Ảnh hưởng của mưa đến sự ổn định của đập đất Việt An - 3



Hình 3 2 Lực tác dụng với mặt trượt dạng tròn Hình 3 3 Lực tác dụng với 1

Hình 3-2 : Lực tác dụng với mặt trượt dạng tròn


Hình 3 3 Lực tác dụng với mặt trượt tổ hợp Hình 3 4 Lực tác dụng với 2

Hình 3-3 : Lực tác dụng với mặt trượt tổ hợp



Hình 3 4 Lực tác dụng với đường trượt đặc biệt Các phương trình cân 3

Hình 3-4 : Lực tác dụng với đường trượt đặc biệt

Các phương trình cân bằng tĩnh học có thể được dùng để thiết lập hệ số an toàn là tổng hình chiếu các lực theo hai phương và tổng moment. Các phương trình nầy cùng với các tiêu chuẩn phá hoại là chưa đủ để làm cho bài toán xác định. Vì vậy cần biết thêm các thông tin về phân bố lực pháp tuyến tại đáy các cột đất lẫn phân bố lực tại mặt tiếp giáp giữa các cột đất.

3.3.2 Phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát

3.3.3 Hệ số an toàn cân bằng môment


Fm 

∑c'R  (N  u)R tan '

∑ Wx  ∑ Nf  ∑kWe  Dd Aa


(3.4)

(3.4) là phương trình phi tuyến bỡi vì lực pháp tuyến N cũng là hàm số của hệ số an toàn.

3.3.4 Hệ số an toàn cân bằng lực

F  ∑c'.cos  (N  utan '.cos 

f ∑ N.sin   ∑k.W  D.cos  A


(3.6)

3.3.5 Lực pháp tuyến trượt tại đáy


W  (X R

N 

 XL

)  c'.sin   u.sin .tan '  D.sin 

F

cos   sin .tan '

F


(3.8)

Phương trình (3.8) không thể giải trực tiếp vì hệ số an toàn F và các lực cắt giữa các cột đất (XL và XR) chưa biết, do đó lực pháp tuyến N thường được giải lặp.

3.3.6 Các lực bên trong mặt trượt (nội lực)

Để tính được lực pháp tuyến tại đáy các cột đất theo phương trình (3.8) cần biết lực cắt giữa các cột đất. Lực cắt giữa các cột đất được tính theo tỷ lệ phần trăm của lực pháp tuyến giữa các cột đất dựa theo phương trình kinh nghiệm sau:

X  E..f (x)

Với  tỷ lệ phần trăm (ở dạng thập phân) của hàm số được sử dụng

f(x) hàm số lực giữa các cột đất mô tả phương tương đối của hợp lực các cột đất.

3.3.7 Một số phương pháp cân bằng giới hạn khác nhau trong Slope.W

3.3.7.1 Phương pháp Fellenius hay Ordinary

3.3.7.2 Phương pháp Bishop đơn giản hoá

3.3.7.3 Phương pháp Janbu đơn giản hoá

3.3.7.4 Phương pháp Janbu tổng quát

3.3.7.5 Phương pháp GLE


3.3.8 Tổng hợp các giả thiết của các phương pháp khác nhau trong Slope.W

Chương 4. ÁP DỤNG PHẦN MỀM GEOSLOPE

ĐỂ TÍNH TOÁN ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA VIỆT AN

4.1 Giới thiệu chung

Hồ chứa nước Việt An thuộc địa phận xã Bình Lâm, huyện Hiệp Đức, tỉnh Quảng Nam. Khu vực xây dựng công trình giáp ranh với các xã Tiên Hà, Tiên Sơn huyện Tiên Phước. Khu tưới hồ Việt An gồm các xã Bình Lâm, Bình Sơn, Quế thọ thuộc huyện Hiệp Đức và Quế An, Quế Minh và Quế Châu thuộc huyện Quế Sơn. Hồ có diện tích lưu vực 27Km2 đảm bảo tưới cho 2127 ha.

Để giữ nước trong hồ, người ta đã đắp một đập đất đồng chất có các hệ số mái thượng lưu: 1: 3,25; 1: 3,5; 1: 3,75 và mái hạ lưu:

1: 3,5; 1: 3,75; 1: 4,0. Vật tiêu nước trong thân đập đoạn lòng suối là gối phẳng kết hợp với lăng trụ.

4.2 Số liệu dùng tính toán

1. Tài liệu thuỷ công

Cao trình đỉnh đập: 95 m

Độ cao đập tại mặt cắt lòng sông là 35m

Mực nước dâng bình thường ( MNDBT) : 92 m Mực nước dâng gia cường ( MNDGC ) : 94 m Mực nước chết 77m

2. Tài liệu địa chất

Chỉ tiêu cơ lý đất đắp đập:



Loại đất

(T/m3)

C (T/m2)

 (o)

K (m/s)

Lớp(3) (aQ)

1,42

1,8 T/m2

16

5x10-8

Vật tiêu nước

2.2

0

30

5x10-2

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 41 trang tài liệu này.

Luận văn tính cho mặt cắt lòng sông, mà mặt cắt lòng sông lại đặt trên nền đá do đó không cần quan tâm đến địa chất của nền lòng sông.

