3 TÍNH TOÁN THẤM & ỔN ĐỊNH THẤM ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG ____________________________ Đập vật liệu địa phương – Tính toán thấm 1 MỤC LỤC Trang CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG I. 1. Đặt vấn đề .3 1.2. Sơ lược lịch sử phát triển của lý thuyết thấm 4 1.3 Tình hình nghiên cứu thấm ở nước ngoài và ở Việt Nam .6 CHƯƠNG II SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN THẤM TRONG CÔNG TRÌNH 2.1 Cơ sở lý luận của phương pháp phần tử hữu hạn 9 2.2 Nội dung phương pháp phần tử hữu hạn 10 2.3. Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải các bài toán thấm 12 2.3.1 Phát biểu bài toán biến phân 12 2.3.2 Bài toán biến phân hai chiều theo PP PTHH 14 2.3. Phát biểu bài toán thấm ba chiều theo PP PTHH 21 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH THẤM 3.1 Các công thức cơ bản để tính toán ổn định thấm 23 3.2 Hướng dẫn sử dụng các công thức và đồ thỊ để thiết kế tầng lọc ngược 25 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO .31 ____________________________ Đập vật liệu địa phương – Tính toán thấm 2 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Đập bằng vật liệu địa phương là loại công trình dâng nước được sử dụng phổ biến nhất hiện nay ở tất cả các nước trên thế giới .Trong tương lai nó vẫn được lựa chọn làm đập dâng nước ở các đầu mối thủy lợi-thủy điện sẽ được xây dựng ở nước ta. Đặc điểm chính của các công trình này là thường xuyên chịu áp lực nước tĩnh và động Qua phân tích sự làm việc và tổng kết các qúa trình xây dựng ,khai thác đã thừa nhận rằng đập dâng nước bằng vật liệu địa phương là loaị công trình có nhiều vấn đề kĩ thuật hơn cả. Sự có mặt thường xuyên của dòng thấm trong thân và nền đập đã dẫn dến sự tăng kích thước mặt cắt ngang đập cũng như đòi hỏi quá trình thi công nghiêm ngặt, cho nên giá thành công trình cao hơn rất nhiều giá thành các công trình đất không chịu tác dụng của dòng thấm.Để hạn chế tới mức tối thiểu nhất tác hại do dòng thấm gây ra mà vẫn đảm bảo tính kinh tế kĩ thuật, nhất thiết phải hiểu được bản chất của dòng thấm trong đất cũng như tác động của nó lên thân và nền công trình khi có dòng thấm đi qua .Sự ra đời và phát triển của lý thuyết thấm đang từng bước đáp ứng các yêu cầu của kỹ thuật đòi hỏi này. Ở nước ta việc nghiên cứu lý thuyết thấm cũng như kinh nghiệm trong việc giải quyết các vấn đề thấm trong thực tiễn thiết kế, xây dựng và khai thác các đập dâng nước bằng vật liệu địa phương còn chưa nhiều. Vì vậy việc đề nghiên cứu để ứng dụng các tiến bộ khoa học thế giới trong lĩnh vực này vào Việt nam là rất cần thiết. Khó khăn lớn nhất trong nghiên cứu thấm cho đập là xác định đúng chế độ thấm và điều kiện ổn định thấm của các loại vât liệu. Mục tiêu ngiên cứu trong phần thấm và ổn định thấm chủ yếu tập trung giải quết hai vấn đề trên. Chế độ thấm trong đập được xác định bằng các mô hình toán học theo lý thuyết thấm. Để giải quyết các bài toán lý thuyết thấm phức tạp trong kỹ thuật như thấm phi tuyến và thấm không ổn định có mặt tự do có thể sử dụng các phương pháp tính tiên tiến. Ngoài việc đảm bảo tính chính xác khithiết lập chương trình trên máy vi tính, còn cấn phải chứng minh tính đúng đắn của phương pháp tính toán qua so sánh với tài liệu thực nghiệm và so sánh với số liệu thực tế. Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán các bài toán lý thuyết thấm phục vụ thiết kế , xây dựng vá khai thác các công trình dâng nước không những thay thế phương pháp thí nghiệm tương tự điện thủy động lực học, tiết kiệm được thời gian và kinh phí, mà còn giải quyết được rất nhiều các bài tóan lý thuyết thấm phức tạp khác mà ____________________________ Đập vật liệu địa phương – Tính toán thấm 3 các phương pháp khác không giải quyết được hoăc khó có thể đạt được. Vấn đề này sẽ được trình bày đấy đủ trong các phần sau. Do hạn chế về kỹ thuật như thiếu tài liệu thí nghiệm, nên việc xác định ổn định thấm cho các loại vật liệu địa ohương ở nước ta chủ yếu dựa vào các tài liệu thí nghiệm của Liên xô (cũ), nên rất khó đánh giá mức độ tin cậy của các điều kiện đang được sự dụng. Trong những phần sau sẽ trình báy một số vấn đề xung quanh việc lựa chọn tiêu chuẩn đánh qiá độ bền thấm của vật liệu. Kết qủa cho thấy rằng ,các tiêu chuẩn đang được dùng ở nước ta để đánh gia độ bền thấm của đất hiện nay còn nhiều điểm chưa được chặt chẽ và chưa được thống nhất. Cần phải có những ngiên cứu thêm để lựa chọn cho phù hợp điều kiện nước ta. Để minh họa thêm cho kết qủa nghiên cứu, trong phần ứng dụng sẽ đưa ra kết quả giải bài toán lý thuyết thấm và đánh giá điều kiện ổn định thấm cho một số đập đã và đang được xây dựng ở Việt Nam, khi xét đến cả trường hợp có vết nứt ngang lõi và trường hợp rút nước nhanh trong hồ. Các kết qủa nghiên cứu cho biết mức độ ổn định thấm của toàn bộ công trình ,không dùng trị số Gradien trung bình, mà đánh giá theo điều kiện ổn định thấm cục bộ theo các khả năng có thể xảy ra xói ngầm cục bộ, xói ngầm tiếp xúc .,phương pháp này chính xác và tin cậy hơn, rất tiện lợi khi giải bài toán lý thuyết thấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Do tính phức tạp của bài toán không gian và thời gian ngiên cứu chưa cho phép, nên trong phần này chưa trình bày các kết qủa đánh giá ổn định thấm cho đập khi xét với bài toán không gian .Song về cơ bản các nội dung giới thiệu trong phần này hoàn toàn đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của thiết kế khi tính toán thấm cho đập. Những kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng trong sản xuất để giải quyết các bài toán lý thuyết thấm phức tạp và đánh giá ổn định thấm công trình. Giúp các cán bộ thiết kế có thể lựa chọn kết cấu công trình hợp lý, an toàn và kinh tế về mặt ổn định thấm. I. 2. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA LÍ THUYẾT THẤM Hiện tượng thấm của đất trong môi trường lỗ rỗng bằng đất đã được H. Dacxi (Pháp) nghiên cứu từ năm 1852. Trên cơ sở thực nghiệm, năm 1856 ông tìm ra quy luật thấm của nước trong môi trường lỗ rỗng: Tốc độ thấm tỷ lệ với gradien áp lực, được gọi là định luật thấm đường thẳng hay thấm Dacxi: L H KJv ∆ ∆ −== (1) Trong đó : K – Hệ số thấm ____________________________ Đập vật liệu địa phương – Tính toán thấm 4 ∆H – Độ chênh cột nước áp lực trong đoạn ∆L Khi sử dụng định luật Dacxi để giải quyết một số bài toán thực tế - năm 1857, Duypuy (một kỹ sư người Pháp) đưa ra công thức dạng vi phân : S H Kv ∂ ∂ −= (2) dùng để xác định lưu lượng của các dòng thấm. Năm 1889, N. K. Giucopski đã đưa ra phương trình vi phân cơ bản về sự vận động của nước trong đất, và năm1889 đã cho xuất bản tác phẩm "Nghiên cứu lý thuyết vận động cửa nứớc ngầm", trong đó có đưa vào khái niệm lực cản và lực khối lượng khi thấm. Ông là người đầu tiên đặt cơ sở khoa học để tiếp tục phát triển lý thuyết thấm. Các tác phẩm của Pavlovxki N.N, Laybenzon Z.S, Gerxeoanov N.M .đã hoàn thiện đầy đủ thêm cho cơ sở lý thuyết vận động cửa nước trong đất và đưa ra những điều kiện để sử dụng những định luật thấm Đacxi. Từ năm 1904 Butxineet đã ngihên cứu về vấn đề lý thuyết vận động không ổn định của dòng thấm và đã thành lập phương trình vi phân vận động không ổn định của dòng nước trong đất K q x H K + ∂ ∂ ∂ ∂ )( η = t H K ∂ ∂ ' η (3) Coi hàm cột nước áp lực H chỉ thay đổi theo chiều vận động x Trong đó : η – Hệ số sức chứa đàn hồi, q – Lưu lượng bổ sung Hiện nay phương trình (3) vẫn được coi la phương trình vi phân cơ bản vận động không ổn định của nước trong đất Dựa vào phương trình vi phân chuyển động của môi trường liên tục Ơle, một số tác giả như Pavlopxki N.N, Aravin V.I, Numerop X.N cũng rút ra phương trình vi phân. Trugaev R.R dựa trên nguyên tắc Đalambe, thiết lập đa giác lực thấm cơ bản va đã rút ra hệ phương trình vi của lý thuyết thấm biểu diễn ở dạng khác . Một cách tổng quát nhất, phương trình cơ bản của lý thuyết thấm trong điều kiện thấm Đacxi có thể đưa về dạng phương trình Navestoc. x U ∂ ∂ π + ρ(U∆)U = ρf – gradP + η∆∆U (4) Trong đó : ρ – Mật độ khối lượng, P – Áp lực thủy động, ____________________________ Đập vật liệu địa phương – Tính toán thấm 5 ∆ – Toán tử Haminton U – Tốc độ thấm η – Hệ số nhớt động học của nước Phương trình thể hiện mối quan hệ các lực tác động lên một đơn vị khối lượng chất lỏng đang vận động Tiếp tục phát triển lý thuyết thấm của Gucopxki N.E, Pavlopxki N.N, Laybenzon là những công trình nghiên cứu của các tác giả Zamarin E. A., Grisin N. E., Selkatrev V.N., Kamenxki G.N, .được công bố và sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực liên quan Bên cạnh xu hướng phân dị, chỉ nghiên cứu sử vận động riêng biệt của nước trong đất, xu hướng nghiên cứu tổng hợp mối liên quan giữa sự vận động của nước dưới đất với qúa trình biến dạng của môi trường đất đá cũng đã được chú ý phát triển .Vấn đề này tuy được Pavlopxki N.N. và Gerxevanov N.M đưa ra nghiên cứu từ lâu, song các kết qủa nghiên cứu của Mironenko V.A và Sextakov V.M mới là những đóng góp đáng kể đẩu tiên. Tong tác phẩm của mình, các tác giả đã gắn liền nghiên cứu và phối hợp chặt chẽ những vấn đề cơ bản của cơ học đất đá với qúa trình thấm của nước trong nó vào khuôn khổ một môn khoa học :"Thủy-Địa-Cơ". các tác giả như Vaxilep X.V., Verigia A.N., Glayca A. A. . Cũng nghiên cứu để tính toán giải các bài toán thấm thực tế . Khi nghiên cứu tổng