Đồ án Số 2 Thiết kế đập đất

§å ¸n sè 2 ThiÕt kÕ ®Ëp ®Êt §Ò bµi : C16 A. Tµi liÖu cho tr−íc I/. NhiÖm vô c«ng tr×nh . Hå chøa n−íc H trªn s«ng S ®¶m nhiÖm vô sau : 1. CÊp n−íc t−íi cho 1650 ha ruéng ®Êt canh t¸c. 2. CÊp n−íc sinh ho¹t cho 5000 d©n 3. KÕt hîp nu«i c¸ ë lßng hå, t¹o c¶nh quan m«i tr−êng, sinh th¸i vµ phôc vô du lÞch. II/. C¸c c«ng tr×nh chñ yÕu ë khu ®Çu mèi. 1. Mét ®Ëp chÝnh ng¨n s«ng. 2. Mét ®Ëp trµn th¸o lò. 3. Mét cèng ®Æt d−íi ®Ëp ®Ó lÊy n−íc. III/. Tãm t¾t mét sè tµi liÖu c¬ b¶n 1. §Þa h×nh : cho b×nh ®å vïng tuyÕn ®Ëp. 2. §Þa chÊt: Cho mÆt c¾t ®Þa chÊt däc tuyÕn ®Ëp, chØ tiªu c¬ lý cña líp båi tÝch lßng s«ng trong b¶ng 1. TÇng ®¸ gèc r¾n ch¾c møc ®é nøt nÎ trung b×nh, líp phong hóa dµy tõ 0,5 ÷ 1m. 3. VËt liÖu x©y dùng §Êt : Xung quanh vÞ trÝ ®Ëp cã c¸c bOi vËt liÖu A (tr÷ l−îng 800.000 m3, cù ly 800m); B ( tr÷ l−îng 600.000 m3, cù ly 600 m ) ; C ( tr÷ l−îng 1 km ). ChÊt ®Êt lµ lo¹i pha c¸t, thÊm n−íc t−¬ng ®èi m¹nh, c¸c chØ tiªu nh− ë b¶ng 1 . §iÒu kiÖn khai th¸c b×nh th−êng. §Êt sÐt: cã thÓ khai th¸c t¹i vÞ trÝ c¸ch ®Ëp 4 km, tr÷ l−îng ®ñ lµm thiÕt bÞ chèng thÊm. §¸: Khai th¸c ë vÞ trÝ c¸ch c«ng tr×nh 8 km , tr÷ l−îng lín , tr÷ l−îng ®¶m b¶o ®¾p ®Ëp, l¸t m¸i. Mét sè chØ tiªu c¬ lý: ϕ = 320; n= 0,35 ( cña ®èng ®¸ ); γk =2,5 T/m3 (cña ®¸) C¸t, sái : Khai th¸c ë c¸c bOi däc s«ng, cù ly xa nhÊt lµ 3 km, tr÷ l−îng ®ñ lín lµm tÇng läc . CÊp phèi nh− ë b¶ng 2. ðồ án môn học thủy công 2 B¶ng 1 – ChØ tiªu c¬ lý cña ®Êt nÒn vµ vËt liÖu ®¾p ®Ëp ϕ (®é) C(T/m2) ChØ tiªu Lo¹i HS rçn g n §é Èm W% Tù nhiªn BOo hoµ Tù nhiªn BOo hoµ γk (T/m3) k (m/s) §Êt ®¾p ®Ëp (chÕ bÞ) 0,35 20 23 20 3,0 2,4 1,62 10-5 SÐt (chÕ bÞ) 0,42 22 17 13 5,0 3,0 1,58 4.10-9 C¸t 0,40 18 30 27 0 0 1,60 10-4 §Êt nÒn 0,39 24 26 22 1,0 0,7 1,59 10-6 B¶ng 2-CÊp phèi cña c¸c vËt liÖu ®¾p ®Ëp (m m ) Lo¹i d10 d50 d60 §Êt thÞt pha c¸t 0,005 0,05 0,08 C¸t 0,05 0,35 0,40 Sái 0,5 3,00 5,00 4.§Æc tr−ng hå chøa - C¸c mùc n−íc trong hå vµ mùc n−íc h¹ l−u : b¶ng 3. - Trµn tù ®éng cã cét n−íc trªn ®Ønh trµn Hmax = 3m - VËn tèc giã tÝnh to¸n øng víi møc ®¶m b¶o P% : P% 2 3 5 20 30 50 V( m/s) 32 30 26 17 14 12 - ChiÒu dµi truyÒn sãng øng víi MNDBT : D (b¶ng 3); øng víi MNDGC: D’= D+0,3 km. - §Ønh ®Ëp kh«ng cã ®−êng giao th«ng chÝnh ch¹y qua. ðồ án môn học thủy công 3 5. Tµi liÖu thiÕt kÕ cèng - L−u l−îng lÊy n−íc øng víi mùc MNDBT vµ MNC (Qtk) : b¶ng 3. - Mùc n−íc khèng chÕ ®Çu kªnh t−íi : b¶ng 3. - Tµi liÖu vÒ kªnh chÝnh: hÖ sè m¸i m = 1,5; ®é nh¸m n = 0,025; ®é dèc ®¸y: i = (3÷ 5) x 10-4 B/. néi dung thiÕt kÕ 1/. ThuyÕt minh - Ph©n tÝnh chän tuyÕn ®Ëp , h×nh thøc ®Ëp; - X¸c ®Þnh kÝch th−íc c¬ b¶n cña dËp; - TÝnh to¸n thÊm vµ æn ®Þnh; - Chän cÊu t¹o chi tiÕt. 2/. B¶n vÏ - MÆt b»ng ®Ëp; - C¾t däc ®Ëp ( hoÆc chÝnh diÖn h¹ l−u ); - C¸c mÆt c¾t ngang ®¹i biÓu ë gi÷a lßng s«ng vµ bªn thÒm s«ng; - C¸c cÊu t¹o chi tiÕt. §Æc tr−ng hå chøa Mùc n−íc h¹ l−u (m) §Ò sè s¬ ®å D (km) MNC (m) MNDBT (m) B×nh th−êng (Qtk) Max 29 C 2,0 123,5 146,0 112,0 114,2 ðồ án môn học thủy công 4 Bµi lµm A/. Nh÷ng vÊn ®Ò chung. I/. NhiÖm vô c«ng tr×nh. Hå chøa n−íc H trªn s«ng S ®¶m nhiÖm vô sau : 1. CÊp n−íc t−íi cho 1650 ha