Tiểu luận: Thiết kế đập đất ppt

Tiểu luận

Đề án: Thiết kế đập đất












Đồ án số 2
Thiết kế đập đất
Đề bài : C16
A. Tài liệu cho trớc
I/. Nhiệm vụ công trình . Hồ chứa nớc H trên sông S đảm nhiệm vụ sau :

1. Cấp nớc tới cho 1650 ha ruộng đất canh tác.
2. Cấp nớc sinh hoạt cho 5000 dân
3. Kết hợp nuôi cá ở lòng hồ, tạo cảnh quan môi trờng, sinh thái và
phục vụ du lịch.
II/. Các công trình chủ yếu ở khu đầu mối.
1. Một đập chính ngăn sông.
2. Một đập tràn tháo lũ.
3. Một cống đặt dới đập để lấy nớc.
III/. Tóm tắt một số tài liệu cơ bản
1. Địa hình : cho bình đồ vùng tuyến đập.
2. Địa chất:
Cho mặt cắt địa chất dọc tuyến đập, chỉ tiêu cơ lý của lớp bồi tích lòng
sông trong bảng 1. Tầng đá gốc rắn chắc mức độ nứt nẻ trung bình, lớp phong
húa dày từ 0,5 ữ 1m.
3. Vật liệu xây dựng
Đất : Xung quanh vị trí đập có các bi vật liệu A (trữ lợng 800.000 m
3
,
cự ly 800m); B ( trữ lợng 600.000 m
3
, cự ly 600 m ) ; C ( trữ lợng 1 km ).
Chất đất là loại pha cát, thấm nớc tơng đối mạnh, các chỉ tiêu nh ở bảng 1 .
Điều kiện khai thác bình thờng.
Đất sét: có thể khai thác tại vị trí cách đập 4 km, trữ lợng đủ làm thiết
bị chống thấm.
Đá: Khai thác ở vị trí cách công trình 8 km , trữ lợng lớn , trữ lợng
đảm bảo đắp đập, lát mái. Một số chỉ tiêu cơ lý: = 32
0
; n= 0,35 ( của đống
đá );

k
=2,5 T/m
3
(của đá)
Cát, sỏi : Khai thác ở các bi dọc sông, cự ly xa nhất là 3 km, trữ lợng
đủ lớn làm tầng lọc . Cấp phối nh ở bảng 2.


ỏn mụn hc thy cụng

2

Bảng 1 Chỉ tiêu cơ lý của đất nền và vật liệu đắp đập

(độ)
C(T/m
2
) Chỉ tiêu

Loại
HS
rỗn
g
n
Độ ẩm
W%
Tự
nhiên

Bo

hoà
Tự
nhiên

Bo
hoà

k
(T/m
3
)

k
(m/s)
Đất đắp
đập
(chế bị)
0,35

20 23 20 3,0 2,4 1,62 10
-5

Sét (chế bị)

0,42

22 17 13 5,0 3,0 1,58 4.10
-9

Cát 0,40

18 30 27 0 0 1,60 10
-4

Đất nền 0,39

24 26 22 1,0 0,7 1,59 10
-6


Bảng 2-Cấp phối của các vật liệu đắp đập

(m m )
Loại
d
10
d
50
d
60

Đất thịt pha cát 0,005 0,05 0,08
Cát 0,05 0,35 0,40
Sỏi 0,5 3,00 5,00

4.Đặc trng hồ chứa
- Các mực nớc trong hồ và mực nớc hạ lu : bảng 3.
- Tràn tự động có cột nớc trên đỉnh tràn H
max
= 3m

- Vận tốc gió tính toán ứng với mức đảm bảo P% :
P% 2 3 5 20 30 50
V( m/s) 32 30 26 17 14 12
- Chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT : D (bảng 3); ứng với
MNDGC: D= D+0,3 km.
- Đỉnh đập không có đờng giao thông chính chạy qua.

ỏn mụn hc thy cụng

3

5. Tài liệu thiết kế cống
- Lu lợng lấy nớc ứng với mực MNDBT và MNC (Q
tk
) : bảng 3.
- Mực nớc khống chế đầu kênh tới : bảng 3.
- Tài liệu về kênh chính: hệ số mái m = 1,5; độ nhám n = 0,025;
độ dốc đáy: i = (3ữ 5) x 10
-4

B/. nội dung thiết kế
1/. Thuyết minh
- Phân tính chọn tuyến đập , hình thức đập;
- Xác định kích thớc cơ bản của dập;
- Tính toán thấm và ổn định;
- Chọn cấu tạo chi tiết.
2/. Bản vẽ
- Mặt bằng đập;
- Cắt dọc đập ( hoặc chính diện hạ lu );
- Các mặt cắt ngang đại biểu ở giữa lòng sông và bên thềm sông;

- Các cấu tạo chi tiết.
Đặc trng hồ chứa Mực nớc hạ lu (m)

