QUY PHẠM THIẾT KẾ TẦNG LỌC NGƯỢC CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG

QP. TL - C - 5 - 75
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Bộ Nông Nghiệp Và Phát triển nông thôn
QUY PHạM
THIếT Kế TầNG LọC NGƯợC
CÔNG TRìNH THủY CÔNG
QP. TL - C - 5 - 75
5
QP. TL - C - 5 - 75
Hà nội - 2004
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Bộ Nông Nghiệp Và Phát triển nông thôn
QUY PHạM
THIếT Kế TầNG LọC NGƯợC
CÔNG TRìNH THủY CÔNG
QP. TL - C - 5 - 75
6
QP. TL - C - 5 - 75
Hà nội - 2004
lời nói đầu
Để phục vụ công tác quản lý, nghiên cứu và sản xuất, Vụ Khoa
học Công nghệ đã cho in tái bản tiêu chuẩn ngành: Quy phạm
thiết kế tầng lọc ngợc công trình thuỷ công QP-TL-C-5-75 theo
quyết định ban hành số: 1129 TL/QĐ ngày 10 tháng 8 năm 1976
của Bộ trởng Bộ Thuỷ lợi cũ, nay l Bộ Nông nghiệp và Phát
triển Nông thôn.
Xin trân trọng giới thiệu cùng độc giả và mong nhận đợc nhiều
ý kiến đóng góp để lần tái bản sau đợc hoàn thiện hơn. Mọi ý
kiến đóng góp xin gửi về Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ Nông
nghiệp và Phát triển nông thôn - số 2 Ngọc Hà, Ba Đình, Hà Nội.
7

QP. TL - C - 5 - 75
Bộ thuỷ lợi
-=0=-
Số 1129 TL/QĐ
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập Tự do Hạnh phúc

Hà Nội, ngày 10 tháng 08 năm 1976
Bộ trởng bộ thuỷ lợi
- Căn cứ nghị định số 138/CP của Hội đồng Chính phủ ngày 29-9-1961 quy định
nhiệm vụ quyền hạn và tổ chức bộ máy của Bộ Thuỷ lợi;
- Xét yêu cầu thống nhất quản lý kỹ thuật trong toàn ngành;
- Theo đề nghị của ông Vụ trởng Vụ kỹ thuật.
Quyết định
Điều 1: Nay ban hành kèm theo quyết định này Quy phạm thiết kế tầng lọc ngợc
công trình thuỷ công.
QP-TL-C-5-75
Điều 2: Quy phạm này dùng để thiết kế, kiểm tra thiết kế các tầng lọc ngợc công trình
thuỷ công.
Điều 3: Các đơn vị thiết kế trong toàn ngành phải nghiêm chỉnh chấp hành và hớng
dẫn, kiểm tra việc chấp hành các điều khoản quy định trong quy phạm này.
Điều 4: Quy phạm này có hiệu lực kể từ ngày 30 tháng 1 năm 1978. Các quy định trớc
đây trái với quy phạm này đều bãi bỏ.
KT. Bộ trởng Bộ thuỷ lợi
Thứ trởng
Đã ký: Vũ Khắc Mẫn
8
QP. TL - C - 5 - 75
tiêu chuẩn ngành QP. TL - C - 5 - 75
QUY PHạM

THIếT Kế TầNG LọC NGƯợC
CÔNG TRìNH THủY CÔNG
Chơng I
Quy định chung
1.1. Phạm vi sử dụng
Quy phạm này dùng để thiết kế lọc ngợc và vùng chuyển tiếp bằng đất không dính, cát,
cuội, sỏi và đá dăm, cũng nh lọc ngợc bằng bê tông xốp, đặt trong các công trình thuỷ
lợi ngoại cấp, cấp I, II, III, và IV, theo vốn đầu t: trong đập đất và đập đá đổ, trong mái
đập, trong nền đập nhà máy thuỷ điện, âu thuyền và các công trình khác, trong phần
tiêu năng sau đập, trong lớp mái kênh, trong lớp gia cố mái dốc của bờ, đáy thợng lu và
hạ lu.
Đối với công trình thuỷ lợi cấp IV và V, các yêu cầu có thể lấy thấp hơn.
Trong trờng hợp các đặc trng tính toán của vật liệu, khai thác để làm lọc ngợc vợt ra
ngoài các giới hạn nêu trong các điều kiến nghị trong bản quy phạm này thì cần phải
kiểm tra lọc đã thiết kế bằng thí nghiệm trong phòng hoặc ở công trờng.
1.2. Thuật ngữ và ký hiệu.
Quy phạm nay khuyên nên theo đúng các thuật ngữ và ký hiệu sau đây:
Những thuật ngữ chủ yếu:
Kết cấu tiêu nớc Kết cấu dùng để hạ thấp mực nớc ngầm hoặc áp lực nớc ngầm
cũng nh để dẫn nớc thấm một cách có tổ chức trong hệ thống tiêu nớc.
Lọc ngợc Những lớp cát, sạn, sỏi hoặc đá dăm để bảo vệ đất trong các công trình và
trong nền các công trình để khỏi bị xói ngầm cơ học cũng nh khỏi bị ép phì, đùn đất
cuốn đi trong những trờng hợp cá biệt.
Cốt đất Tập hợp các hạt đất chịu tác dụng và chuyển tác dụng của ngoại lực và đảm
bảo độ bền và độ ổn định của đất.
9
QP. TL - C - 5 - 75
Chất nhét của đất các hạt nằm trong kẽ rỗng của cốt đất xói ngầm. Hiện tợng thay
đổi thành phần hạt và cấu trúc của đất, do sự chuyển vị của các hạt nhỏ hoặc sự lôi các
hạt nhỏ ra ngoài bởi dòng thấm bên trong đất, hoặc sự hoà tan muối trong nớc có trong