ruéng ®Êt canh t¸c. 2. CÊp n−íc sinh ho¹t cho 5000 d©n 3. KÕt hîp nu«i c¸ ë lßng hå, t¹o c¶nh quan m«i tr−êng, sinh th¸i vµ phôc vô du lÞch. II/. Chän tuyÕn ®Ëp : Dùa vµo b×nh ®å khu ®Çu mèi ®O cho, ph©n tÝch c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh cô thÓ (®Þa h×nh, ®Þa chÊt, vËt liÖu ®Þa ph−¬ng...) chän tuyÕn ®Ëp B – B lµ hîp lý. III/. Chän lo¹i ®Ëp : Qua ph©n tÝch c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh, ®Þa chÊt, t×nh h×nh cung cÊp vËt liÖu t¹i chç, ta chän ph−¬ng ¸n x©y dùng ®Ëp ®Êt ®Ó tËn dông vËt liÖu s½n cã cña ®Þa ph−¬ng n¬i x©y dùng c«ng tr×nh. IV/. CÊp c«ng tr×nh vµ c¸c chØ tiªu thiÕt kÕ 1/. CÊp c«ng tr×nh: Theo quy ph¹m thiÕt kÕ ®Ëp ®Êt ®Çm nÐn, cÊp c«ng tr×nh ®−îc x¸c ®Þnh tõ 2 ®iÒu kiÖn: Theo chiÒu cao c«ng tr×nh vµ lo¹i nÒn. ChiÒu cao ®Ëp s¬ bé x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: ∇®Ønh ®Ëp = ( MNLTK + d ) = (MNDBT + Hmax + d ) = 146 + 3 + 3 =152m ChiÒu cao c«ng tr×nh = ∇ ®Ønh ®Ëp – ∇ ®¸y c«ng tr×nh 152 - 104 = 48(m) Víi chiÒu cao ®Ëp s¬ bé tÝnh H® = 40m, ®Ëp sö dông vËt liÖu ®Þa ph−¬ng tra trong phô lôc P1-1 ®−îc c«ng tr×nh cÊp II. Theo nhiÖm vô cña c«ng tr×nh vµ vai trß cña c«ng tr×nh trong hÖ thèng Tra trong b¶ng P 1-2 (§å ¸n thuû c«ng) ⇒ C«ng tr×nh cÊp IV. ðồ án môn học thủy công 5 Theo quy ph¹m chän cÊp c«ng tr×nh cã møc ®é quan träng h¬n. Nh− vËy c«ng tr×nh ®−îc x¸c ®Þnh lµ c«ng tr×nh cÊp II. 2/. C¸c chØ tiªu thiÕt kÕ: Tõ cÊp c«ng tr×nh x¸c ®Þnh ®−îc - TÇn suÊt l−u l−îng, mùc n−íc lín nhÊt (B¶ng P1-3): P=1% - HÖ sè tin cËy (B¶ng P1-6): Kn=1,2 - TÇn suÊt giã lín nhÊt tÝnh to¸n (Theo QP TCVN - C1-78): P= 4% - Giã b×nh qu©n lín nhÊt: P=50% (¸p dông ®èi víi tÊt c¶ mäi cÊp c«ng tr×nh) - C¸c møc ®¶m b¶o sãng(B¶ng P2-1) : P=30% - §é v−ît cao cña ®Ønh ®Ëp trªn ®Ønh sãng. HÖ sè an toµn æn ®Þnh tr−ît víi tæ hîp lùc c¬ b¶n vµ ®Æc biÖt (Theo QPVN 11-77) : a=0.5m; a'=0.4m B. C¸c kÝch th−íc c¬ b¶n cña ®Ëp: I/.§Ønh ®Ëp. 1/.Cao tr×nh ®Ønh ®Ëp: Theo quy ph¹m thiÕt kÕ ®Ëp ®Êt ®Çm nÐn cao tr×nh ®Ønh ®Ëp ®−îc x¸c ®Þnh theo 2 cÊp mùc n−íc. a. Theo mùc n−íc d©ng b×nh th−êng: ∇®® =MNDBT + ∆h + hsl + a (1-1) b. Theo mùc n−íc d©ng gia c−êng: ∇®®=MNDGC + ∆h’ + h’sl + a’ (1-2) Trong ®ã: ∆h vµ ∆h’ : §é dÒnh do giã øng víi giã tÝnh to¸n lín nhÊt vµ giã b×nh qu©n lín nhÊt. hsl vµ h’sl : ChiÒu cao sãng leo (cã møc b¶o ®¶m 1% ) øng víi giã tÝnh to¸n lín nhÊt vµ giã b×nh qu©n lín nhÊt. a = 0,5 m , a’ = 0,4 m a. X¸c ®Þnh ∆h vµ hsl øng víi giã tÝnh to¸n lín nhÊt V. * X¸c ®Þnh ®é dÒnh do giã ∆h theo c«ng thøc: αcos. . . 10.2 2 6 Hg DV h −=∆ (m) (1-3) Trong ®ã : ðồ án môn học thủy công 6 V : VËn tèc giã tÝnh to¸n lín nhÊt (m/s) Tra theo b¶ng P 2-1 víi tÇn suÊt giã lín nhÊt P = 4% th× V = 30m/s. D = 2000 m - §µ sãng øng víi MNDBT g = 9,81 Gia tèc träng tr−êng H : ChiÒu s©u mùc n−íc th−îng l−u ®Ëp H =∇MNDBT - ∇®¸y ®Ëp = 146 - 104 = 42m α : Gãc kÑp gi÷a trôc däc cña hå vµ h−íng giã.Theo tµi liÖu tr¾c ®¹c , giã tÝnh to¸n lµ v« h−íng , nªn ta chän h−íng bÊt lîi α =0 Thay c¸c trÞ sè vµo (1-3) : )(367,01. 