Đồ án Thủy công Đề số 33

THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT
ĐỀ SỐ: 33C
A. TÀI LIỆU CHO TRƯỚC
I. Nhiệm vụ công trình: Hồ chứa nước H trên sông S đảm nhận các nhiệm vụ sau:
1. Cấp nước tưới cho 2.650 ha ruộng đất canh tác.
2. Cấp nước sinh hoạt cho 5.000 dân
3. Kết hợp nuôi cá ở long hồ, tạo cảnh quan môi trường, sinh thái và phục vụ du lịch
II. Các công trình chủ yếu ở đầu mối:
1. Một đập chính ngăn sông.
2. Một đường trán tháo lũ
3. Một cống đặt dưới đập để lấy nước
III. Tóm tắt một số tài liệu:
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 lòng sông
cho ở bảng 1. Tầng đá gốc rắn chắc mức độ nứt nẻ trung bình, lớp phong hoá dày từ
0,5÷1m
3. Vật liệu xây dựng:
a) Đất: Xung quanh vị trí đập có các bãi vật liệu A (trữ lượng 800.000 m 3, cự ly 800
m); B (trữ lượng 600.000 m3, cự ly 600 m); C (trữ lượng 1.000.000 m 3, cự ly 1 km). Chất đất
thuộc loại thịt 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.
b) Đá: Khai thác ở vị trí cách công trình 8 km, trữ lượng lớn, chất lượng đảm bảo đắp
đập, lát mái. Một số chỉ tiêu cơ lý: ϕ = 32 o ; n = 0.35 (của đống đá); γ K = 2,5T / m3 (của hòn
đá).
c) Cát, sỏi: Khai thác ở các bãi dọc sông, cự ly xa nhất là 3km, trữ lượng đủ làm tầng
lọc. Cấp phối như ở bảng 2.
Bảng 1 : Chỉ tiêu cơ lý của đất nền và vật liệu đắp đập
Chỉ tiêu
Loại
Đất đắp đập

(chế bị)
Sét (chế bị)
Cát
Đất nền

HS
rỗng
n

Độ ẩm
W%

0,35

20

0,42
0,40
0,39

22
18
24

ϕo
Tự
nhiên
23
17
30

26

Bão
hoà
20
13
27
22

C (T/m2)
Tự
Bão
nhiên
hoà
3,0
2,4
5,0
0,0
1,0

3,0
0,0
0,7

γK

(T/m )

K
(m/s

1,62

10-5

3

1,58
1,60
1,59

4.10-9
10-4
10-6

SV: Lương Thành Nam
Trang 1


Bảng 2 : Cấp phối của các vật liệu đắp đập
d (mm)
Loại
Đất thịt pha cát
Cát
Sỏi

D10

D50

D60

0,005
0,05
0,5

0,05
0,35
3,0

0,08
0,40
5,0

4. Đặc trưng hồ chứa:
- Các mực nước trong hồ và mực nước hạ lưu: Bảng 3
- Tràn tự động có cột nước trên đỉnh tràn Hmax = 3,0m
- Vận tốc gió tính toán ứng với mực nước đảm bảo P%
P%
2
3
5
20
30
50
V(m/s)
32
30
26
17

14
12
- Chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT: D Bảng 3; ứng với MNDGC: D’= D+0,3km
- Đỉnh đập không có đường giao thông chính chạy qua
5. Tài liệu thiết kế cống:
- Lưu lượng lấy nước ừng với MNDBT và MNC (Qtk ): Bảng 3
- Mực nước khống chế đầu kênh tưới: Bảng 3
- Tài liệu về kênh chính: Hệ số mái m = 1,5; độ nhám n = 0,025; độ dốc đáy kênh:
i=(3÷5)x10-4
B. NỘI DUNG THIẾT KẾ
I. Đập đất:
1. Thuyết minh:
- Phân tích chọn tuyến đập, hình thức đập;
- Xác định kích thước cơ bản của đập;
- Tính toán thấm và ổn định;
- Chọn cấu tạo chi tiết.
2. Bản vẽ:
- Mặt bằng đập
- Cắt dọc đập (hoặc chính diện hạ lưu)
- Mặt cắt ngang đại biểu ở giữa lòng sông và bên thềm sông
- Các cấu tạo chi tiết
Bảng 3: Tài liệu thiết kế đập đất và cống ngầm
Đề số
(1)
33

Sơ
đồ
(2)
C

Mực nước hạ lưu
(m)

D
(km)

MNC
(m)

MNDBT
(m)

Bình
thường

Max

Khi MNC
(Qtk)

Khi
MNDBT

Mực
nước đầu
kênh
(m)

(3)

3.0

(4)
113.5

(5)
139.5

(6)
111

(7)
113.5

(8)
4.6

(9)
4.3

(10)
113.29

Đặc trưng hồ chứa

Qcống (m3/s)

SV: Lương Thành Nam
Trang 2

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
A. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
I. Nhiệm vụ công trình:
Hồ chứa nước H trên sông S đảm nhận các nhiệm vụ sau: Cung cấp nước tưới phục
vụ sản xuất nông nghiệp cho 2.650 ha, cấp nước phục vụ sinh hoạt cho 5.000 dân. Ngoài ra
kết hợp nuôi cá ở lòng hồ, tạo cảnh quan môi trường, sinh thái và phục vụ du lịch.
Để phục vụ được nhiệm vụ trên cần tính toán giải quyết các thành phần của công trình
mối như sau:
1.Thiết kế một đập chính ngăn sông.
2.Thiết kế một đường tràn tháo lũ sang lưu vực khác.
3.Thiết kế một cống lấy nước dưới đập để lấy nước tưới.
Ngoài ra để phục vụ tưới và cấp nước sinh hoạt được thuận lợi, việc thiết kế hệ thống
kênh mương và công trình trên kênh cũng không kém phần quan trọng cho việc thiết kế tuyến
đập.
II. Chọn tuyến đập:
Dựa vào bình đồ khu đầu mối đã cho ở đầu bài, ta thấy:
- Về điều kiện địa hình chọn tuyến C - C làm tuyến đập là hợp lý bởi vì hai điều kiện.
+Tuyến xây dựng đập ngắn.
+Hai vai đập là hai triền đồi vững chắc.
Điều này dẫn đến việc khối lượng đắp đập nhỏ, việc xử lý phần tiếp giáp giữa hai vai
đập đơn giản, kinh phí xây dựng thấp.
- Về điều kiện địa chất, theo tài liệu khảo sát địa chất tuyến đập C - C cho ở đầu bài ta thấy:
+ Hai bên thềm sông là lớp tàn tích, có chiều dày trung bình 3 – 5 m, có thể bóc dể dàng.
+ Giữa lòng sông là lớp phủ bồi tích có chiều dày trung bình 10 – 15 m.
+ Phía dưới lớp bồi tích và tàn tích là nền đá gốc rắn chắc. Độ nứt trung bình của lớp phong
hóa dày từ 0,5m – 1m, có thể xem đây là tầng không thấm nước.
+ Về vật liệu xây dựng có thể sử dụng được các vật liệu địa phương như: đất, đá, cát, sạn...,
khai thác được trữ lượng lớn, cự ly vận chuyển gần.
Như vậy, việc chọn tuyến đập theo C - C như ở trên là rất phù hợp với điều kiện hiện

