Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế đập đất đồng chất
PHẦN ISỐ LIỆU BAN ĐẦUTrường hợp 1 : Thiết kế đập đất đồng chất ( không có thiết bị thoát nước )Số liệu :• Mực nước thượng lưu : H1 = 38 m • Mực nước hạ lưu : H2 = 0 • Chiều sâu tầng thấm : T = 9 .2 m• Hệ số thấm của tường : Kt = 10-5 cm/s• Đất sét pha cát có : γĐ = 1.5 T/m3 • Hệ số thấm của nền : Kn = 10-4 cm/s• Lực dính : C = 2.5 T/m2Trường hợp 2 : Thiết kế đập đất đồng chất có tường nghiêng và sân phủ ( không có thiết bị thoát nước ) .Số liệu :• Mực nước thượng lưu : H1 = 53 m • Mực nước hạ lưu : H2 = 19• Chiều sâu tầng thấm : T = 12 m• Hệ số thấm của đập : Kđ= 10-3 cm/s• Hệ số thấm của vật liệu làm tường và sân phủ : Kvl = 10-6 cm/s• Đất sét pha cát có : γĐ = 1.6 T/m3 • Trọng lượng riêng của tường : γT = 1.7 T/m3• Hệ số thấm của nền : Kn = 10-5 cm/s• Lực dính : C = 2.7 T/m2Trường hợp 3 : Thiết kế đập đất có tường lõi Số liệu :• Mực nước thượng lưu : H1 = 53 m • Mực nước hạ lưu : H2 = 19 m• Chiều sâu tầng thấm : T = 12 m• Hệ số thấm của tường : Kt = 10-6 cm/s• Hệ số thấm của đập : Kđ = 10-4 cm/s• Đất sét pha cát có : γĐ = 1.6 T/m3 • Trọng lượng riêng của tường : γT = 1.9 T/m3• Hệ số thấm của nền : Kn = 10-4 cm/s• Lực dính : C = 3.0 T/m21 PHẦN II : NỘI DUNG TÍNH TỐN CHƯƠNG I THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT ĐỒNG CHẤT I. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP :1- Cao trình đỉnh đập :CTĐĐ = CTMN_dâng bình thường + d Hoặc :CTĐĐ = CTMN_lũ + d’Trong đó :d , d’ - độ vượt cao của đỉnh đập so với MN_dâng và MN_lũCTĐĐ = 38 + 1.5 = 39.5 m 2- Chiều rộng đỉnh đập :Chiều rộng đỉnh đập được xác định theo u cầu cấu tạo , giao thơng nhưng bề rộng nhỏ nhất phải ≥ 3 ÷ 5 m .Lấy chiều rộng đỉnh đập : B = 5 m 3- Mái đập :Độ dốc mái đập phụ thuộc vào chiều cao đập , loại đất đắp , tính chất nền . Sơ bộ chọn mái dốc đập như sau :Khi H = 39.6 m < 40 m thì :• Mái thượng lưu m = 0.05*H + 2 = 3.975• Mái hạ lưu m = 0.05*H + 1.5 = 3.475Nhưng đập cao > 15 m , để thi cơng thuận tiện và tăng ổn định mái dốc , mái đập thường có độ dốc thay đổi , trị số thay đổi ∆m = 0.5 , ngồi ra còn bố trí các cơ đất có chiều rộng 1.5 m để người đi lại và thốt nước dễ dàng .II. TÍNH TỐN LƯU LƯỢNG THẤM QUA ĐẬP VÀ NỀN :Loại đập đất trên nền thấm nước , hệ số thấm của nền và của đập khác nhau , do vậy theo đề nghị của Pavơlơpxki , khi tính tốn ta chia làm hai phần :• Tính tốn lưu lượng thấm qua thân đập xem như nền khơng thấm nước ( q1 )• Tính tốn thấm qua nền với giả thiết thân đập là khơng thấm nước ( q2 )1- Tính tốn lưu lượng thấm qua thân đập ( nền khơng thấm nước )Để giải bài tốn 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 cơng thức :21*2*1+=∆mHmL Trong đó :m – mái dốc đập thượng lưu ( m = 3.975 )H1 – mực nước thượng lưu ( H1 = 38m )Vậy : ∆L = 16.93mBài 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 quy đổi: L = 143.225 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 = 38 m )m – mái dốc hạ lưu đập ( m = 3.475 )L – chiều dài chân đập sau khi quy đổi ( L = 143.275 m )Giải phương trình trên ta có : a = 11.5mq1 = 2.57*10-7 m/s 3K_d 107−:= H 38:= m 3.975:= L 301.17:=GivenK_dH2a2−( )2 L a m⋅−( )⋅⋅ q_1K_dam 0.5+⋅ q_1Find a q_1,( )11.4895851515174994482.567505061791619988410-7⋅161.845666647043651633.616662941833377690110-6⋅→ 2- Tính lưu lượng thấm qua nền :Lưu lượng thấm qua nền được xem như là chảy qua đường ống 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 = 12m )Vậy lưu lượng thấm tổng cộng qua đập và qua nền :Q = q1 + q2 = ( 2.57 + 10.55 )*10-7 = 13.12*10-7 m/sIII. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỦA ĐẬP :1- Lực tác dụng lên công trình :a- áp lực thuỷ tĩnhTính cho một mét dài tường e P = 38 T/m Áp lực thuỷ tĩnh lớn nhất tại đáy buồng âu ( tính cho 1 m dài đập ) :P = γ2*H = 38 T/m2W1 = P*H/2 = 38*38/2 = 722 Te = H/3 = 12.67 m Áp lực nước tác dụng trên mái dốc :4W1W2H 38:=T 9.2:=K_n 106−:=L 301.17:=n -He so dieu chinh chieu dai dong thamLT32.736=Ta _con 1.1:=q_2 K_n H⋅Tn L⋅⋅:=q_2 1.055 106−×= W2 = Vn*γn = 1*301.17*38*1/2 = 5722.33 T Trọng lượng bản thân của đập là:+)Trên dòng thấm với γđ=1.5 T/m2 =>G1=345.3T+)Dưới dòng thấm với γđn=γđ-1=0.5T/m2 =>G2=2721.5775TKiểm tra ổn định :Kiểm tra ổn định trượt :Theo điều kiện : Pchống trượt > Pgây trượt Pchống trượt = ( 5722.3 + 345.3 + 2721.5775 –38*294.275/2 )*0.7 = 2238.6 TPgây lật = 772 TVậy thoả mãn điều kiện chống trượt Kiểm tra điều kiện lật : tính với điểm lật tại mép đáy hạ lưu :Mgiữ = 5722.3*153.5 + 345.3*137.1125 + 1413.63*147.274+1307.94*183.1875= = 1373559.44 TmMtrượt = 772*12.6+ 38*294.275.52 /3 = 102914.3 TmMgiữ / Mtật = 13.3Vậy đập thoả mãn điều kiện trượt 5 Chương II : THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT CÓ TƯỜNG NGHIÊNG VÀ SÂN PHỦ ( Trường hợp không có thiết bị thoát nước )Số liệu :- Mực nước thượng lưu : H1 = 53 m - Mực nước hạ lưu : H2 = 19- Chiều sâu tầng thấm : T = 12 m- Hệ số thấm của đập : Kđ= 10-3 cm/s- Hệ số thấm của vật liệu làm tường và sân phủ : Kvl = 10-6 cm/s- Đất sét pha cát có trọng lượng riêng : γĐ = 1.6 T/m3 - Trọng lượng riêng của tường : γT = 1.7 T/m3- Hệ số thấm của nền : Kn = 10-5 cm/s- Lực dính : C = 2.7 T/m2 I . Xác định các kích thước cơ bản của đập : 1. Cao trình đỉnh đập :CTĐĐ = MNTL + d CTĐĐ = 53 + 1.5 = 54.5m 1. Chiều rộng đỉnh đập : chọn sơ bộ chiều rộng đỉnh đập B = 5 m 2. Mái dốc thân đập :Mái dốc tường thượng lưu : m = 3.5Mái dốc đập thượng lưu : m1 = 3.0Mái dốc đập hạ lưu : m1 = 3.0 3. Lưu lượng thấm qua đập : Thường thì hệ số thấm của tường nghiêng và sân phủ rất nhỏ nên bỏ qua lưu lượng thấm qua các bộ phận này . Khi đó lưu lượng thấm được tính như sau :Lưu lượng thấm qua tường thượng lưu :Lưu lượng thấm qua thân đập :Lưu lượng thấm qua thân đập hạ lưu :Giải 3 phương trình trên ta tìm được : q , h3 , a0 , S Với : S = L – m1 *h3 – a0 *m2Trong đó : S – chiều dài dòng thấm qua đập L – chiều dài đập đất ( L = 323.1m )m1 – mái dốc đập đất thượng lưu ( m1 = 3 )m2 – mái dốc đập đất hạ lưu ( m2 = 3 )60202321*sin**2KSzhHqα−−=dKmaSahq *)*(*2202023+−=dKmaq *5.020+= h3 – chìều cao dòng thấm ở phía thượng lưu đập a0 – chiều cao dòng thấm ở phía hạ lưu đập 7 Ta có :Lưu lượng thấm qua đập : q = 1.051*10-7 m/sChiều dài tầng thấm : S = 251,982 mChiều cao tầng thấm phía thượng lưu : h3 = 2.312 mChiều cao tầng thấm phía hạ lưu : a0 = 0.194 mXác định chiều dài sân trước , ta dựa vào công thức sau :Trong đó : K1 – hệ số thấm của đất nền ( K1 = 10-7 m/s )S1 – chìều dài sân trước n – hệ số hiệu chỉnh ( n = 1.15 )T – chiều dày tầng thấm ( T = 12 m )II)Tính lưu lượng thấm qua tường nghiêng và sân phủ. 8311311**hmShHnTKq+−= q lu lng thm Thay s vo ta tớnh c : S1 = 350.954 m.II)Kim tra n nh ca pLc tỏc dng lờn cụng trỡnh :p lc thu tnh : Tớnh cho mt một di tng 9qh_32a_o22S a_o m_1+( )K_dqa_om_10.5+K_dS L m_2 h_3a_o m_1Nghiem Find q S,h_3,a_o,( ):=msm( )Nghiem1.409 107ì314.0232.9760.049=m( )m( )Chiều dài sân phủ :K_1 - hệ số thấm của nền đất T - chiều sâu tầng thấm K_1107:=msT12:=m( )n1.18:=q NghiemT( )0 :=h_3 NghiemT( )2 :=q nK_1 T0.139( )=H_1 h_3( )0.139359.883( )=S_1359.883 8.929:=m_1 h_38.929( )=S_1350.954=tính lưu lượng thấm qua tường nghiêng và sân phủ m_13:=m_23:=H_153:=m( ) L323.1:=m( ) Z_o1:=m( )18.4349180:=rad( )K_o108:=msK_d105:=msNghiệm giả dịnh :a_o30:=h_340:=q107:=S200:=GivenqH_12h_32Z_o22Ssin( )K_o e P = 53 T/m Áp lực thuỷ tĩnh lớn nhất tại đáy buồng âu ( tính cho 1 m dài đập ) :P = γ2*H = 53 T/m2W1 = P*H/2 = 53*53/2 = 1404.5 Te = H/3 = 17.67 mÁp lực nước tác dụng trên mái dốc :W2 = Vn*γn = 1*332*53*1/2 = 17596 T10W1W2 [...]... thấm 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... của đập : 1. Cao trình đỉnh đập : CTĐĐ = MNTL + d CTĐĐ = 53 + 1.5 = 54.5m 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 : m 1 = 3.0 II. Tính tốn 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. .. 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 khơng thấm nước ) Để giải bài tốn xác định lưu lượng thấm , tạm thay tam giác thượng lưu đập bằng một hình chữ nhật có chiều rộng... lượng thấm qua tường thượng lưu : Lưu lượng thấm qua thân đập : Lưu lượng thấm qua thân đập hạ lưu : Giải 3 phương trình trên ta tìm được : q , h 3 , a 0 , S Với : S = L – m 1 *h 3 – a 0 *m 2 Trong đó : S – chiều dài dịng thấm qua đập L – chiều dài đập đất ( L = 323.1m ) m 1 – mái dốc đập đất thượng lưu ( m 1 = 3 ) m 2 – mái dốc đập đất hạ lưu ( m 2 = 3 ) 6 0 2 0 2 3 2 1 * sin**2 K S zhH q α −− = d K maS ah q... : C = 2.7 T/m 2 I . Xác định các kích thước cơ bản của đập : 1. Cao trình đỉnh đập : CTĐĐ = MNTL + d CTĐĐ = 53 + 1.5 = 54.5m 1. Chiều rộng đỉnh đập : chọn sơ bộ chiều rộng đỉnh đập B = 5 m 2. 