Đồ án Thiết kế đập đất

ÑOÀ AÙN SOÁ 2 THIEÁT KEÁ ÑAÄP ÑAÁT PHAÀN I : TAØI LIEÄU CHO TRÖÔÙC Nhieäm vuï coâng trình : Hoà chöù treân nöôùc H treân soâng S ñaûm nhaän caùc nhieäm vuï sau : Caáp nöôùc töôùi cho 1650 ha ruoäng ñaát canh taùc. Caáp nöôùc sinh hoaït cho 5000 daân. Keát hôïp nuoâi caù ôû loøng hoà, taïo caûnh quan moâi tröôøng, sinh thaùi vaø phuïc vuï du lòch. Caùc coâng trình chuû yeáu ôû khu ñaàu moái : Moät ñaäp chính ngaên soâng. Moät ñöôøng traøn thaùo luõ. Moät coáng ñaët ôû döôùi ñaäp ñeå laáy nöôùc. Toùm taét moät soá taøi lieäu cô baûn : Ñòa hình : Cho bình ñoà vuøng tuyeán ñaäp. Ñòa chaát : Cho maët caét ñòa chaát doïc tuyeát ñaäp, chæ tieâu cô lyù cuûa lôùp boài tích loøng soâng cho ôû baûng 1. Taàng ñaù goác raén chaéc möùc ñoä nöùt neû trung bình,lôùp phong hoùa daøy 0,5¸1m Vaät lieäu xaây döïng : Ñaát : xung quanh xaây döïng vò trí ñaäp coù caùc loïai baûi vaät lieäu nhö sau : Baûi vaät lieäu A coù : tröõ löôïng 800.000 m3, cöï ly 800 m. Baûi vaät lieäu B coù : tröõ löôïng 600.000 m3, cöï ly 600 m. Baûi vaät lieäu C coù : tröõ löôïng 1.000.000 m3, cöï ly 1 km. Chaát ñaát thuoäc loaïi thòt pha caùt, thaám nöôùc töông ñoái maïnh, caùc chæ tieâu nhö ôû baûng1. Ñieàu kieän khai thaùc bình thöôøng. Ñaát seùt coù theå khai thaùc taïi vò trí caùch ñaäp 4km, tröõ löôïng ñuû laøm thieát bò choáng thaám. Ñaù : Khai thaùc taïi vò trí caùch soâng 8km, tröõ löôïng lôùn, chaát löôïng ñaûm baûo ñaép ñaäp, laùt maùi. Moät soá chæ tieâu cô lyù : j = 300 ; n = 0,35 (cuûa ñoáng ñaù); gk = 2,5 T/m3 (cuûa hoøn ñaù). Caùt, Soûi : Khai thaùc ôû caùc baõi doïc soâng, cöï ly xa nhaát laø 3km, tröõ löôïng ñuû laøm taàng loïc. Caáp phoái nhö ôû baûng 2. Baûng 1 : Chæ tieâu cô lyù cuûa ñaát neàn vaø vaät lieäu ñaép ñaäp Chæ tieâu loaïi HS Roång n Ñoä aåm W % j ( ñoä ) C ( T/m2 ) gk (T/m3) K (m/s) Töï nhieân Baûo hoøa Töï nhieân Baûo hoøa Ñaát ñaép ñaäp (cheá bò ) 0,35 20 23 20 3,0 2,4 1,62 10-5 Seùt ( cheá bò ) 0,42 22 17 13 5,0 3,0 1,58 4.10-9 Caùt 0,40 18 30 27 0 0 1,60 10-4 Ñaát neàn 0,39 24 26 22 1,0 0,7 1,59 10-6 Baûng 2 : Caáp phoái cuûa vaät lieäu ñaép ñaäp d (mm) loaïi d10 d50 d60 Ñaát thòt pha caùt 0,005 0,05 0,08 Caùt 0,05 0,35 0,40 Soûi 0,50 3,00 5,00 Ñaëc tröng cuûa hoà chöùa : Caùc möïc nöôùc trong hoà vaø möïc nöôùc haï löu cho ôû baûng 3. Traøn töï ñoäng coù coät nöôùc treân ñænh traøn laø Hmax = 3m. Vaän toác gioù tính toaùn öùng vôùi möùc ñaûm baûo P% cho ôû baûng döôùi : P% 2 3 5 20 30 50 V (m/s) 32 30 26 17 14 12 Chieàu daøi truyeàn soùng öùng vôùi MNDBT :D (baûng 3);öùng vôùi MNDGC :D’ = D + 0,3km Ñænh ñaäp khoâng coù ñöôøng giao thoâng chính chaïy qua. Baûng 3 : Taøi lieäu thieát keá ñaäp ñaát vaø coáng ngaàm Ñeà soá Sô ñoà Ñaëc tröng hoà chöùa Möïc nöôùc haï löu (m) Qcoáng (m3/s) Möïc nöôùc ñaàu keânh (m) D (km) MNC (m) MNDBT (m) Bình thöôøng Max Khi MNC (QTK) Khi MNDBT (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 45 D 2.2 88.0 108.0 85.0 87.0 4.5 4.0 87.78 Taøi lieäu thieát keá coáng : Löu löôïng laáy nöôùc öùng vôùi MNDBT vaø MNC (QTK) : cho ôû baûng 3 . Möïc nöôùc khoáng cheá ñaàu keânh töôùi : baûng 3. Taøi lieäu veà keânh chính : heä soá maùi m = 1,5; ñoä nhaùm n = 0,025 ; ñoä doác ñaùy : i = (3¸5).10-4 PHAÀN II : NOÄI DUNG THIEÁT KEÁ ÑAÄP ÑAÁT Thuyeát minh : Phaân tích choïn tuyeán ñaäp, hình thöùc ñaäp. Xaùc ñònh caùc kích thöôùc cô baûn cuûa ñaäp. Tính toaùn thaám vaø oån ñònh. Choïn caáu taïo chi tieát. Baûn veû : Maët baèng ñaäp. Maët caét doïc ñaäp (hoaëc chính dieän haï