung nớc thấm dần về hạ lu, tăng ổn định mái đập hạ
lu. Thiết bị thoát nớc lm bằng vật liệu không dính nh vải lọc cát, sỏi, cuội, đá hộc v.v
- Thiết bị bảo vệ mái đập chủ yếu có tác dụng chống sóng, phòng ngừa tác hại do nhiệt độ
biến đổi, do nớc ma chảy trn gây ra.
IV. Phân loại đập đất
Có nhiều cách phân loại đập đất.
1. Phân loại theo phơng pháp thi công
Dựa vo phơng pháp thi công, phân loại đập đất nh sau:
1) Đập đầm nén: khi đắp đất ngời ta trải từng lớp đất v đầm nén chặt.
2) Đập đất bồi: dùng máy thuỷ lực v phơng pháp thuỷ lực để thi công đập.
3) Đập nửa bồi: dùng máy móc để đo v vận chuyển đất. Khi đắp đất thân đập thì dùng máy
thuỷ lực.
4) Đập đắp đất trong nớc: Ngời ta đổ đất trong nớc tĩnh không phải đầm nén. Dới tác
dụng của trọng lợng bản thân đất sẽ đợc nén chặt.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


119
5) Đập đất bằng phơng pháp nổ mìn định hớng: dùng bộc phá hắt đất từ 2 bên bờ sông
xuống tạo thnh đập ngăn sông.
2. Phân loại theo cấu tạo
Dựa vo cấu tạo thân đập phân loại nh sau:
1) Đập đồng chất: Thân đập đợc đắp bằng một loại đất (hình 6.3a)

Hình 6-3: Các loại đập đất
2) Đập đất không đồng chất: Đập đợc đắp bằng nhiều loại đất, gồm hai hình thức:
- Phần đập thợng lu đắp bằng loại đất ít thấm nớc (hình 6-3b).
- Đập có phần giữa đắp bằng đá ít thấm nớc hoặc không thấm nớc (hình 6-3c).
3) Đập có tờng nghiêng mềm hoặc cứng (hình 6-3d v e)
4) Đập có tờng lõi mềm hoặc cứng (hình 6-3f v g)
5) Đập hỗn hợp: Phần thân đập thợng lu đắp bằng một hoặc nhiều loại đất, phần thân đập
hạ lu l khối đá (hình 6-3h).
Khi đập xây dựng trên nền thấm, có thể dùng các hình thức tờng nghiêng, tờng lõi cắm
xuống nền, hoặc tờng nghiêng v sân trớc.
3. Phân loại theo điều kiện tháo nớc
Dựa vo điều kiện tháo nớc, phân đập thnh 2 loại:
1) Đập đất không trn nớc - l loại sử dụng phổ biến nhất.
2) Đập đất trn nớc - chỉ sử dụng trong những điều kiện hạn chế, áp dụng đối với đập thấp v có
các kết cấu bảo vệ chống xói trên đỉnh v mái đập.
Đ6.2. Nguyên tắc v các bớc thiết kế đập đất, kích thớc cơ bản của mặt
cắt đập

I. Nguyên tắc thiết kế
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


120
Dựa vo các đặc điểm lm việc, đồng thời xét đến các điều kiện thi công v quản lý đập đất,
khi thiết kế đập phải bảo đảm các nguyên tắc sau đây:
1. Đập v nền phải ổn định trong mọi điều kiện lm việc (trong thời gian thi công v khai
thác).
2. Thấm qua nền đập v thân đập không lm tổn thất một lợng nớc quá lớn từ hồ chứa,

