CÁC BƯỚC THIẾT KẾ THI CÔNG ĐẬP ĐÁT ĐÂY LÀ TÀI LIỆU DÀNH CHO MOI NGƯỜI ĐANG HỌC TẬP VÀ LÀM VIỆC LIÊN QUAN ĐẾN NGHÀNH THỦY LỢI

ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim
Anh
THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT
A TÀI LIỆU CHO TRƯỚC
I Nhiệm vụ công trình:
Hồ chứa đảm bảo các nhiệm vụ sau
1. Cấp nước tưới cho 5000 ha đất canh tác
2. Cấp nước sinh hoạt cho 7000 dân
3. Kết hợp nuôi trồng thủy sản và du lịch sinh thái
4. Kết hợp thủy điện nhỏ với công suất N=1000 KW
II Các hạng mục công trình đầu mối:
Tại đầu mối có 3 hạng mục công trình chủ yếu được xây dựng
1. Đập chính ngăn sông là đập đất
2. Công trình tháo lũ là máng tràn ngang
3. Một cống ngầm lấy nước có tháp đóng mở đặt dưới thân đập để lấy nước phục vụ tưới
III Tóm tắt một số tài liệu cơ bản
1. Địa hình:
Cho bình đồ vùng tuyến đập(bình đồ số 7-A)
Zmax= 85m Zmin= 35m
2. Địa chất:
Cho mặt cắt địa chất dọc tuyến đập
Địa chất có 3 lớp từ trên xuống:
Lớp 1: Lớp phủ tàn tích dày từ 0.9 - 1.2 m phân bố 2 bên bờ
Lớp 2: Lớp bồi tích lòng sông thấm mạnh,có bề dày từ 2 - 5.5 m
Chỉ tiêu cơ lý được cho ở bảng sau (Bảng 1.1)
Lớp 3: Lớp dưới cùng là đá gốc rắn chắc, mức độ nức nẻ trung bình
3. Vật liệu xây dựng:
SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 1
ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim
Anh
a. Đất đắp đập: trong khu vực xây dựng có 3 bãi vật liệu, đất thuộc loại thịt pha cát, thấm nước tương đối

mạnh, đất ở các bãi vật liệu tương đối đồng nhất, có đủ trữ lượng để đắp đập đồng chất.Điều kiện khai
thác bình thường
Chỉ tiêu cơ lý cho ở bảng sau (Bảng 1.1)
b. Đất sét:
Có thể khai thac cách vị trí xây dựng đập 4 km, đủ yêu cầu trữ lượng để làm vật chống thấm
c. Đá:
Có trữ lượng lớn,đủ để xây dựng bảo vệ mái, vật thoát nước và tường chắn sóng…Đá có các chỉ tiêu cơ lý
như sau:
Góc ma sát trong: φ= 30
0
Độ rỗng của đống đá: n= 0.35
Dung trọng khô của đá: γ
k
= 2.4 T/m
3
Hệ số thấm của đá: k= 10
-2
m/s
d.Cát sỏi:
Được khai thác ở các bãi dọc sông, cự ly xa nhất là 3 km, trữ lượng đủ để xây dựng tầng lọc
Cấp phối hạt cho ở bảng sau (Bảng 1.2)
Bảng 1.1: Chỉ tiêu cơ lý của nền và vật liệu đắp đập
Chỉ tiêu
Loại
Hệ số
rỗng
n
Độ ẩm
W%
φ (độ) C (T/m

2
) γ
k
(T/m
3
)
K
(m/s)
Tự nhiên Bão hòa Tự nhiên Bão hòa
Đất đắp đập 0.35 20 23 20 3.0 2.4 1.62 10
-6
Sét 0.42 22 17 13 5.0 3.0 1.58 10
-9
Cát 0.40 18 30 27 0 0 1.60 10
-4
Lớp bồi tích 0.39 24 26 22 1.0 0.7 1.59 10
-5
Bảng 1.2: Cấp phối của vật liệu đắp đập
d(mm)
Loại
d
10
d
50
d
60
Đất đắp đập 0.005 0.05 0.08
Cát 0.05 0.35 0.40
Sỏi 0.50 3.00 5.00
SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 2

ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim
Anh
4. Các đặc trưng hồ chứa
D= 4.7 km: Đà gió ứng với MNDBT
D’= D+0.5= 4.7+0.5= 5.2 km: Đà gió ứng với MNLTK
MNC= 49.9 m
MNDBT= 79.5 m
MNLTK= MNDBT+HT
max
= 799.5+4= 83.5 m
MNLKT= MNLTK+1= 83.5+1= 84.5 m
MNHL
max
= 46.7 m
MNHL
bt
=41.7 m
Vận tốc gió tính toán ứng với các tần suất:
P= 2% → V= 22 m/s
P=25% → V= 15.5 m/s
B NỘI DUNG THIẾT KẾ
I Đập đất
1.Thuyết minh
Phân tích chọn tuyến đập,hình thức đập
Xác định các kích thước cơ bản của đập
Tính toán thấm và ổn định
Chọn cấu tạo chi tiết
2. Bản vẽ
Mặt bằng đập
Mặt cắt dọc đập(hoặc chính diện hạ lưu)

