Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình MỤC LỤC SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1. Vị trí địa lý – quy mô – nhiệm vụ công trình 1.1.1 Vị trí địa lý. Công trình hồ chứa Cát Tiên nằm sông Đăklô, xã Gia Viễn, huyện Cát Tiên, tỉnh Lâm Đồng. Cách quốc lộ 20 khoảng 50km phía Tây bắc cách trung tâm thị trấn Cát Tiên 8km phía Đông bắc. Lưu vực hồ chứa nằm khoảng 11°30’ đến 11°38’30’’ vĩ độ Bắc, 107°20’30’’ đến 107°23’ kinh độ Đông. 1.1.2 Thành phần công trình. Hệ thống công trình đầu mối gồm hạng mục sau: Đập đất ngăn sông dâng nước tạo thành hồ chứa. Công trình tràn xả lũ xuống hạ lưu. Công trình ngầm lấy nước vào hệ thống đầu mối 1.1.3 Nhiệm vụ công trình Công trình hồ chứa Cát Tiên có nhiệm vụ sau: Tưới tự chảy cho 900ha kết hợp phòng lũ hạ lưu, nuôi trồng thủy sản lòng hồ. Cải thiện môi trường sinh thái cho khu vực dự án. Tạo công ăn việc làm cho nhân dân địa phương. Phát triển thành phần kinh tế cho khu vực dự án . 1.2. Điều kiện tự nhiên 1.2.1 Địa hình, địa mạo Tại khu vực bố trí công trình đầu mối thung lũng chạy theo hướng Đông nam –Tây bắc có chiều rộng trung bình 480m. Thung lũng giới hạn dãy đồi có cao độ 178m bị cắt xẻ nhiều đồi độc lập có cao độ từ 150 : 170m. Hai bên suối có địa hình phẳng với cao độ bình quân 137m xoải dần phía hạ lưu suối.Ven suối tồn nhiều bãi sình lầy. Tuyến đập nằm dựa vào sườn đồi núi có cao độ 166m 165m. Đây vị trí hẹp suối Đaklô nằm theo hướng Tây Bắc – Đông Nam có chiều dài khoảng 400m. SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Vị trí tuyến cống bên vai phải đập theo hướng Bắc – Nam cao trình 141,3m có chiều dài khoảng 70m. Tuyến tràn xả lũ nằm vai trái đập có chiều dài khoảng 250m, cao trình mặt đất vị trí thấp 144.5m Khu tưới nằm gần tuyến công trình đầu mối chạy dài theo hướng Bắc – Nam có chiều dài ÷ 8km; chiều rộng ÷ 1.5km phân bố bên bờ suối. Khu tưới có cao độ 132 ÷ 135m . Từng khu tưới có dạng lòng chảo, xen kẽ khu tưới có bầu trũng có cao độ từ 128 ÷ 129m dồi nhỏ kiểu bát úp phần khu tưới phía Tây giáp suối Hai Cô. 1.2.2. Đặc điểm địa hình – địa chất khu công trình đầu mối 1.2.2.1. Tài liệu địa hình a. Quan hệ đặc trưng lòng hồ: Z ~ F ~ W Bảng - 1: Quan hệ Z ~ F ~ W Z(m) F(ha) V(106m3) 137 0 140 65.7 0.657 145 174 6.432 150 209 16 b. Đặc điểm hình thái khu vực suối Bảng - 2: Đặc điểm hình thái khu vực suối STT ĐẶC TRƯNG TRỊ SỐ Diện tích lưu vực: F (km2) 17.5 Độ dài lưu vực: Lw(km) 5.5 Độ dài sông chính: Ls(km) 6.0 Chiều rộng bình quân lưu vực 3.2 Hệ số hình dạng: B/Llv 0.58 Mật độ lưới sông 0.8 Độ đốc bình quân sườn dốc Jd ( ‰ ) 289 Độ dốc lòng sông Js ( ‰ ) 5.0 Độ cao bình quân lưu vực (m) 220 1.2.2.2. Tài liệu địa chất a. Tuyến đập SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 155 238 27.192 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Địa chất hai vai đập lớp phủ sườn tích bao gồm lớp Lớp sét nhẹ màu vàng nhạt đến nâu đỏ có hệ số thấm (cm/s) dày 0.5 ÷ (m). Lớp sét nhẹ màu xám tro, loang lổ vàng có hệ số thấm (cm/s) dày ÷ (m). Nền đập chủ yếu sét đến sét đồng chất có hệ số thấm (cm/s) dày 20m với tiêu lý sau: Bảng 1- 3: Chỉ tiêu lý công trình đầu mối TUYẾN Đập CHỈ TIÊU Dung trọng tự nhiên (g/cm3) Dung trọng khô – γk(g/cm3) Độ rỗng - n (%) Lực dính – c(kg/cm2) Góc ma sát – φ(°) Hệ số thấm – k(a*10-5cm/s) Dung trọng tự nhiên - γ tn Cống Đất đập LỚP - γ tn 1.93 1.55 42.3 0.22 17°18’ 6.86 (g/cm3) Dung trọng khô – γk(g/cm3) Độ rỗng - n (%) Lực dính – c(kg/cm2) Góc ma sát – φ(°) Hệ số thấm – k(a*10-5cm/s) đắp Dung trọng tự nhiên - γ tn 1.55 (g/cm3) Dung trọng bão hòa – γbh(g/cm3) Lực dính – c(T/m2) Góc ma sát – φ(°) Hệ số thấm – k(a*10-5cm/s) b. Tuyến cống LỚP 1.97 LỚP 1.93 LỚP 1.94 1.73 35.15 0.14 21°39’ 2.52 1.5 44 0.26 18°13’ 4.98 1.87 1.55 42.64 0.23 16°17’ 1.18 1.85 1.41 46.89 0.27 16024’ 3.25 1.43 47.79 0.22 15044’ 1.06 1.97 1,7 19°50’ 1.85 Tuyến cống