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 : m 1 = 3.0 3. Lưu lượng thấm qua đập : Thường thì hệ số thấm của tường nghiêng và sân phủ... / M tật = 13.3 Vậy đập thoả mãn điều kiện trượt 5 Chương II : THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT CÓ TƯỜNG NGHIÊNG VÀ SÂN PHỦ ( Trường hợp khơng có thiết bị thoát nước ) Số liệu : - Mực nước thượng lưu : H 1 = 53 m - Mực nước hạ lưu : H 2 = 19 - Chiều sâu tầng thấm : T = 12 m - Hệ số thấm của đập : K đ = 10 -3 cm/s - Hệ số thấm của vật liệu làm tường và sân phủ : K vl = 10 -6 cm/s - Đất sét pha cát có trọng... = 15619.1 T Chương4:THIẾT KẾ ĐẬP BÊTÔNG TRỌNG LỰC. Số liệu : - Mực nước thượng lưu : H 1 = 70m - Mực nước hạ lưu : H 2 = 0 - Trọng lượng riêng của tường : γ đ = 2.4 T/m 3 - Hệ số thấm của nền : K n = 10 -5 cm/s - Lực dính : C = 1.5 T/m 2 - Hệ số ma sát f=0.7 I. Xác định bề dày của đập theo điều kiện ứng suất : -Ta thiết kế cho đẩp trọng lựu tràn nước . 1. Cao trình đỉnh đập : CTĐĐ = MNTL +... * 5.0 2 0 + = Trong đó : m – mái dốc đập thượng lưu ( m = 3.975 ) H1 – mực nước thượng lưu ( H1 = 38m ) Vậy : ∆L = 16.93m Bài toán thấm qua đập có mái thượng lưu nghiêng được chuyển về bài tốn thấm qua đập có mái thượng lưu thẳng đứng Chiều dài thân đập quy đổi: L = 143.225 m Trong đó : q 1 – 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...Chương3:THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT TƯỜNG LÕI. Số liệu : - Mực nước thượng lưu : H 1 = 53 m - Mực nước hạ lưu : H 2 = 19 - Chiều sâu tầng thấm : T = 12 m - Hệ số thấm của đập : K đ = 10 -4 cm/s - Hệ số thấm của vật liệu làm tường : K vl = 10 -6 cm/s - Đất sét pha cát có trọng lượng riêng : γ Đ = 1.6 T/m 3 - Trọng lượng riêng của... m 2.Mặt cắt thân đập dạng tam giác có chiều cao là 71.5m và chiều rộng đáy là B hình chiếu mái thượng lưu là nB ,hình chiếu mái hạ lưu là (1-n)B. 13 W 1 W 2 σ min =31.875T/m 2 II.Xác định đáy đập theo điều kiện ứng suất -Xác định chiều rộng đáy đập theo điều kiện ổn định trượt,theo điều kiện tối thiểu để đảm bảo ổn định của đập ∑ = GfWK c ** 1 Trong đó f:Hệ số ma sát giữa đập và nền(=0.3) . II : NỘI DUNG TÍNH TỐN CHƯƠNG I THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT ĐỒNG CHẤT I. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP :1- Cao trình đỉnh đập :CTĐĐ = CTMN_dâng bình thường. 10-5 cm/s• Đất sét pha cát có : γĐ = 1.5 T/m3 • Hệ số thấm của nền : Kn = 10-4 cm/s• Lực dính : C = 2.5 T/m2Trường hợp 2 : Thiết kế đập đất đồng chất có tường