Tiểu luận Thiết kế đập đất

Tiêu luận

Đề án: Thiết kế đập đất


hittp://www.haquangnguyen.co.cc

ĐỒ ÁN SỐ 2
THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT

DE BAI: C16
A. TÀI LIỆU CHO TRƯỚC
1. Nhiệm vụ cơng trình . Hồ chứa nước H trên sông S đảm nhiệm vụ sau :
1. Cấp nước tưới cho 1650 ha ruộng đất canh tác.
2. Cấp nước sinh hoạt cho 5000 dân
3. Kết hợp nuôi cá ở lịng hồ, tạo cảnh quan mơi trường, sinh thái và
phục vụ du lịch.

1Ư. Các cơng trình chủ yếu ở khu đầu mối.
1. Một đập chính ngăn sơng.
2. Một đập tràn tháo lũ.

3. Một cống đặt dưới đập để lấy nước.
IH/. 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 lịng
sơng trong bảng 1. Tầng đá gốc rắn chắc mức độ nứt nẻ trung bình, lớp phong

hóa dày từ 0,5 + Im.

3. Vật liệu xây dựng
Đất : Xung quanh vị trí đập có các bãi vật liệu A (trữ lượng 800.000 mỷ,
cự ly 800m); B ( trữ lượng 600.000 mỶ, cự ly 600 m ) ; C ( trữ lượng 1 km ).
Chất đất là loại pha cát, thấm nước tương đối mạnh, các chỉ tiêu như ở bảng 1.

Điều kiện khai thác bình thường.

Đất sét: có thể khai thác tại vị trí cách đập 4 km, trữ lượng đủ làm thiết
bị chống thấm.
Đá: Khai thác ở vị trí cách cơng trình 8 km, trữ lượng lớn, trữ lượng
đảm bảo đắp đập, lát mái. Một số chỉ tiéu co ly: @ = 32°; n= 0,35 ( của đống
đá ); +, =2.5 T/mỶ (của đá)
Cát, sỏi : Khai thác ở các bãi dọc sông, cự ly xa nhất là 3 km, trữ lượng
đủ lớn làm tầng lọc . Cấp phối như ở bảng 2.


—————_
— ——————————— lí(0./111.]GQLG1121LCL)C1UCO.CC
Bảng 1 — Chỉ tiêu cơ lý của đất nền và vật liệu đắp đập

Chitieu

| HS

@ (độ)

rốn | DO dm

Loai

W%

C(T/m?)

Tu

Bao

nhién | hoa

Tu

Bão

| Xk

nhién | hoa

x

(T/m’) | (m/s)

n
Dat

dap

dap

035|

(ché bi)

20 | 23 |

20 | 3,0 | 24 | 1,62 | 10°

22

l7

13

5,0

3,0

0,40;

18

30

27

0

0

1,60 | 10

0,39

24

26

22

1,0

0/7

1,59 | 10°

Sét (ché bi) | 0,42

Cát
Đất nền

1,58

|4.102

Bảng 2-Cấp phối của các vật liệu dap dap

Loại

Oa

đo

đo

đo

Đất thịt pha cát

0,005

0,05

0,08

Cát

0,05

0,35

0,40

Soi

0,5

3,00

5,00

4.Đặc trưng hồ chứa
- Các mực nước trong hồ và mực nước hạ lưu : bảng 3.
- Tràn tự động có cột nước trên dinh tran H,,,, = 3m
- Vận tốc gió tính tốn ứng với mức đảm bảo P% :

P%

2

V(m/s) | 32

3

5

20

30

50

30

26

17

14

12

- Chiểu dài truyền sóng ứng với
MNDGC: D’= D+0,3 km.

MNDBT

: D (bảng

- Đỉnh đập khơng có đường giao thơng chính chạy qua.

Đồ án mơn học thủy cơng

3); ứng với


—)

tip

rage

iyen.coce

5. Tai liệu thiết kế cống
- Lưu lượng lấy nước ứng với mực MNDBT và MNC (Q,) : bảng 3.
- Mực nước khống chế đầu kênh tưới : bảng 3.
- Tài liệu về kênh chính:

hệ số mái m

= 1,5;

độ nhámn=0,025;

độ dốc đáy: ¡ = (3+ 5) x 102
B/. NỘI DUNG THIẾT KẾ
1/. Thuyết minh
- Phân tính chọn tuyến đập , hình thức đập;
- Xác định kích thước cơ bản của dập;

- Tính tốn thấm và ổn định;
- Chọn cấu tạo chỉ tiết.

