Đề cương một số câu hỏi có đáp án bảo vệ đồ án thủy lực

1. Vẽ sơ đồ và trình bày cách tính khẩu diện cống hoặc kiểm tra khẩu
diện cống?
+ Sơ đồ tính
MNTL
MNHL
-2.50 -2.50
H
h
h
n
h
h
P=0
20m
Z
hp
Sơ đồ chảy qua đập tràn đỉnh rộng
+ Điều kiện để cống làm việc như đập tràn đỉnh rộng
Theo mục 3.1, QPTL C8-76, điều kiện làm việc như đập tràn đỉnh rộng:
(2÷3)H < L < (8÷10)H
Trong đó:
+ H: chiều sâu dòng chảy vào trên ngưỡng (m)
Bài toán tưới: H = Z
biển
- Z
đk
Bài toán tiêu: H = Z
đồng
- Z
đk
+ L: chiều dài ngưỡng, chọn sơ bộ L = 20m

+ Điều kiện chảy ngập
Theo mục 3.4, QPTL C8-76 chảy ngập khi:
0n
nHh
≥

Trong đó:
+
n
h
: chiều sâu nước hạ lưu kể từ ngưỡng cống (m)
+
0
H
: cột nước trước cống, có xét đến lưu tốc tới gần (m)

2g
αV
HH
2
0
0
+=

1
+ H : cột nước thượng lưu cống kể từ đỉnh ngưỡng (m)
+
0
V
: lưu tốc tới gần,

T0
Q/ΩV =
(m/s)
+ n : hệ số ngập, nằm trong phạm vi 0,75 ≤ n ≤ (0,83÷0,87). Theo
R.R.Tsugaep, n=f(
m,v
H
). Trong đó, m là hệ số lưu lượng còn
H
v
= B
Hn
/Ωh
. Tra hình 3-4 (Thiết kế cống – Nhà xuất bản nông nghiệp –
1988) tìm n.
+ Lưu lượng tháo qua cống
Chảy không ngập:

3/2
00
.H2.g.bm.εQ
∑
=

Trong đó:
+ Q: lượng tháo qua cống (m
3
/s)
+ m: hệ số lưu lượng lấy gần đúng theo Cu-min, bảng 14-3 bảng tra thủy
lực, với cửa vào tương đối thuận và có tường cánh thẳng thu hẹp dần m

= 0,34÷0,36. Chọn m=0,35.
+
0
ε
: hệ số co hẹp bên do các mố trụ gây nên, tính theo công thức

1
07,5
7,5
ΣdΣb
Σb
ε
0
=
+
=
+
=
+
∑
b
: tổng bề rộng qua nước của các khoang cống (m)
+
0
H
: cột nước tràn có kể đến lưu tốc tới gần (m)
+ g=9,81 (m/s
2
): gia tốc trọng trường
Chảy ngập:

- Lưu lượng tháo qua cống:

)h2g.(H.b h.Q
101gn
−=
∑
ϕϕ

Trong đó:
2
+
g
ϕ
: hệ số co hẹp bên,
g
ϕ
= 0,5
0
ε
+0,5 = 0,5.1+0,5 = 1
+
n
ϕ
: hệ số lưu tốc trường hợp chảy ngập, phụ thuộc vào hệ số lưu lượng
m. Tra theo bảng 14-3 giáo trình thủy công tập II ứng với m = 0,35 thì
n
ϕ
=0,93
+ h1: chiều sâu nước trên ngưỡng cống,
hpn1

Zhh −=

+
hp
Z
: độ cao hồi phục khi dòng chảy ra khỏi cống,
khphp
.hξZ
=

+
hp
ξ
: độ cao hồi phục tương đối xác định bởi biểu đồ 20 (QPTL C8-76)
phụ thuộc vào hệ số mở rộng
H
v
khi dòng chảy đi xuống hạ lưu và độ
ngập tương đối
n
ξ
.