Đề
số
sơ đồ

D
(km)
MNC
(m)
MNDBT
(m)
Bình thờng
(Qtk)
Max

29 C 2,0 123,5 146,0 112,0 114,2










ỏn mụn hc thy cụng

4

Bài làm
A/. Những vấn đề chung.
I/. Nhiệm vụ công trình.
Hồ chứa nớc H trên sông S đảm nhiệm vụ sau :
1. Cấp nớc tới cho 1650 ha ruộng đất canh tác.
2. Cấp nớc sinh hoạt cho 5000 dân
3. Kết hợp nuôi cá ở lòng hồ, tạo cảnh quan môi trờng, sinh thái và
phục vụ du lịch.
II/. Chọn tuyến đập :
Dựa vào bình đồ khu đầu mối đ cho, phân tích các điều kiện địa hình
cụ thể (địa hình, địa chất, vật liệu địa phơng ) chọn tuyến đập B B là hợp
lý.
III/. Chọn loại đập :
Qua phân tích các điều kiện địa hình, địa chất, tình hình cung cấp vật
liệu tại chỗ, ta chọn phơng án xây dựng đập đất để tận dụng vật liệu sẵn có
của địa phơng nơi xây dựng công trình.
IV/. Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế
1/. Cấp công trình:
Theo quy phạm thiết kế đập đất đầm nén, cấp công trình đợc xác định
từ 2 điều kiện:
Theo chiều cao công trình và loại nền.
Chiều cao đập sơ bộ xác định theo công thức:
đỉnh đập = ( MNLTK + d ) = (MNDBT + Hmax + d ) = 146 + 3 + 3
=152m
Chiều cao công trình = đỉnh đập đáy công trình
152 - 104 = 48(m)
Với chiều cao đập sơ bộ tính H
đ

= 40m, đập sử dụng vật liệu địa phơng
tra trong phụ lục P1-1 đợc công trình cấp II.
Theo nhiệm vụ của công trình và vai trò của công trình trong hệ thống
Tra trong bảng P 1-2 (Đồ án thuỷ công)
Công trình cấp IV.

ỏn mụn hc thy cụng

5

Theo quy phạm chọn cấp công trình có mức độ quan trọng hơn. Nh
vậy công trình đợc xác định là công trình cấp II.
2/. Các chỉ tiêu thiết kế:
Từ cấp công trình xác định đợc
- Tần suất lu lợng, mực nớc lớn nhất (Bảng P1-3): P=1%
- Hệ số tin cậy (Bảng P1-6): K
n
=1,2
- Tần suất gió lớn nhất tính toán (Theo QP TCVN - C1-78): P= 4%
- Gió bình quân lớn nhất: P=50% (áp dụng đối với tất cả mọi cấp công
trình)
- Các mức đảm bảo sóng(Bảng P2-1) : P=30%
- Độ vợt cao của đỉnh đập trên đỉnh sóng. Hệ số an toàn ổn định trợt
với tổ hợp lực cơ bản và đặc biệt (Theo QPVN 11-77) : a=0.5m; a'=0.4m
B. Các kích thớc cơ bản của đập:
I/.Đỉnh đập.
1/.Cao trình đỉnh đập:
Theo quy phạm thiết kế đập đất đầm nén cao trình đỉnh đập đợc xác
định theo 2 cấp mực nớc.
a. Theo mực nớc dâng bình thờng:

đđ
=MNDBT + h + h
sl
+ a (1-1)
b. Theo mực nớc dâng gia cờng:

đđ
=MNDGC + h + h
sl
+ a (1-2)
Trong đó: h và h : Độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và
gió bình quân lớn nhất.
h
sl
và h
sl
: Chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1% ) ứng với gió tính
toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất.
a = 0,5 m , a = 0,4 m
a. Xác định



h và h
sl
ứng với gió tính toán lớn nhất V.
* Xác định độ dềnh do gió h theo công thức:

cos.
.
.
10.2
2
6
Hg
DV
h

=
(m) (1-3)
Trong đó :

ỏn mụn hc thy cụng

6

V : Vận tốc gió tính toán lớn nhất (m/s) Tra theo bảng P 2-1 với tần suất
gió lớn nhất P = 4% thì V = 30m/s.
D = 2000 m - Đà sóng ứng với MNDBT
g = 9,81 Gia tốc trọng trờng
H : Chiều sâu mực nớc thợng lu đập
H =
MNDBT
-
đáy đập
= 146 - 104 = 42m

: Góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hớng gió.Theo tài liệu trắc đạc ,

gió tính toán là vô hớng , nên ta chọn hớng bất lợi

=0
Thay các trị số vào (1-3) :
)(367,01.
40.81,9
2000.30
10.2
2
6
mh ==


* Xác định chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm sóng 1% h
s1%
.
Theo QPTL C1-78, chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định
nh sau.
h
sl1%
= K
1
. K
2
. K
3
. K
4
. h
s1%

