Bài tập lớn Công trình thủy lợi Nhiệm vụ bài tập lớn Dạng đề tài: 1. Thiết kế đập đất đồng chất không có thiết bị thoát nớc 2. Thiết kế đập bê tông trọng lực theo phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng 3. Thiết kế đập đá có tờng lõi Sinh viên: Đỗ Thị Hải Yến Ngày giao đề: Ngày nộp: I . Số liệu ban đầu: 1. Trờng hợp 1: TK đập đá có tờng lõi Mực nớc thợng lu : H 1 = 25 m Mực nớc hạ lu : H 2 = 0 Chiều sâu tầng thấm : T = 9,2 m Hệ số thấm của tờng : K t = 10 -7 m/24h Đất sét pha cát có : Đ = 1,5 T/m 3 Hệ số thấm của nền : K n = 10 -4 cm/s Lực dính : C = 2,5 T/m 2 2. Trờng hợp 2: TK đập BT trọng lực theo phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng Mực nớc thợng lu : H 1 = 26m Mực nớc hạ lu : H 2 = 0 Trọng lợng riêng của tờng : đ = 2,3 T/m 3 Hệ số thấm của nền : K n = 0,1 m/ngđ Lực dính : C = 1T/m 2 Hệ số ma sát f = 0,7 3. Trờng hợp 3: TK đập đất đồng chất không có thiết bị thoát nớc Mực nớc thợng lu : H 1 = 25 m Mực nớc hạ lu : H 2 = 0 Chiều sâu tầng thấm : T = 9,2 m Hệ số thấm của tờng : K t = 10 -5 cm/s Đất sét pha cát có : Đ = 1,5 T/m 3 Hệ số thấm của nền : K n = 10 -4 cm/s Lực dính : C = 2,5 T/m 2 2. Yêu cầu 2.1 . Nội dung 2.1.1. Đập đá có tờng lõi: STT Công việc Tiến độ Thực hiện 1 Thiết kế mặt cắt của đập 2 Xác định kích thớc của tờng 3 Xác định lu lợng thấm và đờng bão hoà của đập và nền Sinh viên: Đỗ Thị Hải Yến Trang: Bài tập lớn Công trình thủy lợi 4 Kiểm tra ổn định của đập : - Kiểm tra trợt phẳng - Kiểm tra ổn định lật 2.1.2. Đập BT trọng lực theo phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng STT Công việc Tiến độ Thực hiện 1 Thiết kế mặt cắt của đập 2 Xác định kích thớc của tờng 3 Xác định lu lợng thấm và đờng bão hoà của đập và nền theo phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng 4 Kiểm tra ổn định của đập : - Kiểm tra trợt phẳng - Kiểm tra ổn định lật 2.1.3. Đập đất đồng chất không có thiết bị thoát nớc STT Công việc Tiến độ Thực hiện 1 Thiết kế mặt cắt của đập 2 Xác định kích thớc của tờng 3 Xác định lu lợng thấm và đờng bão hoà của đập và nền 4 Kiểm tra ổn định của đập : - Kiểm tra trợt phẳng - Kiểm tra ổn định lật - Kiểm tra ổn dịnh mái dốc theo phơng pháp trơt cung tròn 2.2 Quy cách 2.2.1.Nêu ngắn gọn lí thuyết áp dụng trớc khi tính. 2.2.2.Các hình vẽ minh hoạ , bảng biểu ,đồ thị phải có tên và đánh số thứ tự. 2.2.3.Các công thức phải đánh số thứ tự. 2,2,4. Nếu áp dụng tin học vào tính toán phải đa vào phụ lục. 2.2.5.Thuyết minh khổ A4, bìa nilon, các đồ thị vẽ trên giấy kẻ li(khuyến khích làm bằng máy tính) bao gồm các phần theo trình tự sau: - Bìa ngoài; - Nhiệm vụ BTL; - Mục lục; - Nội dung tính toán; - Phụ lục tính toán; - Tài liệu tham khảo. 2.3. Thởng, phạt: 2.3.1.Thởng - áp dụng tin học - Nộp sớm - Trình bày đẹp, đúng quy cách - Lí do khác 2.3.2.Phạt - Không áp dụng tin học - Chậm tiến độ - Trình bày xấu, không đúng quy cách - Lí do khác 2.3.3.