ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY: THIẾT kế đập dâng

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH SỐ LIỆU BAN ĐẦU VÀ NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ
1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
1.1.1.

Điều kiện tự nhiên

Khu vực công trình nằm trong vùng địa hình dốc trung bình, những dải đồi có chiều cao
trung bình trải dài theo hướng Bắc-Nam.
Tuyến sống khá thẳng chảy theo hướng Nam Đông Nam – Bắc Tây Bắc. Đầu nguồn
sông chảy trong lòng dẫn tương đối rộng với 2 bên bờ sông thấp, lòng sông thu hẹp dần
khi đi qua dải đồi, vị trí hẹp nhất của lòng sông có chiều rộng khoảng 25-30m. Về phía
hạ lưu lòng sông mở rộng dần.
Lập bản đồ khi vực xây dựng công trình với tỉ lệ 1:1000, độ chênh cao giữa đường đồng
mức chính 5m. Đường đồng mức cao nhất trong khu vực là 240m, thấp nhất là 215m,
đáy sông ở cao trình 210m.
1.1.2.
a)

Điều kiện khí tượng thủy văn

Khí hậu lưu vực

Các tài liệu về mưa, bốc hơi, nhiệt độ không khí, độ ẩm, gió... được thống kê theo các
số liệu đã đo được trong nhiều năm tại các trạm khí tượng thuỷ văn xung quanh khu vực
công trình. Nhìn chung, khí hậu lưu vực tương đối thuận lợi cho việc khai thác và công
tác thi công công trình.

Dòng chảy
Dòng chảy vào hồ chứa được xác định bằng mô hình tất định mưa – dòng chảy (mô
hình TANK), mô hình cho ta chuỗi dòng chảy nhiều năm (20 năm) tại khu vực tuyến
công trình.
Dựa vào tài liệu dòng chảy lũ tại các trạm thuỷ văn đặt trong lưu vực sông, bằng
phương pháp tính toán quy đổi về khu vực tuyến công trình, ta cũng xác định được
đường quá trình lũ với các tần suất khác nhau.
Bằng phương pháp điều tiết lũ, các giá trị lưu lượng tính toán và lưu lượng kiểm tra qua
công trình tháo lũ được xác định:
•

Qtt = 2268m3/s

•

Qkt = 3063 m3/s

Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
1


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

Vận tốc dòng chảy trong lòng sông luôn nhỏ hơn vận tốc cho phép chống xói tại các
mực nước khác nhau.
b)

Quan hệ lưu lượng – mực nước hạ lưu

Tại hạ lưu tuyến công trình, quan hệ lưu lượng với mực nước được xây dựng theo công
thức thủy lực chảy trong lòng sông thiên nhiên dựa trên các số liệu về mặt cắt ngang
long sông, cắt dọc sông và điều tra lũ.

Bảng 1.1.2.1.b.1.
Lưu lượng
3
(m / s)

Bảng giá trị mực nước hạ lưu ứng với các lưu lượng tính toán

Qtt

Qkt

2263

3063

Mực nước (m)

1.1.3.

Điều kiện địa chất

Dựa trên cơ sở khảo sát, thăm dò toàn bộ khu vực xây dựng công trình và các số liệu thu
được của kết quả thí nghiệm cho thấy địa chất khu vực xây dựng công trình bao gồm 3
lớp đất đá phân bố khá đồng đều:
Lớp 1: lớp thô vừa với chiều dày 0.5m. Trong trường hợp ta có thể bóc lớp 1 đi và đặt

công trình lên lớp thứ 2 (dăm cuội).
Lớp 2: lớp đá granit dày 30m hệ số thấm lớn nên cần có biện pháp chống thấm.
Lớp 3: Lớp đá điorit
1.2. NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH:
Hệ thống công trình đầu mối có nhiệm vụ lợi dụng tổng hợp nguồn nước phân phối lợi
ích giữa các ngành, phân phối chi phí cho các ngành hợp lý trên cơ sở nâng cao hiệu
quả sử dụng nguồn nước đến mức cao nhất.
Dự án xây dựng công trình này chủ yếu là trữ nước cung cấp nước tưới cho một vùng
nông nghiệp phía hạ lưu công trình, ngoài ra công trình còn có thể kết hợp thực hiện các
nhiệm vụ sau:
Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
2


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

• Phát điện.
• Nuôi trồng thuỷ sản, du lịch, cải tạo môi trường...

CHƯƠNG 2. CHỌN TUYẾN VÀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH

2.1. CHỌN TUYẾN
Trong việc thiết kế và xây dựng cụm công trình đầu mối, vấn đề chọn tuyến đóng vai trò
hết sức quan trọng ảnh hưởng quyết định đến kết cấu và cách bố trí các công trình trong
cụm đầu mối, ảnh hưởng đến điều kiện thi công quản lý, khai thác, đến hiệu ích của dự
án công trình và cuối cùng đến giá thành của dự án. Tuyến của hệ thống công trình đầu
mối trên sông trong đồ án này trên đó bố trí các công trình cơ bản của hệ thống như đập
dâng nước, công trình tháo lũ, công trình lấy nước.

2.1.1.

Nguyên tắc chọn tuyến

• Theo điều kiện địa hình nên chọn tuyến tại vùng có thung lũng hẹp để có khối
lượng nhỏ nhưng cần phải đủ chỗ để bố trí các công trình cơ bản.
• Theo điều kiện địa chất, tuyến công trình nên có địa chất phù hợp với từng loại
công trình để đảm bảo sự ổn định của toàn bộ công trình (lún, trượt, độ bền), phải
đảm bảo yêu cầu chống thấm tốt ở nền và quanh bờ.
• Theo điều kiện thi công, tại vùng tuyến cần có đủ mặt bằng bố trí các công trình
phụ trợ phục vụ cho công tác xây dựng công trình chính.
• Đảm bảo dẫn dòng thi công thuận lợi.
• Gần vị trí có sẵn các mỏ vật liệu đáp ứng các yêu cầu xây dựng
• Theo điều kiện vận hành: điều kiện vận hành thuận tiện, chi phí vận hành nhỏ
nhất.
• Theo điều kiện môi trường, di dân tái định cư: giảm thiểu tối đa mức ngập lụt đất
canh tác, di dân, đền bù ít, bảo tồn được các giá trị văn hoá.
• Có hiệu quả tổng hợp cao
2.1.2.

Chọn tuyến xây dựng công trình.

Chiều rộng đáy sông vào mùa kiệt ở chỗ hẹp nhất vào khoảng 129.27m, nếu bố trí tuyến
ở đây chiều dài tuyến khoảng 455m. Tuyến áp lực có thể chọn tại vị trí tựa vào hai bờ,
có chiều dài tuyến nhỏ, vẫn đủ bố trí các công trình trong đầu mối và tiện dẫn dòng thi
Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

công. Phía thượng và hạ lưu của tuyến có độ dốc nhỏ hơn, thuận lợi cho việc bố trí các
công trình phụ trợ cho quá trình thi công.

2.2. BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH
2.2.1.

Nguyên tắc chung về bố trí công trình

• Yêu cầu về quản lý kỹ thuật: Mỗi công trình trong hệ thống phải thoả mãn những
điều kiện làm việc của mình đồng thời không làm ảnh hưởng đến các công trình
khác. Khi bố trí cần chú ý đến điều kiện thuỷ lực dòng vào, dòng ra tránh việc
xói lở bờ, vấn đề tháo vật nổi, tháo phù sa… của các loại công trình, nhất là đối
với đập tràn, nhà máy thuỷ điện, công trình lấy nước…
• Điều kiện kỹ thuật: Công trình thiết kế phải đảm bảo ổn định, độ bền, kích thước
công trình tháo đảm bảo đáp ứng được yêu cầu về khả năng tháo, nối tiếp thượng
hạ lưu, chế độ làm việc, vận hành bình thường.
• Điều kiện kinh tế kỹ thuật: Giá thành công trình phải ít nhất, hiệu quả đầu tư cao
nhất. Bố trí công trình phải tận dụng được vật liệu, lao động, tài nguyên khác.
Như vậy cần tận dụng vật liệu địa phương, ứng dụng loại kết cấu mới khi xây
dựng công công trình.
• Điều kiện kỹ thuật thi công: Hình dạng kết cấu và cách bố trí công trình cần tiện
lợi cho việc tổ chức thi công trong một thời gian ngắn nhất. ở đây cần đặc biệt
lưu ý đến những phương pháp dẫn dòng thi công thuận lợi. Chú ý lợi dụng những
công trình phục vụ cho thi công như đê quai, đường hầm… làm công trình cơ
bản của hệ thống.
• Những điều kiện khác: Ngoài những yêu cầu và điều kiện trên khi bố trí công
trình cần chú ý đến điều kiện về mỹ thuật, kiến trúc tạo cảnh quan đẹp hài hoà.

Cần chú ý các biện pháp công trình sao cho khi hư hỏng có thể quan sát và sửa
chữa được.
2.2.2.

Bố trí công trình

Trên cơ sở phân tích các số liệu ban đầu về bình đồ khu vực xây dựng, điều kiện địa
chất, điều kiện thi công sơ bộ có thể bố trí công trình như sau
• Đập dâng nước bằng vật liệu địa phương được bố trí trên toàn tuyến.
• Công trình tháo lũ dạng đường tràn tháo lũ có thể bố trí hai bê bờ, song khu vực
bờ trái dự kiến bố trí công trình lấy nước nên bố trí công trình tháo lũ bên bờ
phải là hợp lý hơn cả. Tuyến đường tràn được xác định dựa vào các yếu tố thuỷ
lực và độ dốc cho phép đối với đường tràn trên nền đất.
Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
4


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

• Công trình lấy nước bố trí trong thân đập, nối tiếp sau là hệ thống kênh dẫn nước
chạy dọc theo bờ sông.
• Khu phụ trợ (trạm trộn, lán trại, khu tập kết vật liệu...) có thể bố trí cả hai bên bờ
phía hạ lưu.

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG

3.1. CHỌN LOẠI ĐẬP DÂNG NƯỚC
Theo điều kiện địa hình khu vực tuyến công trình rộng và tương đối thoải rất thuận lợi

cho việc thi công và xây dựng công trình đập dâng nước bằng VLĐP. Hơn nữa, địa chất
nền công trình có lớp 2 là lớp đá vôi dày 40m, kế tiếp là lớp đá granit 60m nên việc xây
dựng đập dâng bằng BTTL là không khả thi, vậy chỉ phù hợp các loại đập dâng VLĐP.
Đập dâng nước là đập VLĐP, căn cứ vào địa chất nền các phương án chọn loại đập được
đề xuất:
• Đập đồng chất bằng sét
• Đập cuội sỏi, đá thải có lớp chống thấm
• Đập đá đổ có chống thấm
a)

Đập đồng chất bằng á sét:

Ưu nhược điểm nổi bật của việc lựa chọn đập đất đồng chất:
• Ưu điểm:
- Tận dụng được vật liệu đắp đập tại chỗ, do khu vực xây dựng có nhiều đất á sét,
cự ly gần, có đặc trưng cơ lý tốt.
- Nước ta hiện có rất nhiều đập đất á sét đồng chất đã được xây dựng nên loại đập
này còn có ưu điểm và có nhiều kinh nghiệm thiết kế và thi công.
• Nhược điểm:
- Mái dốc lớn, dẫn đến hố móng rộng.
- Thi công phụ thuộc nhiều vào yếu tố thời tiết.
- Xử lý thoát nước trong thân đập khó khăn, đặc biệt khó khăn như xử lý chống
động vật đào hang (chuột, mối).
b)