tại của kinh tế đất nước, mức đầu tư thấp nhưng vẫn đảm bảo về mặt kỹ thuật.
III. Chọn loại đập:
Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất và vật liệu xây dựng thì phương án hợp lý là
xây dựng 1 đập đất:
- Dùng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm các vật liệu quí như sắt, thép, xi măng. Công tác chuẩn bị
trước khi xây dựng không tốn kém nhiều công sức như các loại đập khác.
- Cấu tạo đập đất đơn giản, yêu cầu về nền không cao, giá thành hạ.
- Bền và chống chấn động tốt.
- Dễ quản lý, tôn cao, đắp đầy thêm.
- Về điều kiện địa chất: nền ổn định, lớp bồi tích lòng sông và lớp phủ tàn tích dày, phân bố
tương đối đồng đều, nên việc xây dựng đập đất rất thuận lợi.
- Về vật liệu xây dựng: trữ lượng đất dùng để đắp đập lớn, cự ly vận chuyển gần và có hệ số
thấm K nhỏ (10-5 m/s).
SV: Lương Thành Nam
Trang 3


+ Bãi vật liệu A: Trữ lượng 800.000 m3, cự ly 800 m.
+ Bãi vật liệu B: Trữ lượng 600.000 m3, cự ly 600 m.
+ Bãi vật liệu C: Trữ lượng 1.000.000 m3, cự ly 1.000 m.
Chất đất thuộc loại thịt pha cát, thấm nước tương đối mạnh, điều kiện khai thác bình thường.
Các chỉ tiêu như ở bảng 1:
+ Đất sét dùng để làm thiết bị chống thấm có thể khai thác tại vị trí cách đập 4km (trữ lượng
đủ làm).
+ Đá xây dựng khai thác ở vị trí cách công trình 8 km, trữ lượng lớn, chất lượng đảm bảo
đắp đập lát mái. Một số chỉ tiêu cơ lý: ϕ o= 320; n = 0,35 (của đống đá); K = 2,5 T/m 3 (của
hòn đá)
+ Cát sỏi khai thác ở các bãi dọc sông, cự ly xa nhất là 3 km, trữ lượng đủ làm tầng lọc.
Với những số liệu và điều kiện đã phân tích trên, ta chọn phương án xây dựng đập đất
là hợp lý nhất.

IV. Cấp công trình và chỉ tiêu thiết kế:
1. Cấp công trình: Cấp công trình được xác định từ 2 điều kiện sau:
a) Theo chiều cao công trình và loại nền:
- Để xác định chiều cao đập, sơ bộ cao trình đỉnh đập như sau:
∇ đđ = MNLTK + d với d = (1,5÷ 3) m; ở đây chọn d = 3 m
MNLTK = MNDBT + Hmax
= 139,5 + 3 = 142,5 m
Trong đó:
+MNLTK: mực nước lũ thiết kế
+MNDBT: mực nước dâng bình thường (lấy ở theo tài liệu đề 33 thiết kế đập đất và
cống ngầm thì MNDBT = 139,5 m).
+ Hmax: cột nước trên đỉnh tràn tự động (tài liệu thiết kế Hmax = 3 m).
+ Cao trình đỉnh đập: ∇ đđ = 142,5+ 3 = 145,5 m
Tính chiều cao đập: Hđ = ∇ đđ - ∇ đáy = 145,5 – 105 = 40,5 m
Tra bảng 1 QCVN 04-05:2012 với 25 m < Hđ = 40,5 m < 75 m , nền đập là đá gốc rắn
chắc, mức độ nứt nẻ trung bình:nền loại A→công trình thuộc cấp II.
b) Theo nhiệm vụ công trình và vai trò của công trình trong hệ thống (chủ yếu hay thứ
yếu)
Tra bảng 1 QCVN 04-05:2012 với hệ thống thủy nông tưới 2.650 ha, công trình thuộc cấp
III.
Kết luận: Ta chọn cấp công trình thuộc cấp II.
2. Các chỉ tiêu thiết kế: Từ cấp công trình ta xác định được các chỉ tiêu thiết kế sau:
- Tần suất lưu lượng, mức nước lớn nhất để tính ổn định kết cấu công trình tra bảng 4 QCVN
04-05:2012 được P =1%
- Tra bảng 9 QCVN 04-05:2012 ta được Kn = 1,15.
- Tần suất gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất tra bảng 3 (TCVN 8216:2009) tương ứng
với P = 2% và P = 25%
Theo quan hệ tài liệu
P = 2% → V = 32 m/s : MNDBT
SV: Lương Thành Nam

Trang 4


P = 25% → V = 15,5 m/s : MNLTK
- Độ vượt cao của đỉnh đập trên đỉnh sóng theo bảng 2 (TCVN 8216:2009) là : a = 1,2 m; a’=
1 m ; a’’= 0,3 m.
- Hệ số an toàn ổn định trượt với tổ hợp cơ bản và đặc biệt, theo bảng 7 (TCVN 8216:2009)
là: cơ bản 1,35; đặc biệt: 1,15.
B. CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT
I. Đỉnh đập:
1. Cao trình đỉnh đập: Được xác định từ 3 mực nước MNDBT và MNLTK, MNLKT
Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a(a)
Z2 = MNLTK + ∆h' + hsl’ + a’
(b)
Z3 = MNLKT + a’’
(c) với MNLKT = MNLTK + 0,7 m
Trong đó:
- ∆h và ∆h’ : độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất.
- hsl và hsl’ : chiều cao sóng leo (có mức đảm bảo 1%) ứng với gió tính toán lớn nhất
và gió bình quân lớn nhất.
- a, a’ : độ vượt cao an toàn.
a) Xác định ∆h và hSL ứng với gió lớn nhất Vmax.
- Xác định ∆h theo công thức:
∆h = 2.10-6

V 2 .D
.cosαs
g .H

Trong đó:

V : Vận tốc gió tính toán lớn nhất
V = 32 (m/s)
D: Đà gió ứng với MNDBT
D = 3 km = 3.000 m
g: Gia tốc trọng trường
g = 9,81 m/s2
H : Chiều sâu cột nước trước đập ứng với MNDBT
H = ∇ MNDBT - ∇ đáy = 139,5 – 105 = 34,5 m
αs góc kẹp giữa trục dọc hồ và hướng gió, để đảm bảo an toàn lấy αs = 0
→ cosαs=1

