đồ án công trình thủy đập đất

Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT – CỐNG NGẦM
PHẦN A: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH VÀ TÀI LIỆU CƠ BẢN
I.
-

II.
-

NHIỆM VỤ CƠNG TRÌNH

Một hồ chứa được xây dựng trên sơng với mục đích tưới là chính và đảm nhận các nhiệm
vụ sau:
o Cấp nước tưới cho 5000 ha đất canh tác.
o Cấp nước sinh hoạt cho 7000 dân.
o Kết hợp nuôi trồng thủy sản và du lịch sinh thái.
o Kết hợp thủy điện nhỏ với công suất N = 1000 KW.
CÁC HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH

Tại đầu mối có 2 hạng mục cơng trình chủ yếu được xây dựng.
o Đập chính ngăn sơng – được chọn phương án là đập đất.
o Cơng trình tràn tháo lũ với 2 phương án có thể lựa chọn là đường tràn dọc hoặc máng
tràn ngang, tràn hoạt động theo kiểu tràn tự do.
o Một cống ngầm lấy nước có tháp đóng mở dưới thân đập đất để lấy nước phục vụ tưới.

III.
1.
-

TÀI LIỆU CƠ BẢN DÙNG ĐỂ THIẾT KẾ

Tài liệu địa hình:
Cho trước bình đồ địa hình vùng tuyến tỷ lệ 1:2000.
Tuyến đập thiết kế đã chọn trước trên bình đồ.
Tài liệu địa chất tuyến đập tương đối đơn giản, có 3 lớp, từ trên xuống:
• Lớp 1: Lớp phủ tàn tích dày từ 0.5 – 1.2 m phân bố ở 2 bên bờ.
• Lớp 2: Lớp bồi tích lịng sơng thấm mạnh, có bề dày từ 1 – 20 m.
• Lớp 3: Lớp dưới cùng là đá gốc rắn chắc, mực độ nút nẽ trung bình.
Bảng 1. Chỉ tiêu cơ lý của nền bồi tích.

Tên lỗ
khoan
Độ dày lớp
đất 1 (m)

H1

H2

H3

H4

H5

H0

H6

H7

H8

H9

H10

H11

1.00

1.10

1.20

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.90

1.10

1.00

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 1


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

Độ dày lớp
đất 2 (m)

0.00

0.00

0.00

2.80

4.00

5.50

4.70

3.00

2.00

0.00

0.00

0.00

Từ bình đồ địa hình, tuyến đập vẽ được mặt cắt dọc địa hình tuyến đập.
Sau đó căn cứ vào số liệu về vị trí các lổ khoan và bề dày các lớp đất tại từng lỗ khoan để
vẽ mặt cắt địa chất dọc tuyến đập.
Hình 1.Bình đồ địa hình của tuyến đập
2. Tài liệu về vật liệu xây dựng
-

Đất đắp đập: Trong khu vực xây dựng có 3 bãi vật liệu, đất thuộc loại thịt pha cát, thấm
nước tương đối mạnh, đất ở các bãi vật liệu là tương đối đồng nhất, có đủ trữ lượng để
đắp đập đồng chất. Điều kiện khai thác bình thường. Chỉ tiêu cơ lý cho ở bảng 1.
- Đất sét: có thể khai thác cách vị trí xây dựng đập 4km, đủ yêu cầu và trữ lượng để làm
vật chống thấm.
- Đá: Có trữ lượng lớn, đủ để xây dựng bảo vệ mái, vật thoát nước và tường chắn sóng…
Đá có các chỉ tiêu cơ lý như sau:
• Góc ma sát trong: = 30o
• Độ rỗng của đống đá: n = 0.35
• Dung trọng khơ của hịn đá: Ϫk = 2.4 t/m3
-

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 2

Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

Hệ số thấm qua đống đá: k = 10-2 m/s
Cát sỏi: được khai thác ở các bãi dọc sông, cự ly xa nhất là 3 km, trữ lượng đủ để xây
dựng tầng lọc (cấp phối hạt cho ở bảng 2).
Bảng 2. Chỉ tiêu cơ lý của đất.

•
-

Chỉ tiêu
Loại

HS rỗng
n

Độ ẩm
W%

C (T/m3)

(độ)
Tự nhiên

Bảo hòa

Tự nhiên

Bảo hòa

(T/m3
)

K
(m/s)

Đất đắp đập

0.35

20

23

20

3

2.4

1.62

10-6

Sét

0.42

22

17

13

5

3

1.58

10-9

Cát

0.40

18

30

27

0

0

1.60

10-4

Lớp bồi tích

0.39

24

26

22

1.0

0.7

1.59

10-5

Bảng 3. Cấp phối của các vật liệu đắp đập.
d (mm)

d10

d30

d60

Đất đắp đập

0.005

0.05

0.08

Cát

0.05

0.35

0.40

Sỏi

0.50

3.00

5.00

Loại

3. Các đặt trưng của hồ chứa

Bảng 4. Tài liệu thiết kế đập đất và cống ngầm.
Đề
số

13
o

Bình
đồ mặt
cắt địa
chất

7-A

Đặc trưng hồ chứa

D

MNC

MNDB
T

km

m

5.0

49.5

Mực nước hạ
lưu

Lưu lượng qua
cổng

MNĐ
K

Qtràn

MNH
L
MAX
m

Qtk
(MNC)

Q
(MNBT)

m

MNH
L
BT
m

m3/s

m3/s

m

m3/s

79.6

41.8

46.9

4.9

4.4

48.4

280

Các số liệu đã cho bao gồm:
o D (km): Chiều dài truyền sóng (cịn gọi là đà gió) ứng với MNDBT.
o D’(km): Chiều dài truyền sóng ứng với MNLTK D’ = D + 0.5 = 5.5 km.
o MNC(m): Cao trình mực nước chết của hồ chứa.
o MNDBT(m): Cao trình mực nước dâng bình thường của hồ chứa.

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 3


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

o

MNLTK (m) : Mực nước lũ thiết kế được tính bằng MNDBT cộng thêm cột nước lớn

nhất trên đĩnh tràn tự do : MNLTK = MNDBT + Ht max = 79.6 + 4 = 83.6 (m) (Ht max
là cột nước lớn nhất trên tràn tự do khi xãy ra lũ thiết kế - cho Ht max = 4m.
o MNLKT(m): Mực nước lũ kiểm tra, là mực nước lớn nhất trong hồ khi xãy ra lũ
kiểm tra. Ở đây cho : MNLKT = MNLTK + 1m = 84.6 (m).
o MNHL max (m): Mực nước hạ lưu lớn nhất.
o MNHL bt (m): Mực nước hạ lưu bình.
Bảng 5. Vận tốc gió tính tốn ứng với các tần suất P%.