löu ). Maët caét ngang ñaïi dieän ôû giöõa loøng soâng vaø theâm soâng. Caùc caáu taïo chi tieát. PHAÀN III : TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ ÑAÄP ÑAÁT NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CHUNG : Nhieäm vuï coâng trình : Caáp nöôùc töôùi cho 1650 ha ruoäng ñaát canh taùc. Caáp nöôùc sinh hoaït cho 5000 hoä daân. Keát hôïp nuoâi caù ôû loøng hoà, taïo caûnh quan moâi tröôøng, sinh thaùi vaø phuïc vuï du lòch. Choïn tuyeán ñaäp : Döïa vaøo bình ñoà khu ñaàu moái ñaõ cho, phaân tích caùc ñieàu kieän cuï theå ( ñòa hình, ñòa chaát, vaät lieäu xaây döïng…) ñeå choïn tuyeán ñaäp hôïp lyù. Choïn loaïi ñaäp : Caên cöù vaøo ñieàu kieän ñòa hình ñòa chaát vaø vaät lieäu xaây döïng, phaân tích ñeå xaùc ñònh loaïi ñaäp. Ôû ñaây ta choïn phöông aùn laø ñaäp ñaát. Caáp coâng trình vaø caùc chæ tieâu thieát keá : Caáp coâng trình : Ñöôïc xaùc ñònh töø 2 ñieàu kieän sau : Theo chieàu cao coâng trình vaø loaïi neàn : Xaùc ñònh chieàu cao cuûa ñaäp ta tính sô boä cao trình ñænh ñaäp : ÑZñ = MNDBT+3 + d = 108.0 + 3 + 2 = 113.0 (m). ÔÛ ñaây ta choïn : d = 2 m Hñ = ÑZñ - Zñaùy = 113 – 80 = 33 (m) Tra baûng phuï luïc (P1-1) öùng vôùi Hñ = 33 (m) vaø daïng ñaát neàn laø : caùt, soûi, ñaát seùt taûng cöùng vaø nöõa cöùng ta ñöôïc Þ Caáp coâng trình cuûa ñaäp laø : caáp III. Theo nhieäm vuï coâng trình vaø vai troø cuûa coâng trình trong heä thoáng : Coâng trình coù nhieäm vuï laø cung caáp nöôùc sinh hoaït nhieàu hôn laø cho töôøi. Tra baûng phuï luc (P2-1) vôùi nhieäm vuï töôùi laø thöù yeáu vaø möùc töôùi laø 1650 ha ta ñöôïc Þ Caáp coâng trình cuûa ñaäp laø : caáp III Þ Vaäy trong hai ñieàu kieän chon treân ta choïn coâng trình coù caáp lôùn nhaát. Vaäy caáp cuûa coâng trình laø caáp III. Caùc chæ tieâu thieát keá : Töø caáp coâng trình (caáp III) xaùc ñònh ñöôïc : Taàn suaát löu löôïng, möïc nöôùc lôùn nhaát ñeå tính oån ñònh, keát caáu coâng trình tra baûng phuï luïc (P1-3) ta ñöôïc : P% =1,0. Öùng vôùi caáp coâng trình tra baûng phuï luïc (P1-6) ta ñöôïc heä soá tin caäy Kn = 1,15. Taàn suaát gioù lôùn nhaát vaø gioù bình quaân lôùn nhaát : P% = 4 vaø Vmax = 28 (m/s) . Caùc möùc ñaûm baûo soùng tra baûng phuï luïc (P2-1) Möùc baûo ñaûm cuûa möïc nöôùc tính toaùn %lôùn nhaát laø 5% vaø thaáp nhaát laø 100%. Möùc baûo ñaûm cuûa vaän toác gioù lôùn nhaát P% = 50 laø V = 12 (m/s ) ( caáp III ). XAÙC ÑÒNH KÍCH THÖÔÙC CÔ BAÛN CUÛA ÑAÄP ÑAÁT : Ñænh ñaäp : Cao trình ñænh ñaäp : Xaùc ñònh töø 2 möïc nöôùc : MNDBT vaø MNDGC. Z1 = MNDBT + h + hsl + a. (2-1) Z2 = MNDGC + h’ + h’sl + a’. (2-2) Trong ñoù : h vaø h’ : ñoä deành do gioù öùng vôùi gioù tính toaùn lôùn nhaát vaø gioù bình quaân lôùn nhaát. hsl vaø h’sl : chieàu cao soùng leo ( coù möùc baûo ñaûm 1% ) öùng vôùi gioù tính toaùn lôùn nhaát vaø gioù bình quaân lôùn nhaát. a vaø a’ : ñoä vöôït cao an toaøn Cao trình ñænh ñaäp choïn theo trò soá naøo lôùn nhaát trong caùc keát quaû tính theo (2-1) vaø (2-2). Xaùc ñònh h vaø hsl öùng vôùi gioù lôùn nhaát V : Xaùc ñònh Dh theo coâng thöùc sau : Dh = 2.10-6..cosaB = 2.10-6. = 0,013 (m). Trong ñoù : V = 28 (m/s). D = 2.2 km g = 9,81 (m2/s) H : chieàu saâu nöôùc tröôùc ñaäp : H = MNDBT – cao trình maët ñaát = 108 – 80 = 28 (m). cosaB = 0 : laø goùc keïp giöõa truïc doïc cuûa hoà vaø höôùng gioù. Xaùc ñònh hsl : Theo QPTL C1-78, chieàu cao soùng leo coù möùc ñaûm baûo 1% xaùc ñònh nhö sau : hsl1% = k1.k2.k3.k4.hs1% (*) Trong ñoù : hs1% - chieàu cao soùng öùng vôùi möùc ñaûm baûo 1%; k1.k2.k3.k4 caùc