B GIO DC V ĐO TO B NÔNG NGHIP V PTNT TRƯNG ĐI HC THY LI NGÔ LAN HƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CA HÌNH DNG ĐY ĐẬP VẬT LIU ĐỊA PHƯƠNG ĐẾN LƯU LƯNG V ĐƯNG BÃO HÒA LUẬN VĂN THC S Hà Nội 8/2013 B GIO DC V ĐO TO B NÔNG NGHIP V PTNT TRƯNG ĐI HC THY LI NGÔ LAN HƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CA HÌNH DNG ĐY ĐẬP VẬT LIU ĐỊA PHƯƠNG ĐẾN LƯU LƯNG V ĐƯNG BÃO HÒA Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Mã số: 60-58-40 LUẬN VĂN THC S Ngưi hưng dn khoa hc: PGS.TS. Nguyn Cnh Thi Hà Nội 8/2013 MC LC 33TMỤC LỤC33T 3 33TDANH MỤC BẢNG BIỂU33T 5 33TDANH MỤC HÌNH VẼ33T 7 33TMỞ ĐẦU33T 1 33TCHƯƠNG 1:33T 33TTỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ĐỐI VỚI ĐẬP ĐÂT33T 5 33T1.133T 33TKhái nim v đập đất33T 5 33T1.233T 33TCác loại đập đất đã xây dựng33T 5 33T1.333T 33TCác sự cố nghiêm trọng của đập đất33T 10 33T1.433T 33TNguyên nhân gây thấm33T 10 33T1.533T 33TẢnh hưởng của đường thấm đến đập đất33T 11 33T1.633T 33TMt số sự cố do dng thấm gây ra33T 11 33T1.733T 33TCác bin pháp phng chống thấm33T 14 33T1.7.133T 33TChống thấm cho những công trình mới xây dựng33T 14 33T1.7.233T 33TChống thấm cho những công trình đã xây dựng trước đây33T 16 33TCHƯƠNG 2:33T 33TL THUYT THM V ỔN ĐNH33T 17 33T2.133T 33TTổng quan v phương pháp tính toán thấm33T 17 33T2.1.133T 33TSơ lược quá trình phát triển33T 17 33T2.1.233T 33TTầm quan trọng của lý thuyết thấm33T 17 33T2.1.333T 33TCác phương pháp giải bài toán thấm33T 18 33T2.233T 33TTổng quan v phương pháp tính ổn định mái dốc33T 21 33T2.2.133T 33TLý luận tính toán ổn định mái dốc33T 21 33T2.2.233T 33TCách chia thi đất và cách xác định trọng lượng thi33T 28 33T2.2.333T 33TCác phương pháp tính h số an toàn ổn định mái dốc33T 31 33T2.2.433T 33TCác phương pháp tính toán ổn định mái dốc33T 33 33TCHƯƠNG 3:33T 33TỨNG DỤNG PHƯƠNG PHP PHẦN T  HU HN TRONG TÍNH THM V TÍNH ỔN ĐNH MI DỐC CỦA ĐẬP ĐT33T 40 33T3.133T 33TPhương pháp phần t hữu hạn33T 40 33T3.233T 33TMục đích tính toán33T 42 33T3.333T 33TLựa chọn các thông số tính toán33T 42 33T3.3.133T 33TĐập đất33T 42 33T3.3.233T 33TNn đập33T 43 33T3.433T 33TPhần mm tính toán33T 43 33T3.533T 33TTrình tự tính toán33T 43 33T3.5.133T 33TTính thấm qua đập đất33T 44 33T3.5.233T 33TTính toán ổn định trượt mái đập33T 45 33T3.5.333T 33TTổ hợp các trường hợp tính toán33T 46 33T3.5.433T 33TKết quả tính toán và đánh giá33T 47 33T3.633T 33THướng dẫn s dụng biểu đồ tra33T 78 33TKT LUẬN V KIN NGH33T 84 33TTI LIỆU THAM KHẢO33T 86 33TPHỤ LỤC33T 87 DANH MC BẢNG BIỂU 33THình 0-1: Đập trên nn nằm nghiêng33T 2 33THình 0-2: Sơ đồ đập nghiêng33T 3 33THình 0-3: Sơ đồ các vị trí tính toán33T 4 33THình 1-1: Đập đất đồng chất33T 6 33THình 1-2: Đập không đồng chất33T 7 33THình 1-3: Đập c tường li mm33T 8 33THình 1-5: Sình lầy do thấm hạ lưu đập Kim Sơn- Hà Tĩnh33T 13 33THình 1-6: Mạch sủi hạ lưu đập Am Chúa- Khánh Hòa33T 13 33THình 1-7: Đập đất đồng chất c tường răng.33T 15 33THình 1-8: Đập c tường nghiêng chân răng, tường li chân răng33T 15 33THình 1-9: Chống thấm cho nn bằng bản cọc33T 15 33THình 1-10: Chống thấm bằng tường nghiêng sân phủ33T 16 33THình 2-1: Xác định moment chống trượt và gây trượt với mt trụ trn33T 