2/. Bản vẽ

- Mặt bằng đập;
- Cát dọc đập ( hoặc chính diện hạ lưu );
- Các mặt cắt ngang đại biểu ở giữa lịng sơng và bên thêm sông;
- Các cấu tạo chỉ tiết.

.

Đặc trưng hồ chứa
sơ đồ

29

Cc

D

MNC

2,0

123,5

km) |

(m)

Mực nước hạ lưu (m)

MNDBT

(m)

146,0

Đồ án mơn học thủy cơng

Bình thường

|.

112,0

114,2

(Qtk)

3


—————————————————— lí(0./hLiU.]id(LG1121121.V01.C0.CC

A/. NHUNG VAN BE CHUNG.

BÀI LÀM

1. Nhiệm vụ cơng trình.
Hồ chứa nước H trên sơng S đảm nhiệm vụ sau :
1. Cấp nước tưới cho 1650 ha ruộng đất canh tác.
2. Cấp nước sinh hoạt cho 5000 dân
3. Kết hợp ni cá ở lịng hồ, tạo cảnh quan mơi trường, sinh thái và
phục vụ du lịch.

1Ư. Chọn tuyến đập :
Dựa vào bình đồ khu đầu mối đã cho, phân tích các điều kiện địa hình
cụ thể (địa hình, địa chất, vật liệu địa phương...) chọn tuyến đập B - B là hợp

lý.

IH/. Chọn loại đập :
Qua phân tích các điều kiện địa hình, địa chất, tình hình cung cấp vật
liệu tại chỗ, ta chọn phương án xây dựng đập đất để tận dụng vật liệu sẵn có
của địa phương nơi xây dựng cơng trình.

IV/. Cấp cơng trình và các chỉ tiêu thiết kế

1/. Cấp cơng trình:
Theo quy phạm thiết kế đập đất đầm nén, cấp cơng trình được xác định

từ 2 điều kiện:

Theo chiêu cao cơng trình và loại nên.
Chiều cao đập sơ bộ xác định theo công thức:
=152m

Vdỉnh đập = ( MNLTK

+ d ) = (MNDBT

+ Hmax

+ d ) = 146 + 3 + 3

Chiều cao cơng trình = V đỉnh đập — V day cong trinh

152 - 104 = 48(m)
Với chiều cao đập sơ bộ tính Hạ = 40m, đập sử dụng vật liệu địa phương,
tra trong phụ lục PI-1 được cơng trình cấp II.
Theo nhiệm vụ của cơng trình và vai trị của cơng trình trong hệ thống
Tra trong bảng P 1-2 (Đồ án thuỷ công)
= Cơng trình cấp IV.

Đồ án mơn học thủy cơng

4

_Ầ................
Theo quy phạm chọn cấp cơng trình có mức độ quan trọng hơn. Như
vậy cơng trình được xác định là cơng trình cấp II.

2/. Các chỉ tiêu thiết kế:
Từ cấp cơng trình xác định được
- Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất (Bảng PI-3):

P=1%

- Hệ số tin cậy (Bảng P1-6):

K,=1,2

- Tần suất gió lớn nhất tính tốn (Theo QP TCVN - CI1-78):

P=4%

- Gió bình qn lớn nhất: P=50% (áp dụng đối với tất cả mọi cấp cơng

trình)

- Các mức đảm bảo sóng(Bảng P2-1) :

P=30%

- Độ vượt cao của đỉnh đập trên đỉnh sóng. Hệ số an tồn ổn định trượt
với tổ hợp lực cơ bản và đặc biệt (Theo QPVN 11-77) : a=0.5m; a=0.4m

B. CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP:
1/.Đỉnh đập.

1/.Cao trình đỉnh đập:
Theo quy phạm thiết kế đập đất đầm nén cao trình đỉnh đập được xác
định theo 2 cấp mực nước.
a. Theo mực nước dâng bình thường:

Vag =MNDBT
+ Ah+hạ+a

(1-1)

b. Theo mực nước dâng gia cường:

Vaa=MNDGC + Ah’ +h’, +a’

(1-2)