heä soá hs1% xaùc ñònh nhö sau ( theo QPTL C1-78). Giaû thieát ñaây laø tröôøng hôïp soùng nöôùc saâu : ( H > 0,5.) Tính caùc ñaïi löôïng khoâng thöù nguyeân : = = 7567,7 Trong ñoù : t : thôøi gian gioù thoåi lieân tuïc (s). khi khoâng coù taøi lieäu laáy t = 6 giôø ( ñoái vôùi hoà chöùa ). Tính : = =27,53. Tra ñoà thò (P2-1) öùng vôùi 2 ñaïi löôïng khoâng thöù nguyeân treân ta ñöôïc caùc caëp giaù trò sau Öùng vôùi = 7567,7 tra ñoà thò ta ñöôïc : Öùng vôùi = 27,53 tra ñoà thò ta ñöôïc : Choïn caëp coù trò soá nhoû nhaát trong 2 caëp giaù trò treân : Choïn = 27,53 ta ñöôïc Vaäy giaù trò böôùc soùng = = = 14,1 (m) Kieåm tra laïi ñieàu kieän giaû thieát ta ñöôïc : H = 28 (m) > 0,5. = 0,5.14,1 = 7,05 (m) Vaäy chöùng toû giaû thieát laø ñuùng. Töùc ñaây laø tröôøng hôïp soùng nöôùc saâu. Tính hs1% = K1%. = 2,1.0,72 = 1,512 (m) Trong ñoù : K1% ñöôïc tra theo ñoà thò (P2-2) öùng vôùi giaù trò = 27,53 ta ñöôïc K1% = 2,1 Heä soá K1, K2 ñöôïc tra ôû baûng (P2-3), phuï thuoäc vaøo ñaëc tröng lôùp gia coá maùi vaø ñoä nhaùm töông ñoái treân maùi : Ta choïn D = 1,5 (mm) Ñoä nhaùm töông ñoái : = = 0,001 Tra baûng ta ñöôïc : Heä soá K3 ñöôïc tra ôû baûng (P2-4), phuï thuoäc vaøo vaän toác gioù vaø heä soá maùi m. Ta choïn : m = 3 vaø vôùi V = 28 (m/s) > 20 (m/s) K3 = 1,5 Heä soá K4 ñöôïc tra ôû ñoà thò hình (P2-3), phuï thuoäc vaøo heä soá maùi m vaø trò soá Ta coù : tra ñoà thò ñöôïc K4 = 1,4 Thay taát caû vaøo (*) ta ñöôïc : hsl1% = k1.k2.k3.k4.hs1% = 1.0,9.1,5.1,4.1,512 = 2,86 (m). Xaùc ñònh h’ vaø h’sl öùng vôùi gioù lôùn nhaát V’ : Xaùc ñònh h’ theo coâng thöùc sau : Dh’ = 2.10-6..cosaB = 2.10-6. = 0,0024 (m). Trong ñoù : g = 9,81 (m/s2) . D’ = D + 0,3km = 2,2 + 0,3 = 2,5 (km) V = 12 (m/s) ÖÙng vôùi MNDGC coâng trình caáp III vaø P% = 50% tra baûng (P21) H’ = MNDGC - Zmaët ñaát = (MNDBT + Hmax ) – Z maët ñaát = (108 + 3) – 80 = 31 ( m). Xaùc ñònh h’sl : Theo QPTL C1-78, chieàu cao soùng leo coù möùc ñaûm baûo 1% xaùc ñònh nhö sau : h’sl1% = k1.k2.k3.k4.hs1% (*) Trong ñoù : hs1% - chieàu cao soùng öùng vôùi möùc ñaûm baûo 1%; k1.k2.k3.k4 – caùc heä soá hs1% xaùc ñònh nhö sau ( theo QPTL C1-78). Giaû thieát ñaây laø tröôøng hôïp soùng nöôùc saâu : ( H’ > 0,5.) Tính caùc ñaïi löôïng khoâng thöù nguyeân : = = 17658 t : laø thôøi gian gioù thoåi lieân tuïc (s). khi khoâng coù taøi lieäu laáy t = 6 giôø ( ñoái vôùi hoà chöùa ). Tính : = =170,31 Tra ñoà thò (P2-1) öùng vôùi 2 ñaïi löôïng khoâng thöù nguyeân treân ta ñöôïc caùc caëp giaù trò sau Öùng vôùi = 17658tra ñoà thò ta ñöôïc : Öùng vôùi = 170,31tra ñoà thò ta ñöôïc : Choïn caëp coù trò soá nhoû nhaát trong 2 caëp giaù trò treân : Choïn = 170,3ta ñöôïc : Vaäy giaù trò böôùc soùng = = = 8,26 (m) Kieåm tra laïi ñieàu kieän giaû thieát ta ñöôïc : H’ = 31 (m) > 0,5. = 0,5.8,26 = 4,13 (m) Vaäy chöùng toû giaû thieát laø ñuùng. Töùc ñaây laø tröôøng hôïp soùng nöôùc saâu. Tính h’s1% = K1%. = 2,12.0,35 = 0,742 (m) Trong ñoù : K1% ñöôïc tra theo ñoà thò (P2-2) öùng vôùi giaù trò = 170,31 ta ñöôïc K1% = 2,12 Heä soá K1, K2 ñöôïc tra ôû baûng (P2-3), phuï thuoäc vaøo ñaëc tröng lôùp gia coá maùi vaø ñoä nhaùm töông ñoái treân maùi : Ta choïn D = 1,5 (mm) Ñoä nhaùm töông ñoái : = = 0,002 Tra baûng ta ñöôïc : Heä soá K3 ñöôïc tra ôû baûng (P2-4), phuï thuoäc vaøo vaän toác gioù vaø heä soá maùi m. Ta choïn : m = 3 vaø vôùi V’ = 12 (m/s) < 20 (m/s) K3 = 1,5 Heä soá K4 ñöôïc tra ôû ñoà thò hình (P2-3), phuï thuoäc vaøo heä soá maùi m vaø trò soá Ta coù : Tra ñoà thò ta ñöôïc K4 = 1,5 