H
n
H
Ω
B.h
v =

k
n
n
h
h
ξ =

+ hk : độ sâu phân giới (m)
3
2
k
g
αq
h =

+ q: lưu lượng đơn vị qua cống, q=Q/Bc (m
2
/s)
+ Bc: chiều rộng thông nước của cống, Bc =7,5m
+ Tính khẩu diện cống – giả thiết Q và B. Kiểm tra khả năng tháo
Chế độ chảy qua cống trong các trường hợp đều là chảy ngập nên lưu
lượng tháo qua cống được tính theo công thức tính lưu lượng qua đập tràn
3
đỉnh rộng chảy ngập (theo QPTL C8-76)

)h2g.(H.b h.Q
101gnkt
−=
∑

ϕϕ

Kiểm tra: Trong tất cả các trường hợp tính toán trên, khẩu diện cống đã
chọn đều đảm bảo khả năng tháo yêu cầu (
kt
Q
>Q).
Kết luận: Khẩu diện cống thỏa mãn.
2. Vẽ sơ đồ và trình bày phương pháp tính toán tiêu năng hạ lưu công
trình?
+ Sơ đồ tính
MNTL
-2.50 -2.50
H
P=0
20m
MNHL
h''
c
h
h
h
c
Sơ đồ tính tiêu năng
Khi đó các bước tính toán tiêu năng của cống như sau:
+ Bước 1: Xác định trạng thái chảy:
Nếu trạng thái chảy là chảy ngập: Nối tiếp sau cống là nước nhảy
ngập hoặc không có nước nhảy.
Nếu trạng thái chảy là chảy không ngập: Ta tiếp tục làm bước 2.
+ Bước 2: Xác định hình thức nối tiếp sau cống bằng cách so sánh

''
c
h
và
h
h
4
Nếu
''
c
h
>
h
h
: Nối tiếp sau cống là nước nhảy phóng xa.
Nếu
''
c
h
=
h
h
: Nối tiếp sau cống là nước nhảy phân giới.
Nếu
''
c
h
<
h
h

: Nối tiếp sau cống là nước nhảy ngập.
+ Bước 3: Nếu nối tiếp sau cống là nước nhảy phóng xa, phân giới thì
phải thiết kế tiêu năng.
Nếu nối tiếp sau cống là nước nhảy ngập thì bố trí tiêu năng theo cấu tạo.
+ Công thức tính h’c và h”c
Xác định hình thức nối tiếp sau cống: So sánh
''
c
h
và
h
h
. Trước tiên ta tính
c
τ
F
theo công thức :
3/2
0
τ
.E
q
F
c
ϕ
=

Trong đó:
+
0

E
: Năng lượng đơn vị của dòng chảy thượng lưu cống so với đáy
kênh hạ lưu.

2.g
α.V
HE
2
0
0
+=

+ H: Chiều cao cột nước thượng lưu so với đáy kênh hạ lưu
+
2.g
α.V
2
0
: Cột nước lưu tốc tới gần.
k
0
ω
Q
V =

5
+
k
ω
: Diện tích mặt cắt ướt kênh thượng lưu.

+ Q: Lưu lượng tiêu năng
+ q: Lưu lượng đơn vị tính toán
∑
=
b
Q
q

+
ϕ
: Hệ số lưu tốc của cống. Đối với đập tràn đỉnh rộng thì lấy bằng
0,95÷ 0,85 ( theo giáo trình Thủy lực tập 2 trang 176). Chọn
ϕ
= 0,95

0cc
.Eτh =


0
''
c
''
c
.Eτh =


+
c
τ

,

''
c
τ

tra phụ lục 15-1 trang 62 – Các bảng tính thủy lực.
+ Tính chiều sâu bể tiêu năng

Có thể tính theo các bước sau đây:
1. Tính d gần đúng lần thứ nhất theo biểu thức:

h
"
c1
h-hd =
hoặc giả định một trị số xấp xỉ trị số trên.
2. Với chiều sâu d
1
đã chọn, tính độ sâu co hẹp (h
c
) và độ sâu liên hiệp (h”
c
)
theo cột nước E’
0
=E
0
+d
1

bằng phương pháp được trình bày ở trên (PP của GS.
I.I.Agơrôtskin)
3. Định chiều sâu nước trong bể tiêu năng:

)h(h
"
cb
σ
=
6
4. Tính ΔZ theo CT:
[ ]
2
"
2
22'
2
2
2
c
h
hg
q
hg
q
z
σ
ϕ
−=∆
5. Tính chiều sâu d