(1-4).
Trong đó : h
s1%
- Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%.
- K
1
,K
2
,K
3
,K
4
: Các hệ số.
- Xác định h
s1%
:
- Giả thiết rằng sóng đang xét là sóng nớc sâu.
H > 0,5

(1-5)
- Tính các đại lợng không thứ nguyên:

V
tg .
,
2
.
V
Dg

Trong đó :
t: Thời gian gió thổi liên tục, do không có tài liệu đo ta lấy t = 6 giờ.
D = 2000 m.
Ta có

2.7063==
30
9,81.21600
V
g.t


8,21
30
2000.81,9
.
22
==
V
Dg


ỏn mụn hc thy cụng

7

Tra đồ thị hình P 2.1 GT - ĐATC ta đợc.
Cặp trị số thứ nhất:

=
=

=
0750
V
hg
93
V
g
27063
V
tg
2
,
.
.
.
.
.

Cặp trị số thứ 2:

=
=
=
0095,0
.
04,1
.
18,2
.
2
2
V
hg
V
g
V
Dg


Chọn cặp có trị số nhỏ.

=
=
0095,0
.
04,1
.
2
V
hg
V
g



872,0
81,9
30.0095,0.0095,0
18,3
81,9
30.04,1.04,1
22
===
===
g
V
h
g
V

Trị số

dợc xác định nh sau




.2
.
2
g
=
(m) (1-6)

)(8,15
14,3.2
182,3.81,9
2
m==


Kiểm tra điều kiện (1-5)
H = 42> 0,5

= 0,5 .15,8 = 7,9 m.
Vậy ta giả thiết tính toán theo sóng nớc sâu là đúng.
Tính h
s1%

=K
1%
.
s
h
(1-7)
Trong đó K
1%
tra ở đồ thị hình P 2.1 GT - ĐATC ứng với đại lợng
)(8,21
.
2
m
V
Dg
=


ỏn mụn hc thy cụng

8

Ta đợc K
1%
= 2,0
h
s1%
= 2,0 .0,872 = 1,788 (m)
Hệ số K
1

,K
2
tra ở bảng P 2-3 GT ĐATC, phụ thuộc vào đặc trng lớp
gia cố mái và độ nhám tơng đối trên mái.
Tra đợc K
1
= 1,0 ; K
2
= 0,9.
Hệ số K
3
tra ở bảng P2-4 GT ĐATC, phụ thuộc vận tốc gió và hệ só
mái m :
K
3
= 1,5
Hệ số K
4
tra ở hình P2-3

GT ĐATC, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số
%1s
h


Với:
837,8
788,1
8,15
%1

==
s
h


Sơ bộ chọn m = 4
Tra đợc K
4
= 1,3
Thay các đại lợng vào (1-4)
h
sl1%
=1 . 0,9 . 1,5 . 1,3 . 1,788 = 3,138 (m)
Thay các số liệu tính toán trên vào công thức xác định cao trình đỉnh đập :

đđ
=MNDBT + h + h
sl
+ a

đđ
=144 + 0,007 + 2,457 + 0,5 = 146,96 (m) lấy tròn
đđ
=147 m
b, Xác định



h và
'

sl
h
ứng với gió bình quân lớn nhất V
maxTB
.
Theo tra bảng P2-1 và đề bài ta có V
maxTb
= 12 m/s
D = D + 300 m = 1800 m.
a
Hg
DV
h
TB
cos.
.
.
10.2
'
'
2
max
6
=
(m) (1-3)
Trong đó: V
maxTB
=12m/s : Vận tốc gió bình quân lớn nhất (m/s)
D =1800m : Đà sóng ứng với MNDGC
g = 9,81m/s

2
: Gia tốc trọng trờng
H : Chiều sâu nớc trớc đập
H = MNLTK -
đáy đập
= 147 - 104 = 43(m)

ỏn mụn hc thy cụng

9


: Góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hớng gió. Theo tài liệu trắc đạc,
gió tính toán là vô hớng , nên ta chọn hớng bất lợi

=0
Thay các trị số vào (1-3)

)(0012,01.
43.81,9
1800.12
10.2
2
6'
mh ==


Xác định h
sl
.

Theo QPTL C-1-78, chiều cao sóng leo có mức bảo đẩm 1% xác định
nh sau.
h
sl1%
=K
1
.K
2
.K
3
.K
4
. h
s1%
.
Trong đó : h
s1%
- Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%.
K
1
,K
2
,K
3
,K
4
: Các hệ số.
h
s1%
xác định nh sau ( Theo QPTL C1-78 ) .

Giả thiết rằng trờng hợp đang xét là sóng nớc sâu.
H > 0,5
`

(1-5)
Tính các đại lợng không thứ nguyên :
V
tg .
,
2
.
V
Dg

Trong đó : t là thời gian gió thổi liên tục, do không có tài liệu đo ta lấy t = 6
giờ =21600(s)
Ta có

17658
12
21600819
V
tg
2
==
.,.


6,122
12

1800.81,9
.
22
==
V
Dg

Tra đồ thị hình P2-1 GT ĐATC ta đợc:
Khi







=
=

=
120
V
hg
25
V
g
17658
V
tg
2

,
.
,
.
.









