278 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Chương Kết cấu gia cố mái dốc đập đất đá Biên soạn: GS TSKH Trịnh Trọng Hàn 3.1 Tổng quát Kết cấu gia cố để bảo vệ mái dốc đập đất đá mái dốc đất đá công trình thủy nói chung bao gồm năm phận sau: 1) Kết cấu gia cố để bảo vệ mái dốc đất đá chống xói lở tác động thường xuyên sóng gió, dòng chảy tác động học khác; 2) KÕt cÊu gia cè nhĐ hc líp che phđ bố trí mái dốc chân mái dốc phạm vi bảo vệ kết cấu gia cố chủ yếu, vùng chịu tác động yếu không thường xuyên vùng chịu ảnh hưởng gián tiếp tác động học nêu trên; 3) Kết cấu chuyển tiếp, dạng lớp đệm lót tầng lọc ngược phía phận gia cố gia cố nhẹ, để liên kết phận gia cố với mái dốc đất đá bảo vệ hạt đất đá mái dốc không bị xói ngầm, đồng thời làm chức tiêu thoát nước thấm mái, bờ mực nước ngầm cao mực nước hồ chứa hay lòng dẫn dao động với biên độ lớn; 4) Kết cấu tựa đỡ, bố trí chân phận gia cố để chống trượt cho phận gia cố nối tiếp liên kết phận gia cố với gia cố nhẹ; 5) Kết cấu hạn chế phạm vi lan truyền tác động dòng chảy hay tác động sóng, gọi tường chắn sóng, cho phép giảm quy mô khối lượng phận gia cố Trong trường hợp độ vượt cao đỉnh đập so với mực nước tính toán lớn trị số độ vượt cao dự trữ cần thiết có kể đến sóng leo không làm tường chắn sóng Như việc lựa chọn phương án kết cấu tường chắn sóng định theo so sánh kinh tế kĩ thuật Kết cấu gia cố làm nhiều loại vật liệu khác nhau, đá (đá đổ, đá lát, đá xây ), bê tông bê tông cốt thép (nguyên khối - đúc chỗ rời lắp ghép), bê tông nhựa đường, gỗ, v.v Vật liệu sử dụng phổ biến để gia cố đá bê tông Đá để làm gia cố chọn lọc không chọn lọc thành phần hạt Khi sử dụng đá chọn lọc có kích thước đồng cần phải có luận chứng thích đáng kinh tÕ kÜ tht, nhÊt lµ chiỊu cao sãng tÝnh toán lớn 2m phải dùng đá cỡ lớn 279 B - Đập đất đá Hình 3-1 Sơ đồ gia cố mái dốc đá đổ 1- gia cố nhĐ; 2- líp chun tiÕp läc ng­ỵc; 3- gia cè đá Hình 3-2 Sơ đồ gia cố mái dốc bê tông nguyên khối 1- gia cố nhẹ; 2- gối tựa gia cố bản; 3- lớp lót chuyển tiếp; 4- gia cố bê tông cốt thép; 5- tường chắn sóng; 6- đắp lại đá dăm đất cát sỏi Hình 3-3 Sơ đồ gia cố bê tông cốt thép lắp ghép có mối nối hở 1- gia cố nhẹ; 2- gối tựa gia cố bản; 3- lớp đệm lót chuyển tiếp; 4- gia cố bê tông cốt thép có mối nối hở; 5- lớp đắp lại đá dăm Kết cấu gia cố bê tông cốt thép đổ liền khối chia thành riêng trình đổ, sau đổ lấp kín khe nối Loại gia cố thuộc kết cấu gia cố cứng, ®­ỵc sư dơng sãng lín cã chiỊu cao sãng 2m cấu tạo mái dốc loại đất đòi hỏi phải có lớp bảo vệ có độ cứng cần thiết Gia cố bê tông cốt thép có hai hình thức: 1) Đúc chỗ (trên mái dốc) để tranh thủ áp dụng biện pháp giới hoá đồng công tác đổ bê tông, tăng cường độ giảm thời gian thi công, tạo lớp phủ liên tục không thấm nước, không trôi đất; 280 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập 2) Sử dụng bê tông lắp ghép có mối nối hở điều kiện mái dốc có khả lún không với độ lún lớn, yếu tố khác, ví dụ thi công nước, mái dốc có dòng thấm chảy thường xuyên, thi công điều kiện thời tiết không thuận lợi cho việc đổ bê tông, v.v Khi thiết kế lựa chọn hình thức gia cố cần nghiên cứu khuyến nghị việc sử dụng vật liƯu gia cè ®iỊu kiƯn thĨ cịng nh­ dự báo diễn biến thay đổi chế độ làm việc kết cấu gia cố vùng khác phạm vi mái dốc đập theo dọc tuyến theo chiều cao công trình Do điều kiện làm việc khác theo độ cao phải chọn loại gia cố khác quy mô kết cấu gia cố khác Ví dụ, phạm vi gia cố nên chọn hình thøc gia cè nh­ng chiỊu dµy gia cè cã thĨ giảm dần từ xuống giảm vùng thường xuyên ngập nước so với vùng nước dao động Giới hạn gia cố lấy cao mực nước tính toán (MNDBT) đại lượng (hl + Dh) (0,8hs + 0,5 m) không thấp mực nước kiểm tra, hl - chiÒu cao sãng leo; hs - chiÒu cao sãng tÝnh toán; Dh - chiều cao dâng thêm mặt nước tác dụng đà gió Giới hạn gia cố lấy thấp mực nước chết đại lượng HK 2h (HK - độ sâu phân giới, nơi xảy sóng đổ lần đầu tiên) Tiếp theo gia cố gia cố nhẹ Gia cố nhẹ kết thúc vị trí dòng chảy dòng chảy khả gây xói mái dốc 3.2 Thiết kế tầng đệm d-ới kÕt cÊu gia cè 3.2.1 Tỉng qu¸t NhiƯm vơ cđa tầng đệm nối tiếp phận gia cố với đất mái dốc, hình thức cấu tạo lớp đệm phụ thuộc vào điều kiện làm việc Tầng đệm cấu tạo gồm lớp hay nhiều lớp Theo chế độ vận hành công trình thủy điều kiện làm việc kết cấu gia cố, tầng đệm có chức sau: - Thoát nước ngầm từ mái dốc chảy ra; - Tiêu hao lượng dòng chảy có sóng; - Thoát nước thấm từ thượng lưu qua khe hë cđa kÕt cÊu gia cè hay n­íc thÊm qua líp gia cè d­íi t¸c dơng cđa cét n­íc làm việc đập tác dụng sóng; - Phân bố tải trọng từ kết cấu gia cố sang mái dốc theo hướng có lợi để giảm