Thay taát caû vaøo (*) ta ñöôïc : h’sl1% = k1.k2.k3.k4.hs1% = 1.0,9.1,5.1,5.0,742 = 1,51 (m). Ñaây laø coâng trình caáp III coù möùc baûo ñaûm tính toaùn cuûa chieàu cao soùng 1% vaø ñoä beàn caùc coâng trình laø 5. Heä soá Ki ñeå tính soùng leo coù möùc ñaûm baøo 1% laø : Tính ñoä vöôït cao an toaøn a vaø a’ : Tra theo baûng (2 – 1 ) saùch GTTC taäp I, öùng vôùi coâng trình caáp III ta ñöôïc : Thay taát caû caùc giaù trò treân vaøo heä pt (2-1) vaø (2-2) ta ñöôïc : Vaäy choïn chieàu cao ñænh ñaäp theo trò soá lôùn nhaát trong heä treân . Cao trình ñænh ñaäp laø : Zññ = 113 (m) Beà roäng ñænh ñaäp B : Xaùc ñònh theo yeâu caàu giao thoâng, thi coâng vaø caáu taïo. Khi khoâng coù yeâu caàu giao thoâng, coù theå choïn B = 5 ¸ 6m. Ôû ñaây ta choïn B = 6 m. Xaùc ñònh maùi ñaäp vaø cô ñaäp : Maùi ñaäp : Sô boä ñònh theo coâng thöùc kinh nghieäm, sau naøy trò soá maùi ñöôïc chính xaùc hoùa qua tính toaùn oån ñònh : Ta sô boä xaùc ñònh heä soá maùi nhö sau : Ñoái vôùi maùi thöôïng löu : m1 = 0,05.H + 2,00 = 0,05.33 + 2 = 3,65 Ta choïn laïi chop phuø hôïp m1 = 4 Trong ñoù H : laø Chieàu cao cuûa ñaäp H = Zññ - Zñaùy = 113 – 80 = 33 (m) Ñoái vôùi maùi haï löu : m2 = 0,05.H + 1,50 = 0,05.33 + 1,5 = 3,15 Cô ñaäp : Khi ñaäp cao treân 15m thì ta boá trí cô ñaäp. Choïn beà roäng cô = 3m, choïn P = 20 m; P’ = 15 m m1 = 3,65 ta choïn m2 = 3,15 ta choïn Caùc hình thöùc chon cô ñaäp laøm sao cho hôïp lyù vaø ñeå ñaûm baûo ñöôïc veà kinh teá vaø kyû thuaät. Vaø nhaèm deå thi coâng vaø quaûn lyù khai thaùc sau naøy. Thieát bò choáng thaám : Theo taøi lieäu cho, ñaát ñaép ñaäp vaø ñaát neàn coù heä soá thaám khaù lôùn neân caàn phaûi coù thieát bò choáng thaám cho thaân ñaäp vaø cho neàn. Theo baûn ñoà ñòa hình ta thaáy taàng thaám raát daøy (T = 19 m). Choïn thieát bò choáng thaám cho ñaäp vaø neàn : ôû ñaây ta choïn kieåu töôøng nghieâng + saân phuû ñeå choáng thaám cho ñaäp. Ta coù sô ñoà hình veû theå hieän döôùi ñaây : Vaät lieäu laøm töôøng vaø saân phuû laø ñaát seùt theo taøi lieäu cho. Trong phaàn choïn sô boä kích thöôùc ban ñaàu caàn xaùc ñònh : Chieàu daøy töôøng nghieâng : Treân ñænh : thöôøng d1 >= 0,8 m choïn d1 = 1 m. Döôùi ñaùy : thöôøng d2 = .H = .(MNDGC - Zñaùy) = .(111-80) = 3,1 m. Choïn d2 = 4 m. Cao trình ñænh töôøng nghieâng : Ta choïn : Zñt = 113 m ( nhaèm thoõa maõn laø khoâng thaáp hôn MNDGC ôû thöôïng löu ). Chieàu daøy saân phuû : Ôû ñaàu : t1 ³ 0,5 m ta choïn t1 = 1 m Ôû cuoái : t2 ³ .H ta choïn t2 = 3,5 m Chieàu daøi saân phuû LS : Trò soá hôïp lyù cuûa LS xaùc ñònh theo ñieàu kieän khoáng cheá löu löôïng thaám qua ñaäp vaø neàn vaø ñieàu kieän khoâng cho pheùp phaùt sinh bieán daïng thaám nguy hieåm cuûa ñaát neàn. Sô boä choïn LS = (3 ¸ 5).H nhö sau: Choïn LS = 4.H trong ñoù H laø coät nöôùc lôùn nhaát öùng vôùi MNDGC H = MNDGC – Zñaùy = 111 – 80 = 31 m Vaäy LS = 4.33 = 124 m Thieát bò thoaùt nöôùc thaân ñaäp : Ñoaïn loøng soâng : Haï löu coù nöôùc Khi chieàu saâu nöôùc haï löu khoâng quaù lôùn, coù theå choïn thoaùt nöôùc kieåu laêng truï. Cao trình ñænh laêng truï choïn cao hôn möïc nöôùc haï löu lôùn nhaát, ñaûm baûo trong moïi tröôøng hôïp ñöôøng baûo hoøa khoâng choïc ra maùi haï löu (ñeå ñaït ñöôïc ñieàu naøy, thöôøng ñoä vöôït cao cuûa ñænh laêng truï so vôùi möïc nöôùc haï löu max phaûi baèng 1 - 2 m). Beà roäng ñænh laêng truï thöôøng ³ 2m; maùi tröùôc vaø sau laêng truï choïn theo maùi töï nhieân cuûa ñoáng ñaù. Maët tieáp giaùp cuûa laêng truï vôùi ñaäp vaø neàn coù taàng loïc ngöôïc. Khi