đắt lớp sét ổn định, có hệ số thấm trung bình k = 10-5 (cm/s), nên không cần sử lý đáy móng phức tạp. Phần miệng cống đỉnh cống cần đắp lớp sét dày1mđể chống thấm. c. Tuyến tràn Tuyến tràn đặt lớp đá. Phần sau ngưỡng tràn thân dốc nằm đất ổn định, có phần nối tiếp đuôi tràn lòng suối cũ cần xử lý chân khay hố tiêu để chống xói lở. SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình d. Lòng hồ Qua phân tích địa chất ta thấy: vùng hồ cấu tạo lớp đất sét pha đến sét dày 20m có nguồn gốc sườn tích tàn tích có hệ số thấm trung bình từk = 10-4÷10-6 (cm/s). Các dãy núi bao bọc bờ hồ tạo đá phiến sét, sét kết, bội kết có độ nứt nhỏ nên không gây tượng nước sang lưu vực lân cận. e. Sạt lở bờ hồ Hiện tượng có tính cục không gây ảnh hưởng lớn đến công trình vì: • Các dãy núi thấp bao bọc bờ hồ cấu tạo đá phiến sét, sét kết, bội kết, tầng tàn tích phong hóa dày ÷ (m). • Thảm thực vật bao phủ góp phần bảo vệ bờ hồ. f. Bồi lắng lòng hồ Do chất thảm thực vật vật chất vụn nát đưa mùa lũ nên khả bồi lắng hồ không đáng kể. g. Vấn đề ngập bán ngập Đây vấn đề lớn vùng lòng hồ sở công nghiệp hay tài nguyên khoáng sản quý giá. 1.2.3. Điều kiện khí tượng thủy văn khu vực 1.2.3.1 Tình hình mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn Lân cận khu vực Đaklô có trạm khí tượng thủy văn sau đây: Trạm khí tượng Bảo Lộc nằm cách vị trí xây dựng công trình 80km có tài liệu quan trắc 56 năm (1933 ÷ 1998) tin cậy với đầy đủ yếu tố đặc trưng khí hậu. Trạm thủy văn Đại Nga nằm cách vị trí xây dựng công trình 80km có tài liệu quan trắc dòng chảy liên tục từ năm 1997 đến nay. 1.2.3.2 Đặc điểm khí hậu a. Nhiệt độ Nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm: Nhiệt độ không khí cao nhất: Nhiệt độ không khí thấp nhất: Tháng có nhiệt độ cao năm tháng 1: b. Độ ẩm Độ ẩm không khí trung bình nhiều năm: 85,9 % SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Độ ẩm tuyệt đối thấp nhất: 14 % Độ ẩm trung bình tháng cao tháng tám: 91,2% Độ ẩm trung bình tháng thấp tháng hai: 77,2% c. Mưa Tổng lượng mưa khu vực lớn, phân bố không đồng năm. Lượng mưa trung bình nhiều năm 2513,8 mm Lượng mưa lớn thời gian quan trắc 181mm Bảng 1- : Lượng mưa ngày thiết kế trạm Bảo Lộc Đateh Thứ tự Tần suất p(%) 1.0 1.5 2.0 5.0 10.0 20.0 Xmax Bảo Lộc (mm) 233.2 241.3 201.1 161.1 132.9 106.9 Xmax Đateh (mm) 258.1 241.4 229.6 191.9 163.3 131.1 d. Bốc Lượng bốc khu vực thay đổi theo mùa, mùa khô từ tháng đến tháng 10 chiếm 70% tổng lượng bốc toàn năm. Lượng bốc bình quân ngày 2,1mm. Tài liệu bốc sau: SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Bảng –5: Bốc ứng với tần suất p = 85% Tháng Zpi (mm) ∆zi( mm) Tháng Zpi(mm) ∆zi(mm) 93 43.4 56 25.9 97 45.2 57 26.7 122 56.5 39 18.2 70 32.7 10 46 29.3 62 28.9 11 53 24.7 70 32.7 12 73 33.9 e. Chế độ gió Mùa khô hướng gió Đông - Bắc Mùa mưa hướng gió Tây – Nam. Tài liệu gió sau : Tốc độ gió ứng với tần suất 50%: v = 18m/s Tốc độ gió ứng với tần suất 4%: v = 23m/s f. Các tài liệu khí hậu Căn vào tình hình mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn khu vực lân cận, đặc điểm tự nhiên vùng có dự án với khu vực đặt trạm quan trắc chọn trạm Bảo Lộc Đại Nga làm trạm đại điện để tính toán cho vùng dự án. Ngoài ra, tài liệu đo mưa trạm Đateh sử dụng trình tính toán. SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Bảng – 6: Các tài liệu khí hậu Tháng Nhiệt độ Độ ẩm không khí Độ mưa bình Số trung bình trung bình (%) quân ( mm) nắng/ngày (0oC) 19.1 81.3 48.3 7.4 20.3 77.2 34.3 7.9 21.6 79.0 82.5 7.4 22.4 83.3 172.1 6.6 22.7 87.9 236.9 5.5 22.3 89.5 242.5 4.7 22.8 90.8 412.0 4.0 21.7 91.3 383.5 3.7 21.7 90.8 370.4 3.2 10 21.3 89.5 318.6 4.4 11 20.6 86.7 131.1 5.5 12 19.8 83.8 81.4 6.3 Năm 21.3 85.9 251.36 5.6 1.2.3.3 Các tài liệu dòng chảy a. Dòng chảy chuẩn: Diện tích lưu vực: F = 17.5 (km2) Mô đun dòng chảy chuẩn: Mo = 40.75 (l/s/km2) Lưu lượng bình