Đập cuội sỏi, đá thái có lớp chống thấm

Ưu nhược điểm nổi bật của việc lựa chọn đập cuội sỏi, đá thái:
• Ưu điểm:
Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179

5


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

-

Tận dụng được nguồn vật liệu khá nhiều tại mỏ vật liệu số 2 (cuội sỏi) và nguồn
vật liệu rẻ tiền (đất, đá thải).
- Đối với đập thấp kết cấu đập dạng này là rất thích hợp
• Nhược điểm:
Việc xử lý chống thấm cho đập khá phức tạp
c)

Đập đá đổ có vật chống thấm

Ưu nhược điểm nổi bật của việc lựa chọn đập đá đổ:
•
•

Ưu điểm:
Mái dốc nhỏ, thể tích đập nhỏ hơn so với các dạng đập khác
Tính ổn định mái dốc cao.
Nhược điểm:

Trọng lượng đập lớn.
Qua phân tích ưu nhược điểm của các phương án đập trên, thấy rằng: Địa chất tuyến
công trình là đá cứng không thích hợp với đập đất; phương án đập bằng cuội sỏi, đá thải

và đập á sét đồng chất là hợp lý nhất, phương án được lựa chọn là: “ĐẬP ĐÁ ĐỔ CÓ
CHỐNG THẦM BẰNG TƯỜNG NGHIÊNG SÂN TRƯỚC”.

3.2. XÁC ĐỊNH CẤP CÔNG TRÌNH
Cấp công trình là một chỉ số rất quan trọng quyết định rất lớn đến kích thước, giá
thành công trình. Cấp công trình được xác định dựa vào các yếu tố sau:
• Loại đập, chiều cao đập, nền đập
• Năng lực của công trình (diện tích tưới)
• Dung tích hồ chứa.
Do không có diện tích tưới nên ta xác định cấp công trình theo yếu tố: loại đập, chiều
cao đập, loại nền.
Cao trình đỉnh đập sơ bộ được xác định theo công thức:

∇ dd = MNLN + d

(3-1)

d: Độ vượt cao đỉnh đập so với MNTL. Để xác định cấp công trình theo chiều cao đập
sơ bộ có thể lấy d = 2m
MNTL = MNKT = 47.9m
Ta có
Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
6


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

∇ dd = 47.9 + 2 = 49.9(m)

Chiều cao đập lớn nhất trong trường hợp đập trên lớp nền số 2

H max = ∇ dd − CTDS = 49.9 − 20 = 29.9(m)
Theo bảng 2.2 (trang 5, TCXDVN-285-2002) Nền đập là nền đá và chiều cao
là 29.9m nên cấp công trình là cấp III

3.3. THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG ĐẬP DÂNG
3.3.1.

Tính toán các thông số sóng và xác định cao trình

đỉnh đập
a)

Số liệu ban đầu dùng trong tính toán
MNDBT

46m

Cao trình đáy sông

20m

MNKT

229.5m

Hệ số mái dốc thượng lưu m1

2

MNC

47.9m

Kiểu gia cố mái dốc thượng lưu

Đá lát khan

T

21600s

Góc hướng gió với trục đập a

00

Mực nước thượng lưu

b)

MNDBT=46m

MNKT=47.9m

Cột nước trước đập H(m)

H1=28m

H2=29.5m

Đà gió D (m)

D = 5736m

D = 6120m

Vận tốc gió W

W10%=30.6m/s[1]

W50%=22.95m/s

Xác định cao trình đỉnh đập
CTĐĐ

Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
7


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG
dlun
a

Đường mực nước hồ dềnh do gió
d
hsl
h MNTL

Dh

l/2

Hình 3.1 Sơ đồ tính toán cao trình đỉnh đập

∇ dd = MNTL + d

(3-3)

d = ∆ h + hs1 + a

Ta tính cho 2 trường hợp:

∇ dd1 = MNDBT + d1; d1 = ∆ h1 + hs11 + a1

(3-4)

∇ dd2 = MNKT + d 2 ; d 2 = ∆ h2 + hs12 + a2
Trong đó:

∆ h1 , ∆ h2

: Độ dềnh mực nước do gió ứng với MNDBT và MNKT

hs11, hs12 : Chiều cao sóng leo ứng với MNDBT và MNKT
a1, a2
c)

: Độ vượt cao an toàn ứng với MNDBT và MNKT
Xác định độ dềnh mặt nước do gió ∆ h

Độ dềnh mực nước do gió được xác dịnh theo công thức:

∆h =

2.10−6.W 2 .D
cos α
g.H

(3-5)

Lần lượt thay số vào ta có:
Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
8


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

∆ h1 = 0.014m

trường hợp MNDBT

∆ h2 = 0.008m
d)

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

trường hợp MNKT

Xác định chiều cao sóng leo (hsl) theo quy phạm

Xác định các thông số về sóng khu nước sâu cho hai trường hợp: MNDBT và MNKT

(3-6)

 

w2  
1
h1 = 0,16.
1− 
g  
g .D
−3
  1 + 6.10 .
w2
 

(3-7)

2
 
 
 
÷
w2  
1
÷

h2 = 0,16.
1−
0.635


÷
g
  1 + 1, 04.10 −3.  g.t ÷ ÷ 
 
w
 

2


÷
÷
÷
÷









⇒ h = min { h1 ; h2 }

(3-8)

Trong đó:
W: vận tốc gió(m/s)
D: đà gió (m)
T: thời gian phát triển gió t= 6h =21600s

g.τ 2
λ=
2π

(3-9)

0.625

w  g.h 
τ = 19,5.  2 ÷
gw 
So sánh chọn lấy

h

0.782

0.588

h, t

λ

16.92

13.68

giá trị

Chiều cao sóng leo lên mái dốc có tần suất i% được tính theo công thức sau:
Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
9


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

hsl=K1.K2.K3.K4.hi%

(3-10)

