ĐỒ ÁN MÔN HỌC THỦY CÔNG

Đồ án mơn học Thủy cơng

II. Tính tốn ổn định bằng phương pháp cung trượt
1/. Tìm vùng có cung trượt nguy hiểm :
Trong thực tế mặt trượt mái đập là một đường cong, song để đơn giản trong tính tốn ta
coi là một phần của mặt trụ, cắt một dãi thân đập có l = 1 m và tính tốn theo bài toán phẳng.
Kết hợp 2 phương pháp của Filennit và của Fanđêep, để xác định cung tâm trượt nguy
hiểm.
a). Phương pháp Filennit : Đầu tiên xác định đường thẳng MM1 như trong hình 3 trang 17. Điểm M được xác định dựa vào các góc  = 360 và  = 250, các trị số góc này được
tra ở bảng (6-5) sách giáo trình thủy cơng tập 1, ứng với độ dốc mái m = 4. Điểm M 1 được xác
định như hình vẽ. Tâm trượt nguy hiểm nằm ở lân cận đường này.
D

c

b
C
d

O

r=5
8,5

A

85°

Hd =39 m

36

86.00 (MNDBT)

e

R=1
46,
25m

M

°

25


Kminmin

52

Hð =39 m

B B1 B 2 B n
4,5H=175,5 m

M1

b). Phương pháp Fanđêep : Đầu tiên xác định hình thang cong bcde như trong hình 3 trang 17. Để xác định hình thang cong này, từ điểm O giữa mái đập AB, kẻ một đường thẳng
đứng và một đường thẳng hợp với mái dốc AB một góc 85 0. Từ O làm tâm, kẻ các cung trịn có
bán kính R = 3,75Hđ = 3,7539 = 146,25 m và r = 1,5Hđ = 58,5 m; các trị số R và r được tra ở

bảng (6-5) sách giáo trình thủy cơng tập 1, ứng với độ dốc mái m = 4. Điểm M 1 được xác định
như hình vẽ. Tâm trượt nguy hiểm nằm ở lân cận hình thang cong được giới hạn bởi 2 đường
thẳng và 2 cung trịn trên.
c). Tìm vùng có cung trượt nguy hiểm : Kết hợp cá 2 phương pháp, tìm được phạm vi có
khả năng chứa tâm cung trượt nguy hiểm nhất là đoạn CD. Trên đó giả định các tâm O 1, O2,
O3, … Vạch các cung trượt đi qua điểm B ở chân đập, tiến hàng tính các hệ số an toàn ổn định
K1, K2, K3, … cho các cung tương ứng, vẽ biểu đồ K i và vị trí tâm Oi, xác định được trị số Kmin
Sinh viên thực hiện :

Lớp

1


Đồ án môn học Thủy công

ứng với các tâm O trên đường thẳng MM 1. Từ vị trí tâm O ứng với K min đó, kẻ đường N-N
vng góc với đường MM1. Trên đường N-N lại lấy các tâm O khác, vạch các cung cũng đi
qua điểm B ở chân đập, tính K ứng với các cung này, vẽ biểu dồ K theo tâm O, xác định được
hệ số Kmin ứng với điểm B ở chân đập.
Với các điểm B1, B2, B3, … ở mặt nền hạ lưu đập, bằng cách tương tự, cũng tìm được
các hệ số Kmin tương ứng. Vẽ biểu đồ quan hệ giữa Kimin với các điểm ra của cung Bi, tìm được
hệ số an tồn nhỏ nhất Kminmin cho mái đập.
Trong đồ án này, chỉ yêu cầu tìm Kmin ứng với điểm ra B ở chân đập.
2/. Xác định hệ số an toàn K cho 1 cung trượt bất kỳ :
Theo phương pháp mặt trượt trụ trịn, có nhiều cơng thức xác định hệ số an toàn K cho
1 cung trượt. Khác nhau giữa các công thức chủ yếu là cách xác định lực thấm. Sau đây giới
thiệu công thức Ghécxêvanốp với giả thiết xem khối trượt là vật thể rắn, áp lực thấm được
chuyển ra ngoài thành áp lực thủy tĩnh tác dụng lên mặt trượt và hướng vào tâm (xem sơ đồ
hình 4, trang 1763).

