Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế đập đất đồng chất có tường nghiêng mềm
Bài Tập Lớn: Công Trình Thuỷ LợiPHẦN I : NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN.Đề bài:-Thiết kế đập đồng chất có tường lỏi mềm.-Thiết kế đập BTTL theo phương pháp hệ số kháng.-Thiết kế đập đồng chất có tường lỏi mềm.Sinh viên: Nguyễn Văn Định.Ngày giao:…. /… /2010.Ngày nộp:…/…./2010.I/ Số liệu ban đầu.1.1.Tài liệu địa chất:Loại đất: Sinh viên: Nguyễn Văn Định Trang: 1Lớp : CTT47ĐH 0γ(T/m3)aγ(T/m3)bt0γ(T/m3)[ ]σ(T/m2)f C(T/m2)1,45 1,7 2,2 0,6 0,6 1,5kn(m/24h)T(m)0tnϕhs(m)λ1α0,01 519013,5 21,5 0,5S1(m)S2(m)S3(m)kt(m/24h)ϕ0tb16,5 18,5 16,5 16H1bt(m)Hdđât(m)Hdđa(m)kđ(m/24h)31,5 26,5 26,5 Bài Tập Lớn: Công Trình Thuỷ LợiPHẦN II : NỘI DUNG TÍNH TOÁN.CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT ĐỒNG CHẤT CÓ TƯỜNG LỎI MỀMSố liệu :- Mực nước thượng lưu : H1 = 26,5 m - Mực nước hạ lưu : H2 = 0- Chiều sâu tầng thấm : T = 5 m- Hệ số thấm của đập : Kđ- Hệ số thấm của vật liệu làm tường : Kvl - Đất sét pha cát có trọng lượng riêng : γĐ = 1.7 T/m3 - Trọng lượng riêng của tường : γT = 2,2 T/m3- Hệ số thấm của nền : Kn = 10-2 cm/sLực dính : C = 1,5 T/m2 I . Xác định các kích thước cơ bản của đập : 1. Cao trình đỉnh đập :CTĐĐ = MNTL + d CTĐĐ = 26,5 + 1.5 = 28m 2.Chiều rộng đỉnh đập : chọn sơ bộ chiều rộng đỉnh đập B = 5 m 3.Mái dốc thân đập :Mái dốc tường thượng lưu : m = 3.5Mái dốc đập thượng lưu : m1 = 3.0 Mái dốc đập hạ lưu : m1 = 3.0 II. Tính toán lưu lượng thấm qua đập và nền :- Theo tài liệu của Pavelốpki ta biến đổi đập có lõi với hệ số thấm K0 rất nhỏ thành đập đồng chất có cùng hệ số thấm K ,khi đó ta trở lại bài toán thấm của đập đồng chất .Vì tính chất không thay đổi lưu lượng ,ta có thể viết phương trình lưu lượng thấm qua lõi thực và qua lõi biến đổi như sau. 2222220 babahhTKhhtKq−=−= tKKT *0=Như vậy sau khi biến đổi từ đập lõi ta được đập đồng chất qui ước và chiều rộng đỉnh đập B được tính theo công thức )1(0−+=KKtbB Trong đó t:Chiều dày trung bình của tường lõi(=0.8m tại đỉnh đập,=2m tại chân đập) T:Chiều dày tính đổi b: Chiều rộng đỉnh đập thực b=5m B: Chiều rộng đỉnh đập biến đổi Thay số vào ta tính được :B=84.2m.Ta tính toán như đập đồng chất như sau1.Tính toán lưu lượng thấm qua thân đập ( nền không thấm nước )Sinh viên: Nguyễn Văn Định Trang: 2Lớp : CTT47ĐH Bài Tập Lớn: Công Trình Thuỷ LợiĐể giải bài toán xác định lưu lượng thấm , tạm thay tam giác thượng lưu đập bằng một hình chữ nhật có chiều rộng ∆L . ∆L được xác định theo công thức :Trong đó :m – mái dốc đập thượng lưu ( m = 3 )H1 – mực nước thượng lưu ( H1 = 26,5m )Vậy : ∆L = 11,37Bài toán thấm qua đập có mái thượng lưu nghiêng được chuyển về bài toán thấm qua đập có mái thượng lưu thẳng đứng Chiều dài thân đập : L = 589.4 m Trong đó :q1 – lưu lượng thấm qua đập tính cho 1 m dài ( m/s)K – hệ số thấm của đập ( K = 10-5 cm/s = 10-7 m/s )H – mực nước thượng lưu ( H = 26,5m )m – mái dốc hạ lưu đập ( m = 3 )L – chiều dài chân đập sau khi quy đổi ( L = 589.4 m )Giải phương trình trên ta có : a = 8.5mq1 = 2.42*10-7 m/s 2.Tính lưu lượng thấm qua nền :Lưu lượng thấm qua nền được xem như là chảy qua đường ống Sinh viên: Nguyễn Văn Định Trang: 3Lớp : CTT47ĐH K_d 107−:= H 53:= m 3:= L 589.4:=GivenK_dH2a2−( )2 L a m⋅−( )⋅⋅ q_1K_dam 0.5+⋅ q_1Find a q_1,( )8.49324572212503214872.426641634892866328210-7⋅463.026754277874967841.322933583651071336710-5⋅→ Bài Tập Lớn: Công Trình Thuỷ Lợi Trong đó :Kn – hệ số thấm của nền đất ( Kn = 10-4 cm/s = 10-6 m/s )L – chiều dài chân đập thực tế .T – chiều sâu tầng thấm ( T = 5 m )Vậy lưu lượng thấm tổng cộng qua đập và qua nền :Q = q1 + q2 = ( 2.42 + 9.81 )*10-7 = 12.23*10-7 m/sII.Kiểm tra ổn định của đập: (*)Xác định các lực tác dụng lên đập:Tính cho một mét dài đập 1)Áp lực thuỷ tĩnh : Tính cho một mét dài tường m = 3m = 2,5W1W2W3G1G2G3Thành phần lực thuỷ tĩnh lớn nhất tại đáy:P = γ.H = 26,5 T/m2W1 = P.H/2 = 26,5.26,5/2 = 351,1 Te = H/3 = 8,8mÁp lực nước tác dụng trên mái dốc :W2 = Vn.γn = 26,5*8,8*26,5*1/2 = 3090 Táp lực đẩy nổi :W3 = 0,5.26,5.(26,5.3 + 5 + 26,5.3)/2 = 1086,5 TTrọng lượng bản thân đập :G1 = 32.3.32.1,45/2 = 2227.2 TG2 = 32.5.1,45 = 232 TG3 = 32.3.32.1,45/2 = 2227.2 TTổng trọng lượng : G = 4686.4 TSinh viên: Nguyễn Văn Định Trang: 4Lớp : CTT47ĐH K_n 106−:= H 53:= L 589.4:= T 12:=n -He so dieu chinh chieu dai dong thamLT49.117=Ta _con 1.1:=q_2 K_n H⋅Tn L⋅⋅:=q_2 9.81 107−×= Bài Tập Lớn: Công Trình Thuỷ Lợi2)Tải trọng sóng tác dụng lên đập : Sơ đồ tính áp lực sóng lên công trình dạng mái nghiêng:MNTT®Ønh ®ªf0.1Pd0.4PdPd0.4Pd0.1PdTải trọng sóng tác dụng lên đập dạng mái nghiêng được xác định theo công thức:).m/T(h P.k.kP22nbnodγ= Trong đó:γ-Trọng lượng riêng của nước (γ=1T/m3).h=13,5m-Chiều cao sóng.2P-áp lực sóng tuơng đối lớn nhất trên điểm 2 theo bảng 2.5 với h=13,5m⇒2P=1,9.knb-Hệ số xác định theo bảng 2.4 với 6,15,135,21==hλ ta có knb=0,85.kno-Hệ số xác định 18,1)5,215,1315,1028,0.(5,35,213.8,485,0).15,1028,0.(.8,485,0=−++=−++=λλhmhknoVậy thay vào công thức 2-4 ta có Pd=4,8T/m2.Xác định tung độ z2:).)(1.21(1222BAmmAz++−+= (2-5).Trong đó:A=88,4910)5,135,21.23,047,0(5,131)23,047,0.