Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG II : HÌNH THứC ĐậP VÀ CÁC CHỉ TIÊU THIếT Kế I. HÌNH THỨC ĐẬP: Căn cứ vào tài liệu điạ hình, điạ chất và vật liệu ta chọn hình thức là đập đất đồng chất, loại có tường nghiêng sân phủ. II. CấP CÔNG TRÌNH VÀ CHỉ TIÊU THIếT Kế: 1>Cấp công trình : Cấp công trình được xác định từ hai điều kiện sau: a>Theo chiều cao công trình và loại nền: Để xác định chiều cao đập, sơ bộ chọn: Đỉnh đập = MNDGC + d’ MNDGC = MNDBT + Hmax = 109 + 3 = 112 (m) Đỉnh đập = 112 + 2 = 114 (m)
Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT A- TÀI LIỆU CHO TRƯỚC : I/ Nhiệm vụ cơng trình : Hồ chứa H sơng S đảm nhận nhiệm vụ sau 1> Cấp nước tưới cho 165.000 ruộng đất canh tác 2> Kết hợp ni cá lòng hồ cấp nước phục vụ dân sinh hạ lưu II/ Các cơng trình chủ yếu khu đầu mối : 1> Một đập ngăn nước 2> Một đường tràn tháo lũ sang khu vực khác 3> Một cống đặt đập để lấy nước tưới III/ Tóm tắt số tài liệu : 1> Địa hình : Cho bình đồ vùng tuyến đập 2> Địa chất : Cho mặt cắt địa chất dọc tuyến đập Chỉ tiêu lý lớp bồi tích lòng sơng cho bảng I Tầng đá gốc rắn mức độ nứt nẻ trung bình, lớp phong hóa dày 0,5 – 1m 3> Vật liệu xây dựng : a> Đất : Xung quanh vị trí đập có bãi vật liệu sau: - Bãi vật liệu A : Trữ lượng 800.000 m3 cự ly 800 m - Bãi vật liệu B : Trữ lượng 600.000 m3 cự ly 600 m - Bãi vật liệu C : Trữ lượng 1.000.000 m3 cự ly 1000 m Chất đất thuộc loại thịt pha cát, thấm nước tương đối mạnh tiêu bảng I Điều kiện khai thác dễ Đất sét khai thác vị trí cách đập 4km trữ lượng đủ làm thiết bị chống thấm b> Đá : Khai thác vị trí cách cơng trình km, trữ lượng lớn, chất lượng đảm bảo đắp đập, lát mái Một số tiêu lý : ϕ = 360; n = 0,4; γ k = 2,55 T/m3 (của đá) c> Cát sỏi : Khai thác bãi dọc sơng, cự ly xa km, trữ lượng đủ làm tầng lọc Cấp phối bảng II Bảng I : Chỉ tiêu lý đất vật liệu đắp đập Chỉ tiêu Loại HS rỗng N Độ ẩm W% Đất đắp đập (chế bị) Sét (chế bị) Cát Đất 0,35 0,38 0,40 0,39 20 22 18 24 ϕ (độ) bão ẩm hòa 23 20 17 13 30 27 26 22 C (T/m2) bão ẩm hòa 3,0 5,0 1,0 γk (T/m3) k (m/s) 1,62 1,58 1,60 1,59 10-5 4.10-8 10-4 10-6 2,4 3,0 0,70 Bảng II : Cấp phối vật liệu đắp đập d (mm) Loại Đất thịt pha cát Cát SV: Nguyễn Xn Trường Sơn d10 d50 d60 0,005 0,05 0,05 0,35 0,08 0,40 Lớp TH11 Trang - - Đồ án mơn học Thủy Cơng Sỏi Thiết kế Đập Đất 0,50 3,00 5,00 4> Đặc trưng hồ chứa : - Các mực nước hồ mực nước hạ lưu (bảng III) - Tràn tự động có cột nước đỉnh tràn Hmax = 3m - Vận tốc gió tính tốn : Bảng III : P (%) V (m/s) 32 26 20 17 30 14 50 12 - Chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT : D (bảng III) - Ứng với MNDGC : D’ = D + 0,4 km - Đỉnh đập khơng có đường giao thơng chạy qua 5> Tài liệu thiết kế cống : - Lưu lượng lấy nước ứng với MNDBT MNC (QTK) : bảng - Mực nước khống chế đầu kênh : bảng - Tài liệu kênh : m = 1,5; n = 0,025; i = 10-3 ÷ 10-5 B- NỘI DUNG THIẾT KẾ I/ Đập đất : 1> Thuyết minh : - Phân tích chọn tuyến đập, hình thức đập; - Xác định kích thước đập; - Tính tốn thấm ổn định; - Chọn cấu tạo chi tiết 2> Bản vẽ : - Mặt đập - Cắt dọc đập (hoặc diện hạ lưu); - Các mặt cắt ngang đại biểu lòng sơng bên thềm sơng; - Các cấu tạo chi tiết II/ Cống ngầm : 1> Thuyết minh : - Phân tích chọn loại cống vị trí đặt cống; - Tính tốn thủy lực xác định kích thước cống; - Chọn cấu tạo phận cống; -Phân tích lực để tính tốn kết cấu thân cống 2> Bản vẽ : - Cắt dọc, cắt ngang cống - Mặt - Chính diện thượng, hạ lưu - Các cấu tạo chi tiết Bảng IV : Tài liệu thiết kế đập đất cống ngầm Đề số Sơ đồ Đặc trưng hồ chứa SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Mực nước hạ lưu (m) Lớp TH11 Q cống (m3/s) Trang - - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất D (km) MNC (m) MNDBT (m) Bình Thường max MNC (QTK) MNDBT Mực nước đầu kênh (m) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 39 D 91,0 109,0 87,5 89,5 4,4 3,5 90,78 CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU I NHIỆM VỤ CƠNG TRÌNH : Hồ chứa nước H sơng S cơng trình lợi dụng tổng hợp, có nhiệm vụ sau : - Cung cấp nước tưới cho 165.000 ruộng đất canh tác; - Ni cá lòng hồ; - Cấp nước phục vụ dân sinh hạ lưu II CÁC CƠNG TRÌNH CHÍNH Ở KHU ĐẦU MỐI : - Một đập ngăn sơng; - Một đường tràn tháo lũ sang lưu vực khác; - Một cống đặt đập để lấy nước tưới III CHỌN TUYẾN ĐẬP : SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất Căn vào tài liệu địa hình, địa chất, vật liệu, điều kiện thi cơng yếu tố khác, tuyến đập chọn vị trí D - D 1> Về điạ hình : Tuyến đập có cao trình thay đổi từ ∇80m ÷ ∇130m, vùng trủng ∇80m Tuyến nối liền đồi có ∇130m Căn vào đường đồng mức đồ điạ hình ta thấy độ dốc tuyến đập tương đối 2> Về điạ chất : Vùng trũng tuyến đập nằm lớp bồi tích thềm sơng có chiều dày 18,5m bên tầng đá gốc Hai đầu tuyến đập nằm lớp phủ tàn tích, bên tầng đá gốc 3> Về vật liệu : Qua q trình khảo sát, đánh giá tình hình vật liệu, xung quanh vị trí dự kiến xây dựng đập có nhiều bãi vật liệu với trữ lượng chất lượng đảm bảo, nằm khu vực vận chuyển, khai thác tương đối dễ dàng Cự ly vận chuyển trữ lượng sau : Tên bãi vật liệu Loại Cự ly (m) Trữ lượng (m3) A B C D E G Đất Đất Đất Sét Đá Cát sỏi 800 600 1.000 4.000 8.000 Dọc sơng 800.000 600.000 1.000.000 Đủ Đủ Đủ 4> Điều kiện thi cơng : Cơng trình nằm thung lũng, đường giao thơng chưa có, nên phải làm đường thi cơng để tập kết xe máy, thiết bị thi cơng ngun vật liệu vào xây dựng cơng trình Mặt khác, với địa hình nơi dự kiến xây dựng cơng trình có lũ thường lưu tốc ,lưu lượng lớn gây nguy hiểm cho việc thi cơng làm chậm tiến độ xây dựng CT nên cần có biện pháp phòng chống tốt, phải có biện pháp dẫn dòng lũ hiệu CHƯƠNG II : HÌNH THỨC ĐẬP VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ I HÌNH THỨC ĐẬP: Căn vào tài liệu điạ hình, điạ chất vật liệu ta chọn hình thức đập đất đồng chất, loại có tường nghiêng sân phủ II CẤP CƠNG TRÌNH VÀ CHỈ TIÊU THIẾT KẾ: 1>Cấp cơng trình : Cấp cơng trình xác định từ hai điều kiện sau: a>Theo chiều cao cơng trình loại nền: Để xác định chiều cao đập, sơ chọn: ∇ Đỉnh đập = MNDGC + d’ MNDGC = MNDBT + Hmax = 109 + = 112 (m) ∇ Đỉnh đập = 112 + = 114 (m) (d’ : độ vượt cao an tồn đỉnh đập mực nước lũ d’ = 1,5 ÷ 3,0 m) Chiều cao đập = ∇ ĐỈNHĐẬP - ∇ ĐÁY SÔNG = 114 – 80 = 34 (m) Tra bảng P1-1 theo dạng ( theo TCVN 5060-90) => cơng trình thuộc cấp III SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất b> Theo nhiệm vụ cơng trình vai trò cơng trình hệ thống : Tra bảng P2-2 (theoTCVN 5060-90.) Tưới 165.000 ⇒ cơng trình thuộc cấp II (chủ yếu); cấp III (thứ yếu) Kết luận : Từ điều kiện trên, chọn cấp cơng trình cấp II 2> Chỉ tiêu thiết kế : Với cơng trình cấp II ta xác định : - Tần suất lưu lượng, mực nước lớn (bảng P1-3) ⇒ P% = 0,5 - Hệ số tin cậy (bảng P1-6) : Kn = 1,20 - Tần suất gió lớn gió bình qn lớn dựa theo QPTL C1-78 (bảng P2-1) để xác định cao trình đỉnh đập giới hạn gia cố Tần suất gió lớn P4% ⇒ V4% = 26 (m/s) Tần suất gió bình qn lớn P50% ⇒ V50% = 12 (m/s) - Mức đảm bảo sóng lấy theo bảng P2-2 (Để tính ổn định độ bền cơng trình) Cơng trình có biến dạng nghiêng gia cố đá đổ i = 1% - Độ vượt cao an tồn đỉnh đập đỉnh sóng lấy theo bảng 5-1.GTTC1 trang 93 : MNDBT a = 0.7 (m) MNDGC = 0,5 (m) - Hệ số an tồn cho phép ổn định trượt cho phép mái đập đất lấy theo bảng P1-7 QPVN 11-77 ⇒ Tổ hợp tải trọng chủ yếu Kc = 1,30 Tổ hợp tải trọng đặc biệt Kc = 1,15 CHƯƠNG III : XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT I XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP : 1> Cao trình đỉnh đập : Được xác định từ hai mực nước MNDBT MNDGC : ∇ ĐỈNH ĐẬP (1) = MNDBT + ∆h + hsl + a (2-1) ∇ ĐỈNH ĐẬP (2) = MNDGC + ∆h’ + hsl’ + a’ (2-2) Trong : - ∆h ∆h’: độ dềnh gió ứng với gió tính tốn lớn gió bình qn lớn - hsl hsl’: chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính tốn lớn gió bình qn lớn - a, a’: Độ vượt cao an tồn Từ (2-1) (2-2) chọn kết cao để xác định cao trình đỉnh đập 2> Các bước tính tốn : a> Xác định ∆ h, ∆ h’: Xác định ∆h, ∆h’ theo cơng thức sau: V2D ∆h = 2.10 −6 cos β (m) (2-3) gH ' ∆h = 2.10 −6 V' D ' cos β gH Trong : V : Vận tốc gió tính tốn lớn V’ : Vận tốc gió bình qn lớn D : Đà sóng ứng với MNDBT SV: Nguyễn Xn Trường Sơn (m) (2-4) V = 26 (m/s) V’= 12 (m/s) D = (km) = 7000 (m) Lớp TH11 Trang - - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất D’ : Đà sóng ứng với MNDGC D’= D + 0,4 = 7,4 (km) = 7400 (m) g : Gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2) H, H’ : Chiều sâu nước trước đập H = 109 - 80 = 29 (m) với MNDBT H’ = 112 - 80 = 32 (m) với MNDGC β : Góc kẹp hướng gío tính tốn với trục dọc hồ (Hướng gió Thủy Văn cung cấp) : β ⇒ cos β Thay trị số vào (2-3) 26 7000 ∆h = 2.10 −6 ,966 = 0,0321 (m) ,81.29 − 12 7400 ∆h' = 2.10 ,966 = 0,00656 (m) ,81.32 b> Xác định hsl, hsl’: Theo QPTL C1 – 78 chiều cao sóng leo ứng với mức bảo đảm 1% Tính sau : hsl1% = k1.k2.k3.k4.hs1% (2-5) Trong đó: Giả thiết trường hợp xét sóng nước sâu H > 0,5 λ (2-6) Tính đại lượng khơng thứ ngun: gt gt gD gD' ; ; ; V V' V V ' Trong : t thời gian gió thổi liên tục, với hồ chứa lấy t = 6h = 21.600 s gt ,81 × 21600 gt 9,81 × 21600 = = 8149 ; = = 17658 ; V 26 V' 12 gD ,81 × 7000 gD' ,81 × 7400 = = 101,583 ; = = 504 ,125 ; 2 V 26 V' 12 Tra đồ thị P2-1 xác định : ghS ghS ' 26 × ,018 12 × ,032 = ,018 ⇒ hS = = 1,240 ; = ,032 ⇒ h' S = = ,470 ; ,81 ,81 V2 V' gτ 26 × 1,6 gτ' 12 × 2,5 = 1,6 ⇒ τ = = ,241 ; = 2,5 ⇒ τ' = = ,058 V ,81 V' ,81 Trị số λ xác định sau: gτ ,81 × ,2412 λ= = = 28 ,096 (m) 2π × ,14 gτ' ,81 × ,058 λ' = = = 14 ,608 (m) 2π × ,14 * Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu theo (2-6) : H > 0,5λ H = 29 (m) (Ứng với MNDBT ) 0.5λ = 0,5*28,096 = 14,048 (m) < H = 29 (m) Chứng tỏ giả thiết sóng nước sâu đúng, MNDBT thỏa mãn dĩ nhiên MNDGC sóng sâu - Tính hs1% = K1% hs (2-7), Tra hình P2-2 gD h = 101,583 ), ta có: Ki = i = 2,02 + Ứng với MNDBT (i = 1%; V h SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất ⇒ hS1% = hi = KI hs = 2,02×1,240 = 2,50 (m) gD' h' = 504 ,125 ), ta có: Ki = i = 2,01 + Ứng với MNDGC (i = 1%; V' h' ⇒ h’S1% = h’i = KI.h's = 2,01×0,47 = 0,987 (m) k1, k2 tra bảng P2-3 (Trang 137 PL) Độ nhám mặt đá lát ∆ = 0,02 Ứng với độ nhám tương đối: ∆ ,02 = = ,008 ⇒ k1 = ; k2 = 0,9 + Với MNDBT: ∆/hs1% = h 2,50 s 10 + Với MNDGC: ∆/h'1% = 0,02 ⇒ k1 = 0,90 k2 = 0,80 k3 :Tra bảng P2-4 phụ thuộc vận tốc gió hệ số mái, dự kiến sơ chọn m = 3,5 với : V = 26(m/s) V' = 12 (m/s) ⇒ k3 = 1,5 k4 : Tra từ đồ thị P2-3 phụ thuộc hệ số mái m tỷ số λ/hsl% λ 28 ,096 = = 11,24 ⇒ k4 = 1,3 ; hs1% 2,50 λ' 14 ,608 = = 14,8 ⇒ k4 = 1,5 ; h' s1% ,987 Thay giá trị vào (2-5) : hsl1% = 1*0,9*1,5*1,3*2,50 = 4,39 (m) h'sl1% = 0,90*0.80*1,5*1,5*0,987 = 1,60 (m) TRƯỜNG HỢP MNDBT = 109 MNDGC = 112 Kết tính tốn cao trình đỉnh đập ∆h(m) Hsl(m) a (m) 0,0321 4,39 0,7 0,00656 1,60 0,5 ∇(m) 114,122 114,107 Với kết tính tốn ta chọn cao trình đỉnh đập là: ∇ ĐỈNH ĐẬP = 114 (m) II CHIỀU RỘNG ĐỈNH ĐẬP : Theo qui phạm đập có H< 40 m khơng u cầu giao thơng, bề rộng đỉnh đập chon theo cấu tạo B = 5m đập III MÁI VÀ CƠ : 1> Mái đập : Sơ chọn mái theo cơng thức kinh