Đánh giá của giáo viên hớng dẫn Sinh viên: Đỗ Thị Hải Yến Trang: Bài tập lớn Công trình thủy lợi Giáo viên hớng dẫn Nguyễn Thị Bích Thảo Sinh viên: Đỗ Thị Hải Yến Trang: Bài tập lớn Công trình thủy lợi mục lục Chơng I : 5 Thiết kế đập đá có tờng lõi 5 1 . Cơ sở lí thuyết 5 I. Thiết kế đập đá: 5 II. Tính thấm cho đập đá: 5 III. Tính thấm cho đập đá tờng lõi: 6 1 . Điều kiện áp dụng 6 I. Xác định các kích thớc cơ bản của đập : 6 II. Tính thấm qua đập đá: 7 III. Tải trọng tác dụng lên đập: 8 V. Kiểm tra ổn định của đập : 10 Chơng II: 12 Thiết kế đập bê tông trọng lực 12 1 1. Cơ sở lí thuyết 12 I. Thiết kế mặt cắt đập: 12 II. Xác định bè dày đế đập theo điều kiện ứng suất: 12 III. Xác định chiều dày đế đập theo điều kiện ổn định trợt: 14 IV. Phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng ( phơng pháp kéo dài đờng chu vi thấm): 14 1 . Điều kiện áp dụng 15 I. Xác định bề dày của đập theo điều kiện ứng suất : 15 II. Xác định đáy đập theo điều kiện ứng suất 16 III. Tính lu lợng thấm theo phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng 17 IV.Xác định tải trọng tác dụng lên công trình 17 V. Kiểm tra ổn định của đập 19 Chơng III: 21 Thiết kế đập đất đồng chất 21 1 . Cơ sở lí thuyết 21 I. Khái niệm về đập đất: 21 II. Sơ đồ tính thấm đập đất đồng chất trên nền không thấm 21 III. Tính toán thấm qua đập đất đồng chất trên nền không thấm 23 1 . Điều kiện áp dụng 24 I. Xác định các kích thớc cơ bản của đập : 24 II. Tính toán lu lợng thấm qua đập và nền : 25 III. Vẽ đờng bão hoà: 26 IV.Xác định tải trọng tác dụng lên công trình 26 V. Kiểm tra ổn định của đập 28 VI. Kiểm tra ổn định trợt mái dốc theo phơng pháp trợt cung tròn 29 Sinh viên: Đỗ Thị Hải Yến Trang: Bài tập lớn Công trình thủy lợi Chơng I : Thiết kế đập đá có tờng lõi 11. Cơ sở lí thuyết I. Thiết kế đập đá: 1. Đỉnh đập: - Chiều rộng đỉnh đập đợc xác định theo yêu cầu giao thông, theo điều kiện thi công và quản lí khai thác. - Nếu không có giao thông thì B = 0,1.H và B không đợc nhỏ quá 5m - Nếu có giao thông thì B = 0,1.H và B không đợc nhỏ quá 4m Cao trình đỉnh đập đ đ = MN_dâng bình thờng + d Hoặc : đ đ = MN_lũ + d Trong đó : d , d - độ vợt cao của đỉnh đập so với MN_dâng và MN_lũ b. Mái dốc đập: - Độ dốc mái đập phụ thuộc vào tính chất của đá, chiều cao đập, cấu tạo thân đập và cấp động đất tại vị trí xây dựng - Đối với đập có tờng nghiêng thì + Mái HL = 1/1,25 - 1/1,5 + Độ dốc tờng ( mái trong) = 1/1 - 1/3,5 + Độ dốc tờng ( mái ngoài) = 1/2,5 - Đối với đấp có