(22=+=++mmhhλB=.36,1h).25,0m84,0(95,0.h=−−λThay A, B và m=3 vào công thức 2-5 ta có z2= 2,55m.Xác định các khoảng cách li:l1=0,0125Lα ;l2=0,0265Lα ; l3=0,0325Lα ; l4=0,0675Lα (2-6).Với Lα=.m97,24814.31m.m44 2==−λThay Lα vào hệ thống công thức 2-6 ta có l1=0,312m; l2=0,662m ; l3=0,812m; l4=1,685m.(*)Kiểm tra ổn định của đập :Sinh viên: Nguyễn Văn Định Trang: 5Lớp : CTT47ĐH Bài Tập Lớn: Công Trình Thuỷ Lợi1)Kiểm tra ổn định trượt phẳng: Tổng lực giữ :Pgiữ = (G + W2 – W3 + 2.Pd.cosα).0,7 = (4686.4 + 3656 – 1387.5 + 2*4,75.cos18,43 ).0,7 = 4281.02 TTổng lực gây trượt :Ptr = W1 + 2.Pd.sinα = 392 + 2.4,75.sin18,43 = 401.1 THệ số ổn định trượt : Ktr = [ ]5,17.101.40102.4281=>==trtrgiuKPPVậy đập ổn đinh trượt 2)Kiểm tra ổn định lật :Tổng mô men giữ :Mgiữ = G1.e1 + G2.e2 + G3.e3 + W2.e4 = 278385 TmTổng mô men lật :Mlật = W1.e5 + W3.e6 = 65298 TmHệ số ổn định lật Kl = [ ]5,126.465298278385=>==llgiuKMMVậy công trình đảm bảo điều kiện ổn định lật. CHƯƠNG2:THIẾT KẾ ĐẬP BÊTÔNG TRỌNG LỰC THEO PHƯƠNG PHÁP HỆ SỐ SỨC KHÁNGSinh viên: Nguyễn Văn Định Trang: 6Lớp : CTT47ĐH Bài Tập Lớn: Công Trình Thuỷ LợiI. Cơ sở lý luận.1. Sơ đồ tính. (Hình 2.1)TÇng Kh«ng thÊm nuíc TS1LoHMNTKL1bBS2Trong đó:H : mực nước thượng lưu.B: bề rộng đáy đập.b : bề rộng đỉnh đập.S1 , S2: chiều cao 2 hàng cừ.T: chiều sâu tầng không thấm.2. Lý thuyết đập bê tông trọng lực.a) Khái niệm chung.Đập trọng lực là loại đập mà sự ổn định chủ yếu dựa vào trọng lượng bản thân của nó. Trọng lượng đập giữ cho đập không bị đẩy nổi, trượt và lật.Đập bê tông trọng lực có khối lượng lớn nên không lợi dụng hết được khả năng làm việc của vật liệu. Vì vậy vật liệu xây dựng đập không có yêu cầu cao như bê tông , không cần mác cao, một phần đập có thể dùng bằng đá…Để đảm bảo tính ổn địhh cao người ta xây dựng đập bằng bê tông nên có thể gọi đập bê tông trọng lực.b) Thiết kế mặt cắt ngang của đập bê tông trọng lực.Mặt cắt ngang kinh tế của đập là mặt cắt ngang có chiều rộng nhỏ nhất và thoả mãn ba điều kiện:+ Điều kiện ổn định: đảm bảo hện số an toàn ổn định trượt trên mặt cắt nguy hiểm nhất phải lớn hơn trị số cho phép.+ Điều kiện ứng suất: khống chế không để xuất hiện ứng suất kéo ở mép thượng lưu hoặc có xuất hiện phải nhỏ hơn trị số cho phép+ Điều khiện về kinh tế: đảm bảo điều kiện khối lượng công trình là nhỏ nhất.(*)Xác định bề dày đế đập theo điều kiện ứng suất:20*6bMbV∑∑±=σSinh viên: Nguyễn Văn Định Trang: 7Lớp : CTT47ĐH Bài Tập Lớn: Công Trình Thuỷ Lợin.b(1-n).bHDựa vào sơ đồ lực tác dụng vào đập và quá trình biến đổi toán học, ta có công thức xác định chiều rộng b như sau: 1)2()1(αγγ−−+−=nnnhbb, khi bmin=> n= 22γγb−(*)Xác định chiều rộng đáy đập theo điều kiện ổn định trượt.