Các mặt cắt ngang đại biểu giữa lòng sông và bên thềm sông
Các cấu tạo chi tiết
SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 3
ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim
Anh
Bảng 1.3
Đề
số
Sơ
đồ
Đặc trưng hồ chứa Mực nước hạ lưu
(m)
Q
cống
(m
3
/s) MNĐK
(m)
Q
tràn
(m
3
/s)
D
(km)
MNC
(m)
MNDBT
(m)
MNHLB

T
(m)
MNHL
max
(m)
Q
TK
(MNC)
(m
3
/s)
Q
(MNBT)
(m
3
/s)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)
45 7-A 4.7 49.9 79.5 41.7 46.7 4.5 4.0 48.4 260
PHẦN I NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
I Chọn tuyến đập
Dựa vào bình đồ khu đầu mối,lựa chọn tuyến đập D-D vì:
Tuyến đập ngắn
Địa hình dốc
Tận dụng được bãi vật liệu địa phương
Tầng đá gốc rắn chắc, mức độ nứt nẻ trung bình, lớp phong hóa tương đối mỏng (0.9 – 1.2 m) nên có thể
bóc bỏ được
II Chọn loại đập
Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất và vật liệu xây dựng
Qua so sánh các phương án kinh tế kỹ thuật chọn phương án xây dựng đập đất. Đập có những ưu điểm
sau:

Dùng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm được các vật liệu đắt tiền như sắt, thép, xi măng. Công tác chuẩn bị trước
khi xây dựng không tốn nhiều công sức như các loại đập khác
Cấu tạo đập đơn giản, giá thành hạ
Bền, chống chấn động tốt
Dễ quản lí, tôn cao, đắp dày thêm
Yêu cầu về nền không cao nên phạm vi sử dụng rộng rãi
*Đặc điểm làm việc của đập đất
SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 4
ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim
Anh
Đập đất thường là loại không tràn nước.Để đảm bảo tháo lũ,lấy nước tưới hoawcjj cung cấp nước phải
xây dựng những công trình riêng như đường tràn tháo lũ, cống lấy nước.Những đặc điểm chủ yếu của đập
đất là:
1 Thấm qua thân đập và nền
Nền và thân đập nói chung đều thấm nước. Khi mực nước thượng lưu dâng cao, trong thân đập sẽ hình
thành dòng thấm từ thượng lưu về hạ lưu
Trong thân đập có mặt bão hòa, trên mặt cắt ngang đập thể hiện là đường bão hòa. Phía trên đường bão
hòa có khu nước mao dẫn. Độ cao khu nước mao dẫn phụ thuộc vào loại đất. Dưới đường bão hòa đất
chiu đẩy nổi của nước và chịu lực thủy động do thấm
2. Ảnh hưởng của nước thượng lưu, hạ lưu đối với mái đập
Mực nước thượng lưu, hạ lưu đập có thể gây phá hoại đất ở mái đập, dưới tác động của sóng các kết cấu
bảo vệ mái đập có thể bị phá vỡ, gây xói lở thân mái, làm trôi các tầng bảo vệ
3. Tác hại của nước và nhiệt độ
Trong thời gian mưa, một phần nước sẽ thấm vào đập và một phần chảy trên mái đập có thể gây bào mòn
và xói đất.Hiện tượng này tiếp diễn làm giảm mặt cắt đập gây biến dạng.Trong thiết kế đập cần có hệ
thống thoát nước mưa ở đỉnh và mái đập nhằm tập trung nước vào các rãnh xây và chuyển nước về hạ lưu
không cho chảy lan tràn trên đập. Khi nhiệt độ thay đổi có thể gây nứt nẻ thân đập,nhất là các loại sét, pha
sét có tính co ngót rất lớn
4. Biến dạng của nền và thân đập
Dưới tác dụng của trong lượng bản thân, đất thân đập và nền bị biến dạng. Chuyển vị đứng làm giảm