4.
o
o

P%

2

3

4

5

20

30

50

V (m/s)

32

30

27

26

17

14

12

Tài liệu phục vụ việc thiết kế cống lấy nước
Lưu lượng qua cống Q cống (m3/s) : được cho với 2 trường hợp :
Khi mực nước hồ = MNC : Qtk dùng để tính tốn khẩu diện cống
Khi mực nước hồ = MNDBT: Qbt dùng để kiểm tra chế độ chảy và tính tốn tiêu năng sau
cống.
MNđk(m) : Cao trình tối thiểu của mực nước đầu kênh (sau cống) để bảo đảm u cầu
tưới tự chảy của cơng trình.

IV.
-

PHÂN TÍCH CHỌN TUYẾN ĐẬP, CƠNG TRÌNH TRÀN VÀ TUYẾN CỐNG LẤY
NƯỚC

Việc chọn tuyến xậy dựng cơng trình phải dựa vào bình độ khu vực cần xây dựng cơng
trình và kết quả khảo sát địa hình địa chất khu vực.
o Về mặt địa hình: cần phải cố gắng chọn tuyến đập hep để giảm khối lượng đắp đập
chính nhưng cũng phải quan tâm tới đập phụ (nều có) để tổng khối lượng của cơng trình
là phải nhỏ nhất. Ngồi ra, cần phải tìm cách để giảm diện tích mặt hồ(nếu có thể được)
để cho diện tích ngập lụt nhỏ nhất để giảm thiệt hại và lượng bốc hơi qua bề mặt
thoáng. Tuyến được chọn phải thuận lợi cho việc bố trí đưởng tràn tháo lũ và giá thành
đường tràn tháo lũ là rẻ nhất, hạn chết dòng chảy theo mái đập và thuận lợi cho việc bố
trí các cơng trình nối tiếp ở hạ lưu cùng với các cơng trình trong hệ thống.
o Về mặt địa chất chọn tuyến đập có nền đồng chất và vững chắt không nứt gãy lớn, hệ số
thấm bé, chiều dày tần thấm nhỏ.
o Về điều kiện thi công: tuyến được chọn phải thuận lợi cho việc dẫn dịng thi cơng, giao
thơng đi lại, vận chuyển vật liệu thi cơng và máy móc và thiết bị thi cơng dễ dàng thuận
lợi.

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 4


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

V.
-

PHÂN TÍCH CHỌN LOẠI ĐẬP, HÌNH THỨC TRÀN VÀ CỐNG LẤY NƯỚC

Căn cứ vào điều kiện địa hình địa chất và vật liệu xây dựng, phân tích để xác định loại
đập có thể xây dựng, chọn phương án hợp lý là đập đất.

PHẦN B – THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT
I.

CẤP CƠNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

Dựa vào tiêu chuẩn QCVN 04-05: 2012;
1. Cấp cơng trình
Xác định từ 2 điều kiện:

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 5


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

a. Theo chiều cao cơng trình và loại nền

Giả thiết sơ bộ cao trình đỉnh đập:
Zđỉnh đập = MNLTK + d = 83.6 + 3 = 86.6 (m)
với (d là chiều cao an toàn chọn 3 m)
Chiều cao trình đập
Hđập = Zđỉnh đập – Zđáy = 86.6 – 35= 51.6 (m)
Tra bảng 1 – phân cấp cơng trình thủy lợi
 Ứng cới chiều cao đập bằng 51.6 (m) và nền đá suy ra cấp cơng trình tương
đương là cơng trình cấp II.
b. Theo năng lực phục vụ của cơng trình

Mục đích chính là cấp nước cho 5000 ha đất canh tác.
Tra bảng 1 – phân cấp cơng trình thủy lợi
 Cấp cơng trình tương ứng là cơng trình cấp I.
Cấp của đập lấy theo trị số nào quan trọng nhất khi xác định theo 2 điều kiện trên.
 Vậy ta xác định được cấp cơng trình là cấp I.
Bảng 6. Phân cấp cơng trình thủy lợi.

Loại cơng trình và
năng lực phục vụ

Loại
nền

Đặc biệt

Cấp cơng trình
I
II

III

IV

>10 ÷ 50

>2 ÷ 10

≤2

>200 ÷1 000 >20 ÷ 200

≥ 3 ÷ 20

<3

1. Diện tích được tưới hoặc diện
tích tự nhiên khu tiêu, 103 ha

-

2. Hồ chứa nước có dung tích ứng
với MNDBT, 106 m3

>1 000

3. Cơng trình cấp nguồn nước chưa
xử lý cho các ngành sử dụng nước
khác có lưu lượng, m3/s

> 20

>10 ÷ 20

>2 ÷ 10

≤2

-

A

> 100

>70 ÷ 100

>25 ÷ 70

>10 ÷ 25

≤ 10

B

-

> 35 ÷ 75

>15 ÷ 35

>8 ÷ 15

≤8

C

-

-

>15 ÷ 25

>5 ÷ 15

≤5

A

> 100

>60 ÷ 100

>25 ÷ 60

>10 ÷ 25

≤ 10

B

-

>25 ÷ 50

>10 ÷ 25

>5 ÷ 10

≤5

C

-

-

>10 ÷ 20

>5 ÷ 10

≤5

A

-

>25 ÷ 40

>15 ÷ 25

>8 ÷ 15

≤8

B

-

-

>12 ÷ 20

>5 ÷ 12

≤5

4. Đập vật liệu đất, đất - đá có
chiều cao lớn nhất, m
5. Đập bê tông, bê tông cốt thép các
loại và các cơng trình thủy lợi chịu
áp khác có chiều cao, m
6. Tường chắn có chiều cao, m

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

> 50

Trang 6


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

C

-

-

>10 ÷ 15

>4 ÷ 10

≤4

CHÚ THÍCH:
1) Đất nền chia thành 3 nhóm điển hình:
- Nhóm A: nền là đá ;
- Nhóm B: nền là đất cát, đất hịn thô, đất sét ở trạng thái cứng và nửa cứng;
- Nhóm C: nền là đất sét bão hịa nước ở trạng thái dẻo;
2) Chiều cao cơng trình được tính như sau:
- Với đập vật liệu đất, đất – đá: chiều cao tính từ mặt nền thấp nhất sau khi dọn móng (khơng kể
phần chiều cao chân khay) đến đỉnh đập;
- Với đập bê tơng các loại và các cơng trình xây đúc chịu áp khác: chiều cao tính từ đáy chân
khay thấp nhất đến đỉnh cơng trình.
2. Các chỉ tiêu thiết kế