không gây xói ngầm. Nớc thấm thoát ra hạ lu không lm h hỏng đập. ở chỗ nối tiếp giữa đập
với nền v bờ cũng nh các công trình khác cần đề phòng hiện tợng thấm tập trung gây nguy
hiểm cho sự an ton của công trình.
3. Đập đất phải đủ cao, đồng thời phải có công trình tháo lũ đảm bảo cho hệ thống lm việc
an ton trong mùa lũ (nh không cho nớc vợt qua đỉnh đập đất không trn nớc v.v ).
4. Có các thiết bị bảo vệ đập, chống tác hại của sóng, gió, ma, nhiệt độ v.v
5. Giá thnh đập v kinh phí quản lý rẻ nhất.
6. Việc lựa chọn loại đập đất, cấu tạo các bộ phận, thời gian v phơng pháp thi công phải
dựa vo tình hình của hệ thống công trình v thoả mãn các yêu cầu thi công, sử dụng v quản lý.
II. Các bớc thiết kế
Dựa vo các ti liệu thu thập đợc qua điều tra khảo sát v các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, công
tác thiết kế đập đất đợc tiến hnh theo các bớc:
1. So sánh v lựa chọn các loại đập;
2. Xác định hình thức, kích thớc chủ yếu của mặt cắt đập;
3. Tính toán ổn định v độ bền của đập.
Khi thiết kế đập cần phải thực hiện các tính toán chủ yếu về:
- Thấm qua đập v nền,
- Độ bền về thấm,
- Lọc ngợc v thiết bị tiêu nớc,
- ổn định mái, tờng nghiêng v các lớp bảo vệ,
- Lún của thân, nền đập v chuyển vị ngang,
- Gia cố mái, độ bền của thiết bị bảo vệ dới tác dụng của sóng.
Đối với đập có lõi giữa, tờng nghiêng hoặc nền bằng đất sét cần tính thêm áp lực khe rỗng
khi cố kết v kiểm tra sự hình thnh vết nứt.
4. Chọn cấu tạo chi tiết các bộ phận của đập: kết cấu mặt đập, bộ phận chống thấm v tiêu
nớc, bảo vệ mái thợng hạ lu đập v.v
III. Kích thớc mặt cắt ngang của đập
1. Cao trình đỉnh đập
Khi thiết kế đập cần xét điều kiện không cho nớc trn qua đỉnh đập trong mọi trờng hợp
lm việc; mặt khác đập không quá cao để đảm bảo điều kiện kinh tế.

www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


121
Để quyết định chọn cao trình đỉnh đập nên tiến hnh tính toán theo hai trờng hợp sau:
a) Tơng ứng với mực nớc dâng gia cờng ở thợng lu (khi xả lu lợng lũ lớn nhất tính
toán) đồng thời có xét tới chiều cao sóng leo lên mái đập v nớc dềnh do gió bình quân lớn nhất
(không kể hớng).
b) Tơng ứng với mực nớc dâng bình thờng: ở thợng lu, có xét tới chiều cao sóng leo v
nớc dềnh do gió lớn nhất tính toán.
Tần suất gió lớn nhất tính toán xác định nh sau:
Công trình cấp I - II: p = 2%;
Cấp III - IV: p = 4%;
Cấp V: p = 10%.
Cao trình đỉnh đập đợc lấy tơng ứng với trờng hợp bất lợi nhất trong 2 trờng hợp tính
toán nói trên. Ngoi ra, đỉnh đập không đợc thấp hơn mực nớc lũ kiểm tra (với tần suất lũ kiểm
tra đợc xác định theo Quy phạm).
Độ vợt cao đỉnh đập ở trên mực nớc tĩnh (mực nớc dâng bình thờng hay mực n
ớc dâng
gia cờng) đợc xác định theo công thức:
d = h + h
sl
+ S
t
+ a, (6-1)
Trong đó:
h - chiều cao mực nớc dềnh do gió;
h
sl

- chiều cao sóng leo lên mái;
S
t
- chiều cao dự phòng lún theo thời gian;
a - chiều cao an ton tuỳ thuộc vo cấp của đập, đợc xác định theo bảng sau:
Bảng 6-1
Chiều cao an ton a (m) đối với cấp đập đất
Trờng hợp ứng
với mực nớc
I II III IV - V
Dâng bình thờng
Dâng gia cờng
1,0
0,7
0,7
0,5
0,5
0,4
0,4
0,3
Trờng hợp trên đỉnh đập có xây tờng chắn sóng loại thẳng đứng hay con chạch không thấm
nớc thì độ vợt cao d đợc tính đến đỉnh tờng hay đỉnh con chạch. Với tờng chắn sóng dạng
cong, khi tính cao trình đỉnh tờng không cần xét độ cao an ton.
Cao trình đỉnh đập khi có xây các loại tờng chắn sóng phải lớn hơn mực nớc dâng gia
cờng ở thợng lu tối thiểu 30cm.
2. Chiều rộng đỉnh đập
Chiều rộng đỉnh đập đợc xác định theo yêu cầu cấu tạo, theo điều kiện giao thông v quốc
phòng.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam

122
Khi sử dụng đỉnh đập lm đờng giao thông thì chiều rộng đỉnh phải xác định theo các quy
định của giao thông, có xét tới nhu cầu quản lý khai thác.
Khi không sử dụng đỉnh đập lm đờng giao thông thì chiều rộng đỉnh phải xác định theo
kích thớc các máy móc dùng trong xây dựng v quản lý, đảm bảo đi lại thuận lợi cho công cụ
vận chuyển, cầu trục thi công. Nói chung chiều rộng đỉnh đập không nhỏ hơn 3m đối với đập
thấp v 5m đối với đập cao v vừa.
3. Mái đập và cơ đập
Độ dốc mái đập phụ thuộc vo hình thức, chiều cao đập, loại đất đắp, tính chất nền v.v
Khi thiết kế phải qua tính ổn định để chọn mái. Khi chọn sơ bộ có thể tham khảo bảng (6-2).
Trong bảng, độ dốc mái l côtang của góc nghiêng mái đập so với mặt nằm ngang.
Bảng 6-2
Độ dốc mái Độ dốc mái
Chiều cao
đập (m)
Thợng lu Hạ lu
Chiều cao
đập (m)
Thợng lu Hạ lu
5
5 ữ 10
10 ữ 20
2,0
2,5
2,75
1,5
2,0
2,25

20 ữ 30
> 30
3,0
3,5
2,5
3,0
Nếu chiều cao đập H không quá 40m, mái dốc của đập có thể sơ bộ định theo công thức đơn
giản sau:
1
2
Mái thợng lu: m = 0,05H + 2,00
Mái hạ lu: m = 0,05H + 1,50



(6-2)
Cần tránh áp dụng bảng (6-2) v công thức (6-2) một cách máy móc m phải dựa vo các
điều kiện v tính toán cụ thể để lựa chọn cho thích hợp. Nói chung mái thợng lu xoải hơn mái
hạ lu, chủ yếu vì nó thờng xuyên bão ho nớc v chịu tác dụng của sóng, gió, mực nớc rút
nhanh. Đối với những đập cao dới 15m có thể lm mái dốc không đổi. Những đập cao hơn, mái
thờng lm theo hình thức đờng gãy, độ dốc thay đổi, nh vậy không những thi công thuận tiện
m còn tăng ổn định mái. Thông thờng cao khoảng 10 ữ 15m, ngời ta lại thay đổi độ dốc mái
đập. Trị số thay đổi độ dốc mái không nên quá lớn, thờng khoảng m = 0,25 ữ 0,50. Trên mái
đập hạ lu ngoi biện pháp thay đổi độ dốc còn bố trí các cơ rộng 1,5 ữ 2,0m để lm đờng đi lại
kiểm tra, đặt rãnh thoát nớc ma.
Đ6.3. Tính toán thấm qua đập đất
I. Khái niệm cơ bản
1. Mục đích và nhiệm vụ của việc tính toán thấm
Việc tính toán thấm qua đập đất nhằm:
- Xác định lu lợng thấm qua thân đập v qua nền. Trên cơ sở đó tìm lợng nớc tổn thất

của hồ do thấm gây ra v có biện pháp phòng chống thấm thích hợp.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


123
- Xác định vị trí đờng bão ho, từ đó sẽ tìm đợc áp lực thấm dùng trong tính toán ổn định
của mái đập.
- Xác định gradien thấm (hoặc lu tốc thấm) của dòng chảy trong thân, nền đập, nhất l ở
chỗ dòng thấm thoát ra ở hạ lu để kiểm tra hiện tợng xói ngầm, đẩy trồi đất v xác định kích
thớc cấu tạo của tầng lọc ngợc.
2. Phơng pháp tính toán thấm
Có nhiều phơng pháp tính thấm, thông dụng nhất l các phơng pháp phân tích lý luận, đồ
giải v thí nghiệm.
Phơng pháp phân tích lý luận bao gồm phơng pháp cơ học chất lỏng, phơng pháp phần tử
hữu hạn v phơng pháp thuỷ lực.
Phơng pháp cơ học chất lỏng mới giải đợc một số bi toán đơn giản, do đó bị hạn chế, ít
đợc sử dụng rộng rãi trong thực tế. Phơng pháp phần tử hữu hạn đợc áp dụng rộng rãi cho các
điều kiện biên phức tạp (hình dạng đập, nền v hệ số thấm khác nhau trong các miền).
II. Tính toán thấm qua đập đất bằng phơng pháp thuỷ lực - các sơ đồ cơ bản
Phơng pháp thuỷ lực dựa trên một số giả thiết nhằm đơn giản hoá các biên của miền thấm
v ngy nay vẫn đợc ứng dụng nhiều trong tính toán thấm qua đập. Một số sơ đồ cơ bản khi tính
toán theo ph
ơng pháp ny nh sau:
1. Công thức Duypuy (Dupuit)
Công thức ny áp dụng cho khối đất thấm
có đáy nằm ngang (hình 6-4), dòng thấm biến
đổi chậm, các đờng thế coi gần đúng l thẳng
đứng.
Xét tại một mặt cắt bất kỳ có toạ độ vị trí l x,

diện tích mặt cắt ớt của dòng thấm l
1y ì (bi toán phẳng). Gradien cột nớc của
dòng
thấm l:
dy
J
dx
= .
Theo định luật thấm Darcy ta có: V = KJ, trong
đó: V - lu tốc thấm trung bình; K - hệ số thấm; J - gradien thấm. Từ đó: q = KJ, hay:

dy
qK .y.
dx

=

Suy ra: qdx = - kydy (6-3)
Tích phân 2 vế theo x, y v lu ý rằng q = const, ta có:

()
xy
0h1
qdx Ky dy,=


Hình 6-4: Sơ đồ tính thấm
theo công thức Duypuy
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam

124

22
1
hy
qx K
2

= (6-4)

2
1
2q
yh x
K
=
(6-5)
(6-5) l phơng trình đờng bão ho viết trong hệ trục toạ độ Oxy nh trên hình 6-4. Dễ thấy
rằng đờng bão ho l một parabol bậc hai.
Từ (6-4), xét cho miền thấm có chiều di L, chiều cao mặt cắt ớt ở đầu v cuối l h
1
v h
2
, ta
có:

22
12

hh
qK
2L

= (6-6)
(6-6) chính l công thức Duypuy, đợc sử dụng rất nhiều trong các bi toán thấm không áp
ổn định biến đổi chậm, có đáy nằm ngang.
2. Dòng thấm đổ vào vật thoát nớc
Sơ đồ tính toán nh trên hình 6-5.

Hình 6-5: Sơ đồ tính toán dòng thấm đổ vào vật thoát nớc (h
2
= 0).
Trờng hợp ny, chúng ta có thể áp dụng giả thiết của Côzeni, coi đờng bão ho l một
parabol bậc hai nhận điểm đầu của thiết bị thoát nớc (F) lm tiêu điểm. Chiều cao của mặt cắt
ớt của dòng thấm tại vị trí tiêu điểm F bằng a
o
gọi l độ cao hút nớc. Chọn hệ trục Oxy nh
trên hình 6-5, vị trí gốc O cách tiêu điểm F một đoạn l
0
= a
0
/2. Theo tính chất của đờng parabol,
ta có:
- Phơng trình đờng bão ho: y
2
= 2a
0
x. (6-7)
- Độ dốc của đờng bão ho tại vị trí tiêu điểm F:

F
dy
J1
dx
=
=
.
Từ đó: q = Ka
o
(6-8)
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


125
Trị số của a
o
đợc xác định theo điều kiện biên v theo tính chất của đờng parabol, ta có:
AB = AF, từ đó:
L + a
0
=
22
1
hL,hay+ :

22
01
ahLL

=
+
(6-9)
Chú ý rằng phơng trình đờng bão ho (6-7) chỉ thích ứng với hệ trục toạ độ nh trên hình
6-5. Còn nếu chọn trục toạ độ nh trên hình 6-4 thì phơng trình đờng bão ho sẽ có dạng (6-5).
3. Dòng thấm ở nêm hạ lu (đập không có vật thoát nớc)
Sơ đồ tính toán nh trên hình 6-6.
Đờng bão ho đổ ra mái hạ lu đập
tại điểm O, ở độ cao a
0
so với mặt nền; a
0

gọi l độ cao hút nớc.
Ta dùng một đờng thế OE để phân
chia miền thấm ở thân đập (phía trớc
đờng OE) v miền thấm ở nêm hạ lu
(phía sau đờng OE).
Theo lý thuyết, đờng thế OE có thể l
một đờng cong no đó. Theo các kết quả
đo đạc thực nghiệm cho thấy có thể coi
gần đúng OE l một đoạn thẳng có độ
nghiêng 1 : 0,5.

Hình 6-6: Sơ đồ dòng thấm
ở nêm hạ lu đập đất.
Chọn hệ trục toạ độ xOz nh hình vẽ. Giả thiết l các bó dòng trong phạm vi hình nêm OCE
l nằm ngang. Xét 1 ống dòng tại toạ độ z; chiều di ống dòng l
l = (0,5 + m
2

)z; chiều cao ống
dòng dz; cột nớc tổn thất từ đầu đến cuối ống dòng bằng z. Lu lợng qua ống dòng:

2
Kdz
dq KJdz .
0,5 m
==
+

Lu lợng qua ton miền:

ao
0
2
Kdz
q,hay
0,5 m
=
+

:

o
2
Ka
q
0,5 m
=
+

(6-10)
(6-10) l công thức xác định lu lợng thấm qua nêm hạ lu. Kết hợp với công thức lu
lợng thấm ở đoạn trớc, sẽ xác định đợc q v a
0
.
4. Dòng thấm ở nêm thợng lu
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


126
Theo phơng pháp thuỷ lực, miền thấm
l nêm thợng lu của đập (abc) đợc biến
đổi tơng đơng về miền hình chữ nhật adec
có chiều di L đợc xác định từ điều kiện
khống chế lu lợng trong sơ đồ tơng
đơng phải bằng lu lợng q trong sơ đồ
thực. Khi đó đoạn đờng bão ho thực af
đợc thay bằng đờng bão ho tơng đơng
df.

Hình 6-7: Sơ đồ biến đổi tơng đơng
miền thấm ở nêm thợng lu
Theo các kết quả nghiên cứu lý luận v thực nghiệm, chiều di đoạn đập biến đổi đợc xác
định nh sau:

1
Lh=, (6-11)
Trong đó l hệ số phụ thuộc vo độ nghiêng của mái đợc biến đổi (m
1

) v chiều rộng thân
đập ở phía sau.
Theo nghiên cứu lý luận của giáo s G.X.Mikhailốp:

1
1
m
;
2m 1
=
+
(6-12)
Theo giáo s S.N.Numêrốp, trị số phụ thuộc vo m
1
v thay đổi trong phạm vi từ 0,355 đến
0,41.
Theo giáo s A.A.Ughiutsux thì:
= f(m
1
, L/h
1
), (6-13)
Trong đó L chiều di dòng thấm từ mép nớc thợng lu đến điểm thoát ra ở hạ lu. Quan hệ
(6-13) đã đợc lập thnh bảng tra v đợc giới thiệu trong các ti liệu chuyên môn (xem ở ví dụ,
sách "Thiết kế đập đất" của Nguyễn Xuân Trờng, NXB Khoa học Kỹ thuật, H Nội 1972).
Trong tính toán kỹ thuật, công thức (6-12) sử dụng tiện lợi v đạt độ chính xác yêu cầu nên
đợc dùng nhiều nhất.
Các sơ đồ cơ bản nêu trên đợc vận dụng vo các bi toán thấm cụ thể nêu ở các phần sau
đây.
III. Tính toán thấm qua đập đất trên nền không thấm theo phơng pháp thuỷ lực

1. Đập đồng chất, không có thiết bị thoát nớc
Lới thấm đợc trình by trong hình 6-8.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


127

Hình 6-8: Sơ đồ lới thấm của đập đồng chất trên nền không thấm
Đờng bão ho đi vo thẳng góc với mái thợng lu. Nó hạ thấp khá nhanh trong đoạn ngắn
AE. Sau mặt cắt EF đờng bão ho hầu nh gần nằm ngang, rồi thoát ra hạ lu tại điểm C theo
phơng tiếp tuyến với mái đập.
Sự phân bố garadien thấm ở cửa vo v cửa ra nh trong hình 6-9, tại một số điểm đặc biệt có
các trị số sau:
J
A
= cos
1
J
B
= 0
J
C
= sin
2
J
D
=

Hình 6-9: Sơ đồ tính thấm qua đập đồng chất trên nền không thấm

Bi toán thấm qua đập đất với mái thợng lu nghiêng đợc chuyển thnh thẳng đứng v
đợc giải theo phơng pháp phân đoạn (hình 6-9).
Khi hạ lu đập có nớc (h
2
> 0) ta sơ bộ phân hạ lu đập thnh hai phần (hình 6-10a).

Hình 6-10: Sơ đồ tính thấm ở đoạn nêm hạ lu đập
Lu lợng thấm qua phần tam giác nằm phía trên mặt nớc hạ lu:

0
1
2
a
qk
m0,5
=
+
(6-14)
Lu lợng thấm qua phần hình thang phía dới mặt nớc hạ lu:
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


128

0
22
22
20
2

a
qkh
mh
(m 0,5)a
2m 1
=
++
+
(6-15)
Lu lợng thấm tổng cộng:

02
12
202
ah
qq q k. 1
m0,5 a h

=+= +

++

, (6-16)
Trong đó:
2
2
2
m
2(m 0,5)
=

+
(6-17)
Theo đề nghị của Kazagran, đoạn nêm hạ lu có biên giới l đờng thế CC
2
(hình 6-10b),
dạng cung tròn tâm D bán kính CD.
Chiều di của một bó dòng nằm ngang, đợc tính theo công thức:

2
Z
l
sin
=

. (6-18)
Dựa vo định luật Darcy, tính đợc lu lợng của phần nêm trên mực nớc hạ lu l:
dq
1
= kJdZ = ksin
2
dZ.
Suy ra:

0
a
12 20
0
qk.sin dZk.sin.a= =

. (6-19)

Cũng lý luận tơng tự, ta tính lu lợng q
2
của phần nêm dới mực nớc hạ lu:

02
0
ah
20
202 02
0
a
dZ h a
q k.a .sin k.a sin ln
Za
+
+
= =

(6-20)
Lu lợng tổng cộng:
q = q
1
+ q
2
= ka
0
sin
2
20
0

ha
12,3log
a

+
+


(6-21)
Mặt khác vận dụng công thức tính lu lợng qua phần thân đập thợng lu, ta có:
[]
22
102
20 2
h(ah)
qk.
2L L m(a h)
+
=
+ +
. (6-22)
Dựa vo hệ phơng trình (6-16) v (6-22) hoặc (6-21) v (6-22) ta xác định hai ẩn số q v a
0
.
Phơng trình đờng bão ho theo hệ trục toạ độ xOy (hình 6-9) l:

22
1
k
x(hy)

2q
=
(6-23)
2. Đập đồng chất có thiết bị thoát nớc
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


129
Khi hạ lu đập không có nớc (hình 6-11a) dựa vo lý luận của bi toán thấm cơ bản ta có:

22
01
a21(LL)h(LL)= = + + + (6-24)

22
10
0
ha
qk. k.a
2(L L)

==
+
(6-25)
Phơng trình đờng bão ho lấy theo(6-7).
Khi hạ lu có nớc thì trục honh Ox nằm ngang mực nớc hạ lu (hình 6-11b). Lúc đó để
tính a
0
(hoặc l) vẫn dùng dạng công thức (6-24), song phải thay h

1
bởi h
1
- h
2
.

Hình 6-11: Sơ đồ tính thấm qua đập đồng chất trên nền
không thấm, khi hạ lu có thiết bị thoát nớc
Lu lợng thấm xác định theo công thức:

22
120
k
qh(ha)
2(L L)


=+


+
(6-26)
Phơng trình đờng bão ho:

2
2
12
(h h )
yx

(L L)

=
+
(6-27)
Trờng hợp thiết bị thoát nớc l hình ống (hình 6-12b) thì điểm cuối O của đờng bão ho
l trung tâm ống v tiếp tuyến tại đây theo phơng thẳng đứng l trùng với Oy.
Khi thiết bị thoát nớc l kiểu áp mái thì dạng đờng bão ho không có gì thay đổi so với khi
không đặt thiết bị ny.


www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


130
3. Đập đất có tờng lõi mềm
Theo đề nghị N.N.
Pavơlốpxki ta biến đập có tờng
lõi với hệ số thấm k
0
rất nhỏ
thnh một đập đồng chất có
cùng hệ số thấm k. Khi đó ta lại
trở về giải quyết bi toán thấm
của một đập đồng chất.

Hình 6-12: Thiết bị thoát nớc hạ lu
a) Kiểu áp mái; b) Kiểu ống
Vì tính chất không thay đổi lu lợng, nên ta có thể viết phơng trình lu lợng thấm qua lõi

thực v lõi biến đổi (hình 6-13) nh sau:

22 22
0b c b c
kh h kh h
q. .
t2 T2


==.
Từ đó ta có:
0
k
Tt. ,
k
=
(6-28)
Trong đó: t - chiều dy trung bình của tờng lõi;
T - chiều dy tính đổi.
Nh vậy sau khi đã biến đổi tờng lõi, ta có một đập đồng chất quy ớc m chiều rộng đỉnh
đập B đợc tính toán nh sau:

0
k
Bbt 1
k

=+

, (6-29)
Trong đó: b - chiều rộng đỉnh đập thực;
B - chiều rộng đỉnh đập đợc biến đổi.
Theo nguyên tắc ny, ta có thể
xác định lu lợng v vẽ đờng bão
ho cho các đập đất có tờng lõi
mềm nh cho một đập đồng chất
(hình 6-13). Sau đó ta lại trở về đập
có lõi thực tế, với chiều sâu nớc của
đờng bão ho h
b
v h
c
trớc v sau
tờng lõi không thay đổi, đã xác định
đợc trong đập đồng chất quy ớc.
Phơng pháp ny có thể áp dụng
đợc cho đập m hạ lu không có
hoặc có thiết bị thoát nớc.