tờng lõi chống thấm mềm: + Mái HL m = 1/1,75 - 1/2 + Mái TL m = 1/1,75 - 1/2,5 - Đối với đập đá đổ: mái dốc đợc xác định bằng thí nghiệm, thờng lấy là 1/1,3 - 1/1,4. Nếu cần tăng tính ổn định ta làm thêm các cơ đập ở mái dốc HL. Cơ đập rộng từ 1 - 2m để thuận tiện cho việc đi lại, kiểm tra và thi công. II. Tính thấm cho đập đá: Mục đích chủ yếu tính thấm qua đập đá là xác định lu lợng thấm qua tờng nghiêng hoặc tờng lõi. Giả sử có 1 môi trờng đá đổ, do các khe rỗng đá lớn nên sự chuyển động của n- ớc không tuân theo định luật Đacxy, dòng thấm qua đá là dòng chảy rối có thể tính toán gần đúng theo công thức của Pavolopxki. Sơ đồ tính toán nh hình vẽ. Tại mặt cắt N-N có cột nớc thấm là y, ta có pt lu lợng thấm nh sau: x3 yH K q 33 1 2 2 = (phơng trình xác định đờng bão hoà) Khi x = L thì y = H 2 L3 HH K q 3 2 3 1 2 2 = Sinh viên: Đỗ Thị Hải Yến Trang: Bài tập lớn Công trình thủy lợi Trong đó: q lu lợng thấm đơn vị K hệ số thấm của đá phụ thuộc vào độ rỗng p, hình dạng và kích thớc của viên đá, tra bảng 6-1/Tr 144/GT thủy công. III. Tính thấm cho đập đá tờng lõi: Khi tính thấm qua đập đá có lõi giữa ta giả định rằng coi MN TL đến tận tâm t- ờng lõi tức là tổn thất cột nớc đến phần đá đổ và phần trớc lõi là không đáng kể. Khi tính thấm chỉ tính dòng thấm qua lõi dựa vào lới thấm. Khi 5,0 L H 1 < thì h o đợc xác định theo công thức sau: ) 2 (tg1 b 65,0h o = Trong đó: - góc hợp bởi giữa tờng nghiêng và đáy nằm ngang J - gradien của dòng thấm đi qua ở mép hạ lu J t = sin J p = sin.tg = cos sin J - góc của đờng dòng tạo với mặt hạ lu tại điểm đang xét Lu lợng thấm qua lõi đợc xác định theo công thức q = K. K hệ số thấm của tờng lõi - diện tích biểu đồ 12. Điều kiện áp dụng I. Xác định các kích thớc cơ bản của đập : 1. Cao trình đỉnh đập : đ đ = MN_dâng bình thờng + d Hoặc : đ đ = MN_lũ + d Trong đó : d , d - độ vợt cao của đỉnh đập so với MN_dâng và MN_lũ đ đ = 25 + 1,5 = 26,5 m 2. Chiều rộng đỉnh đập : Sinh viên: Đỗ Thị Hải Yến Trang: Bài tập lớn Công trình thủy lợi Chiều rộng đỉnh đập đợc xác định theo yêu cầu cấu tạo, giao thông nhng bề rộng nhỏ nhất phải không đợc nhỏ quá 5 m . Lấy chiều rộng đỉnh đập : B = 5 m 3. Mái đập : Độ dốc mái đập phụ thuộc vào chiều cao đập, loại đá đổ, cấu tạo thân đập và cấp động đất tại vị trí xây dựng công trình. Sơ bộ chọn mái dốc đập nh sau: Mái thợng lu m = 2,5 Mái hạ lu m = 1,4 Nhng đập cao > 15 m, để thi công thuận tiện và tăng ổn định mái dốc, mái đập thờng có độ dốc thay đổi, trị số thay đổi m = 0,5, ngoài ra còn bố trí các cơ đập có chiều rộng 1,5 m để ngời đi lại và thoát nớc dễ dàng. II. Tính thấm qua đập đá: Khi tính thấm qua đập đá có tờng lõi giữa ngời ta giả thiết rằng coi MN thợng lu