đất, hoặc do muối đợc rữa lũa; hậu quả là có thể phá hoại độ bền và độ ổn định của đất.
Các dạng xói ngầm đợc phân nh sau: xói ngầm cơ học và xói ngầm hoá học. Trong quy
phạm này chỉ xét xói ngầm cơ học.
Xói ngầm cơ học hiện tợng chuyển vị trong đất và hiện tợng lôi các hạt nhỏ từ
trong tầng đất ra ngoài do tác dụng của dòng thấm.
Xói ngầm cơ học trong hiện tợng chuyển vị trong đất của hại nhỏ do dòng thấm gây ra.
Xói ngầm cơ học ngoài hiện tợng lôi các hạt nhỏ từ trong tầng đất ra ngoài do dòng
thấm gây ra.
Xói ngầm cơ học nguy hiểm hiện tợng chuyển vị và lôi các hạt nhỏ và các hạt cốt
đất với số lợng do dòng thấm gây ra làm phá hoại độ bền và độ ổn định của đất.
Sự bồi tắc hiện tợng lắng đọng các hạt nhỏ do dòng thấm vận chuyển vào các kẽ
rỗng của đất.
Đất xói ngầm - đất trong đó xói ngầm cơ học có thể xuất hiện và phát triển với vận tốc
thấm vợt quá vận tốc tới hạn.
Đất không xói ngầm - đất trong đó xói ngầm cơ học không thể xảy ra.
Vùng tiếp xúc của đất vùng bao gồm biên giới của hai loại đất kế cận và khác nhau
về thành phần hạt; vùng đó đợc xác định bằng chiều sâu xâm nhập của hạt loại đất này
sang loại đất kia.
Sự rơi vãi đất vào lọc hiện tợng di chuyển các hạt nhỏ từ chỗ đất tiếp xúc vào lớp lọc
do tác dụng của trọng lực.
ấn lõm lọc vào đất hiện tợng đẩy các hạt của cốt lọc vào đất tiếp xúc xuất hiện dới
tác dụng của trong lực và tải trọng bên ngoài.
Phân lớp đất hiện tợng tách hạt to khỏi hạt nhỏ xuất hiện khi vận chuyển, đổ và rải đất.
Đùn đất hiện tợng tách rời và chuyển vị của đất gây ra bởi dòng thấm đi lên.
Bóc lớp đất hiện tợng các kết thể của đất dính (đất có sét và đất thịt) bị tách rời ở
vùng tiếp xúc của lọc ngợc với đất.
Xói mòn tiếp xúc hiện tợng xói mòn đất hạt nhỏ ở chỗ tiếp xúc với đất do tác dụng
của thấm dọc.
Những ký hiệu bằng chữ:
D đờng kính hạt vật liệu của lọc;

d đờng kính hạt đất đợc lọc ngợc bảo vệ;
D
o
đờng kính trung bình của lỗ rỗng trong lớp lọc;
d
tv
đờng kính hạt tạo vòm của đất;
d
xn
đờng kính hạt (xói ngầm) của đất bị lôi ra bởi dòng thấm;
d
omax
đờng kính lớn nhất của đờng thấm;
10
QP. TL - C - 5 - 75
d
bt
đờng kính hạt làm ứ đọng bắt đầu làm tắc lọc (hoặc đất) bị bồi tắc;
D
10
D
17


D
60
đờng kính hạt vật liệu lọc ngợc, các hạt nhỏ hơn các hạt này
trong thành phần của đất chiếm 10 17 60% theo trọng lợng;
d
10

d
17
d
60
nh trên, của đất đợc bảo vệ;
d
min
đờng kính nhỏ nhất của hạt đất, các hạt nhỏ hơn các hạt này trong thành
phần của đất chiếm 0% theo trọng lợng;
,
đ
10
60
d
d
=
hệ số không đều hạt của đất;

1
10
60
D
D
=
hệ số không đều hạt của vật liệu lọc ngợc;
m, m
đ
- độ rỗng của đất (tính theo phần đơn vị);
m
1

độ rỗng của vật liệu lọc ngợc;

g1
hệ số giữa các lớp;
k
đ
hệ số thấm của đất đợc lọc ngợc bảo vệ;
k
1
hệ số thấm của vật liệu lọc ngợc;
J
th
, V
th
gradien cột nớc và vận tốc thấm tới hạn, với các trị số này bắt đầu có
xói ngầm cơ học
J
ep
, V
ep
građien cột nớc và vận tốc thấm cho phép, lấy bằng các trị số tới hạn
có giảm theo hệ số an toàn;
góc giữa các phơng của vận tốc thấm và lực trọng trờng
x hệ số xếp hạt không đều trong đất hoặc hệ số cục bộ về xói ngầm;

0
hệ số vận tốc tới hạn;
f
*
hệ số ma sát tính đổi;

đ
dung trọng đất khô
+ trọng lợng riêng của các hạt đất;

n
dung trọng của nớc;
W độ ẩm của đất;
W
c
giới hạn chảy của đất;
W
1
giới hạn lăn của đất;
W
đ
chỉ số dẻo của đất;
G hệ số ẩm;

c
hệ số rỗng của đất ở giới hạn chảy;
J
tt
građien cột nớc tính toán
D
0
tt
đờng kính tính toán của kẽ rỗng vật liệu lọc;
11
QP. TL - C - 5 - 75

H cột nớc ;
R
e
số Rây nôl;
hệ số nhớt động học của nớc ;
g gia tốc trọng trờng.
1.3. Chức năng của lọc ngợc.
Lọc ngợc chính là những lớp vật liệu trung gin, nối tiếp đất hạt nhỏ cần bảo vệ với đất
hạt to (bộ phận tiêu nớc). Chức năng chủ yếu của lọc ngợc là ngăn ngừa xói ngầm cơ
học nguy hiểm trong đất hạt nhỏ cần bảo vệ. Trong những trờng hợp cá biệt, lọc ngợc
có thể làm nhiệm vụ gia tải chống hiện tợng đùn đất.
Lọc ngợc có thể là những kết cấu độc lập hoặc là bộ phận của các kết cấu tiêu nớc
(nghiêng theo mái dốc, ống, lăng trụ đá, v.v ).
1.4. Yêu cầu đối với lọc ngợc.
Lọc ngợc phải thoả mãn những yêu cầu sau đây:
1. Độ thấm nớc của lọc ngợc phải rất lớn so với độ thấm nớc của đất đợc nó bảo vệ;
2. Thành phần hạt của lọc ngợc phải chọn sao cho:
a) Bảo đảm không có hiện tợng rơi vãi hạt cốt của đất cần bảo vệ vào trong lọc ngợc,
cũng nh không có sự rơi vãi hạt cốt của bản thân lọc ngợc vào trong kết cấu tiêu nớc
hoặc đá đổ;
b) Ngăn ngừa đợc sự phát triển nguy hiểm đối với độ bền và độ ổn định của đất cần
bảo vệ về xói ngầm cơ học trong vùng tiếp xúc với lọc;
c) Bảo đảm không có sự ứ đọng bồi tắc lọc ngợc do các hạt nhỏ đợc dòng thấm mang
từ đất cần bảo vệ đến; do đó các hạt đất mà hiện tợng lôi của chúng không gây biến
dạng nghiêm trọng trong đất cần bảo vệ và đợc phép phải đợc mang ra qua lọc ngợc
cùng với dòng thấm;
d) Ngăn ngừa đợc xói ngầm cơ học nguy hiểm đối với độ bền và độ ổn định của lọc
ngợc trong bản thân lớp lọc;
Nếu đất cần bảo vệ là không xói ngầm thì không cần thoả mãn các điều kiện 2 và 3
(điểm b, c) đã chỉ ở trên khi chọn thành phần lọc ngợc. Nếu ngay cả thành phần lọc