hợp, trong hệ phương trình đang xét của mô hình toán học, ngoài các phương trình vi phân của lý thuyết thấm, còn thêm phương trình trạng thái của chất lỏng và trạng thái môi trường đất đá biến dạng. Cùng với sự phát triển và hoàn thiện lý thuyết trên cơ sở các mô hình toán học và vật lý, các phương pháp để giải bài toán lý thuyết thấm thực tế đặt ra cững không ngừng hoàn thiện và được ứng dụng rộng rãi trong việc giải các bài toán thấm qua đập dâng nước nhất là đập bằng vật liệu địa phương. Tuy nhiên do tính phức tạp và đa dạng của các công trình thủy lợi, môi trường thấm là đập và nền của nó thường là các môi trường không đồng nhất và dị hướng, nên việc giải các hệ phương trình lý thuyết thấm gặp rất nhiều khó khăn về mặt toán học. Do đó thực tế chỉ giải quyết được cho một vài trường hợp rất đơn giản như thấm qua đập đồng chất, thấm qua kênh, qua nền đồng chất hoặc được mô hình hóa, tính rút nước trong đập đột ngột với tiền đề là trong đập đã hình thành đường bão hòa ổn định ở mức nứớc cho trước. Hiện nay có rất nhiều mô hình toán học của lý thuyết thấm đang được sử dụng để giải các bài toán thấm qua đập và các lĩnh vực liên quan. Tùy thuộc vào mức độ yêu cầu và phương pháp giải mà lựa chọn mô hình toán học cho phù hợp. ____________________________ Đập vật liệu địa phương – Tính toán thấm 6 I. 3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THẤM Ở NƯỚC NGOÀI VÀ Ở VIỆT NAM Các bài toán lý thuyết thấm của nước trong môi trường đồng nhất và không đồng nhất, về cơ bản đều đưa đến giải quyết phưong trình vi phản cấp 2 đạo hàm riêng dạng eliptic hay parabolic khi biết điều kiện đầu và điều kiện biên tương ứng. Để giải quyết bài toán lý thuyết thấm, người ta đã sử dụng một số nhóm phương pháp sau: a.) Phương pháp thuận, bao gồm các phương pháp phân ly tích số, phương pháp biến đổi tích phân. b.) Phương pháp lý thuyết hàm biến phức (phương pháp biến hình bảo giác, đưa đến bài toán Rima-Gianke). c.) Các phương pháp dựa trên lý thuyết giải tích phương trình vi phân tuyến tính, giải tích hàm, phép tính biến phân. d.) Các phương pháp số như sai phân, phần tử hữu hạn. e.) Các phương pháp biểu đồ, phương pháp mô hình và tương tự điện. Trong đó phương pháp tương tự điện thủy động lực học do Pavolopxki N.N đề ra đã được xem như phương pháp chuẩn để giải các bài toán thấm thực tế và mức độ tin cậy của các phương pháp khác.Phương pháp này đòi hỏi công phu và tốn kém nên những trường hợp thật cần thiết mới được sử dụng. Mặc dù vậy, những vấn đề như thấm dị hướng, thấm phi tuyến, phương pháp này vẫn chưa giải quyết được. Ngoài phương pháp số, các phương pháp khác cũng chỉ giải cho một lớp các bài toán nhất định, thậm chí, một số công thức giải tích phải dựa trên kết quả phương pháp tương tự điện thấm mới lập được, song phạm vi ứng dụng cũng còn rất hạn chế. Cùng với sự phát triển của máy tính điện tử, phương pháp số đã chiếm ưu thế trong việc giải quyết các bài toán lý thuyết thấm, nhất là bài toán có biến thay đối và chế độ vận động trong môi trường có cấu tạo địa chất phức tạp. Đặc biệt các phương pháp sai phân hữu hạn và phương pháp phần