đến tận tâm tờng lõi tức là tổn thất cột nớc đến phần đá đổ và phần trớc lõi là không đáng kể. Khi tính thấm chỉ tính dòng thấm qua lõi dựa vào lới thấm Vẽ hình và xác định L ta có: L = 54,4 Có 5,0478,0 4,54 5,26 L H 1 <== thì h 0 đợc xác định theo công thức sau: ( ) ( ) m84,10 4790tg1 5 .65,0 90tg1 b .65,0h 000 0 = = = Trong đó: : góc hợp bởi giữa tờng nghiêng và đáy nằm ngang. Lấy = 47 0 Đập đá có tờng lõi J : gradien của dòng thấm đi qua ở mép hạ lu J t = sin J p = sin.tg = cos sin J : góc của đờng dòng tạo với mặt hạ lu tại điểm đang xét Sinh viên: Đỗ Thị Hải Yến Trang: Bài tập lớn Công trình thủy lợi STT MN 0 0 J 1 14,16 47 16 0,761 2 9 47 21 0,783 3 5,6 47 27 0,821 4 3,2 47 33 0,872 5 1,4 47 40 0,955 6 0 47 47 1,072 0,761 0,783 0,821 0,872 0,955 1,072 Sơ đồ lới thấm Lu lợng thấm qua lõi đợc xác định theo công thức: q = K t . Trong đó: K t : hệ số thấm của tờng lõi (= 10 -7 m/24h) : diện tích biểu đồ (= 11,803m 2 ) q =11,803. 10 -7 m 3 /24h III. Tải trọng tác dụng lên đập: 1. Tải trọng bản thân và áp lực thuỷ tĩnh : Thành phần lực thuỷ tĩnh lớn nhất tại đáy: P = .H = 25 T/m 2 W 1 = P.H/2 = 25.25/2 = 312,5 T Sinh viên: Đỗ Thị Hải Yến Trang: Bài tập lớn Công trình thủy lợi e = H/3 = 8,33 m áp lực nớc tác dụng trên mái dốc : W 2 = V n . n = 25.2,5.25.1/2 = 781,25 T áp lực đẩy nổi : W 3 = 0,5.25.(26,5.2,5 + 7,66 + 26,5.1,4)/2 = 693,81 T Trọng lợng bản thân đập : G 1 = (26,5.2,5 20).26,5.1,7/2 = 580,125 T G 2 = 21. 2 402 + .1,7 = 749,70 T G3 = (21.2 20).21.1,7/2 = 392,70 T Tổng trọng lợng : G = 1722,525 T Tải trọng sóng : Sơ đồ tính áp lực sóng lên công trình dạng mái nghiêng: MNTT đỉnh đê f 0.1Pd 0.4Pd Pd 0.4Pd 0.1Pd Tải trọng sóng tác dụng lên đập dạng mái nghiêng đợc xác định theo công thức: ).m/T(h P.k.kP 2 2nbnod = (2-4). Trong đó: -Trọng lợng riêng của nớc ( =1T/m 3 ). h - Chiều cao sóng.( = 2,5m) 2 P - áp lực sóng tơng đối lớn nhất trên điểm 2 theo bảng 2.5 với h = 2,5m 2 P =1,9. k nb -Hệ số xác định theo bảng 2.4 với 6,5 5,2 14 h == ta có k nb =0,85. k no -Hệ số xác định theo công thức: Sinh viên: Đỗ Thị Hải Yến Trang: Bài tập lớn Công trình thủy lợi 264,1 ) 14 5,2 15,1028,0.(5,2 14 5,2 .8,485,0 ) h .15,1028,0.(m h .8,485,0k no = ++= + += Vậy thay vào công thức 2-4 ta có P d = 5,105T/m 2 . Xác định tung độ z 2 : ).BA)(1m.21( m 1 Az 2 2 2 +++= (2-5) Trong đó: A= 09,5 5,2 5,21 ) 5,2 14 .23,047,0(5,2 m m1 ) h 23,047,0.