ngợc cũng là không xói ngầm thì không cần thoả mãn cả điều kiện thứ 4 (điểm d).
Trong trờng hợp nh vậy chỉ yêu cầu thoả mãn điều kiện thứ nhất nghĩa là bảo đảm
không có sự rơi vãi hạt cốt đất vào lọc ngợc;
3. Chiều dày của một lớp lọc ngợc bất kỳ phải lớn hơn chiều dày của vùng tiếp xúc nối
tiếp rất nhiều. Lớp lọc phải có chiều dày sao cho trong lớp đó hình thành đợc cốt đất
có thành phần hạt thích ứng và có khả năng chịu tác dụng của ngoài taỉ. Chiều dày
các lớp lọc phải đợc ấn định có xét đến biện pháp thi công;
4. Thi công lớp lọc ngợc phải tiến hành sao cho đảm bảo đợc độ đồng đều của thành
phần hạt vật liệu theo chiều dày và theo mặt bằng của từng lớp lọc. Cũng không cho
phép phân lớp vật liệu khi xếp các lớp của lọc ngợc.
1.5. Nhiệm vụ thiết kế lọc ngợc là bao gồm giải quyết các vấn đề cơ bản sau đây:
12
QP. TL - C - 5 - 75
1. Xác lập các thông số tính toán (thành phần hạt, dung trọng độ rỗng, hệ số thấm.v )
của đất đợc lọc ngợc bảo vệ; đánh giá độ bền và ổn định (độ xói ngầm) của đất; và
xác định kích thớc tính toán của hạt đất tạo vòm theo thành phần đất và những điều
kiện thuỷ động của dòng thấm;
2. Chọn vật liệu thiên nhiên hoặc vật liệu nhân tạo (đá dăm, xỉ đợc tán nhỏ v.v ) có
thể dùng làm lọc ngợc;
3. Xác định thành phần hạt của lớp thứ nhất và các lớp tiếp theo của lọc ngợc chọn từ
các vật liệu thiên nhiên hoặc nhân tạo;
4. Đánh giá độ thấm nớc của vật liệu dùng cho lọc ngợc thiết kế;
5. Kiểm tra độ bền và độ ổn định về xói ngầm của đất cần bảo vệ bằng lọc ngợc thiết
kế và của vật liệu làm lọc ngợc;
6. Xác định chiều dày và số lớp của lọc ngợc;
7. Xác định giới hạn chênh lệch cho phép có thể xảy ra về thành phần hạt, chiều dầy
các lớp và độ rỗng của vật liệu lọc ngợc khi xếp chúng vào kết cấu tiêu nớc.
1.6. Phân loại lọc ngợc
Khi lựa chọn thành phần hạt của vật liệu lọc ngợc cần phân biệt chúng ra làm 2 kiểu cơ
bản.

Kiểu I: Thấm ngang (thấm qua mặt cắt ngang lớp lọc) và sự xâm nhập của đất vào lọc
ngợc dới tác dụng của trọng lực là những yếu tố xác định thành phần của lọc ngợc.
Trong loại lọc ngợc này cần phân biệt hai trờng hợp:
- Trờng hợp thứ nhất Phơng của vận tốc thấm và của trọng lực trùng với nhau
(hình 1a);
- Trờng hợp thứ hai Phơng của chúng ngợc nhau (hình 1b);
Kiểu II: Thấm dọc (thấm dọc theo lớp lọc) là yếu tố xác định thành phần lọc ngợc khi
đó các chỗ tiếp xúc của đất và các lớp lọc có thể là nằm ngang hoặc nằm nghiêng (hình
1c, d, đ);
Các lọc ngợc có mặt tiếp xúc thẳng đứng giữa 2 lớp đất kế cận (các lọc ngợc này chủ
yếu đợc đặt vào các lỗ khoan và giếng tập trung nớc) đợc xem nh kiểu lọc thứ nhất,
nếu thấm đi qua chiều ngang của chúng và đợc coi nh kiểu II, nếu thấm theo chiều dọc.
13
QP. TL - C - 5 - 75

Kiểu I
=90

=90

a
)

b
)

g
g

Kiểu II

=90
0

<90
0

d)
c)
g
g
đ)
g
Hình 1. Các kiểu lọc ngợc
1.7. Vật liệu làm lọc ngợc
Để làm lọc ngợc, chỉ đợc dùng vật liệu thiên nhiên gia công hoặc đã đợc xử lý, không
dính, lấy từ các đá rắn và chắc, không chứa muối hoà tan trong nớc. Trong các loại vật
liệu này có: cát, cuội, sỏi, đá dăm, đá dăm thải của các nhà máy nghiền đá, xỉ đợc tán
nhỏ (nghiên cứu trớc trong phòng thí nghiệm).
Cát thiên nhiên hoặc gia công nhân tạo phải xuất xứ từ các nham thạch rắn và chắc;
tràng thạch, thạch anh hay hỗn hợp sỏi, cuội, đất dăm và xỉ tán nhỏ của chúng phải
xuất xứ từ các nham thạch rắn chắc không bị làm mềm bởi hiện tợng phong hoá và rửa
kiềm.
Giới hạn cờng độ chịu nén của đá không đợc nhỏ hơn 300 kg/cm
2
.
Giới hạn cờng độ chịu nén của đá dùng làm lọc ngợc các đập cao, không đợc nhỏ hơn
cờng độ thân chính của đập.
Trong trờng hợp gần nơi xây dựng công trình có một số mỏ vật liệu để làm lọc ngợc và
vật liệu lấy từ những mỏ naỳ thoả mãn các yêu cầu nói trên, lthì khi lựa chọn một hoặc
vài mỏ trong số đó cần phải xét đến giá thành thấp nhất của công tác xây dựng lọc ng-