- Từ cấp cơng trình cấp I xác định được:
o Tần suất lưu lượng và mực nước lớn nhất tính tốn: P = 0.5%. (bảng 4 QCVN 0405:2012/BNNPTNT)
o Hệ số tin cậy: Kn = 1.2 (phục lục B2 QCVN 04-05:2012/BNNPTNT)
o Hệ số an toàn nhỏ nhất về ổn định trượt: K = 1.35 (bảng 1 TCVN 8216:2018)
o Tần suất gió lớn nhất và gió bình qn lớn nhất, các mức đảm bảo sóng:
Theo bảng 2 - Tần suất gió thiết kế TCVN 8216:2018. Với cấp cơng trình là cấp I.
Ta có:
MNDBT: P = 2%, ứng với vận tốc gió V = 32 m/s.
MNLTK: P = 25%, ứng với vận tốc gió V = 15.5 m/s.
 Độ vượt cao của đỉnh đập trên đỉnh sóng: Theo bảng 3 - Chiều cao an tồn của đập
•
•

TCVN 8216:2018. Chiều cao an tồn a theo cấp cơng trình đập.
Ta có:

• Ứng với MNDBT : a = 1.2 m
• Ứng với MNLTK : a = 1.0 m
• Ứng với MNLKT : a = 0.3 m
II.
1.
a.

THIẾT KẾ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP

Dựa vào TCVN10396:2015 và TCVN8421:2010.
Đỉnh đập
Cao trình đỉnh đập

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 7


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

Cao trình đỉnh đập là cao trình lớn nhất đảm bảo nước không tràn qua đỉnh đập. Mặt
khác đập cũng không được quá cao để đảm bảo các điều kiện kinh tế. Xác định cao
trình đỉnh đập trên cơ sở tính tốn độ vượt cao của đỉnh đập trên các mực nước tính
tốn của hồ gồm mực nước dâng bình thường, mực nước lớn nhất khi có lũ thiết kế và
lũ kiểm tra theo công thức sau:
Zđ = Zh + ∆h + Rslp + a
Trong đó: + Zđ là cao trình đỉnh đập m.
+ Zh là mực nước tính tốn của hồ chứa m.
+ ∆h là chiều cao nước dềnh do gió m.
+ Rslp là chiều cao sóng leo lên mái đập m.

+ a là chiều cao an tồn m.
• Ở mực nước dâng bình thường
Xác định ∆h theo cơng thức:
∆h = kw
Trong đó:
+ là góc giữa trục dọc của khu chứa nước và hướng gió, độ, αw = 0⁰.
+ g là gia tốc trong trường; lấy g = 9.81 m/s2.
+ L là đà sóng, tính bằng mét; L = 5000 m.
+ d là chiều sâu ứng với mực nước tính tốn.
d = MNDBT – Zđáy = 79.6 – 35 = 44.6 m
+ Vw là vận tốc tính tốn của gió. Xác định theo điều A.3.3 TCVN 8421:2010.
Vw = kfl kl Vl
+ Vl vận tốc gió ứng với P = 2% → V1 = 30 m/s (theo điều A.3.1 TCVN
8421:2010).
+ kfl là hệ số tính chuyển các số liệu vận tốc gió, được tính theo cơng thức
kfl = 0.675 + 4.5/Vl, nhưng không lớn hơn 1. kfl = 0.825.
+ kl là hệ số quy đổi vận tốc gió về điều kiện mặt thoáng của các vùng nước (kể cả
các vùng nước đang được thiết kế) có chiều dài đặc trưng dưới 20 km. kl = 1.
Vw = kfl kl Vl = 0.825 1 30 = 24.75 m/s
+ kw là hệ số theo vận tốc gió, theo bảng A2 TCVN8421:2010, kw = 3 10-6.
∆h = kw = 3 10-6
 Giải phương trình, ta có = 0.0201 m.
 Xác định Rsl: Theo TCVN 8421:2010 chiều cao sóng leo ứng với tần suất sóng leo
1% được xác định như sau:

Rsl = Hrun1% = kr kp ksp krun h1%
trong đó: + h1% là chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1%.
+ kr,kp là hệ số nhám và hệ số hút nước của mái dốc xác định theo bảng 6
TCVN8421:2010.

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 8


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

+ ksp là hệ số theo vận tốc xác đinh theo bảng 7 TCVN 8421:2010.
+ krun là hệ số được lấy theo bảng 11 TCVN 8421:2010.
 Xác định h1%: giả thiết sóng nước sâu , tính tốn các đại lượng khơng thứ ngun ,

Trong đó: + g là Gia tốc trọng trường; g = 9.81 m/s2.
+ t là thời gian gió thổi; t = 6 giờ.
+ Vw là vận tốc gió tính tốn (m/s); Vw = 24.75 m/s.
+ L là chiều dài đường sóng ứng với mực nước dâng bình thường.
+ d là chiều sâu ứng với mực nước tính tốn; d = 44.6 m
 Thay số kết hợp với đồ thị xác định các yều tố sóng, ta được:
o = 0.7142.
 Tra hình A1 – Các đồ thị xác định các yếu tố sóng do gió ở vùng nước sâu và nông ứng

với 2 đại lượng không thứ nguyên trên ta được các cặp giá trị sau:
o = 80.07
o = 8561.4
 Chọn cặp giá trị nhỏ nhất:
o
=> với + là chiều cao sóng trung bình.
+ là chu kỳ sóng trung bình.
 Bước sóng trung bình: = = 20.92 m
Kiểm tra lại điều kiện sóng sâu d = 44.6 m > 0.5 20.92 = 10.46 m.
 Vậy giả thiết sóng nước sâu đúng.

 Chiều cao sóng nước sâu ứng với mực nước đảm bảo 1%, được xác định:

hs1% = kp = 2.1 1 = 2.1 m.
Với Kp tra đồ thị hình A2 TCVN 8421:2010 với

= 80.07; i = 1%; kp = 1.9;

 Xác định cá hệ số kr, kp, ksp, krm.

Chọn kết cấu gia cố mái là đá lát bình thường có ∆ = 0.02 m.

= = 0.011.