Trong đó: Ah và Ah’ : Độ dẻnh do gió ứng với gió tính tốn lớn nhất và

gió bình qn lớn nhất.

hy va h’, : Chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1% ) ứng với gió tính

tốn lớn nhất và gió bình qn lớn nhất.
a=0,5m,

a=04m

a. Xác định Ah và hụ ứng với gió tính tốn lớn nhất V.
* Xác định độ dễnh do gió Ah theo cơng thức:
2
Ah= 210°
D .cos@
(m) (1-3)
gH

Trong đó :

Đồ án mơn học thủy công

5


———————————————————— lií(0./hLiu.]id(UG11011L.V01.C0.CC
V : Vận tốc gió tính tốn 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 trường

H:

Chiêu sâu mực nước thượng lưu đập

H=Vwwpgr- Vụy ạy = 146 - 104 = 42m

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

gió tính tốn là vơ hướng , nên ta chọn hướng bất lợi a=0
Thay các trị số vào (1-3) :
Ah=2.10°

307.2000
9,81.40

.1=0,367(m)

* Xác định chiêu cao sóng ứng với mức bảo đảm sóng 1% h ;„,.
như sau.

Theo QPTL

CI1-78, chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định

hy =K,.Ky. Ky. Ky. hyo, (1-4).
Trong đó : hạ

_- Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%.
- K,,K,,K3,K, : Cac hé sé.

- Xác định h ¡„:
- Giả thiết rằng sóng đang xét là sóng nước sâu.

H>0,52

(1-5)

- Tính các đại lượng khơng thứ ngun:
gt

Vv

gD

’v?

Trong đó :
t: Thời gian gió thổi liên tục, do khơng có tài liệu đo ta lấy t = 6 giờ.

D= 2000 m.
Ta có

st

V

_ 9,81.21600
30

= 7063.2

ø.D _ 9,81.2000
=218
y?
30°

Đồ án mơn học thủy công

6


—————_
— ——————————— lLí(U./011.]ÌGQLG11211C1LVC1UCO.CC
Tra đồ thị hình P 2.1 GT - ĐATC ta được.
Cặp trị số thứ nhất:

St _ 796325)

V

gt
V

Cặp trị số thứ 2:

a.D =218>
Chọn cặp có tri số nhỏ.

<

[.
=10

2 =0,0095

>!

a

II

104V _10430 =318
—g — 981
_eT
0,0095.V? _ 0,0095.307

= 0,872

Tri s6 4 duoc xdc dinh nhu sau

1-É—

(m)

(1-6)

1= 9,81.3,182 2 =15,8(m)
2.3,14

Kiém tra diéu kién (1-5)
H=42>0,5

4 =0,5 .15,8 =7,9 m.

Vay ta giả thiết tinh tốn theo sóng nước sâu là đúng.

Tính h¡„ =K,„.h,

(1-7)

Trong đó K;„

tra ở đồ thị hình P 2.1 GT - ĐATC

ứng với đại lượng

#2
v2 —218(m)
Đồ án môn học thủy công

7


—————_
— ——————————— lí(0./111.]ÌGQLG1121LCL/)C1UCO,CC
Ta được K;„ = 2,0
h,¡„ = 2.0 .0,872 = 1,788

(m)

Hé sé K,,K, tra 6 bang P 2-3 GT ĐATC, phụ thuộc vào đặc trưng lớp
gia cố mái và độ nhám tương đối trên mái.
Tra được
maim:

K;=1,0;

K;¿= 0,9.

Hệ số K; tra ở bảng P2-4 GT ĐATC, phụ

K,=

thuộc vận tốc gió và hệ só

1,5

Hệ số K, tra ở hình P2-3 GT ĐATC, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số 2

vi

Với:

A 2158 _ 9997
h„„ 1788
Sơ bộ chọn m = 4
Tra được K„= 1.3
Thay các đại lượng vào (1-4)

=> hyyg=1.0,9. 1,5. 1,3. 1,788 = 3,138 (m)
Thay các số liệu tính tốn trên vào cơng thức xác định cao trình đỉnh đập :
Vaa =MNDBT + Ah + hy +a

Vag =144 + 0,007 + 2,457 + 0,5 = 146,96 (m) lấy tròn V„¿=147 m
b, Xác định Ah

và h„ứng với gió bình qn lớn nhất Ý„„„rp.