→ ∆ h = 2.10

-6

32 2 × 3.000
x 1 = 0,018 m
9,81 × 34,5

- Xác định hsl:
Theo QPTL C1-78. Chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như sau:
hsl 1% = K1.K2.K3.K4.Kα.hs 1%
Trong đó:
hsl 1% : chiều cao sóng với mức đảm bảo 1%
K1 , K2, K3, K4 là các hệ số.
−

+ Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu H > 0.5 λ
+ Tính các đại lượng không thứ nguyên

gt
gD
và 2
V
V

Với t : thời gian gió thổi liên tục (sec). Ở đây không có tài liệu, ta có thể lấy t = 6 giờ (đối với
hồ chứa).
SV: Lương Thành Nam
Trang 5


gt 9,81x6 x3600
=
= 6.621,75
V
32
gD 9,81x3000
=
= 28,74
V2
32 2

+Theo đường cong bao đồ thị xác định các yếu tố của sóng ở hình P2-1, phụ lục 2, chọn trị số
nhỏ trong 2 trị số tra được, từ đó xác định được :
−

32 2
v2

−
gh
= 0,01 → h = 0,01 x g = 0,01 x 9,81 = 1,04 m.
V2
−

32
v
gτ
= 1,1 → τ = 1,1 x g = 1,1 x 9,81 = 3,59 s.
V
−

2
2
+ Tính bước sóng trung bình λ = gx τ = 9,81 × 3,59 = 20,13m .
2 xπ
2 × 3.14
−

λ 20,13
=
= 10,07 m.
2
2
Vậy thỏa mãn theo điều kiện sóng nước sâu đúng với giả thiết ban đầu.
* Xác định hsl:

+ Kiểm tra lại điều kiện sóng sâu theo: H =34,5 m >

hs1% = K1% h
Trong đó : K1% tra theo đồ thị hình P2-2, với

gD
= 28,74
V2

Tra được K1% = 2,04
→
hs1% = 2,04 x 1,04 =2,12 m
- Hệ số K1, K2 tra ở bảng P2-3, phụ lục 2 (theo QPTL C1-78), ứng với lớp gia cố mái bằng
tấm bê tông có độ nhám tương đối ∆/h1% < 0,002, ta được : K1 = 1; K2 = 0,9.
- Hệ số K3 tra ở bảng P2-4, phụ lục 2 (theo QPTL C1-78), ứng với vận tốc gió > 20 m/s và hệ
số mái mα, ở đây chọn sơ bộ mα = 4, ta được : K3 = 1,5.
λ
20,13
=
= 9,5 ; mα = 4
- Hệ số K4 ở đồ thị P2-3, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số
hS 1%

2,12

→ tra đồ thị P2-3 ta được K4= 1,25
- Hệ số K α phụ thuộc vào góc α để thiên về an toàn ta chọn α = 0 như vậy tra bảng P2-6 ta
được K α =1,0
→ hsl1% = 1 x 0,9 x 1,5 x 1,25 x 1 x 2,12 = 3,58 m.
b) Xác định ∆h' và hsl’ ứng với gió bình quân lớn nhất (V’max)
Cách tính tương tự như phần a nhưng thay Vmax= V

max

2

∆h' = 2.10-6 x

V ' x D'
x cos α ; ( α = 0 )
g x H'

V’: vận tốc gió bình quân lớn nhất V’max= 15,5 m/s
D’ đà sóng ứng với MNDGC → D’ = 3+0,3 = 3,3 km = 3.300 m.
H’: chiều sâu cột nước trước đập với MNLTK (MNLTK = 142,5 m đã xác định)

SV: Lương Thành Nam
Trang 6


H’ = ∇ MNLTK - ∇ đáy = 142,5 - 105 = 37,5 m
→ ∆h' = 2.10-6 x

15,5 2 x3.300
x 1 = 0,0043 m
9,81x37,5

* Xác định hsl’:
h’sl 1% = K1’.K2’.K3’.K4’.Kα’.h’s 1%.
Trong đó :
- h’s 1% : chiều cao sóng với mức đảm bảo 1%.
- K1’, K2’, K3’, K4’, Kα’ : các hệ số

−

Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu H > 0,5 λ '
- Tính các đại lượng không thứ nguyên

gt
gD'
và '2
V'
V

+ Với t = 6 giờ (đối với hồ chứa)
9,81x6 x3600
9,81x3.300
gt
gD'
=
= 13.670,71 và
=
= 134,75
15,5
15,5 2
V'
V '2

- Tra đồ thị của sóng ở hình P2-1, phụ lục 2, từ đó xác định được : Chọn cặp có trị số nhỏ
nhất
0,02 xV ' 2 0,02 x15,5 2
g h'
h

'
=
=
=
0
,
02
=>
= 0,49 m
g
9,81
V '2
1,7 xV ' 1,7 x15,5
gτ '
=
= 1,7 => τ ' =
= 2,69 s
g
9,81
V'
2

-

Tính bước sóng trung bình

g .τ '
9,81x 2,69 2
: λ' =
= 11,3 m

=
2π
2 x3,14

-

Kiểm tra điều kiện sóng nước sâu

: H’ = 37,5 m >

λ ' 11,3
=
= 5,65 m
2
2

→ Thỏa mãn điều kiện sóng nước sâu giả thiết ban đầu.
- Tính chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%
h’s1% = K’1% h ’
Trong đó : K’1% tra theo đồ thị hình P2-2
Với

gD'
= 134,75→K’1%= 2,2
V '2

→ h’s1% = 2,2 x 0,49 = 1,08 m
-Hệ số K1’ = 1; K2’ = 0,9.
-Hệ số K3’ = 1,5. ứng với vận tốc gió > 20 m/s và hệ số mái bộ mα = 4.
-Hệ số K4’ tra ở đồ thị hình P2-3, phụ lục 2, ứng với hệ số mái m α = 4 và trị số

λ'
11,3
h' S 1%

=

1,08

= 10,46

→Tra đồ thị P2-3 K4= 1,2
- Hệ số K α phụ thuộc vào góc α để thiên về an toàn ta chọn α = 0 như vậy tra bảng P2-6
ta được K α =1,0
SV: Lương Thành Nam
Trang 7


h’sl 1% = 1x 0,9 x 1,5 x 1,2 x 1,0 x 1,08 = 1,75 m
* Xác định chiều cao an toàn:
Chiều cao an toàn a của đập căn cứ vào cấp đập và điều kiện làm việc chọn theo qui định
ở bảng 2 TCVN 8216:2009
Với MNDBT: a = 1,2 m
Với MNLTK: a’ = 1,0 m
Với MNLTK: a’’ = 0,3 m
+ Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập :
• Trường hợp tính với MNDBT = 139,5 m
Z1
= MNDBT + ∆h + hsl + a
= 139,5 + 0,018 + 3,58 + 1,2
=144,30