2
(gần đúng lần thứ hai) của bể theo CT:

)()h(d
"
c2
zh
h
∆+−=
σ
6. Nếu giá trị d
2
tính ra bằng hay gần bằng giá trị d
1
đã chọn thì việc chọn d đã
đúng và d
2
là độ sâu bể cần đào. Nếu hai giá trị d chưa bằng nhau cần lấy giá
trị d
2
để tính lại lần nữa theo trình tự trên.
+ Tính chiều dài bể tiêu năng
Trong thiết kế người ta thường dùng các công thức kinh nghiệm.
Bể tiêu năng quá dài thì không cần thiết, nhưng nếu quá ngắn lại có thể
không hình thành nước nhảy ở trong bể , bể không những không thực hiện
được nhiệm vụ tiêu năng mà dòng chảy vọt ra có thể làm xói lở và phá hoại
lớp gia cố lòng dẫn hạ lưu sau bể.

Chiều dài bể theo công thức của GS. M.Đ. Tréctôuxốp:

1
. lll
nb
+=
β
Với
β
=0,8 và l
1
=0 ta có: l
b
= 0,8l
n
Tính chiều dài nước nhảy l
n
theo công thức Saphơranét: l
n
= 4,5h”
c
+ Tính chiều dài sân sau

HqkL ∆=
2
Trong đó: ΔH: chênh lệch mực nước thượng hạ lưu (m)
q: Lưu lượng đơn vị cuối sân (m
3
/s.m)
7
k: hệ số phụ thuộc tính chất đất lòng sông. Khi lòng sông là cát
mịn, cát pha k=10÷12, đất cát to, đất có tính dính k=8÷9, đất sét cứng k=6÷ 7.

3. Trình bày cách chọn, bố trí thiết bị tiêu năng. Nêu tác dụng của bể tiêu
năng, ngưỡng tiêu năng, sân sau, hố xói…?
+ Bố trí thiết bị tiêu năng
Bể tiêu năng phía biển và phía đồng làm bằng bê tông cốt thép M300, phía
dưới có BT lót M100 dày 5cm, gia cố bằng cừ tràm.
Do đặc điểm làm việc của cống làm việc 2 chiều nên ta bố trí bể tiêu năng
ở cả 2 phía. Phía biển làm việc nhiều hơn do vậy kết hợp một phần thân cống
phía biển làm bể tiêu năng. Cao trình đáy bể tiêu năng chọn -3.50 m ,thấp hơn
cao trình ngưỡng cống 1 m.
Phần cuối phần sân tiêu năng có bố trí lỗ thoát nước và ngưỡng. Các lỗ
thoát nước bố trí thành hàng so le và phía dưới có đặt tầng lọc ngược để bảo
vệ đất nền không bị mất ổn định thấm, khoảng cách giữa các lỗ thoát nước là
2 m.
Chiều dài sân tiêu năng theo kết quả thí nghiệm mô hình L
b
= 12m.
Chiều dày bể tiêu năng t = 0,5m (theo mục 6.3.4)
Nhằm tăng độ mở cửa van, ở bể tiêu năng phía đồng thiết kế thêm 1
ngưỡng trong bể tiêu năng.
+ Tác dụng của các kết cấu tiêu năng: bể tiêu năng, ngưỡng, sân sau, hố
xói…
Bể tiêu năng: Tiêu năng và bảo vệ lòng kênh sau cống.
Chiều dài bể: L
1
=(2÷3,5)ΔH
ΔH: chênh lệch mực nước thượng hạ lưu.
Chiều dày sân tiêu năng theo công thức Đômbrôpxki:
8