ợc.
1.8. Số liệu ban đầu để thiết kế.
Khi thiết kế lọc ngợc phải biết các số liệu ban đầu sau đây:
1. Thành phần cơ học, độ nhớt và tính chất thấm nớc của đất đắp đập va của đất nền, đ-
ợc bảo vệ bằng các lọc ngợc;
2. Loại thành phần cơ học và tính chất thấm (nghĩa là các đặc trng tính toán) của vật
liệu đợc dự kiến dùng làm lọc ngợc;
3. Các số liệu về sự có mặt khác và trữ lợng của vật liệu tại chỗ dùng cho lọc ngợc, các
số liệu về điều kiện khai thác và chuyên chở;
4. Cấp công trình để thiết kế lọc ngợc;
5. Kiểu và kết cấu tiêu nớc đợc chọn để thiết kế lọc ngợc;
6. Lu lợng đơn vị của dòng thấm chảy qua lọc ngợc;
7. Các mực nớc hạ lu (từ nhỏ nhấtđến lớn nhất);
14
QP. TL - C - 5 - 75
8. Chiều cao tính toán của sóng ở hạ lu.
Chơng II
Các hệ thức tính toán để xác định
thành phần hạt các lớp của lọc ngợc
2.1. Các thông số của vật liệu: cát, sỏi về xói ngầm và không xói ngầm.
Thành phần hạt của đất không xói ngầm đợc xác định bằng hệ thức thực nghiệm sau
đây của M.Paptrit:
x
10
i
min
i
P
P
1

d
d








+=



5
1
(1)
x = 1 + 1,28 lg (2)
trong đó : P
i
- hàm lợng phân trăm trong đất của các hạt, tính theo trọng lợng có đờng
kính nhỏ hơn d
i
;
P
10
= 10;
d
min
- đờng kính nhỏ nhất của các hạt ở trong loại đất đã cho.

Để lập đờng cong thành phần hạt của đất không xói ngầm theo hệ thức trên đây, cần
biết hàm lợng phần trăm P
i
của các hạt có đờng kính d
i
ở trong đất và hệ số không đều
hạt của đất .
Nếu d
i
> d
min
thì đa các thông số này vào công thức (1), chúng ta tìm đợc d
min
và sau đó
tự cho các trị số khác nhau P
i
= 10 20 100, chúng ta tính các trị số d
i
tơng ứng với
chúng theo hệ thứ (1).
Bằng cách ấy, theo các số liệu tính đợc, chúng ta lập đợc đờng cong phải tìm.
15
QP. TL - C - 5 - 75
Thành phần hạt của đất không xói ngầm cũng có thể xác định theo các đờng cong cho
ở hình 2. Các đờng cong này đợc lập trong tạo độ tơng đối và tỉ số
17
d
d
i
đặt trên trục

hoành độ, còn P
i
đặt trên trục tung độ. Hệ thức (1) là sự gần đúng của những đờng cong
này.
Tất cả các đất, mà thành phần hạt của chúng căn bản khác với thành phần hạt đã cho
ở hình 2 và thành phần hạt ấy đợc xác định theo hệ thức (1) đều thuộc loại đất xói
ngầm. Khi đạt tới vận tốc thấm tới hạn thì xói ngầm cơ học sẽ phát triển trong các đất
này. Khi đó số lợng các hạt nhỏ bị lôi ra khỏi đất này sẽ phụ thuộc vào mức độ khác
nhau của đất xói ngầm và đất không xói ngầm và phụ thuộc vào vận tốc thấm.
2.2. Các hệ thức tính toán về hệ số thấm của vật liệu cát, sỏi và đá dăm.
Trong những trờng hợp không biết hệ số thấm của vật liệu cát, sỏi hoặc đá dăm đợc
bảo vệ hoặc đợc chọn làm lọc ngợc thì có thể xác định hệ số thấm theo hệ thức thực
nghiệm của M.Paptrit:
( )
2
17
2
3
1
d
m
m
Ak

=
(3)
3
1
99,3

v
A =
(4)

1
hệ số xét đến hình dạng và độ nhám của hạt. Đối với cát, sỏi, cần lấy
1
= 1,0;
đối với đá dăm
1
= 0,35 ữ 0,40.

i

Hàm lợng hạt trong đất P (%)

Tỉ số:
d
1

d
17
16
QP. TL - C - 5 - 75
Hình 2. Thành phần hạt của đất không xói ngầm trong toạ độ tơng đối
Trong công thức (3) chỉ đợc tính trị số d
17
bằng cm, khi đó hệ số thấm nhận đợc là cm/sec.
Chú thích: Công thức (3) đúng đối với chế độ thấm tầng và đối với các giá trị bất kỳ của

và d
17
.
Giá trị của hệ số thấm cũng có thể tìm theo công thức sau đây của A.N. Tpatrasép.
2
1
.51
o
d
v
mg
k

=
(5)
trong đó : d
o
- đờng kính tính toán của đờng thấm của đất. Trị số của hệ số
1
cũng đ-
ợc lấy nh đối với công thức (4).
Chú thích: Nếu khi đo tổn thất cột nớc ở dạng thấm đều h
t
xác định theo hệ thức đã biết:
o
o
t
d
h

1

=

g2
V
2
(6)
trong đó 1 chiều dài của đoạn dòng thấm đều, trên đoạn đó tổn thất cột n ớc bằng h
t
, thì
đối với

o
- hệ số ma sát khi thấm trong môi trờng kẽ rỗng sẽ có:
eo
o
nR
102
=

(7)
trong đó số Râynôl lấy theo đờng kính của đờng thấm là:
v
Vd
R
o
eo
=
(8)

Trên hình số 3 đã ghi số lợng rất lớn các trị số

o
thí nghiệm, tính theo công thức (6); cũng
trong hình vẽ này đờng biểu diễn minh hoạ cho hệ thức (7) đã đợc vẽ thành đờng thẳng liền.
Nh ta đã thấy, hệ thức lý luận (7) của M.Paptrit phù hợp tốt với các số liệu thí nghiệm của
ông. Từ đó cũng thấy rằng công thức (5) đủ đúng để xác định khả năng thấm của đất và có
thể lấy làm công thức tính toán để tìm kích thớc các đờng thấm.
17
QP. TL - C - 5 - 75
10
10
10
10
10
3
6
4
5
2

10 10 10 10 10 1 10
-5 -4 -3 -2 -1
Đất đợc hiệu chuẩn (hình cầu)
Đất thiên nhiên
Hình 3. Các trị số lý luận và thực nghiệm của hệ số ma sát khi có thấm
o
2.3. Xác đinh đờng kính tính toán các đờng thấm của vật liệu cát, sói, cuội (dăm).
Từ các công thức (3) và (5) ta có các hệ thức sau đây để xác định đờng kính tính toán
trung bình các đờng thấm của vật liệu cát , sỏi và đá dăm.

1
12,7

mg
vk
d
o
=
(9)
m
m
Cd
o

=
1
d
*
17
(10)
trong đó :
6
455,0C =
(11)
và trong công thức (10) trị số d
17
phải đợc tính bằng cm khi đó d
o
cũng đợc xác định
bằng cm.