∑=GfWKc 1Từ đó ta xác định được chiều rộng đáy đập theo công thức sau:).(1αγγ−+=nfhkbbcTrong đó: + f: hệ số ma sát giữa đập và đất nền+ Kc: hệ số an toàn ổn định của đập + ∑G: tổng các lực tác dụng lên mặt cắt.c) Tính toán ổn định trượt, lật của đập dọc theo nền.QFCWPfkit).).((+−=25.115.1÷==tdnWPkSinh viên: Nguyễn Văn Định Trang: 8Lớp : CTT47ĐH Bài Tập Lớn: Công Trình Thuỷ LợiII. Ưng dụng:1. Số liệu :-Mực nước thượng lưu : H1 = 26,5m-Mực nước hạ lưu : H2 = 0-Trọng lượng riêng của tường : γđ = 2,2m3-Hệ số thấm của nền : Kn = 10-1 cm/s-Lực dính : C = 1,5 T/m2 -Hệ số ma sát f=0,6-Chiều sâu tầng không thấm : 5 m-Chiều sâu cừ giữa: 18,5m.2. Tính toán.(*)Xác định bề dày của đập :Ta thiết kế cho đập trọng lực tràn nước .a. Cao trình đỉnh đập :CTĐĐ = MNTL => CTĐĐ = 26,5 mb. Xác định chiều rộng của đập theo điều kiện ứng suất và điều kiện trượt. Mặt cắt thân đập dạng tam giác có chiều cao là 30 m và chiều rộng đáy là B hình chiếu mái thượng lưu là nB ,hình chiếu mái hạ lưu là (1-n)B.Có n=1-γγ21=>n=- 0.1.Vì n=- 0,1 nghĩa là mái dốc thượng lưu đập có độ dốc ngược ,gây khó khăn cho việc thi công ,mặt khác có thể phát sinh ứng suất kéo trên mặt hạ lưu,do đó lấy n=0. Vậy chiều rộng đáy đập tính theo công thức sau:11αγγ−=hB(lấy α1=0,5)⇒B=0,77h.=>B=24m.Và thoả mãn ổn định trựơt vì B∈[0,87.h;0,7.h].c. Mái dốc thân đập : Mái dốc đập thượng lưu : m0 = 0Mái dốc đập hạ lưu : m1 = 0,55d. Xác định ứng suất của đập. ưng suất theo phương thẳng đứng tác dụng lên một mặt cắt ngang của đập có thể xác định theo công thức nén lệch tâm 20*6bMbV∑∑±=σTrong đó: ΣV= W2+G- Wt W2:áp lực nước thẳng đứng tác dụng lên mái đập thượng lưu (=0) G:Trọng lượng bản thân công trình Wt :áp lực đẩy nổi dưới đáy đập )(2.11γαγ−=∑hBVα1 :Hệ số áp lực thấm còn lại do tác dụng cản trở của màng chống thấm (=0.5) γ1 :Trọng lượng riêng của vật liệu làm thân đập (=2,2T/m3)Sinh viên: Nguyễn Văn Định Trang: 9Lớp : CTT47ĐH Bài Tập Lớn: Công Trình Thuỷ Lợiγ :Trọng lượng riêng của nước (=1T/m3) ).22.32(12.11212220nnnBhhBMγγγγγαγ+−+−+=∑Thay số ta có ΣG=1208,5 T ΣM0= 6989,5 T.mVậy ứng suất theo phương thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt đập là: 20.6BMBG∑∑±=σThay số vào ta có σ=2245,69896245,1208×± σmax= 123,16 T/m2 σmin=- 2.45 T/m2Các giá trị trên đều nhỏ hơn cường độ tính toán của bê tông về khả năng chịu kéo và nén.e. Kiểm tra lại điều kiện ổn định trượt của đập. Ta có điều kiện ổn định trượt của đập là: ∑=GfWKc 1Trong đó f:Hệ số ma sát giữa đập và nền(=0.6) Kc:Hệ số an toàn ổn định của đập (=1) ΣG:Tổng các lực tác dụng lên mặt cắt W1:áp lực nước nằm ngang tác dụng lên mái đập thượng lưu nHWγ 21211= =>W1=450 TTa có: ΣG= G- Wt Trong đó: G:Trọng lượng bản thân công trình: G=1/2.