tử hữu hạn đang được dùng rộng rãi phổ biến. Vì các phương pháp này không những có một cơ sở toán học chặt chẽ, dễ dàng tự động hóa trên máy tính, có khả năng giải được tất cả các bài toán thấm với mức độ chính xác phù hợp thực tế và thỏa mãn trong yêu cầu kỹ thuật . Đối với các bài toán lý thuyết thấm trong môi trường có cấu tạo địa chất phức tạp thì phương pháp phần tử hữu hạn tỏ ra ưu việt hơn, có thể giải được các bài toán thấm phi tuyến, thấm không dừng và thấm trong điều kiện trạng thái đàn hồi. Phương pháp này ở nước ngoài đã được ứng dụng từ vài chục năm trước đây để giải ____________________________ Đập vật liệu địa phương – Tính toán thấm 7 các bài toán thấm qua đập và công trình thủy công, nhưng việc giải các bài toán thấm không ổn định qua đập và thấm không gian thì kết quả chưa nhiều. Ở Việt Nam phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) cũng đã được ứng dụng trong giải các bài toán thấm qua công trình thủy lợi nhưng chưa phổ biến .Chủ yếu còn ở mức độ nghiên cứu. Năm 1978, Hoàng Thọ Điềm đã dùng phương pháp PTHH để nghiên cứu thấm dưới công trình lấy nước không đập trên nền phân lớp với bài toán thấm ổn định có áp. Đoàn Ngọc Đấu sử dụng để nghiên cứu thấm và ổn định của đập đá đổ trong trường hợp chỉ xét bài toán thấm qua lõi đập. Năm 1985, Ngô Văn Lược (Viện toán) đã ứng dụng phương pháp PTHH để giải bài toán thấm qua vùng lõi đập trong thời kỳ thi công với bài toán thấm phẳng ổn định không áp. Năm 1986, Đặng Văn Ba đã mô hình hóa giải bài toán thấm không áp không ổn định qua đập đồng chất trên nền không thấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn . Các kết qủa lời giải cũng đã có so sánh với phương pháp tương tự điện thuỷ động lực hay với phuong pháp máng khe hẹp, cho thấy khá phù hợp và tin cậy.Tuy nhiên những ngiên cứu này vẫn chua xét đến những khả năng phá vỡ cục bộ điều kiện thấm Đăcxi và gắn liền với kiểm tra điều kiện ổn định thấm cho công trình cùng với nền của nó. Trong nội dung nghiên cứu này sẽ sử dụng phương pháp PTHH để giải bài toán lý thuyết thấm và đánh giá điều kiện ổn định thấm cho công trình. Đồng thời chứng minh thêm tính đúng đắn của mô hình toán và phương pháp lựa chọn. Cần lưu ý rằng hiện nay ở các trường đại học (Bách khoa Tp HCM, Xây dựng HN, Thuỷ lợi HN v.v . ) và một số cơ quan chuyên nghành thủy lợi – thủy điện đã có một số chương trình tính toán thấm qua đập vật liệu địa phương theo phương pháp PTHH. Tuy nhiên do cách đặt vấn đề khác nhau, nên các chương trình này chỉ giải quyết những vấn đề riêng rẽ, và khi gặp bài toán có nền nhiều lớp mà ở đó hiện tương thấm không tuân theo định luật Đacxi (với hệ số Raynon R e > R e chảy tầng) thì các chương trình đó chưa giải quyết được một cách triệt để, và đặc biệt là chưa gắn việc giải bài toán thấm với việc giải quyết vấn đề ổn định thấm (xói ngầm cục bộ, xói ngầm tiếp xúc, sự phá hoại tầng lọc v.v ) ♣ ____________________________ Đập vật liệu địa phương – Tính toán thấm 8 CHƯƠNG II SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN THẤM II.