2.4. Xác định đờng kính tính toán các hạt tạo vòm tại chỗ tiếp xúc của đất với lọc ngợc.
Sự không rơi vãi các hạt nhỏ của đất vào trong đất có hạt to, đợc bảo đảm trong trờng
hợp nếu trong vùng tiếp xúc giữa chúng với nhau có sự tạo vòm ổn định bằng hạt nhỏ
(hình 4). Do đó để bảo đảm không rơi vãi các hạt cốt đất đợc bảo vệ vào lớp thứ nhất
của lọc ngợc, phải lựa chọn thành phần hạt sao cho trong vùng tiếp xúc có thể hình
thành các vòm ổn định cấu tạo bởi các hạt nhỏ nhất của cốt đất đợc bảo vệ.
Nếu lớp thứ nhất của lọc ngợc nằm trên đất thì điều kiện quyết định độ bền và độ ổn
định chỗ tiếp xúc của chúng là sự hình thành những vòm ổn định cấu tạo bởi các hạt
của cốt đất. Vì vậy các hạt đất không luồn chui vào lớp lọc cũng nh các hạt của lớp lọc
*
Theo các số liệu của M.Patrit.
18
QP. TL - C - 5 - 75
không chui vào đợc trong đất. Trong các trờng hợp nh vậy, đôi khi ngời ta nói rằng
lọc ngợc không ép lấn vào đất mà nó bảo vệ.
Nhiều thí nghiệm với các lọc ngợc đều hạt và dị hạt đã chỉ cho thấy rằng: vòm ổn định
đợc tạo trong trờng hợp đờng kính các lỗ rỗng của lọc lớn hơn đờng kính các hạt tạo
vòm không quá 1,8 lần.
Vì vậy điều kiện không rơi vãi đất vào lọc đợc biểu diễn dới dạng:
8,1
d
D
tv
o

(12)
hoặc d
tv
0,555 D
o

(13)
trong đó : D
o
- đờng kính trung bình của lỗ rỗng trong lớp thứ nhất của lọc;
d
tv
- đờng kính hạt tạo vòm ở vùng tiếp xúc với đất và lọc (hình 4).
Hình 4- Sơ đồ vùng tiếp xúc đất hạt nhỏ và lọc:
D
o
- đờng kính trung bình các lỗ rỗng trong lọc;
d
tv
- đờng kính các hạt tạo vòm ở vùng tiếp xúc của đất và lọc.
Đa D
o
tính từ công thức (9) và (10) vào các hệ thức này để xác định các đờng kính hạt
tạo vòm thì tơng ứng, ta có các công thức tính toán sau đây:
1
95,3

mtg
vk
d
t
tv

(14)
và
17

t
t
1tv
D
m1
m
Cd


(15)
trong đó : C
1
= 0,252
t

(16)
m
t
, k
t
,
t
- độ rỗng hệ số thấm và hệ số không đều hạt của vật liệu lớp thứ nhất của lọc ngợc.
Nếu đờng kính các hạt tạo vòm của đất đợc bảo vệ đã cho hoặc đã chọn theo các thông
số của đất đó thì chúng ta sẽ có các hệ thức sau đây để xác định các thông số phải tìm
của vật liệu thuộc lớp thứ nhất của lọc ngợc ứng với các công thức (14) và (15):
v
dg
m
k

tv
t
t
6,15
.
2
1


; (17)
19
d
tv
d
tv
QP. TL - C - 5 - 75
1
17
1 C
d
D
m
m
tv
t
t


(18)
Đặc biệt khi d

tv
= d
10
nghĩa là khi lấy đờng kính của hạt mà hàm lợng trong đất của các
hạt có đờng kính nhỏ hơn đờng kính ấy là 10% (theo trọng lợng) làm đờng kính hạt
tạo vòm của đất đợc bảo vệ thì ta sẽ có đợc:
v
gd
m
k
t
t
6,15
2
101


; (19)
1
10
17
1 C
d
D
m
m
T
t

(20)
Khi lựa chọn đờng kính các hạt tạo vòm của đất đợc bảo vệ phải tính đến loại (độ xói
ngầm) của đất, độ không đều hạt của đất, hình dạng đờng cong thành phần hạt (đối với
đất xói ngầm), chế độ thấm cũng nh cấp công trình theo vốn đầu t và các điều kiện thi
công lọc ngợc. Các hớng dẫn thực tế về vấn đề này đợc trình bày trong các chơng sau.
2.5. Xác định kích thớc hạt xói ngầm trong đất, cát, sỏi (lẫn dăm).
Xói ngầm cơ học trong đất, cát, sỏi sẽ đợc phát triển, nếu trong đất ấy có những hạt mà
đờng kính của chúng nhỏ hơn đờng kính đờng thấm lớn nhất trong đất (d
o
max
) và nếu
vận tốc thấm hơn hơn vận tốc tới hạn (V>V
th
). Các hạt đất có kích thớc nhỏ hơn đờng
kính đờng thấm nớc lớn nhất trong đất, gọi là các hạt xói ngầm vì rằng chúng có thể bị
dòng thấm lôi ra khỏi khối đất.
Do đó:
d
xn
< d
o
max
(21)
trong đó d
xn
- đờng kính hạt xói ngầm
Đờng kính đờng thấm lớn nhất đợc xác định bằng các hệ thức sau đây:

1
max

12,7

gm
vK
xd
o
=
(22)
17
max
1
d
m
m
xcd
o

=
(23)
trong đó: x hệ số xếp hạt không đều trong đất hoặc hệ số cục bộ của xói ngầm.
c theo công thức (11)
Nh vậy, hệ số x phụ thuộc vào hệ số không đều hạt của đất, có thể lấy an toàn một
chút:
x = 1 + 0,02 + 0,001
2
(24)
hoặc x = 1 + 0,05 (23)
Đờng kính lớn nhất của hạt
max

xn
d
mà chuyển vị của những hạt này có thể diễn ra ở trong
đất và chúng có thể bị lôi ra ngoài ở chỗ lối ra không đợc bảo vệ, nghĩa là khi không
có lọc ngợc và những phơng tiện bảo vệ khác, xác định theo hệ thức nh:
20
QP. TL - C - 5 - 75
3,1
max
max
o
xn
d
d =
(26)
Rõ ràng là đờng kính hạt xói ngầm của đất phải thoả mãn điều kiện :
d
xn

max
xn
d
(27)
Thay vào đó các trị số
max
xn
d
tìm đợc từ công thức (26) và d
o
max

từ công thức (23),
chúng ta có đợc :
d
xn
0,77 d
o
max
(28)
3,1
xC
d
xn


17
1
d
m
m

(29)
Khi đất đợc bảo vệ bằng lọc ngợc thì nh đã chỉ ở trên trong vùng tiếp xúc các vòm ổn
định đợc hình thành bởi các hạt tơng ứng của đất. Để phá vỡ các vòm nh vậy, đòi hỏi
dòng thấm phải có tác động căn bản lớn hơn khi lôi tự do các hạt có cùng một đờng
kính nh các hạt tạo vòm. Vì thế các hạt tạo vòm sẽ hạn chế hiện tợng lôi hạt nhỏ trong
đất đợc bảo vệ ra ngoài.
Đờng kính hạt xói ngầm đối với vùng đất trực tiếp tiếp xúc với lớp thứ nhất của lọc ng-
ợc đợc xác định bằng điều kiện sau đây: điều kiện (28), nghĩa là:
d
xn