 Tra bảng 6 TCVN 8421:2010 → kr = 0.95 và kp = 0.85;

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 9


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

Giả thiết hệ số mái m = 3, và Vw = 24.75 (m/s).
 Tra bảng 7 TCVN8421:2010 → ksp = 1.5;
 Rsl = Hrun1% = 0.950.851.51.41.9 = 3.22;

Cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT:
Z1 = MNDBT + h + Rsl + a = 79.6 + 0.0201 + 3.22 + 1.2 = 84.04 m.
•

Ở mực nước lũ thiết kế

Xác định Δh theo cơng thức: ∆h = kw .
Trong đó:
+ là góc giữa trục dọc của khu chứa nước và hướng gió, độ, α w = 0⁰.
+ g là gia tốc trong trường; lấy g = 9.81 m/s2.
+ L là đà sóng, tính bằng mét; L = 5500 m.
+ d là chiều sâu ứng với mực nước tính tốn.
d = MNLTK – Zđáy = 83.6 – 35 = 48.6 m
+ Vw là vận tốc tính tốn của gió. Xác định theo điều A.3.3 TCVN 8421:2010.
Vw = kfl kl Vl = 0.965 1 15.5 = 14.96 m/s.
+ Vl là vận tốc gió ứng với P = 25% → V1 = 15.5 m/s.
+ kfl là hệ số tính chuyển các số liệu vận tốc gió, kfl = 0.675 + 4.5/Vl, nhưng khơng
lớn hơn 1. kfl = 0.965.
+ kl là hệ số quy đổi vận tốc gió về điều kiện mặt thống của các vùng nước (kể cả
các vùng nước đang được thiết kế) có chiều dài đặc trưng dưới 20 km. kl = 1.
+ kw là hệ số, được lấy theo bảng A2 TCVN8421:2010. → kw = 2.51 10-6.
∆h = kw = 2.51 10-6
 ∆h = 0.0069 m
 Xác định Rsl theo cơng thức: Theo TCVN 8421:2010 chiều cao sóng leo ứng với tần
suất sóng leo 1% được xác định như sau:

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 1 0


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

Rsl = Hrun1 % = kr kp ksp krun h1 %

Trong đó:
+ h1% là chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1%.
+ kr, kp là hệ số nhám và hệ số hút nước của mái dốc xác định theo bảng 6
TCVN8421:2010.
+ ksp là hệ số theo vận tốc xác đinh theo bảng 7 TCVN 8421:2010.
+ krun là hệ số được lấy theo bảng 11 TCVN 8421:2010.
 Xác định h1%: giả thiết sóng nước sâu , tính tốn các đại lượng không thứ nguyên ,

+ g là Gia tốc trọng trường; g = 9.81 m/s2.

Trong đó:

+ t là thời gian gió thổi; t = 6 giờ.
+ Vw là vận tốc gió tính tốn (m/s); Vw = 15.5 m/s.
+ L là chiều dài đường sóng ứng với mực nước dâng bình thường.
+ d là chiều sâu ứng với mực nước tính tốn; d = 44.6 m.
 Thay số kết hợp với đồ thị xác định các yều tố sóng, ta được:
o

= 1.82.

 Tra hình A1 – Các đồ thị xác định các yếu tố sóng do gió ở vùng nước sâu và nông ứng

với 2 đại lượng không thứ nguyên trên ta được các cặp giá trị sau:
o

= 224.57

o

= 13670.7

 Chọn cặp giá trị nhỏ nhất:
o

=> với + là chiều cao sóng trung bình.
+ là chu kỳ sóng trung bình.

 Bước sóng trung bình:

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

= = 15.59 m.

Trang 1 1


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

Kiểm tra lại điều kiện sóng sâu: d = 44.6 m > 0.5 15.59 = 7.795 m. vậy giả thiết sóng
nước sâu đúng.
Chiều cao sóng nước sâu ứng với mực nước đảm bảo 1% được xác định: h s1% = kp
Với Kp tra đồ thị hình A2 TCVN 8421:2010 với

= 224.57; i = 1%; kp = 2.1;

hs1% = kp = 2.1 0.684 = 1.436 m
 Xác định cá hệ số kr, kp, ksp, krm.

Chọn kết cấu gia cố mái là đá lát bình thường có ∆ = 0.02 m.

= = 0.014.

 Tra bảng 6 TCVN 8421:2010 → kr = 0.95 và kp = 0.85;

Giả thiết hệ số mái m = 3, và Vw = 15.5 (m/s).
 Tra bảng 7 TCVN8421:2010 → ksp = 1.1;
 Tra hình 11 TCVN8421:2010 → , tra bảng ta có krm = 1.2

=> Rsl = Hrun1% = 0.90.851.11.21.436 = 1.53;
Cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT:
Z2 = MNDBT + h + Rsl + a = 79.6 + 0.0069 + 1.53 + 1 = 82.14 m.
Ở mực nước lũ kiểm tra
Cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT: Z3 = MNLKT + a = 84.6 + 0.3 = 84.9 m
 Zđập Max( 84.04; 82.14; 84.9 ) Zđập 84.9 m
 Chọn Zđập = 84.9 m chiều cao đập Hđập = 84.9 – 35 = 49.9 m.
b. Chọn bề rộng đỉnh đập
Theo TCVN10396:2015 Trong điều kiện bình thường, chiều rộng đỉnh đập không nhỏ
hơn 10 m đối với đập cấp I và đặc biệt. Do không kết hợp làm đường giao thông nên
chọn bề rộng đỉnh đập B = 10 m.
2. Mái đập và cơ
a. Mái đập

Trị số mái đập được chọn chỉ là sơ bộ, việc quyết định m cuối cùng phải qua tính tốn
u cầu kỹ thuật (tính tốn ổn định) và kinh tế.

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 1 2

Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

Do H = 49.9 m có thể tính m theo công thức sau đây:
Đối với mái thượng lưu: m1 = 0.05H + 2 = 0.0549.9 + 2 = 4.495 m1 = 4.5;
Đối với mái hạ lưu: m2 = 0.05H + 1.5 = 3.995 m2 = 4;
b. Cơ đập
- Đập có chiều cao H = 49.9 m, Ở mái hạ lưu bố trí cơ để sử dụng vào việc tập trung và
dẫn nước mưa, làm đường công tác, và để tăng độ ổn định mái đập. Theo TCVN 82162009, khoảng 10m đến 15m theo chiều cao đập nên bố trí một cơ. Chiều rộng của cơ
khơng được nhỏ dưới 3m.
o
o

