Bài giảng ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH - Chương 3 Tính toán cho dòng thấm NDĐ pdf

III. TÍNH TOÁN CHO CÁC DÒNG THẤM
NDĐ
CÁC BÀI TOÁN CỤ THỂ
1. Nước không áp, đáy cách nước nằm ngang, dòng
thấm ổn định
h
1
h
x
h
2
x
1
x
2
l
1-2
2
1
x
0
x
x
h
l
1-x
1. Nước không áp, đáy cách nước nằm ngang,
dòng thấm ổn định
 Tại tiết diện bất kỳ F = H.B
Q = k.B.h
x

.I
I=-dh/dx
 q = -kh
x
dh/dx
 q.dx = -k.h
x
.dh
1. Nước không áp, đáy cách nước nằm ngang,
dòng thấm ổn định
 Tích phân từ mặt cắt 1 đến mặt cắt 2
 

2
1
2
1
x
x
h
h
x
.dhk.hq.dx
 

2
1
2
1
x

x
h
h
.dhhdxq
x
k
 


2
1
2
212
hh
2
1
.xxq  k


21
2
2
2
1
2
hh
q




l
k
Q, K: hằng
số
Q/B=q
1. Nước không áp, đáy cách nước nằm ngang,
dòng thấm ổn định
 Lưu lượng đơn vị từ mặt cắt 1 đến mặt cắt 2


21
2
2
2
1
2-1
2
hh
q



l
k


-x
l
k
1

2
x
2
1
x-1
2
hh
q


 Lưu lượng đơn vị từ mặt cắt 1 đến mặt cắt x
 Dòng thấm ổn định
x-12-1
q q 
1. Nước không áp, đáy cách nước nằm ngang,
dòng thấm ổn định
 Dòng thấm ổn định




-x
l
k
l
1
2
x
2
1

21
2
2
2
1
x12-1
2
hh
2
hh
k qq








x
l
l




1
21
2
2

2
1
2
1
2
x
hh
hh


x
l
l




1
21
2
2
2
1
2
1x
hh
hh
phương trình đường cong mực nước dưới đất cho dòng ngầm có
đáy cách nước nằm ngang
I.2 Nước ngầm, môi trường đồng nhất, đáy

cách nước nằm nghiêng, dòng thấm ổn định
h
1
h
2
x
1
x
2
l
1-2
2
1
x
0
x
x
H
l
1-x
H
1
h
y
H
2
I.2 Nước ngầm, môi trường đồng nhất, đáy
cách nước nằm nghiêng, dòng thấm ổn định
 Tính lưu lượng








dx
dH
tb
KBhQ
dHKhqdx
tb




2
1
2
1
dHKhqdx
tb
x H
Hx


2
1
2
1

dHKhdx
tb
x H
Hx
q
 Tích phân 2 vế từ mặt cắt 1 đến mặt cắt 2
I.2 Nước ngầm, môi trường đồng nhất, đáy
cách nước nằm nghiêng, dòng thấm ổn định
 Giải phương trình tích phân




12tb12
Kh -q HHxx 
21
12
tb
Kh -q



l
HH




21
2121

2
hh
Kq




l
HH
I.2 Nước ngầm, môi trường đồng nhất, đáy
cách nước nằm nghiêng, dòng thấm ổn định
 Lưu lượng đơn vị từ mặt cắt 1 đến mặt cắt 2
 Lưu lượng đơn vị từ mặt cắt 1 đến mặt cắt x
 Dòng thấm ổn định q
1-2
=q
1-x




21
2121
2-1
2
hh
K q





l
HH




x
x
l
HH




1
1x1
x-1
2
hh
K q
Từ h
1
, h
2
, độ nghiêng đáy cách nước, tính được H
x









x
x
l
HH
l
HH






1
1x1
21
2121
2
hh
K
2
hh
K
I.3 Nước có áp, môi trường đồng nhất, đáy
cách nước nằm ngang, dòng thấm ổn định
x