möïc nöôùc haï löu thay ñoåi nhieàu ( hmax ³ hmin ), coù theå choïn thieát bò thoaùt nöôùc kieåu laêng truï keát hôïp vôùi aùp maùi: (cao trình ñænh laêng truï choïn cao hôn möïc nöôùc haï löu min, coøn cao trình ñænh aùp maùi choïn cao hôn ñieåm ra cuûa ñöôøng baûo hoøa öùng vôùi tröôøng hôïp möïc nöôùc haï löu max). Ñoaïn treân söôøn ñoài : ÖÙng vôùi tröôøng hôïp haï löu khoâng coù nöôùc, cô boä ñôn giaûn nhaát coù theå choïn laø thoaùt nöôùc kieåu aùp maùi. Khi caàn thieát phaûi haï thaáp ñöôøng baûo hoøa coù theå choïn kieåu goái phaúng hay oáng doïc. TÍNH TOAÙN THAÁM QUA ÑAÄP VAØ NEÀN : Nhieäm vuï vaø caùc tröôøng hôïp tính toaùn : Nhieäm vuï tính thaám : Xaùc ñònh löu löôïng thaám. Xaùc ñònh ñöôøng baûo hoøa trong ñaäp. Kieåm tra ñoä beàn thaám cuûa ñaäp vaø neàn. Caùc tröôøng hôïp tính toaùn : Trong thieát keá ñaäp caàn tính thaám vôùi caùc tröôøng hôïp laøm vieäc khaùc nhau cuûa ñaäp : Thöôïng löu laø MNDBT, haï löu laø möïc nöôùc max töông öùng. Ôû thöôïng löu möïc nöôùc ruùt ñoät ngoät. Tröôøng hôïp thieát bò thoaùt nöôùc laøm vieäc khoâng bình thöôøng. Tröôøng hôïp thieát bò choáng thaám bò hoûng. Caùc maët caét tính toaùn : Yeâu caàu tính vôùi 2 maüt caét ñaïi bieåu. Maët caét loøng soâng ( choã taàng thaám daøy nhaát). Maët caét söôøn ñoài (ñaäp treân neàn khoâng thaám). Tính thaám cho maët caét loøng soâng : Theo taøi lieäu maët caét loøng soâng, haï löu coù nöôùc, thieát bò thoaùt nöôùc choïn loaïi laêng truï. Söõ duïng sô ñoà ñaäp coù töôøng nghieâng + saân phuû ( hình 2-2). Xaùc ñònh löu löôïng thaám : Duøng phöông phaùp phaân ñoaïn ñeå tính. Boû qua ñoä cao huùt nöôùc a0 ôû cuoái doøng thaám, löu löôïng thaám q vaø ñoä saâu h3 sau töôøng nghieâng xaùc ñònh töø heä pt sau (*) Caùc thoâng soá cuûa ñaäp : Chieàu cao cuûa ñaäp : hñ = 33 m Chieàu roäng ñænh ñaäp : Bññaäp = 6 m ( choïn ñeå thieát keá ) Chieàu cao möïc nöôùc phía thöôïng löu ñaäp : h1 = MNDBT - Zñaùy = 108 – 80 = 28 m Chieàu cao möïc nöôùc phía haï löu ñaäp : h2 = MNHLBT - Zñaùy = 85 – 80 = 5 m Chieàu daøy taàng thaám ño ñöôïc treân baûn ñoà ñòa hình : T = 19 m Caùc heä soá thaám cuûa ñaát seùt, ñaát neàn, ñaát ñaép ñaäp duøng trong thieát keá : K0 = 4.10-9 m/s ; Kn = 10-6 m/s ; Kñ = 10-5 m/s Heä soá maùi doác cuûa thöôïng haï löu ñaäp : m1 = 3,65 ; m2 = 3,15 Ta coù : cotga1 = m1 tga1 = cotgb = m2 tgb = Chieàu daøi cuûa caû chaân ñaäp LCÑ : LCÑ = Bññaäp + + = Bññaäp + hñ.(m1 + m2 ) = 6 + 33.(3,65 + 3,15) = 230,4 m Ñoái vôùi thoaùt nöôùc kieåu laêng truï : Theo hình veû ta coù : cotga2 = tga2 = Cao trình ñænh laêng truï ZñTruï = MNHLmax + d = 87 + 2 = 89 m. Beà roäng ñænh laêng truï BLTruï = 3 m Maùi tröôùc cuûa laêng truï choïn = 2 Maùi sau cuûa laêng truï choïn = 2.5 Chieàu cao cuûa laêng truï hLTruï = Zñænh - Zñaùy = 89 – 80 = 9 m Tính chieàu daøi tính toaùn l cuûa keânh laêng truï : l = + = h.m2 + .(h – h2) = 9.3,15 + 2.(9 – 5) = 36,4 m Vaäy chieàu daøi tính toaùn L cuûa ñaäp laø : L = 230,4 – 36,4 = 194 m Thay taát caû vaøo heä pt (*) treân ta ñöôïc : Giaûi heä pt treân ta ñöôïc keát quaû sau : 0 Phöông trình ñöôøng ñieàu hoøa trong heä toïa ñoä nhö treân hình (2 – 1) coù daïng : Y = Y2 = - Y2 = 8.972 - = 80,5 – 0,34.X Kieåm tra ñoä beàn thaám : Vôùi ñaäp ñaát, ñoä thaám bình thöôøng (xoùi ngaàm cô hoïc, troâi ñaát) coù theå ñaûm baûo ñöôïc nhôø boá trí taàng loïc ngöôïc ôû thieát bò thoaùt nöôùc ( maët tieáp giaùp vôùi thaân ñaäp vaø neàn). Ngoaøi ra caàn kieåm tra ñoä beàn thaám ñaëc bieät ñeå ngaên ngöøa söï coá trong tröôøng