Theo tra bang P2-1 va dé bài ta có V„„„„= 12 m/s
D’ =D + 300
m=
v2

1800 m.

Ah =2.10°Vnate P
§

Trong đó:

cosa

(m)

(1-3)

V„„p=l2m/s

: Vận tốc gió bình qn lớn nhất (m/s)

D’

=I800m_

: Đà sóng ứng với MNDGC

g

=9,81m/s” : Gia tốc trọng trường

H

: Chiều sâu nước trước đập

H' =MNLTK - V„y„„= 147 - 104 = 43(m)
Đô án môn học thủy công

8


—————————————————————

lií(0./hLul,]id(LG1101101L2C1.C0.CC

ø: Góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió. Theo tài liệu trắc đạc,
gió tính tốn là vơ hướng , nên ta chọn hướng bất lợi a=0
Thay các trị số vào (1-3)

Ah’ =2.10%

127.1800
9,81.43

.1=0,0012(m)

Xéc dinh h’, .

Theo QPTL C-1-78, chiều cao sóng leo có mức bảo đẩm 1% xác định
như sau.

h?„ =K,.K;.K.K,. hay,
Trong đó : h,¡„ - Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%.
K,,K,,K,,K, : Cac hé sé.
hạ xác định như sau ( Theo QPTL C1-78 ) .
Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu.

H>0,5 2`

(1-5)

Tính các đại lượng khơng thứ ngun : o : a2
Trong đó : t là thời gian gió thổi liên tục, do khơng có tài liệu đo ta lay t = 6

giờ =21600(s)
Ta có

1.21601
gtat _ 98121600
_ 17658
V

12

gD _ 981.1800 _ 155 6
v?
12?
Tra đồ thi hinh P2-1 GT ĐATC ta được:

Khi

gt
87
25.9

n =17658—
5

8 =1226>

¥

5

ma =012

gt

i

=1,61

va =0018

Chọn cặp có trị số nhỏ.

Đồ án môn học thủy công

9


http
#

_1,61.V _ 1,61.12
g

=1969/

9,81

7 — 0018.12 2 = 0.264

hq

SUED COLL

()

9,81

Trị số 4 dược xác định theo công thức sau

2=

gt2

(m)

27

(1-6)

1= 9,81.1,969 2 = 6,06

(m)

2.3,14

Kiểm tra điều kién (1-5)’
H=43>0,5

2’ =0,5 . 6,06 = 3,03 (m).

Vay ta giả thiết tính tốn theo sóng nước sâu là đúng.

Tính h”,¡„ =K;¿. h,
Trong
2

(1-7)’

đó K;„

tra ở đồ thị Hình P2-2 GT ĐATC

ứng đại lượng

=122,6

Ta được K;„ = 2,05

hgiq, = 2,05 . 0,264 = 0,541

m

Hệ số K;,K; tra ở bảng P2-3 GTĐATC, phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia
cố mái và độ nhám tương đối trên mái.
Tra được K,

= 1,0

; K;=

0,9

Hệ số K; tra ở bảng P2-4 GTĐATC, phụ thuộc vận tốc gió và hệ só mái m

:

K,= 11
Hệ số K, tra ở hinh P2-3 GTDATC, phu thudc vao hé số mái m và trị số 4

31%

A _ 606 _ 149,
hog

0,541

Tra ta được K,= 1,3
Thay các đại lượng vào (1-4)”

h”„„=1.0,9. 1,1. 1,3. 0,541 =0/70m
Thay các số liệu vừa tính tốn được vào cơng thức tính cao trình đỉnh
đập ứng với mực nước dâng gia cường:

Đồ án môn học thủy công

10


tp // ww hr qangngnyen.co,ce

Vyg=MNDGC + Ah’ +h’, +2”

Vas =147 + 0,0012 + 0,70 + 0,4 = 148,1(m)
So sánh kết quả tính tốn xác định cao trình đỉnh đập ứng với 2 mực
nước theo quy phạm trên, để thiên về an tồn chọn cao trình đỉnh đập:

Z4= 148,1(m)
2/. Chiêu rộng đỉnh đập.
Do thiết kế khơng có u cầu giao thơng ta có thể chọn bề rộng đỉnh
đập cho phù hợp với cấu tạo và thi công cũng như 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 tường

nghiêng ).