11

15,0 hvt =
Trong đó: t: chiều dày sân
v
1
, h
1
: lưu tốc và chiều sâu dòng chảy trước nước nhảy.
Chiều dày khoảng 0,5-1,5m.
Ngưỡng: Nhằm tăng độ mở cửa van, ở bể tiêu năng phía đồng thiết kế thêm 1
ngưỡng trong bể tiêu năng.
Sân sau: Sân sau có tác dụng tiêu hao bớt phần năng lượng còn lại sau khi đi
qua bể tiêu năng, bảo vệ lòng kênh.
Hố xói: Để đảm bảo phân bố lại dòng chảy, tiêu hao hết năng lượng, phòng
chống xói lở ở phía hạ lưu ta cần làm thêm hố phòng xói ở sau sân sau.
4. Trình bày các phương pháp tính thấm dưới đáy công trình? Phương
pháp nào cho kết quả tin cậy nhất?
+ Sự cần thiết phải tính thấm
Do có sự chênh lệch mực nước thượng hạ lưu, nền và 2 bên bờ có tính
thấm nước nên sẽ xuất hiện dòng thấm dưới đáy và 2 bên công trình. Ta phải
tiến hành giải bài toán thấm nhằm mục đích:
• Xác định lưu lượng thấm q
• Lực thấm tác dụng lên đáy công trình W
t
• Gradient thấm trung bình và gradient thấm cục bộ ở cửa ra để tiến
hành kiểm tra độ bền thấm chung và độ bền thấm cục bộ.
+ Các giả thiết cơ bản
Lời giải lý thuyết của bài toán thấm có áp được đưa ra trên cơ sở một số giả
thiết cơ bản đơn giản hóa môi trường thấm và dòng thấm. Các giả thiết đó
như sau:
 Đất nền là môi trường đồng nhất đẳng hướng

9
 Nước chứa đầy miền thấm và không ép co được
 Dòng thấm ổn định
 Dòng thấm chảy tầng và tuân theo định luật Darcy
Jkv .=

Trong đó: v: Lưu tốc thấm bình quân trên m/c ướt
k: Hệ số thấm của đất
J: Gradien thủy lực
Đối với các bài toán thấm có áp, còn có 2 giả thiết bổ sung:
 Trong miền thấm không có điểm tiếp nước và điểm rút nước
 Bài toán thấm phẳng
+ Các phương pháp tính thấm
Hiện nay có rất Có nhiều phương pháp tính thấm như:
_Tính thấm bằng phương pháp giải tích:
 Phương pháp cơ học chất lỏng (N.N.Pavlopxki)
 Phương pháp cơ học chất lỏng gần đúng: Do Trugaep đã phát
triển phương pháp phân đoạn của N.N.Pavlopxki thành phương
pháp hệ số sức kháng.
 Phương pháp tỉ lệ đường thẳng: Do Blai đề xướng sau đó Len đã
đề xuất việc cải tiến phương pháp của Blai cho phù hợp với thực
tế hơn.
_Tính thấm bằng phương pháp sử dụng lưới thấm: Trong phương
pháp này có thể
xây dựng lưới thấm bằng các phương pháp khác nhau như:
 Phương pháp giải tích
 Phương pháp thí nghiệm tương tự điện
10
 Phương pháp thí nghiệm trên mô hình khe hẹp
 Phương pháp vẽ lưới thấm bằng tay.

_Tính thấm bằng phương pháp số:
 Phương pháp sai phân.
 Phương pháp phần tử hữu hạn
Các phương pháp phổ biến nhất:
Phương pháp tỉ lệ đường thẳng của Lane
Phương pháp hệ số sức kháng của Trugaep
Phương pháp vẽ lưới thấm bằng tay.
Phương pháp vẽ lưới thấm bằng tay có độ chính xác cao hơn so với phương
pháp tỉ lệ đường thẳng, lưới thấm vẽ càng dày thì mức độ chính xác khi tính
càng cao. Mức độ chính xác của phương pháp phụ thuộc vào trình độ và kinh
nghiệm của người vẽ, nói chung có thể đạt được độ chính xác yêu cầu của bài
toán kỹ thuật.
5. Trình bày phương pháp kiểm tra ổn định thấm bằng phương pháp tỉ lệ
đường thẳng?
+ Sơ đồ tính
MNTL
MNHL
500
600 240 800 500
120
-3.50 -3.50
-2.70
-3.50
-2.50
A
B
C
D E
F
G

H
I
J
K
L
M
N
O
P
R
5
0
50
5
0
50
60 60
60
60
50
50
H
Sơ đồ xác định chiều dài đường viền thấm
+ Các công thức
11
Xác định chiều dài đường viền thấm tính toán L
tt
(m)
Theo phương pháp Lane thì dọc theo đoạn đường viền thẳng đứng, mức độ
tiêu hao cột nước thấm lớn hơn so với đoạn đường viền nằm ngang. Chiều dài