Trong đó
•
•
•
•

K1, K2: Hệ số phụ thuộc vào độ nhám vật liệu gia cố mái tra theo bảng ...
K3: Hệ số phụ thuộc tốc độ gió w và hệ số mái dốc thượng lưu m tra theo bảng ...
K4: Hệ số phụ thuộc độ dốc sóng, lấy theo đồ thị ...
hi%: chiều cao sóng tính toán ứng với tần suất i% tính theo công thức:

hi = Ki % .h
• Trường hợp tính sóng leo lấy i=1%
• Ki% Được tra theo đồ thị hình ... ứng với đường cong 1%
Hệ số

K1

K2

K3

MNDBT (hsl1)
1
0.9
1.5
MNKT (hsl2)
1
0.9
1.1
e)
Xác định độ vượt cao an toàn

K4

Ki

h1%

hsl

2.5
2.6

2.08
2.1

1.65
1.23

5.57
3.17

Công trình thuộc cấp III. Theo bảng 4.1 14TCN-157-2005 ta có độ vượt cao an toàn
Trường hợp tính toán

MNDBT=46m

MNKT=47.9m

Độ vượt cao an toàn a (m)

0.7

0.2

Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập được ghi trong bảng sau:

Trường hợp tính toán

MNDBT=46m

MNKT=47.9m

Cao trình đỉnh đập (m)

51.07m

51.27m

Cao trình đỉnh đập sẽ là max trong 2 giá trị trên. Ta chọn cao trình đỉnh đập là 55m.
3.3.2.

Thiết kế mặt đập

(Tính cho cả hai trường hợp)

Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
10


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

Lựa chọn hình dạng, kích thước và hình thức gia cố mặt đập phải dựa trên các yêu cầu:
về điều kiện làm việc; đảm bảo điều kiện ổn định của đập, yêu cầu giao thông., yêu cầu
về thi công. Trong trường hợp đặc biệt cần phải xét đến an ninh quốc phòng khi có
chiến tranh xảy ra.
• Theo yêu cầu cấu tạo và điều kiện thi công thì chiều rộng nhỏ nhất của mặt đập
theo công thức:

Bmin = 0,1.Hđ = 0,1*35 = 3.5m

(3-12)

• Đối với yêu cầu thi công: Chiều rộng mặt đập phụ thuộc vào kích thước của
những máy thi công cùng phạm vi hoạt động của nó, nghĩa là chiều rộng mặt đập
phải đảm bảo cho các máy móc sử dụng trong quá trình thi công đập và các công
trình khác trong hệ thống được dễ dàng. Chiều rộng đỉnh đập tối thiểu Bmin=5m.
• Theo yêu cầu giao thông ta lựa chọn chiều rộng đỉnh trong khoảng 10-12m.
Từ các yêu cầu trên ta chọn chiều rộng mặt đập là giá trị B ta chọn B=10m. Mặt đập
được sử dụng làm đường giao thông phục vụ cho giao thông nên trên mặt đường dải
một lớp bê tông atphalt. Để nước ở mặt đập (do mưa) có thể dễ dàng chảy xuống, mặt
đập cần làm dốc về hai phía với độ dốc 2%. Dọc theo hai phía mặt đập, cần xây dựng
những trụ lan can bằng cọc sắt để đề phòng tai nạn cho xe và người đi lại.
3.3.3.

Thiết kế hình dạng mái dốc và kích thước cơ đập

(Tính cho cả 2 trường hợp)
a)

Mái dốc

Chọn mái dốc đập phải đảm bảo yêu cầu ổn định trong mọi trường hợp khai thác cũng
như thi công. Mái dốc thượng lưu thường xuyên chịu tác dụng của áp lực nước, áp lực
sóng, sự giảm đột ngột mực nước, áp lực va đập của vật nổi. Mặt khác các đặc trưng vật
liệu: góc ma sát trong j, lực dính đơn vị C bị giảm do đất bão hoà nước tại gần như toàn
bộ khu mái dốc thượng lưu, vì vậy mái dốc thượng lưu thường được chọn thoải hơn so
với mái dốc hạ lưu.
Khi xác định mái dốc đập ta dựa vào những yếu tố như: loại đập, chiều cao đập, các lực

tác dụng, đặc tính của đất xây dựng đập, đặc tính của nền, điều kiện thi công, điều kiện
khai thác và dựa vào kinh nghiệm những đập đã xây dựng và làm việc tốt với cùng một
điều kiện về chiều cao, loại đập và địa chất nền.

Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
11


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

Đối với đập dâng của công trình là đập đồng chất, vật liệu đắp đập bằng đá đổ ta chọn
hệ số mái dốc:
• Mái thượng lưu: m1=2
• Mái hạ lưu: m2=1.5
b)

Cơ đập

Cơ đập là đoạn nằm ngang trên mái dốc có tác dụng như tăng thêm ổn định cho mái
dốc, thu và thoát nước mưa trên mái dốc, đi lại để theo dõi, kiểm tra đập trong thời gian
khai thác...Ngoài ra cơ đập còn có tác dụng phục vụ thi công như đặt các máy móc.
Thông thường cứ 15 – 20m người ta làm một cơ, chiều rộng cơ b = 3m để đảm bảo thi
công cơ giới dễ dàng. Phía hạ lưu đặt 1 cơ ở cao trình 43m.
3.3.4.