nghiệm sau xác hóa tính tốn ổn định - Mái thượng lưu : m1 = 0,05 H +2 ; với H =114 –80= 34 (m) m1 = 0,05.34 +2 = 3,7; chọn m1 = 4,0 - Mái hạ lưu: m2 = 0,05 H + 1,5 m2 = 0,05.34 + 1,5 = 3,2; chọn m2 = 3,5 2/ Cơ đập : Đập cao 10m nên bố trí mái hạ lưu sau: - Chiều rộng đập b = (m) - Cao trình ∇ CƠ ĐẬP = 95 (m) - Hệ số mái mt = m2 = 3,0 - Hệ số mái md = m3 = 3,5 IV THIẾT BỊ CHỐNG THẤM : SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất Qua tài liệu cung cấp, đất đắp đập đất lớp có hệ số thấm lớn nên cần có thiết bị chống thấm cho thân đập Từ tài liệu cho ta phân đoạn sau : - Đoạn lòng sơng dài khoảng 250 (m): Trên lớp bồi tích có chiều dày trung bình 15m, hệ số thấm kn = 10-6 m/s - Đoạn thềm phải thềm trái: 50 (m) lớp phủ tàn tích có chiều dày trung bình 1,5 (m) có hệ số thấm hệ số thấm đoạn thềm sơng ứng với đoạn,mỗi dạng tầng thấm ta chọn thiết bị chống thích hợp Ở đây, ta chọn thiết bị chống thấm kiểu tường nghiêng sân phủ vật liệu chỗ (đất sét) Trong : Đoạn thềm phài thềm trái tầng phong hố mỏng, ta bỏ làm sân phủ theo cấu tạo Đoạn lòng sơng làm sân phủ SƠ BỘ KÍCH THƯỚC - Đỉnh tường chọn δ => 0,8 (m); chọn δ = (m) 1 H ≤ δ2 ≤ H - Chân tường 10 Trong : H cột nước lớn = MNDGC – ∇ ĐÁY ĐẬP = 112 – 80 = 32 (m) * Vậy chọn chiều dày chân tường δ = (m) Cao trình đỉnh tường nghiêng: Chọn khơng thấp cao trình MNDGC thượng lưu, chọn ∇ đt = 113 (m) Chiều dày sân phủ: - Ở đầu: t1 ≥ 0,5 m ⇒ chọn t1 = m t ≥ H ⇔ t ≥ 2,8m , - Ở cuối: 10 chọn t2 = 3,0 m Chiều dày sân phủ: LS = (3 ÷ 5)H Lấy LS = 4.H = 128 (m) V THIẾT BỊ THỐT NƯỚC THÂN ĐẬP : - Đoạn lòng sơng: Hạ lưu có nước, chiều sâu nước hạ lưu ứng với trường hợp là: MNDBT : H = 87,5 – 80 = 7,5 (m) MNDGC : H = 89,5 – 80 = 9,5 (m) Với chiều sâu nước hạ lưu khơng q lớn chọn kiểu nước hình lăng trụ Cao trình đỉnh lăng trụ chọn cao nước hạ lưu max = (1,0 ÷2) m Vậy : + Cao trình đỉnh lăng trụ ∇ đlt = 89,5 + 1,5 = 91 (m) Khối lăng trụ xếp đá hộc, có bề rộng đỉnh B = 2m, hệ số mái m4 = 1,5 Mặt tiếp giáp lăng trụ với đập bố trí tầng lọc ngược cuội, sỏi - Đoạn sườn đồi : SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất Ứng với hạ lưu khơng có nước, sơ đồ đơn giản chọn nước kiểu áp mái Khi cần thiết hạ thấp đường bão hòa chọn kiểu gối phẳng hay ống dọc CHƯƠNG IV TÍNH TỐN THẤM QUA ĐẬP VÀ NỀN I.NHIỆM VỤ, TRƯỜNG HỢP TÍNH TỐN : 1> Nhiệm vụ : - Xác định lưu lượng thấm - Xác định dường bão hòa thân đập - Kiểm tra độ bền thấm đập 2> Các trường hợp tính tốn : Trong thiết kế đập đất cần tính với trường hợp làm việc khác đập sau: - Thượng lưu MNDBT, hạ lưu mực nước - Thượng lưu MNDGC, hạ lưu mực nước max - Ở thượng lưu mực nước rút đột ngột - Trường hợp thiết bị nước làm việc khơng bình thường Trong đồ án mơn học u cầu tính với trường hợp thứ 3> Các mặt cắt tính tốn : u cầu đồ án tính với mặt cắt đại biểu: - Mặt cắt lòng sơng (chỗ tầng thấm dày nhất) - Mặt cắt sườn đồi (đập khơng thấm nước) 4> Tài liệu dùng cho tính tốn : - MNDBT = 109 (m), mực nước hạ lưu tương ứng 87,5 (m) - MNDGC = 112 (m), mực nước hạ lưu tương ứng 89,5 (m) Đất đắp đập đất có tiêu bảng I II TÍNH THẤM CHO MẶT CẮT LỊNG SƠNG : Nền đập lớp lớp bồi tích có chiều dày 18,5 (m), có hệ số thấm kn = 10-6 (m/s) Đất đắp đập thịt pha cát, có hệ số thấm kđ = 1.10-5 (m/s) Tầng thấm q dày hệ số thấm lớn Biện pháp xử lý thấm ta chọn theo hình thức: + Tường nghiêng + sân phủ đất sét + Thiết bị nước hạ lưu loại lăng trụ đá đổ 1> Sơ đồ tính: SƠ ĐỒ TÍNH THẤM QUA MẶT CẮT LỊNG SƠNG (SƠ ĐỒ 1) 2> Lưu lượng thấm: Dùng phương pháp phân đoạn để tính, bỏ qua chiều cao hút nước ao cuối dòng thấm, lưu lượng q độ h3 xác định từ hệ phương trình sau: ( h1 − h ) T q = kn (3-1) 0,44T + L S + mh h 32 − h 22 ( h3 − h2 )T + kn (3-2) 2( L − mh ) L − mh + 0,44T Trong đó: T - Chiều dày tầng thấm T = 18,5 (m) LS –Chiều dài sân phủ L = 128m L - Chiều dài đáy đập L =(4,0x34)+5+(3,5x13)+3+(10x3,5)-(1,5x4) = 181 (m) q = kđ SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất h1 - Cột nước thượng lưu ứng với MNDBT: h1 = 109 - 80 = 29 (m) h2 – Cột nước hạ lưu h2 = 87,5 - 80 = 7,5 (m) h3 – Chiều cao phía thượng lưu đường bão hòa kđ = 1.10-5m/s ; kn = 1.10-6m/s m: hệ số mái đập thượng lưu m = 3,5 Thay trị số vào cơng thức (3-1) (3-2) ta có : ( 29 − h3 ) 18 ,5 ( 29 − h3 )18 ,5 q = 1.10 −6 = 1.10 −6 (3-1') ,44 × 18 ,5 + 128 + ,5 h3 136 ,14 + ,5 h3 h32 − ( h − ,5 ) 18 ,5 q = 1.10 + 1.10 −6 (3-2') 2( 181 − ,5 h3 ) 189,8 − ,5 h3 Để giải hệ phương trình trên, ta giả thiết giá trị h 3, thay vào hệ để tìm q, thử dần q (3-1') = q (3-2'), ta có kết giải hệ phương trình lưu lượng thấm sau: h3 = 20,62 (m); q = 0,074.10-5 (m3/s - m) 3> Đường bão hòa: Trong hệ trục sơ đồ 1, phương trình đường bão hòa có dạng sau : −5 h 32 − h 22 X (3-3) L − mh KẾT QUẢ TÍNH TỐN ĐƯỜNG BẢO HỊA (Cho mặt cắt lòng sơng) X 20 40 60 80 100 120 144.08 Y 20.62 19.34 17.97 16.48 14.84 13.00 10.86 7.50 Từ kết qủa này, ta vẽ đường bão hòa thân đập sơ đồ 4> Kiểm tra độ bền thấm : Với đập đất, độ bền thấm bình thường (xói ngầm học, trơi đất) đảm bảo nhờ bố trí tầng lọc ngược thiết bị nước (mặt tiếp giáp với thân đập nền) Ngồi ra, cần kiểm tra độ bền thấm đặc biệt để ngăn ngừa cố trường hợp xảy thấm tập trung điểm thân đập hay - Với thân đập, cần phải đảm bảo điều kiện : Jkđ ≤ [ Jkđ ] h3 − h2 20 ,62 − ,5 đ = = ,09 (3-4) Trong : J k = L − mh3 72,17 [ Jkđ ] phụ thuộc vào loại đất đắp đập cấp cơng trình tra từ bảng P3-3 (theo C III53-73) Tra [ Jkđ ] = 0,65 So sánh ta thấy Jkđ = 0,09 < [ Jkđ ] = 0,65 Vậy an tồn xói thân đập - Với đập, cần phải đảm bảo điều kiện : Jkn ≤ [ Jkn ] h1 − h2 29 − ,5 n = = ,06 (3-5) Trong : J k = LS + L + ,88T 128 + 216 ,25 + ,88 × 18 ,5 [ Jkn ] lấy theo bảng P3-2 (theo C III – 12 – 67) với cơng trình cấp II, bồi tích thềm sơng, [ Jkn ] = 0,25 So sánh ta thấy Jkn = 0,06 < [ Jkn ] = 0,25 Vậy an tồn xói ngầm Y = h 32 − III TÍNH THẤM CHO MẶT CẮT SƯỜN ĐỒI : Với tài liệu địa hình, địa chất cho sơ đồ chung cho mặt cắt sườn đồi đập đất khơng thấm nước, hạ lưu khơng có nước, thiết bị nước kiểu áp mái 1> Sơ đồ tính: SƠ ĐỒ TÍNH THẤM QUA MẶT CẮT SƯỜN ĐỒI (SƠ ĐỒ 2) 2> Lưu lượng thấm: SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 10 - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất - Vì kênh dẫn nước từ hồ chứa nên hàm lượng bùn cát nước nhỏ Ta khơng cần kiểm tra điều kiện bồi lắng mà kiểm tra điều kiện xói lở, tức phải khống chế Vmax < [Vkx] Vmax : Vận tốc lớn kênh tính với Qmax = 1,2 QTK = 4,8 m3/s - Bằng phương pháp tính tốn tương tự ta hmax = 1,41 m Ta có Vmax = Q max 4,8 → Vmax = = 0,55 m/s ϖ max (1,5.1,41 + 4,1).1,41 Vậy với Vmax = 0,55 (m/s) < [Vkx] = 0,616 (m/s) ⇒ Kênh thiết kế khơng bị xói lỡ * Các thơng số kỹ thuật kênh: ứng với QTKẾ = 4,0 m3/s bk = 4,10 m h0 = 1,28 m m = 1,50 i = 1/5000; n = 0,025 4- Tính độ sâu kênh ứng với cấp lưu lượng : Theo tài liệu cho trước với Q MNDBT = 3,1 m3/s QMNC = QTKẾ = m3/s, ta tiến hành tính tốn độ sâu kênh (lập quan hệ Qi~h0i ) ứng với cấp lưu lượng thay đổi từ (3,1 4) m3/s Bằng phương pháp tính tốn tương tự ta có kết bảng sau: Q (m3/s) m n i bk (m) h0 (m) (m2) V (m/s) 3.1 1.11 6.41 0.48 3.3 1.15 6.71 0.49 3.5 1.19 6.99 0.50 1.5 0.025 0.0002 4.1 3.7 1.22 7.27 0.51 3.9 1.26 7.55 0.52 1.28 7.69 0.52 - SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 17 - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất CHƯƠNG II TÍNH TỐN KHẨU DIỆN CỐNG I/ TRƯỜNG HỢP TÍNH TỐN : -Mực