hôïp xaûy ra hang thaám taäp trung taïi moät ñieåm baát kyø trong thaân ñaäp hay neàn : Kieåm tra ñieàu kieän vôùi thaân ñaäp : Jkñ £ Trong ñoù : - laø gradien cho pheùp cuûa ñaát ñaép ñaäp ñöôïc tra ôû baûng (P3-3) Öùng vôùi coâng trình caáp III vaø vaät lieäu laø ñaát seùt chaët ta ñöôïc : = 1,80 Jkñ = = = 0,02 So aùnh ñieàu kieän treân ta thaáy : Jkñ = 0,02 < = 1,80 Vaäy ñieàu kieän ñöôïc ñaûm baûo . Kieåm tra ñieàu kieän vôùi neàn ñaäp : Jkn £ Trong ñoù : - laø gradien cho pheùp cuûa ñaát ñaép ñaäp ñöôïc tra ôû baûng (P3-3) Öùng vôùi coâng trình caáp III vaø vaät lieäu laø ñaát seùt ta ñöôïc : = 0,90 Jkn = = = 0,072 So aùnh ñieàu kieän treân ta thaáy : Jkn =0,072 < = 0,9 Vaäy ñieàu kieän ñöôïc ñaûm baûo . Tính thaám cho maët caét söôøn ñoài : Vôùi taøi lieäu ñaõ cho, sô ñoà chung cuûa maët caét söôøn ñoài laø ñaäp treân neàn khoâng thaám, haï löu khoâng coù nöôùc, thoaùt nöôùc kieåu aùp maùi . Sô ñoà ñaäp coù töôøng nghieâng : Löu löôïng thaám : Theo phöông phaùp phaân ñoaïn, löu löôïng thaám q vaø caùc ñoä saâu h3, a0 ñöôïc xaùc ñònh töø heä phöông trình sau ñaây : (**) Giaûi heä phöông trình treân baèng caùch thöû daàn caùc giaù trò q, h3 ,a0 : Xaùc ñònh caùc ñaïi löôïng trong (**) : Caùc heä soá thaám cuûa ñaát seùt, ñaát neàn, ñaát ñaép ñaäp duøng trong thieát keá : K0 = 4.10-9 m/s ; Kn = 10-6 m/s ; Kñ = 10-5 m/s Chieàu cao möïc nöôùc phía thöôïng löu ñaäp : h1 = MNDBT - Zñaùy = 108 – 80 = 28 m Chieàu daøi cuûa chaân ñaäp : L = 194 (m) Heä soá maùi doác cuûa thöôïng haï löu ñaäp : m1 = 3,65 ; m2 = 3,15 Ñoä daøy trung bình cuûa töôøng nghieâng : d = = = 2,5 (m) Xaùc ñònh Z0 : Theo sô ñoå hình veû ta coù : Z0 = d.sina = 2,5.0,264 = 0,66 Vôùi cotga = m1 = tga = = = 0,274 a = 15,320 sina = 0,264 Thay taát caû caùc giaù trò vaøo phöông trình (**) treân ta ñöôïc : Giaûi heä treân ta ñöôïc : Ñöôøng baûo hoøa : Heä truïc toïa ñoä nhö treân sô ñoà hình (P2-2) coù daïng : Y = Y2 = Y2 = 25,052 - X = 627,5 – 0,1X Kieåm tra ñoä beàn thaám ñaëc bieät : tieán haønh kieåm tra theo coâng thöc sau : Jkñ £ Trong ñoù : - laø gradien cho pheùp cuûa ñaát ñaép ñaäp ñöôïc tra ôû baûng (P3-3) Öùng vôùi coâng trình caáp III vaø vaät lieäu laø ñaát seùt chaët ta ñöôïc : = 1,80 Jkñ = = = 0,15 So aùnh ñieàu kieän treân ta thaáy ñieàu kieän ñöôïc thoõa maõn. TÍNH TOAÙN OÅN ÑÒNH MAÙI ÑAÄP : Tröôøng hôïp tính toaùn : Theo quy ñònh cuûa quy phaïm, khi thieát keá ñaäp ñaát thì caàn kieåm tra vôùi caùc tröôøng hôïp sau : Cho maùi haï löu : Khi thöôïng löu laø MNDBT, haï löu laø chieàu saâu nöôùc lôùn nhaát coù theå xaûy ra, thieát bò choáng thaám vaø thoaùt nöôùc laøm vieäc bình thöôøng (toå hôïp cô baûn). Khi thöôïng löu coù MNDGC, söï laøm vieäc bình thöôøng cuûa thieát bò thoaùt nöôùc bò phaù hoaïi (toå hôïp ñaëc bieät ). Cho maùi thöôïng löu : Khi möïc nöôùc hoà ruùt nhanh töø MNDBT ñeán möïc nöôùc thaáp nhaát coù theå xaûy ra (cô baûn). Khi möïc nöôùc thöôïng löu ôû cao trình thaáp nhaát (nhöng khoâng theå nhoû hôn 0,2.H ñaäp) toå hôïp cô baûn. Khi möïc nöôùc hoà ruùt nhanh töø MNDGC ñeán möïc nöôùc thaáp nhaát coù theá xaûy ra (toå hôïp ñaëc bieät ). Tính toaùn oån ñònh maùi baèng phöông phaùp cung tröôït : Tìm vuøng coù taâm tröôït nguy hieåm : (hình P2-3). Söõ duïng 2 phöông phaùp ; Theo phöông phaùp Filennít : Taâm tröôït nguy hieåm naèm laân caän ñöôøng MM1 nhö treân hv. Öùng vôùi ñoä doác maùi m1 = 4 tra baûng (4-1) GTTC taäp I ta ñöôïc : a = 360 ; b = 250 . Theo phöông phaùp Fanñeâep: Taâm tröôït nguy hieåm naèm ôû laân