1U. Mái đập và cơ đập

1/. Mái đập : Sơ bộ tính theo cơng thức kinh nghiệm,
Mái thượng lưu:
Mái hạ lưu

:

m¡ =0,05.H+2,0
m,
= 0,05 .H+1,5

Trong d6: H 1a chiéu cao dap.

H= Voinn aap-Wasy aap = 148,1 - 104 = 44,1m

Thay vao cdc cong thtfc ta duoc: m, = 0,05 . 44,1 + 2,0 = 4,2;m, = 0,05 . 44,1

+ 1,5 =3.70

Ta chọn sơ bộ mái như sau:
Mái thượng lưu:
Mái hạ lưu :

= m, =4,0

m; =3,50

2/. Cơ đập :
Theo kinh nghiệm những đập cao trên 10m thì trên mái đập nên bố trí

các cơ để làm đường đi lại kiểm tra, quản lý, đặt rãnh thoát nước mưa. Cơ đập

có tác dụng làm tăng thêm độ ổn định cho mái, tập trung và thoát nước mưa
đồng thời bảo đảm thuận lợi cho q trình thi cơng, phục vụ tốt cho q trình

quản lý, vận hành và phịng chống lũ sau này. Trong điều kiện đồ án này chiều
cao đập đã tính tốn được Hạ = 44,Im ta bố trí như sau:
Mái thượng lưu khơng bố trí cơ m= 4,0

Mái hạ lưu bố trí một cơ có bể rộng mặt cơ B,„=2m, cao trình đỉnh cơ
131 m, trên đỉnh cơ bố trí một rãnh tập chung nước chạy dọc theo chiều dài

Đồ án môn học thủy công

11


—————_
— ——————————— lí(0./1UM.]GQLG11C1LCLVC1LCO,CC
đập, nối tiếp với các rãnh thốt nước ngang được bố trí chạy theo chiều mái

đập

IH/. Thiết bị chống thấm
Theo tài liệu cho, đất đắp đập và nên có hệ số thấm khá lớn nên cần có

thiết bị chống thấm cho đập và cho nên
Theo mặt cắt dọc tuyến đập đã cho tầng thấm dày T = 5 m. Như vậy
chiều dày tầng thấm nước tương đối mỏng. Ta chọn hình chống thấm kiểu
tường 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 như tài liệu đã cho, chân răng được cắm
sâu xuống nên đá Im. Kích thước cơ bản của tường nghiêng và chân răng
được chọn như sau:

1/. Chiêu dày tường nghiêng :
Trên đỉnh : ồ,> 1,0 m. Ta chọn =1,0m

Dưới đáy : thudng 8, = (5 +4) . H trong đó H là chênh lệch cột nước
thấm trước và sau tường, nhưng không nhỏ hơn 3m. Do chưa xác định được
độ chênh lệch cột nước thấm trước và sau tường nên sơ bộ chọn chiều dày đáy
tường nghiêng theo yêu cầu cấu tạo
6,=3m

2. Cao trình đỉnh tường : chọn bằng với mặt đập = + 148,1m.
3. Chiêu dày chân răng:
Để đảm bảo nối tiếp giữa tường nghiêng và chân răng tương đối thuận đồng
thời chiều dày chân răng không quá lớn ta kéo dài tường nghiêng xuống phía

dưới nên một khoảng sao cho chiều dày chân răng bằng với chiều dày đáy
tường nghiêng ồtn =3m

IV/. Thiết bị thát nước thân đập
1/. Mục đích:
Do có sự chênh lệch mực nước thượng hạ lưu đập, trong đập xuất hiện
dòng thấm. Các dòng thấm này nếu mạnh sẽ gây ra những hiện tượng bất lợi
cho đập như trơi đất, xói mịn, 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 nước nhằm đưa dịng thốt ra hạ lưu đập được dễ dàng và an tồn, hạ
thấp đường bão hồ khơng cho dịng thấm thoát ra ở mái hạ lưu gây sạt lở mái
đốc, đưa dịng thấm vào vật thốt nước tăng ổn định cho đập.