• Trường hợp tính với MNLTK = 142,5 m
Z2
= MNLTK + ∆h' + hsl’ + a’
=142,5 + 0,0043 + 1,75 +1
=145,25
• Trường hợp tính với MNLKT = 143,2m
Z3
= MNLKT + a’’
=143,2 + 0,3
=143,5
Kết quả tính toán ta chọn cao trình đỉnh đập là : 146 m.
Tương ứng chiều cao đập là : Hđ = 146 - 105 = 41 m.
2. Xác định bề rộng đỉnh đập (B):
Chiều rộng đỉnh đập được thiết kế theo điều kiện thi công và quản lý sao cho bảo đảm đập
làm việc an toàn nhưng giá thành thấp nhất.
Ở đây theo đề bài cho đỉnh đập không kết hợp đường giao thông nên chiều rộng đỉnh đập
được xác định theo kích thước máy móc dùng trong quá trình thi công và quản lý khai thác
nhằm đảm bảo sự đi lại, vận chuyển được thuận lợi.
Theo TCVN 8216:2009 thì đối với đập cấp II thì chiều rộng đỉnh đập phải từ 10 m trở lên
Để cân đối ta chọn B = 10 m
II. Mái đập và cơ đập:
1. Mái đập:
Sơ bộ ta định theo công thức kinh nghiệm; sau này mái đập được chính xác hóa qua tính
toán ổn định mái đập.
Sơ bộ định hệ số mái như sau:
- Mái thượng lưu : mt = 0,05 x Hđ + 2,00 = 0,05 x 41 + 2 = 4,05
- Mái hạ lưu:
mh = 0,05 x Hđ + 1,5 = 0,05 x 41 + 1,5 = 3,55
Chọn mái :
mt = 4,5

mh = 4,0
2. Cơ đập:
SV: Lương Thành Nam
Trang 8


- Vì đập có chiều cao Hđ = 41 m > 10 m nên bố trí cơ ở mái hạ lưu, khoảng cách giữa 2
cơ đập theo chiều cao chọn từ 10 ÷ 20m. Bề rộng cơ đập chọn theo yêu cầu giao thông và
chọn không nhỏ hơn 3m.
- Ở đây ta chọn 1 cơ , chiều cao từ đỉnh xuống đến cơ là 20m.
- Chiều rộng của cơ là : b = 3m, làm rãnh thoát nước trên cơ đập.
- Cao trình cơ đập mái hạ lưu 146-20= 126 m
- Chọn mái hạ lưu :
mh1 = 4,0 ; mh2 = 4,0
Chọn theo TCVN 8216:2009
III. Thiết bị chống thấm:
Theo tài liệu đã cho, đất đắp đập và đất nền có hệ số thấm khá lớn nên cần có thiết bị
chống thấm cho thân đập.
Do nền đập có tầng thấm rất dày T = 10 ÷ 20 m cho nên ta bố trí thiết bị chống thấm cho
đập kiểu tường nghiêng + sân phủ
Sơ bộ xác định kích thước như sau:
1. Xác định chiều dày tường nghiêng:
- Trên đỉnh tường nghiêng : δ1 ≥ 0,6 m → chọn δ1 = 1m
- Đáy chân tường: δ 2 ≥

H
[J ]

Trong đó:
+ H chênh cột nước lớn nhất trước và sau tường chống thấm lưu ứng với mực nước dâng

gia cường
H = MNLTK- ∇ đáy = 142,5 – 105 = 37,5 m
+ [J]: Gradien thấm cho phép của vật liệu làm tường và sân phủ. Ở đây ta chọn vật liệu
làm tường và sân phủ là đất sét ta có [J]đất sét =5÷10 lấy theo TCVN 8216:2009.
→δ 2 ≥

H 37,5
=
= 3,75m
[ J ] 10

Như vậy ta chọn δ 2 = 4m
−

Như vậy chiều dày trung bình của tường nghiêng là: δ =

δ1 + δ 2 1 + 4
=
= 2,5m
2
2

2. Xác định cao trình đỉnh tường nghiêng:
Đối với tường nghiêng cao trình đỉnh tường phải đảm bảo chống thấm trên MNLTK một
khoảng chiều cao an toàn a = 0,7 m đối với đập cấp II theo qui định tại bảng 4 TCVN
8216:2009.
Như vậy cao trình đỉnh tường nghiêng bằng cao trình MNLTK+0,7=142,5+0,7= 143,2 m
3. Xác định chiều dài sân phủ:
Trị số hợp lý của Ls xác định theo điều kiện khống chế lưu lượng thấm qua đập và nền và
điều kiện không cho phép phát sinh biến dạng thấm nguy hiểm của đất nền.

Vậy chiều dài sân phủ lấy L s = (3-6)H , ta chọn L s = 3H= 3x(MNLTK- ∇ đáy) = 3 x
(142,5-105) = 112,5 m
IV. Thiết bị tiêu nước thấm qua đập:
- Đoạn lòng sông: do hạ lưu đập luôn luôn có nước với số liệu như sau:
+ Cao trình MNHL lớn nhất: 113,5 m → HHL = 113,5 - 105 = 8,5 m
SV: Lương Thành Nam
Trang 9


Như vậy chọn bộ phận tiêu thoát ở hạ lưu thân đập kiểu lăng trụ, với cao lớn hơn mực nước
hạ lưu là 1m.
+ Chọn cao trình đỉnh đống đá tiêu nước là: Z = 114,5 m.
+ Hệ số mái đống đá : m’1 = 1,25; m’2 = 1,5
+ Bề rộng đỉnh đống đá : b = 2,50m
- Đoạn trên sườn đồi: trường hợp hạ lưu không có nước, ta chọn thoát nước kiểu áp mái.
- Tầng lọc ngược có chiều dày δ cát =0,2m và δ đá dăm (1x2) = 0,2m
V. TÍNH TOÁN THẤM QUA ĐẬP VÀ NỀN
1. Mục đích - nhiệm vụ:
Tính toán thấm qua đập đất cần xác định:
` - Lưu lượng thấm qua đập đất, trên cơ sở đó xác định lượng tổn thất của hồ dòng thấm
gây ra để có biện pháp phòng chống thấm.
- Xác định vị trí đường bão hòa trong đập, từ đó tìm ra áp lực thấm để dùng trong tính
toán ổn định, kiểm tra độ bền thấm của đập và nền.
- Tính toán gradien thấm để đánh giá mức độ xói ngầm cục bộ từ đó xác định kích thước
hợp lý của thân đập, kết cấu chống thấm vật thoát nước và thành phần tầng lọc.
2. Phương pháp tính thấm và các giả thiết:
- Dùng phương pháp thủy lực để tính thấm
- Các giả thiết
+ Lưu tốc của dòng thấm tuân theo định luật Đacxy : V = KJ
Trong đó : K: hệ số thấm, J: gradien thấm