=
=
=
018,0
.
61,1
.
6,122
.
2
2
V
hg
V
g
V

Dg


Chọn cặp có trị số nhỏ.

ỏn mụn hc thy cụng

10


264,0
81,9
12.018,0
)(969,1
81,9
12.61,1.61,1
2
==
===
h
m
g
V


Trị số

dợc xác định theo công thức sau

.2
.
2
g
=
(m) (1-6)

06,6
14,3.2
969,1.81,9
2
==

(m)
Kiểm tra điều kiện (1-5)
H = 43 > 0,5

= 0,5 . 6,06 = 3,03 (m).
Vậy ta giả thiết tính toán theo sóng nớc sâu là đúng.
Tính h
s1%
=K
1%
.
s
h
(1-7)
Trong đó K

1%
tra ở đồ thị Hình P2-2 GT ĐATC ứng đại lợng
6,122
.
2
=
V
Dg

Ta đợc K
1%
= 2,05
h
s1%
= 2,05 . 0,264 = 0,541 m
Hệ số K
1
,K
2
tra ở bảng P2-3 GTĐATC, phụ thuộc vào đặc trng lớp gia
cố mái và độ nhám tơng đối trên mái.
Tra đợc K
1
= 1,0 ; K
2
= 0,9
Hệ số K
3
tra ở bảng P2-4 GTĐATC, phụ thuộc vận tốc gió và hệ só mái m :
K

3
= 1,1
Hệ số K
4
tra ở hình P2-3 GTĐATC, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số
%1s
h


20,11
541,0
06,6
%1
==
s
h

;
Tra ta đợc K
4
= 1,3
Thay các đại lợng vào (1-4)
h
sl1%
= 1 . 0,9 . 1,1 . 1,3 . 0,541 = 0,70 m
Thay các số liệu vừa tính toán đợc vào công thức tính cao trình đỉnh
đập ứng với mực nớc dâng gia cờng:

ỏn mụn hc thy cụng

11


đđ
=MNDGC + h + h
sl
+ a

đđ
=147 + 0,0012 + 0,70 + 0,4 = 148,1(m)
So sánh kết quả tính toán xác định cao trình đỉnh đập ứng với 2 mực
nớc theo quy phạm trên, để thiên về an toàn chọn cao trình đỉnh đập:
Z
đ
= 148,1(m)
2/. Chiều rộng đỉnh đập.
Do thiết kế không có yêu cầu giao thông ta có thể chọn bề rộng đỉnh
đập cho phù hợp với cấu tạo và thi công cũng nh khai thác, quản lí và sửa
chữa đập dễ dàng.
Ta chọn bề rộng đỉnh đập B = 5 m (trong đó có kể đến chiều dày tờng
nghiêng ).
II/. Mái đập và cơ đập
1/. Mái đập : Sơ bộ tính theo công thức kinh nghiệm,
Mái thợng lu: m
1
= 0,05 . H + 2,0
Mái hạ lu : m
2
= 0,05 . H + 1,5
Trong đó: H là chiều cao đập.

H=
đỉnh đập
-
đáy đập
= 148,1 - 104 = 44,1m
Thay vào các công thức ta đợc: m
1
= 0,05 . 44,1 + 2,0 = 4,2;m
2
= 0,05 . 44,1
+ 1,5 = 3.70
Ta chọn sơ bộ mái nh sau:
Mái thợng lu : m
1
= 4,0
Mái hạ lu : m
2
= 3,50
2/. Cơ đập :
Theo kinh nghiệm những đập cao trên 10m thì trên mái đập nên bố trí
các cơ để làm đờng đi lại kiểm tra, quản lý, đặt rnh thoát nớc ma. Cơ đập
có tác dụng làm tăng thêm độ ổn định cho mái, tập trung và thoát nớc ma
đồng thời bảo đảm thuận lợi cho quá trình thi công, phục vụ tốt cho quá trình
quản lý, vận hành và phòng chống lũ sau này. Trong điều kiện đồ án này chiều
cao đập đ tính toán đợc H
đ
= 44,1m ta bố trí nh sau:
Mái thợng lu không bố trí cơ m= 4,0
Mái hạ lu bố trí một cơ có bề rộng mặt cơ B
cơ

=2m, cao trình đỉnh cơ
131 m, trên đỉnh cơ bố trí một rnh tập chung nớc chạy dọc theo chiều dài

ỏn mụn hc thy cụng

12

đập, nối tiếp với các rnh thoát nớc ngang đợc bố trí chạy theo chiều mái
đập
III/. Thiết bị chống thấm
Theo tài liệu cho, đất đắp đập và nền có hệ số thấm khá lớn nên cần có
thiết bị chống thấm cho đập và cho nền
Theo mặt cắt dọc tuyến đập đ cho tầng thấm dày T = 5 m. Nh vậy
chiều dày tầng thấm nớc tơng đối mỏng. Ta chọn hình chống thấm kiểu
tờng nghiêng + chân răng. Vật liệu làm chân răng là đất sét khai thác tại vị
trí cách vị trí xây dựng đập 4 Km theo nh tài liệu đ cho, chân răng đợc cắm
sâu xuống nền đá 1m. Kích thớc cơ bản của tờng nghiêng và chân răng
đợc chọn nh sau:
1/. Chiều dày tờng nghiêng :
Trên đỉnh :
1