2/. Hình thức, cấu tạo thiết bị thốt nước :

Đồ án môn học thủy công

12


—————_
— —————————— lí(0./W11.]ÌGQLG11211CL/)C1UCO.CC
a, Phan lịng sơng :
Ứng với mặt cắt lịng sơng là trường hợp hạ lưu đập có nước. Tuy nhiên
theo tài liệu đã cho mực nước hạ lưu lớn nhất Vụyyy= +112,5 m vậy so với
cao trình đỉnh đập mực nước hạ lưu không lớn lắm nên ở đây chọn hình thức
thốt nước kiểu lăng trụ. Cao trình đỉnh lăng trụ chọn cao hơn mực nước hạ
lưu lớn nhất để đảm bảo trong mọi trường hợp đường bão hồ khơng đi xun
qua mái hạ lưu. Trong đồ án này dựa vào kinh nghiệm đã có từ những cơng
trình đã đưa vào sử dụng ta chọn cao trình đỉnh lăng trụ thoát nước cao hơn
mực nước hạ lưu lớn nhất 1,5m

V dinh lang tru = 112,5 + 1,5=+114m
Bề rộng của đỉnh thiết bị thoát nước B,„ =2 m.

bằng đá hộc hệ số mái chọn như sau:

Khối lăng trụ được xếp

Hệ số mái phía hạ lưu m,=2.0

Hệ số mái phía thượng lưu mạ, = 1,5
Để đảm bảo không xảy ra hiện tượng trôi đất tại phần tiếp giáp giữa
thân đập và vật thốt nước ta bố trí tầng lọc ngược (Chi tiết xem trong bản vẽ)
b, Phần trên sườn đồi :
Từ cao trình +11,4m trở lên (Từ cao trình đỉnh lăng trụ) ứng với trường
hợp hạ lưu đập khơng có nước, để tiết kiệm vật liệu mà vẫn đảm bảo an tồn ta
bố trí thiết bị thốt nước kiểu áp mái. Cao trình đỉnh của thiết bị thốt nước

kiểu áp mái luôn cao hơn điểm ra của đường
thể là 0.5m.

bão hồ

ứng với từng vị trí cụ

C/. TÍNH THẤM QUA ĐẬP ĐẤT VÀ QUA NỀN
I-nhiém vu và trường hợp tính tốn.
1.Mục đích:
Tính tốn thấm xác định lưu lượng dịng thấm qua đập và nền.Trên cơ
sở đó tìm lưu lượng tổn thất của hồ do dịng thấm gây ra và có biện pháp
phịng chống thấm thích hợp.
Xác định đường bão hồ, từ đó tìm ra được áp lực thấm dùng tính tốn

ổn định của mái dap.

Kiểm tra độ bên thấm của đập và nền.

2/. Các trường hợp tính tốn :
Trong thiết kế đập đất cần tính thấm với các trường hợp làm việc khác
nhau của đập.

Đồ án môn học thủy công

13


——————————————————— li(p./LuU,]iúgi01121121.)01..C0,CC
Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước min tương ứng; thiết bị
chống thấm thoát nước làm việc bình thường
Thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là mực nước max tương ứng.

Ở thượng lưu mực nước rút đột ngột.
Trường hợp thiết bị thốt nước làm việc khơng bình thường.
Trường hợp thiết bị chống thấm bị hỏng.
(Trong đồ án này chỉ tính tốn với trường hợp thứ nhất).

3/. Các mặt cắt tính tốn :

Tính với 2 mặt cắt đại biểu

Mặt cắt lịng sơng ( chỗ tầng thấm dày nhất ) ứng với cao trình đáy đập

+ 104 (m)

Mặt cắt sườn đồi ( đập trên nền không thấm ) ứng với cao trình đáy đập

+112,5(m)

1U/Tính thấm cho mặt cắt ở lịng sơng.
1/. Tính cho trường hợp MNDBT:
Tai mat cắt này có tầng thấm dây 5 m ( Theo cắt dọc đã cho )
Các số liệu phục vụ tính tốn
Tai vị trí thấp nhất của lịng sơng Vđáy sơng = 104 m
Cao trình đỉnh đập so với cao trình đáy sơng H = 148,1 - 104 = 44,1
h¡ Là độ sâu nước trước đập h,= 40m

; m,=40;

mụ,= 3,375

L= m,-HytBag
+My (V ginn aap ~ Vainn tang try)~ MCV aint tang tru ~ V mực nước hạ ưu)

L=4. 44,1 + 5 + 3,375 . ( 148,1 - 114) - 1,5( 114 - 112,5 ) = 294(m)
T=5m.
ð: Độ dày trung bình tường nghiêng ồ =

=2(m)

Z,= 5cosa =2,4.cos 14°56’ =1,94 (m)

8,5(m)

hạ: Độ sâu mực nước hạ lưu h

VMNHL

- Vựy ;„¿ = 112,5 - 104 =

Hệ số thấm của đất đắp đập : k, = 10° cm/s.
Hệ số thấm của đất nên :

k, =10° cm/s.