+ Coi dòng thấm ổn định, không xét đến hiện tượng mao dẫn
+ Bài toán thấm giới hạn là bài toán phẳng: thực tế để tính thấm qua đập dựa vào điều
kiện địa hình, địa chất để chia đập với các mặt cắt đại diện. Từ đó tính thấm cho các mặt cắt
đại diện đó.
3. Trường hợp tính toán:
Trong thiết kế đập đất cần tính thấm với các trường hợp khác nhau:
- Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là MN min
- Thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là MN max
- Thượng lưu mực nước rút đột ngột.
- Trường hợp thiết bị thoát nước làm việc không bình thường.
* Với đồ án môn học này chỉ tính toán ở trường hợp:
- Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là MN min
- Các mặt cắt cần tính toán: yêu cầu tính với 2 mặt cắt đại diện
- Mặt cắt lòng sông (chỗ có tầng thấm dày nhất)
- Mặt cắt sườn đồi tả, hữu (đập trên nền không thấm)
4.Tính toán thấm cho mặt cắt lòng sông kiểu tường nghiêng, sân phủ:
a) Sơ đồ tính toán:

SV: Lương Thành Nam
Trang 10


Y

10

146

MNDBT:139.5

m=
4,0

114.5

Kd

'2
m

105.0

MNHL:113.5

h2

Ko

126.0

h3

m

δ

3

.5
=4

m
'1

H1= 34.5m

m=
4,0

X

T

Kn

Ls = 112.5m

L= 273.88m

Sơ đồ tính thấm qua lòng sông
Với: + h1= 139,5 - 105 = 34,5 m
+ h2= 113,5 - 105 = 8,5 m
+ Z0 = 0m
+ L = 4,5 x 41 + 10 + 3,5 x 15 + 3 + 3 x 11,5 – 8,5 x 1,25 = 273,88 m
b)Tính lưu lượng thấm:
Ta thấy rằng hệ số thấm của tường nghiêng, sân phủ nhỏ hơn rất nhiều hệ số thấm của
nền và đập, nên ta có thể áp dụng phương pháp tính lưu lượng thấm gần đúng của
Pavêlôpxki. Bỏ qua lưu lượng thấm của tường nghiêng và sân phủ .
Dùng phương pháp phân đoạn, bỏ qua độ cao hút nước a 0, ta có hệ phương trình sau để
xác định lưu lượng thấm q và độ sâu h3 sau tường nghiêng:



(h1 − h3 )T

q = K n 
 0,44T + Ls + mh3 

(1)

h32 − h22
(h3 − h2 ).T
q = Kđ
+ Kn
2.( L − m.h3 )
L − m.h3 + 0,44.T − m' h2

(2)
Trong đó:
h1: chiều cao cột nước trước đập
34,5 m.
T: chiều dày tầng thấm của nền
T = 20 m
h2: cột nước hạ lưu của đập
8,5 m
L: chiều dài từ chân tường nghiêng đến mép trong mực nước hạ lưu của đống
đá tiêu nước L = 273,88 m.
h3: chiều cao điểm đầu của đường bão hòa sau tường nghiêng
Kđ,Kn : hệ số thấm của đập và nền: 10-5 , 10-6
m : Hệ số mái thượng lưu, m = 4,5.
m’: Hệ số mái thượng của đống đá, m’=1,25

Để xác định được q ta cần xác định h3
Để xác định được h3, ta dùng phương pháp thử dần, bằng cách lần lượt thay các giá trị
giả định của h3 vào (1) và (2) khi giá trị q của 2 phương trình trong hệ bằng nhau thì h 3 đó
chính là giá trị cần tìm.
Ở đây, ta lập bảng tính trên Exel. Sau khi lập bảng tính thử dần, được kết quả như sau :
SV: Lương Thành Nam
Trang 11


h3 = 25,97 m. và q = 7,16.10-7 m3/s-m.
c) Xác định đường bão hòa:
Đường bão hòa trong hệ trục như hình vẽ 1, và được xác định theo phương pháp sau:
Y=

h32 − h22
h −
X
L − m1 h3
2
3

Ta có bảng tính tọa độ sau:
X
Y

0
10
20
30
40

50
75
100
125
25,97 25,22 24,45 23,65 22,83 21,97 19,67 17,06 13,97

150
9,96

175
1,81

d. Kiểm tra độ bền thấm:
Với đập đất có độ bền thấm bình thường (xói ngầm cơ học, trôi đất). Có thể khắc phục
được nhờ bố trí tầng lọc ngược ở thiết bị thoát nước (mặt tiếp giáp giữa thân đập và nền).
Ngoài ra cần kiểm tra độ bền thấm đặc biệt, ngăn ngừa sự cố xảy ra trong trường hợp thấm
tập trung tại một điểm bất kỳ trong thân đập hay nền.
Với thân đập cần đảm bảo điều kiện sau: J k ≤ [Jk]đ (CT 2-12 sách hướng dẫn đồ án Thủy
công)
Trong đó:
+ [Jk]đ = 0,75 là Gradien cho phép để kiểm tra độ bền thấm của thân đập đất. Tra ở bảng 5
TCVN 8216:2009 với đất đăp thân đập thuộc đất Á sét (công trình cấp II)
d

J kd =

h3 − h2
25,97 − 8,5
=
= 0,11

L − mh3 273,88 − 4,5 x 25,97

J kd = 0,11 < [Jk]đ = 0,75

Kết luận : Độ bền thấm qua đập đảm bảo an toàn.

SV: Lương Thành Nam
Trang 12


Với nền đập cần đảm bảo điều kiện sau : J k ≤ [Jk]n(CT 2-14 sách hướng dẫn đồ án Thủy
công)
Trong đó:
+ [Jk]n = 0,4 là Gradien cho phép để kiểm tra độ bền thấm của nền đập đất. Tra ở bảng 5
TCVN 8216:2009 với đất đăp thân đập thuộc cát mịn (công trình cấp II)
d

J kn =

h3 - h2
25,97 − 8,5
=
= 0,06
L - m'1 ×h2 + 0,44T 273,88 - 1,25 x8,5 + 0,44 x 20

n
n
⇒ J k = 0,06< [ J k ] = 0,4

Kết luận : Độ bền thấm đặc biệt qua nền đảm bảo an toàn.