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Trước khi xem xét các phương trình cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng trong bài toán thấm, chúng ta thử tìm hiểu mô hình nghiên cứu lý thuyết thấm của nước trong đất. để làm sáng rõ các phương trình cơ bản mà ta sẽ sử dụng vào bài toán. Môi trường đất hay các công trình thủy công bằng đất đều là môi trường lỗ rỗng. Nước vận động trong môi trường đó rất đa dạng và phức tạp, phụ thuộc vào nhiếu yếu tố, trong đó yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến chế độ vận động của nước là thành phần hạt của cốt đất và trạng thái biến dạng của nó. Ngược lại, trạng thái biến dạng cũng phụ thuộc vào áp lực thấm do chế độ thấm gây nên.Môi trường của đất mà trong đó có nước vận động là môi trường 3 pha. Sự vận động của nước trong đất là do các thành phần lực quyết định. Phân tích bản chất của lực do chế độ thấm trong môi trường đó gây nên đã được R. R. Trugaev trình bày chi tiết trong tác phẩm nổi tiếng "Các công trình thủy lợi bằng đất " (đã được dịch ra tiếng Việt). Một điều hiển nhiên là ta không thể nghiên cứu sự vận động của nước trong các lỗ rỗng hay khe nứt riêng biệt không có quy luật của môi trường đất, ta chỉ có thể xét cho dòng chất lỏng tượng trưng chứa đầy trong toàn bộ thể tích lỗ rỗng và cốt rắn. Những đặc trưng của dòng thấm được thay bằng những giá trị trung bình của dòng chảy như lưu tốc, áp lực, lưu lượng . trong mô hình môi trường liên tục. Trong đó lưu tốc trung bình v mang giá trị tượng trưng và nhỏ hơn giá trị thực trung bình trong lỗ rỗng 1/n lần (với n là độ rỗng của môi trường), còn áp lực và lưu lượng có giá trị thực. Dưới tác dụng của các nguyên nhân bên ngoài (như ngoại lực, sự thay đổi nhiệt độ, chuyển vị cưỡng bức v.v ) bên trong kết cấu sẽ phát sinh nội lực và biến dạng. Phân tích trạng thái ứng suất (nội lực) và biến dạng của một kết cấu bất kỳ dưới tác dụng của các nguyên nhân bên ngoài là nhiệm vụ của môn cơ học kết cấu (theo nghĩa rộng). Nếu xem kết cấu bất kì (ví dụ đập đất đá) là một môi trường liên tục bao gồm vô hạn một số phần tử có kích thước vô cùng bé ghép lại với nhau thì việc phân tích hiện tượng thấm trong đập trở nên thuận tiện hơn. Do giả thiết như vậy (xem kết cấu ____________________________ Đập vật liệu địa phương – Tính toán thấm 9 là gồm nhiều phần tử ghép lại) nên có thể biến đối các phương trính phi tuyến phức tạp cho cảc hệ thánh những phương trình tuyến tính đơn giản trong mỗi một phần tử. Việc rời rác hoá kết cấu như vậy hoán toàn có thể thực hiện được khi khi sử dụng máy tính. II. 2. NỘI DUNG HƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Nhằm đơn giản hóa tính toán mà vẫn đảm bảo đủ mức tính toán yêu cầu, người ta xây dựng phương pháp phần tử hữu hạn (viết tắt là PP PTHH) là một phương pháp gần đúng để tính kết cấu với nội dung sau: Thay thế kết cấu thực tế bằng một mô hình dùng để tính toán, bao gồm một số hữu hạn phần tử riêng lẻ liên kết với nhau chỉ ở một số hữu hạn điểm nút, tại các đểm nút tồn tại các lực tương tác biểu thị tác động qua lại của các phần tử kề nhau. Quan niệm như vậy có nghĩa là thay bài toán tính hệ liên tục (hệ thực tế) có