0,77 d
o
max
d
xn
<d
tv
(30)
trong đó : - hệ số Clicte phụ thuộc vào đặc tính vị trí của hạt trong đất và độ rỗng của
đất nh đã biết; trị số = 0,41, ứng với cấu tạo xốp tơi nhất của đất, và = 0,15 ứng với
cấu tạo độ chặt của đất.
Trong số các điều kiện thì điều kiện thứ nhất (28) là cần, còn điều kiện thứ hai (30) là
đủ. Điều đó có nghĩa là nếu 0,77 d
o
max
> d
tv
, thì đất đợc bảo vệ bởi lọc ngợc chỉ có thể
bị lôi đi những hạt có đờng kính nhỏ hơn d
tv
. Còn nếu d
tv
> 0,77 d
o
max
thì với vận tốc
thấm tơng ứng các hạt có đờng kính thoả mãn điều kiện (28) sẽ bị lôi cuốn ra khỏi đất
đợc bảo vệ.
Các điều kiện (28) và (30) phù hợp với các hệ thức (14), (15) và (12), (23), còn có thể
viết dới dạng nh sau:

<

gm
vk
dd
gm
kv
xd
t
t
tvxn
d
d
xn

6,15
.
.
48,5
1
1

(31)
hoặc









<


171
17
1
.
1
.77,0
D
m
m
Cdd
d
m
m
xCd
t

d
tvxn
d
d
xn

(32)
21
QP. TL - C - 5 - 75
Kích thớc hạt xói ngầm trong lớp thứ nhất của lọc khi có lớp thứ hai, cần xác định trên
cơ sở những điều kiện cũng nh trên. Khi đó thay cho các hệ thức (28) và (30) sẽ có:
D
xn
0,77
max
oI
D
(33)
D
xn
< D
I
tv
(34)
trong đó ký hiệu I chỉ rằng D
o
và D
tv
là của lớp thứ nhất của lọc ngợc.
Kích thớc hạt xói ngầm trong các lớp tiếp theo của lọc ngợc đợc xác định một cách t-

ơng tự.
Với gradien thấm thực tế có thể xảy ra ở vùng tiếp xúc.
Công thức (30) đợc dẫn tới dạng sau đây:
tvxn
dd
20,1

=
; (35)
từ đó:
xntv
dd

2,1
=
(36)
Khi = 0,41, sẽ có:
d
tv
= 2,93 d
xn
(37)
Khi = 0,15 thì:
d
tv
= 8,0 d
xn
(38)
Nếu trong các công thức (17) và (18) dùng trị số giới hạn của các thông số thì khi giải
hệ thức (36), chúng ta sẽ có đợc:

gm
kv
d
t
t
xn

.6,15
20,1
1


=
; (39)
và
17
1
120,1
D
m
m
C
d
t
t
xn

=

; (40)

Công thức (40) có thể viết theo dạng:
20,1
1
17
C
D
d
xn

=

t
t
m
m
1
(41)
2.6. Các hệ thức tính toán vận tốc tới hạn và gradien xói ngầm trong vật liệu cát, sỏi.
Vận tốc thấm mà với vận tốc này sự cân bằng giới hạn của các hạt xói ngầm trong đất
bị phá hoại, đợc gọi là vận tốc xói ngầm tới hạn. Nó phụ thuộc vào độ lớn của các hạt
bị lôi ra, hệ số thấm của đất, độ rỗng của đất và đặc trng sắp xếp của các hạt bị lôi cuốn
bởi dòng thấm trong các kẽ hổng cuả đất. Trị số vận tốc này đợc xác định bằng hệ
thức sau đây của A.N.Patrasép:
22
QP. TL - C - 5 - 75
d
d
xnoth
k
v

g.m
dV =
(42)
trong đó ;
o
hệ số của vận tốc tới hạn bằng:












+

=
8
0
30sinf160,0
o
*
b
d
o
(43)
f
*
- hệ số ma sát tính đổi, phụ thuộc vào mức độ ngầm của các hạt bị lôi ra, hình dạng
của chúng và đặc trng sắp xếp của hạt xói ngầm trong kẽ rỗng.
Trên cơ sở các số liệu thực nghiệm, để xác định hệ số ma sát tính đổi, có thể dùng hệ
thức gần đúng sau đây:
f
*
= 0,82 1,8m + 0,0062 (-
c
) (44)
Với < 50 và 0,26 m 0,40 thì trị số của hệ số không đều hạt tính đổi cần lấy
c
= 5.
Các đờng cong tính toán tơng ứng với hệ số tính đổi cũng đợc cho trong hình 5.
Nếu các hạt của đờng kính nhỏ nhất d
min
là các hạt xói ngầm ở trong đất đã cho, đối
với việc lôi các hạt ấy thì vận tốc thấm phải lớn hơn vận tốc tới hạn nhỏ nhất của đất đã
cho:

d
d
oth
k
v
gm
dVV
.
min
min

=
(45)
Hình 5. Đồ thị f
*
= f()
23
QP. TL - C - 5 - 75
Độ lớn nhất của hạt, các hạt này có thể bị lôi ra khỏi vùng tiếp xúc của đất để đa vào lớp
thứ nhất của lọc ngợc taọ thành
20,1
tv
d

nh đã chỉ ở trên. Hiện tợng lôi các hạt đó sẽ xảy
ra, nếu vận tốc thấm trong vùng tiếp xúc của đất lớn hơn vận tốc tới hạn lớn nhất:
d
d
tvoth
k

v
gm
dVV

833,0
max
=
(46)
Gradien cột nớc tới hạn ứng với xói ngầm cơ học phù hợp với công thức (42) xác định
theo hệ thức:
d
d
mloth
vk
gm
dJ
.