40.81,9 2000.3010.2 2 6 mh ==∆ − * X¸c ®Þnh chiÒu cao sãng øng víi møc b¶o ®¶m sãng 1% hs1% . Theo QPTL C1-78, chiÒu cao sãng leo cã møc b¶o ®¶m 1% x¸c ®Þnh nh− sau. hsl1% = K1 . K2 . K3 . K4 . hs1% (1-4). Trong ®ã : hs1% - ChiÒu cao sãng víi møc b¶o ®¶m 1%. - K1,K2,K3,K4 : C¸c hÖ sè. - X¸c ®Þnh hs1%: - Gi¶ thiÕt r»ng sãng ®ang xÐt lµ sãng n−íc s©u. H > 0,5 λ (1-5) - TÝnh c¸c ®¹i l−îng kh«ng thø nguyªn: V tg . , 2 . V Dg Trong ®ã : t: Thêi gian giã thæi liªn tôc, do kh«ng cã tµi liÖu ®o ta lÊy t = 6 giê. D = 2000 m. Ta cã 2.7063== 30 9,81.21600 V g.t 8,21 30 2000.81,9. 22 ==V Dg ðồ án môn học thủy công 7 Tra ®å thÞ h×nh P 2.1 GT - §ATC ta ®−îc. CÆp trÞ sè thø nhÊt:       = = τ ⇒= 0750 V hg 93 V g 27063 V tg 2 , . . . . . CÆp trÞ sè thø 2:       = = ⇒= 0095,0. 04,1. 18,2. 2 2 V hg V g V Dg τ Chän cÆp cã trÞ sè nhá.       = = 0095,0. 04,1. 2V hg V g τ 872,0 81,9 30.0095,0.0095,0 18,3 81,9 30.04,1.04,1 22 === === g Vh g V τ TrÞ sè λ d−îc x¸c ®Þnh nh− sau pi τλ .2 . 2g = (m) (1-6) )(8,15 14,3.2 182,3.81,9 2 m==λ KiÓm tra ®iÒu kiÖn (1-5) H = 42> 0,5 λ = 0,5 .15,8 = 7,9 m. VËy ta gi¶ thiÕt tÝnh to¸n theo sãng n−íc s©u lµ ®óng. TÝnh hs1% =K1%. sh (1-7) Trong ®ã K1% tra ë ®å thÞ h×nh P 2.1 GT - §ATC øng víi ®¹i l−îng )(8,21. 2 mV Dg = ðồ án môn học thủy công 8 Ta ®−îc K1% = 2,0 hs1% = 2,0 .0,872 = 1,788 (m) HÖ sè K1,K2 tra ë b¶ng P 2-3 GT §ATC, phô thuéc vµo ®Æc tr−ng líp gia cè m¸i vµ ®é nh¸m t−¬ng ®èi trªn m¸i. Tra ®−îc K1 = 1,0 ; K2 = 0,9. HÖ sè K3 tra ë b¶ng P2-4 GT §ATC, phô thuéc vËn tèc giã vµ hÖ sã m¸i m : K3 = 1,5 HÖ sè K4 tra ë h×nh P2-3 GT §ATC, phô thuéc vµo hÖ sè m¸i m vµ trÞ sè %1sh λ Víi: 837,8 788,1 8,15 %1 == sh λ S¬ bé chän m = 4 Tra ®−îc K4= 1,3 Thay c¸c ®¹i l−îng vµo (1-4) ⇒ hsl1%=1 . 0,9 . 1,5 . 1,3 . 1,788 = 3,138 (m) Thay c¸c sè liÖu tÝnh to¸n trªn vµo c«ng thøc x¸c ®Þnh cao tr×nh ®Ønh ®Ëp : ∇®® =MNDBT + ∆h + hsl + a ∇®® =144 + 0,007 + 2,457 + 0,5 = 146,96 (m) lÊy trßn ∇®®=147 m b, X¸c ®Þnh ∆h vµ 'slh øng víi giã b×nh qu©n lín nhÊt VmaxTB. Theo tra b¶ng P2-1 vµ ®Ò bµi ta cã VmaxTb = 12 m/s D’ = D + 300 m = 1800 m. a Hg DV h TB cos. . . 10.2 ' '2 max6− =∆ (m) (1-3)’ Trong ®ã: VmaxTB =12m/s : VËn tèc giã b×nh qu©n lín nhÊt (m/s) D’ =1800m : §µ sãng øng víi MNDGC g = 9,81m/s2 : Gia tèc träng tr−êng H’ : ChiÒu s©u n−íc tr−íc ®Ëp H’ = MNLTK - ∇®¸y ®Ëp = 147 - 104 = 43(m) ðồ án môn học thủy công 9 α : Gãc kÑp gi÷a trôc däc cña hå vµ h−íng giã. Theo tµi liÖu tr¾c ®¹c, giã tÝnh to¸n lµ v« h−íng , nªn ta chän h−íng bÊt lîi α =0 Thay c¸c trÞ sè vµo (1-3) )(0012,01. 43.81,9 1800.1210.2 2 6' mh ==∆ − X¸c ®Þnh h’sl . Theo QPTL C-1-78, chiÒu cao sãng leo cã møc b¶o ®Èm 1% x¸c ®Þnh nh− sau. h’sl1% =K1.K2.K3.K4. hs1%. Trong ®ã : hs1% - ChiÒu cao sãng víi møc b¶o ®¶m 1%. K1,K2,K3,K4 : C¸c hÖ sè. hs1% x¸c ®Þnh nh− sau ( Theo QPTL C1-78 ) . Gi¶ thiÕt r»ng tr−êng hîp ®ang xÐt lµ sãng n−íc s©u. H > 0,5 `λ (1-5)’ TÝnh c¸c ®¹i l−îng kh«ng thø nguyªn : V tg . , 2 . V Dg Trong ®ã : t lµ thêi gian giã thæi liªn tôc, do kh«ng cã tµi liÖu ®o ta lÊy t = 6 giê =21600(s) Ta cã 17658 12 21600819 V tg 2 == .,. 6,122 12 1800.81,9. 22 ==V Dg Tra ®å thÞ h×nh P2-1 GT §ATC ta ®−îc: Khi       = = τ ⇒= 120 V hg 25 V g 17658 V tg 2 , . , . .       = = ⇒= 018,0. 61,1. 6,122. 