(b+B).H.γđ=1/2*(10+24)*30*2.3=1020 T. Wt: áp lực đẩy nổi dưới đáy đập 1 21αγnthBW=α1 :Hệ số áp lực thấm còn lại do tác dụng cản trở của màng chống thấm (=0.5) =>Wt=1/2*24*30*1*0,5=180 TVậy: ΣG= G- Wt=1020-180=840 T.⇒Ta có : W1=450T<f.ΣG=0,7.840=588T. Đập là ổn định với kích thước trên .(*)Xác định lưu lượng thấm qua đáy đập theo phương pháp hệ số sức kháng. Đây là phương pháp gần đúng để xác định lưu lượng thấm qua đáy đập.Trong thực tế xây dựng các đoạn thẳng đường viền có thể chia làm 3 bộ phận:Sinh viên: Nguyễn Văn Định Trang: 10Lớp : CTT47ĐH [...]... TÍNH TỐN. CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT ĐỒNG CHẤT CÓ TƯỜNG LỎI MỀM Số liệu : - Mực nước thượng lưu : H 1 = 26,5 m - Mực nước hạ lưu : H 2 = 0 - Chiều sâu tầng thấm : T = 5 m - Hệ số thấm của đập : K đ - Hệ số thấm của vật liệu làm tường : K vl - Đất sét pha cát có trọng lượng riêng : γ Đ = 1.7 T/m 3 - Trọng lượng riêng của tường : γ T = 2,2 T/m 3 - Hệ số thấm của nền : K n = 10 -2 cm/s Lực dính... 2,2m 3 -Hệ số thấm của nền : K n = 10 -1 cm/s -Lực dính : C = 1,5 T/m 2 -Hệ số ma sát f=0,6 -Chiều sâu tầng không thấm : 5 m -Chiều sâu cừ giữa: 18,5m. 2. Tính tốn. (*)Xác định bề dày của đập :Ta thiết kế cho đập trọng lực tràn nước . a. Cao trình đỉnh đập : CTĐĐ = MNTL => CTĐĐ = 26,5 m b. Xác định chiều rộng của đập theo điều kiện ứng suất và điều kiện trượt. Mặt cắt thân đập dạng tam giác có. .. của đập : 1. Cao trình đỉnh đập : CTĐĐ = MNTL + d CTĐĐ = 26,5 + 1.5 = 28m 2.Chiều rộng đỉnh đập : chọn sơ bộ chiều rộng đỉnh đập B = 5 m 3.Mái dốc thân đập : Mái dốc tường thượng lưu : m = 3.5 Mái dốc đập thượng lưu : m 1 = 3.0 Mái dốc đập hạ lưu : m1 = 3.0 II. Tính toán lưu lượng thấm qua đập và nền : - Theo tài liệu của Pavelốpki ta biến đổi đập có lõi với hệ số thấm K 0 rất nhỏ thành đập đồng. .. năng làm việc của vật liệu. Vì vậy vật liệu xây dựng đập khơng có yêu cầu cao như bê tông , không cần mác cao, một phần đập có thể dùng bằng đá… Để đảm bảo tính ổn địhh cao người ta xây dựng đập bằng bê tơng nên có thể gọi đập bê tơng trọng lực. b) Thiết kế mặt cắt ngang của đập bê tông trọng lực. Mặt cắt ngang kinh tế của đập là mặt cắt ngang có chiều rộng nhỏ nhất và thoả mãn ba điều kiện: + Điều... 2-5 ta có z 2 = 2,55m. Xác định các khoảng cách l i : l 1 =0,0125L α ;l 2 =0,0265L α ; l 3 =0,0325L α ; l 4 =0,0675L α ( 2-6 ). Với L α = .m97,24 8 14.3 1m .m 4 4 2 == − λ Thay L α vào hệ thống cơng thức 2-6 ta có l 1 =0,312m; l 2 =0,662m ; l 3 =0,812m; l 4 =1,685m. IV)Kiểm tra ổn định của đập Việc kiểm tra ổn định của đập tương tự như đập đất đồng chất do đó ở đây ta khơng tính lại nữa.