5. Tính toán cho mặt cắt sườn đồi:
Ứng với trường hợp hạ lưu không có nước. Chọn mặt cắt sườn đồi có cao trình đáy bằng cao
trình cơ hạ lưu là 126 m để tính toán
a) Sơ đồ tính toán:

Y
146.0

10

δ

4
m=

m

.5

=4
,

0

h3

Ko

126.0

Kd

a0

h1=34.5

MNDBT:139.5

X

mh3
L=273.88m

Sơ đồ tính thấm qua sườn đồi
Với: + h1 = 139,5 - 126 = 13,5 m
+ L = 4,5 x 20+10+ 4 x 20 = 180 m
b) Tính toán thấm:
Theo phương pháp phân đoạn, lưu lượng thấm q, độ sâu h 3, a0 được tính theo hệ phương
trình sau:

h12 − h32 − Z 02
q = K 0
2δ sin α


h32 − a02
q
=
K


d
2( L − mt h3 − mh a0 )


a0
q = K d
mh + 0,5


(1)
(2)
(3)

Trong đó các thông số như hình vẽ trên
+ Z0 = δ1.sinα1=1xsin(12o31’43,71” )= 0,217

SV: Lương Thành Nam
Trang 13


+ K0 = 4.10-9 là hệ số thấm của tường nghiêng (lấy theo tài liệu ban đầu của đề -Đất
đắp tường nghiêng là đất Sét)
+ δ = 2 m là độ dày trung bình của tường nghiêng.
+ α =arctg(41 : (4,5 x 41))=12o31’43,71” góc nghiêng mái thượng lưu. (hình vẽ)
+ m1; m2 lần lượt là hệ số mái của mái thượng lưu và mái hạ lưu đập.
Từ pt (3), ta giả thiết a0 = 2,06 m tính được q3
Từ q3 vừa tìm ở pt (3) thay vào (1) tìm được h3
Từ a0, h3 vừa tìm trên thay vào pt (2), nếu thỏa mãn thì chọn (q3=q2)
Kết quả tính toán ở bảng sau:
q3(m3/s-m)

0,00000456
0,00000458
0,00000460
0,00000462

a0(m)
2,05
2,06
2,07
2,08

q2(m3/s-m)
0,00000483
0,00000469
0,00000455
0,00000442

h3(m)
14,11983
13,94763
13,77327
13,59668

Với kết quả tính toán ở bảng trên, ta xác định được :
h3= 13,95 m
q = 4,6 x 10-6 m3/s-m
a0 = 2,06 m
Kđ=10-5 (m/s)
c) Xác định đường bão hòa:
Hệ trục tọa độ như sơ đồ tính toán phương trình đường bão hòa có dạng:

Y = h32 −

2q
.X
Kd

Ta có bảng tọa độ sau :
X(m)
Y(m)

0
13,95

20
13,27

50
12,19

75
11,21

100
10,13

120
9,18

150
7,52

200
3,26

210
1,18

SV: Lương Thành Nam
Trang 14


d-Kiểm tra độ bền thấm đăc biệt:
Kiểm tra độ bền thấm đặc biệt tính toán theo công thức
J Kd < [ J K ] d
Với [ J K ] d tra ở bảng P3-3 [ J K ] d = 0,55
J Kd

=

h3
13,95
=
=0,12
L − m1 h3 180 − 4,5 x13,95

⇒ J Kd
= 0,12 < [ J Kd ] = 0,55
Kết luận : Độ bền thấm đặc biệt đảm bảo an toàn.

VI. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP

Tính toán ổn định mái đập đất phải dựa vào đặc điểm làm việc của đập đất, cụ thể cần
tính toán các trường hợp sau:
+ Thời kỳ thi công đập vừa đắp xong.
+ Thời kỳ hồ đã chứa nước với các mực nước khác nhau.
+ Trường hợp nước trong hồ rút nhanh đột ngột.
Tuy vậy trong thời gian của đồ án chỉ kiểm tra ổn định ở mặt cắt lòng sông ứng vớí
trường hợp cơ bản là MNDBT và hhmax
1. Tài liệu tính toán:
a) Các chỉ tiêu của đá:
ϕ = 320 ; n=0,35 ; γk = 2,50 T/m3
b) Các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập:
Bảng 2-4-1
CHỈ TIÊU
LOẠI

Hệ số
rỗng (n)

Độ ẩm
(W %)

( (độ)
Bão
ẩm
hòa

C(T/m3)
Bão
ẩm
hòa

γk
(T/m3)

K
(m/s)

SV: Lương Thành Nam
Trang 15


Đất đắp đập
(chế bị)
Sét (chế bị)
Cát
Đất nền

0,35

20

23

20

3,0

2,4

1,62

10-5

0,42
0,40
0,39

22
18
24

17
30
26

13
27
22

5,0
0
1,0

3,0
0
0,7

1,58
1,60
1,59

4.10-9
10-4
10-6

c) Đối với mái hạ lưu:
Trong trường hợp thượng lưu là MNDBT, hạ lưu chiều sâu nước có trị số lớn nhất có
thể xảy ra, nhưng không lấy lớn hơn 0,2H (H: chiều cao đắp đập). Bộ phận trên nước làm
việc bình thường, thân công trình có dòng thấm ổn định (tổ hợp cơ bản).
Trường hợp thượng lưu có MNLTK. Thiết bị thoát nước không còn làm việc bình thường (tổ
hợp đặc biệt).
d) Đối với mái thượng lưu:
- Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDBT đến mực nước thấp nhất có thể xảy ra (tổ hợp
cơ bản).
- Khi mực nước thượng lưu ở cao trình thấp nhất nhưng nhỏ hơn 0,2H đập (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 kiểm tra ổn định cho mái hạ lưu ở mặt cắt lòng sông, cung
trượt tiếp tuyến đá gốc ứng với MNDBT ở thượng lưu và ở hạ lưu có cột nước cao nhất
hhmax.
2. Tính toán ổn định mái bằng phương pháp cung trượt:
a) Tìm vùng và tâm trượt nguy hiểm: Ta sử dụng 2 phương pháp sau:
(Phương pháp Filennit : Đề nghị xác định tâm trượt nguy hiểm nằm ở lân cận đường MM 1
như trên hình vẽ, các vị trí M, M1 phụ thuộc vào độ dốc mái.
Tra bảng (6-5) (giáo trình thuỷ công tập 1 - trang 146)
Với hệ số mái hạ lưu trung bình m =3,0 Ta có : α = 350, β=250
Điểm M cách chân đập với tọa độ (4,5 H đ = 4,5 x 40,5 = 182,25 m) tính từ hạ lưu lên
thượng lưu (như hình vẽ )

SV: Lương Thành Nam
Trang 16


B
O3
O2
A

O1

M

o

Q1

M1

(Phương pháp Fanđêep: tâm cung trượt nguy hiểm nằm lân cân hình thang abcd như hình vẽ,
các trị số bán kính r, R phụ thuộc vào hệ số mái m=4,5 và chiều cao H đ=40,5 m (tra bảng 6-6
giáo trình thủy công tập 1- trang 147).
Với chiều cao đập tại mặt cắt tính toán là Hđ= 40,5 m.
Tra bảng 6-6 (trang 147 GTTC tập 1) ta có với trung bình hệ số mái hạ lưu mh =4,0
R
= 3,75
H
r
+
= 1,5