2 2 V hg V g V Dg τ Chän cÆp cã trÞ sè nhá. ðồ án môn học thủy công 10 264,0 81,9 12.018,0 )(969,1 81,9 12.61,1.61,1 2 == === h m g V τ TrÞ sè λ d−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau pi τλ .2 . 2g = (m) (1-6)’ 06,6 14,3.2 969,1.81,9 2 ==λ (m) KiÓm tra ®iÒu kiÖn (1-5)’ H = 43 > 0,5 λ ’ = 0,5 . 6,06 = 3,03 (m). VËy ta gi¶ thiÕt tÝnh to¸n theo sãng n−íc s©u lµ ®óng. TÝnh h’s1% =K1%. sh (1-7)’ Trong ®ã K1% tra ë ®å thÞ H×nh P2-2 GT §ATC øng ®¹i l−îng 6,122. 2 =V Dg Ta ®−îc K1% = 2,05 hs1% = 2,05 . 0,264 = 0,541 m HÖ sè K1,K2 tra ë b¶ng P2-3 GT§ATC, phô thuéc vµo ®Æc tr−ng líp gia cè m¸i vµ ®é nh¸m t−¬ng ®èi trªn m¸i. Tra ®−îc K1 = 1,0 ; K2 = 0,9 HÖ sè K3 tra ë b¶ng P2-4 GT§ATC, phô thuéc vËn tèc giã vµ hÖ sã m¸i m : K3 = 1,1 HÖ sè K4 tra ë h×nh P2-3 GT§ATC, phô thuéc vµo hÖ sè m¸i m vµ trÞ sè %1sh λ 20,11 541,0 06,6 %1 == sh λ ; Tra ta ®−îc K4= 1,3 Thay c¸c ®¹i l−îng vµo (1-4)’ h’sl1%= 1 . 0,9 . 1,1 . 1,3 . 0,541 = 0,70 m Thay c¸c sè liÖu võa tÝnh to¸n ®−îc vµo c«ng thøc tÝnh cao tr×nh ®Ønh ®Ëp øng víi mùc n−íc d©ng gia c−êng: ðồ án môn học thủy công 11 ∇®®=MNDGC + ∆h’ + h’sl + a’ ∇®® =147 + 0,0012 + 0,70 + 0,4 = 148,1(m) So s¸nh kÕt qu¶ tÝnh to¸n x¸c ®Þnh cao tr×nh ®Ønh ®Ëp øng víi 2 mùc n−íc theo quy ph¹m trªn, ®Ó thiªn vÒ an toµn chän cao tr×nh ®Ønh ®Ëp: Z®= 148,1(m) 2/. ChiÒu réng ®Ønh ®Ëp. Do thiÕt kÕ kh«ng cã yªu cÇu giao th«ng ta cã thÓ chän bÒ réng ®Ønh ®Ëp cho phï hîp víi cÊu t¹o vµ thi c«ng còng nh− khai th¸c, qu¶n lÝ vµ söa ch÷a ®Ëp dÔ dµng. Ta chän bÒ réng ®Ønh ®Ëp B = 5 m (trong ®ã cã kÓ ®Õn chiÒu dµy t−êng nghiªng ). II/. M¸i ®Ëp vµ c¬ ®Ëp 1/. M¸i ®Ëp : S¬ bé tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm, M¸i th−îng l−u: m1 = 0,05 . H + 2,0 M¸i h¹ l−u : m2 = 0,05 . H + 1,5 Trong ®ã: H lµ chiÒu cao ®Ëp. H= ∇®Ønh ®Ëp -∇®¸y ®Ëp = 148,1 - 104 = 44,1m Thay vµo c¸c c«ng thøc ta ®−îc: m1 = 0,05 . 44,1 + 2,0 = 4,2;m2 = 0,05 . 44,1 + 1,5 = 3.70 Ta chän s¬ bé m¸i nh− sau: M¸i th−îng l−u : m1 = 4,0 M¸i h¹ l−u : m2 = 3,50 2/. C¬ ®Ëp : Theo kinh nghiÖm nh÷ng ®Ëp cao trªn 10m th× trªn m¸i ®Ëp nªn bè trÝ c¸c c¬ ®Ó lµm ®−êng ®i l¹i kiÓm tra, qu¶n lý, ®Æt rOnh tho¸t n−íc m−a. C¬ ®Ëp cã t¸c dông lµm t¨ng thªm ®é æn ®Þnh cho m¸i, tËp trung vµ tho¸t n−íc m−a ®ång thêi b¶o ®¶m thuËn lîi cho qu¸ tr×nh thi c«ng, phôc vô tèt cho qu¸ tr×nh qu¶n lý, vËn hµnh vµ phßng chèng lò sau nµy. Trong ®iÒu kiÖn ®å ¸n nµy chiÒu cao ®Ëp ®O tÝnh to¸n ®−îc H® = 44,1m ta bè trÝ nh− sau: M¸i th−îng l−u kh«ng bè trÝ c¬ m= 4,0 M¸i h¹ l−u bè trÝ mét c¬ cã bÒ réng mÆt c¬ Bc¬=2m, cao tr×nh ®Ønh c¬ 131 m, trªn ®Ønh c¬ bè trÝ mét rOnh tËp chung n−íc ch¹y däc theo chiÒu dµi ðồ án môn học thủy công 12 ®Ëp, nèi tiÕp víi c¸c rOnh tho¸t n−íc ngang ®−îc bè trÝ ch¹y theo chiÒu m¸i ®Ëp III/. ThiÕt bÞ chèng thÊm Theo tµi liÖu cho, ®Êt ®¾p ®Ëp vµ nÒn cã hÖ sè thÊm kh¸ lín nªn cÇn cã thiÕt bÞ chèng thÊm cho ®Ëp vµ cho nÒn Theo mÆt c¾t däc tuyÕn ®Ëp ®O cho tÇng thÊm dµy T = 5 m. Nh− vËy chiÒu dµy tÇng thÊm n−íc t−¬ng ®èi máng. Ta chän h×nh chèng thÊm kiÓu t−êng nghiªng + ch©n r¨ng. VËt liÖu lµm ch©n r¨ng lµ ®Êt sÐt khai th¸c t¹i vÞ trÝ c¸ch vÞ trÝ x©y dùng ®Ëp 4 Km theo nh− tµi liÖu ®O cho, ch©n r¨ng ®−îc c¾m s©u xuèng