quân nhiều năm: Qo = 0.71 (m3/s) Hệ số thiên lệch: Cs = 0.58 Hệ số phân tán: Cv =0.3 b. Dòng chảy năm thiết kế Phân phối dòng chảy năm thiết kế lưu vực suối Đaklô ứng với tần suất p = 85%. SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Bảng – 7: Phân phối dòng chảy năm thiết kế P = 85% Tháng Qp (m3/s) Wp (103m3) Tháng Qp (m3/s) Wp(103m3) 0.013 348.2 0.65 1741.0 0.1 241.9 1.04 2785.5 0.07 187.5 1.7 4406.4 0.09 233.3 10 1.3 3481.9 0.18 482.1 11 0.77 1995.8 0.42 1088.6 12 0.27 7231 Bảng1 - 8: Các đặc trưng đường trình lũ thiết kế P% Qp( m3/s) Wp(103m3) 25 0.85 26.81 50 0.7 22.08 75 0.56 17.98 95 0.40 12.62 c. Dòng chảy lũ : Bảng – 9: Các đặc trưng đường trình lũ thiết kế P% Qp (m3/s) 1.0 233.4 1.5 212.0 d. Đường trình lũ Wp (106m3) 3.388 3.168 T (h) 8.00 8.25 T1 (h) 2.5 2.75 Tx (h) 5.5 5.5 β 2.2 Bảng -10: Bảng trình lũ ứng với tần suất P = 1.5% t(phút) Q1.5%(m3/s) t(phút) Q1.5%(m3/s) t(phút) Q0.5% (m3/s) t (phút) Q0.5% (m3/s) 30 60 90 120 150 35.2 112.0 179.6 220.2 233.4 270 300 330 360 390 420 163 140 117 90.8 66.2 42.0 Bảng -11: Đường trình lũ P = 0.5% 180 225 450 22.2 210 210.1 480 5.5 240 190 510 2.1 30 60 90 120 150 180 210 240 38.0 121.0 194.0 237.8 252.1 243.0 226.9 202.2 270 300 330 360 390 420 450 480 510 176.0 151.2 126.9 98.1 71.5 45.4 24.0 5.9 2.3 1.2.3.4. Nguồn vật liệu cung cấp điều kiện giao thông vận tải a. Đất đắp Có thể dùng hai loại: Đất sét bồi sườn tích ( lớp ) sét ( lớp 4) đất có màu vàng nhạt, loang lổ nâu đỏ, trạng thái cứng, kết cấu chặt vừa, hai loại có SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình độ thấm nhỏ φ c lớn đạt độ chặt đất, cự ly vận chuyển gần thuận lợi cho thi công. b. Vật liệu cát sỏi: Cát lấy mỏ khai thác sông Đồng Nai, cách công trình ÷ 10km. Chất lượng cát có hàm lượng hạt mịn lớn sử dụng để đổ bê tông cần phải sàng loại bỏ bớt cát hạt mịn. Sỏi sông: Lấy cầu Đạ Quay, cách công trình 40km, chất lượng cấp phối hạt đủ để đảm bảo làm tầng lọc. c. Đá Lấy mỏ đá Bảo Lộc, cách công trình 83km. Chất lượng đá granit màu xám xanh-trắng đục, cấu tạo khối, sức chống nén tức thời 1000 – 1100 kg/cm2 , khả sử dụng cho xây dựng tốt. d. Gạch xây: Tại Tam Bố cách công trình 150km e. Xi măng, sắt thép, mua trung tâm huyện. f. Vải lọc thiết bị khí lấy từ TP. Hồ Chí Minh. g. Cơ sở hạ tầng khu vực xây dựng 1.2.3.5 .Điều kiện giao thông vận tải: Đường vận chuyển vật liệu tới trung tâm huyện Cát Tiên đường 721, mùa khô đảm bảo chất lượng, mùa mưa cần nâng cấp sửa chữa. Con đường từ trung tâm huyện Cát Tiên tời khu vực xây dựng công trình cần phải xây dựng lại hai cầu có chiều dài ÷ 10m mùa mưa phải sửa chữa tu bổ lại. Điện cho sinh hoạt thi công công trình: Khu vực trung tâm xã Gia Viễn có điện lưới sinh hoạt. Điện phục vụ cho công trường cần lập đường dây dài 2230m dọc theo đường quản lý. Nước phục vụ cho thi công lấy trực tiếp từ suối Đăklô, nước sinh hoạt lấy từ giếng đào. 1.3. Dân sinh kinh tế nhu cầu dùng nước 1.3.1. Điều kiện dân sinh kinh tế Huyện Cát Tiên vùng kinh tế chủ yếu dân tộc kinh từ nơi khác đến khai hoang phát triển kinh tế.Ngoài có số dân tộc tiểu số.Nghề dân tộc vùng canh tác sản xuất nông nghiệp chăn nuôi gia súc, 10 10 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Trong đó: ∆L: Khoảng cách mặt cắt tính toán. ∆∋: Chênh lệch tỉ mặt cắt. ∆∋= ∋1 – ∋2 i : độ dốc cống, i = 0,00357 J : Độ dốc thuỷ lực trung bình mặt cắt tính toán. Để thuận tiện cho việc tính toán, lập bảng tính toán. Giải thích đại lượng bảng tính: Chiều sâu cột nước giả thiết mặt cắt tính toán hi, giá trị bắt đầu hc. Diện tích ướt mặt cắt tính toán ωi = Bi.hi Lưu tốc mặt cắt tính toán vi = Qi ωi α .vi2 Tỉ mặt cắt tính toán ∋ i = hi + g ∋ Chênh lệch tỉ mặt cắt ∆ = ∋ i+1- ∋ i Chu vi ướt mặt cắt tính toán χi = bc + 2hi ωi Bán kính thuỷ lực Ri = χi 1/ R Hệ số Cezi Ci= n , n = 0.014 hệ số nhám vật liệu làm cống Độ dốc thuỷ lực Ji = Q2 ωi2 C i2 