biến dạng lún không đều; - Bảo vệ vật liệu mái dốc không bị xói ngầm cục xói tiếp xúc tác dụng thấm theo hai hướng - thấm ngược phía thượng lưu thấm dọc theo mái dốc (khi sóng rút mực nước hồ hạ đột ngột); B - Đập đất đá 281 - Thực chức riêng theo yêu cầu công nghệ thi công kết cấu gia cố, theo hỗn hợp số chức kể Cấu tạo vật liệu tầng đệm không chứa tạp chất bị hoà tan nước Tỉ lệ hạt bụi đường kính d Ê 0,1 mm không vượt 5% 3.2.2 Tầng đệm d-ới kết cấu gia cố lớp che phđ liªn tơc Khi sư dơng líp gia cè phđ liên tục bề mặt mái dốc bê tông cốt thép đổ liền khối đổ theo sau bịt lấp khe nối, v.v , cần phải thoát nước ngầm nước thấm ngược mực nước hồ dao động thường xuyên với biên độ lớn Trong trường hợp tầng đệm làm việc theo chức tầng lọc ngược Việc thiết kế lựa chọn cấu tạo tầng đệm tiến hành theo quy định dẫn tầng lọc ngược công trình thủy Trong trường hợp lớp gia cố dạng lớp phủ liên tục có đủ độ cứng với mối nối bịt lấp đảm bảo không thấm nước không cần làm tầng đệm có điều kiện sau: - Mực nước thượng lưu trước mái dốc tương đối ổn định hay thay đổi chậm; - Không có nước dâng nước ngầm phía sau lớp gia cố tạo nên; - Đất mái dốc có độ thấm lớn đảm bảo không sinh ¸p lùc d­ ë phÝa sau líp gia cè §èi với lớp phủ gia cố để bảo vệ mái dốc cấu tạo đất hạt bụi, đất mềm dẻo vật liệu có khả lún lớn cần phải có tầng đệm liên tục lớp gia cố Trường hợp cần thoát nước thấm tạo điều kiện cho cố kết lớp phủ tầng đệm làm đá dăm loại đất có thành phần hạt khác xen hạt lớn đắp thành lớp dày 15 20 cm Cấu tạo tầng đệm phía khớp nối nhiệt - lún thường có dạng nhiều lớp lọc xếp thành băng dài dọc theo đường khớp nối Khoảng cách khớp nối thường lấy 40 60 m kết cấu gia cố nguyên khối 30 40 m lớp phủ ghép Cấu tạo thành phần hạt tầng đệm xác định theo yêu cầu kết cấu gia cố có mối nối hở làm việc điều kiện chịu tác động sóng Trường hợp mái dốc đất dính có tượng bị trương nở thể tích nhiệt độ âm phía lớp đệm hạt thô cần có lớp chuyển tiếp đất cát có tác dụng hạn chế không khí lạnh từ môi trường không khí bên xâm nhập trực tiếp vào bề mặt đất mái dốc Lớp cát gọi lớp giữ ẩm cho đất mái dốc Chiều dày lớp cát lấy theo điều kiện khí hậu vùng xây dựng, theo loại kết cấu lớp gia cố lớp đệm gia cố 3.2.3 Tầng đệm d-ới gia cố bê tông có khe nối hở Dưới bê tông cốt thép có khớp nối hở (không đổ bê tông lấp kín khe nối) bê tông cốt thép có lỗ thoát nước làm việc điều kiện tác động sóng tầng đệm cấu tạo vật liệu chọn lọc đắp thành hai ba lớp theo tính chất tầng lọc ngược Trong trường hợp làm tầng đệm lớp vật liệu cỡ hạt khác với cấu tạo thành phần hạt xác định theo tính toán 282 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Nếu sử dụng tầng đệm lớp mái dốc đất dính, cấu tạo tầng đệm gồm hạt trung hạt thô chọn theo yêu cầu không xảy xói ngầm tiếp xúc lớp kề Trong trường hợp sử dụng tầng đệm nhiều lớp mái dốc đất cát hạt bụi, lớp đệm tiếp xúc với đất mái dốc làm cát Trường hợp mái dốc đất dính đất cát bụi sử dụng tầng đệm lớp đất cát cỡ hạt khác đầm chặt Tầng đệm phía kết cấu gia cố bê tông cốt thép lắp ghép mái dốc có nhu cầu phải thoát nước thấm (do mực nước hồ dao động lớn hay vị trí mực nước ngầm cao mực nước hồ) tính toán thiết kế theo quy định tầng lọc ngược phận có áp công trình thủy Riêng lớp tầng đệm chọn kích thước hạt theo điều kiện chịu tác động sóng kết cấu gia cố Vật liệu tầng đệm lớp phía kết cấu gia cố bê tông cốt thép có khớp hở có lỗ hổng xác định theo thông số sau: - Tỉ lệ kích thước hạt lớp đệm kích thước khe hở kích thước lỗ hổng gia cố; - Kích thước hạt đất mái dốc cần bảo vệ; - Độ không đồng hạt lớp đệm (biểu thị hệ số không đồng h thành phần hạt độ không đồng vật liệu K60/10) Đối với tầng đệm lớp, giới hạn cho phép độ không đồng vật liệu lấy bằng: K 60 / 10 = D 60 / D10 = 20 (3.1) Trong đó: K60/10 - độ không đồng vật liệu (ý nghĩa tương tự hệ số h theo V.X Istômina); D60 d10 - đường kính nhóm hạt lớn nhóm hạt nhỏ có số hạt kích thước nhỏ chúng chiếm tỉ lệ tương ứng 60% 10% theo khối lượng Khi gia cố có khe nối hở yêu cầu D60 Ê 50 60 mm NÕu sư dơng tÊm gia cè cã c¸c lỗ hổng tỉ lệ kích thước ngang tiết diện lỗ hổng (b) so với kích thước hạt tầng đệm lớp xác định theo biểu thức sau: b £ 0,6Dn (3.2) Trong ®ã: n - tØ lệ số hạt (tính theo % khối lượng) cho phép bị xói khỏi lớp đệm với điều kiện không gây biến dạng có hại cho gia cố Đối víi tÊm gia cè cã khe nèi hë lÊy n £ 25 ¸ 30% NÕu trơc däc cđa khíp hë trục dọc lỗ hổng vuông góc với đường mép nước tỉ lệ kích thước hạt tầng đệm so với kích thước ngang (b) khe hở lỗ hổng lấy phạm vi sau: 283 B - Đập đất đá - Với chiều cao sóng tính toán tần suất 1% đạt tíi m (h1% £ m) cm ³ b £ 0,6 Dn (3.3) - Víi chiỊu cao sãng tính toán tần suất 1% có giá trị lớn m (h1% > m) cm ³ b £ 0,6Dn (3.4) NÕu trơc däc cđa khíp hë hc hàng lỗ hổng nằm song song với đường mép nước lấy đại lượng b phạm vi: cm ³ b £ 0,8Dn (3.5) KÝch th­íc h¹t cđa tầng đệm lớp D10 chọn theo điều kiện có kể đến cỡ hạt trung bình đất cát tạo nên mái dốc (d50) theo quan hệ sau: D10/d50 Ê 30 (3.6) Đối với tầng đệm gồm hai ba lớp, lớp tầng đệm tiếp xúc trực tiếp với mái dốc đất cát chọn theo yêu cầu độ không đồng thành phần hạt sau: K60/10 Ê 20 (3.7) Ngoài ra, tỉ lệ kích thước hạt lớp đệm tiếp xúc với mái dốc (D) so với kích thước hạt (d) đất mái dốc phải phạm vi: D10 / d10 £ 10 ü ý D 50 / d50 Ê 10 ỵ (3.8) Thành phần hạt lớp ®Ưm n»m trùc tiÕp d­íi c¸c khe hë cđa tÊm gia cố xác định theo tiêu sau (đối với tầng đệm nhiều lớp): 1) Độ không đồng nhÊt cđa vËt liƯu líp ®Ưm: K60/10 £ (3.9) 2) Giá trị hệ số quan hệ kích thước hạt trung bình lớp xem xét (D50) lớp đệm phía (d50), gọi tắt lµ hƯ sè quan hƯ líp Kl: Kl = D50/d50 = (3.10) 3) Tỉ số kích thước DM hạt nhỏ lớp đệm (lớp xem xét) kích thước ngang lỗ hổng l gia cố phải nằm giíi h¹n: b £ 0,6Dn (3.11) NÕu trơc däc cđa mối nối hở lỗ hổng nằm vuông góc với đường mép nước, tỉ lệ kích thước hạt lớp đệm kích thước ngang khe hở lỗ gia cố lấy theo quy định sau: - Khi chiều cao sóng tính toán tần suất 1% có giá trị h1% £ m: cm ³ b £ 0,6 DM ; (3.12) 284 sỉ tay KTTL * PhÇn - công trình thủy lợi * Tập - Khi chiều cao sóng tính toán tần suất 1% có giá trị h1% > m: (3.13) cm ³ b £ 0,6 DM NÕu trơc däc cđa khíp nèi hc cđa hàng lỗ nằm song song với đường mép nước lÊy ph¹m vi: 4cm ³ b £ 0,8 DM (3.14) Thành phần hạt lớp lớp tầng đệm ba lớp xác định theo yêu cầu sau: a) Giá trị hệ số lớp kg Ê 20 b) Tỉ số đại lượng độ không đồng hạt K60/10/k60/10 Ê 12 (3.15) (3.16) 3.2.4 Chiều dày lớp đệm d-ới gia cố bê tông cốt thép Chiều dày tầng đệm lớp d gia cố có khớp nối hở có lỗ thoát nước lấy phạm vi: (3.17) 35 cm Ê d Ê 10D50 Chiều dày tầng đệm lớp gia cố bê tông cốt thép đổ liền khối liên tục, gia cố bê tông cốt thép đổ theo sau đổ bê tông lấp kín khe nối, lấy phạm vi: 15 cm £ d £ D50 (3.18) ChiÒu dày lớp đệm tầng đệm hai ba lớp thi công giới mái dốc lấy không nhỏ 20 cm đất hạt thô, đá dăm; không nhỏ 15cm cát hạt lớn 3.2.5 Tầng đệm d-ới gia cố ®¸ Gia cè b»ng ®¸ (®¸ ®ỉ, ®¸ xÕp) thc loại gia cố hở mềm dẻo, chức chung nêu mục 3.2.1, tầng đệm gia cố đá phải đảm bảo yêu cầu không bị xói qua khe hổng lớp đá gia cố tác dụng thấm ngược từ phía mái dốc hồ chứa trường hợp: - Mực nước hồ hạ đột ngột nhanh chóng; - Tác động sóng, sóng rút; - Nước ngầm mái dốc có nguồn bổ sung với lưu lượng lớn, ví dụ mưa rào Tùy theo cấu tạo gia cố đá, cấu tạo đất mái dốc thông số sóng, tầng đệm gồm lớp hai lớp, kích thước hạt lớp đệm lấy sau: a) Lớp đệm tiếp xúc với đất mái dốc: D15 / d85 Ê (3.19) 285 B - Đập đất đá Trong ®ã:  D15 - kÝch th­íc h¹t cđa líp ®Ưm có số hạt nhỏ chiếm tỉ lệ 15% theo khối lượng hạt lớp đệm; d85 - kích thước hạt đất mái dốc có số hạt nhỏ chiếm tỉ lệ 85% khối lượng hạt mái dốc b) Lớp đệm tiếp xúc với đá gia cè: g  D15 / d85 £ 10 (3.20) Trong đó: g D15 - đường kính hạt đá gia cố; d85 - đường kính hạt lớp đệm (lớp lót) đá gia cố c) Kích thước hạt lớp đệm theo điều kiện chịu tác động sóng:  Khi chiỊu cao sãng lín nhÊt hmax < 120 cm, d85 ³ cm  Khi chiÒu cao sãng lín nhÊt hmax = 120 ¸ 300 cm; d85 ³ cm Nếu mái dốc gồm đất hạt mịn có độ dính nhỏ, tầng đệm phải cấu tạo thành lớp, lớp đệm tiếp giáp với đất mái dốc phải có bề dày lớn 15 cm Tầng đệm gia cố đá không lớp chuyển tiếp trung gian đá gia cố với đất mái dốc cần bảo vệ, mà làm chức tầng lọc ngược Theo nghiên cứu viện sỹ Istômina V.X, tiêu chuẩn để lựa chọn vật liệu tầng đệm nhiều lớp (2 lớp) hệ số không đồng cấp phối hạt (h = d60/d10) vµ hƯ sè quan hƯ kÝch th­íc h¹t cđa hai líp kỊ ( (x = D 50 / d50 ) , d60, d10 ®­êng kÝnh h¹t cÊp phèi cã sè h¹t nhá chiếm tỉ lệ tương ứng 60% 10% theo khối lượng; D50, d50 - đường kính trung bình lớp hạt lớn lớp hạt nhỏ kề Trong số trường hợp sử dụng tiªu x ' = D 60 / d 40 , gọi hệ số tỉ lệ kích thước hạt hai lớp tiếp xúc Khi thiết kế tầng đệm tầng lọc ngược đập đất đá công trình thủy nói chung Liên Xô (cũ) thường lấy giá trị hệ số h, x, x' nh­ sau: h= d 60 £ 5; d10 x= D 50 £ 10 ; d50 x' = D 60 £ 10 ¸ 15 d 40 286 sỉ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Trung Quốc số nước phương Tây sư dơng hƯ sè x'' víi: x' ' = D 15 £5 d 85 t­¬ng tù hƯ sè quan hƯ kích thước lớp đệm tiếp xúc với đất mái dốc, (xem công thức 3.19) Chiều dày lớp tầng đệm nhiều lớp lấy 10 15 cm Bằng nghiên cứu thực nghiệm, Sankin P.A thấy rằng, để