Hệ số thấm đất sét làm tầng chống thấm kụ = 4.10” cm/s.

Đồ án môn học thủy công

14


—————_
— ——————————— lí(0./111.]GQLG11C1LCLVCLLCO,CC
Sơ đồ tính tốn như sau:

1g
THƯỜNG

ang,

e2
Z2
1=294m

77777

i

X104

Dùng phương pháp phân đoạn để tính. Bỏ qua độ cao hút nước a„ở cuối

dòng thấm, lưu lượng đơn vị q và độ sâu h; sau tường nghiêng được xác định
từ hệ phương trình sau:

=k,.

4=ku(

h, -h›—Z°_h,Th,
28 sina

h hy”

4=K,.————+k„.

T)

t

(y=
h, IT

2(L—mh,) ” L+044T-m,h,

Thay các trị số vào phương trình trên ta có :

q=4.10°

40?—h?—194?_
(40—bh,).5
—+,
2.2,0.sin 14°20'
4

40? —h‡
40—h
q=105——— ?—+10°®————>——
2(229-4.h,)
294 +0,44.5-1,5.8,5
Lập bảng tính thử dân ta được kết qua :
q=5,43.105 (m?⁄);

h;= 17,56m

Phương trình đường bão hồ trong hệ trục toạ độ XOY: (Toa độ trong hình vẽ)

hà —h,`
y =, {hy =

29 52
SS ax = {308-1050

17,56.
BANG TINH TOA BO CAC ĐIỂM TRÊN DUONG BAO HOA

TT

x

1
2
3

0
30
60

A

= 17,56? - 750

MAT CAT LONG SONG

Y

17,54993
16.628
15.65

Đồ án môn học thủy công

15


—————_
— —————————— lí(0./1LU1L.ÌÌG01LG111L2L)01L.C0.CC

4
90
5
120
6
150
7
180
8
200
9
210
10
224,5
IIl/. Tinh thắm cho mặt cắt sườn đồi.

14.61
13.49
12.27
10.91
9.90
9:35
8.50

Tại mặt cắt này nên đập không thấm nước , ha lưu khơng có nước, thốt
nước kiểu áp mái.
1/. Lưu lượng thấm
a. Sơ đồ tính:

+144m

“lle

MNTL

hl=31,5m

&ị

MZ

—

H25

m—X

1=262,55m

Đồ án mơn học thủy cơng

16


Ầ
.Ơ

` ` `

........

Đây là trường hợp đập trên nên khơng thấm nước, thiết bị thốt nước
kiểu áp mái phương trình tính tốn xác định qạ, h; và a„ như sau:

ạ=——#

c5 ma)

2.(L —mh,—m'a,)

q=K

a,

*m'+0.5

q=K,.

5

h, —h,’ -Zo”
26.sina

=(1+3,0)/2 =2,0m;

o=arccotg(m)

Zo = 6.cosa = 2,0. 0,97 = 1,94 m
Sina = 0,242

Cao trình đáy đập tại mat cat nàylấy bằng +10 m.
mị¡ =40 : hệ số mái dốc thượng lưu.

hy, = 144 - 112,5 =31,5m

L=(m +m’). (Veinnaip ~ Vasy) + B=7,375(1478,1 - 112,5)+5=262,55
Tường nghiêng làm từ đất sét chế bị có hệ s6 thim K, = 4.10° (m/s)
Bỏ qua độ cao hút nước a,( lay a, = 0)

:

Ẻ =h; 20”

'Ta có q=K,„ CC
20sinx

© KG

ay

Giả hệ phương trình trên ta được
q = 3,438 .10° (m”/s)

hạ = 12/76 m
Đường bão hồ tượng trưng có dạng.

y=,|hê

5

=4 xe ]a/6- 523319”
y~ J1628~0,69x

K,

10

Đồ án môn học thủy công

17


“=1
ranqe gn SUCH COLL
BANG TINH TOAN TOA DO DIEM THUOC DUONG BAO HOA

MAT CAT SUON DOI

TT
1

x
0

Y
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/. TINH TOAN ON DINH MAI DAP.
1. Trường hợp tính tốn.
Theo qui định của qui phạm, khi thiết kế đập đất, cần kiểm tra ổn định

với các trường hợp sau :

1/. Cho mái hạ lưu
Khi thượng lưu là mực nước dâng bình thường, hạ lưu là chiều sâu
nước lớn nhất có thể xảy ra, thiết bị chống thấm và thốt nước làm việc bình

thường (tổ hợp cơ bản).