nước dâng bình thường: MNDBT =140,5m -Mực nước chết : MNC = 112,5 m -Lưu lượng thiết kế cống : Qtkế = 4,8 m3/s Ứng với mùa kiệt -Cao trình khống chế tưới tự chảy Zkchính = 112,27 m Để lấy đủ lưu lượng cần mở hết cửa van (Ứng với MNC) Khẩu diện cống tính với trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ lưu lượng lấy nước tương đối lớn Thường tính với trường hợp MNC thượng lưu, mực nước hạ lưu mực nước khống chế đầu kênh tưới Z đkênh, chênh lệch mực nước thượng hạ lưu là: [∆Z] =MNC - Zđkênh = 85-84,77 =0,23 m m 172 Trong : Z1: tổn thất cột nước cữa vào Zp: tổn thất cột nước khe phai Zl: tổn thất qua lưới chắn rát Zv: tổn thất cột nước tháp van iL: tổn thất dọc chiều dài cống i: dộ dốc dọc cống; L: chiều dài cống L = 172m II/ Tính bề rộng cống : Bề rộng cống phải đủ lớn để lấy lưu lượng cần thiết Q TKẾ = m3/s chênh lệch mực nước thượng hạ lưu [∆Z] khống chế, tức phải đảm bảo điều kiện ∑Zi< = [∆Z] = 0,23 m (*) Trong : ∑Zi = Z1+Zp+Zl+Zv+Z2+iL Bề rộng cống Bc tính tốn thử dần đến thoả mãn điều kiện (*) Xác định cột nước tổn thất: 1/ Tổn thất cữa : Dòng chảy từ bể tiêu qua kênh hạ lưu xem dòng chảy qua đâp tràn đỉnh Q2 αV b − rộng chảy ngập Khi Z2 = (1) 2g g (ϕ n bhn ) Trong b : bề rộng cuối bể tiêu Hhạ chiều sâu nước hạ lưu ứng với lưu lượng tính tốn ϕn : hệ số lưu tốc ( trường hợp chảy ngập SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 18 - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất Vb: lưu tốc bình qn bể tiêu Chọn trước chiều sâu bể tiêu theo cấu tạo dbể = 0,4 m ωbể = bbể*hbể = (m2) Qbe (m / s ) Vbể = ωbe Tra bảng ϕn = 0,95 với cạnh vào vng 2/ Tổn thất dọc đường: Xem dòng chảy cống với độ sâu: h1 = hh +Z2 (m) Khi tổn thất dọc chiều dài cống iL Với I độ dốc cống xác định sau: Q I= ωc R Trong : ω = bc*h1 (m2) χ =bc+2h1 ω R = (m ) χ y C= 1/n *R n hệ số nhám cống = 0,014 ; y=1,5* n L= 274,52 m 3/ Các tổn thất cục : Được xác định theo cơng thức chung vây bắc: αV Zi =ξi* 2g Với ξI hệ số tổn thất +Đối với khe phai, khe van xác định dựa theo qui phãm thiết kế cống sâu: ξvan =ξphai = K*ξ =2*0,05 =0,1 +Đối với ξlưới chắn rác xác định dựa vào cẩm nang thủy lực Khi lưới chắn rác đặt vng góc với dòng chảy đến thì: 4/3 S ξlưới = β*( * Sinα b Kết tính ξlưới = 0,11 4/ Tổn thất cữa vào xác định theo cơng thức đập tràn đỉnh rộng chảy ngập: Q2 αV o − Z1 = 2g g (εϕ nω ) Trong ε hệ số co hẹp bên lấy = 0,98 ϕn : hệ số lưu tốc lấy =0.95 ω : Diện tích mặt cắt ươc sau cữa vào ω= ht*bc Trong ht = (h1+Zv+Zl+Zp) Vo : Lưu tốc tiến gần Để đơn giản q trình tính tốn xác định bề rộng Bc ta tiến hành lập bảng tính tốn sau: Cuối theo điều kiện (*) ta chọn bc = 2,7 m III/ Tính chiều cao cống cao trình đặt cống: SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 19 - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất 1/ Chiều cao cống : Hc Hc = H1 +∆ Trong : h1 = hhạ + Z2 Q2 αV b − Mà Z2 = (1) 2g g (ϕ n bhn ) Z2 = 4,8 * 4,8 − = 0,04m (1) 19,62(0,95 * 2,7 *1,37) (2,7 *1,77) * 19,62 Do : h1 = hhạ + Z2 = 1,37+0,04 =1,41 m Ta cần chọn ∆ =0,59 m để Hc = H1 +∆ = 1,41 +0,59 =2m Kích thước cống cần chọn (b*h) =(2,7*2,0)m 2/Cao trình đặt cống: cao trình đáy cống cữa : Zra = Zkênh – hhạ =112,27-1,37 =110,90 m Cao trình đáy cống cữa vào: Zvào Zra +iL =110,90 + 0,14 = 111,04 m SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 20 - BẢNG TÍNH TỐN BỀ RỘNG CỐNG Bc Các số liệu cho trườc: l= v 0,11 Q= 0,1 d= 4,8 m3/s L= 0,4 m 274,52 m y=0,17 2g= 19,62 m/s = 0,98 = hh= 1,37 m n= = 0,95 hbể = ht s Q2/2g( )2 V2o/2g Z1 c c R m m2 m m m m2 m m 10 11 12 13 14 Bc Z2 h1 Zv l m m m m m pha i m 0,014 1,77 m C 0,08 1,45 0,014 0,015 0,013 1,49 2,98 0,152 0,1319 0,020 2,9 4,90 0,59 2,2 0,07 1,44 0,012 