Bhạ lưu = 3 m.
Bố trí rãnh thốt nước cho cơ hạ lưu, được gia cố bằng đá xây, bê tơng để tránh xói mịn
do dịng chảy. Và có độ dốc ngang chọn i = 2%.
- Ở mái thượng lưu, việc bố trí cơ đập phụ thuộc vào điều kiện thi cơng và hình thức bảo
vệ mái → Chọn cthượng lưu = 3m
- Các hình thức chon cơ đập làm sao cho hợp lý và để đảm bảo được về kinh tế và kỷ thuật.
Và nhằm dể thi công và quản lý khai thác sau này.
3. Thiết bị chống thấm
- Theo tài liệu cho, đất đắp đập và đất nền có hệ số thấm khá lớn (kd =10-6; kn =10-5) nên
cần có thiết bị chống thấm cho thân đập và cho nền.
- Theo tài liệu địa chất, tầng thấm T = 5.5 - 1 = 4.5 m → tầng thấm dày (với 1m là bề dày
lớp phong hóa).
- Nếu tầng thấm tương đối mỏng (T 5 m) có thể chọn các thiết bị chống thấm cho đập và
cho nền thích hợp sau:
+ Chống thấm kiểu tường nghiêng + chân răng (cắm xuống tận tầng không thấm).
+ Chống thấm kiểu tường lõi + chân răng.
- Nếu tầng thấm dày (T > 10 m) phương án hợp lý là dùng thiết bị chống thấm kiểu tường

nghiêng + sân phủ.
- Hợp lý nhất là dùng thiết bị tường nghiêng + chân răng. Chọn sơ bộ kích thước ban đầu:
a. Chiều dày tường nghiêng
+ Trên đỉnh thường: δ1 ≥ 0.8m → chọn δ1 = 1 m
+ Dưới đáy thường: δ2 ≥ H = 49.9, với cột nước cênh lệch trước sau tường.
 Chọn δ2 = 5 m
b. Cao trình đỉnh tường nghiêng
+ Chọn khơng thấp hơn MNLTK = 83.6 m ở thượng lưu. Chọn Ztường = 83.6 Thiết bị
thoát nước chân đập.
c. Chiều dày chân răng
-

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 1 3


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

+ Chọn như đối với đáy tường nghiêng. Ngồi ra cịn đảm bảo điều kiện nối tiếp đều đặn
giữa tường nghiêng với chân răng.
+ Do hệ số mái thượng lưu là: m’ = cot ’ = = 4.59 = 12o16’.
 Chiều dày phía chân răng trên là: t1 = = = 23.53 m.
+ Chọn chiều dày phía dưới đáy cắm xuống.
Với mcr là hệ số mái chân răng Chọn bằng 0.75.
Từ hình vẽ ta tính được t2 = t1 – 2 0.75 T (với T = 4.5)
 t2 = 23.53 – 6.75 = 16.78 m.
4. Thiết bị thoát nước chân đập
- Phân biệt 2 đoạn theo chiều dài đập:
a. Đoạn lịng sơng: Hạ lưu có nước

o Chiều sâu nước hạ lưu:
Hhl max = MNHLmax - Zđáy = 46.9 – 35 = 11.9 (m)
Hhlbt = MNHLBT - Zđáy = 41.8 – 35 = 6.8 (m)
Với chiều sâu mực nước hạ lưu không quá lớn ta chọn nước kiểu lăng trụ.
o Độ vượt cao của đỉnh lăng trụ so với mực nước hạ lưu max từ (1m – 2m).
o Chọn 1.5m
• Chiều cao lăng trụ hlt = 11.9 + 1 =12.9 m
• Bề rộng đỉnh lăng trụ b 2m, chọn b = 3 m.
• Mái trước và mái sau lăng trụ lần lượt là m1ltr = 2 và m2ltr = 2.5 chọn theo mái tự
•
•

nhiên của đống đá. Mặt tiếp giáp của lăng trụ với đập và nền cần có tầm lọc ngược.
b. Đoạn trên sườn đồi
o Ứng với trường hợp hạ lưu khơng có nước, cơ bộ đơn giản nhất có thể chọn là thốt

nước kiểu áp mái. Khi cần thiết phải hạ thấp đường bảo hịa có thể chọn kiểu gối
phẳng hay ống dọc.
III.

TÍNH TỐN THẤM QUA ĐẬP VÀ NỀN

1. Nhiệm vụ và các trường hợp tính tốn

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 1 4


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

a. Nhiệm vụ tính tốn
-

-

-

2.
-

-

Xác định lưu lượng thấm q.
Xác định đường bảo hòa trong đập.
Kiểm tra độ bền thấm của đập và nền.
b. Nhiệm vụ
Xác định lưu lượng thấm qua thân đập và qua nền. Trên cơ sở đó tìm được lượng nước
tổn thất của hồ do thấm gây ra và các biện pháp phịng chống thích hợp.
Xác định vị trí đường bão hịa, từ đó tìm được áp lực thấm dùng trong tính tốn ổn định
mái dốc của đập.
Xác định gradient thấm hoặc lưu tốc thấm của dòng chảy trong thân, nền đập, nhất là ở
chỗ dịng thấm thốt ra ở hạ lưu để kiểm tra hiện tượng xói ngầm, đẩy trồi đất và xác
định kích thước cấu tạo của tầng lọc ngược.
c. Các trường hợp tính tốn
Trong thiết kế đập đất cần tính thấm cho các trường hợp làm việc khác nhau của đập.
+ Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước min tương ứng.
+ Thượng lưu là MNDGC, hạ lưu là mược nước max tương ứng.
+ Ở thượng lưu mực nước rút đột ngột.
+ Trường hợp thiết bị thốt nước làm việc khơng bình thường.

+ Trường hợp thiết bị chống thấm bị hỏng.
Ta chỉ tính thấm cho trường hợp thứ nhất, thiết bị chống thấm làm việc bình thường.
+ Thượng lưu là MNDBT: H1 = MNDBT - Zđáy = 79.6 – 35 = 44.6 m.
+ Hạ lưu là mực nước min: H2 = MNHLBT - Zđáy = 41.8 - 35 = 6.8 m.
Thiết bị thoát nước chọn loại lăng trụ. Sơ đồ đập có tường nghiêng + chân răng.
Tính thấm cho mặt cắt lịng sơng
a. Phương pháp tính
Để tính thấm qua loại đập Pavlovxki xem dịng thấm qua thân đập và nền khơng phụ
thuộc nhau, nghĩa là xem mặt tiếp giáp giữ đạp và nền là một đường dịng. Như vật có
thể xác định lưu lượng thấm qua qd xem như đập trên nền khơng thấm. Lưu lượng tồn
phần thấm qua thâm đập và nền khi đó tính bằng: q = qd + qn.
b. Áp dụng
Tính cho trường hợp 1: thương lưu là MNDBT, hạ hưu là mực nước min tương ứng.
Dùng phương pháp phân đoạn, bỏ qua độ cao hụt nước ao ở cưới dòng thấm, lưu lượng
thấm q và độ sâu h3 sau tường nghiêng xác định từ hệ số sau:
Đoạn 1: thấm qua tường nghiêng chân răng.
(1)
Đoạn 2: thấm qua đập.
 Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình sau:

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 1 5


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

Trong đó: + kn là hệ số thấm của nền, kn = 10-5 m/s.
+ kđ là hệ số thấm của đất đắp đập, kđ = 10-6 m/s.
+ ko là hệ số thấm của thiết bị chống thấm, ko = 10-9 m/s.