chiều cao của đập. Biến dạng làm đập và các thiết bị chống thấm bằng đát nứt nẻ, gây nguy hiểm cho đập
III Nguyên tắc thiết kế đập đất
Dựa vào các đặc điểm làm việc, đồng thời xét đến các điều kiện thi công và quản lí đập đất khi thiết kế
đập đất phải đảm bảo các nguyên tắc sau:
Đập và nền phải ổn định trong mọi điều kiện làm việc(Trong thời giant hi công và khai thác)
Thấm qua nền đập và thân đập không làm tổn thất một lượng nước quá lớn từ hồ chứa, không gây xói
ngầm nước thấm ra hạ lưu không làm hư hỏng đập
Đập đất phải đủ cao, đồng thời phải có công trình tháo lũ đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn trong
mưa lũ(ví dụ như không cho nước vượt qua đỉnh đập đất, không tràn nước)
Có các thiết bị bảo vệ đập: chống tác hại của sóng, gió, mưa, nhiệt độ…
Gía thành đập và kinh phí quản lí rẻ nhất
IV Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế
SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 5
ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim
Anh
1.Cấp công trình
Theo nhiệm vụ của công trình
Công trình cấp nước tưới cho 5000 ha đất canh tác →Tra TCXDVN 285:2002→công trình cấp III
Theo đặc tính kỹ thuật
Chiều cao sơ bộ H= MNDBT-▼đáy sông= 79.5-35= 44.5m →Tra TCXDVN 285:2002→công trình cấp
II
Vậy chọn cấp thiết kế công trình là cấp II
2. Chỉ tiêu thiết kế
Từ cấp công trình xác định được:
Tần suất lưu lượng:
+ Tần suất thiết kế: 0.5 %
+ Tần suất kiểm tra: 0.1 %
Tần suất gió lớn nhất:
+ MNDBT: P= 2 %
+ MNLTK: P= 25 %

Theoquan hệ tài liệu: vận tốc gió tính toán với mức bảo đảm P%
+ P= 2%→V=32m/s: MNDBT
+ P= 25 %→V= 15.5m/s: MNLTK
Độ vượt cao của đỉnh đập trên đỉnh sóng(chiều cao an toàn a)
+ MNDBT: a= 1.2
+ MNLTK: a’= 1.0
+ MNLKT: a’’= 0.3
PHẦN 2 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT
I Đỉnh đập
1.Cao trình đỉnh đập
SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 6
ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim
Anh
Khi thiết kế đập cần xét điều kiện không cho nước tràn qua đỉnh đập trong mọi trường hợp làm việc, mặc
khác đập không quá cao để đảm bảo điều kiện kinh tế. Để quyết định chọn cao trình đỉnh đập nên tiến
hành tính toán trong các trường hợp sau:
Tương ứng với MNDBT ở thượng lưu có xét đến chiều cao sóng leo và nước dềnh do gió lớn nhất tính
toán
Z
1
= MNDBT+ ∆h+ h
sl
+ a
Tương ứng với MNLTK
Z
2
=MNLTK+ ∆h’+ h
sl
’+ a’
Tương ứng với MNLKT

Z
3
=MNLKT+ a’’
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 đảm bảo 1 % ) ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn
nhất
+ a, a’và a’’ độ vượt cao an toàn
Cao trình đỉnh đập lấy Z
max
(Z
1
, Z
2,
Z
3
) ứng với trường hợp bất lợi nhất trong 3 trường hợp trên
a.Xác định ∆h, h
sl
ứng với gió lớn nhất V
Xác định ∆h: ∆h= 2.10
-6
. .cos α
s
(m)
Trong đó:

+ V vận tốc gió lớn nhất ứng với P= 2%, V= 32 m/s
+ D đà sóng ứng với MNDBT: D= 4700 m
+ g là gia tốc trọng trường(m/s
2
), g= 9.81m/s
2
+ H chiều sâu nước trước đập(m)
H= ▼MNDBT- ▼
đáy sông
= 79.5- (35- 1)= 45.5m
Với lớp đất phong hóa bị bóc đi là 1m
α
s
là góc kẹp giữa trục dọc của hồ và mực nước tính toán α
s
= 0
0
∆h= = 0.022m
Xác định h
sl
SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 7
ĐAMH: Thủy Công 1 GVHD: Ths Đỗ Thị Kim
Anh
Theo QPTL C1-78 chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1 % xác định như sau:
h
sl

(1%)
=k
1.

k
2.
k
3.
k
4
.h
s 1%
Trong đó:
h
s 1%
là chiều cao sóng với mức đảm bảo 1%
k
1
,k
2
là các hệ số phụ thuộc vào độ nhám tương đối và đặc trưng vật liệu gia cố mặt được tra bảng P
2-3
k
3
là hệ số phụ thuộc váo tốc độ gió và hệ số mái nghiêng m. Tra bảng P
2-4
k
4
là hệ số được xác định nhờ đồ thị P
2-3
phụ thuộc vào hệ số mái nghiêng m
Xác định h
s 1%
Gỉa thiết sóng là sóng nước sâu tức là H ≥ 0.5 L

Tính các giá trị không thứ nguyên và trong đó
g là gia tốc trọng trường lấy g= 9.81 m/s
2
t là thời gian gió thổi liên tục: lấy t= 6 giờ =21600 s
V vận tốc tính toán V=32 m/s
D là chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT : D=4700 m
Thay số ta tính được:
= =6621.75
= =45.03
Tra đồ thị hình P
2-1
ứng với đường bao trên cùng ta được:
= 6621.75 →
SVTH:Lê Văn Kim Sang Lớp: 09X2A Trang: 8