1,0 m . Ta chọn =1,0 m
Dới đáy : thờng
2
=

ữ
4
1
10
1
. H trong đó H là chênh lệch cột nớc
thấm trớc và sau tờng, nhng không nhỏ hơn 3m. Do cha xác định đợc
độ chênh lệch cột nớc thấm trớc và sau tờng nên sơ bộ chọn chiều dày đáy
tờng nghiêng theo yêu cầu cấu tạo

2
=3m
2. Cao trình đỉnh tờng : chọn bằng với mặt đập = + 148,1m.
3. Chiều dày chân răng:
Để đảm bảo nối tiếp giữa tờng nghiêng và chân răng tơng đối thuận đồng
thời chiều dày chân răng không quá lớn ta kéo dài tờng nghiêng xuống phía
dới nền một khoảng sao cho chiều dày chân răng bằng với chiều dày đáy
tờng nghiêng tn =3m
IV/. Thiết bị thát nớc thân đập
1/. Mục đích:
Do có sự chênh lệch mực nớc thợng hạ lu đập, trong đập xuất hiện
dòng thấm. Các dòng thấm này nếu mạnh sẽ gây ra những hiện tợng bất lợi
cho đập nh trôi đất, xói mòn, xạt lở mái đập và có khả năng gây phá huỷ đập.
Do vậy ta phải có các biện pháp làm giảm áp lực thấm bằng cách lắp đặt thiết
bị thoát nớc nhằm đa dòng thoát ra hạ lu đập đợc dễ dàng và an toàn, hạ
thấp đờng bo hoà không cho dòng thấm thoát ra ở mái hạ lu gây sạt lở mái
dốc, đa dòng thấm vào vật thoát nớc tăng ổn định cho đập.
2/. Hình thức, cấu tạo thiết bị thoát nớc :

ỏn mụn hc thy cụng

13

a, Phần lòng sông :
ứng với mặt cắt lòng sông là trờng hợp hạ lu đập có nớc. Tuy nhiên
theo tài liệu đ cho mực nớc hạ lu lớn nhất
MNHL
= +112,5 m vậy so với
cao trình đỉnh đập mực nớc hạ lu không lớn lắm nên ở đây chọn hình thức
thoát nớc kiểu lăng trụ. Cao trình đỉnh lăng trụ chọn cao hơn mực nớc hạ
lu lớn nhất để đảm bảo trong mọi trờng hợp đờng bo hoà không đi xuyên
qua mái hạ lu. Trong đồ án này dựa vào kinh nghiệm đ có từ những công
trình đ đa vào sử dụng ta chọn cao trình đỉnh lăng trụ thoát nớc cao hơn
mực nớc hạ lu lớn nhất 1,5m
đỉnh lăng trụ = 112,5 + 1,5 = +114 m
Bề rộng của đỉnh thiết bị thoát nớc B
tn
=2 m. Khối lăng trụ đợc xếp
bằng đá hộc hệ số mái chọn nh sau:
Hệ số mái phía hạ lu m
hl
=2.0
Hệ số mái phía thợng lu m
TL
= 1,5
Để đảm bảo không xảy ra hiện tợng trôi đất tại phần tiếp giáp giữa
thân đập và vật thoát nớc ta bố trí tầng lọc ngợc (Chi tiết xem trong bản vẽ)
b, Phần trên sờn đồi :

Từ cao trình +11,4m trở lên (Từ cao trình đỉnh lăng trụ) ứng với trờng
hợp hạ lu đập không có nớc, để tiết kiệm vật liệu mà vẫn đảm bảo an toàn ta
bố trí thiết bị thoát nớc kiểu áp mái. Cao trình đỉnh của thiết bị thoát nớc
kiểu áp mái luôn cao hơn điểm ra của đờng bo hoà ứng với từng vị trí cụ
thể là 0.5m.
C/. Tính thấm qua đập đất và qua nền
I-nhiệm vụ và trờng hợp tính toán.
1.Mục đích:
Tính toán thấm xác định lu lợng dòng thấm qua đập và nền.Trên cơ
sở đó tìm lu lợng tổn thất của hồ do dòng thấm gây ra và có biện pháp
phòng chống thấm thích hợp.
Xác định đờng bo hoà, từ đó tìm ra đợc áp lực thấm dùng tính toán
ổn định của mái đập.
Kiểm tra độ bền thấm của đập và nền.
2/. Các trờng hợp tính toán :
Trong thiết kế đập đất cần tính thấm với các trờng hợp làm việc khác
nhau của đập.