caän hình cong bcde nhö treân hình veû. Vôùi heä soá maùi m2 = 3,5 vaø chieàu cao ñaäp Hñ = 35 m tra baûng (4-2) GTTC taäp I ta ñöôïc: Keát hôïp caû 2 phöông phaùp ta tìm ñöôïc phaïm vi coù khaû naêng chöùa taâm cung tröôït nguy hieåm nhaát laø ñoaïn AB. Treân ñoù ta giaû ñònh taâm O1 sau doù vaïch cung tröôït ñi qua ñieåm K ôû chaân ñaäp, tieán haønh tính heä soá an toaøn oàn ñònh K cho cung töông öùng treân, veû bieåu ñoà quan heä giöõa k vôùi O1 , ta xaùc ñònh ñöôïc trò soá Kmin öùng vôùi ñieåm K ôû chaân ñaäp ñoù. Xaùc ñònh heä soá an toaøn K cho 1 cung tröôït baát kyø : Theo phöông phaùp maët tröôït truï troøn, söõ duïng coâng thöùc cuûa Gheùcxeâvanoáp ñeå xaùc ñònh heä soá an toaøn K : Vôùi giaû thieát laø xem khoái tröôït laø vaät theå raén, aùp löïc thaám ñöôïc chuyeãn ra ngoaøi thaønh aùp löïc thuûy tænh taùc duïng leân maët tröôït vaø höôùng vaøo taâm. Ta chia khoái tröôït ra thaønh caùc daûi coù chieàu roäng b nhö hình veû. Ta coù coâng thöùc tính : K = (***) Trong (***) ta coù : wn vaø Cn - laø goùc ma saùt trong vaø löïc dính ñôn vò ôû ñaùy daûi thöù n ln – laø beà roäng ñaùy daûi thöù n Wn – laø aùp löïc thaám ôû daûy thöù n. Wn = gn.hn.ln hn – laø chieàu cao coät nöôùc tính töø ñöôøng baûo hoøa ñeán ñaùy daûi Nn vaø Tn – thaønh phaàn phaùp tuyeán vaø tieáp tuyeán cuûa troïng löôïng daûi Gn Nn = Gn.cosan Tn = Gn.sinan Gn = b. Zi – laø chieàu cao cuûa phaàn daûi töông öùng coù dung troïng laø gi ( vôùi gi vôùi ñaát ôû treân ñöôøng baûo hoøa thì laáy theo dung troïng töï nhieân, coøn ñaát ôû phía döôùi ñöôøng baûo hoøa thì laáy theo dung troïng baûo hoøa nöôùc ) Giaû söû ta choïn soá daûi ban ñaàu laø m = 10 ,vaäy chieàu roäng cuûa moãi daûi laø : b = Vôùi baùn kính maët tröôït tính cho ñieåm K : RK = 107,5 m Ñaát ñaép ñaäp coù : = 230 tg = 0,424 = 200 tg =0,364 Ñoái vôùi ñaát neàn = 260 tg= 0,488 = 220 tg=0,404 Ñoái vôùi ñaù : w = 320 ; gñaù = 2,5 (T/m3) ; n = 0,35 Dung troïng cuûa nöôùc : gn = 1 (T/m3) Xaùc ñònh dung troïng cho taàng lôùp : g1 = gtn = + gk.W = 1,62+ 1,62.0,2 = 1,94 (T/m3) g2 = + gn.n =1,62 + 1.0,35 = 1,97 (T/m3) g3 = + gn.n =1,59 + 1.0,39 = 1,98 (T/m3) g4ñaù = 2,5 (T/m3) = + gn.n =2,5 + 1.0,35 = 2,85 (T/m3) Keát quaû tính toaùn sau khi chia daûi treân hình veû ta ñöôïc : R = 107.5 m ; m = 14 (daûi) ; b = 10.75 m TT Cung h1 (m) Ñaát Tn h2 (m) h3 (m) Ñaát BH h4 (m) ñaù+ ñaù bh ñoä sin cos Ln = (m) Ci T/m2 Gn T/m Nn T/m Tn (T/m) Wn (T/m) Nn - Wn (T/m) tgwn (Nn - Wn). tgwn (T/m) Cn.L (T/m) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) 8 6.4 530 0.80 0.60 17.92 3 89.66 53.79 71.72 0 53.79 0.424 22.81 53.75 7 14.3 7.0 440 0.70 0.72 14.93 2.4 322.82 232.43 225.98 104.51 127.92 0.364 46.56 35.83 6 17.3 15.2 370 0.60 0.80 13.44 2.4 528.73 422.98 317.24 204.25 218.73 0.364 79.62 32.25 5 16.5 16.4 4.6 300 0.50 0.87 12.36 0.7 643.45 559.80 321.73 259.48 300.32 0.404 121.33 8.65 4 15.2 15.1 10 240 0.41 0.91 11.81 0.7 716.89 652.37 293.92 296.51 355.85 0.404 143.77 8.27 3 13.7 13.7 14.0 170 0.29 0.96 11.20 0.7 756.25 726.00 219.31 310.18 415.82 0.404 167.99 7.84 2 12.2 12.4 16.8 120 0.21 0.98 10.97 0.7 772.19 756.75 162.16 320.31 436.44 0.404 176.32 7.68 1 10.8 11.0 18.5 60 0.10 0.99 10.86 0.7 763.68 756.04 76.37 320.33 435.71 0.404 176.03 7.60 0 9.6 9.4 19.0 00 0 1 10.75 0.7 727.54 727.54 0.00 305.30 422.24 0.404 170.58 7.53 -1 9.6 6.5 18.5 1.1 -60 -0.10 0.99 10.86 0.7 689.18 682.29 -68.92 336.62 345.67 0.404 139.65 7.60 -2 6.9 16.8 0.5+6 -120 -0.21 0.98 10.97 0.7 554.85 543.75 -116.52 