Chia khối trượt thành các dải có chiều rộng b như hình vẽ 4. Ta có cơng thức tính toán
K

như sau :

� N

n

 Wn  tg n  �C n l n

�T

(4-1)

n

Trong đó : - n và Cn : góc ma sát trong và lực dính đơn vị ờ đáy dãi thứ n.
- ln : bề rộng đáy dải thứ n; ln = b/cosn.
- Wn : áp ực thấm ở đáy dải thứ n; Wn = nhnln.
hn là chiều cao cột nước tính từ đường bão hịa đến đáy dải.
- Nn và Tn : thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lực dải Gn.
Nn = Gncosn; Tn = Gnsinn. với Gn = b(iZi)
Zi : chiều cao của phần dải tương ứng với dung trọng i.
i : với đất, đá ở trên đường bão hòa lấy theo dung trọng tự nhiên,
còn phần dưới đường bão hòa lấy theo dung trọng bão hòa nước. Qui định này chỉ phù hợp với
phương pháp Ghécxêvanốp đang xét.

� N

n

 Wn  tg n  �C n ln : Tổng mô men chống trượt

�T

n

: Tổng mơ men gây trượt .

Bảng tính các chỉ tiêu cơ lý của các loại đất

Sinh viên thực hiện :

Lớp

2


Đồ án môn học Thủy công

Để tiện xác định hệ số an toàn K cho 1 cung trượt bất kỳ, ta vẽ sơ đồ tính tốn cho từng
trường hợp và lập bảng tính các đại lượng trong cơng thức (4-1) cho từng sơ đồ ti1ng toán đã
vẽ.
Ở đây xác định, vẽ sơ đồ tính tốn và lập bảng tính cho 6 trường hợp ở các trang 20, 21,
22, 23, 24, 25.

a). Tính tốn ổn định cung trượt O1 (MNDBT và HL bình thường)

Sinh viên thực hiện :

Lớp

3


Đồ án mơn học Thủy cơng

b). Tính tốn ổn định cung trượt O2 (MNDBT và HL bình thường)

Sinh viên thực hiện :

Lớp

4


Đồ án mơn học Thủy cơng

c). Tính tốn ổn định cung trượt O3 (MNDBT và HL bình thường)
Sinh viên thực hiện :

Lớp

5


Đồ án mơn học Thủy cơng

d). Tính tốn ổn định cung trượt O4  D (MNDBT và HL bình thường)

Sinh viên thực hiện :

Lớp

6


Đồ án môn học Thủy công

Sinh viên thực hiện :

Lớp

7


Đồ án mơn học Thủy cơng

e). Tính tốn ổn định cung trượt O5 (MNDBT và HL bình thường)

Sinh viên thực hiện :

Lớp

8


Đồ án mơn học Thủy cơng

f). Tính tốn ổn định cung trượt O6 (MNDBT và HL bình thường)

Sinh viên thực hiện :

Lớp

9


Đồ án môn học Thủy công

j). Xác định hệ số an toàn Kmin ứng với điểm B ở chân đập

Từ 6 sơ đồ tính tốn và bảng tính cho các trường hợp ở trên, ta xác định hệ số an toàn bé nhất
ứng với điểm B ở chân đập là : Kmin = 1,3836, có tâm cung trượt nguy hiểm nhất tại R O5, với
bán kính cung trượt nguy hiểm nhất RO5 = 113,487 m .
3/. Đánh giá tính hợp lý của mái
Mái đập đảm bảo an toàn về trượt nếu thỏa mãn điều kiện :
Kmin  [K]
(4-2)
Tuy nhiên để đảm bảo kinh tế cần khống chế :
Kmin  1,15 [K]
(4-3)
Trong đó [K] phụ thuộc vào cấp cơng trình và tổ hợp tải trọng. Ở đây cấp cơng trình là
cấp III và tổ hợp tại trọng là tổ hợp cơ bản. Tra ở bảng P1-7, phụ lục 1 (theo QPVN 11-77),
được [K] = 1,20.
Từ các điều kiện (4-2) và (4-3), suy ra :
[K] = 1,2  Kmin = 1,378  1,15 [K] = 1,151,2 = 1,380.
Vậy mái đập hạ lưu đảm bảo an toàn về ổn định và hợp lý về điều kiện kinh tế.
§5. CẤU TẠO CHI TIẾT
I. Đỉnh đập

Vì trên đỉnh đập khơng làm đường giao thơng, nên chỉ cần phủ một lớp dăm-sỏi dày 20cm
để bảo vệ. mặt đỉnh đập làm dốc về hai phía với độ dốc i = 3% để thoát nước mưa.
II. Bảo vệ mái đập
1/. Mái thượng lưu : Hình thức bảo vệ mái thượng lưu chủ yếu phụ thuộc vào các yêu tố
của sóng và khả năng cung cấp vật liệu.
Sinh viên thực hiện :