bậc tự do vô hạn bằng bài toán tính hệ có bậc tự do hữu hạn. Chỗ phân cách giữa các phần tử hữu hạn gọi là biên của phần tử hữu hạn. Tùy từng trường hợp cụ thể, biên của các phần tử hữu hạn có thể là các điểm, các đường hoặc các mặt. Trong thực tế kết cấu là một môi trướng liên tục cho nên ở tại mọi điểm trên biên của mỗi phần tử đều có các lực tương tác giữa các phần tử. Tại mọi điểm trên biên của các phần tử hữu hạn, ứng lực (hoặc cột nước) cũng như chuyển vị đều phải thỏa mãn điều kiện liên tục khi ta chuyển từ phần tử náy sang phần tử kế cận (điều náy sẽ nói kỹ về sau ). Trái lại, ở trong mô hình thay thế, kết cấu được quan niệm là chỉ gồm một số phần tử riêng lẻ liên kết với nhau ở một số điểm nút, cho nên giữa các phần tử lân cận chỉ có các lực tương tác đặt tại các điểm nút. Dĩ nhiên quan niệm như trên chỉ là gần đúng. Trong khi thay thế kết cấu thực tế (hệ liên tục) bằng một tập hợp phần tử rời rạc chỉ liên kết lại với nhau ở các điểm nút, người ta thừa nhận rằng, năng lượng bên trong mô hình thay thế phải bằng năng lượng trong kết cấu thực. Nếu ta xác định được chính xác các lực tương tác giữa các phần tử lân cận, và nếu ở trên các biên của các phần tử lân cận, điều kiện liên tục về lực và về chuyển vị đảm bảo được thỏa mãn khi ta chuyển từ phần tử này sang phần tử lân cận thì mô hình thay thế hoàn toàn giống với kết cấu thực tế. Trái lại, nếu khi xác định lực tương tác qua lại giữa các phần tử lân cận ta phải dựa vào những giả thiết gần đúng nào đó, hoặc điều kiện liên tục về lực và về chuyển vị ở trên các biên của các phần tử không đảm bảo được thỏa mãn thì mô hình thay thế chỉ phản ánh được gần đúng sự làm việc của kết cấu thực tế. Sau này ta sẽ thấy rằng, nói chung nếu mô hình thay thế càng nhiều phần tử hữu hạn thì kết quả tính toán sẽ càng chính xác.Tuy nhiên vần đề không phải lúc nào ____________________________ Đập vật liệu địa phương – Tính toán thấm 10 [...]... toỏn thm 23 t khụng dớnh l t cú hm lng ht sột (d < 0.005 mm) < 10 %, v ngc li, nu hm lng ht sột > 10 % thỡ c gi l t dớnh b.) Xỏc nh t xúi ngm v t khụng xúi ngm Cú hai phng phỏp phõn loi : 1 Phng phỏp th nht : Nu: 0.77 Do max > d min t xúi ngm (33 ) Nu : 0.77 Do max < d min t khụng xúi ngm (34 ) 2 Phng phỏp th hai : D 3 Nu : D > N t khụng xúi ngm 17 (35 ) D 3 Nu : D < N t xúi ngm 17 N = (0 .32 + 0.0167)... tam giỏc, tc l: x= y= p vt liu a phng Tớnh toỏn thm xi + x j + x m 3 yi + y j + ym 3 17 (21) Thay nhng giỏ tr x v y vo biu thc trờn ta s c: 1 x i yi Q Q Ri = det1 xj yj = 3 3 1 xm ym Cui cựng vect {R}e cú giỏ tr sau: 1 { R} e = Q 1 3 1 (22) Phim hm s t cc tiu khi h thc sau c tha món: e = =0 Fi Fi ( 23) õy ta ly tng s i vi tt c cỏc phn t hu hn ca h: S dng h thc (19) ta cú th vit... phn t hu hn bin i theo quy lut F = 1 + 2.x + 3. y (12) Ta d dng xỏc nh c giỏ tr cỏc thụng s i bng cỏch vit giỏ tr ba im nỳt: Fi = 1 + 2 x i + 3 y i Fi = 1 + 2 x j + 3 y j Fi = 1 + 2 x m + 3 y m ( 13) Gii h ba phng trỡnh ny ta s cú biu thc xỏc nh giỏ tr ca cỏc thụng s i theo cỏc giỏ tr Fi, Fj, Fm ca hm F cỏc im nỳt Thay cỏc giỏ tr ú vo biu thc ( 13) ta s tỡm c biu thc