R = vi2 Ci2 .R Độ dốc thủy lực trung bình Ji = J i + J i +1 Kết tính toán đường mặt nước cống ngầm thể bảng sau. MC B h ω χ V αv2/2g Э ΔЭ R (m) (m) (m2) (m) (m2/s) (m) (m) 0.182 0.182 1.364 10.989 6.1549 6.3369 (m) (m) C (m 0.1334 51 -2.899 0.253 0.253 1.506 7.9051 134 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 3.1851 3.4381 0.168 53 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình -0.626 0.284 0.284 1.568 7.0423 2.5277 2.8117 0.1811 53 -0.546 0.324 0.324 1.648 6.1728 1.9421 2.2661 0.1966 54 -0.53 0.389 0.389 1.778 5.1414 1.3473 1.7363 0.2188 55 -0.224 0.435 0.435 1.87 4.5977 1.0774 1.5124 0.2326 56 -0.139 0.477 0.477 1.954 4.1929 Bảng 6-3: Bảng tính đường nước dâng cống. 135 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 0.896 1.373 0.2441 56 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Tổng chiều dài ΣL =49.6m =Ltt Với h Ltt < hk → chưa chạm tới đường k-k có nghĩa xảy nước nhảy cống. 6.3.4. Tiêu sau cống. 6.3.4.1.Tính toán chiều sâu bể. d=σ.h’’c - hh- ∆z Trong đó: d:chiều sâu đào bể σ : hệ số chảy ngập,lấy khoảng 1,05÷1,1.Chọn σ=1,08 hh: độ sâu nước hạ lưu chưa đào bể h’’c:độ sâu liên hiệp với độ sâu co hẹp hc đào bể ∆z:chênh lệch cột nước cửa bể.Được tính theo công thức: q2 q2 ∆Z = − 2.g.(ϕbe .hh ) 2.g.(σ .hc '') Xác định độ sâu hc , h’’c theo công thức sau: Ta có hc = VớiEo: lượng toàn phần tính đến đáy bể (với P2=2m) a.vcd 2g Eo= hcd + + P2 + d1 Với φ :hệ số lưu tốc cửa bể. Chọn φ =0,95 1+ h’’c = 0,5 hc ( 8α .q g.hc3 -1) 136 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình hc(giả stt q Vcd E0 d1 thiết) hc(m) 2.4 4.1929 4.48 1.1368 0.447 0.284 2.4 4.1929 4.48 1.1368 0.284 0.268 2.4 4.1929 4.48 1.1368 0.268 0.268 Vậy ta xác định h’’c = 1.964 m( phương pháp tính trực tiếp) Với h’’c (m) 1.896 1.964 1.964 = 0,273 Vậy chiều sâu đào bể : d=σ.h’’c - hh- ∆z=1,08.1,964 – 1,2496 – 0,273 = 0,6 m Chọn chiều sâu đào bể d= 0,6m. Úng với d=0,6m hr ứng với Qtn hr=1,24m 6.3.4.2.Tính toán chiều dài bể. Chiều dài bể tiêu : lb = lr + 0,8ln Trong đó: Ln : chiều dài nước nhảy tính theo công thức gần Saporanet ln = 4,5.h”c = 4,5 . 1,964 = 8,838 (m) L1 : Chiều dài nước rơi, tính theo quỹ đạo tia nước nằm bề mặt đáy dốc nước: Chọn gốc tọa độ ) điểm cuối dốc nước. Trục Ox hướng phía hạ lưu, trục Oy hướng xuống. Khi đó, quỹ đạo đường nước rơi xác định theo hệ phương trình: Trong đó: α: góc hợp mặt dốc nước với phương ngang, α = arctg(0,00357) = 0,2 vcuối dốc =4,1929 (m/s). vx = vcuối dốc . cosα = 4,1929.cos 0,2o = 4,193. vy = vcuối dốc . sinα = 4,1929.sin 0,2o = 0,015. Từ điều kiện biên điểm cuối dốc cảu đoạn rơi có cao độ trùng với đáy bể tiêu năng, tức yc = ΔZ (là chênh lệch cao trình đáy đáy bể tiêu năng, ta xác định xc). Giá trị xc xác định chiều dài nước rơi tính toán. Thay t = x/vx vào phương trình xác định y, ta phương trình nước rơi có dạng: y = 0,0036x + 0,279x2. Giải phương trình với y = 0,6m ta x = 1,46m = l1. b Vậy chiều dài bể là: l = 1,46 + 0,8.8,838 = 8,53 (m). => Chọn chiều dài bể 8,5 m. 137 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình 6.4. Chọn cấu tạo cống. 6.4.1.Bộ phận cửa vào cửa ra. Cửa vào cửa đảm bảo điều kiện nối tiếp thuận với kênh thượng, hạ lưu cống.Bố trí tường hướng dòng với hình thức mở rộng dần. Tường cánh thượng, hạ lưu thấp dần hạ theo mái đập 6.4.2.Thân cống. 6.4.2.1. Mặt cắt thân cống. Cống làm bê tông cốt thép M200 đổ chỗ. Mặt cắt ngang cống có dạng kết cấu khung cứng, làm vát góc để tránh ứng suất tập trung. Chiều dày thành cống xác định theo theo điều kiện chịu lực, điều kiện chống thấm yêu cầu cấu tạo. Chiều dày thân cống theo điều kiện cấu tạo t = 40 (cm). Do t = 40 (cm) nhỏ yêu cầu chống thấm nên ta đắp thêm lớp đất sét đầm nện kỹ thủ công dày m. Hình 5-5: Mặt cắt cống 6.4.2.2. Phân đoạn cống. Do cống có chiều dài lớn nên ta phân cống làm nhiều đoạn để tránh rạn nứt lún không đều, đoạn nối với khe nối.Chiều dài đoạn khoảng 10 ÷ 15 (m). Tại khe nối có đặt thiết bị chống rò nước kim loại, khe khớp nối đặt bao tải tẩm nhựa đường. Các nối bao gồm nối ngang nối đứng, có cấu tạo sau: 138 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình a) b) 12 a. Tấm nối ngang b. Tấm nối đứng Hình 5-6: Khớp nối thân cống 1. Bao tải tẩm nhựa đường. 