Lớp

10


Đồ án môn học Thủy công

- Căn cứ vào kết quả tính chiều cao sóng leo (có mức đảm bảo 1%), khi thượng lưu là
MNDBT ở mục §2, ta có hsl 1% = 2,72 m > 1,25 m.
- Điều kiện khai thác đá ở vị trí cách cơng trình 8km, trử lượng lớn, chất lượng đảm bảo
đắp đập lát mái, có các chỉ tiêu cơ lý sau : = 300; n = 0,35 (của đống đá);
γ k = 2,5 T/m3
(của hịn đá).
Do đó chọn hình thức bảo vệ mái bằng các tấm đá xây, chiều dày tấm được xác định
theo điều kiện chống đẩy nổi và lật. Sơ bộ dùng công thức Anđrâytruc đề xác định chiều dày h b
mái.
2
� 3 �B �
�
K n h s
�
hb 
1  � ��

4 L
  d   n  cos  �
� � s ��
�
Trong đó : + B =1,5 m : bề rộng tấm, chọn theo điều kiền bền khi chịu áp lức sóng.
+  = 18,4350 : góc nghiêng của mái với mặt phẳng nằm ngang (m=3).
+ K = 0,23 : hệ số khi tấm đặt trên lớp lọc liện tục bằng hạt lớn.
+ hs = hsl 1% = 2,72 m : chiều cao sóng.
+ Ls =  = 21,04 m : chiều dài sóng (hay bước sóng) đã tính ở mục §2.

+ d = 2,5 T/m3; n = 1 T/m3 : dung trọng của đá (hòn đá) và của nước.
Thay các trị số vào công thức trên, ta được :
2
0, 23 �1,0 �2, 29 � 3 �1,5 ��
hb 
1 �
�
�� 0,367 m.
4
14,03
 2,5  1,0  cos  �
�
��
�
�

Chọn chiều dày tấm đá xây : hb = 0,40 m. kích thước (ab) = (1,51,5)m.
2/. Mái hạ lưu : Mái hạ lưu đập cần được bảo vệ chống xói do nước mưa gây ra, dùng hình
thức trồng cỏ. trên mái đào các rãnh nhỏ nghiêng với trục đập góc 45 0, trong rãnh bỏ đá dăm
để tập trung nước mưa. Mước từ các rãnh tập trung vào mương ngang bố trí ở cơ, mương có độ

dốc về 2 bên bờ để nối với mương dọc dẫn nước về hạ lưu.
II. Bảo vệ mái đập
1/. Nối tiếp đập với nền : Về hình thức chống thấm cho nền đã nêu ở trên. Ở đây đề cập
đến việc xử lý mặt tiếp giáp giữa thân đập và nền. Bóc một lớp phong hóa dày 0,5 ÷ 1,0m trên
mặt nền.
2/. Nối tiếp đập với bờ : Cần đảm bảo các yêu cầu như nối tiếp đập với nền.
- Bóc hết lớp đất phong hóa (lớp phủ tàng tích) đến tầng đá gốc và làm sạch mặt.
- Mặt nối tiếp thân đập với bờ không đáng cấp, không làm quá dốc, không cho phép làm
dốc ngược.
§5. KẾT LUẬN

Sinh viên thực hiện :

Lớp

11


Đồ án mơn học Thủy cơng

- Trong q trình tính tốn và trình bày đồ án Thiết kế đập đất, luôn tuân thủ và áp dụng các
kiến thức Thầy giáo bộ môn Thủy công đã dạy, cũng như sự hướng dẫn tận tình của Thầy trong
quá trình thực hiện đồ án.
- Cách trình bày đồ án và các bước tính tốn dựa sát theo sườn bài của đồ án mơn học Thủy
công.
- Mặc dù rất cố gắng, nhưng đây là lần đầu tiên thiết kế đập đất, ít nhiếu có thiếu xót. Rất
mong thầy hướng dẫn và chỉ dạy thêm, để em có nhiều kinh nghiệm hơn.
Bản vẽ kèm theo tập đồ án
+ Mặt bằng đập
tỷ lệ : 1/1.000

+ Mặt cắt dọc đập
tỷ lệ : 1/1.000
+ Mặt cắt ngang đập ở lịng sơng và mặt cắt ngang đập ở sườn đồi.
+ Các chi tiết : đỉnh đập, bảo vệ mái thượng lưu, mái hạ lưu, cơ đập, thiết bị thoát nước
thân đập.

Phan rang, tháng năm 2009
Sinh viên thực hiện

Sinh viên thực hiện :

Lớp

12