đảm bảo ổn định lớp gia cố, tầng đệm lớp phải có độ dày lớn tầng đệm nhiều lớp, chọn tầng đệm theo điều kiện "không bị chui lọt" qua hệ số h, x, x' không kinh tế Trên quan điểm Sankin đ đề nghị xác định hệ sè x theo c«ng thøc: t D 12 0,21 x = 50 £ e D50 d 50 j (3.21) Trong đó: t - tổng chiều dày tầng đệm; j - hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào thông số sóng hệ số mái dốc, xác định sau: l / h 15 lấy giá trị j theo đồ thị hình 3-4; l / h < 15 lấy giá trị tính toán (jt) theo công thức: ổ ố jt = j - 0,33 ỗ 15 - lử hữ ứ (3.22) Trong đó: j tra theo đồ thị hình 3-4 Hình 3-4 Đồ thị xác định hệ số j Công thức tính chiều dày tầng đệm nhiỊu líp theo Sankin P.A ỉ j D 50 × ÷ è 12 d50 ø t = 11 D50 lg ỗ (3.23) 287 B - Đập đất đá Kết cấu tầng đệm xác định theo công thức (3.21) (3.23) phải thoả mn điều kiện: ỹ ù ù ý ổ j D 50 ù lg ỗ × ÷ ³ 0, 425 ï è 12 d50 ø þ D 50 14,8 ³ j d50 (3.24) Theo Sankin, không thỏa mn điều kiện (3.24) có tượng chuyển dời hạt tầng đệm, nghĩa tượng hạt nhỏ chui vào kẽ hổng lớp hạt lớn Trong trường hợp gia cố đá xếp sử dụng tầng đệm lớp với kích thước trung bình hạt tầng đệm lấy theo quy định sau: d50 = (0,2 0,25) D Trong đó: d50 - đường kính trung bình hạt tầng đệm; (3.25) D - đường kính trung bình đá xếp Chiều dày tầng đệm lớp xác định theo công thức (3.23), D50 d50 tương ứng đường kính trung bình đá xếp cấp phối tầng đệm Tính toán gia cố theo công thức (3.23) áp dụng cho trường hợp dòng thấm có phương vuông góc gần vuông góc với mái dốc theo điều kiện không xảy tượng hạt tầng đệm chui qua khe hở lớp đá gia cố Trong trường hợp tác động thường xuyên sóng với pha sóng leo lên mái dốc sóng rút xuống, hình thành chuyển động dòng chảy dọc theo mái dốc bao gồm dòng chảy dọc theo lớp gia cố dọc theo tầng đệm Sự chuyển động dọc dòng chảy gây xói ngầm vùng tiếp giáp lớp đệm với lớp gia cố gọi tượng xói ngầm tiếp xúc dọc Điều kiện ổn định hạt tầng đệm không bị xói ngầm tiếp xúc dọc biểu thị quan hệ: Jd < Jph (3.26) Trong đó: Jd Jph tương ứng građian thấm tiếp xúc dọc thực tế građian thấm tiếp xúc dọc phá hoại Giá trị Jd xác định theo c«ng thøc Sankin P.A: J d = 1, 5.he - k ổ d ỗ n D50 ữ ố ứ (3.27) đây: h - chiều cao sóng (m); k - số lớp tầng đệm; d - chiều dày lớp tầng đệm; D50 - đường kính trung bình cấp phối hạt lớp đệm; n - hƯ sè thùc nghiƯm, n = 0,21 ®èi víi líp ®Ưm ®ång chÊt, n = 0,30 ®èi víi lớp đệm không đồng chất 292 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập C«ng thøc Bojik R.K t = 0, 42h g m2 + ì gđ - g m (3.36) Công thøc Bodvin X t = 0,63 g ×3 - 0,15 g đ - g m - 0,8 (3.37) Công thøc P­skin B.A g m2 + t = 0,21hh × g® - g m (3.38) Trong ®ã: h - hệ số an toàn, lấy phụ thuộc vào cấp công trình sau: Cấp công trình I II III IV V h 1,5 1,4 1,3 1,2 Ngoài ra, giáo sư Pưskin B.A sử dụng khái niệm đường kính tính đổi (d') xác định theo biểu thức: d' = t gđ - g ì h gđ (3.39) Giá trị d' tính gần trị trung bình viên đá, xác định chiều dày lớp gia cố đá đổ công thức: t = hhd ' gđ - g gđ (3.40) Trị số d' lấy theo hệ số mái dốc sau: m d' 0,33 0,27 0,25 0,24 0,23 Chiều dày lớp gia cố đá đổ (t) trường hợp phải không nhỏ hai lần đường kính tính toán viên đá (dt), nghĩa t 2dt, đồng thời phải thoả mn điều kiện t ³ 2,5 Q® g® Trong ®ã: Q® - trọng lượng viên đá; gđ - dung trọng đá đổ (3.41) 293 B - Đập đất đá Theo "Sổ tay thiết kế thủy công" Liên Xô (cũ), thành phần hạt đá đổ không chọn lọc kết cấu gia cố đá đổ phải chứa không 50% theo thể tích đá có đường kính tính toán lớn Db, không 25% theo thể tích đá có kích thước phạm vi đường kính đá tính toán lớn Db nhỏ Dmin không vượt 25% theo thể tích đá có kích thước nằm giới hạn tính toán [theo công thøc (3.28) vµ (3.29)] Khi thiÕt kÕ tỉ chøc thi công lớp gia cố đá đổ cần ý đến giải pháp công nghệ có khả đảm bảo phân bố cấp phối đá mặt cắt ngang toàn bề mặt lớp gia cố Chiều dày lớp gia cố đá không chọn lọc xác định điều kiện chịu tác động sóng theo quan hƯ sau: t = (2 ¸ 2,1)Db (3.42) Tại giới hạn lớp gia cố đá đổ nên làm gối tựa theo hình thức lăng trụ đá trụ bê tông cốt thép, hình thức kết cấu chuyển tiếp để tạo phản lực tựa kết hợp với gia cố nhẹ (xem hình 3-6) 3.3.3 Gia cố đá xếp Gia cố đá xếp hay gọi đá xây khan (không có vữa) đòi hỏi thi công phương pháp thủ công, chất lượng gia cố phụ thuộc vào tay nghề thợ xây dựng Tuy nhiên chất lượng thi công tốt giảm khối lượng đá gia cố, ví dụ cần - lớp đ xếp so với lớp đá đổ Theo kinh nghiệm Trung Quốc, hiệu lớp gia cố đá đổ dày 90 cm tương đương lớp đá xếp 30 45 cm Kích thước đá xếp thường chọn tương đối đồng đều, đẽo gọt để tăng độ khít chặt lớp đá xây nhằm tăng ổn định cho kết cấu gia