2. Nhựa đường. 4. Tấm kim loại . 5. Vữa đổ sau. 3. Tấm kim loại hình Ω. 6.4.2.3 Nối tiếp với nền: Trước đổ bê tông cống ta đổ lớp bê tông lót M100 dày 10 cm mặt tiếp xúc cống nền. 6.4.2.4 Nối tiếp cống với đập Dùng phương pháp thủ công đầm chặt đất sét tạo thành lớp bao quanh cống dày 1m. Dọc theo thân cống chỗ nối tiếp làm thành gờ để đảm bảo nối tiếp cống với đập tốt đồng thời làm tăng đường viền thấm. 6.5. Tháp van cầu công tác. Tháp van bố trí mái thượng lưu. Trong tháp van ta bố trí ta bố trí van sửa chữa van công tác, bố trí lỗ thông sau tháp van để tránh tượng chân không cống xảy nước nhảy. Mặt cắt tháp van có dạng hình chữ nhật, làm bê tông cốt thép M200, phía tháp có cầu thang lên xuống, phía tháp bố trí nhà quản lí đặt máy đóng mở van. Cầu công tác nối từ đỉnh đập đến tháp. Các kích thước cụ thể tháp van thể vẽ cống. 139 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình 6.6.Tính toán kết cấu cống 6.6.1 . Mục đích tính toán: Mục đích việc tính toán kết cấu cống ngầm xác định nội lực phận cống ứng với trường hợp làm việc khác nhau,để từ bố trí cốt thép kiểm tra hợp lý chiều dày thành cống,kết cấu cống ngầm phải đảm bảo yêu cầu chịu lực cấu tạo theo phương ngang phương dọc cống. 6.6.2. Trường hợp tính toán Tính toán kết cấu cống ngầm nhằm đảm bảo điều kiện ổn định trường hợp làm việc, ta thường tính toán trường hợp sau : - Khi công trình thi công xong, cống chưa có nước . - Khi công trình làm việc bình thường, mực nước thượng lưu MNDBT cống mở để lấy nước ứng với lưu lượng thiết kế . - Khi thượng lưu MNLTK, cống đóng không lấy nước . - Khi có lực động đất . . Trong phạm vi đồ án ta tính toán ngoại lực tác dụng lên mặt cắt cống (mặt cắt đỉnh đập), cho trường hợp làm việc cống trường hợp mực nước thượng lưu MNLTK, cống đóng. Trong phạm vi đồ án ta tính toán kết cấu cống theo phương ngang cống, tính toán cho mặt cắt đỉnh đập. Cống cống hộp nên ta tính cho m dài cống . 6.6.3. Lực tác dụng lên cống trường hợp tính toán * Các lực tác dụng : Khi thượng lưu MNLTK, cống đóng không lấy nước, lực tác dụng lên cống với mặt cắt đỉnh đập bao gồm : - Trọng lượng thân cống . - Áp lực đất . - Áp lực nước bên cống . * Số liệu tiêu tính toán : - Tại mặt cắt tính toán ta có thông số sau : + Cao trình đặt cống : ∇đặt cống = 139,5(m). + Cao trình đỉnh cống :∇đỉnh cống =142,1(m). 140 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình + Cao trình đất đắp ( cao trình đỉnh đập ) : ∇đỉnh đập = 151 (m). - Đất đắp đập có tiêu lý sau: γtn = 1,55 T/ m3. γbh = 1,97T/ m3. Ctn = 2,1 T/m2. Cbh = 1.6 T/m2. ϕbh = 180 43’ ϕtn = 190 50’ 6.6.4. Xác định ngoại lực tác dụng lên cống Xét đoạn cống có chiều dài m, sơ đồ lực tác dụng lên cống thể hình 6-8. Hình 6.8.Sơ đồ tính toán lực tác dụng lên cống. Trong : + q1 : áp lực đất đỉnh cống. + q2 : áp lực nước đỉnh cống. + q3 : áp lực nước đáy cống. + q4 : trọng lượng thân nắp cống. + q5 : trọng lượng thân bên cống. + q6 : trọng lượng thân đáy cống. 141 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình + p1, p1' : áp lực đất bên thành cống. + p2, p2' : áp lực nước bên tác dụng lên bên cống. + r : phản lực nền. Sau ta xác định giá trị lực : 6.6.4.1 Áp lực đất • Áp lực đất đỉnh cống q = K.∑ γ i .Z i Trong : + Zi γi chiều dày dung trọng lớp đất đắp đỉnh cống. (Phần đường bão hoà tính theo dung trọng tự nhiên, phần nằm đường bão hoà tính theo dung trọng đẩy ). Dựa vào sơ đồ tính thấm qua đập đất với mặt cắt sườn đồi bên phải ta xác định đường bão hoà, từ xác định Zi γi tương ứng. * Xác định phương trình đường bão hòa vị trí tính toán Tính toán cho mặt cắt sườn đồi cao trình +145m ,thượng lưu MNLTK=+149,27m - Sơ đồ tính toán : +151 +149,27 MNLTK Y +146,33 h1=4,27m +145 X L Ld L - Lưu lượng thấm qua đập xác định qua hệ phương trình :  H12 − a02 q = K . d  d 2.