=
(47)
Gradien cột nớc tới hạn lớn nhất và nhỏ nhất trong vùng tiếp xúc của đất đợc bảo vệ
bằng lọc ngợc, xác định theo các hệ thức:
d
d
oth
vk
gm
dJ
.
min

min

=
(48)
d
d
tvoth
vk
gm
dJ
.
833,0
max

=
(49)
2.7. Xác định kích thớc hạt làm ứ đọng bồi tắc lọc ngợc.
Hiện tợng lôi một lợng không lớn các hạt nhỏ của vùng tiếp xúc của đất đợc bảo vệ
bằng lọc ngợc sẽ không phá hoại độ bền và độ ổn định của đất và có thể cho phép. Tuy
nhiên, nếu các hạt nhỏ bị lôi từ đất ra lại lắng đọng trong lọc ngợc, thì khả năng thấm
của lọc có thể bị giảm một cách nghiêm trọng. Do đó khi thiết kế lọc ngợc, cần phải
biết độ lớn của các hạt do dòng thấm để lắng động trong kẽ rỗng các lớp lọc.
Nh đã lu ý, quá trình lắng đọng các hạt nhỏ của đất do dòng thấm mang đi trong các kẽ
rỗng của đất, mà trong đất này có xuất hiện thấm, đợc gọi là sự bồi tắc của đất. Các hạt
nhỏ của đất bị lắng đọng trong quá trình nh vậy gọi là các hạt bồi tắc.
Quá trình ứ đọng có thể xảy ra trong một loại đất đã cho, nếu tổng của đờng kính hạt ứ
đọng d
đ
và hai lần chiều dầy của màng mỏng nớc liên kết bọc hạt 2
k

, nhỏ hơn đờng
kính của đờng thấm trong đất d
o
và lớn hơn đờng kính tới hạn (nhỏ nhất) của hạt bị bồi
tắc d
đ
min.
.
Do đó quá trình bồi tắc của lớp thứ nhất của lọc có thể có, nếu:
min
btk
th
udo
d2dD +
(50)
Vì trong trờng hợp đợc xét có thể đặt là:
xnk
bt
ud
d1,12d =+
(51)
thì thay cho công thức (50) ta có:
min
1,1
btxno
ddD
(52)
Đờng kính tới hạn của các hạt bồi tắc phù hợp với các số liệu đã cho của A.N. Patrasép.
24
QP. TL - C - 5 - 75

*
min
a
D
d
o
bt
=
(53)
Trong đó a
*
phụ thuộc vào bồi tắc các tính chất cơ lý của hạt bồi tắc và của đất bồi tắc
và cũng phụ thuộc vào số Raynol Re
o
. Trong tính toán thực tế có thể dùng các trị số
sau đây của thông số đó.
Bảng 1
Các hạt bồi tắc mm a
*
Re
o
Đất bụi, từ 0,01 đến 0,05 4,0
1,0
Cát nhỏ, từ 0,05 đến 0,25 3,0
0,5
Cát trung bình, từ 0,25 đến 1,5 2,5 0,1
Muốn cho các hạt nhỏ của đất (d
xn
) bị dòng thấm cuốn ra khỏi vùng tiếp xúc, không
làm tắc lớp thứ nhất của lọc và phù hợp với các hệ thức (52) và (53) thì phải thoả mãn

điều kiện sau đây:
*
1,1 a
D
d
o
xn

(54)
hoặc:
D
o
1,1 a
*
d
xn
(55)
Thay D
o
từ công thức (10) vào tỷ số trên, chúng ta có đợc điều kiện không bồi tắc lớp
thứ nhất của lọc ngợc.
( )
xn
t
t
d
Cm
am
D
*

17
11,1

(56)
hoặc trong dạng không thứ nguyên (chuẩn số không bồi tắc)
( )
*
17
11,1
a
Cm
m
d
D
t
t
xn


(57)
2.8. Xác định đờng kính hạt tạo vòm của đất, đợc bảo vệ bởi lọc ngợc. Khi chọn kích th-
ớc đờng kính tính toán của hạt tạo vòm d
tv
của đất đợc bảo vệ, phải xét loại đất (độ xói
ngầm) mức độ không đều hạt của đất hình dạng đờng cong thành phần hạt của đất (đất
xói ngầm) và chế độ thấm.
Nh đã chỉ ở trên (chơng II2-4 và 2-5), khi đất đợc bảo vệ bằng lọc ngợc ở trong vùng
tiếp xúc các vòm ổn định đợc tạo thành từ những hạt tơng ứng của đất (Hình 4) và làm
hạn chế hiện tợng rải rác hạt và lôi hạt nhỏ từ trong đất đợc bảo vệ vào tầng lọc.
Phù hợp với công thức (30), qua vùng tiếp xúc có thể bị rải rác các hạt có kích thớc,

d
r
= d
tv
và cũng qua vùng này, với vận tốc thấm lớn hơn vận tốc tới hạn có thể bị cuốn ra
khỏi lớp nằm ở phía trên (xói ngầm ngoài), các hạt đất có kích thớc, theo đúng hệ
thức (35).
25
QP. TL - C - 5 - 75
tvxn
dd
20,1

=

Hệ số phụ thuộc vào sự xếp đặt của đất và phù hợp với các số liệu của Clikte biến đổi
trong giới hạn từ 0,15 đến 0,41. Vì vậy đối với kích thớc hạt tạo vòm chúng ta có các
hệ thức giới hạn sau đây:
min
tv
d
3d
r
(58)
rtv
dd 8
max
=
(59)
Trong trờng hợp tổng quát chúng ta sẽ có:

d
tv
= Bd
r
(60)
trong đó : hệ số B phụ thuộc vào sự sắp xếp hạt trong đất và biến đổi trong giới hạn từ
3 đến 8.
Khi ứng dụng các hệ thức trên vào thực tế, cần phân biệt đất xói ngầm và không xói
ngầm đợc bảo vệ.
1. Đất không xói ngầm.
Trong trờng hợp đất không xói ngầm đợc bảo vệ bằng tầng lọc, để xác định các hạt đất
tạo vòm tính toán d
tv
, ngoài hệ thức (60), chúng ta dùng công thức (1) và theo đờng
cong thành phần hạt của đất, ta tự cho một hàm lợng phần trăm p
r
của hạt nhỏ bị rải rác
từ đất vào tầng lọc. Các thí nghiệm và nghiên cứu chỉ ra rằng: tuỳ theo cấp công trình
theo vốn đầu t và các điều kiện làm việc của tầng lọc P
r
có thể biến đổi từ 0 đến 5.
Thay trị số d
r
, tơng ứng với P
r
vào công thức (1), chúng ta đợc:
d
d
x
rr

P
P
d
d


5
1
1
10min









+=
(61)
trong đó P
10
và x cũng nh đã giải thích ở công thức (1).
Phù hợp với công thức (1), đối với d
tv
, chúng ta sẽ có:
d
d
x

tvtv
P
P
d
d


5
1
1
10min









+=
(62)
trong đó P
tv
- hàm lợng phần trăm các hạt có đờng kính nhỏ hơn d
tv
.
Thay số d
tv
theo hệ thức (60) vào công thức (62), chúng ta đợc ;