Hình 6-13: Sơ đồ tính thấm
qua đập có tờng lõi mềm
4. Đập đất có tờng nghiêng
Khi tính thấm qua đập có tờng nghiêng lm bằng loại đất ít thấm nớc (hệ số thấm k
0
), thực
tế chiều dy tờng nghiêng thay đổi dần, cng xuống phía dới chiều dy cng lớn thì trong sơ đồ
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam

131
tính toán ta dùng chiều dy trung bình của hai mặt cắt chỗ ngang mực nớc thợng lu v ở chân
đập.
Trong hình 6-14, ta nhận thấy nớc thấm qua tờng nghiêng gồm hai phần trên v dới, lấy
điểm đầu của đờng bão ho sau tờng lm phân giới.
Mặt trớc của tờng ngâm trong nớc l một mặt thế. Vì vậy các đờng dòng thấm qua tờng
đều vuông góc với mặt ngoi của tờng.
Lu lợng thấm qua một phân tố thuộc phần trên của tờng tính theo công thức:

10
Z
dq k . .dl=

(6-30)
Qua hình vẽ ta thấy:

1
dZ
dl
sin
=

(6-31)
Do đó:

13
0
hh
22

00
1130
11
Z
kk
qZdZ(hh)Z
sin 2 sin



==




(6-32)

Hình 6-14: Sơ đồ tính thấm qua đập có tờng nghiêng
Đối với phần dới, mặt sau tờng xem l mặt thế, m chiều cao cột nớc của ống đo áp luôn
luôn bằng chiều cao h
3
của đờng bão ho. Vì vậy:

1
12
h
13 133
20 0
11
hh

hh (hh).h
qk dZk.
sin sin


==


(6-33)
Lu lợng tổng cộng qua tờng:

22 2
130
12 0
1
hhZ
qq q k.
2sin

=+=

(6-34)
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


132
Đối với phần nớc thấm qua thân đập, dựa vo những nguyên tắc trớc đây để thiết lập công
thức tính lu lợng v phơng trình đờng bão ho, ta có:

22 22
33
hh hy
qk k
2S 2x

==
(6-35)
Ngoi ra ta dùng kết quả của các công thức (6-10) hoặc (6-16) để giải bi toán.
Đập có tờng nghiêng cũng có thể tính theo phơng pháp nh đập có tờng lõi bằng cách
biến nó thnh đập đồng chất giả định (hình 6-15). Khi thay thế, chiều dy t của tờng thnh:
0
k
T.t
k
=


Hình 6-15: Sơ đồ tính thấm qua đập có tờng nghiêng
bằng phơng pháp biến đổi thành đập đồng chất.

Mặt cắt tính toán của đập đồng chất klmn sẽ tơng đơng về phơng diện thấm với đập có
tờng nghiêng.
IV. Thấm qua đập đất trên nền thấm nớc
Trong thực tế thờng hay gặp loại đập đất trên nền thấm nớc. Hệ số thấm của đập khác với
hệ số thấm của nền. Đặc biệt đáng chú ý l trờng hợp nền thấm nớc mạnh. Hệ số thấm của nền
v độ sâu tầng thấm nớc có ảnh hởng lớn đến lu lợng thấm, vị trí v hình dạng đờng bão
ho.
Những bi toán thuộc loại ny khá phức tạp, vì phải đề cập đến môi trờng nhiều lớp v các
điều kiện biên phức tạp. Vì vậy cách giải các bi toán thuộc loại ny còn rất bị hạn chế. Phần lớn

chỉ cho các cách tính toán gần đúng, đơn giản.
1. Thấm qua đập đồng chất trên nền thấm nớc
Trờng hợp nền thấm sâu vô hạn, đập v nền cùng một hệ số thấm, với sơ đồ nh hình 6-16.
Dựa vo lý luận cơ học chất lỏng, F.B. Nhensôn - Xkonhiacốp đã giải bi toán trong trờng hợp
độ dốc mái thợng lu gần bằng 1,5 đập có thiết bị thoát nớc, lới thấm giải đợc có dạng nh
hình 6-16.
Phơng trình đờng bão ho:

3/2
xS y
sin
HH 2H


=


(6-36)
Lu lợng thấm xác định từ phơng trình:
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


133

3/2
xS
qch q
HH2

= +


(6-37)
Lu tốc thấm chỗ nớc thoát ra hạ lu, dọc theo biên giới nằm ngang của thiết bị thoát nớc,
xác định theo công thức:

y
1/2
k
v
3S
1Shqchq
4H 2 2
=





(6-38)


Hình 6-16: Lới thấm của đập đồng chất trên nền thấm nớc sâu vô hạn,
với hệ số mái đập m
1
= 1,5.
Trờng hợp khi nền thấm hữu hạn, hình (6-17). Theo đề nghị của N. N. Pavơlốpxki, khi tính
toán xem nền nh không thấm để xác định lu lợng thấm qua thân đập q

1
. Cách tính toán trờng
hợp ny đã trình by ở phần trên, vì thế chúng ta có thể dễ dng thiết lập lại công thức tuỳ theo sơ
đồ thực tế của đập.