( L + ∆L − m2 .ao )   q = K . ao d d  m '2 + 0,  Trong : h1 = MNLTK- 145 = 149,27 – 145 = 4,27 m. L =(Zdd-ZMNLTK)m1+Bđập+(Zdd-Zcơ hl)m2+Bcơ+(Zcơ hl-Zđáy)m2’ 142 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 a0 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình =(151-149,27).3+6+(151-146,33).2,5+3+(146,33-145).2,5=29,19m = 1,83 m. Giải theo phương pháp thử dần ta có : ao = 0,9 m ; qđ = 5,55.10-8 (m3/s.m) - Phương trình đường bão hòa : y = = . Khoảng cách từ gốc toạ độ tới mặt cắt đập x = 7,3 m. Thay vào phương trình đường bão hòa ta : y =3,72 (m) Cao trình đường bão hoà mặt cắt tính toán : ∇đbh = ∇đáyđập + y = 145 + 3,72 = 148,72 (m) - Chiều cao từ mặt đất đắp đến đường bão hoà : Z1 = ∇đỉnh đập - ∇đbh = 151– 148,72 = 2,28 (m). - Chiều cao đường bão hoà đến đỉnh cống : Z2 = ∇đbh - ∇đỉnh cống = 148,72 – 142,1 = 6,62 (m). - Dung trọng tự nhiên đất đắp đập : γtn = 1,55 (T/m3). - Dung trọng đẩy đất đắp : γđn = γbh - γn = 1,97– 1,0 = 0,97 (T/m3). + K : hệ số tập trung áp lực đất, phụ thuộc vào tính chất đất nền, phương pháp đặt cống, chiều sâu chôn cống tỷ số H D1 . Với : H chiều cao cột đất đỉnh cống, coi trần cống mặt đất tự nhiên H = => K=1 => (T/m). • Áp lực đất hai bên thành cống ( p1, p2 ) Biểu đồ áp lực bên có dạng hình thang : p1 = q1 tg2(45o -ϕ/2) ( đỉnh ) p1’= q1’tg2(45o -ϕ/2) ( đáy ) Trong : + q1’= q1 + γđn.H = 9,96 + 0,97.2,6 = 12,482 (T/m). + H : chiều cao cống, H = Hc + tđáy + tnắp = 1,7 + 0,4 + 0,4 = 2,5 m. 143 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình + γđđ : Dung trọng đất đắp hai bên thành cống, lấy dung trọng đẩy nổi, γđ = γđn = 0,97 (T/m3). p1 = 9,96. tg2(45o – 18o 43/2) = 5,18 ( T/m ) . => p1’= 12,482.tg2(45o -18o 43/2) = 6,49 ( T/m ) . 6.6.4.2. Áp lực nước • Trên đỉnh cống (q2) : q2 = γn.Z2 = 1,0.6,62 = 6,62(T/m). • Hai bên thành cống (p2, p2’) : p2 = γn.Z2 = 1,0.6,62 = 7,85 (T/m). p2’ = γn.(Z2 + H) =1,0.(6,62 + 2,5) = 9,12 (T/m). • Dưới đáy cống : q3 = γn.(Z2 + H) =1,0.(6,62 + 2,5) = 9,12 (T/m). 6.6.4.3. Trọng lượng thân • Tấm nắp: q4 = γb.tn = 2,4.0,4 = 0,96 (T/m). Với tn chiều dày nắp cống, tn = 0,4 m. • Tấm bên (phân bố theo phương đứng): q5 = γb.tb = 2,4.0,4 = 0,96 (T/m). Với tb chiều dày bên, tb = 0,4m. • Tấm đáy : q6 = γb.tđ = 2,4.0,4= 0,96 (T/m) . Với tđ chiều dày đáy, tđ = 0,4 m. 6.6.4.4. Phản lực r Biểu đồ phân bố phản lực phụ thuộc vào loại cách đặt cống , thường r không phân bố đều, song tính toán ta xem gần phân bố đều, : r = q1 + q2 - q3 +q4 + q6 + 2.q5. H − td − tn B (T/m) Với h: Chiều sâu nước cống mặt cắt tính toán 144 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Với B = bc + 2tb = 1,2 + 2.0,3 = 1,8 (m). r = 9,96+6,62-9,12+0,96+0,96+2.0,96.= 11,19(T/m) 6.6.4.5. Sơ đồ lực cuối • Các lực thẳng đứng - Phân bố đỉnh : Tải trọng tiêu chuẩn : qtc = q1 + q2 + q4 = 17,54 (T/m). Tải trọng tính toán : q = 1,1.q1 + 1.q2 + 1,05.q4=18,584(T/m). Trong : hệ số 1,1; 1,05 hệ số vượt tải tra đồ án môn học thủy công. - Phân bố hai bên thành : Tải trọng tiêu chuẩn : q5 tc = 0,96 (T/m). Tải trọng tính toán : q5 = 1,05.q5 tc = 1,0 (T/m). - Phân bố đáy : Tải trọng tiêu chuẩn : qn tc = r + q3 – q6= 11,19+9,12-0,96= 19,35 (T/m). Tải trọng tính toán : qn = r + 1.q3 – 1,05.q6= 11,19+0,96-1,05.0,96= 11,142 (T/m). • Các lực nằm ngang Phân tải trọng ngang làm hai phận, phận p, phận tuyến tính p’. - Bộ phận : Tiêu chuẩn : Tính toán : ptc = p1 + p2=5,18+7,85=13,03 (T/m). p = 1,2.p1 +1.p2=14,066 (T/m). - Bộ phận tuyến tính : Tiêu chuẩn : p’tc = (p1’ – p1) + (p2’ – p2) = (6,49-5,18)+(9,12-7,85) = 2,58 (T/m) Tính toán : p’ = 1,2.(p1’ – p1) + 1.(p2’ – p2) = 2,842 (T/m). 