(h 2 2 2 2 = + += + + B= .55,1 h ).25,0m84,0(95,0.h = Thay A, B và m = 2,5 vào công thức 2-5 ta có z 2 = 2,248m. Xác định các khoảng cách l i : l 1 =0,0125L ;l 2 =0,0265L ; l 3 =0,0325L ; l 4 =0,0675L (2-6). Với L = .m12,23 15,2 14.5,2 1m .m 4 2 4 2 = = Thay L vào hệ thống công thức 2-6 ta có l 1 =0,289 m; l 2 =0,612m ; l 3 =0,751m; l 4 =1,561m. V. Kiểm tra ổn định của đập : 1. Kiểm tra ổn định trợt phẳng: Tổng lực giữ : P giữ = (G + W 2 W 3 + 2.P d .cos).0,7 = (1722,525 + 451,25 472,63 + 2.5,105.cos21,8 ).0,7 = 1197,44T Tổng lực gây trợt : P tr = W 1 + 2.P d .sin = 180,5 + 2.5,105.sin21,8 = 184,29 T Hệ số ổn định trợt : K tr = [ ] 5,1K50,6 29,184 44,1197 P P tr tr giu =>== Vậy đập ổn đinh trợt 2. Kiểm tra ổn định lật : Tổng mô men giữ : M giữ = G 1 .e 1 + G2.e 2 + G 3 .e 3 + W 2 .e 4 = 580,125.72,5 + 749,7.48,75 + 392,7.28,5 + 451,25.82 = 126801,4 Tm Tổng mô men lật : Sinh viên: Đỗ Thị Hải Yến Trang: [...]... ống Đập đất đợc phân loại theo nhiều cách Phân loại theo cấu tạo ta có các loại đậpnh sau: 1 Đập đất đồng chất: Toàn bộ thân đập đợc đắp bằng một loại đất 2 Đập đất không đồng chất : Thân đập đợc đắp bằng nhiều loại đất 3 Đập đất có tờng nghiêng mềm hoặc cứng 4 Đập đất có tờng lõi mềm hoặc cứng 5 Đập hỗn hợp II Sơ đồ tính thấm đập đất đồng chất trên nền không thấm Lời giải của phơng pháp thuỷ lực 1... II: Thiết kế đập bê tông trọng lực (Phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng) 11 Cơ sở lí thuyết I Thiết kế mặt cắt đập: Phân tích mặt cắt kinh tế của đập Khi thiết kế mặt cắt của đập thờng xét tới 3 điều kiện: - Điều kiện ổn định: Đảm bảo hệ số an toàn ổn định trợt trên mặt cắt nguy hiểm nhất phải lớn hơn một trị số cho phép Điều kiện ứng suất: khống chế không đợc xuất hiện ứng suất kéo ở mép thợng lu, hoặc có. .. thuỷ lực 1 Trờng hợp không có thiết bị thoát nớc y A m1 C 1:0,5 E m1a0 x Trong trờng hợp này, đờng bão hoà AC thoát ra ở hạ lu tại C, nằm cao hơn mặt nền một đoạn a0 Căn cứ vào tình hình dòng thấm qua đập đất, dùng đờng đẳng thế phân đập thành một số đoạn để tính Đối với đập đất không có thiết bị thoát nớc thấy rằng đờng CE có độ dốc 1:0,5 gần trùng với đờng đẳng thế và đờng này chia đập thành 2 đoạn để... phải không đợc lớn hơn trị số cho phép Điều kiện kinh tế: đảm bảo điều kiện khối lợng công trình là nhỏ nhất II Xác định bè dày đế đập theo điều kiện ứng suất: - Xét 1 đoạn đập có chiều dài 1m, tiết diện ngang là ABC, chiều cao h, chiều rộng đáy B Hình chiếu mái TL là nB, hình chiếu mái HL là (1-n)B, MN TL ngang đỉnh đập, HL đập không có nớc Các lực tác dụng lên đập gồm có: - Trọng lợng bản thân đập: ... đập theo điều kiện ứng suất : Ta thiết kế cho đập trọng lực tràn nớc 1 Cao trình đỉnh đập : CTĐĐ = MNTL + d CTĐĐ = 26 + 1,5 = 27,5m Mặt cắt thân đập dạng tam giác có chiều cao là 27,5m và chiều rộng đáy là B Hình chiếu mái thợng lu là nB, hình chiếu mái hạ lu là (1-n)B - Có 2 1 Vì n = - 0,15 nghĩa là mái dốc thợng lu đập 2 2,3 = 0,15 2 2 có độ dốc ngợc, gây khó khăn cho việc thi công, mặt khác