+ Chiều dày trung bình của tường nghiêng, = 3 m.
+ Chiều dày trung bình của chân răng, t = = 20.155 m.
+ h1 = Chiều cao MNDBT – Z đáy = 44.6 m.
+ h2 = Chiều cao MNHLBT – Z đáy = 6.8 m.
+ T chiều dài miền thấm, T = 4.5 m.
+ m1 là hệ số mái thượng lưu, m = 4.5 m và m2 hệ số hạ thượng lưu, m = 4 m.
+ m‘ là hệ số mái trước lăng trụ, m‘1= 2m, m’2 = 2.5 m .
+ Chiều cao của đập, hđ = 49.9 m.
+ Chiều rộng đỉnh đập là Bđđập = 6 m.
+ Sin( = sin(12o31’) = 0.2167 m.
+ Z0 = δ.cosα = 2.92 m.
= m1 => = ; = m2 => tan = ;
+ Chiều dài của chân đâp
Lcđ = Bdđập + hd = Bdđập + hd (m1 + m2) = 429.3
-

Đối với thốt nước kiểu lăng trụ:
+ Cao trình đỉnh lăng trụ ZđTrụ = MNHLmax + d = 46.9 + 2 = 48.9 m.
+ Chiều cao của lăng trụ hLTrụ = Zđỉnh - Zđáy = 48.9 – 35 = 13.9 m.
+ Tính chiều dài tính tốn l của kênh lăng trụ:
Llt= hlt m2 + m’1(hlt - h2) = 69.8 m
+ Vậy chiều dài tính tốn L của đập là L = 429.3 – 69.8 = 359.5 m.

-

Thay tất cả vào hệ pt (*) trên ta được :

-

Giải hệ phương trình ta được kết quả:

 Phương trình đường bão hồ
Hệ trục toạ độ như trên hình có dạng: Y =

-

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 1 6


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

 Y2 = X = 223.804 – 0.6077 X
0
14.960

30
14.338

60
13.687

80
13.236

120
12.283

150
11.517

180
10.697

 Kiểm tra độ bền thấm
-

Với đập đất, độ bền thấm bình thường (xói ngầm cơ học, trơi đất) có thể đảm bảo được
nhờ bốtrí tầng lọc ngược ở thiết bị thoát nước (mặt tiếp giáp với thân đập và nền). Ngoài
ra cần kiểm tra độ bền thấm đặc biệt để ngăn ngừa sự cốtrong trường hợp xảy ra hang
thấm tập trung tại một điểm bất kỳ trong thân đập hay nền.
o Với thân đập, cần đảm bảo điều kiện: Jk đ ≤ [Jk]đ
 Trong đó Jkđ = = = 0.0279.
 [Jk]đ phụ thuộc loại đất đắp và cấp công trình, lấy theo số liệu của Trugắp với đất
đập là đất thịt pha cát và cấp cơng trình cấp 2 → [Jk]đ = 0,75 > Jk đ (thỏa)
 Vậy điều kiện được đảm bảo
o Với nền đập, cần đảm bảo điều kiện: Jk n ≤ [Jk]n
 Trong đó Jkn = = = 0.033.
 [Jk]n phụ thuộc loại đất đắp và cấp cơng trình, lấy theo số liệu của Trugắp với

đất đập là đất thịt pha cát và cấp cơng trình cấp 2 → [Jk]n = 0.22 > Jk n (thỏa)
 Vậy điều kiện được đảm bảo
3. Tính thấm cho mặt cắt sườn đồi
- Với tài liệu đã cho, sơ đồ chung của mặt cắt sườn đồi là đập trên nền khơng thấm, hạ lưu
khơng có nước, thốt nước kiểu áp mái.
 Sơ đồ đập có tường nghiêng:
a. Lưu lượng thấm

o

Theo phương pháp phân đoạn, lưu lượng thấm q và các độ sâu h3, a0 được xác định
từ hệ phương trình sau đây.

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 1 7


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

o
o

Giải hệ phương trình trên bằng cách thử dần các giá trị q, h3 ,ao:
Xác định các đại lượng trong (**):
 Các hệ số thấm của đất sét, đất nền, đất đắp đập dùng trong thiết kế:
K0 = 10-9 m/s; Kn = 10-5 m/s; Kđ = 10-6 m/s;
 Chiều cao mực nước phía thượng lưu đập:
h1 = MNDBT - Zđáy = 79.6 – 35 = 44.6 m
 Chiều dài của chân đập : L = 359.5 (m)
 Hệ số mái dốc của thượng hạ lưu đập: m1 = 4.5 m; m2 = 4 m;
 Độ dày trung bình của tường nghiêng: = = = 3 m
 Xác định Z0: Theo sơ đổ hình vẻ ta có : Z0 = δ.cosα = 2.92;
Với = m1 = => = = = 0.223 => = 12o31’

 = 0.2167.
o

Thay tất cả các giá trị vào phương trình (**) trên ta được:


b. Đường bảo hòa : Hệ trục tọa độ như trên sơ đồ hình (P2-2) có dạng:
Y=  =
 = 1972.25 – 12.36x10-3 X

0
44.41
0

10
44.409

20
44.40
7

30

40

50

60

70

80

90

44.406

44.404

44.403

44.402

44.400

44.399

44.397

c. Kiểm tra độ bền thấm đặc biệt : tiến hành kiểm tra theo công thưc sau: J k đ ≤ [Jk]đ
o

[Jk]d là gradien cho phép của đất đắp đập được tra ở bảng (P3-3) ứng với cơng trình
cấp II và vật liệu là đất sét chặt ta được : [Jk]d = 0.75.
Jk đ = = 0.274 < [Jk]d = 0.75 (điều kiện được thõa mãn)

IV.
TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CỦA MÁI ĐẬP
1. Trường hợp tính tốn
- Theo quy định của quy phạm, khi thiết kế đập đất thì cần kiểm tra với các trường hợp sau
a. Cho mái hạ lưu:
o Trường hợp 1 (tổ hợp chủ yếu): mực nước thượng lưu là MNDBT, bộ phận tiêu nước

làm việc bình thường, ở thân cơng trình có dịng thấm ổn định, ở hạ lưu chiều sâu
nước lấy trị số lớn nhất có thể xảy ra nhưng khơng lấy lớn hơn 0.2 H2 (H2 là chiều cao
đập lấy từ đỉnh đến đáy hạ lưu), khi > 0.2 H2 lấy bằng 0.2 H2 để tính tốn.