145 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình (T/m) (T/m 146 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Hình 6.9. Sơ đồ lực cuối tác dụng lên cống ngầm. Kết tính toán nội lực ghi bảng sau : Bảng 6.4. Giá trị lực tác dụng lên cống Thành phần lực Tải trọng Hệ số vượt tiêu chuẩn tải n Tải trọng tính toán Ghi q1(T/m) 9,96 1,1 10,956 Áp lực đất đỉnh cống q2(T/m) 6,62 6,62 Áp lực nước đỉnh cống q3(T/m) 9,12 9,12 Áp lực nước đáy cống q4(T/m) 0,96 1,05 TLBT nắp q5(T/m) 1,0 1,05 1,05 TLBT bên q6(T/m) 0,96 1,05 TLBT đáy p1(T/m) 5,18 1,2 6,216 Áp lực đất hai bên thành cống p'1(T/m) 6,49 1,2 7,788 Áp lực đất hai bên thành cống p2(T/m) 7,85 7,85 Áp lực nước hai bên thành cống p'2(T/m) 9,12 9,12 Áp lực nước hai bên thành cống r (T/m) q (T/m) p (T/m) p' (T/m) 11,19 18,584 14,006 2,842 1,1 12,309 18,584 14,006 2,842 Phản lực Lực thẳng đứng đỉnh Lực nằm ngang phân bố Lực nằm ngang tuyến tính qn (T/m) 11,142 11,142 Lực thẳng đứng đáy ( Các hệ số vượt tải n tra đồ án môn học thủy công ứng với loại tải) TÀI LIỆU THAM KHẢO SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN - QCVN 04-05: 2012 Giáo trình Thủy văn công trình tập I II ( Trường Đại Học Thủy Lợi) QPTL C1-78. QPTL C8-76. Giáo trình Đồ án môn học Thủy Công (Trường Đại Học Thủy Lợi) Giáo trình Thủy công tập I II (Trường Đại Học Thủy Lợi) Giáo trình Thủy Lực công trình tập I II (Trường Đại Học Thủy Lợi) TCVN 4118-85. TCVN 4118-2012. Giáo trình móng tập I II ( Trường Đại Học Thủy Lợi). 147 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình KẾT LUẬN Sau 10 tuần làm đồ án, với cố gắng thân hướng dẫn nhiệt tình, khoa học giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Phương Dung. Em thực thiết kế hồ chứa nước Đak Lô- phương án II với nội dung sau: - Tổng quan công trình tài liệu bản. Tính toán xác định thông số hồ chứa. Thiết kế đập, đường tràn xả lũ cống lấy nước. Các công việc trình bày cụ thể phần thuyết minh đồ án kèm vẽ A1 bao gồm mặt bàng, mặt cắt, chi tiết…của hạng mục công trình. Thời gian làm đồ án tốt nghiệp dịp quý báu để em hệ thống lại kiến thức học suốt năm học. Đây hành trang kiến thức quan trọng để em trở thành Kỹ sư Thủy Lợi. 148 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Trong tình làm đồ án tốt nghiệp, thiếu kiến thức, kinh nghiệm thực tế thời gian có hạn, nên em chưa giải hết trường hợp thiết kế công trình Thủy Lợi. Chắc chắn đồ án không tránh khỏi sai sót, em mong thầy, cô xem xét bảo thêm để em tự tin áp dụng vào công việc thực tế sau này. Một lần , em xin chân thành cảm ơn cô giáo TS Nguyễn Phương Dung tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Cuối cùng, em xin kính chúc thầy cô trường mạnh khỏe để tiếp tục đào tạo hệ kỹ sư Thủy Lợi đủ đức, đủ tài cho đất nước. Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, ngày 26 tháng năm 2014 Sinh viên thực Phạm Trung Anh 149 SVTH: Phạm Trung Anh Lớp: 53CD-C2 [...]... thông số cơ bản của công trình hồ chứa, bao gồm việc xác định dung tích phòng lũ cần thiết của hồ chứa, phương thức vận hành công trình xã lũ, quy mô công trình xã lũ Trong giai đoạn thiết kế tính toán điều tiết lũ hồ chứa có những nhiệm vụ sau đây: Xác định các thành phần của dung tích điều tiết lũ theo nhiệm vụ chống lũ cho công trình và nhiệm vụ phòng lũ cho hạ du Xác định quy mô công trình tháo lũ và... kế hồ chứa để xác định quy mô kích thước của công trình xã lũ, dung tích điều tiết lũ, mực nước lớn nhất trong hồ chứa với mục đích chống lũ cho bản thân công trình và thỏa mãn yêu cầu phòng lũ cho hạ du Đối với hồ chứa có nhiệm vụ phòng lũ hạ du điều tiết qua hồ chứa nhằm mục đích hạ thấp lưu lượng lũ xã xuống hạ lưu, nhờ đó hạ thấp mực nước trong sông hạ du, đảm bảo an toàn các công trình ven sông. .. 