0,013 0,011 1,47 3,24 0,129 0,112 0,017 3,16 5,07 0,62 2,4 0,06 1,43 0,01 1,46 3,49 0,111 0,0962 0,015 3,42 5,25 0,65 2,6 0,05 1,42 0,009 0,009 0,008 1,44 3,75 0,096 0,0834 0,013 3,68 5,43 0,68 2,7 0,04 1,41 0,008 0,009 0,008 1,44 3,88 0,090 0,0779 0,012 3,82 5,53 0,69 2,8 0,04 1,41 0,008 0,008 0,007 1,43 4,01 0,084 0,0729 0,011 3,95 5,62 0,7 0,04 1,41 0,007 0,007 0,006 1,43 4,28 0,074 0,0642 0,010 4,22 5,81 0,73 3,2 0,03 1,40 0,006 0,006 0,006 1,42 4,54 0,066 0,0569 0,009 4,48 6,00 0,75 3,4 0,03 1,40 0,005 0,006 0,005 1,41 4,81 0,059 0,0508 0,008 4,75 6,20 0,77 3,6 0,02 1,39 0,005 0,005 0,005 1,41 5,07 0,053 0,0456 0,007 5,02 6,39 0,79 3,7 0,02 1,39 0,004 0,005 0,004 1,41 5,21 0,050 0,0433 0,007 5,16 6,49 0,79 0,01 0,011 Chương : KIỂM TRA TRẠNG THÁI CHẢY TÍNH TỐN TIÊU NĂNG *Trường hợp tính tốn: Khi mực nước thượng lưu cao cần mở phần cữa van để lấy lưu lượng cần thiết Donăng lượng dòng chảy lớn nên dòng chảy sau cữa van dòng chảy xiết, dòng xiết nối tiếp dòng êm kênh hạ lưu sinh nước nhảy Vậy cần tình tốn để : Kiểm tra xem nước nhảy có xảy cống khơng Thường với mực nước cao thượng lưu, cần khơng chế khơng cho nước nhảy cống để tránh gây rung đơng cống gây bất lợi -xác định chiều sâu bể cần thiết để giới hạn nước nhảy ngfay sau cữa cũa cống, tránh xói lở hạ lưu ta đưa trường hợp tính t6ốn sau : -Mực nước dâng bình thường: MNDBT =140,5m -Mực nước chết : MNC = 112,5 m -Lưu lượng tháo qua cống : Qtkế = 4,4 m3/s Ứng với (MNDBT) -Lưu lượng tháo qua cống ứng với Qmax =1,2 *4,4 =5,28 m3/s (Chèn hình vẽ) I/Xác định độ mở cống: -Tính theo sơ đồ dòng chảy tự qua lỗ Q = ϕ * α * a * Bc * g ( H o − α * a ) ' Trong :j : hệ số lưu tốc phụ thuộc vào hình dạng cữa vào , cữa vào tương đối thuận ta chọ ϕ =0,95 a +α : hệ số co hẹp đứng phụ thuộc vào tỉ số Ho +Ho” : cột nước tính tốn trước cữa vào Ho” = Ho –hw hw : Cột nước tổn thất từ cữa vào đến vị trí cữa van Hw= (Zl+Zv+Zp) =0,129 m α *v2 1,1 * 0,95 Ho =(MNDBT –Zđáy cống) + =(140,5- 111,04)+ =29,58 m 2g 19.62 H ' o =29,58 –0,129 = 29,45 m Trình tự tính tốn : +Giả thiết độ mở cống a a , tra bảngta τc Tính hc =τc* H ' o +Tính tỉ số Ho a * H 'o +Tính a = Ho +Kiểm tra lại lưu lượng qua cống phù hợp độ mở cống Kết xác định độ mở cống a ứng với Qmax Q a Qso sánh a ε H 'o Ho m /s m m m3/s 5,28 29,45 0,1 0,0035 0,64 5,282 ' Ta có hc = τc* H o = 0,0022*29,45 =0,07 m II/ Kiểm tra trạng thái chảy cống: +Vẽ đường mực nước để tìm độ sâu nước cuối cống a/ Theo phương pháp định tính: Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất Trường hợp bất lợi cống tháo với lưu lưỡng Qmax =5,28 m 3/s, mực nước thượng lưu MNDBT Ta có : hc = 0,07 m 1/Xác định độ sâu dòng đều: Q = Qmax =5,28 m3/s Trường hợp tính cho mặt cắt chữ nhật số liệu để tính: - Hệ số mái m =0; - n=0,014; Độ dốc cống I= 1/2000 =0,0005 Tính f(RLN) Q 5,28 = 29,51 m * i ,* , 0005 f(RLN) = = Với n = 0,014 tra bảng ta có :Rln =0,72 b 2,7 h = = 3,75 ⇒ = 2,146 (ứng với m =0) Lập tỉ số : Rln 0,72 Rln h * R ln = 2,146 * 0,72 = 1,54m Vậy h= R ln Độ sâu dòng cống : ho=1,54 m 2/Xác định độ sâu phân giới: Q 5,28 = = 1,95m / s q= bc 2,70 α * q 1,1 * 1,95 = 0,75m = g 9,81 Dễ dàng nhận thấy hc< hk< ho nên dạng đường nước sau cữa van đường nước dâng CI b/ Định lượng: Xuất phát từ mặt cắt co hẹp:(c-c) Dùng phương pháp cộng trực tiếp để vẽ đường mặt nước cống Các số liệu phục vụ tính tốn: + I: độ dốc đáy cống I=1/5000 ∆∋ + ∆l = Với ∆ϑ = ∋ − ∋1 i− j hk = ∋= h + α *v2 2g Lấy α =1,1 để tính J1 + J V ;J = C R Q Hệ số cêdy : C= ω* R Độ sâu ban đầu tính tốn độ sâu hc mặt cắt co hẹp c-c cách cữa van đoạn Lc = 1,4 4*a = 1,44*0,15 =0,21 m Sơ chọn cữa van mái đập thượng lưu, từ xác định chiều dài từ cữa van đến cuối