Hình 6-17: Sơ đồ tính thấm của đập đồng chất trên nền thấm nớc dày có hạn.
Sau đó tính thấm qua nền với giả thiết thân đập l không thấm. Lu lợng q
2
ny đợc xem
nh chảy qua đờng ống.
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


134
Ta có:
1
2n
h.T
qk
n.L
=
, (6-39)
Trong đó:
k
n
- hệ số thấm của nền;
T - chiều dy tầng thấm nớc của nền;
n - hệ số hiệu chỉnh chiều di đờng nớc thấm. Trong hình vẽ ta thấy chiều di đờng
nớc thấm lớn hơn chiều di L của đáy đập. Điều ny cho ta thấy n > 1. Hệ số ny phụ thuộc

L
T

có thể tra đợc trong bảng (6-3);
L - chiều di đáy đập. Khi đập có thiết bị thoát nớc thì chiều di ny kể từ mép chân đập
thợng lu đến đầu vị trí của thiết bị thoát nớc.
Bảng 6-3
L/T 20 5 4 3 2 1
n 1,15 1,18 1,23 1,30 1,44 1,87
Lu lợng tổng cộng do hai phần lu lợng trên hợp thnh.
2. Đập có tờng nghiêng và sân trớc
Thờng hệ số thấm của tờng nghiêng v sân trớc rất nhỏ nên bỏ qua lu lợng thấm qua
các bộ phận ny. Khi đó, theo sơ đồ hình 6-18, lu lợng thấm có thể tính đợc theo công thức:

13 32 32
n1113 n
qThh hh hhK
.T
knSmh S 2K

+
==+

+

(6-40)
Trong đó:
1
n1
n

2
+
=
(6-41)
n
1
- hệ số hiệu chỉnh, n tra trong bảng (6-4) nhng thay thế L bởi (S
1
+ m
1
h
3
).
Các ký hiệu khác xem hình vẽ.

Hình 6-18: Sơ đồ tính thấm qua đập đất có tờng nghiêng và sân trớc
Đối với đập có thiết bị thoát nớc (hình 6-19) công thức (6-40) vẫn thích hợp, còn đờng bão
ho biểu thị theo phơng trình:
www.vncold.vn
www.vncold.vn Hi p ln v Phỏt trin ngun nc Vit Nam


135

2
2
32
(h h )
y
S

= (6-42)

Hình 6-19: Sơ đồ tính thấm qua đập có tờng nghiêng sân trớc
và có thiết bị thoát nớc
3. Nớc thấm qua đập có tờng nghiêng và chân răng
Trong trờng hợp ny, dựa vo sơ đồ hình (6-20), do tính chất liên tục của dòng chảy, ta thiết
lập đợc công thức tính lu lợng nh sau:

22 2 22
13013 30 30
0n
13 1
hhZ hh ha ha
qk .T k. k. ;
2sin t 2(S mh) n


=+=+




(6-43)

22
0 3 13 13
ah(Smh)(Smh)=+
.

Hình 6-20: Sơ đồ tính thấm qua đập có tờng nghiêng và chân răng
Dựa vo các công thức trên để tính q, h
3
v a
0
; sau đó thiết lập phơng trình đờng bão ho.
V. Lới thấm
Các phơng pháp thí nghiệm v đồ giải đã nêu trong chơng thấm hon ton có thể áp dụng
để giải bi toán thấm qua đập đất.
ở đây chỉ nêu thêm một số điểm cần chú ý trong quá trình thí
nghiệm v vẽ.
Phơng pháp thí nghiệm: đợc dùng nhiều để giải những bi toán thấm qua đập trên nền rất
phức tạp.
Hình 6-21 l mô hình thí nghiệm tơng tự điện. Yêu cầu chính của thí nghiệm l vẽ đờng
bão ho. Bắt đầu ngời ta giả thiết đờng bão ho BC v phân cột nớc thấm thnh 5 ữ 10 phần
đều nhau. Qua điểm chia đó vẽ các đờng nằm ngang cắt đờng bão ho tại các điểm d, b, f, nh