xỏc nh giỏ tr ca hm F... 3 Nu : D < N t xúi ngm 17 N = (0 .32 + 0.0167) d Trong ú: (36 ) mg 1 mg c.) Xỏc nh kớch thc ht to vũm 1 i vi t khụng xúi ngm 1 (5 B 5)d x Ptv = P 10 (d 1) (37 ) Trong ú : B = 3- 8 X = 1 + 1.28 lg L h s khụng u ht ng vi P = 10% 2 i vi t xúi ngm D xn = (38 ) d.) Gii hn s dng h s khụng u ht 1 i vi t khụng xúi ngm D60 cp1 = D 10 < 25 (39 ) 2 i vi t xúi ngm p vt liu a phng Tớnh toỏn... ớt nht phi cú Dmin, D3, D10, D17, D60, Dmax 2 H s khụng u ht = d 60 d10 ( 53) 3 Dung trng v t trng , 4 rng m theo % n v 5 H s thm Kt Trỡnh t tớnh toỏn 1 Theo thnh phn ht ó cho ca t (nn, thõn p) tớnh D tv to vũm theo th hỡnh 7 trong TK [1] 2 Theo cụng thc (15) v (1) tớnh D17 ca lp th nht : D1 7 = 1 0.252.6 d x 1 m1 Dt v m1 (54) m1 ly theo th hỡnh 8 trong TK [1] 3 Theo h thc (37 ) 1 di P x = 1 + i... TK [1] 3 Theo h thc (37 ) 1 di P x = 1 + i (5 B 5)d d min P10 (d 1) Trong ú : B = X = Pi 3- 8 1 + 1.28 lg L h s khụng u ht ng vi P = 10% L hm lng % D60 cp1 = D 10 (56) p vt liu a phng Tớnh toỏn thm 27 (55) 4 H s thm ca tng lc, xỏc nh theo h thc (3) K =A A= m3 D 217 (1 m) 2 3. 991 3 (57) (58) Trng hp tớnh toỏn II Nu : Dtv > 0.77Dv max cú th cú s li t cỏc ht nh hn 0.77 D0 max... mg g (44) K g max J th = 0, 833 0 d tv mg g K g (45) Trong ú : d tv > 0.252 nd mg 1 mg D1 7 (46) mg , nd : ng kớnh nh nht ca ht vt liu khụng dớnh (cỏt si v.v ) dtv : ng kớnh ht to vũm ca t 0 : H s vn tc ti hn d 1) f v sin (30 + ) b 0 = 0.60 ( (47) fv H s ma sỏt tớnh i, tớnh theo cụng thc thc nghim fv = 0.82 - 1.8 mg + 0.0062 ( - c) xỏc nh fv cú th dựng th s 3 Gúc gia phng ca Gradien... theo biu thc sau : bb ii bb ij bmbi pbb i c ii c ij mcc i cc ip kx bb ji bb jj bmbj pbb j ky c ji c jj mcc j pcc j [ h] = + + 36 V ibb m jbb m bmbm pbb m 36 V ci m cj m mcc m pcc m ibb p bb pj bmbp pbb p c pi c pj mcc p pcc p d ii dd ij dmdi pdd i + (20) ky d ji dd jj dmdj pdd j 36 V di m jdd m dmdm pdd m di p dd pj dmdp pdd p Cũn ma trn {R}e cng tng t nh (22) s cú dng: p vt liu a phng Tớnh... y + d i z 6V (30 ) (31 ) V L th tớch ca phn t hu hn hỡnh t din Trong trng hp bi toỏn khụng gian thỡ phng trỡnh (18) cú dng c th nh sau: p vt liu a phng Tớnh toỏn thm 21 e 1 = Fi (6V ) 2 (k [b , b [ x ] i j ] [ ] , bm , b p { F } bi + k y ci , c j , cm , c p { F } ci ) + + k z d i , d j , d m , d p { F } d i ) dx dy dz e e 1 6V Q(a i e + bi x + ci y + d i z ) dx dy dz (32 ) Gi s trong... Ho Bỡnh t cao 18,0 tr lờn., No 36 0 10 TU 3 - a,b 10.) Phan Ngc K, Tụn S Kinh ng lc nc di t.NXB H v THCN, H ni 1981 11.) A.I Gụidenbaum, U.G Mennhik, V.A Xavvina S to vt nt trong nhõn v mng ca p t ỏ NXB xõy dng, Matxcva 1975 (Ting Nga) 12.) V.I Liasko & ngk Cỏc vn t ng ho gii quyt bi toỏn lý thuyt thm trờn múng tớnh in t Vin hn lõm khoa hc Kiev, 1977 (Ting Nga) 13. ) V.V Malakhanov & ngk S nh hng . ngang đập cũng như đòi hỏi quá trình thi công nghiêm ngặt, cho nên giá thành công trình cao hơn rất nhiều giá thành các công trình đất không chịu tác dụng. lựa chọn làm đập dâng nước ở các đầu mối thủy lợi -thủy điện sẽ được xây dựng ở nước ta. Đặc điểm chính của các công trình này là thường xuyên chịu áp lực