cố Để khắc phục hậu sụp đổ mảng lớn, lớp đá xếp bố trí theo ô có khung bao quanh, kích thước ô vuông (1 m) chữ nhật (0,8 1,5 m), cạnh ô đặt chéo theo mái dốc tạo với phương mái dốc phương nằm ngang góc 45o Hình 3-6 Gia cố đá xếp lớp có khung bảo vệ 1- đá xếp; 2- tầng đệm; 3- dầm bê tông cốt thép 294 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Chiều dày lớp gia cố đá xếp xác định theo công thøc sau: C«ng thøc Sankin P.A g m2 + t = A ×h g d - g (m + 1)m (3.43) Trong ®ã: A - h»ng sè, A = 1,7 l/h < 1,5; A = 1,85 l/h > 15 C«ng thøc Bojik P.K 0,31h max m + t= ì gđ - g m (3.44) Công thøc Lupinxki L.M t = 1,36 Q g® (3.45) Trong ®ã: hmax - chiỊu cao sãng lín nhÊt; Q - trọng lượng viên đá xếp, lấy Q = 11.K.h3; K - hƯ sè, b»ng 1,25 ¸ 1,5; h - chiều cao sóng tính toán Công thức "Sổ tay thiết kế thủy công" Trung Quốc [4]: Độ dày lớp bảo vệ mái dốc đá xây khan t = 1,36 Q g® (3.46) NÕu sư dụng đá xếp không quy tắc đường kính trung bình viên đá xác định sau: Dm = D/0,85 (3.47) Gia cố đá xếp đòi hỏi nhiều nhân lực thủ công, thi công tương đối phức tạp, sử dụng công trình nhỏ, khối lượng gia cố không lớn Trong thiết kế sơ bộ, gia cố đá dùng công thức Sankin P.A để xác định trọng lượng kích thước tính toán viên đá, đồng thời có thĨ lÊy chiỊu dµy líp gia cè t = 2D đá đổ chọn lọc t = 3D đá đổ không chọn lọc (D - đường kính tính toán viên đá) 295 B - Đập đất đá 3.4 Thiết kế gia cố lớp phủ bê tông cốt thép đổ liền khối đổ theo lớn sau lấp kín khe nối bê tông 3.4.1 Tính toán ổn định chung lớp gia cố ổn định chung kết cấu gia cố cứng dạng lớp che phủ liên tục bê tông cốt lưới thép đánh giá khả chống đẩy trôi tác dụng áp lực ngược Điều kiện ổn định đảm bảo chiều dày lớp gia cố bê tông cốt thép không nhỏ giá trị tính theo công thức [29]: d1 = d2 = h1%xnyg é3B1 (1 + k) + h1%y(1,5 + k)2 ù ë û é B g t - (B - B1 )g ù cos a ë û h1% xnyg é3B (1 + k) - h1% y(1,5 + k)2 ù ë û é B g t - B )g ù cos a ë û (3.48) (3.49) Trong công thức trên: h1% - chiều cao sóng tính toán ứng với tần suất gió bo 1% (đơn vị: m); x, y, k- tham số đặc trưng kích thước chiều biểu đồ áp lực đẩy sóng, lấy giá trị bảng 3-2; n - hệ số vượt tải, n = 1,1; B1 - khoảng cách từ mép nước mái dốc ứng với mực nước tĩnh tính toán đến giới hạn lớp gia cố bê tông cốt thép (tính mét); B - khoảng cách giới hạn giới hạn lớp gia cố tính toán, (m); gt - dung trọng vật liệu gia cố (bê tông cốt thép); B2 - khoảng cách từ mép nước ứng với mực nước tĩnh tính toán đến giới hạn lớp gia cố, (m) Bảng 3-2 Giá trị c¸c tham sè x, y, k HƯ sè m¸i dèc m x= P gh1% y= l1 h1% k= l2 l1 2,0 0,40 1,2 1,2 2,5 0,30 1,2 1,1 3,0 0,30 1,6 1,1 3,5 0,30 1,6 0,9 4,1 - 4,5 0,25 1,9 0,8 Trong bảng 3-2: P - tung độ biểu đồ áp lực đẩy sóng; l1, l2 - kích thước chiều biểu đồ áp lực đẩy sóng mái dốc 296 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Chiều dày lớp gia cố nguyên khối bê tông cốt thép (d) lấy không nhỏ 0,1h1%, theo điều kiện có lưới cốt thép, khớp nối đổ bê tông lấp kín đầm chặt đảm bảo tính nguyên khối kết cấu lớp gia cố đảm bảo làm việc bền vững lâu dài 3.4.2 Tính độ bền biến dạng lớp gia cố bê tông cốt thép Theo quy phạm CHuP II-21.75 II-56-77 Liên Xô (cũ), kết cấu gia cố bảo vệ mái dốc loại phủ liên tục bê tông cốt thép kiểm tra độ bền biến dạng tác dụng áp lực đẩy sóng theo giá trị cực đại mômen uốn Mmax lực cắt Qmax Các đại lượng xác định theo biểu đồ tải trọng đẩy theo công thức sau [29]: ộ x2 k(x - a + k / 3) (x - a)2 (x - a - 3) ù M max = gh1%xy êM A + Ax + ú ; (3.50) 2r ê û ë x é ù Q max = gh1%xy ê A - + (x - a + K)2 ú ; r 2K ë û (3.51) l + K + K Al ü MA = ; ï 24r 36r ï é 2(K - 1) + 5(K - 1) ù ï ï A= ê ú ;ý ; 90 ê l3 úï ë û ï k -1 l ï a= + ; ù ỵ (3.52) Trong đó: x, y, K - c¸c tham sè cã ý nghÜa công thức (3.48) (3.49), giá trị tương ứng lấy theo bảng 3-2; r - tham số đặc trưng quan hệ tải trọng đẩy träng l­ỵng líp gia cè r= xrh1% q cos a (3.53) đây: q - trọng lượng đơn vị líp gia cè cã kĨ ®Õn lùc ®Èy nỉi tÜnh q = d( g t - g ); a - góc nghiêng mái dốc, (độ) Đại lượng x x xác định theo công thức: x= r - - (r - 1)2 + 2(Ar - ar + 0,5r k) r x = a - K + K/r (3.54) (3.55) 297 B - Đập đất đá Đại lượng l chiều dài tương đối phần lớp gia cố bị nâng lên tải trọng đẩy xác định từ điều kiện cân lực tác động lên kết cấu gia cè, thĨ lµ: l = 0,5r (1 + K) Khi r ³ 2: Khi < r < 2: l = 0,5r(1 + K) - D Trong ®ã: D thông số phụ thuộc vào r K, lấy giá trị bảng 3-3; Khi r < 1: l=0 Bảng 3-3 Giá trị D Giá trị D ứng víi tham sè K Tham sè r 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 1,75 0,020 0,18 0,017 0,018 0,020 1,50 0,083 0,079 0,075 0,079 0,083 1,25 0,186 0,174 0,165 0,174 0,186 Trong