250.10 293.65 0.404 118.63 7.68 -3 14.0 5+6 -170 -0.29 0.96 11.20 0.7 616.19 591.54 -178.70 223.96 367.58 0.404 148.50 7.84 -4 10.0 1.2+6 -240 -0.41 0.91 11.81 0.7 424.62 386.40 -174.09 189.01 197.39 0.404 79.75 8.27 -5 4.6 2.9 -300 -0.50 0.87 12.36 0.7 184.78 160.76 -92.39 130.98 29.78 0.404 12.03 8.65 Toång 1105.12 1308.59 209.43 Theo keát quaû tính toaùn ôû baûng treân ta thay taát caû caùc giaù trò vaøo (***) ta ñöôïc : K = = = 1.37 So saùnh theo ñieàu kieän ta thaáy : Vaäy ñieàu kieän veà hôïp lyù cuûa maùi ñöôïc thoõa maõn. CAÁU TAÏO CHI TIEÁT : Ñænh ñaäp : Vì treân ñænh ñaäp khoâng laøm ñöôøng giao thoâng neân chæ caàn phuû moät lôùp daêm – soûi daøy töø 15 ¸ 25cm ñeå baûo veä. Maët ñænh ñaäp doác veà hai phíavôùi ñoä doác i = 2 ¸4% ñeå thoaùt nöôùc möa. Baûo veä maùi ñaäp : Maùi thöôïng löu : Hình thöùc baûo veä maùi thöôïng löu chuû yeáu phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá cuûa soùng vaø khaû naêng cung caáp vaät lieäu. Khi tính toaùn lôùp baûo veä maùi, caàn döïa vaøo chieàu cao soùng lôùn nhaát( theo tuaàn suaát gioù vaø möùc ñaûm baûo soùng lôùn nhaát ñöôïc quy ñònh theo quy phaïm) Trong tröôøng hôïp naøy ta coù hs = 0,84m <1,25m neân coù theå baûo veä maùi baèng ñaù ñoå, ñaù laùt khan. Troïng löôïng caàn thieát cuûa hoøn ñaù ( tính theo san-kin) G = A.gñ. Trong ñoù : A = 0,82 do = 19 > 15 Ls : laø chieàu soùng Ls = 16 m hs : laø chieàu cao soùng hs = 0,84 m gñ : laø dung troïng cuûa hoøn ñaù: gñ = 2,5 T/m3 gn : laø dung troïng cuûa cuûa nöôùc .gñ = 1 T/m3 m : laø heä soá maùi doác thöông löu : m = 4 Thay taát caû vaøo coâng thöùc treân ta ñöôïc G = 0,82.2,5. = 1,87.10-3 T/m2 Chieàu daøy lôùp ñaù ñoå ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: tñ = 1,7. = 1,7. = 0,2 m Chieàu daøy lôùp ñaù ñoå phaûi ñaûm baûo ñieàu kieän sau : t > 2,5. Ta thaáy t = 0,2 > 2,5. = 2,5. = 0,19 Maùi haï löu : Maùi haï löu ñaäp caàn ñöôïc baûo veä choáng xoùi do nöôùc möa gaây ra. Phoå bieán nhaát laø duøng hình thöùc troàng coû. Khi ñoù treân maùi caàn ñaøo raûnh nhoû nghieâng vôùi truïc ñaäp goùc 450, trong raûnh boû ñaù ñam ñeå taäp trung nuôùc möa. Nöôùc töø caùc raûnh taäp trung vaøo möông ngang boá trí ôû cô, möông ngang coù ñoä doác veà 2 beân bôø ñeå noái vôùi möông doïc daãn nöôùc veà ha löu. Noái tieáp ñaäp vôùi neàn vaø bôø : Noái tieáp ñaäp vôùi neàn : Veà caùc hình thöùc choáng thaám cho neàn ñaõ ñöôïc neâu ôû treân. Ôû ñaây ñeà caäp ñeán vieäc xöõ lyù maët tieáp giaùp giöõa thaân ñaäp vaø neàn. Thöôøng phaûi boùc moät lôùp daøy 0,3 ¸1 m treân maët neàn: khi ñaát thaân ñaäp vaø ñaát neàn khaùc nhau, caàn laøm caùc chaân raêng. Khi ñaáp ñaäp treân neàn ñaù coù theå laøm caùc raêng beâ toâng hay ñaù xaây. Noái tieáp vôùi bôø : Noùi chung caàn ñaûm baûo caùc yeâu caàu nhö noái tieáp ñaäp vôùi neàn caàn chuù yù theâm caùc ñieåmsau : Ôû choå tieáp noái vôùi bôø, thieát bò choáng thaám phaûi caém saâu vaøo ñaù toát hoaëc ñaù ít phong hoùa. Khi taàng khoâng thaám naèm raát saâu trong bôø thì phaûi caém thieát bò choáng thaám vaøo bôø moät khoaûng nhaát ñònh. Maët noái tieáp thaân ñaäp vôùi bôø khoâng ñaùnh caáp, khoâng laøm quaù doác, khoâng cho pheùp laøm doác ngöôïc. KEÁT LUAÄN : Caùc baûn veû maët caét doïc vaø maét caét ngang theå hieän treân khoå giaáy A1 Caùc taøi lieäu tham khaûo Giaùo trình thuûy coâng taäp I TCVN 5060 – 90 Quy phaïm thieát keá ñaäp ñaát ñaàm neùn QPVN 11-77 Quy phaïm taûi troïng do soùng vaø taøu QPTL C1 – 78 Thieát keá ñaäp ñaát (cuûa Nguyeãn Xuaân Tröôøng)