3. Tài liệu về mưa

- Lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế lũ P = 1% X1%max = 563mm

- Lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế lũ P = 5% X5%max = 410mm

- Lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế lũ P = 10% X10%max = 184mm

4.3 Tính toán thấm đập Việt An bằng Seep.W

Do hệ số thấm của đập đất khá bé nên luận văn chỉ tính với trường hợp cơ bản: mực nước thượng lưu là mực nước dâng bình thường, vật tiêu nước làm việc bình thường cho mặt cắt lòng sông.

4.3.1 Các bước giải bài toán thấm trong Seep.W

4.3.2 Trường hợp không có mưa

1. Điều kiện biên:(chọn mặt chuẩn trùng với đáy đập), (hình 4.1)

- Tổng cột nước H = 32m ở biên thượng lưu tính từ MNDBT.


- Tổng cột nước H = 0 tại điểm ra của vật thoát nước (hạ lưu không có nước)

- Lưu lượng Q = 0 (ở dạng review vì chưa biết chính xác) tại mặt trên của vật thoát nước

- Giá trị None (không có gì) đối với các biên còn lại

2. Kết quả tính toán:( hình 4.2)

4.3.3 Trường hợp có mưa

Với một trận mưa, đặc biệt là mưa lớn thì sự thấm do mưa vào bề mặt đập đất là điều tất yếu. Một đập lớn như Việt An với bề mặt trồng cỏ thì sự thấm đó càng đáng kể. Tuy nhiên tốc độ thấm bằng bao nhiêu là chính xác, đòi hỏi phải có thực đo. Với tần suất thiết kế p = 1% thì X1%max = 563mm, tương đương với cường độ mưa i =

5.10-6m/s, đây là một cường độ mưa lớn.

Với điều kiện cho phép, luận văn chỉ giả thiết cho những cấp tốc độ thấm q khác nhau, từ nhỏ hơn đến bằng hệ số thấm bảo hòa K=5.10-8 m/s để so sánh đánh giá, chứ không có con số tốc độ thấm do mưa bằng thực đo.

1. Điều kiện biên: (hình 4.3)

Tương tự giống điều kiện biên của trường hợp không mưa, chỉ thêm dòng chảy đơn vị (unit flux) q tại biên trên tiếp xúc với môi trường không khí (q chính là tốc độ thấm do mưa vào mặt đập).

Các giá trị biên của tốc độ thấm q:

q = 5.10-10 m/s; q = 5.10-9 m/s; q = 6.10-9 m/s;


q = 8.10-9 m/s; q = 5.10-8 m/s;

2. Kết quả tính toán: ( từ hình 4.4 đến hình 4.8)

4.4 Tính toán ổn định đập Việt An bằng Slope.W

Kết quả tính thấm (đường bảo hòa) trong Seep được dùng để

tính ổn định

4.4.1 Các bước giải bài toán ổn định trong Seep.W

4.4.2 Trường hợp không mưa

Hệ số ổn định theo Bishop F = 1.69 (Hình 4.10)

4.4.3 Trường hợp có mưa

Kết quả tính ổn định từ hình 4.11 đến hình 4.15 với các hệ số ổn định tương ứng với các tốc độ thấm do mưa như sau:

q = 5.10-10 m/s: F =1.68 > [F]

q = 5.10-9 m/s: F = 1.54 > [F] q = 6.10-9 m/s: F = 1.45 > [F] q = 8.10-9 m/s: F = 1.44 > [F]

q = 5.10-8 m/s = K: F = 0.49 < [F]

Hệ số an toàn cho phép của đập Việt An [F] = 1,2 (công trình cấp 3)

Nhận xét:

Kết quả cho thấy, hệ số ổn định giảm dần khi tốc độ thấm do mưa tăng dần:

- Với q = 5.10-10 m/s, đường bảo hòa không khác nhiều so với

trường hợp không có mưa, dẫn đến hệ số ổn định trượt cũng không thay đổi bao nhiêu.


- Với q = 5.10-9 m/s, q = 6.10-9 m/s, q = 8.10-9 m/s thì đường bảo hòa dâng cao trông thấy, dẫn đến hệ số ổn định cũng giảm đáng kể, mặc dù vẫn đảm bảo hệ số ổn định trựợt.

- Với q = 5.10-8 m/s = K, lúc này theo lý thuyết, mặt đập bắt đầu sinh

nước đọng và sẽ hình thành nước chảy. Hiện tượng này có thể xảy ra vì cường độ mưa i = 5.10-6 m/s > hệ số thấm K = 5.10-8m/s. Khi hình thành nước đọng, đường bảo hòa vượt quá mặt đập và do đó làm mất ổn định mái đập (F < [F]).

26




1.693


29 28



6 7

21

5

3 4

8 9

1

10 11

1 2

22

23 12 13

2

25

24

20

18

19

11415

7

3

16

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

-5

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270


Hình 4.10 : Kết quả ổn định khi không có mưa



26




1.444


29 28



6 7

1 5


3 4 8 9

1


10 11

1 2 22 23

2

12 13

25 24

18

0 19

1415

1

7

3 16


Hình 4.14 : Kết quả ổn định khi có mưa q = 8.10-9

Ngày đăng: 27/04/2022