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 1 8


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

o

Trường hợp 2 (tổ hợp đặc biệt): mực nước thượng lưu là MNGC, sự làm việc của kết
cấu tiêu nước bị hư hỏng, các điều kiện còn lại như trường hợp đầu.

b. Cho mái thượng lưu:
o Trường hợp 1 (tổ hợp chủ yếu): mực nước hồ chưa giảm lớn nhất kể từ vị trí MNDBT,

giảm với vận tốc lớn nhất trong thực tế có thể xảy ra, khi đó phải xét lực thấm phát
sinh ở mái.
o Trường hợp 2 (tổ hợp chủ yếu): mực nước thượng lưu ở cao trình thấp nhất nhưng
khơng nhỏ hơn 0.2 H1 (H1 khoảng cách từ đỉnh đập tới đáy thượng lưu), đường bão
hòa trong thân đập lấy nằm ngang ở cùng cao trình với mực nước hồ chứ.
o Trường hợp 3 (tổ hợp đặc biệt): mực nước thượng lưu giảm lớn nhất có thể xảy ra, kể
từ vị trí mực nước lớn nhất ở thượng lưu MNGC, khi đó phải xét lực thấm phát sinh ở
mái.
2. Tính tốn ổn định mái bằng phương pháp cung trượt
a. Tìm vùng có tâm trượt nguy hiểm: sử dụng 2 phương pháp.
 Theo phương pháp Filennít:
o Theo Filennit, tâm trượt nguy hiểm nằm ở lân cận đường MM1 (hình vẽ).
o Điểm M1 được xác định dựa vào các góc 1 và 2, các góc này phụ thuộc độ dốc mái
đập (Bảng 4.46 giáo trình Thuỷ Cơng I).

Trong trường hợp này: mhạlưu = 4 (đường nối đỉnh và chân đập) dùng phương pháp nội
suy 1 = 25°; 1 = 36°.
 Theo phương pháp Fanđêep:
o Theo phương pháp này cho phép ta sơ bộ xác định được khu vực chứa tâm trượt

.Lúc này tâm cung trượt nguy hiểm nằm ở lân cận hình thang cong abcd (hình vẽ).
Để xác định khu vực này thì từ trung điểm mái đập hạ lưu, ta kẻ một đường thẳng
đứng và một đường hợp với mái dốc một góc 85°. Cũng lấy điểm đó làm tâm vẽ
các cung trịn có bán kính R và r, các bán kính này phụ thuộc vào chiều cao đập và
độ dốc mái trung bình (Tra Bảng 4.5 GT Thuỷ Cơng I).
 Ta có: m = 4 → r/Hđ = 1.5 ; R/Hđ = 3.75 ;
 Với Hđ = 49.9 m → r = 74.85 m; R = 197.125 m;
o Kết hợp hai phương pháp ta tìm được phạm vi có khả năng chứa tâm cung trượt
nguy hiểm nhất là đoạn AB. Trên đó ta giả định các tâm O1, O2, O3... vạch các
cung trượt đi qua điểm P1 ở chân đập, tiến hành tính tốn hệ số an toàn ổn định
K1, K2, K3... cho các cung tương ứng, vẽ biểu đồ quan hệ giữa Ki và vị trí tâm Oi ta

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 1 9


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

xác định được trị số Kmin ứng với các tâm O. Từ vị trí của tâm O ứng với Kmin đó
kẻ đường thẳng NN vng góc với đường MM1 ,trên đường NN ta lại lấy các tâm
O khác vạch các cung cũng đi qua điểm P1 ở chân đập, tính hệ số K ứng với các
cung này, vẽ biểu đồ quan hệ giữa Ki và vị trí tâm Oi ta xác định được trị số Kmin min
ứng với điểm P1 ở chân đập.
o 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 giữa Ki min với các điểm ra của cung Qi,
ta tìm được hệ số an tồn nhỏ nhất Kmin min cho mái đập.
b. Xác định hệ số an tồn K cho một cung trượt bất kỳ.
o Có nhiều phương pháp tính hệ số an tồn K cho một cung trượt, điều khác nhau
chủ yếu giữa các công thức đó là cách xác định lực thấm.
o Ta xét theo công thức của Ghecxevanốp: 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.
o Chia khối trượt thành các dải có chiều rộng b như hình vẽ. Ta có cơng thức tính
tốn sau:
Trong đó:
+ , là góc ma sát và lực dính đớn vị ở đáy dày thứ n.
+ ln là bề rộng đáy thứ n.
+ Wn là áp lực thấm ở đáy thứ n, Wn = .
+ hn là chiều cao cột nước tính từ đường bảo hịa đến đáy dài.
+ Nn và Tn là thánh phần pháp tuyến và tiếp tuyến cửa trọng lượng dài Gn.
+ Nn = Gn cos(; Tn = Gn sin(); Gn = b .
+ Giả sử ta chọn số dải ban đầu là m = 14, vậy chiều rộng của mỗi dải là:
b = = = 14.18.
+ Zi là chiều cao của phần dải tương ứng có dung trọng là γi (với γi với đất ở
trên đường bảo hịa thì lấy theo dung trọng tự nhiên, cịn đất ở phía dưới
đường bảo hịa thì lấy theo dung trọng bảo hòa nước).

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 2 0


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

itn

= (1 + );

ibh

= k + n n (n là hệ số rỗng của đất)

+ Đất đắp đập có:

0.364
+ Đối với đất nền:

0.404
+ Đối với đá:
; = 2.4 (T/m2); n = 0.35;
+ Dung trọng của nước: = 1 (T/m3)
o

Xác định dung trọng cho tầng lớp:
1.62 + 1.620.2 = 1.94 (T/m3)
(T/m3)
(T/m3)
2.4 (T/m3)
2.4 + 1 0.35 = 2.75 (T/m3)

Kết quả tính tốn sau khi chia dải trên hình vẻ ta được:
3. Áp dụng tính tốn và các kết quả
Tính ổn định cho mái hạ lưu trường hợp tổ hợp cơ bản.
 Xác định và vẽ phương trình đường bão hịa.

 Các thơng số tính tốn: Tính tốn thấm với mặt cắt lịng sơng, thượng lưu là mực nước
o

dâng bình thường, mực nước hạ lưu = min (0.2Hđ; Hhạ max) = (9.98; 11.9) = 9.98 m.
+ Tính tốn ta được: q = 1.302 106 (m2/s); h3 = 17.21 (m).
+ Phương trình đường bão hịa có dạng: Y = = .

