TIN UNG DUNG TRONG DIA KY THUAT - diakythuat-htl ď SEEP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH
BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT

BÀI GIẢNG TIN HỌC ỨNG DỤNG
(Geostudio in engineering practice)
GV : Hoàng Thị Lụa
Email:


Nhiệm vụ môn học

Ứng dụng
Seep/w tính
thấm qua công
trình đất

Ứng dụng
Slope/w tính
ổn định mái
dốc

Ứng dụng
Sigma/w phân
tích ứng suất,
biến dạng


PHẦN I: Ứng dụng SEEP/W trong
phân tích thấm

Nội dung giới thiệu về seep
v KN về dòng thấm trong môi trường đất
đá.
v Giới thiệu modul SEEP/W trong GeoStudio.
v Ứng dụng SEEP/W trong các bài toán
ĐKT.
v Hướng dẫn các bước sử dụng qua một
ví dụ đơn giản.
(1LT + 3TH)


1.Dòng thấm trong môi trường đất
• Đất có cấu tạo hạt →là MT rời rạc, phân tán có tính
lỗ rỗng cao, dưới tác dụng của chênh lệch cột nước,
nước có thể chuyển động xuyên qua lỗ rỗng trong
đất theo hướng từ nơi có mực nước cao tới nơi có
mực nước thấp


1.Dòng thấm trong môi trường đất đá (tiếp)
• Hiện tượng dưới td của chênh lệch cột nước áp,
nước chuyển động xuyên qua lỗ rỗng liên thông
nhau trong đất gọi là hiện tượng thấm của đất.
• Tính thấm của đất là khả năng của đất cho nước
đi qua.



Tác hại của dòng thấm trong XD công trình:

1. Vấn đề mất nước
- Làm giảm hiệu quả tích nước của hồ chứa.
- Ảh đến thi công do nước chảy vào hố móng.
2. Tác động của dòng thấm do lực thấm
- Gây xói ngầm cơ học dưới đáy CT→ BD thấm
- Chảy đất, mạch đùn, mạch sủi tại chỗ dòng
thấm thoát ra khi gradien thấm đạt giá trị giới
hạn igh
- Làm mất ổn định mái dốc do thấm ngược


Các đặc trưng về thấm cần chú ý:
1- Đường bão hòa (Water table)
2- Gradien thấm (XY gradient)
3- Lưu lượng thấm q (flux)
4- Áp lực nước lỗ rỗng (pore water pressure)
5- Cột nước thấm tổng (đường viền thấm)
(total head)
6- Áp lực tổng (pressure)



Giới thiệu modul SEEP/W trong Geo-Studio
1. SEEP/W là một trong 7 modul chính (Seep; Slope;
Sigma; Quake; Temp; Ctran và Vadose) của bộ phần
mềm Geo-Studio.
2. Đặc điểm chung của SEEP/W:
+ Là phần mềm dùng để mô hình hóa chuyển động
của nước & phân bố áp lực nước lỗ rỗng trong môi
trường đất theo PTHH

+ Có thể phân tích các bài toán: 1.Dòng thấm có áp,
không áp; 2.Ngấm do mưa; 3.Áp lực nước lỗ rỗng
dư; 4.Thấm ổn định, không ổn định.
+ Kết hợp với SLOPE/W phân tích ổn định mái dốc
trong đK có áp lực lỗ rỗng phức tạp.



3. Cơ sở lý thuyết của SEEP/W
q Các giả thiết cơ bản của PT thấm:
+ Dòng thấm trong đất bão hòa/ không bão hòa tuân
theo ĐL Darcy:
PT :

v=ki

+ Qvào – Qra = biến thiên độ ẩm thể tích
TH đất bão hòa, Qvào = Qra → dòng thấm ổn định;
+ Chỉ có biến thiên áp lực nước lỗ rỗng ảh tới ∆θ.


+Phương trình thấm cơ bản:
TH dòng thấm ko ổn định:

∂  ∂H  ∂  ∂H 
∂θ
∂H
 + Q =
 k y
= m wγ w

 kx
+
∂x 
∂x  ∂y 
∂t
∂t
∂y 
TH dòng thấm ổn định:

∂  ∂H  ∂  ∂H 
 k y
 + Q = 0
 kx
+
∂y 
∂x 
∂x  ∂y 


Hàm thấm
• Hàm thấm: thể hiện quan hệ giữa áp lực nước lỗ rỗng và hệ số
thấm. Độ bão hòa và độ ẩm của đất giảm khi áp lực nước lỗ
rỗng giảm < 0. Khả năng cho nước thấm qua của đất cũng
giảm khi độ ẩm giảm. Do vậy, hệ số thấm giảm nếu áp lực
nước lỗ rỗng tăng theo chiều âm.