trường hợp không cần kiểm tra độ bền biến dạng kết cấu gia cố tải trọng tác động (áp lực đẩy nổi) cân với trọng lượng thân gia cố, mômen uốn không xuất Để tránh tượng dịch chuyển lớp gia cố mái dốc gây biến đổi bất lợi cấu trúc đất phía lớp gia cố, cần tính toán kiĨm tra sù biÕn d¹ng cơc bé cđa kÕt cÊu gia cố tác dụng tải trọng đẩy sóng Trong trường hợp đại lượng biến dạng đàn hồi cho phép mái dốc (ồf) phải tháa m∙n ®iỊu kiƯn: åf < d50 (3.56) Trong ®ã: d50 - đường kính trung bình hạt nằm phÝa d­íi tÊm gia cè §é lín nhÊt cđa bê tông cốt thép đổ liền khối mái dốc xác định theo công thức: gh1% xy åf = D - é l2 l3 l4 l (l - 2a + 2K/3)3 + + êM A + A 96K 48 384r 144 ê ë (l/2-a)4 (l/2 - a-5) (45a - 17) ù + ú 120 120 û (3.57) Trong ®ã: D - ®é cøng h×nh trơ cđa tÊm, D = EtI/(1 - n2 ) ; t d3 ; 12 Et nt tương ứng mođun đàn hồi hệ số Poatson vật liệu tấm; Các kí hiệu lại tương tự công thức (3.50) (3.52) I - momen qu¸n tÝnh cđa tÊm, I = 298 sỉ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Tính toán cường độ (độ bền) kết cấu gia cố bê tông cốt thép đổ liền khối tiến hành theo sơ đồ đàn hồi Đặc trưng lấy theo loại đất mái dốc đập đất mái dốc bê cã tÊm gia cè Khi tÝnh c­êng ®é cđa chịu tải trọng va đập sóng mái dốc sử dụng sơ đồ mẫu áp lực sóng, tung độ lớn áp lực sóng đặt trùng với tâm gia cố Chú ý rằng, vị trí áp lực sóng cực đại (P = Pmax) sóng đổ không trùng với vị trí áp lực ngược lớn (Wn = Wnmax) sóng rút (hình 3-7) Vị trí Wnmax thường độ sâu z = 0,9h/m kể từ mực n­íc tÜnh tÝnh to¸n (h - chiỊu cao sãng tÝnh toán; m - hệ số mái dốc) Giá trị áp lực ngược lớn (áp lực đẩy nổi) xác định theo công thức: Wnmax = 0,46 gh l + m (3.58) Trong ®ã: g - dung träng cđa n­íc; hl - chiỊu cao sãng leo; m - hệ số mái dốc Tải trọng sóng dọc theo ®­êng mÐp n­íc cã thĨ quy ­íc xem nh­ phân bố với giá trị tương ứng biểu đồ ¸p lùc sãng tÝnh to¸n Trong tÝnh to¸n ®éng häc có chiều dày phổ biến 10 40 cm, tần số dao động thân phạm vi 100 ¸ 300 s-1 thêi gian ph¸t triĨn tải trọng va đập sóng 0,05 0,1 s, cho phÐp lÊy hƯ sè ®éng häc b»ng đơn vị Hình 3-7 Tác động sóng mái dốc 1- biểu đồ phân bố vận tốc; 2- biểu đồ phân bố áp lực sóng (khi sóng đổ); 3- biểu đồ áp lực ngược (áp lực đẩy sãng rót); v- h­íng vËn tèc sãng ®ỉ; 1p- giá trị cực đại áp lực sóng đổ B - Đập đất đá 299 3.4.3 Cấu tạo lớp gia cố bê tông cốt thép đổ liền khối Theo điều kiện biến dạng lún - nhiệt yêu cầu thi công, lớp gia cố bê tông cốt thép liền khối chia thành có kích thước cạnh tối đa tới 20 m (hình 3-8) Khoảng cách khớp nhiệt - lún lấy không lớn 40 60 m Hình 3-8 Sơ đồ cấu tạo gia cố mái dốc bê tông cốt thép đổ liền khối a) Mặt kết cấu gia cố; b) Chi tiết phần chân lớp gia cố; c) Tầng lọc ngược phía khớp nối; 1, 2- gia cố nhẹ giới hạn sóng leo; 3- bê tông; 4- bê tông cốt thép; 5- đệm bê tông cốt thép; 6- tầng lọc ngược; 7, 8- khớp nối; 9- lỗ thoát nước; 10- l­íi cèt thÐp; 11- líp gia t¶i KÕt cÊu chèng thÊm ë c¸c khíp nèi cã thĨ b»ng tÊm gỗ (được tẩm chất chống mối mọt dựng nghiêng cạnh khe nối), đệm cao su, atphan, nhựa đường trát xi măng bảo vệ, bê tông cốt thép, vật liệu hỗn hợp có tác dụng chống xói sóng va đập có khả làm việc bền vững lâu dài Hình thức gia cè b»ng líp phđ liªn tơc cã thĨ gåm bê tông cốt thép sau lắp ghép mái dốc liên kết lại (bằng mối hàn móc nối cốt thép) lấp kín khe nối vữa bê tông Để đảm bảo độ cứng kết cấu ghép phạm vi mái dốc ngập nước, cạnh bên bố trÝ Ýt nhÊt hai nèi ChiỊu dµy cđa tÊm liền khối kiểm tra khả chống đẩy toàn tác dụng áp lực ng­ỵc theo biĨu thøc [27]: 300 sỉ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập d = 0, 07k a h g m2 + l × m B gt - g (3.59) Trong đó: B - chiều dài theo phương vuông góc với đường mép nước; ka - hệ số dự trữ (an toàn), ka = 1,25 1,5 Nếu sử dụng lớp gia cố bê tông cốt thép ghÐp nèi, th× sai sè cho phÐp vỊ kÝch th­íc so với thiết kế lấy sau: Theo chiều dài chiều rộng Theo độ dày Theo chiều dài đường chéo Theo khối lượng Theo chiều dày lớp bảo vệ mm 2,5% ± 15 mm - 5% + mm §èi víi ghép nên sử dụng cốt thép hai lớp để hạn chế vết nứt trình vận chuyển bốc dỡ, lún không mái dốc Vữa để lấp khe nối nên sử dụng loại vật liệu có tính nở thể tích trình đông kết Ngoài ra, phía khe nối dùng đệm bê tông vật liệu đệm lót để tăng chất lượng liên kết đổ vữa bê tông vào khe nối Phía bê tông dùng lớp đệm đá dăm cát sỏi để đảm bảo cho nằm sát với bề mặt mái dốc 3.5 Thiết kế gia cố hở bê tông cốt thép lắp ghép 3.5.1 Tính ổn định c-ờng độ gia cố ổn định gia cố nằm tự mái dốc chịu tác động sóng phụ thuộc chủ yếu vào kích thước bình diện độ dày Kích thước mặt lựa chọn vào trọng tải cần trục thông số kĩ thuật khác phương