B
1
5
1
P
P
1
d
d
d
dd
x
10
tv
min
r

+=
(63)
Trong các công thức (61) và (63) các phần bên trái bằng nhau, từ đó có:
d
d
x
tv
d
d
x
r
P
P
P
P
B




5
1
1
5
1
1

1010









+=

















+

26
QP. TL - C - 5 - 75
và
( )
x
d
d
x
r
tv
B
P
P
BPP
1
110
10
55








+

=



(64)
Theo trị số P
r
đã cho và trị số đã chọn của thông số B, dùng công thức (64), chúng ta
tìm đợc trị số tính toán P
tv
và tiếp đó theo đờng cong thành phần hạt đất, chúng ta xác
định trị số tính toán của đờng kính hạt tạo vòm
tt
tv
d
.
Nếu yêu cầu thiết kế tầng lọc là sao cho hoàn toàn không có sự rơi hạt nhỏ từ đất đ ợc
bảo vệ vào trong lọc, thì trong công thức (64) phải đạt P
r
= 0. Trong trờng hợp này trị
số tính toán P
tv
sẽ là nhỏ nhất và xác định theo hệ thức sau:
( )
x

d
d
tv
BPP
1
1
10
min
55






=



(65)
Theo các công thức (64) và (65) trên hình 6 đã lập đồ thị các số P
tv
phụ thuộc theo hệ
số không đều hạt của đất
10
60
d
d
d
=

đối với các trị số giới hạn B và P
r
.
Nh ta đã thấy, khi B = id
em
sự biến đổi trị số P
r
trong giới hạn từ 0 đến 5 trong đất
không xói ngầm ít ảnh hởng đến trị số tính toán P
tv
. ảnh hởng nhiều nhất đến đại lợng
P
r
là trị số của thông số B.

Hàm lợng các hạt %
1

2

3

4

100

1

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

2

3

5

10

25

50

100

200

300

500

1000



Hình 6
Các đờng cong P
tv
= f(B, P
r
) lập đợc từ phơng trình (64) đối với các trị số sau đây của B và P
r
:
1 khi B = 8, P
r
= 0%; 2- khi B = 8, P
r
= 5%; 3- khi B = 3; P
r
= 0%. 4- khi B= 3, P
r
= 5%.

2. Đất xói ngầm.
Trong trờng hợp đất xói ngầm, trớc hết chúng ta xác định d
xn
bằng công thức (47). Từ
công thức này đối với đờng kính hạt bị cuốn từ đất, chúng ta sẽ đợc hệ thức sau đây:
27
QP. TL - C - 5 - 75
d
d
o
th
xn
vk
gm
J
d
.

=
(66)
Chúng ta lấy gradien cột nớc lớn nhất ở lớp tiếp giáp J
max
bằng gradien tới hạn. Khi đó
từ trong đất có thể bị cuốn ra tất cả các hạt nhỏ có đờng kính nhỏ hơn.
d
d
o
th
tt
xn

vk
gm
J
d

=
(67)
Thay trị số này vào công thức (60), chúng ta sẽ đợc trị số phải tìm của đờng kính hạt
tạo vòm:
d
d
o
tt
xntv
vk
gm
BJ
Bdd

max
==
(68)
Tuy nhiên, khi có hiện tợng cuốn một số lợng quan trọng các hạt nhỏ ra khỏi đất đợc
bảo vệ, thì độ bền và độ ổn định của đất có thể bị phá hoại đó là điều không cho phép.
Kinh nghiệm và kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng: tuỳ thuộc cấp công trình theo vốn đầu
t và các điều kiện thi công tầng lọc có thể tính toán hiện tợng lôi hạt là không nguy
hiểm đối với độ bền và độ ổn định của đất đợc bảo vệ, nếu nh hiện tợng lôi chỉ xảy ra
đối với những hạt mà thành phần nhỏ hơn nó chiếm hàm lợng bằng 5% của đất. Do đó
cần lấy đờng kính lớn nhất cho phép của hạt bị lôi ra
cp

xn
d
bằng trị số trung bình d
3
: và
nếu theo công thức (67) ta đợc trị số
tt
xn
d
vợt quá trị số cho phép trên
cp
xn
d
, khi đó phải
lấy:
3
cp
xn
tt
xn
ddd ==
(69)
Khi đó kích thớc tính toán của đờng kính hạt tạo vòm tim theo công thức:
cp
xntv
Bdd =
(70)
Với các kích thớc hạt tạo vòm nh vậy ngăn ngừa đợc sự phát triển của xói ngầm cơ học
nguy hiểm trong đất đợc bảo vệ.
Nếu theo công thức (67) tính đợc trị số

tt
xn
d
nhỏ hơn trị số giới hạn đã lấy
cp
xn
d
thì trị số
tt
xn
d
này có thể lấy làm trị số tính toán. Khi đó kích thớc các hạt tạo vòm d
tv
đợc xác
định theo công thức (68).
28
QP. TL - C - 5 - 75
Chơng III
Phơng pháp thiết kế lọc ngợc
bảo vệ đất không dính
3.1. Chỉ dẫn chung
Để làm lọc ngợc chỉ đợc lấy vật liệu thiên nhiên hoặc vật liệu nhân tạo không dính sản
phẩm của các loại đá rắn và chặt sít, không chứa muối hoà tan trong nớc (chơng I, 1-7).
Thành phần lọc ngợc có thể thiết kế là không xói ngầm. Khi đó ngay cả với gradien cột
nớc rất lớn sẽ không xẩy ra hiện tợng lôi hạt của tầng lọc. Tuy nhiên đối với các tầng
lọc yêu cầu này không phải là bắt buộc bởi vì trong tầng lọc các gradien cột nớc là đủ
nhỏ trong bài toán thực tế đợc xét. Vì vậy thành phần lọc ngợc có thể là xói ngầm chỉ
khi nào trong lọc ngợc không xảy ra xói ngầm cơ học nguy hiểm.
3.2. Đánh giá độ không xói ngầm của đất và xác định phần trăm hiện tợng lôi hạt. Tiến
hành chọn thành phần lọc ngợc trớc hết cần xác định xem thành phần đất đợc bảo vệ

bằng tầng lọc là thuộc loại nào, cũng nh vật liệu thiên nhiên hoặc vật liệu nhân tạo
dùng làm lọc có phải là đất xói ngầm hay không xói ngầm.
Để giải quyết vấn đề này, nên dùng 2 phơng pháp; Phơng pháp thứ nhất đặc trng cho
tính không xói ngầm của đất, khi từ tầng đất ấy với vận tốc thấm bất kỳ, sẽ không xuất
hiện sự lôi các hạt nhỏ nhất (d
min
); Phơng pháp thứ hai đặc trng cho đất coi nh thực tế
29