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 2 1


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

0
17.2

30

60

90

120

150

180

210

240

270

280

1

16.59

15.94

15.27

14.57

13.83

13.05

12.21

11.32

10.35

10.01

 Kết quả tính tốn được tiến hành lập bảng để xác định hệ số ổn định K dựa vào sơ đồ tính

ổn định trượt mái đập đất theo phương pháp Ghecxevanop.
Lập bảng tính Excel với 19 cột, tính tốn các giá trị như sau:
Cột 1: Ghi thứ tự của các dải.
Cột 2: Chiều sâu lớp đất đắp của dải nằm trên đường bão hòa (h 1).
Cột 3: Chiều sâu lớp đá của dải nằm trên đường bão hòa (h1')
Cột 4: Chiều sâu lớp đất đắp của dải nằm dưới đường bão hòa (h 2).
Cột 5: Chiều sâu lớp đá của dải dưới đường bão hòa (h2').
Cột 6: Chiều sâu lớp đất nền của dải (từ đáy đập đến mặt trượt) (h3).
Cột 7: Giá trị αi.
Cột 8: Giá trị sin α.
Cột 9: Giá trị cos α.
Cột 10: Giá trị ln.
Cột 11: Lực dính đơn vị Cn
Cột 12: Giá trị φ
Cột 13: Giá trị tan φn.
Cột 14: Giá trị Cn.ln
Cột 15: Trọng lượng của khối đất dải thứ n, Gn
Cột 16: Thành phần tiếp tuyến của trọng lượng dải Gn: Tn.
Cột 17: Thành phần pháp tuyến của trọng lượng dải Gn: Nn
Cột 18: Áp lực thấm ở đáy dải thứ n: Wn=γn.hn.ln

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 2 2


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

Cột 19: Giá trị (Nn-Wn).tan φn.

Kết quả tính tốn sau khi chia dải trên hình vẻ ta được :
R = 198.6 m; m = 14 (dải); b = 14.18 m => k = 1.516

Theo kết quả tính tốn ở bảng trên ta thay tất cả các gí trị vào (***) ta được:
= = 1.516
So sánh ta thấy:
o
o

K = 1.516 > [K] = 1.35
K = 1.516 < 1.15[K] = 1.743

[K] tra theo TCVN 8216-2018 theo cấp cơng trình và tổ hợp tải trọng với cấp cơng trình là I.
 Kết luận: Đập thoả mãn yêu cầu về ổn định và kinh tế. Thực tế để tính chính xác K thì ta

cần tính với nhiều cung trượt khác nhau. Trong phạm vị đồ án là biết cách tính tốn, ta có
thể coi đập ổn định với hệ số K = 1.516.
V.
CẤU TẠO VÀ CHI TIẾT ĐẬP
1. Đỉnh đập
- Vì trên đỉnh đập không làm đường giao thông nên chỉ cần phủ một lớp dăm - sỏi dày

15cm để bảo vệ. Mặt đỉnh đập làm dốc về hai phía với độ dốc i = 2% để thoát nước mưa.
SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 2 3


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

2. Bảo vệ mái đập
a. Mái thượng lưu
o Hình thức bảo vệ mái thượng lưu chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố của sóng và khả

năng cung cấp vật liệu.
o Khi tính tốn lớp bảo vệ mái, cần dựa vào chiều cao sóng lớn nhất (theo tần suất gió
và mức bảo đảm sóng lớn nhất được quy định bởi quy phạm).
o Căn cứ vào kết quả tính chiều cao sóng leo (có mức đảm bảo 1%), khi thượng lưu là
o

MNDBT ở mục II, ta có hsl 1% = 1.9 m > 1.25 m.
Điều kiện khai thác đá, trữ lượng lớn, chất lượng đảm bảo đắp đập lát mái, có các

chỉ tiêu cơ lý sau: φ= 30; n = 0.35; γk = 2.4 T/m3.
o 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 hb mái.
= = 0.317
Trong đó:

+ B là bề rộng tấm, chọn B = 2 m.
+ là góc nghiêng của mái với mặt nằm ngang, α=12.31.
+ K - hệ số, khi tấm đặt trên lớp lọc liên tục bằng hạt lớn lấy K = 0.23
+ hs = hsl 1% = 1.9 - chiều cao sóng.
+ Ls = 20.92 m - chiều dài sóng (hay bước sóng).
+ γd = 2.4 T/m3 - dung trọng của đá (hòn đá).
+ γn = 1 T/m3 - dung trọng của nước.

b. Mái hạ lưu
o Mái hạ lưu đập cần được bảo vệ chống xói do nước mưa gây ra. Phổ biến nhất là

dùng hình thức trồng cỏ. Khi đó trên mái cần đào rãnh nhỏ nghiêng với trục đập góc
450, trong rãnh bỏ đá dăm để tập trung nước mưa. Nước từ các rãnh tập trung vào
mương ngang bố trí ở cơ, mương ngang có độ dốc về 2 bên bờ để nối với mương dọc
dẫn nước về hạ lưu.
3. Nối tiếp đập với nền và bờ
a. Nới tiếp đập với nền

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 2 4


Đồ án: Cơng trình thủy – thiết kế đập đất và cống ngầm

o

Về các hình thức chống thấm cho nên đã được nên ở trên. Việc xử lý mặt tiếp giáp

giữa thân đạp và nền bằng cách bóc lớp phong hóa một lớp dày 0.7 – 1 m trên mặt
nền.
b. Nối tiếp đập với bờ
o Nói chung, cần đảm bảo các yêu cầu như nối tiếp đập với nền. Cần chú ý thêm mấy
điểm:
• Ở chỗ nối tiếp với bờ do tầng không thấm nằm rất sâu trong bờ, phải cắm thiết bị
•

chống thấm vào bờ một khoảng nhất định.
Mặt nối tiếp thân đập với bờ không đánh cấp, không làm quá dốc, không cho
phép làm dốc ngược.

VI.

KẾT LUẬN

- Tổng kết lại q trình làm đồ án em đã tính tốn thiết kế được một số cơng việc sau:
o Tính thiết kế được các kích thước cơ bản của đập đất.
o Tính thấm ở hai mặt cắt đại diện.
• Mặt cắt lịng sơng.
• Mặt cắt sườn đồi.
o Tính ổn định cho mái đập trong trường hợp: xét ổn định mái hạ lưu ứng với mực
nước thượng lưu là MNDBT và mực nước hạ lưu là mực nước max.
o Tính tốn được các cấu tạo chi tiết đập đất. trên đây chỉ là một số công tác chủ yếu
trong thiết kế đập đất. Ngồi ta cịn rất nhiêu phần tính tốn nữa trong phạm vi đồ án
này không thể giải quyết được nhau:
• Tính thấm cho nhiều mặt cắt nữa.
• Tính ổn định trược mái đạp trong một số trường hợp nữa…

SVTH: Nguyễn Phước Nhật

Trang 2 5