đường viền thấm được xác định như sau :
L
tt
= L
đ
+
m
L
n

Trong đó:
+ L
đ
: Chiều dài tổng cộng của các đoạn thẳng đứng và các đoạn xiên
có góc nghiêng
0
45>
α
so với phương ngang (m)
L = L
AB
+ L
CD
+

L
FG
+ L
KL
+ L

NO
+ L
PR
+ L
n
: Chiều dài tổng cộng của các đoạn nằm ngang và các đoạn xiên
có góc nghiêng
0
45<
α
so với phương ngang. (m)
L
n
= L
BC
+ L
DE
+ L
EF
+ L
GH
+ L
HI
+ L
IJ
+ L
JK
+ L
LM
+ L

MN
+ L
OP
+ m : Hệ số hiệu quả tiêu hao cột nước thấm trên các đoạn thẳng
đứng so với các đoạn nằm ngang, phụ thuộc vào số hàng cừ có trong
sơ đồ đường viền thấm. Khi không có hàng cừ thì : m = 1.
Kiểm tra độ bền thấm của nền
Theo phương pháp này thì để đảm bảo độ bền thấm chung, trị số Ltt phải
thỏa mãn điều kiện:
C.HL
tt
≥
(m)
Trong đó:
+ C: Hệ số phụ thuộc vào tính chất của đất nền, theo bảng 2.2
trang 27 giáo trình Thủy công tập I với đất sét mềm lấy C =2,2
12
+ H: Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu. (m)
Xác định áp lực thấm
Cột nước thấm tại một điểm nào đó cách điểm cuối của đường viền thấm
một đoạn X
i
:

.H
L
X
h
tt
tt

x
=

Trong đó:
+ H: Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu (m)
+ X
tt
: Xác định như khi tính L
tt
(m)
Theo sơ đồ tính thấm, tổng áp lực thấm lên bản đáy cống:

2i
1ii
nthith
L
2
hh
.γWW
∑∑
+
+
==
(T/m)
Trong đó:
+ γ
n
: trọng lượng riêng của nước (T/m
3
)

+ h
i
, h
i+1
: cột nước thấm tại điểm i và i+1 (m)
+ L
2i
: Khoảng cách giữa 2 điểm i và i+1.
Xác định áp lực thủy tĩnh đẩy ngược
Áp lực thủy tĩnh đẩy ngược lên bản đáy cống được xác định theo công
thức :

2itbiminnttitt
L)t.(hγWW
∑∑
+==
(T/m)
Trong đó :
+ h
min
: cột nước phía mực nước thấp (m)
+
i
t

: chiều dày bản đáy cống tại vị trí đang xét.
13
Tính gradien thấm và lưu tốc thấm trung bình
- Gradient thấm và lưu tốc thấm trung bình trên đoạn đường viền thẳng đứng
là:

tt
đ
L
H
J =


tt
đ
L
H
k.V
=
(m/s)
- Gradient thấm và lưu tốc thấm trung bình trên đoạn đường viền nằm ngang
là:

tt
n
m.L
H
J =


tt
n
m.L
H
k.V =

(m/s)
Trong đó : K là hệ số thấm đất nền (m/s)
Để đảm bảo độ bền thấm cục bộ của nền cần thỏa mãn :

[ ]
JJ
đ
≤
và
[ ]
JJ
n
≤

Trong đó :
+ J
đ
là gradient thấm trung bình trên đoạn đường viền thẳng
đứng
+ J
n
là gradient thấm trung bình trên đoạn đường viền nằm ngang
+
[ ]
J
là gradien thấm cho phép