23 33THình 2-2: Xác định gc ma sát và lực dính huy đng33T 25 33THình 2-3: Các lực tác dụng vào mỗi thi33T 28 33THình 2-4: Sơ đồ tính lực thấm theo phương pháp Bishop đơn giản33T 32 33THình 2-5: Dịch chuyển điểm trên cung trượt33T 34 33THình 2-6: Mt cắt ngang mái dốc33T 39 33THình 3-1: Sơ đồ chia lưới phần t và các điu kin biên33T 45 33THình 3-2: Sơ đồ khai báo điu kin tính toán ổn định đập đất33T 46 33THình 3-3: Sơ đồ tính thấm qua đập đất h số mái m = 2, chiu cao đập HR đ R = 20m33T 48 33THình 3-4: Biểu đồ quan h JR ra R~ L tại mái hạ lưu33T 48 33THình 3-5: Sơ đồ tính ổn định cho đâp đất h số mái m = 2, chiu cao đập HR đ R = 20m33T 49 33THình 3-6: Biểu đồ quan h Q ~ HR đ R.33T 50 33THình 3-7: Biểu đồ quan h JR ra R ~ HR đ R33T 51 33THình 3-8: Biểu đồ quan h HR đ R ~ K33T 52 33THình 3-9: Sơ đồ tính toán tổng quát đập trên nn nằm nghiêng33T 53 33THình 3-10: Tính thấm qua đập c h số mái m = 2, HR đ R = 20m, α = 6P o P.33T 53 33THình 3-12: Quan h q ~ α với trường hợp h số mái m = 233T 56 33THình 3-13: Quan h JR ra R ~ α với trường hợp h số mái m = 233T 56 33THình 3-14: Quan h K ~ α với trường hợp h số mái m = 233T 57 33THình 3-15: Quan h q ~ α với trường hợp h số mái m = 2,533T 59 33THình 3-16: Quan h JR ra R ~ α với trường hợp h số mái m = 2,533T 59 33THình 3-17: Quan h K ~ α với trường hợp h số mái m = 2,533T 60 33THình 3-18: Quan h q ~ α với trường hợp h số mái m = 3,033T 62 33THình 3-19: Quan h JR ra R ~ α với trường hợp h số mái m = 3,033T 62 33THình 3-20: Quan h K ~ α với trường hợp h số mái m = 3,033T 63 33THình 3-21: Quan h q ~ α với trường hợp h số mái m = 3,533T 65 33THình 3-22: Quan h JR ra R ~ α với trường hợp h số mái m = 3,533T 65 33THình 3-23: Quan h K ~ α với trường hợp h số mái m = 3,533T 66 33THình 3-25: Quan h JR ra R ~ α với trường hợp h số mái m = 4,033T 68 33THình 3-26: Quan h K ~ α với trường hợp h số mái m = 4,033T 69 33THình 3-27: Quan h (HR bđ R/HR đ R ~ α), trường hợp m = 2,033T 74 33THình 3-28: Quan h (HR bđ R/HR đ R ~ α), trường hợp m = 2,533T 75 33THình 3-29: Quan h (HR bđ R/HR đ R ~ α), trường hợp m = 3,033T 75 33THình 3-30: Quan h (HR bđ R/HR đ R ~ α), trường hợp m = 3,533T 76 33THình 3-31: Quan h (HR bđ R/HR đ R ~ α), trường hợp m = 4,033T 76 33THình 3-32: Biểu đồ quan h (HR bđ R/HR đ R ~ α), ứng với các hế số mái đập khác nhau33T 77 33THình 3-33: Sơ đồ đập tính toán33T 78 33THình 3-34: Biểu đồ tra quan h (HR bđ R/HR đ R ~ α)33T 79 33THình 3-35: Sơ đồ đập biến đổi trên nn nằm ngang33T 79 33THình 3-36: Sơ đồ tính thấm bằng phương pháp thủy lực33T 81 DANH MC HÌNH VẼ 33TBảng 2-1: Bảng tm tắt số lượng n trong vic tìm h số an toàn.33T 29 33TBảng 2-2: Bảng tm tắt số lượng các đại lượng đã biết trong tìm h số an toàn33T 31 33TBảng 3-1: Các tổ hợp được tính toán trong đ tài (x)33T 46 33TBảng 3-2: Lưu lượng thấm qua đập đất ứng với các h số mái và chiu cao đập (q=10P - 6 PmP 3 P/s)33T 50 33TBảng 3-3: Građiên thấm lớn nhất trên mái hạ lưu ứng với các hế số mái và chiu cao đập33T 51 33TBảng 3-4: H số ổn định mái hạ lưu đập ứng với các h số mái và chiu cao đập33T 52 33TBảng 3-5: Giá trị lưu lượng thấm q và građiên thấm tại chân mái hại lưu ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng nn33T 55 33TBảng 3-6: H số ổn định K ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng nn, mái hạ lưu m = 233T 56 33TBảng 3-7: Giá trị lưu lượng thấm q và građiên thấm tại chân mái hại lưu JR ra R ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng nn33T 58 33TBảng 3-8: H số ổn định K ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng, mái hạ lưu m = 2,533T 60 33TBảng 3-9: Giá trị lưu lượng thấm q và građiên thấm tại chân mái hại lưu JR ra R ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng nn33T 61 33TBảng 3-10: H số ổn định K ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng, mái hạ lưu m = 3,033T . 63 33TBảng 3-11: Giá trị lưu lượng thấm q và građiên thấm tại chân mái hại lưu JR ra R ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng nn33T 64 33TBảng 3-12: H số ổn định K ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng, mái hạ lưu m = 3,533T . 66 33TBảng 3-13: Giá trị lưu lượng thấm q và građiên thấm tại chân mái hại lưu JR ra R ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng nn33T 67 33TBảng 3-14: H số ổn định K ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng, mái hạ lưu m = 4,033T . 69 33TBảng 3-15: Bảng tổng hợp kết quả ứng với HR đ R, HR bđ1 R, HR bđ2 R, HR bđ3 R với HR đ R = 10m33T 70 33TBảng 3-16: Bảng tổng hợp kết quả ứng với HR đ R, HR bđ1 R, HR bđ2 R, HR bđ3 R với HR đ R = 15 m33T 71 33TBảng 3-17: Bảng tổng hợp kết quả ứng với HR đ R, HR bđ1 R, HR bđ2 R, HR bđ3 R với HR đ R = 20m33T 72 33TBảng 3-18: Bảng tổng hợp kết quả ứng với HR đ R, HR bđ1 R, HR bđ2 R, HR bđ3 R với HR đ R = 25 m33T 72 33TBảng 3-19: Bảng tổng hợp kết quả ứng với HR đ R, HR bđ1 R, HR bđ2 R, HR bđ3 R với HR đ R = 30 m33T 73 33TBảng 3-20: Quan h (HR bđ R/HR đ R ~ α) với các h số mái khác nhau33T 77 LI CẢM ƠN Tôi đã hoàn thành luận văn này theo đúng thời gian quy định của nhà trường. Để có được kết quả như vậy, trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Nguyễn Cảnh Thái, người đã nhiệt tình hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu của mình. Nhân đây, tôi cũng xin cùng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các giảng viên Khoa sau Đại học, những người đã đem lại cho tôi những kiến thức bổ trợ, vô cùng có ích trong những năm học vừa qua. Xin được gửi lời cám ơn chân thành tới Trung tâm Đào tạo và Hợp tác quốc tế trực thuộc Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, những người đã luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình. BẢN CAM ĐOAN Tên tôi là Ngô Lan Hương, học viên cao học lớp 18C21, chuyên ngành Xây dựng công trình thủy, khoá 2010-2013. Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ ‘‘Nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng đáy đập vật liệu địa phương đến lưu lượng và đường bão hòa’’ là công trình nghiên cứu của riêng tôi, tôi không sao chép và kết quả của luận văn này chưa công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu khoa học nào. Hc viên Ngô Lan Hương -1- MỞ ĐẦU I) TÍNH CẤP THIẾT CA ĐỀ TI Vì vậy, vic tính toán thấm và ổn định của đập đất là mt phần rất quan trọng trong thiết kế và xây dựng các công trình thủy lợi, n ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành và sự làm vic an toàn của công trình. Trong thực tế, người thiết kế thường gp rất nhiu mt cắt đập phức tạp mà vic tính toán thấm theo phương pháp thủy lực gp rất nhiu kh khăn, mt khác trong giai đoạn thiết kế sơ b, người thiết kế cũng chưa c được các thông số chi tiết như v h số thấm, dung trọng riêng của đất, lực dính đơn vị, gc ma sát trong Và vic lựa chọn cho đập mt thiết kế tối ưu v đ cao, mái dốc sẽ khiến người thiết kế tốn rất nhiu thời gian để giả thiết các trường hợp rồi chạy phần mm thấm, ổn định để đưa ra được mt bản thiết kế tối ưu nhất. Bên cạnh đ, đối với đập c đáy nằm nghiêng, người thiết kế vẫn phải tính toán và xây dựng mô hình khá phức tạp so với đáy nằm ngang. Chính vì vậy, luận văn đã đi vào nghiên cứu nhằm kết hợp giữa phương pháp thủy lực và phương pháp phần t hữu hạn (giải bằng phần mm Geo Slope ) để đưa ra kết quả tính toán cho đập c đáy nằm nghiêng mt cách nhanh và đáng tin cậy, bên cạnh đ, luận văn cũng đưa ra khuyến nghị lựachọn vị trí chiu cao đập biến đổi v đáy nằm ngang cho kết quả phù hợp nhất đối với đáy nằm nghiêng thực tế của đập. Cũng chính từ chiu cao đập quy đổi, người thiết kế c thể dựa vào đ để tính toán, thiết kế nhanh và đơn giản hơn nhiu so với đập c đáy nghiêng trên thực tế. Với mục đích giúp người thiết kế chỉ với vài biểu đồ tra cơ bản c thể sơ b vạch ra được cho mình mt thiết kế công trình tối ưu, luận văn đã đi vào nghiên cứu và đưa ra các biểu đồ để từ đ người thiết kế c thể xác định sơ b Ngô Lan Hương Luận văn thạc sĩ ngành Xây dựng công trình thủy [...]... dương 1.5 Ảnh hưởng của đường thấm đến đập đất Đập vật liệu địa phương là một loại công trình dâng nước làm bằng vật liệu xốp (đất), chính vì vậy cho dù có đầm chặt đến đâu cũng không thể đảm bảo tuyệt đối không thấm nước Khi hồ chứa đưa vào vận hành thì thân đập cũng bắt đầu chịu áp lực của nước và phát sinh hiện tượng thấm, đập chịu tác dụng của cột nước và hình thành dòng thấm đi xuyên qua đập và nền... hạ lưu các góc khác nhau Ký hiệu: MNTL: Mực nước thượng lưu L đ : Chiều dài đáy nghiêng của đập R R m: Chiều cao đập tính từ đỉnh xuống tới đáy thấp nhất M: mái dốc đập α: Góc nghiêng giữa đáy đập và mặt đất nằm ngang MNTL m H® m α L® Hình 0-2: Sơ đồ đập nghiêng IV) PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu theo một số bước chung sau: - Tổng quan về áp dụng công trình đập. .. Dòng thấm đi qua thân đập, nền và thấm vòng quanh bờ làm mất nước ở hồ chứa và ảnh hưởng lớn đến ổn định của đập (xói ngầm và trượt mái dốc) Thân đập càng cao thì nước thấm càng nhiều Chính vì vậy việc nghiên cứu vấn đề thấm và ổn định đối với đập vật liệu địa phương luôn là bài toán đặc biệt quan trọng luôn phải đặt lên hàng đầu trong quá trình nghiên cứu thiết kế đập nhằm đảm bảo đập hoạt động an toàn... nghiêng V) GIỚI HẠN VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Do hạn chế về thời gian, phạm vi nghiên cứu của đề tài sẽ được giới hạn theo các nội dung sau: Nghiên cứu các trường hợp đập nghiêng góc α phía hạ lưu Ngô Lan Hương Luận văn thạc sĩ ngành Xây dựng công trình thủy -5- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ĐỐI VỚI ĐẬP ĐÂT 1.1 