ỏn mụn hc thy cụng

14

Thợng lu là MNDBT, hạ lu là mực nớc min tơng ứng; thiết bị
chống thấm thoát nớc làm việc bình thờng
Thợng lu là MNLTK, hạ lu là mực nớc max tơng ứng.
ở thợng lu mực nớc rút đột ngột.
Trờng hợp thiết bị thoát nớc làm việc không bình thờng.
Trờng hợp thiết bị chống thấm bị hỏng.
(Trong đồ án này chỉ tính toán với trờng hợp thứ nhất).
3/. Các mặt cắt tính toán : Tính với 2 mặt cắt đại biểu

Mặt cắt lòng sông ( chỗ tầng thấm dày nhất ) ứng với cao trình đáy đập
+ 104 (m)
Mặt cắt sờn đồi ( đập trên nền không thấm ) ứng với cao trình đáy đập
+112,5(m)
II/.Tính thấm cho mặt cắt ở lòng sông.
1/. Tính cho trờng hợp MNDBT:
Tại mặt cắt này có tầng thấm dầy 5 m ( Theo cắt dọc đ cho )
Các số liệu phục vụ tính toán
Tại vị trí thấp nhất của lòng sông đáy sông

= 104 m
Cao trình đỉnh đập so với cao trình đáy sông H = 148,1 - 104 = 44,1
h
1
Là độ sâu nớc trớc đập h
1
= 40 m ; m
1
= 40 ; m
tb
= 3,375
L= m
1
.H
đ
+B
đập
+m
tb
(

đỉnh đập
-
đỉnh lăng trụ
)- m
lt
(
đỉnh lang trụ
-
mực nớc hạ lu
)
L = 4. 44,1 + 5 + 3,375 . ( 148,1 - 114 ) - 1,5( 114 - 112,5 ) = 294(m)
T = 5 m.
: Độ dày trung bình tờng nghiêng =
)(2
2
31
m=
+

Z
o
= cos =2,4.cos 14
o
56 =1,94 (m)
h
2
: Độ sâu mực nớc hạ lu h
2
= MNHL -
đáy sông

= 112,5 - 104 =
8,5(m)
Hệ số thấm của đất đắp đập : k
đ
= 10
-5
cm/s.
Hệ số thấm của đất nền : k
n
=10
-6
cm/s.
Hệ số thấm đất sét làm tầng chống thấm k
0
= 4.10
-9
cm/s.

ỏn mụn hc thy cụng

15

5,8.5,15.44,0294
40
10
).4229(2
40
10
3
6

3
2
3
2
5
+

+


=

h
h
h
q
Sơ đồ tính toán nh sau:
Zo=1,94m
=2,0
m
mh3
h3
m
1
=
3
,
2
5
X 104

m
1
=

4
,
0
MNTL +144m
+112,5m

Dùng phơng pháp phân đoạn để tính. Bỏ qua độ cao hút nớc a
o
ở cuối
dòng thấm, lu lợng đơn vị q và độ sâu h
3
sau tờng nghiêng đợc xác định
từ hệ phơng trình sau:

)
sin
.( T
t
hh
2
Zhh
kq
31
0
2
3

2
2
1
0

+



=


2
,
23
3
2
2
2
3
44,0
)(
.
)(2
.
hmTL
Thh
k
mhL
hh

Kq
lt
nd
+

+


=

Thay các trị số vào phơng trình trên ta có :
4
5).40(
.
'2014sin.0,2.2
94,140
10.4
3
0
22
3
2
9
hh
q

+

=

Lập bảng tính thử dần ta đợc kết quả :
q = 5,43.10
-6
(m
2
/s) ; h
3
= 17,56 m
Phơng trình đờng bo hoà trong hệ trục toạ độ XOY: (Toạ độ trong hình vẽ)
x
mhL
hh
hy .
3
2
2
2
3
2
3


=

nx 05,1308.
.56,17,4294
5,856,17

56,17
22
2
=


=

Bảng tính toạ độ các điểm trên đờng bo hoà
Mặt cắt lòng sông
TT
x
Y
1 0 17,54993
2 30 16.628
3 60 15.65

ỏn mụn hc thy cụng

16

4 90 14.61
5 120 13.49
6 150 12.27
7 180 10.91
8 200 9.90
9 210 9.35
10 224,5 8.50
III/. Tính thấm cho mặt cắt sờn đồi.
Tại mặt cắt này nền đập không thấm nớc , hạ lu không có nớc, thoát

nớc kiểu áp mái.
1/. Lu lợng thấm
a. Sơ đồ tính:
Kđ
h3
0
y
MNTL +144m
Ko m =4
x


ỏn mụn hc thy cụng

17

Đây là trờng hợp đập trên nền không thấm nớc, thiết bị thoát nớc
kiểu áp mái phơng trình tính toán xác định q
đ
, h
3
và a
o
nh sau:
)' (2
).(
3
2
0
2