[ ]
J
tra theo biểu đồ Istomina phụ thuộc vào hệ số không

đều hạt
14

10
60
d
d
=
η

Phạm vi sử dụng:
+ Đối với các công trình nhỏ, tầng thấm mỏng, đường viền thấm đơn giản,
giải theo pp TLĐT cho kết quả chính xác theo yêu cầu kỹ thuật.
+ Đối với các công trình lớn: thường dùng pp TLĐT để sơ bộ kiểm tra chiều
dài đường viền thấm trước khi đi vào tính toán theo các pp chính xác hơn.
+ Đối với các công trình trên nền đá: thường áp dụng pp này để tính toán áp
lực thấm lên đáy công trình.
6. Trình bày phương pháp kiểm tra ổn định thấm bằng phương pháp hệ
số sức kháng?
a) Mô hình tính
Để đơn giản hóa trong tính toán nên suy biến mô hình tính toán tương tự
như sau:
15
Mô hình đơn giản hóa
b) Phân đoạn
Dùng các đường thế đi qua các điểm đường viền chuyển tiếp từ đoạn thẳng
đứng sang đoạn nằm ngang hoặc ngược lại để chia miền thấm thành các bộ
phận khác nhau (bộ phận 1, 2, 3,…,9).
Phân đoạn trong trường hợp giữ ngọt
c) Xác định hệ số sức kháng từng bộ phận

Với trường hợp giữ ngọt:
Các hệ số sức kháng được xác định theo các biểu thức giải tích. Chúng
được rút ra trên cơ sở giải hàng loạt các bài toán thấm có sơ đồ khác nhau
bằng phương pháp cơ học chất lỏng gần đúng. Các công thức đó cụ thể như
sau:
- Bộ phận cửa vào và cửa ra: ζ
v,r
= 0.44 + ζ
b
+ ζ
c
Trong đó:
ζ
b
_Hệ số sức kháng của bậc (nếu có)
16

T
a
b
=
ξ

a _Chiều sâu của bậc (m)
T _Chiều dài tầng thấm phía trước bậc (m)
ζ
c
_Hệ số sức kháng của cừ (nếu có)

T

S
T
S
T
S
c
.75,01
.5,0
.5,1
−
+=
ξ
S _Chiều dài cừ (m)
T _Chiều sâu tầng thấm phía sau cừ (m)
- Bộ phận giữa: ζ
g
= ζ
b
+ ζ
c
Chỉ áp dụng công thức trên khi có bậc và cừ và đồng thời thỏa mãn điều
kiện:
105,0
1
2
≤≤
T
T
và
8,00

2
≤≤
T
S

T
1
_Bề dày tầng thấm ở bộ phận ngang phía trước bộ phận đang
xét (m)
T
2
_Bề dày tầng thấm ở bộ phận ngang phía sau bộ phận đang xét
(m)
- Bộ phận nằm ngang:

T
SSL
n
).(5,0
21
+−
=
ξ
T _Chiều dày tầng thấm trong đoạn tính toán (m)
17
Chỉ áp dụng công thức trên khi chiều dài đoạn đường viền thấm nằm ngang
giữa 2 hàng cừ S1, S2 thỏa mãn điều kiện:
2
21
SS

L
+
≥

Trường hợp ngăn mặn được thực hiện tương tự với chiều ngược lại.
d) Áp lực thấm
Cột nước thấm tiêu hao qua mỗi bộ phận xác định theo công thức:
∑
=
i
ii
H
h
ξ
ξ
.

Trong đó:
H _Cột nước thấm (m)
h
i
_Tổn thất cột nước thấm qua bộ phận thứ i (m)
i
ξ
_Hệ số sức kháng của bộ phận đang xét
∑
i
ξ
_Tổng hệ số sức kháng toàn miền thấm
e) Áp lực thủy tĩnh đẩy ngược

Áp lực thủy tĩnh đẩy ngược tác dụng lên bản đáy được tính theo công thức:
h
i
= (Z
h
– Z
bđ
)×γ
n

Trong đó:
Z
h
_Cao trình mực nước hạ lưu (m)
Z
bđ
_Cao trình bản đáy cống của đoạn tính toán (m)
γ
n
_Trọng lượng riêng của nước
γ
n
= 1T/m
3
18
e) Lưu lượng thấm và gradient thấm
Lưu lượng thấm đơn vị được tính theo công thức
∑
=
i

H
kq
ξ
.
(m
3
/m.s)
Trong đó:
K _Hệ số thấm (m/s)
H _Cột nước chênh lệch (m)
∑
i
ξ
_Tổng hệ số sức kháng miền thấm
f) Gradien thấm
Ở phương pháp này chỉ có thể tính được gradien cột nước trung bình trong
vùng thấm, theo công thức của Viện VNIIG:
∑
=
i
tb
T
H
J
ξ
.
Trong đó:
T _Chiều dày tầng thấm.
Kiểm tra độ bền thấm chung: để đảm bảo độ bền thấm chung cần phải thỏa
mãn