1
x
2
l
1-2
2
1
x
0
x
x
H
l
1-x
H
1
H
x
H
2
m
I.3 Nước có áp, môi trường đồng nhất, đáy
cách nước nằm ngang, dòng thấm ổn định
 Tính lưu lượng Q = K.B.m.J (theo Darcy)








dx
dH
K.m.B.Q
K.m.dH
q.dx


 Tích phân 2 vế từ mặt cắt 1 đến mặt cắt 2


2
1
2
1
K.m.dH
q.dx
x H
Hx
I.3 Nước có áp, môi trường đồng nhất, đáy
cách nước nằm ngang, dòng thấm ổn định


2
1
2
1
dHK.mdxq
x H
Hx

q, K, m, B: hằng số




1212
HHK.mxxq 


21
21
HHK.m
q



l
I.3 Nước có áp, môi trường đồng nhất, đáy
cách nước nằm ngang, dòng thấm ổn định


x
l



1
x1
x-1
HH

K.mq
 Lưu lượng đơn vị từ mặt cắt 1 đến mặt cắt x
 Dòng thấm ổn định q
1-2
=q
1-x




x
ll




1
x1
21
21
HH
K.m
HH
K.m


211211 
 llHHHH
xx
Từ H

1
, H
2
, x, tính được H
x
II. Môi trường thấm không đồng nhất
 Đối với nước ngầm
 Khi dòng thấm song song với mặt phân lớp
 Khi dòng thấm vuông góc với mặt phân lớp
III. Một số bài toán ứng dụng
 Dòng thấm vào kênh
 Sự dâng cao mực nước ngầm ổn định
 Dòng thấm qua khu đất giữa 2 sông khi có
nước mưa cung cấp thường xuyên
III.1. Dòng ngầm thấm vào kênh
 Kênh đào hoàn chỉnh: Đáy kênh đào tới đáy
cách nuớc
 Kênh đào không hoàn chỉnh: Đáy kênh đào
không tới đáy cách nước
III.1.a Dòng ngầm thấm vào kênh hoàn chỉnh
 Sơ đồ
H
H
1
R
1 2








dx
dH
K.B.2Q
 Lưu lượng từ 2 phía vào kênh
III.1.a Dòng ngầm thấm vào kênh hoàn chỉnh
 Tính lưu lượng từ một phía vào kênh







dx
dh
K.h.B.Q
1
K.h.dh
.dxq
1

 Tích phân 2 vế từ mặt cắt 1 đến mặt cắt 2


12
1
K.h.dh

.dxq
x
1
H
Hx
III.1.a Dòng ngầm thấm vào kênh hoàn chỉnh


12
1
h.dhKdxq
x
1
H
Hx
Q, K, m, B: hằng số
 


22
1121
HH
2
1
Kxxq 


2R
HHK
q

2
1
2
1


III.1.a Dòng ngầm thấm vào kênh hoàn chỉnh
 Lưu lượng và lưu lượng đơn vị từ hai phía vào kênh
 Lưu lượng thấm vào một đoạn kênh có chiều dài L


R
HHK
q
2
1
2




R
HHK.L
Q
2
1
2


III.1.b Dòng ngầm thấm vào kênh không hoàn chỉnh

 Dòng thấm vào kênh chỉ có tác động đến độ sâu H
o
 Thực nghiệm: Ho = 1.3(S+d)
R
1 2
H
o
h
o
S
d
III.1.b Dòng ngầm thấm vào kênh không hoàn
chỉnh
 Lưu lượng từ một phía vào kênh







dx
dh
K.h.B.Q
1
K.h.B.dh
.dxQ
1

 Tích phân 2 vế từ mặt cắt 1 đến mặt cắt 2



o
o
h
Hx
K.h.B.dh
.dxQ
2
1
x
1
III.1.b Dòng ngầm thấm vào kênh không hoàn
chỉnh


o
o
h
Hx
h.dhK.BdxQ
2
1
x
1
Q, K, m, B: hằng số
 


2

o
2
o12
Hh
2
1
K.BxxQ 


2R
hHK.B
Q
2
o
2
o




2R
hH
K.q
2
o
2
o


 Lưu lượng thấm vào một đoạn kênh có chiều dài L



R
hHK.L
Q
2
o
2
O


III.2 Sự dâng cao mực nước ngầm ổn định
 Khi xây dựng công trình dâng nước, khi nước sông dâng
vào mùa lũ nước ngầm dâng theo
 Bài toán: xác định mức nước ngầm thay đổi
h
s
h
1
z
s
z
1
l
2
l
1
?