tiện nâng chuyển lực sản xuất nhà máy bê tông Độ dày đặt tự mái dốc, có hệ số mái (m) phạm vi 5, tổng diện tích lỗ thoát nước 2,5 6% tổng diện tích tấm, tải trọng tác động sóng có kể đến lực đẩy tĩnh hệ số vượt tải n1 = 1,2 1,3, xác định theo công thøc: d = 0,6 Trong ®ã: n2h2 Bt B cos a × g g t - 0,3K n g (3.60) 301 B - Đập đất đá n2 - hệ số vượt tải bổ sung, lấy 1,1 công trình cấp I III theo điều kiện có thĨ xt hiƯn sãng giã b∙o tÇn st nhá 1%, trường hợp khác lấy n2 = 1; h - chiỊu cao trung b×nh cđa sãng øng víi gió bo tính toán, m; Bt - chiều dài tương đối cạnh bên tấm, Bt = B/h ; B - chiều dài cạnh bên theo phương vuông góc với đường mép nước, m; g - dung träng cđa n­íc; gt - dung träng cđa vËt liƯu tấm; Kn - hệ số ngập tương đối môi trường nước có hàm khí tác động tải trọng đẩy tính toán, lấy theo bảng 3-4 Bảng 3-4 Giá trị hệ số Kn Bt = B/h Kn Bt = B/h Kn < 1,0 1,2 - 1,5 2,2 - 2,8 1,00 0,75 0,67 3,5 - 4,3 5,0 - 6,0 > 6,0 0,6 0,5 0,5 T¶i träng sóng dọc theo đường mép nước thừa nhận phân bố với giá trị tương ứng với biểu đồ áp lực sóng tính toán Độ bền tính toán theo sơ đồ đàn hồi với thông số địa kĩ thuật đất mái dốc, không kể đến tính nén tầng đệm độ cứng tầng đệm lớn nhiều so với độ cứng đất mái dốc Độ bền lắp ghép trình bốc dỡ vận chuyển lắp đặt mái dốc xác định theo sơ đồ tính toán định hình có kể đến trọng lượng thân với hệ số động học 1,5 Cường độ trường hợp mái dốc lún không kiểm tra theo sơ đồ lực, tựa mái dốc phần phạm vi 1/2 cạnh bên chịu tác động lực tập trung hai phía có giá trị 1/2 trọng lượng nằm kề (cũng sử dụng sơ đồ tính toán khác trường hợp lún không đều) 3.5.2 CÊu t¹o cđa gia cè hë Khi thiÕt kÕ kết cấu gia cố hở cần tham khảo dẫn gia cố liền khối thuộc loại lắp ghép với mối nối lắp kín, đồng thời có xét đến đặc điểm riêng loại lắp ghép đặt tự 302 sổ tay KTTL * Phần - công trình thủy lợi * Tập Hình dạng mặt chữ nhật đa giác Cạnh dài đặt song song với đường mép nước mái dốc; ®Ỉt so le víi ®é so le b»ng 1/2 kích thước cạnh bên để khe nối không tạo thành đường thẳng liên tục từ xuống theo phương mái dốc Tấm gia cố liên kết với khớp lề giằng mối nối hàn, dùng thép tròn f16 mm Phần thép lộ để nối sơn phủ lớp vật liệu chống gỉ (quét lớp) Tấm bê tông lắp ghép đặt lớp đệm đầm chặt với bề mặt phẳng Để tăng ổn định cho tấm, mái dốc sử dụng loại gia cố lắp ghép nên lấy với hệ số mái dốc 3,5 lớn (m 3,5) Sai số cho phép kích thước lắp ghép lấy mục 3.4.3 Hình 3-9 Gia cố mái dốc bê tông cốt thép lắp ghép a) Đặt hình chữ nhật mái dốc; b) Tấm đa giác; 1- gia cố bảo vệ mái dốc; 2- tầng đệm gia cố; 3- đất mái dốc Sai số chiều rộng khớp nối không mm không lớn 10% kích thước quy định theo thiết kế Trong trường hợp sử dụng bê tông lắp ghép để gia cố bảo vệ mái dốc có cấu tạo đất dễ bị nho, ví dụ đất sét bụi dạng đất lớt (hoàng thổ), cát hạt mịn cát bụi, v.v , tầng đệm bố trí lớp cát cỡ hạt khác có khả tiêu thoát nước thấm Chiều dày lớp cát thoát nước cấu tạo thành phần hạt xác định phụ thuộc vào tính chất đất mái dốc, tham số giá trị tính chất tải trọng, kích thước yếu tố khác Các thông số xác định thí nghiệm 303 B - Đập đất đá Hình 3-10 Sơ đồ cấu tạo bê tông cốt thép lắp ghép a) Mặt cắt ngang lớp gia cố; b) Khớp nèi b¶n lỊ; c) Nèi b»ng thÐp cã mãc hình khuyên; d) Khớp lấp kín; 1- gia cố; 2- lấp khớp nối vữa bêtông nhựa đường; 3- mối hàn; 4- sợi cốt thép; 5- gối tựa Theo số liệu quan trắc gia cố lắp ghép, nằm vùng mép nước chịu áp lực đẩy lớn Trong nhiều trường hợp, đại lượng tải trọng tính toán định sóng có lượng lớn mà phụ thuộc vào cấu trúc mái dốc, vị trí sóng đổ tham số tạo sóng khác Ngoài ra, độ hàm khí có ảnh hưởng đáng kể đến lực đẩy nổi, dung trọng nước hàm khí phạm vi g = 0, 25 0,3g / cm3 3.6 Mét sè lo¹i gia cè khác 3.6.1 Gia cố bê tông atphan Loại gia cố chưa áp dụng Việt Nam, lại hình thức gia cố có xu hướng sử dụng phổ biến giới, có số ưu điểm bản, là: - Cã tÝnh mỊm dỴo, Ýt xt hiƯn vÕt nøt mái dốc biến dạng lún không đều; - Có tính chống thấm tốt, kết hợp làm gia cố bảo vệ mái dốc làm vật chống thấm cho thân đập (thay tường nghiêng lâi chèng thÊm) 304 sỉ tay KTTL * PhÇn - công trình thủy lợi * Tập - Cho phép giới hoá toàn khâu thi công lớp gia cố với suất chất lượng cao, sửa chữa đơn giản; - Giá thành không cao (so với kết cấu bê tông cốt thép bê tông atphan rẻ hơn) Nhược điểm bê tông atphan lo hoá Biện pháp hạn chế quét phủ lớp sơn màu sáng dùng lớp phủ bê tông, song phổ biến lớp phủ Gia cố bê tông nhựa đường thường thi công phương pháp đổ trực tiếp mái dốc với cấu tạo hai lớp, lớp dày cm (xem hình 3-11) Hình 3-11 Gia cố bê tông nhựa ®­êng a) KÕt cÊu mét líp; b) KÕt cÊu hai lớp; 1- lớp