Khái niệm về đập đất Trên thế giới, từ mấy nghìn năm trước công nguyên, đập. .. văn của địa phương Có thể kể ra đây một số loại đập đất [1],[4]: a Đập kết cấu đồng chất Ngô Lan Hương Luận văn thạc sĩ ngành Xây dựng công trình thủy -6- Kết cấu đập đồng chất là loại đập được xây dựng khá phổ biến ở nhiều địa phương Đập được đắp bằng loại vật liệu địa phương sẵn có có hệ số thấm lớn, để đảm bảo ổn định thấm thường dùng biện pháp tăng kích thước mặt cắt đập và khối lượng đắp đập MNDBT... bằng phương pháp thủy lực dựa trên một số các điều kiện như lưu lượng thấm, Građiên thấm, hệ số ổn định mái III) ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU TRONG ĐỀ TÀI 1) Đối tượng Nghiên cứu công trình dâng nước làm bằng đập vật liệu địa phương 2) Phạm vi nghiên cứu Các công trình đập đất trên nền không thấm nước nằm nghiêng với các Ngô Lan Hương Luận văn thạc sĩ ngành Xây dựng công trình thủy -3- góc nghiêng... bước chung sau: - Tổng quan về áp dụng công trình đập dâng làm bằng vật liệu địa phương ở trong nước; - Tổng hợp lý thuyết, lựa chọn phương pháp tính thấm và ổn định cho công trình đập vật liệu địa phương - Lựa chọn phần mềm mô phỏng bài toán thấm và ổn định đối với công trình đập vật liệu địa phương - Lựa chọn vị trí biến đổi chiều cao đập H đ1 , H đ2 , Hđ3 ứng với các vị trí R R R R R R 1/3L đ , 1/2L... thấm của vật liệu đất đắp đập hoặc địa chất nền đập không đảm bảo về lưu lượng thấm qua thân đập và qua nền trong phạm vi cho phép thì nguời thiết kế sẽ áp dụng một số các biện pháp chống thấm sau đây nhằm khắc phục các yếu tố này a Chống thấm cho thân đập Vật liệu chống thấm cho thân đập thường có dạng lõi hoặc tường nghiêng Chi tiết các phương pháp được trình bày ở mục 1.2 b Chống thấm cho nền đập. .. chiều cao đập thiết kế, mái dốc, góc nghiêng đáy, lưu lượng thấm, Gradien thấm… §Ëp ®Êt §Ëp ®Êt Hình 0-1: Đập trên nền nằm nghiêng Do vậy, khi tính toán cần thiết phải biến đổi để đưa các dạng đó về sơ đồ cơ bản Tuy nhiên, việc lựa chọn vị trí xác định chiều cao đập quy đổi như thế nào thì hiện nay vẫn chưa có một đề tài nào nghiên cứu vấn đề này Trong phạm vi nghiên cứu, đề tài sẽ nghiên cứu và đưa ra... chiều cao đập biến đổi phù hợp nhất cũng như các bảng biểu giúp người thiết kế sơ bộ tra nhanh được các thông số cơ bản mà không cần phải sử dụng phần nào II) MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu ảnh hưởng của nền nằm nghiêng đến các yếu tố thấm của đập Nghiên cứu vị trí chiều cao đập quy đổi để có thể khuyến nghị người sử dụng lựa chọn Biện pháp xử lý biến đổi sơ đồ đập trên nền nằm nghiêng về sơ đồ đập trên . thạc sĩ ‘ Nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng đáy đập vật liệu địa phương đến lưu lượng và đường bão hòa ’ là công trình nghiên cứu của riêng tôi, tôi không sao chép và kết quả của luận văn. TRƯNG ĐI HC THY LI NGÔ LAN HƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CA HÌNH DNG ĐY ĐẬP VẬT LIU ĐỊA PHƯƠNG ĐẾN LƯU LƯNG V ĐƯNG BÃO HÒA Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy. ĐI HC THY LI NGÔ LAN HƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CA HÌNH DNG ĐY ĐẬP VẬT LIU ĐỊA PHƯƠNG ĐẾN LƯU LƯNG V ĐƯNG BÃO HÒA LUẬN VĂN THC S