[ ]
ktb
JJ <
Trong đó:
[ ]
k
J

Tra bảng 2 TCVN 4253_86
19
PP này có ưu điểm không cần bảng biểu, đồ thị, các kết quả tính toán đảm
bảo độ chính xác theo yêu cầu thiết kế.
7. Trình bày phương pháp kiểm tra ổn định thấm bằng phương pháp vẽ
lưới bằng tay?
Các nguyên tắc khi vẽ lưới thấm
Lưới thấm hình thành bởi 2 họ đường cong trực giao nhau:
+ Đường dòng: biểu diễn quỹ đạo của các phần tử nước chuyển động trong
miền thấm.
+ Đường thế: là tập hợp của các điểm có cùng cột nước thấm.
+ Đường dòng và đường thế tạo thành một lưới có các mắt lưới hình
vuông cong.
+ Tiếp tuyến của các đường đẳng thế vẽ từ điểm góc của đường viền phải
trùng với phân giác của góc đó.
Các đường dòng và đường thế giới hạn của lưới thấm.
+ Đường dòng đầu tiên là đường viền thấm dưới đáy công trình.
+ Đường dòng cuối cùng là mặt tầng không thấm nước.
+ Đường thế đầu tiên là mặt nền thấm phía thượng lưu.
+ Đường thế cuối cùng là mặt nền thấm phía hạ lưu.
+ Miền thấm giữa 2 đường thế kề nhau gọi là dải, miền giữa 2 đường dòng
kề nhau gọi là ống dòng.

Lưới thấm chỉ phụ thuộc vào dạng hình học của miền thấm mà không phụ
thuộc vào hệ số thấm, cột nước, chiều dòng thấm và kích thước tuyệt đối của
công trình.
Dựa vào các đặc điểm của lưới thấm như đã mô tả ở trên trên mà ta tiến
hành vẽ bằng tay và sửa dần cho đến khi đạt được một lưới thấm trực giao có
các mắt lưới hình vuông cong.
20
Sơ đồ lưới thấm theo hình vẽ có 20 dải và 7 ống dòng.
Xác định áp lực thấm
Gọi n là số dải của lưới thấm, cột nước thấm qua mỗi dải sẽ là:

n
H
ΔH =

Cột nước thấm tại một điểm x bất kỳ cách đường thế cuối cùng i dải (i có
thể là số thập phân khi x không nằm trên một đường thế của lưới)

n
H
i.h
x
=
(m)
Trong đó:
+ H: Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu (m)
+ i: Dải thế thứ i (có thể là số nguyên hay thập phân)
+ n: Số dải thế
Xác định lưu lượng thấm
Lưu lượng thấm xác định theo công thức

n
m
k.H.q =
(m
2
/s)
Trong đó:
+ K: Hệ số thấm K = 10
-7
m/s
+ m: Số ống dòng
+ n: Số dải thế.
Xác định Gradient thấm cửa ra và kiểm tra gradient thấm cửa ra
Gradient thấm bình quân trong 1 mắt lưới là :

ii
i
Sn
H
S
H
J
∆
=
∆
∆
=
.

21
Trong đó
i
S
∆
: Chiều dài trung bình mắt lưới cửa ra theo phương dòng thấm
(m)
Để đảm bảo độ bền thấm cục bộ của nền cần thỏa mãn, theo (8-10) :