H

+

⇒ R = 3,75 x H =3,75 x 40,5 = 151,88 m
⇒ r = 1,5 x H =1,5 x 40,5 = 60,75 m

Kết hợp cả 2 phương pháp ta tìm được phạm vi có khả năng chứa cung trượt nguy
hiểm nhất là đoạn AB. Trên đó ta giả định các tâm O 1, O2,...vạch các cung trượt đi qua điểm
Q1 ở chân đập, tiến hành tính toán các hệ số ổn định K1,K2,... cho các cung trượt tương ứng.
Vẽ biểu quan hệ giữa Ki và Oi ta xác định được trị số Kmin ứng với các tâm O trên
đường thẳng MM1. Từ vị trí tâm O ứng Kmin kẻ NN vuông góc M1M. Trên NN ta lại lấy
các tâm O khác, vạch các cung khác đi qua điểm Q 1 ở chân đập. Tính K với các cung này, vẽ
biểu đồ trị số K theo tậm O ta xác định được trị số Kmiắcngs với điểm Q1 ở chân đập.
Với các điểm Q2, Q3 ….ở mặt nền hạ lưu đập, bằng cách tương tự ta cũng tìm được trị số
Kmin tương ứng. Vẽ biểu đồ quan hệ K imin với các điểm của cung Qi, ta tìm được hệ số an
toàn nhỏ nhất Kminmin cho mái đập
Trong đồ án này chỉ tìm Kmin ứng với một điểm Q1 ở chân đập
b) Phương pháp xác định hệ số an toàn K cho 1 cung trượt bất kỳ:

SV: Lương Thành Nam
Trang 17


Theo phương pháp mặt trụ tròn, sử dụng công thức Ghecxêvanốp với giả thiết xem khối
trượt là vật thể rắn, áp lực thấm được chuyển ra ngoài thành và áp lực thủy tĩnh tác dụng lên
mặt trượt và hướng vào tâm
Chia khối trượt thành nhiều dải có chiều rộng là b, ta có công thức tính toán sau:
Σ( N n − Wn )tgϕ n − ΣC n l n
K=

Σ.Tn

Trong đó :
+ ϕ, C : là góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở đáy dải thứ n.
+ ln
: bề rộng đáy dải thứ n.
+ Wn
: áp lực thấm ở đáy dải thứ n (Wn= (γn x hn x ln).
+ hn
: chiều cao cột nước từ đường bão hòa đến đáy dải n.
+ Nn, Tn : thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải n là Gn
Nn= Gn x cosαn ; Tn = Gn x sinαn
Gn= b ( Σγ i Z I )
+b
: chiều dày dải : b=R/m
+m
: số nguyên lấy từ 1 ÷ 20
Σγ i Z I = γ tnd d Z tnd d + γ bhd d Z bhd d + γ tnda Z tnda + γ bhda Z bhda + γ bhnen Z bhnen (thứ n)
Trong đó:
+ Trọng lượng riêng của đất, đá khô được lấy kết quả ở bảng 1 tài liệu thiết kê.
+ Trọng lượng riêng của đất, đá tự nhiên được tính như sau:
γ tn = γ k (1+W)
+ Trọng lượng riêng của đất, đá bão hoà được tính như sau:
γ bh = γ k + nγ n
+ Trọng lượng riêng của nước γn = 1T/m3
+ Zi : chiều cao của phần dải tương ứng có dung trong γi
+ γi: với đất ở trên đường bão hòa lấy theo dung trọng tự nhiên, dưới đường bão hòa lấy
theo dung trọng bão hòa.
- Hệ số ổn định cho phép:
Theo bảng 7 (TCVN 8216:2009) là: cơ bản 1,35; đặc biệt: 1,15.

+ Tổ hợp cơ bản , K=1,35
+ Tổ hợp lực đặc biệt : K=1,15
- Tính toán các chỉ tiêu cơ lý của đất, đá đắp đập: Ngoài các chỉ tiêu như đã thống kê ở bảng
2-4-1 ở trên ta còn có các chỉ tiêu sau:
+ Trọng lượng riêng của đất đắp đập ở trạng thái tự nhiên và bão hoà nước được tính như
sau:
γ tndd = γ kdd (1+W) = 1,62 (1+0,2)= 1,944 T/m3 (w% = 20% = 0,2- Độ ẩm)
γbh = 1,62+0,35x1 = 1.97 T/m3
(n = 0,35- Hệ số rỗng).
+ Trọng lượng riêng của đất nền đập ở trạng thái tự nhiên và bão hoà nước được tính như
sau:
γ tnnen = γ knen (1+W)= 1,59 (1+0,24)= 1,97 T/m3 (w% = 24% = 0,24- Độ ẩm)
γ bhnen = 1,59+0,39x1= 1.98 T/m3

(n = 0,39- Hệ số rỗng).
+ Trọng lượng riêng của đống đá làm vật thoát nước ở trạng thái tự nhiên và bão hoà
nước được tính như sau:
γ tnda = γ kda (1+W)= 2,50 (1+0,0)= 2,5 T/m3 (w% = 0% = 0- Độ ẩm)
SV: Lương Thành Nam
Trang 18


γ bhda = 2,5+0,35x1=2,85 T/m3

(n = 0,35- Hệ số rỗng).
c) Tính Kmin cho điểm Q1 (chân đập với nền):
Với thượng lưu là MNDBT và hmax
∇ MNDBT = 139,5 m
∇ MNHL = 113,5 m
Để đơn giản trong việc tính toán Kmin cho điểm Q 1 ta lập bảng tính và gọi các đại lượng

trong bảng như sau :
γ1 : dung trọng đất đắp trên đường bão hoà γ1 = 1,944 T/m3
h1 : chiều cao cột đất đắp trên đường bão hoà (m)
γ2 : dung trọng đất đắp dưới đường bão hoà γ2 = 1,97 T/m3
h2 : chiều cao cột đất đắp dưới đường bão hoà (m)
n : độ rỗng của đất %
ε : hệ số rỗng của đất
γ3 : dung trọng đất nền dưới đường bão hoà γ3 = 1,98 T/m3
h3 : chiều cao cột đất nền dưới đường bão hoà (m)
γ4 : dung trọng đá trên đường bão hoà γ4 = 2.5 T/m3
h4 : chiều cao đống đá trên đường bão hoà (m)
γ5 : dung trọng đá dưới đường bão hoà γ5 = 2.85 T/m3
H5 : chiều cao đống đá dưới đường bão hoà (m)

Sơ đồ tính hệ số an toàn ổn định trượt cho cung O1 (R =114m, m=11, b=10.2 )

B

04
02
A

05

03

01

M

9
o

8
7
6

5

4

3

2

1

0

-1

-2

-3 -4

-5

-6 Q1

M1

Sơ đồ tính hệ số an toàn ổn định trượt cho cung O2 (R =115.5m, m=12, b=9.5 )