mattit nhựa đường; 2- bê tông nhựa đường; 3- lớp liên kết; 4- lớp bê tông nhựa để tạo mặt phẳng; 5- tưới nhựa đường 1,5 kg/m2; 6- líp tho¸t n­íc Theo kinh nghiƯm sư dơng gia cố bê tông nhựa đường Cộng hoà Liên bang Đức nên dùng kết cấu lớp, loại kết cấu hai lớp thường bị hỏng trương nở lớp bên Chiều dày gia cố mét líp lÊy b»ng ¸ 12 cm NÕu sư dụng gia cố bê tông atphan kết hợp để chống thấm lớp bê tông nhựa đường cấu tạo từ chân đập tới đỉnh đập hạn chế số khớp nối Phần chân lớp gia cố (bê tông nhựa đường) liên kết với phËn chèng thÊm ë nÒn (chi tiÕt xem kÕt cÊu tường nghiêng bê tông atphan) Ngoài hình thức gia cố bê tông nhựa đường đổ liền khối trực tiếp mái dốc, có trường hợp sử dụng kết cấu bê tông nhựa đường đúc sẵn Tấm bê tông nhựa đúc sẵn phải có lưới cốt thép (dùng thép f5mm tạo ô lưới kích thước ô 20 20 cm) có thép (f ~ 16 mm) để nối lắp đặt mái dốc Kích thước đúc sẵn 0,5 0,5 0,06 m loại nhỏ, ´ 0,10 m ®èi víi tÊm lín 3.6.2 Gia cố vữa cát nhựa đ-ờng liên kết với đá Cấu tạo loại gia cố gồm lớp: bê tông dầu cặn dày cm, lớp vữa cát nhựa đường dày cm lớp đá có khe hở viên đá khoảng cm đổ vữa cát nhựa đường Loại gia cố làm viƯc tèt ë vïng khÝ hËu l¹nh B - Đập đất đá 305 3.6.3 Gia cố mái dốc đất xi măng Cấu tạo lớp gia cố gồm cát thô, cát trung cát mịn trộn với 12% xi măng (theo trọng lượng) nước Vữa hỗn hợp đất xi măng trộn đều, đổ rải thành lớp dày khoảng 15 cm đầm chặt Bề mặt hỗn hợp vữa xi măng đất sau đầm chặt dùng đất ướt phủ lên để bảo dưỡng Tổng chiều dày đất xi măng không nhỏ 0,6 0,8 m (theo chiều vuông gãc víi m¸i dèc) Theo kinh nghiƯm sư dơng ë mét sè ®Ëp cđa Trung Qc, líp gia cè b»ng vữa xi măng đất chịu sóng lớn tới 1,8m, mà không bị hư hỏng, trừ số trường hợp có vết nứt Cấp phối hạt nên sử dụng đất cát pha sỏi, không lẫn chất hữu cơ, cỡ hạt 50 mm chiếm khoảng 55 60%, cỡ hạt nhỏ 0,1 mm chiếm khoảng 10 25% 3.6.4 Gia cố mái dốc dầm gỗ Đối với hồ chứa nhỏ, đập thấp, vùng có sẵn gỗ sử dụng gia cố mái đập dầm gỗ Kết cấu gia cố gỗ nên sử dụng vùng mái dốc thường xuyên ngập nước để hạn chế mục nát Để tiết kiệm gỗ sử dụng kết cấu bảo vệ mái chống sóng bè phao (víi chiỊu cao sãng h < 0,5 m) 3.6.5 Sư dụng mái dốc thoải gia cố Trong số trường hợp (đập thấp, sóng gió trung bình, v.v ) dùng biện pháp làm mái dốc thoải, đảm bảo ổn định có sóng, không cần lớp gia cố bảo vệ mái dốc Trên hình 3-12 a giới thiệu đồ thị để xác định hệ số mái dốc ổn định phụ thuộc vào sóng [m = f(h)] đồ thị quan hệ vận tốc tới hạn sóng bắt đầu phá huỷ mái dốc đất cát (hình 3-12 b) Hình 3-12 Đồ thị quan hệ mái dốc ổn định phụ thuộc vào chiều cao sãng: m ~ h, (a) vµ quan hƯ vËn tèc tới hạn xói tùy theo đường kính hạt: v ~ d, (b) 306 sỉ tay KTTL * PhÇn - công trình thủy lợi * Tập 3.7 Thiết kế gia cố nhẹ Gia cố nhẹ sử dụng để bảo vệ phần mái dốc đáy công trình thủy chịu tác động sóng độ sâu lớn chiều sâu phân giới Hk, nghĩa khu vực với giới hạn gia cố (chi tiết hình 3-1 3-3), Hk lấy Hk 2h1%, h1% - chiỊu cao sãng tÝnh to¸n øng víi giã b∙o tần suất 1% Gia cố nhẹ làm đất hạt thô đá dăm Giới hạn gia cố nhẹ lấy đến độ sâu, nơi dòng chảy đáy khả gây xói hạt đất mái dốc vật liệu công trình Nội dung tính toán gia cố nhẹ nhằm xác định kích thước cần thiết d50 vật liệu gia cố, đảm bảo ổn định tác dụng dòng chảy đáy với vận tốc vđ sóng tính toán gây mực nước thiết kế Trong trường hợp vận tốc đáy phải không lớn vận tốc xói cỡ hạt tính toán, nghĩa vđ Ê vx Vận tốc đáy sóng tạo độ sâu z = Hk 2h1% xác định theo c«ng thøc vz = nph 50% pl 50% pz ì sh g l 50% (3.61) Trong đó: n - hệ số phụ thuộc vào thông số sóng, n = 0,8 l ³ 20 ; h n = 0,7 l h £ 10; h50% - chiÒu cao sóng tần suất 50% ứng với gió bo tính toán; l - chiỊu dµi b­íc sãng øng víi chiỊu cao sóng h50% xác định theo sóng có độ thoải lớn nhất; z - chiều sâu thay đổi mái dốc độ sâu gần đáy công trình vïng bè trÝ kÕt cÊu gia cè nhÑ, z ³ 2h1% Chiều dày lớp gia cố nhẹ dn lấy theo tØ sè sau: dn = 10d50 (3.62) Trong ®ã: d50 - đường kính trung bình cấp phối hạt líp gia cè nhĐ ... (m) Bảng 3- 2 Giá trị tham số x, y, k HƯ sè m¸i dèc m x= P gh1% y= l1 h1% k= l2 l1 2,0 0,40 1, 2 1, 2 2,5 0 ,30 1, 2 1, 1 3, 0 0 ,30 1, 6 1, 1 3, 5 0 ,30 1, 6 0,9 4 ,1 - 4,5 0,25 1, 9 0,8 Trong b¶ng 3- 2: P -... công thức [29]: d1 = d2 = h1%xnyg é3B1 (1 + k) + h1%y (1, 5 + k)2 ù ë û é B g t - (B - B1 )g ù cos a ë û h1% xnyg é3B (1 + k) - h1% y (1, 5 + k)2 ù ë û é B g t - B )g ù cos a ỷ (3. 48) (3. 49) Trong công... 0,5r (1 + K) - D Trong đó: D thông số phụ thuộc vào r K, lấy giá trị bảng 3- 3; Khi r < 1: l=0 Bảng 3- 3 Giá trị D Giá trÞ D øng víi tham sè K Tham sè r 1, 2 1, 1 1, 0 0,9 0,8 1, 75 0,020 0 ,18 0, 017 0, 018