3
o
d
ammhL
ahK
q


=

5.0'
.
+
=
m
a
Kq
o
d


sin.2
.
2
2
3
2
1
0
Zohh

Kq

=

= (1+3,0)/2 = 2,0 m ; = arccotg(m)
Zo = .cos = 2,0. 0,97 = 1,94 m
Sin = 0,242
Cao trình đáy đập tại mặt cắt nàylấy bằng +10 m.
m
1
=40 : hệ số mái dốc thợng lu.
h
1
= 144 - 112,5 = 31,5m
L = (m + m) . (
đỉnh đập
-
đáy
) + B =7,375(1478,1 - 112,5)+5=262,55
Tờng nghiêng làm từ đất sét chế bị có hệ số thấm K
o
= 4.10
-9
(m/s)
Bỏ qua độ cao hút nớc a
o
( lấy a
o
= 0)
Ta có q=

)
sin
20
20
(
22
3
2
x
hm
K
o


q=
)
)(2
(
31
2
3
hmL
h
K
d


Giả hệ phơng trình trên ta đợc
q = 3,438 .10
-6

(m
2
/s)
h
3
= 12,76 m
Đờng bo hoà tợng trng có dạng.

xxx
K
q
hy
d
69,08,162.
10
10.438,3.2
76,12.
2
5
6
3
2
===

ỏn mụn hc thy cụng

18

Bảng tính toán toạ độ điểm thuộc đờng bo hoà
mặt cắt sờn đồi
TT X Y
1 0 12.26
2 25 12.06
3 50 11.33
4 75 10.54
5 100 9.69
6 125 8.75
7 150 7.70
8 175 6.48
9 200 4.98
10 225 2.75
D/. tính toán ổn định mái đập.
I/. Trờng hợp tính toán.
Theo qui định của qui phạm, khi thiết kế đập đất, cần kiểm tra ổn định
với các trờng hợp sau :
1/. Cho mái hạ lu
Khi thợng lu là mực nớc dâng bình thờng, hạ lu là chiều sâu
nớc lớn nhất có thể xảy ra, thiết bị chống thấm và thoát nớc làm việc bình
thờng (tổ hợp cơ bản).
Khi thợng lu có MNLTK, sự làm vệc bình thờng của thiết bị thoát
nớc bị phá hoại (tổ hợp đặc biệt).
2/. Cho mái thợng lu
Khi mực nớc hồ rút nhanh từ MNDBT đến mực nớc thấp nhất có thể
xảy ra (cơ bản).

Khi mực nớc thợng lu ở cao trình thấp nhất (nhng không nhỏ hơn
0,2 Hđập ) (tổ hợp cơ bản).
Khi mực nớc hồ rút nhanh từ MNLTK đến mực nớc thấp nhất có thể
xảy ra (tổ hợp đặc biệt).
Trong đồ án này chỉ giới hạn tính toán ổn định cho mái hạ lu trong
trờng hợp thợng lu là MNDBT và hạ lu có mực nớc max
II/. Tính toán ổn định mái bằng phơng pháp cung trợt.

ỏn mụn hc thy cụng

19

1/. Tìm vùng có tâm trợt nguy hiểm : Sử dụng 2 phơng pháp
a, Phơng pháp Filennit :
Theo Filennit, tâm trợt nguy hiểm nằm ở lân cận đờng MM(hình
vẽ). Điểm M đợc xác định dựa vào các góc và , các góc này phụ thuộc
độ dốc mái đập tra bảng (4-1) giáo trình Thuỷ Công tập I trang 79. Trong
trờng hợp này m
TB
= 3,375 = 35
o
và = 25
o
. Điểm M đợc xác định
nh trong hình vẽ.
b, Phơng pháp Fanđêep
Theo phơng pháp này tâm cung trợt nguy hiểm nằm ở lân cận hình
thang cong abcd (hình vẽ) . Để xác định khu vực này thì từ điểm giữa mái đập
hạ lu ( khi mái có độ dốc khác nhau thì lấy trị số trung bình) ta kẻ một đờng
thẳng đứng và một đờng hợp với mái dốc một góc 85

o
. Cũng lấy điểm đó làm
tâm vẽ các cung tròn có bán kính R và r, các bán kính này phụ thuộc vào
chiều cao đập và độ dốc mái trung bình. Tra bảng 4-2 giáo trình Thuỷ Công
tập I trang 80 ta đợc: r/H =1,19; R/H=2,84
Với H
đ
= 44,1 m r = 52,48 m ; R = 125,2m .
Kết hợp hai phơng pháp ta tìm đợc phạm vi có khả năng chứa tâm
cung trợt nguy hiểm nhất là đoạn AB. Trên đó ta giả định các tâm O
1
, O
2

,O
3
vạch các cung tiếp xúc với tầng không thấm nớc của nền đập (Tiếp
xúc với nền đá), tiến hành tính toán hệ số an toàn ổn định K
1
, K
2
,K
3


cho các
cung tơng ứng, vẽ biểu đồ quan hệ giữa K
i
và vị trí tâm O
i

ta xác định đợc
trị số K
min
ứng với các tâm O. Từ vị trí của tâm O ứng với K
min