Tính toán gia cố và cấu tạo mái dốc thượng lưu

(Tính cho cả hai trường hợp)

Mục đích chủ yếu của việc gia cố mái dốc thượng lưu là đề phòng xói do sóng gây ra,
đồng thời có thể loại trừ được các hiện tượng nguy hiểm khác cho mái dốc như dòng
chảy có lưu tốc lớn vào cửa công trình lấy nước, đất sét trong thân đập co nở vì sự thay
đổi của nhiệt độ, nước mưa xói mái dốc, rễ cây ăn sâu vào thân đập, động vật đào
hang....Thông thường khi tính toán lớp gia cố mà đảm bảo được ổn định dưới tác dụng
của sóng thì đồng thời cũng loại trừ được những nguy hiểm khác, cho nên khi tính toán
gia cố mái đều dựa trên cơ sở lực tác dụng của sóng.
Gia cố mái dốc thượng lưu thường dùng các hình thức:
• Đá đổ
• Đá xây khan
• Tấm bê tông cốt thép
• Bê tông nhựa đường
a)

Gia cố mái dốc thượng lưu bằng bê tông

Việc xác định đường kính tính toán của đá khi gia cố mái bằng hình thức đá đổ, sử dụng
công thức của Sankin (công thức 3-1 [67, QP2]):

γ nc
1 + m2
Dc = 2, 23.
.
. A.H
γ da − γ nc m(m + 2)

(3-

13)
Trong đó:

Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
12


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

A=0.45: Hệ số được lấy với đá đổ
gnc: Dung trọng của nước gnc=1T/m3
gđá: Dung trọng của bê tông gbt=1,95T/m3
H: Chiều cao sóng tính toán h=hi%=1.65m.
m: Hệ số mái dốc thượng lưu.
Thay số vào ta có:
1
1 + 22
Dc = 2, 23.
.
.0, 45.1,65 = 0.475m
1,95 − 1 2(2 + 2)

Chiều dày lớp gia cố phải lớn hơn Dc= 0.487m. Đảm bảo an toàn cho mái dốc đập, chọn
chiều dày lớp đá đổ gia cố t=0.5m.
b)

Gia cố mái hạ lưu

Dưới tác dụng của gió mưa và động vật làm hang có thể gây hư hỏng mái dốc hạ lưu
cho nên cần bảo vệ. Rải đá dăm hoặc sỏi dày 0,3 m lên toàn bộ mái đập.
3.3.5.

Kết cấu chống thấm của lớp tường nghiêng sân

trước
a)

Vật liệu làm VCT

Vì vật liệu làm công trình là đá đổ và nền là dăm cuội nên hệ số thấm khá lớn. Do vậy
nhất thiết phải có lớp chống thấm ( VCT). VCT loại tường nghiêng có 2 loại chính:
• VCT tường nghiêng bằng đất
Chiều dày của tường nghiêng được xác định có chú ý tới điều kiện khí hậu của khu vực
xây dựng đập và các yếu tố kinh tế - kỹ thuật, trong đó theo yêu cầu về gradian thấm (J)
để đảm bảo không xảy ra biến dạng thấm của vật liệu tường nghiêng là J phải nằm
trong phạm vi 2-6. Tường nghiêng rất nhạy cảm với biến dạng của lăng trụ đá, đặc biệt
là biến dạng lún không đều, do đó cần chú ý đến độ chặt của lăng trụ đá bằng cách đầm
kỹ phần lăng trụ đá tiếp giáp với tường nghiêng
• VCT tường nghiêng không phải là đất
Khi sử dụng VCT không bằng đất trong đập đá đổ thì thường dùng phổ biến loại kết cấu
tường nghiêng đặt trên lớp đệm bằng đá xếp hay đá lát, được thi công kĩ có sự sắp xếp
so le mạch và chèn đá dăm vào các kẽ hở của đá xếp. Vật liệu tường nghiêng có thể
gồm các loại sau:
• Bê tông và bê tông cốt thép
Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
13


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

•

•
•
•

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

Bê tông atphan
Kim loại
Gỗ
Chất dẻo

Ở đây ta chọn VCT tường nghiêng với vật liệu là: Đất sét.
b)

Thiết kế các thông số của tường nghiêng

Tường nghiêng là á sét có J = 4-6m
Ta có tỉ số H/b= 2-10 => b = 1.8m-9m với b là chiều dày trung bình của tường nghiêng
• Chọn chiều dày tường nghiêng ở đỉnh là: b1 = 2.5m
• Chiều dày tường nghiêng ở đáy đập :
b2 = 10m
c)

Kết cấu phần sân trước

Các kết cấu chống thấm phần sân trước đập đá đổ được sử dụng để giảm lưu lượng
thấm, loại bỏ biến dạng thấm trong nền, hạ thấp đường bão hòa đối với chuyển động
thấm vòng quanh hai đầu của đập. Ngoài ra, kết cấu chống thấm nền còn có tác dụng
loại trừ những khiếm khuyết của nền không được phát hiện trong giai đoạn điều tra
khảo sát địa chất công trình.

Loại kết cấu chống thấm ở nền được lựa chọn và xác định căn cứ vào điều kiện địa chất
nền và loại kết cấu chống trong thân đập.
Ở đây ta chọn phương pháp bóc bỏ lớp trầm tích mỏng trên bề mặt và sử dụng vật liệu
là á sét. Ta chọn kích thước phần sân trước như sau:
• Chiều dài: LS = (3 ÷ 5)H = 30 ÷ 50m
- Với H là độ chênh cột nước trước và sau công trình.
Ta chọn Ls = 40m.
• Chiều dày lớp sân trước: theo yêu cầu thi công cấu tạo, với đất sét thì ở đầu sân
td ≥ 0.5 ÷ 1m , ở cuối sân chỗ tiếp giáp với bản đáy tc ≥ 1m
Ta chọn td=1m ; tc=1.5m
3.3.6.