nÒn ®¸ 1m. KÝch th−íc c¬ b¶n cña t−êng nghiªng vµ ch©n r¨ng ®−îc chän nh− sau: 1/. ChiÒu dµy t−êng nghiªng : Trªn ®Ønh : δ1≥ 1,0 m . Ta chän =1,0 m D−íi ®¸y : th−êng δ2 =       ÷ 4 1 10 1 . H trong ®ã H lµ chªnh lÖch cét n−íc thÊm tr−íc vµ sau t−êng, nh−ng kh«ng nhá h¬n 3m. Do ch−a x¸c ®Þnh ®−îc ®é chªnh lÖch cét n−íc thÊm tr−íc vµ sau t−êng nªn s¬ bé chän chiÒu dµy ®¸y t−êng nghiªng theo yªu cÇu cÊu t¹o δ2 =3m 2. Cao tr×nh ®Ønh t−êng : chän b»ng víi mÆt ®Ëp = + 148,1m. 3. ChiÒu dµy ch©n r¨ng: §Ó ®¶m b¶o nèi tiÕp gi÷a t−êng nghiªng vµ ch©n r¨ng t−¬ng ®èi thuËn ®ång thêi chiÒu dµy ch©n r¨ng kh«ng qu¸ lín ta kÐo dµi t−êng nghiªng xuèng phÝa d−íi nÒn mét kho¶ng sao cho chiÒu dµy ch©n r¨ng b»ng víi chiÒu dµy ®¸y t−êng nghiªng δtn =3m IV/. ThiÕt bÞ th¸t n−íc th©n ®Ëp 1/. Môc ®Ých: Do cã sù chªnh lÖch mùc n−íc th−îng h¹ l−u ®Ëp, trong ®Ëp xuÊt hiÖn dßng thÊm. C¸c dßng thÊm nµy nÕu m¹nh sÏ g©y ra nh÷ng hiÖn t−îng bÊt lîi cho ®Ëp nh− tr«i ®Êt, xãi mßn, x¹t lë m¸i ®Ëp vµ cã kh¶ n¨ng g©y ph¸ huû ®Ëp. Do vËy ta ph¶i cã c¸c biÖn ph¸p lµm gi¶m ¸p lùc thÊm b»ng c¸ch l¾p ®Æt thiÕt bÞ tho¸t n−íc nh»m ®−a dßng tho¸t ra h¹ l−u ®Ëp ®−îc dÔ dµng vµ an toµn, h¹ thÊp ®−êng bOo hoµ kh«ng cho dßng thÊm tho¸t ra ë m¸i h¹ l−u g©y s¹t lë m¸i dèc, ®−a dßng thÊm vµo vËt tho¸t n−íc t¨ng æn ®Þnh cho ®Ëp. 2/. H×nh thøc, cÊu t¹o thiÕt bÞ tho¸t n−íc : ðồ án môn học thủy công 13 a, PhÇn lßng s«ng : øng víi mÆt c¾t lßng s«ng lµ tr−êng hîp h¹ l−u ®Ëp cã n−íc. Tuy nhiªn theo tµi liÖu ®O cho mùc n−íc h¹ l−u lín nhÊt ∇MNHL= +112,5 m vËy so víi cao tr×nh ®Ønh ®Ëp mùc n−íc h¹ l−u kh«ng lín l¾m nªn ë ®©y chän h×nh thøc tho¸t n−íc kiÓu l¨ng trô. Cao tr×nh ®Ønh l¨ng trô chän cao h¬n mùc n−íc h¹ l−u lín nhÊt ®Ó ®¶m b¶o trong mäi tr−êng hîp ®−êng bOo hoµ kh«ng ®i xuyªn qua m¸i h¹ l−u. Trong ®å ¸n nµy dùa vµo kinh nghiÖm ®O cã tõ nh÷ng c«ng tr×nh ®O ®−a vµo sö dông ta chän cao tr×nh ®Ønh l¨ng trô tho¸t n−íc cao h¬n mùc n−íc h¹ l−u lín nhÊt 1,5m ∇ ®Ønh l¨ng trô = 112,5 + 1,5 = +114 m BÒ réng cña ®Ønh thiÕt bÞ tho¸t n−íc Btn =2 m. Khèi l¨ng trô ®−îc xÕp b»ng ®¸ héc hÖ sè m¸i chän nh− sau: HÖ sè m¸i phÝa h¹ l−u mhl=2.0 HÖ sè m¸i phÝa th−îng l−u mTL = 1,5 §Ó ®¶m b¶o kh«ng x¶y ra hiÖn t−îng tr«i ®Êt t¹i phÇn tiÕp gi¸p gi÷a th©n ®Ëp vµ vËt tho¸t n−íc ta bè trÝ tÇng läc ng−îc (Chi tiÕt xem trong b¶n vÏ) b, PhÇn trªn s−ên ®åi : Tõ cao tr×nh +11,4m trë lªn (Tõ cao tr×nh ®Ønh l¨ng trô) øng víi tr−êng hîp h¹ l−u ®Ëp kh«ng cã n−íc, ®Ó tiÕt kiÖm vËt liÖu mµ vÉn ®¶m b¶o an toµn ta bè trÝ thiÕt bÞ tho¸t n−íc kiÓu ¸p m¸i. Cao tr×nh ®Ønh cña thiÕt bÞ tho¸t n−íc kiÓu ¸p m¸i lu«n cao h¬n ®iÓm ra cña ®−êng bOo hoµ øng víi tõng vÞ trÝ cô thÓ lµ 0.5m. C/. TÝnh thÊm qua ®Ëp ®Êt vµ qua nÒn I-nhiÖm vô vµ tr−êng hîp tÝnh to¸n. 1.Môc ®Ých: TÝnh to¸n thÊm x¸c ®Þnh l−u l−îng dßng thÊm qua ®Ëp vµ nÒn.Trªn c¬ së ®ã t×m l−u l−îng tæn thÊt cña hå do dßng thÊm g©y ra vµ cã biÖn ph¸p phßng chèng thÊm thÝch hîp. X¸c ®Þnh ®−êng bOo hoµ, tõ ®ã t×m ra ®−îc ¸p lùc thÊm dïng tÝnh to¸n æn ®Þnh cña m¸i ®Ëp. KiÓm tra ®é bÒn thÊm cña ®Ëp vµ nÒn. 2/. C¸c tr−êng hîp tÝnh to¸n : Trong thiÕt kÕ ®Ëp ®Êt cÇn tÝnh thÊm víi c¸c tr−êng hîp lµm viÖc kh¸c nhau cña ®Ëp. ðồ án môn học thủy công 14 Th−îng l−u lµ MNDBT, h¹ l−u lµ mùc n−íc min t−¬ng øng; thiÕt bÞ chèng thÊm tho¸t n−íc lµm viÖc b×nh th−êng Th−îng l−u lµ MNLTK, h¹ l−u lµ mùc n−íc max t−¬ng øng. ë th−îng l−u mùc n−íc rót ®ét ngét. Tr−êng hîp thiÕt bÞ tho¸t n−íc lµm viÖc kh«ng b×nh th−êng. Tr−êng hîp thiÕt bÞ chèng thÊm bÞ háng. (Trong ®å ¸n nµy chØ tÝnh to¸n víi tr−êng hîp thø nhÊt). 