0.05 12 1.97 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình CHƯƠNG II: CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 2.1 Giải pháp công trình và thành phần công trình - Giải pháp công trình: Công trình được xây dựng là hồ chứa nước có nhiệm vụ phục cụ tưới tiêu, cấp nước sinh hoạt, ngăn mặn, cải thiện tiểu vùng khí hậu, chống xói mòn, cải tạo đất bạc màu… + Một đập chính ngăn sông + Một đường tràn tháo lũ sang lưu vực... công trình và hình thức công trình đầu mối: + Đập ngăn sông: Đập đất (MNC = 141m; MNDBT = 147.5m), + Công trình tháo lũ: Đập tràn dọc, tràn đỉnh rộng, không có cửa van, cao trình ngưỡng bằng MNDBT (Btr = 6m), cao trình mực nước khống chế đầu kênh: Zyc = 140.5m + Cống lấy nước: Cống ngầm chảy không áp có tháp van (Q cống = 2.0m3/s) 2.2 Cấp bậc công trình và các chỉ tiêu thiết kế 2.2.1 Cấp bậc công trình. .. lưu lượng xả Phương trình động lực mô tả khả năng chuyển nước qua các công trình lấy nước và công trình xả lũ Trong trường hợp mực nước hạ lưu không ảnh hưởng đến lưu 17 SVTH: Phạm Trung Anh 17 Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình lượng lũ xả qua các công trình tháo lũ thì đường quan hệ Q ~ H hạ không cần thiết đưa vào hệ phương trình trên Hợp giải hệ phương trình (4-4) và (4-5)... thuật công trình + Độ vượt cao của đỉnh đập trên sóng ứng với MNDBT: a = 0,7 + Độ vượt cao của đỉnh đập trên sóng ứng với MNLTK: a’ = 0,5 + Độ vượt cao của đỉnh đập trên sóng ứng với MNLKT: a” = 0,2 14 SVTH: Phạm Trung Anh 14 Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp 2.3 Ngành: Kỹ thuật công trình Vị trí tuyến công trình đầu mối Căn cứ vào bình đồ và tài liệu đã cho ta xác định được vị trí từng tuyến công trình. .. có quá trình lưu lượng vào hồ tại mặt cắt cửa vào Q(t) lưu lượng ra khỏi hồ là tổng của lưu lượng xả qua công trình đầu mối, lưu lượng cấp cho yêu cầu dùng nước và tổng lưu lượng tổn thất Tính toán điều tiết lũ dưa trên nguyên lý cân bằng nước và phương trình biểu thị lưu lượng qua công trình xả lũ Khi đó, nguyên lý tính toán điều tiết lũ là sự hợp giải hệ hai phương trình cơ bản đó là phương trình. .. Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình Tra bảng QCVN 04 -05 -2012: ứng với loại nền đất á sét đến sét đồng chất → nền loại B → Công trình cấp III b Theo nhiệm vụ công trình và vai trò của công trình trong hệ thống: - Tưới tự chảy cho 900ha và kết hợp phòng lũ hạ lưu, nuôi trồng thủy hải sản lòng hồ - Cải thiện môi trường sinh thái cho nhân dân địa phương - Tạo công ăn việc làm cho nhân dân địa... phương trình động lực cùng với các biểu đồ phụ trợ: - Phương trình cân bằng nước: 16 SVTH: Phạm Trung Anh 16 Lớp: 53CD-C2 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật công trình =Q–q (4-1) Ta có: dV = Fdh, với dh là sự thay đổi độ sâu nước trong hồ, khi đó phương trình (5-1) sẽ có dạng: Q–q= (4-2) Đưa phương trình cân bằng nước (4-2) về dạng sai phân ta được: ( (4-3) (4-4) - Phương trình động lực cho các công trình. .. qx = f [A, Zt, Zh] (4-5) Phương trình (4-5) sẽ có dạng cụ thể tùy theo hình thức công trình xả lũ - Các quan hệ phụ trợ: + Đường quan hệ mực nước và dung tích: Z~V (4-6) + Đường quan hệ mực nước và lưu lượng hạ lưu: Q ~ Hhạ (4-7) Trong đó: Q – Quá trình lũ đến (m3/s); q – Quá trình lưu lượng ra khỏi hồ bao gồm lưu lượng xả q x qua công trình xả lũ, lưu lượng qua công trình lấy nước qc và lưu lượng tổn . trí địa lý. Công trình hồ chứa Cát Tiên nằm trên sông Đăklô, xã Gia Viễn, huyện Cát Tiên, tỉnh Lâm Đồng. Cách quốc lộ 20 khoảng 50km về phía Tây bắc và cách trung tâm thị trấn Cát Tiên 8km về. sông dâng nước tạo thành hồ chứa. Công trình tràn xả lũ xuống hạ lưu. Công trình ngầm lấy nước vào hệ thống đầu mối 1.1.3 Nhiệm vụ công trình Công trình hồ chứa Cát Tiên có nhiệm vụ sau: Tưới. Ngành: Kỹ thuật công trình CHƯƠNG II: CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 2.1. Giải pháp công trình và thành phần công trình. - Giải pháp công trình: Công trình được xây dựng là hồ chứa nước có nhiệm