Khi thượng lưu có MNLTK,

nước bị phá hoại (tổ hợp đặc biệt).

sự làm vệc bình thường của thiết bị thoát

2/. Cho mái thượng lưu
Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDBT đến mực nước thấp nhất có thể
xảy ra (cơ bản).
Khi mực nước thượng lưu ở cao trình thấp nhất (nhưng không nhỏ hơn

0,2 Hđập ) — (tổ hợp cơ bản).

Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNLTK đến mực nước thấp nhất có thể

xảy ra (tổ hợp đặc biệt).

Trong đồ án này chỉ giới hạn tính tốn ổn định cho mái hạ lưu trong
trường hợp thượng lưu là MNDBT và hạ lưu có mực nước max

1Ư. Tính toán ổn định mái bằng phương pháp cung trượt.

Đồ án môn học thủy công

18

ẨẳẦ.111........
1/. Tìm vùng có tâm trượt nguy hiểm : Sử dụng 2 phương pháp
a, Phương pháp Filennit :

Theo Filennit, tâm trượt nguy hiểm nằm ở lân cận đường MM (hình

vẽ). Điểm M' được xác định dựa vào các góc œ và , các góc này phụ thuộc
độ đốc mái đập tra bảng (4-1) giáo trình Thuỷ Cơng tập I trang 79. Trong
trường hợp này mạ; = 3,375 — œ = 35° và B=25°.. Điểm M được xác định
như trong hình vẽ.
b, Phương pháp Fanđêep
Theo phương pháp này tâm cung trượt 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 lưu ( khi mái có độ dốc khác nhau thì lấy trị số trung bình) ta kẻ một đường
thẳng đứng và một đường hợp với mái dốc một góc 85°. Cũng lấy điểm đó làm
tâm vẽ các cung trịn 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 được: r/H =l,19; R/H=2,84
Với Hạ= 44,1 m —>r
= 52,48m

; R=125,2m.

Kết hợp hai phương pháp ta tìm được phạm vi có khả năng chứa tâm
cung trượt nguy hiểm nhất là đoạn AB. Trên đó ta giả định các tâm O;, O;
,O;.... vạch các cung tiếp xúc với tầng không thấm nước của nền đập (Tiếp
xúc với nền đá), tiến hành tính tốn hệ số an tồn ổn định K,, K; ,K¿... cho các
cung tương ứng, vẽ biểu đồ quan hệ giữa K, và vị trí tâm O, ta xác định được
trị số K;; ứng với các tâm O. Từ vị trí của tâm O ứng với K„„ đó kẻ đường

thẳng NN vng góc với đường MM, ,trén đường NN ta lại lấy các tâm O
khác vạch các cung trượt mới, giả thiết các cung trượt này cũng tiếp xúc với
nên đá, tính hệ số K ứng với các cung này, vẽ biểu đồ quan hệ giữa K, và vị trí
tâm O,ta xác định được trị số K,„„„¡„
ứng với các cung trượt giả thiết.
2/. Xác định hệ số an toàn K cho một cung trượt bất kỳ :
Theo Ghecxevanop ta chia khối trượt thành các dải có chiều rộng dải
là b với b = R/m, (R-bán kính vòng cung trượt, m-số nguyên lấy bằng 10-20
tuỳ theo từng cung trượt). Ta có cơng thức tính hệ số ổn định:

Ke Me
x”.

LW Wee,
+ LC,
À7:

(3-2)

Các ký hiệu trong bảng tính :
9,, C,- góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở đáy dải thứ n.
1,- bé rong dai thttn:

I,=b/cosơ, (m)

W,~- 4p luc thấm ở đáy dải thứ n: W,=y,.h,.l,

Đồ án môn học thủy công

(T/m).

19