[ ]
JJ
ra
≤

Trong đó :
[ ]
J
là gradien thấm cho phép

[ ]
J
tra theo biểu đồ Istomina phụ thuộc vào hệ số không đều
hạt
10
60
d
d
=
η

Phương pháp vẽ lưới thấm bằng tay có độ chính xác cao hơn so với phương
pháp tỉ lệ đường thẳng, hệ số sức kháng, lưới thấm vẽ càng dày thì mức độ
chính xác khi tính càng cao. Mức độ chính xác của phương pháp phụ thuộc
vào trình độ và kinh nghiệm của người vẽ, nói chung có thể đạt được độ chính
xác yêu cầu của bài toán kỹ thuật.
III. TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT XỬ LÝ NỀN
1. Trình bày cách chọn các trường hợp tính toán ứng suất dưới đáy
móng?
Tính toán ứng suất và kiểm tra sức chịu tải được thực hiện cho các trường
hợp bất lợi nhất để đảm bảo cống được an toàn.
Các trường hợp bất lợi đó là:
- TH1: Cống vừa thi công xong chưa thông nước (Tổng lực đứng ƩG
max)
- TH2:Ngăn mặn (cửa đóng) – Tổng lực ngang ƩP max hướng từ biển ra
đồng.
22
- TH3: Giữ ngọt (cửa đóng) – Tổng lực ngang ƩP max hướng từ đồng ra
biển.
2. Vẽ sơ đồ và trình bày cách tính toán ứng suất bản đáy cống?
+ Phương pháp tính
Tính ứng suất phần thân cống theo sơ đồ nén lệch tâm.
+ Sơ đồ tính
e
0
o
N
n
Sơ đồ nén lệch tâm
+ Công thức tính, ý nghĩa các thành phần thuộc công thức
Theo sơ đồ nén lệch tâm, công thức tính tổng quát như sau:

W
M
F
P
σ
0
min
max
∑∑
±=

Trong đó :
+
∑
P
: Tổng lực đứng (T)
+
∑
0
M
:Tổng momen của các lực tác dụng lên mảng, lấy đối với
tâm đáy mảng (T.m)
+ F: diện tích bản đáy (m
2
), F = 10,4.20 = 208 m
2
+ W: mođun chống uốn của đáy mảng (m
3
)

Ứng suất dưới đáy móng được tính theo công thức đối với móng hình chữ
nhật :
23







±=
∑
L
6.e
1.
F
P
σ
0
min
max
Trong đó :
+
σ
: Ứng suất dưới đáy móng (T/m
2
)
+ e
0
: Độ lệch tâm của lực tác dụng so với tâm bản đáy (m)

∑
∑
=
P
M
e
0
0

+ L : chiều dài bản đáy, L = 20m
+ Các tải trọng tác dụng lên bản đáy cống
Các lực đứng
Trọng lượng các bộ phận tác dụng lên thân cống được tính bằng dung trọng
riêng của vật liệu cấu tạo nhân với thể tích của bộ phận đó. Để đơn giản trong
tính toán, chia các bộ phận sau thành các khối hình học đơn giản để tính.
- Trọng lượng bản đáy cống
- Trọng lượng mố bên
- Trọng lượng đất giữa 2 chân khay
- Trọng lượng cầu giao thông
- Trọng lượng xe chạy trên cầu
- Trọng lượng cầu công tác
- Trọng lượng cửa van
- Trọng lượng nước
- Áp lực nước: gồm có
+ Áp lực nước thấm
+ Áp lực nước đẩy nổi
Các lực đứng được tính theo công thức :

(T)VγnP
××=

Trong đó :
+ P : lực tác dụng thẳng đứng (T).
+ n : hệ số vượt tải
24
+
γ
: dung trọng vật liệu cấu tạo (T/m
3
)
+ V : thể tích của hạng mục công trình ( m
3
).
Các lực ngang
- Áp lực nước phía đồng
- Áp lực nước phía biển
Các lực ngang được tính theo công thức :
)(TVnT
××=
γ
3. Trình bày cách tính toán sức chịu tải của nền (R
tc
), ý nghĩa các thành
phần thuộc công thức?
+ Công thức tính
Để đảm bảo điều kiện kinh tế kỹ thuật cần chọn :

tctb
Rσ ≤
Do tải trọng tác dụng lên công trình đặt lệch tâm nên cần có thêm điều

kiện :

tcmax
1,2Rσ
≤
Trong đó:
+
tb
σ
: Ứng suất đáy móng trung bình (T/m
2
)
+
max
σ
: Ứng suất đáy móng lớn nhất (T/m
2
)
+
tc
R
: Cường độ tiêu chuẩn của đất nền (T/m
2
)

D.C)B.q.b.m.(AR
1/4tc
++=
γ

+ m: Hệ số điều kiện làm việc của nền móng. Do nền không bão
hòa nước nên chọn m=0,8.
25