3/. C¸c mÆt c¾t tÝnh to¸n : TÝnh víi 2 mÆt c¾t ®¹i biÓu MÆt c¾t lßng s«ng ( chç tÇng thÊm dµy nhÊt ) øng víi cao tr×nh ®¸y ®Ëp + 104 (m) MÆt c¾t s−ên ®åi ( ®Ëp trªn nÒn kh«ng thÊm ) øng víi cao tr×nh ®¸y ®Ëp +112,5(m) II/.TÝnh thÊm cho mÆt c¾t ë lßng s«ng. 1/. TÝnh cho tr−êng hîp MNDBT: T¹i mÆt c¾t nµy cã tÇng thÊm dÇy 5 m ( Theo c¾t däc ®O cho ) C¸c sè liÖu phôc vô tÝnh to¸n T¹i vÞ trÝ thÊp nhÊt cña lßng s«ng ∇®¸y s«ng = 104 m Cao tr×nh ®Ønh ®Ëp so víi cao tr×nh ®¸y s«ng H = 148,1 - 104 = 44,1 h1 Lµ ®é s©u n−íc tr−íc ®Ëp h1= 40 m ; m1= 40 ; mtb = 3,375 L= m1.H®+B®Ëp+mtb(∇®Ønh ®Ëp - ∇®Ønh l¨ng trô)- mlt(∇®Ønh lang trô - ∇mùc n−íc h¹ l−u) L = 4. 44,1 + 5 + 3,375 . ( 148,1 - 114 ) - 1,5( 114 - 112,5 ) = 294(m) T = 5 m. δ: §é dµy trung b×nh t−êng nghiªng δ = )(2 2 31 m= + Zo= δcosα =2,4.cos 14o56’ =1,94 (m) h2: §é s©u mùc n−íc h¹ l−u h2= ∇MNHL - ∇®¸y s«ng = 112,5 - 104 = 8,5(m) HÖ sè thÊm cña ®Êt ®¾p ®Ëp : k® = 10 -5 cm/s. HÖ sè thÊm cña ®Êt nÒn : kn =10 -6 cm/s. HÖ sè thÊm ®Êt sÐt lµm tÇng chèng thÊm k0 = 4.10 -9 cm/s. ðồ án môn học thủy công 15 5,8.5,15.44,0294 40 10).4229(2 40 10 36 3 2 3 2 5 −+ − + − − = −− h h h q S¬ ®å tÝnh to¸n nh− sau: Zo=1,94m δ=2,0m mh3 h3 m1=3,25 X 104 m1 = 4 ,0 MNTL +144m +112,5m Dïng ph−¬ng ph¸p ph©n ®o¹n ®Ó tÝnh. Bá qua ®é cao hót n−íc ao ë cuèi dßng thÊm, l−u l−îng ®¬n vÞ q vµ ®é s©u h3 sau t−êng nghiªng ®−îc x¸c ®Þnh tõ hÖ ph−¬ng tr×nh sau: ) sin .( T t hh 2 Zhh kq 310 2 3 22 1 0 − + αδ −− = 2 , 23 3 2 2 2 3 44,0 )( .)(2. hmTL Thh k mhL hh Kq lt nd −+ − + − − = Thay c¸c trÞ sè vµo ph−¬ng tr×nh trªn ta cã : 4 5).40( . '2014sin.0,2.2 94,140 10.4 30 22 3 2 9 hhq −+−−= − LËp b¶ng tÝnh thö dÇn ta ®−îc kÕt qu¶ : q = 5,43.10-6 (m2/s) ; h3 = 17,56 m Ph−¬ng tr×nh ®−êng bOo hoµ trong hÖ trôc to¹ ®é XOY: (To¹ ®é trong h×nh vÏ) x mhL hh hy . 3 2 2 2 32 3 − − −= nx 05,1308. .56,17,4294 5,856,1756,17 22 2 −= − − −= B¶ng tÝnh to¹ ®é c¸c ®iÓm trªn ®−êng bo hoµ MÆt c¾t lßng s«ng TT x Y 1 0 17,54993 2 30 16.628 3 60 15.65 ðồ án môn học thủy công 16 4 90 14.61 5 120 13.49 6 150 12.27 7 180 10.91 8 200 9.90 9 210 9.35 10 224,5 8.50 III/. TÝnh thÊm cho mÆt c¾t s−ên ®åi. T¹i mÆt c¾t nµy nÒn ®Ëp kh«ng thÊm n−íc , h¹ l−u kh«ng cã n−íc, tho¸t n−íc kiÓu ¸p m¸i. 1/. L−u l−îng thÊm a. S¬ ®å tÝnh: K® h3 0 y MNTL +144m Ko m =4 x ðồ án môn học thủy công 17 §©y lµ tr−êng hîp ®Ëp trªn nÒn kh«ng thÊm n−íc, thiÕt bÞ tho¸t n−íc kiÓu ¸p m¸i ph−¬ng tr×nh tÝnh to¸n x¸c ®Þnh q® , h3 vµ ao nh− sau: )'..(2 ).( 3 2 0 2 3 o d ammhL ahK q −− − = 5.0' . + = m a Kq od αδ sin.2. 22 3 2 1 0 Zohh Kq −− = δ = (1+3,0)/2 = 2,0 m ; α = arccotg(m) Zo = δ.cosα = 2,0. 