Tính toán thiết kế tầng lọc ngược

• Tầng lọc ngược (TLN) là những lớp quá độ nối tiếp tầng đất hạt nhỏ được bảo vệ
với tầng đất hạt lơn. Nhiệm vụ chủ yếu của nó là ngăn hiện tượng sói ngầm trong
đất hạt nhỏ cần được bảo vệ với tầng đất hạt lơn, ngoài ra tham gia nhiệm vụ gia
tải chống hiện tượng đùn đất.
• Ở đây ta chọn tầng lọc ngược theo cấu tạo và không tính toán chi tiết đường kính
hạt từng lớp: Tầng lọc ngược gồm 2 lớp được bố trí ở khu vực chuyển tiếp giữa
lớp gia cố thượng lưu và lớp chuyển giao giữa VCT với thân đập:
Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
14


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

-

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

Lớp sỏi đệm t=0.3m
Lớp cát chuyển tiếp t=0.3m

CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN THẤM VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH MÁI
ĐẬP
4.1. TÍNH TOÁN THẤM
Do có sự chênh lệch mực nước thượng và hạ lưu đập, nên sẽ xuất hiện dòng chảy qua
thân đập và nền đập qua các lỗ rỗng giữa các hạt đất, dòng chảy đó được gọi là dòng
thấm. Sự xuất hiện của dòng thấm qua đập gây nên tổn thất lưu lượng cũng như về tính
bền vững của công trình. Do đó trong thiết kế và xây dựng đập đất, việc đánh giá thấm
là một khâu quan trọng và không thể thiếu được. Tính thấm qua thân đập nhằm giải
quyết các vấn đề sau đây:
•

Xác định lưu lượng thấm qua thân đập, nền và bờ để đánh giá tổn thất nước

trong tính toán cân bằng nước hồ chứa.
• Xác định đường bão hoà để bố trí vật liệu trong thân đập và đánh giá ổn định
mái dốc.
• Xác định Gradient thấm để tính toán xói ngầm chung và xói ngầm cục bộ tại
những vùng nguy hiểm như ở đáy công trình hoặc những nơi dòng thấm vào vật
thoát nước hay ra hạ lưu.
4.1.1.
•
•
•
•

Các trường hợp tính toán thấm

Trong tính toán thấm ta cần tính thấm cho các trường hợp sau:
Thượng lưu là MNDBT và hạ lưu là MN thấp nhất.
Thượng lưu là MNGC và hạ lưu là MN cao nhất.
Thượng lưu từ MNDBT giảm xuống MNC và hạ lưu có MN thấp nhất.

4.1.2.

Phương pháp tính toán thấm

Tính toán thấm qua công trình thuỷ lực cũng như nghiên cứu thấm nước trong môi
trường rỗng nói chung thường bằng ba phương pháp:
•
•
•

Phương pháp cơ học chất lỏng
Phương pháp gần đúng
Thuỷ lực học
Phương pháp số (Sai phân, PTHH..)
Phương pháp thực nghiệm

Khi tính toán thấm qua đập VLĐP, phương pháp đơn giản và thường được sử dụng nhất
là phương pháp thuỷ lực học. Trong tính toán thấm qua đập đất, phương pháp thuỷ lực
Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
15


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

học dựa vào định luật cơ bản của chuyển động nước ngầm trong môi trường xốp, định
luật Darcy:
V=KJ

(4-1)

V: Vận tốc thấm
K: Hệ số thấm của môi trường thấm
J: Gơrađiêng thấm
Dựa trên định luật cơ bản Darcy, để xác định lưu lượng thấm và vẽ được đường bão hoà
thấm trong đập VLĐP, công thức được áp dụng rộng rãi nhất là công thức Duypy với
hai giả thiết cơ bản:
• Độ dốc thuỷ lực (Gradient) J là hằng số.
• Các đường dòng gần như song song và nằm ngang. Các đường thế gần như song
song và thẳng đứng

Sơ đồ tính toán theo công thức Duypy

q h12 − h22
=
K
2L
Trong đó:
q: Lưu lượng thấm
K: Hệ số thấm của môi trường thấm
h1: Cột nước thấm tại mặt cắt trước
h2: Cột nước thấm tại mặt cắt sau
L: Chiều dài đoạn tính toán

Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
16


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

Đối với những đoạn vào và đoạn ra của dòng thấm qua đập VLĐP, độ đốc thuỷ lực rất
dốc và có sự biến đổi, vì vậy việc áp dụng công thức Duyp sẽ không chính xác, khi đó
cần sử dụng các phương pháp khác hoặc biến đổi tương đương đoạn đó về dạng có thể
áp dụng được công thức Duypy..
4.1.3.

Tính toán thấm

Tính toán thấm trong đồ án này chỉ tính cho trường hợp:
• Thượng lưu là MNDBT(=46m)
• Thượng lưu là MNKT(=47.9m)
4.2. TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐINH MÁI ĐẬP DÂNG NƯỚC
Đối với đập đất vấn đề mất ổn định thường xảy ra dưới dạng trượt hai mái thượng lưu
và hạ lưu. Khi thiết kế đập, hệ số mái dốc thường được xác định theo kinh nghiệm, sẽ
không tránh khỏi sự lựa chọn không hợp lý do đặc điểm điều kiện tự nhiên và đặc điểm
kết cấu của mỗi công trình là khác nhau, vì vậy đối với mỗi công trình cụ thể cần có tính
toán kiểm tra ổn định trượt mái.
4.2.1.

Trường hợp tính toán

Tính toán ổn định mái dốc đập đất thường tiến hành trong những trường hợp tính toán

sau đây:
• Trường hợp xây dựng khi công trình đã xây dựng xong mà thượng lưu chưa có
nước.
• Trường hợp công trình đã xây dựng xong và nước mới chứa được một phần hồ
chứa.
• Trường hợp khai thác:
- Khi thượng lưu là MNDBT và hạ lưu là mực nước thấp nhất.
- Khi thượng lưu là MNGC và hạ lưu ứng với lưu lượng tháo khi thượng lưu có
mực nước cao nhất.
- Khi mực nước thượng lưu hạ thấp đột ngột.
Tính toán ổn định mái dốc trên có thể dùng phương pháp dựa trên giả thiết mặt trượt có
dạng vòng cung hoặc có dạng mặt phẳng gãy khúc. Phương pháp tính toán dựa trên giả
thiết mặt trượt vòng cung có thể dùng để tính toán cho mọi trường hợp thực tế, còn
phương pháp tính toán dựa trên giả thiết mặt trượt gãy khúc chỉ dùng trong trường hợp
mái dốc gồm nhiều lớp đất có độ vững chắc khác nhau và khi trong nền có tầng đất yếu.

Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
17


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

4.2.2.

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

Phương pháp tính toán

Cho đến nay tính toán ổn định mái dốc có nhiều phương pháp: Cân bằng vật thể trên
mái dốc; Mặt trượt gãy khúc; Mặt trượt trụ tròn; Mặt trượt qua khu vực có hệ số ổn định

nhỏ nhất thông qua tính toán trạng thái ƯS&BD..v.v.
Từ những năm 1916, sau khi kỹ sư Petterson người Thụy Điển đề xuất đánh giá ổn định
mái dốc theo giả thiết “Mặt trượt trụ tròn”, chỉ tính riêng theo phương pháp này đã có
rất nhiều tác giả nghiên cứu, mà đại diện là Terzaghi, Fellenius, Florin,Nhichiporivich,
Trugaev, Taylor, Bishop, Janbu, Spencer..v.v. dựa vào việc cân bằng cột đất tính toán
trên mặt trượt, phương trình cơ bản dùng là phương trình Mohr-Coulomb.
a)

Phương pháp phân cột đất tính toán ổn định của mái đất

Trong phương pháp phân cột đất, khối lượng đất được phân thành từng cột đất thẳng
đứng, mỗi cột đất được đánh số thứ tự từ 1 đến n tính từ đáy cung trượt (Hình 4-5). Như
vậy mỗi cột đất có mặt bên là mặt cắt đứng, các điểm trên mặt bên không phải là mặt
trượt. Đáy cột đất là mặt trượt giả định.

Sơ đồ chia cốt đất theo phương pháp mặt trượt trụ tròn
Tách riêng một cột đất, xét các lực tác dụng lên cột đất trong trường hợp tổng quát
( Hình 4-3)
Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
18


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

Sơ đồ các lực tác dụng tổng quát lên 2 cột đất tính toán
Trong đó:
•
•

•
•

áp lực đất lên biên của cột đất En+1, En.
áp lực nước lên biên của cột đất Wn, Wn+1.
áp lực khe rỗng lên mặt trượt Pn.Ln
Lực ma sát theo biên của cột đất Tn,Tn+1.

• ứng suất pháp sn và ứng suất tiếp tn
Mỗi cột đất được chia thành các mảnh đất khác nhau bởi các vùng vật liệu khác nhau:
mái đất, đường bão hoà, MNHL, mặt trượt.v.v. (Hình 4-4). Mỗi mảnh đất có các chỉ tiêu
cơ lý khác nhau theo các giới hạn biên của các vùng

Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
19


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

Sơ đồ chia mảnh cột đất tính toán
• b : là chiều rộng của một cột đất.
• Gn=(gn+qn) : là trọng lượng của cột đất có kể đến thành phần trọng lượng qn của
•
•
•
•
•

khối nước trên cột đất đó.
, Zj - Dung trọng và chiều cao của mảnh cột đất tương ứng thứ j;
qn - Trọng lượng nước phía trên mái dốc cột đất : qn = go.hw.b;
go - Trọng lượng riêng của nước;
hw - Chiều cao trung bình của cột nước trên cột đất;
jmn, Cmn - Góc ma sát trong và lực dính của mảnh đất thứ m (mảnh đất của cột

đất n tại mặt trượt);
• pn - áp lực khe rỗng bằng áp lực thấm Wf khi quá trình cố kết đã hoàn thành
(tđà) Pn = hn.go.b;
• hn - Cột nước đo từ đáy cột đất đến đường bão hoà (trường hợp có lưới thấm sẽ
bằng cột nước đo áp);
• Ln - Chiều dài mặt trượt của cột đất thứ n. Ln= b/cosan;
• Wtl, Whl- áp lực nước nằm ngang tác dụng lên phần cung trượt mái dốc thượng,
hạ lưu:
• atl, ahl - cánh tay đòn tương ứng. Khi tính cho mái thượng lưu Wtl=+Wtl,
•
•
•
•

Whl=-Whl; Khi tính cho mái hạ lưu Wtl=-Wtl, Whl=+Whl ;
D - Tải trọng đặt trên phần mái dốc tính toán;
d - Cánh tay đòn của tải trọng D lấy với tâm trượt O ;
Sn - Lực động đất của cột đất thứ n; ;
Kc - Hệ số động đất (Phụ thuộc vào cấp động đất);

Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
20

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

•
•

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

ynj, yc - Toạ độ trọng tâm mảnh đất thứ j và của đập;
anj - Cánh tay đòn của lực động đất Sn lấy với tâm trượt O.

Ứng suất tiếp tại cột đất thứ n ( thành phần ma sát ) được xác định bằng phương trình
Coulomb:

τ n = ( σ n − pn ) .tgϕ nm + Cnm = σ on .tgϕ nm + Cnm
Lực bị động ( thành phần chống cắt ):

Tn = σ o .tgϕ nm .Ln + Cnm .Ln
Lực chủ động ( thành phần gây trượt )

Ta = Gn .sin α n
Gn Là trọng lượng cột đất thứ n
Các phương pháp tính khác nhau ở cách xác định trị số so=(sn-pn) - ứng suất hiệu quả
với các sơ đồ lực tác dụng khép kín, không khép kín, đặc biệt khi xét tới áp lực khe rỗng
p. Giả sử chia thành n cột đất thì số ẩn số chưa biết cao hơn nhiều so với số phương
trình có được, vì vậy chỉ cần một giả thiết đã có thể sinh ra rất nhiều phương pháp tính
toán khác nhau.
b)

Phương pháp Terzaghi

Giả thiết của phương pháp:
• Khi mất ổn định khối đất trượt cùng lúc theo mặt trượt là trụ tròn;
• Hệ số ổn định được xét cho toàn bộ khối đất;
• Các lực tương tác giữa các cột đất: En+1, En; Wn, Wn+1; Xn, Xn+1 được tự cân
bằng và bỏ qua;
• Áp lực khe rỗng được coi như ngoại lực tác dụng vuông góc với mặt cung trượt

Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
21


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

Sơ đồ lực tác dụng lên cột đất theo PP Tezaghi
• Công thức tính toán:
Công thức Terzaghi khi kể đến ngoại lực, áp lực nước thượng, hạ lưu trong tổ hợp tải
trọng cơ bản (THCB)
K=

∑ ( G cosα − p L ) tgϕ + ∑ C L
d
a
a
∑ G sin α ± D R ± W R ± W R
n

n

c)

n

n

n n

nm

tl

tl

nm n

hl

hl

Phương pháp Terzaghi – Florin

Florin cho rằng , áp lực khe rỗng thường nhỏ hơn cột nước thấm đo được từ đường bảo
hòa đến mặt trượt, đặc biệt là trên những đoạn đường bảo hòa có độ dốc lớn, nên khi
xác định áp lực khe rỗng theo Terzaghi hệ số ổn định K thường cho kết quả thiên nhỏ,
do vậy theo quan niệm của Florin, Ông giả thiết áp lực khe rỗng tác dụng vào đáy cung
trượt không pháp tuyến với mặt trượt, mà có cùng phương nhưng ngược chiều so với
trọng lượng bản thân cột đất Gn.
Giả thiết của phương pháp:

•
•
•
•

Khi mất ổn định khối đất trượt cùng lúc theo mặt trượt là trụ tròn.
Hệ số ổn định được xét cho toàn bộ khối đất trượt.
Các lực En+1, En; Wn, Wn+1; Xn, Xn+1 được tự cân bằng và bỏ qua.
Áp lực khe rỗng được coi như ngoại lực tác dụng vào mặt cung trượt có cùng
phương nhưng ngược chiều so với trọng lượng bản thân cột đất Gn.

Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
22


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

Sơ đồ lực tác dụng lên cột đất theo PP Terzaghi – Florin
• Công thức tính toán
Công thức Terzaghi - Florin khi kể đến ngoại lực, áp lực nước thượng, hạ lưu trong tổ
hợp tải trọng cơ bản (THCB):
K=

∑ ( G − P b ) cos α .tgϕ
d
∑ G sin α ± D R ± W
n

n

d)

n

n

n

+ ∑ Cnm Ln
atl
a
± Whl hl
R
R

nm

tl

Phương pháp "áp lực trọng lượng" R.R.Trugaev

Phương pháp áp lực trọng lượng cho kết qủa có sai số không đáng kể so với các công
thức chính xác, do tính đơn giản nên vẫn được áp dụng trong quy phạm của một số
nước trong đó có Việt Nam.
Giả thiết của phương pháp:
•
•
•

•

Khi mất ổn định khối đất trượt cùng lúc theo mặt trượt là trụ tròn
Hệ số ổn định được xét cho toàn bộ khối đất trượt.
Các lực En+1, En; Wn, Wn+1; Xn, Xn+1 được tự cân bằng và bỏ qua.
Áp lực thấm tác dụng là nội lực, tham gia vào thành phần trọng lượng của cột đất
và chỉ vào thành phần gây trượt.

Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
23


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

• Phần áp lực thấm này được kể đến như trọng lượng khối đất bão hòa nước trong
phạm vi từ đường bão hoà đến mực nước hạ lưu

Sơ đồ lực tác dụng lên cột đất theo R.R.Trugaev
• Công thức tính toán:
Công thức R.R.Trugaev khi kể đến ngoại lực, áp lực nước thượng, hạ lưu trong tổ hợp
tải trọng cơ bản (THCB):

∑ G .cos α .tgϕ
K=
∑ G .sin α
'
n

n

"
n

•

+ ∑ Cnm Ln
d
n ± D
R

nm

Gn' = h1γ 1 + h2γ 2' + h3γ 3' + h4γ 4' + h5γ 5'

Gn" = h1γ 1 + h2γ 2" + h3γ 3' + h4γ 4' + h5γ 5'
•
• h1, h2, h3, h4, h5 là chiều cao các mảnh cột trong đất ( hình 4-6).
•

Gn" = h1γ 1 + h2γ 2" + h3γ 3' + h4γ 4' + h5γ 5'

•

γ 1 là dung trọng đất khô hoặc đất tự nhiên.

Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
24

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY

•

GVHD: TH.S BÙI ANH THẮNG

γ 2" là dung trọng đất ở trạng thái bảo hòa, nằm dưới đường bão hòa và nằm trên
đường mực nước hạ lưu.

•
e)

γ 2' , γ 3' , γ 4' , γ 5'

là dung trọng đất ở trạng thái đẩy nổi.

Phương pháp Bishop đơn giản

Giả thiết phương pháp:
• Khi mất ổn định khối đất trượt cùng lúc theo mặt trượt là trụ tròn;
• Bỏ qua thành phần lực đứng (X) của lực tương tác giữa các cột đất;
• Hệ số hiệu chỉnh là như nhau đối với các cột đất;

Sơ đồ lực tác dụng lên cột đất theo PP Bishop đơn giản
• Công thức tính toán:
Công thức của Bishop khi kể đến ngoại lực, áp lực nước thượng, hạ lưu trong tổ hợp tải
trọng cơ bản (THCB):
1

∑ ( G − p .b ) .tgϕ + C .b  m
K=
∑ G .sin α ± Dd ± W .a ± W .a
n

n

nm

nm

'

n

n

m = cos α n + sin α n .
4.2.3.

tl

'
tl

hl

'
hl

tgϕ nm
K

Xác định tâm trượt nguy hiểm

Trong thực tế mái dốc bị trượt thì sẽ trượt theo một mặt trượt nhất định gọi là mặt trượt
nguy hiểm nhất. Nhưng không có công thức chính xác xác định vị trí tâm trượt nguy
Nguyễn văn thắng - Lớp Xây Dựng Hạ Tầng Cơ Sở - K58 - MSSV: 13210179
25