có. .. tải trọng tác dụng lên công trình Tải trọng tác dụng lên1m dài công trình gồm có: tải trọng do sóng, trọng lợng nớc đè, trọng lợng bản thân đập, áp lực đẩy nổi, áp lực nớc Sinh viên: Đỗ Thị Hải Yến Trang: Bài tập lớn Công trình thủy lợi 1 Xác định tải trọng do sóng: Tải trọng sóng tác dụng lên đập dạng mái nghiêng đợc xác định theo công thức: P2 = k no k nb P 2 .h(T / m 2 ) (2-4) Trong đó: - Trọng. .. : áp lực nớc thẳng đứng tác dụng lên mái đập thợng lu (=0) Wt : áp lực đẩy nổi dới đáy đập Wt = 1 B.h. n 1 2 1 : Hệ số áp lực thấm còn lại do tác dụng cản trở của màng chống thấm (=0.5) Wt =1/2.27.27,5.2,3.0.5 = 426,9375T Vậy G = W2 + G - Wt = 1012 - 426,9375 = 585,0625T - Có W1 = 338T < f.G = 292,53125T Đập ổn định III Tính lu lợng thấm theo phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng Đối với nền cát, không có tầng... đi lại và thoát nớc dễ dàng II Tính toán lu lợng thấm qua đập và nền : Loại đập đất trên nền thấm nớc, hệ số thấm của nền và của đập khác nhau, do vậy theo đề nghị của Pavơlôpxki, khi tính toán ta chia làm hai phần : Tính toán lu lợng thấm qua thân đập xem nh nền không thấm nớc (q1) Tính toán thấm qua nền với giả thiết thân đập là không thấm nớc (q2) Tính toán lu lợng thấm qua thân đập (nền không thấm... Vậy chiều rộng đáy đập tính theo công thức sau: n= B= h 1 1 = = 27,5 2,3 0,5 = 27m 2 Mái dốc thân đập: Mái dốc đập thợng lu : m0 = 0 Mái dốc đập hạ lu : m1 = 0,7 3 Xác định chiều rộng của đập theo điều kiện ứng suất ứng suất theo phơng thẳng đứng tác dụng lên một mặt cắt ngang của đập có thể xác định theo công thức nén lệch tâm = G 6. M 0 B Trong đó B2 G = W2 + G - Wt W2: áp lực nớc thẳng đứng... ta có hệ 2 phơng trình xác định 2 ấn số q, a0 q= 2 K.( h 1 h 2 ) 0 2.(L m 1 a 0 ) q=K h0 m 1 + 0,5 2 Trờng hợp có thiết bị thoát nớc Nếu hạ lu đập có thiết bị thoát nớc (đờng bão hoà là 1 parabol đổ vào điểm C của vật thoát nớc, cách điểm đầu vật thoát nớc 1 đoạn l, và nhận điểm đầu vật thoát nớc là tiêu điểm parabol Sinh viên: Đỗ Thị Hải Yến Trang: Bài tập lớn Công trình thủy lợi a = 2.l = (L + l) . bài tập lớn Dạng đề tài: 1. Thiết kế đập đất đồng chất không có thiết bị thoát nớc 2. Thiết kế đập bê tông trọng lực theo phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng 3. Thiết kế đập đá có tờng lõi Sinh viên: Đỗ. lợi Chơng II: Thiết kế đập bê tông trọng lực (Phơng pháp tỉ lệ đờng thẳng) 1 1. Cơ sở lí thuyết I. Thiết kế mặt cắt đập: Phân tích mặt cắt kinh tế của đập Khi thiết kế mặt cắt của đập thờng xét. của đập 19 Chơng III: 21 Thiết kế đập đất đồng chất 21 1 . Cơ sở lí thuyết 21 I. Khái niệm về đập đất: 21 II. Sơ đồ tính thấm đập đất đồng chất trên nền không thấm 21 III. Tính toán thấm qua đập