0,97 = 1,94 m Sinα = 0,242 Cao tr×nh ®¸y ®Ëp t¹i mÆt c¾t nµylÊy b»ng +10 m. m1 =40 : hÖ sè m¸i dèc th−îng l−u. h1 = 144 - 112,5 = 31,5m L = (m + m’) . (∇®Ønh ®Ëp - ∇®¸y) + B =7,375(1478,1 - 112,5)+5=262,55 T−êng nghiªng lµm tõ ®Êt sÐt chÕ bÞ cã hÖ sè thÊm Ko = 4.10 -9 (m/s) Bá qua ®é cao hót n−íc ao( lÊy ao = 0) Ta cã q= ) sin20 20( 22 3 2 x hm K o −− q= ))(2( 31 2 3 hmL h K d − Gi¶ hÖ ph−¬ng tr×nh trªn ta ®−îc q = 3,438 .10-6 (m2/s) h3 = 12,76 m §−êng bOo hoµ t−îng tr−ng cã d¹ng. xxx K qhy d 69,08,162. 10 10.438,3.276,12.2 5 6 3 2 −=−=−= − − ðồ án môn học thủy công 18 B¶ng tÝnh to¸n to¹ ®é ®iÓm thuéc ®−êng b%o hoµ mÆt c¾t s−ên ®åi TT X Y 1 0 12.26 2 25 12.06 3 50 11.33 4 75 10.54 5 100 9.69 6 125 8.75 7 150 7.70 8 175 6.48 9 200 4.98 10 225 2.75 D/. tÝnh to¸n æn ®Þnh m¸i ®Ëp. I/. Tr−êng hîp tÝnh to¸n. Theo qui ®Þnh cña qui ph¹m, khi thiÕt kÕ ®Ëp ®Êt, cÇn kiÓm tra æn ®Þnh víi c¸c tr−êng hîp sau : 1/. Cho m¸i h¹ l−u Khi th−îng l−u lµ mùc n−íc d©ng b×nh th−êng, h¹ l−u lµ chiÒu s©u n−íc lín nhÊt cã thÓ x¶y ra, thiÕt bÞ chèng thÊm vµ tho¸t n−íc lµm viÖc b×nh th−êng (tæ hîp c¬ b¶n). Khi th−îng l−u cã MNLTK, sù lµm vÖc b×nh th−êng cña thiÕt bÞ tho¸t n−íc bÞ ph¸ ho¹i (tæ hîp ®Æc biÖt). 2/. Cho m¸i th−îng l−u Khi mùc n−íc hå rót nhanh tõ MNDBT ®Õn mùc n−íc thÊp nhÊt cã thÓ x¶y ra (c¬ b¶n). Khi mùc n−íc th−îng l−u ë cao tr×nh thÊp nhÊt (nh−ng kh«ng nhá h¬n 0,2 H®Ëp ) – (tæ hîp c¬ b¶n). Khi mùc n−íc hå rót nhanh tõ MNLTK ®Õn mùc n−íc thÊp nhÊt cã thÓ x¶y ra (tæ hîp ®Æc biÖt). Trong ®å ¸n nµy chØ giíi h¹n tÝnh to¸n æn ®Þnh cho m¸i h¹ l−u trong tr−êng hîp th−îng l−u lµ MNDBT vµ h¹ l−u cã mùc n−íc max II/. TÝnh to¸n æn ®Þnh m¸i b»ng ph−¬ng ph¸p cung tr−ît. ðồ án môn học thủy công 19 1/. T×m vïng cã t©m tr−ît nguy hiÓm : Sö dông 2 ph−¬ng ph¸p a, Ph−¬ng ph¸p Filennit : Theo Filennit, t©m tr−ît nguy hiÓm n»m ë l©n cËn ®−êng MM’(h×nh vÏ). §iÓm M’ ®−îc x¸c ®Þnh dùa vµo c¸c gãc α vµ β, c¸c gãc nµy phô thuéc ®é dèc m¸i ®Ëp tra b¶ng (4-1) gi¸o tr×nh Thuû C«ng tËp I trang 79. Trong tr−êng hîp nµy mTB = 3,375 → α = 35 o vµ β = 25o . §iÓm M ®−îc x¸c ®Þnh nh− trong h×nh vÏ. b, Ph−¬ng ph¸p Fan®ªep Theo ph−¬ng ph¸p nµy t©m cung tr−ît nguy hiÓm n»m ë l©n cËn h×nh thang cong abcd (h×nh vÏ) . §Ó x¸c ®Þnh khu vùc nµy th× tõ ®iÓm gi÷a m¸i ®Ëp h¹ l−u ( khi m¸i cã ®é dèc kh¸c nhau th× lÊy trÞ sè trung b×nh) ta kÎ mét ®−êng th¼ng ®øng vµ mét ®−êng hîp víi m¸i dèc mét gãc 85o. Còng lÊy ®iÓm ®ã lµm t©m vÏ c¸c cung trßn cã b¸n kÝnh R vµ r, c¸c b¸n kÝnh nµy phô thuéc vµo chiÒu cao ®Ëp vµ ®é dèc m¸i trung b×nh. Tra b¶ng 4-2 gi¸o tr×nh Thuû C«ng tËp I trang 80 ta ®−îc: r/H =1,19; R/H=2,84 Víi H® = 44,1 m → r = 52,48 m ; R = 125,2m . KÕt hîp hai ph−¬ng ph¸p ta t×m ®−îc ph¹m vi cã kh¶ n¨ng chøa t©m cung tr−ît nguy hiÓm nhÊt lµ ®o¹n AB. Trªn ®ã ta gi¶ ®Þnh c¸c t©m O1 , O2 ,O3 ... v¹ch c¸c cung tiÕp xóc víi tÇng kh«ng thÊm n−íc cña nÒn ®Ëp (TiÕp xóc víi nÒn ®¸), tiÕn hµnh tÝnh to¸n hÖ sè an toµn æn ®Þnh K1, K2 ,K3... cho c¸c cung t−¬ng øng, vÏ biÓu ®å quan hÖ gi÷a K i vµ vÞ trÝ t©m Oi ta x¸c ®Þnh ®−îc trÞ sè Kmin øng víi c¸c t©m O. Tõ vÞ trÝ cña t©m O øng víi Kmin ®ã kÎ ®−êng th¼ng NN vu«ng gãc víi ®−êng MM1 ,trªn ®−êng NN ta l¹i lÊy c¸c t©m O kh¸c v¹ch c¸c cung tr−ît míi, gi¶ thiÕt c¸c cung tr−ît nµy còng tiÕp xóc víi nÒn ®¸, tÝnh hÖ sè K øng víi c¸c cung nµy, vÏ biÓu ®å quan hÖ gi÷a Ki vµ vÞ trÝ t©m Oi ta x¸c ®Þnh ®−îc trÞ sè Kmin min øng víi c¸c cung tr−ît gi¶ thiÕt. 