đó kẻ đờng
thẳng NN vuông góc với đờng MM
1
,trên đờng NN ta lại lấy các tâm O
khác vạch các cung trợt mới, giả thiết các cung trợt này cũng tiếp xúc với
nền đá, tính hệ số K ứng với các cung này, vẽ biểu đồ quan hệ giữa K
i
và vị trí
tâm O
i
ta xác định đợc trị số K
min min
ứng với các cung trợt giả thiết.
2/. Xác định hệ số an toàn K cho một cung trợt bất kỳ :
Theo Ghecxevanop ta chia khối trợt thành các dải có chiều rộng dải
là b với b = R/m, (R-bán kính vòng cung trợt, m-số nguyên lấy bằng 10-20
tuỳ theo từng cung trợt). Ta có công thức tính hệ số ổn định:
K =
(
)

+
=
n
nnnnn
gt
ct
T
lCtgWN
M
M

.
(3-2)
Các ký hiệu trong bảng tính :

n
, C
n
- góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở đáy dải thứ n .
l
n
- bề rộng dải thứ n : l
n
=b/cos
n
(m)
W
n
- áp lực thấm ở đáy dải thứ n: W

n
=
n
.h
n
.l
n
(T/m) .

ỏn mụn hc thy cụng

20


n
: Trọng lợng riêng của nớc
n
= 1 (T/m).
sin
n
=
m
n
(trong đó n là số thứ tự dải)
N
n
,T
n
-thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lợng dải G
n

N
n
= G
n
. cos
n
(T/m)
T
n
= G
n
. sin
n
(T/m)
G
n
- trọng lợng dải thứ n: G
n
= b(
i
.h
i
)
h
i
chiều cao trung bình của phần dải tơng ứng có dung trọng là
i
Đối với đất, đá ở trên đờng bo hoà lấy dung trọng tự nhiên
tn

.
Đối

với đất, đá ở dới đờng bo hoà lấy dung trọng bo hoà
bh
.

bh
=
k
+
n
. n
n : hệ số rỗng của đất

k
: trọng lợng riêng khô
Dựa vào công thức trên và các số liệu đầu bài đ cho lập các bảng tính
xác định trị số K
min minb
(Trang bên)
Từ các số liệu trong bảng ta xác định đợc K
minmin
=1,28
3/. Đánh giá tính hợp lý của mái.
Mái đập đảm bảo an toàn về trợt nếu thoả mn điều kiện K
min
<[K]
Trong đó [K] phụ thuộc cấp công trình và tổ hợp lực tác dụng lên công
trình đó (tra bảng P1-7 GT ĐAMN : [K] = 1,2

Tuy nhiên cần đảm bảo điều kiện kinh tế, cần khống chế : K
min
1,15
[K]
Theo kết quả tính toán trong các bảng tính trên hệ số an toàn nhỏ nhất
[K]<K
minmin
=1,28<1,15[K]
Vậy mái đập thoả mn cả 2 điều kiện về kinh tế và kĩ thuật.
E. Cấu tạo chi tiết.
I.Đỉnh đập
Vì trên đỉnh đập không làm đờng giao thông nên chỉ cần phủ 1 lớp
dăm sỏi dầy 20 Cm . Mặt đỉnh đập dốc về 2 phía độ dốc i=2%
II.Bảo vệ mái đập.

ỏn mụn hc thy cụng

21

1. Mái thợng lu:
Theo kết quả tính toán chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm sóng 1% là
1,4 m với chiều nh vậy ta chọn hình thức bảo vệ mái = đá lát khan
2. Mái hạ lu:
Mái hạ lu đập cần đợc bảo vệ chủ yếu chống xói do nớc ma gây
ra. ở đây ta chọn phơng pháp trồng cỏ để bảo vệ mái. Trên mái hạ lu đập
đào các rnh nhỏ nghiêng với trục đập 1 góc 45
o
để tập trung nớc ma, đồng
thời phân khu vực trồng cỏ thành các ô nhỏ. Trong các rnh này có xếp đá
dăm để giảm tốc độ nớc chảy, nớc từ các rnh tập trung vào các mơng

ngang bố trí tại cơ đập.
III. Nối tiếp đập với nền và bờ.
1. Nối tiếp đập với nền.
Tại các vị trí tiếp xúc giữa đập và nền ta tiến hành bóc bỏ 1 lớp đất
phong hoá mạnh chiều dày trung bình lớp đất bóc bỏ là 1m.
2. Nối tiếp đập với bờ.
Để đảm bảo an toàn về thấm, tránh hiện tợng nớc thấm qua phần nối
tiếp giữa thân đập và bờ đá ta dùng đất sét tạo chân răng cắm sâu vào bờ đá 1
khoảng 0,5 m.
G. Kết luận.
Hà Nội, ngày ././2010
Sinh viên thực hiện