15

qCơ sở lý thuyết PTHH:
+ Chia miền liên tục (miền tính toán hay vật thể)
thành một số hữu hạn các miền con có kích thước hữu hạn
(mỗi miền gọi là một phần tử). Các miền này liên kết với
nhau tại một số hữu hạn điểm trên biên (gọi là các điểm
nút).
+ Các đại lượng cần tìm ở nút sẽ là ẩn số của bài
toán ( gọi là các ẩn số nút ). Điều kiện trên các phần tử
cũng được đưa về các nút.
+Trong mỗi phần tử, đại lượng cần tìm được xấp
xỉ bằng những biểu thức đơn giản (thường là các nguyên
hàm) và có thể biểu diễn hoàn toàn qua các ẩn số nút.


+Thiết lập các phương trình đại số diễn tả quan hệ
giữa các ẩn số nút và điều kiện nút của một phần tử. Tập
hợp các phần tử theo điều kiện liên tục sẽ nhận được hệ
phương trình đại số đối với các ẩn số nút của toàn miền
tính toán.


4. Khả năng của SEEP/W trong tính toán thấm
• Tính toán và hiển thị các đường đẳng áp, đường
bão hòa.
• Các Vecto thấm.
• Đường đẳng Gradient, biểu đồ gradient tại mặt cắt
bất kỳ.
• Tổng lưu lượng thấm qua mặt cắt bất kỳ.
• Sử dụng trong nhiều sơ đồ thấm khác nhau.

Ví dụ minh họa khả năng của SEEP/W
Tường cừ

15

Ván cừ

12

Elevation

5m
d =4m

Hệ đường thấm, vec tơ
thấm & đường đẳng thế

0,7m

9

11

6

13

13.5

14

14
.5

5

12

K = 6,5x10-5 m/sec

12.5

10m

11 .

3

0
0

5

10

15

20

25

Distance

Tầng không thấm
Đường phân bố gradien
thấm thẳng đứng dọc theo
mặt ngang bản cừ

15

Hệ đường đẳng Gradien và
lưu lượng thấm dọc mc cừ

Vùng nguy hiểm
Phù hợp TN của
R.F. Craig, 1995

9

1.5872e-004

5

05

0 .1

0 .2

0.2

0.15

0.1

0.
3

0.2

1.25

0.3

6

0.15

35
0.

Elevation

12

0.0

5

q = 1,5872x10-4 m/sec/m

0
0

5

10

15

Distance

20

25

30

d/2

30


Ví dụ minh họa khả năng của SEEP/W
Hệ đường thấm, đẳng
thế & vecto thấm

30

20m
25

10m

2m

20

20m

Elevation

3m
8m
-6
Bản cừ K = 1,5 x 10 m/sec

15

29.5

22.5

10
29

27

27.5

28

23.5

24

24.5

25

25.5

26

26.5

28.5

23

5

0
0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Distance

Tầng không thấm

XY-Gradient vs. Distance
0.30

Đường phân bố gradien
thấm dọc theo mặt đáy
hạ lưu đập

30

0.25

XY-Gradient

25

20

0.4

0.2

0.15

0 .1

0.10
10

0.15

0.15

0.05

0 .0

0 .2

5

0.3

0.1

5
0.7

0.15

0.1

5
0.0

5

3.7408e-006

Elevation

0.25

5
0.0

15

0.20

3,7408.10-6 m/sec/m

0.00
0

0
0

5

10

15

20

25

30

Distance

35

40

45

50

55

5

10

60

Distance

15

20


HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN
MỀM SEEP/W


HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM SEEP/W

I. Giao diện làm việc

II.Các bước giải bài toán thấm
1. Thiết lập vùng làm việc
2. Phác họa mô hình tính
3. Khai báo hàm thấm và vật liệu

4. Chia lưới phần tử
5. Khai báo điều kiện biên
6. Kiểm tra lỗi
7. Chạy và xuất kết quả


BÀI TOÁN VÍ DỤ
Công trình dâng nước
5m

Cao trình 10m

Tường chống thấm

Cao trình 4m

k = 1x10-5m/s


**Các bước giải bài toán thấm với SEEP/W**
1. Thiết lập vùng làm việc
Menu: set
Đặt trang giấy
Đặt tỉ lệ bản vẽ
Set > Page
Set > Scale

Đặt lưới bắt điểm
Set > Grip