2/. X¸c ®Þnh hÖ sè an toµn K cho mét cung tr−ît bÊt kú : Theo Ghecxevanop ta chia khèi tr−ît thµnh c¸c d¶i cã chiÒu réng d¶i lµ b víi b = R/m, (R-b¸n kÝnh vßng cung tr−ît, m-sè nguyªn lÊy b»ng 10-20 tuú theo tõng cung tr−ît). Ta cã c«ng thøc tÝnh hÖ sè æn ®Þnh: K = ( ) ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ +− = n nnnnn gt ct T lCtgWN M M ϕ. (3-2) C¸c ký hiÖu trong b¶ng tÝnh : ϕn , Cn- gãc ma s¸t trong vµ lùc dÝnh ®¬n vÞ ë ®¸y d¶i thø n . ln- bÒ réng d¶i thø n : ln=b/cosαn (m) Wn- ¸p lùc thÊm ë ®¸y d¶i thø n: Wn=γn.hn.ln (T/m) . ðồ án môn học thủy công 20 γn : Träng l−îng riªng cña n−íc γn = 1 (T/m). sinαn = m n (trong ®ã n lµ sè thø tù d¶i) Nn,Tn-thµnh phÇn ph¸p tuyÕn vµ tiÕp tuyÕn cña träng l−îng d¶i Gn Nn = Gn . cosαn (T/m) Tn = Gn . sinαn (T/m) Gn- träng l−îng d¶i thø n: Gn = b(Σγi.hi) hichiÒu cao trung b×nh cña phÇn d¶i t−¬ng øng cã dung träng lµ γi §èi víi ®Êt, ®¸ ë trªn ®−êng bOo hoµ lÊy dung träng tù nhiªn γtn . §èi víi ®Êt, ®¸ ë d−íi ®−êng bOo hoµ lÊy dung träng bOo hoµ γbh . γbh = γk + γn . n n : hÖ sè rçng cña ®Êt γk : träng l−îng riªng kh« Dùa vµo c«ng thøc trªn vµ c¸c sè liÖu ®Çu bµi ®O cho lËp c¸c b¶ng tÝnh x¸c ®Þnh trÞ sè Kmin minb (Trang bªn) Tõ c¸c sè liÖu trong b¶ng ta x¸c ®Þnh ®−îc Kminmin=1,28 3/. §¸nh gi¸ tÝnh hîp lý cña m¸i. M¸i ®Ëp ®¶m b¶o an toµn vÒ tr−ît nÕu tho¶ mOn ®iÒu kiÖn Kmin<[K] Trong ®ã [K] phô thuéc cÊp c«ng tr×nh vµ tæ hîp lùc t¸c dông lªn c«ng tr×nh ®ã (tra b¶ng P1-7 GT §AMN : [K] = 1,2 Tuy nhiªn cÇn ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn kinh tÕ, cÇn khèng chÕ : Kmin ≤ 1,15 [K] Theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n trong c¸c b¶ng tÝnh trªn hÖ sè an toµn nhá nhÊt [K]<Kminmin=1,28<1,15[K] VËy m¸i ®Ëp tho¶ mOn c¶ 2 ®iÒu kiÖn vÒ kinh tÕ vµ kÜ thuËt. E. CÊu t¹o chi tiÕt. I.§Ønh ®Ëp V× trªn ®Ønh ®Ëp kh«ng lµm ®−êng giao th«ng nªn chØ cÇn phñ 1 líp d¨m sái dÇy 20 Cm . MÆt ®Ønh ®Ëp dèc vÒ 2 phÝa ®é dèc i=2% II.B¶o vÖ m¸i ®Ëp. ðồ án môn học thủy công 21 1. M¸i th−îng l−u: Theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n chiÒu cao sãng øng víi møc b¶o ®¶m sãng 1% lµ 1,4 m víi chiÒu nh− vËy ta chän h×nh thøc b¶o vÖ m¸i = ®¸ l¸t khan 2. M¸i h¹ l−u: M¸i h¹ l−u ®Ëp cÇn ®−îc b¶o vÖ chñ yÕu chèng xãi do n−íc m−a g©y ra. ë ®©y ta chän ph−¬ng ph¸p trång cá ®Ó b¶o vÖ m¸i. Trªn m¸i h¹ l−u ®Ëp ®µo c¸c rOnh nhá nghiªng víi trôc ®Ëp 1 gãc 45o ®Ó tËp trung n−íc m−a, ®ång thêi ph©n khu vùc trång cá thµnh c¸c « nhá. Trong c¸c rOnh nµy cã xÕp ®¸ d¨m ®Ó gi¶m tèc ®é n−íc ch¶y, n−íc tõ c¸c rOnh tËp trung vµo c¸c m−¬ng ngang bè trÝ t¹i c¬ ®Ëp. III. Nèi tiÕp ®Ëp víi nÒn vµ bê. 1. Nèi tiÕp ®Ëp víi nÒn. T¹i c¸c vÞ trÝ tiÕp xóc gi÷a ®Ëp vµ nÒn ta tiÕn hµnh bãc bá 1 líp ®Êt phong ho¸ m¹nh chiÒu dµy trung b×nh líp ®Êt bãc bá lµ 1m. 2. Nèi tiÕp ®Ëp víi bê. §Ó ®¶m b¶o an toµn vÒ thÊm, tr¸nh hiÖn t−îng n−íc thÊm qua phÇn nèi tiÕp gi÷a th©n ®Ëp vµ bê ®¸ ta dïng ®Êt sÐt t¹o ch©n r¨ng c¾m s©u vµo bê ®¸ 1 kho¶ng 0,5 m. G. KÕt luËn. Hµ Néi, ngµy …./…./2010 Sinh viªn thùc hiÖn