SV: Lương Thành Nam
Trang 19


B

04
02
A

05

03

01

M

9

o

8
7

6
5

4

3

2

0

1

-3
-1 -2

-4

-5 Q1

M1

Sơ đồ tính hệ số an toàn ổn định trượt cho cung O3 (R =123.5m, m=12, b=10.6 )
B

04
02
A

05

03

01

M

9
8

o

7

6

5

4

3

2

1

0 -1

-4 Q1
-2 -3

M1

SV: Lương Thành Nam
Trang 20


Sơ đồ tính hệ số an toàn ổn định trượt cho cung O4 (R =129.5m, m=12, b=11.0 )
B

05

04
03

02
A

01

M

9
8

o

7

6

5

4

3

2

1

0

-1

-2

-3

Q1

M1

Sơ đồ tính hệ số an toàn ổn định trượt cho cung O5 (R=134.5m, m=13, b=10.5 )
B

04
03

02
A

05

01

M

9
8
7

o

6

5

4

3

2

1

0

-1

-2

Q1

M1

Sơ đồ tính hệ số an toàn ổn định trượt cho cung O6 (R=132m, m=13, b=10 )

SV: Lương Thành Nam
Trang 21


B

06

03

02
A

05

04
07

01

M

9

o

8
7

6

5

4

3

2

1

-2

-1

0

-3

-4

-5 Q1

M1

Sơ đồ tính hệ số an toàn ổn định trượt cho cung O7 (R=113.0m, m=11, b=10.6 )
B

04

06

03

02
A

05

07

01

M

8
o

7
6
5

4

3

2

1

0

-1

-2

-3

Q1

M1

Biểu đồ quan hệ Ki và các tâm Oi để xác định Kmin cho điểm Q1 ở chân đập

SV: Lương Thành Nam
Trang 22


05
06

04
03
02

07

01
M

Q1

M1

C. CẤU TẠO CHI TIẾT
I. Đỉnh đập:
Vì không có mục đích giao thông, nên đỉnh đập thiết kế theo mục đích quản lý và khai
thác công trình. Để thuận lợi cho thi công và chống xói lở cho mặt dập.
+ Chọn Bđ = 10 m
+ Mặt đập đắp cấp phối loại A dày d = 20cm
+ Độ dốc thoát nước i = 2%
II. Mái và cỏ đập:
1. Mái đập:
Để đập ổn định trong mọi điều kiện làm việc, hệ số mái được xác định theo trên cơ sở
vật liệu, tính chất cơ lý của vật liệu đất đã dùng trong xây dựng đập và dựa vào công thức
sau:
1 Mái thượng

mH = 0,05H + 2

2 Mái hạ

mH = 0,05H + 1,5

Trên cơ sở đó ta chọn:
- Mái thượng lưu : mt =4,5
- Mái hạ lưu :
+ trên cơ m1 = 4,0
+ Dưới cơ m2 = 4,0
a) Mái đập thượng lưu: Mái thượng lưu thường phải chịu tác dụng do sóng, nhiệt độ, lực
thấm thủy động khi mực nước trong hồ rút nhanh.
Căn cứ vào các tài liệu tính toán về sóng, tính ổn định của mái... và khả năng cung cấp vật
liệu tại chổ, với các tài liệu tính toán trong đồ án, chiều cao sóng lớn nhất tính toán với các
tần suất gió (hsl1%).
SV: Lương Thành Nam
Trang 23


Ta chọn lớp bảo vệ mái thượng lưu bằng đá hộc xây theo quy cách ( kích thước ô đá xây
dài x rộng = (3 x 3) m .
Chiều dây lớp đá tính theo công thức:
 3 B
K .γ n hs
1 − 
Hb=
(γ d − γ n ) cos α  4  LS


Trong đó:





2





K = 0,23
γn = dung trọng của nước = 1T/m3
γđ = dung trọng của đá

= 2,55T/m3

S = chiều cao sóng

= 1,81m (2.76) m

LS= chiều dài sóng

= 16.81 m

B = ô đá xây

= 3,0 m

cosα = cos14002’10.48’’ = 0,97
2
0,23.1,81.1  3  3,0  
  = 0,27 m
1 − 
⇒ Hb =

(2,55 − 1)0,97  4  16.81  

Chọn chiều dày đá xây bảo vệ mái thượng lưu đập là 30cm
Lớp đệm làm tầng lọc chọn lớp cát dày 10cm và lớp đá dăm 1x2 dày 10cm
b) Mái đập hạ lưu:
- Để chống xói do mưa gây ra, mái hạ lưu chọn hình thức bảo vệ mái bằng trồng cỏ, dể
thoát nước mái đập, làm rãnh thoát nước theo mái nghiêng đập với hình thức ô cỏ, rãnh thoát
nước xương cá bxH = 20x20cm. Rãnh xương cá rải đá dăm để nước mưa chảy tập trung vào
rãnh không gây xói.
- Tại cơ bố trí rãnh tập trung, rãnh thoát nước dọc theo cơ với kích thước 30 x 40cm
Trên mặt mái cơ hạ lưu. cứ 50m ta xây 1 rãnh thoát nước theo kích thước mặt cắt
bxH=(30 x 30)cm. Dọc theo đường viền mái đập bố trí rãnh thoát nước vai đập kích thước
bxH= (30x40)cm
3 - Thiết bị thoát nước:
+ Tại vị trí lòng sông bố trí vật thoát nước kiểu lăng trụ + áp mái, cao trình đỉnh đống đá
tiêu nước 114,5 m, cao trình đáy 105, b=2.5m, mái đống đá m t=1,25, mh=1.5. Khối lăng trụ
được xếp bằng đá hộc, phần tiếp xúc giữa đống đá và thân đập bố trí tầng lọc ngược. Cao
trình đá áp mái 105 m
+ Tại vị trí tiếp giáp giữa mái đập và bờ bố trí thoát nước thân đập kiểu áp mái
2. Cơ đập:
Bố trí cơ ở mái hạ tại cao trình 126 m, chiều rộng cơ B= 3 m
III. Xử lý tiếp xúc giữa đập với nền và bờ:
Trước khi tiến hành đắp đập, tiến hành bóc phong hóa, dọn sạch lớp phủ thực vật, lớp đất
mặt có khả năng sinh dòng thấm tập trung sinh trượt.
Theo tài liệu cho trước tầng phong hoá có chiều dày bình quân 1m
SV: Lương Thành Nam
Trang 24


Sau khi bóc bỏ đến tầng đá gốc, nhằm kéo dài đường viền thấm để đảm bảo chống thấm

cho đập, ta bố trí chân khay ở giữa Cụ thể chân khay sâu = 5m, chiều rộng 5m, m=1.5./.

Ninh Thuận, ngày …… tháng 3 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Lương Thành Nam

SV: Lương Thành Nam
Trang 25