(do đậpcó... K 0 rất nhỏ thành đập đồng chất có cùng hệ số thấm K ,khi đó ta trở lại bài tốn thấm của đập đồng chất .Vì tính chất khơng thay đổi lưu lượng ,ta có thể viết phương trình lưu lượng thấm qua lõi thực và qua lõi biến đổi như sau. 22 2222 0 baba hh T K hh t K q − = − = t K K T * 0 = Như vậy sau khi biến đổi từ đập lõi ta được đập đồng chất qui ước và chiều rộng đỉnh đập B được tính theo cơng thức... hạ lưu là (1-n)B. Có n= 1- γ γ 2 1 =>n =- 0.1.Vì n =- 0,1 nghĩa là mái dốc thượng lưu đập có độ dốc ngược ,gây khó khăn cho việc thi cơng ,mặt khác có thể phát sinh ứng suất kéo trên mặt hạ lưu,do đó lấy n=0. Vậy chiều rộng đáy đập tính theo cơng thức sau: 1 1 α γ γ − = h B (lấy α 1 =0,5)⇒B=0,77h. =>B=24m.Và thoả mãn ổn định trựơt vì B∈[0,87.h;0,7.h]. c. Mái dốc thân đập : Mái dốc đập thượng lưu... đó: H : mực nước thượng lưu. B: bề rộng đáy đập. b : bề rộng đỉnh đập. S 1 , S 2 : chiều cao 2 hàng cừ. T: chiều sâu tầng không thấm. 2. Lý thuyết đập bê tông trọng lực. a) Khái niệm chung. Đập trọng lực là loại đập mà sự ổn định chủ yếu dựa vào trọng lượng bản thân của nó. Trọng lượng đập giữ cho đập không bị đẩy nổi, trượt và lật. Đập bê tơng trọng lực có khối lượng lớn nên khơng lợi dụng hết được... tính theo cơng thức )1( 0 −+= K K tbB Trong đó t:Chiều dày trung bình của tường lõi(=0.8m tại đỉnh đập, =2m tại chân đập) T:Chiều dày tính đổi b: Chiều rộng đỉnh đập thực b=5m B: Chiều rộng đỉnh đập biến đổi Thay số vào ta tính được :B=84.2m.Ta tính tốn như đập đồng chất như sau 1.Tính tốn lưu lượng thấm qua thân đập ( nền không thấm nước ) Sinh viên: Nguyễn Văn Định Trang: 2 Lớp : CTT47ĐH... )452/(1 3 65.0 )2/(1 65.0 0 0 −− = −− = π απ tg tg b h =1.95m Trong đó : Khi hạ lưu đập khơng có nước H 2 =0 lưu lượng được tính gần đúng theo công thức : J=0.82 28.05m 17.01m Ω Q= k 1 . Ω =0.001*250=0.25m/24h (*)Xác định các lực tác dụng lên đập: Tính cho một mét dài đập Sinh viên: Nguyễn Văn Định Trang: 16 Lớp : CTT47ĐH Bài Tập Lớn: Cơng Trình Thuỷ Lợi Trong đó: γ-Trọng lượng riêng của nước (γ=1T/m 3 ). h=13,5m-Chiều cao sóng. 2 P - p lực sóng tuơng đối . TẬP LỚN.Đề bài: -Thiết kế đập đồng chất có tường lỏi mềm. -Thiết kế đập BTTL theo phương pháp hệ số kháng. -Thiết kế đập đồng chất có tường lỏi mềm. Sinh viên:. 1: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT ĐỒNG CHẤT CÓ TƯỜNG LỎI MỀMSố liệu :- Mực nước thượng lưu : H1 = 26,5 m - Mực nước hạ lưu : H2 = 0- Chiều sâu tầng thấm : T = 5 m- Hệ