cống :∑L =195,90 m HÌNH VẼ MINH HOẠ TÍNH ĐƯỜNG MẶT NƯỚC Jtbình = SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 25 - Đồ án mơn học Thủy Cơng 140,5 Thiết kế Đập Đất 146,7 M=3,6 m=4 113,04 2m m 111,04 m 195,90m SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 26 - BẢNG TÍNH ĐƯỜNG MẶT NƯỚC TRONG CỐNG 2g= 19,62 m/s2 hc= 0,07 m I= Mặt cắt c-c h 0,09 0,243 21,728 26,47 26,56 0,014 Bc= 5,28 m3/s n= 5E-04 v2/2g V Q= 2,7 m R C*R1/2 J J 10 11 2,88 0,084 14,7 2,1848 3,1 0,174 23,83 0,1684 3,16 0,197 27,23 0,0975 3,3 0,245 30,38 0,0460 3,34 0,259 31,14 0,0385 3,4 0,278 32,61 0,0294 3,7 0,365 38,15 0,0105 3,9 0,415 41,97 0,0060 4,1 0,461 44,41 0,0040 4,18 0,478 46,74 0,0032 -21 1-1 0,2 0,54 9,7778 5,3601 5,56 -1,2771 2-2 0,23 0,621 8,5024 4,053 4,283 -1,6007 3-3 0,3 0,81 6,5185 2,3823 2,682 -0,2685 4-4 0,32 0,864 6,1111 2,0938 2,414 -0,3136 5-5 0,35 0,945 5,5873 1,7502 2,1 -0,7426 6-6 0,5 1,35 3,9111 0,8576 1,358 -0,1621 7-7 0,6 1,62 3,2593 0,5956 1,196 -0,058 8-8 0,7 1,89 2,7937 0,4376 1,138 -0,006 9-9 Mặt cắt 0,74 1,998 h 2,6426 0,3915 αv2/2g V 1,132 R C*R1/2 J J 10 11 4,4 0,522 47,88 0,0023 4,5 0,54 49 0,0020 0,01522 10-10 0,85 2,295 2,3007 0,2968 1,147 0,01794 11-11 0,9 2,43 2,1728 0,2647 1,165 GIẢI THÍCH: 1: tên mặt cắt 9/ R= ω χ Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất 2: chiều sâu cột nước tương ứng với mặt cắt 10/Có R n tra C suy C* R 3: Diện tích mặt cắt ước cống =Bc*h J1 + J V ;J = C R Q 4/Vận tốc : V= ω 11/Jtb= 14/ 5/ Cột nước lưu tốc tiến gần chiều dài 6/ Năng lượng đơn vị mặt cắt= h+αv2/2g 7/∆ϑ =ϑ 2-ϑ 8/χ =Bc+2h SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 ∆l = ∆∋ i− j 15/ Cộng dồn theo Trang - 29 - Ta có chiều sâu dòng chảy cống hr cho số trường hợp sau: *Nếu đặt tháp cống mái đập thượng lưu nước nhảy cống.Cần có biện pháp xử lý: Thay đổi độ dốc đáy cống +Thay đổi vị trí đặt tháp van +làm bể tiêu cống Trong điều kiện ta chọn điều kiện thay đổi vị trí đặt tháp van *Nếu đặt cống gần đỉnh đập cách đỉnh đập 2m L=(146,7-113,04)4+7+(146,7113,04)3,6-31,66*4 =136,7m Căn vào bảng tính đường nước dâng cống với L = 136,54m hr =0,7 m Kiểm tra nước có nhảy cống khơng : Nước nhảy khơng xảy cống khi: hr < hk (1) ' hr < h h (2) ' Ta cần tính h h hh hk = * + * ( ) − 1 h'h hh 1,54 0,75 * + * ( ) − 1 = 0,30 m 1,54 Xét tất vị trí đặt tháp van nái thượng lưu, thoản mãn điều kiện khơng thoả mãn điều kiện Nước ln nhảy cống Chỉ di chuyển tháp mái hạ lưu Đây trường hợp khó xử lý cống gặp cố phải sửa chữa Để thoảmãn hai điều kiện chọn tháp cống vị trí cách cữa 50,0 m lúc có hra = 0,30 m hr= 0,30 < hk=0,75 m (1) ' hr= 0,30 < h h 0,30m (2) IV/Tính tốn tiêu năng: a/ Xác định chiều sâu bể tiêu năng: 1/ Giả thiết d=0,4m Cần xác định chiều sâu bể tiêu để đảm bảo nước nhảy sau cống(Trong phạm vi bể tiêu Muốn ta cần có : Hb>= σ* h " c Trong hbể= hhạ+d+Z2 σ : Hệ số ngập =1,05-1,1; ta chọn σ =1,1 h " c : Độ sâu liên hiệp với độ sâu co hẹp dầu bể tính với lượng Eo V +d Eo =hra+ 2g Trong hra= 0,30 m Qra 5,28 = = 6,52m / s Vra = ωra 2,7 * 0,3 6,52 + 0,4 = 2,90 m Eo= 0,3+ 19,62 q 5,28 = = 0,42 F(τc)= 3/ ϕ * Eo 0,95 * 2,7 * 2,9 / h'h = Đồ án môn học Thủy Công Thiết kế Đập Đất Tra bảng ta 0,,522 ⇒ h " c = τ " c * Eo =0,522*2,90=1.51 m Q2 α *V 2b 5,28 Q − = − 1,1 * * Z2= 2 2g g * (ϕn * b * hh) 19,62(0,95 * 2,7 * 1,54) ω 19,62 Z2= 0,091 - 0,056 = 0,035m Vậy hbể = hhạ+d+Z2=1,54+0,4+0,035=1,97 m σ* h " c = 1,1*1,51 =1,66 m ⇒ σ* h " c = 1,66 < hbể =1,97 m ⇒ d=1,97-1,66 = 0,31m d1 + d 21 0,4 + 0,31 = = 0,35m 2/Giả thiết d2= 2 Cần xác định chiều sâu bể tiêu để đảm bảo nước nhảy sau cống(Trong phạm vi bể tiêu Muốn ta cần có : hb>= σ* h " c Trong hbể= hhạ+d2+Z2 σ : Hệ số ngập =1,05-1,1; ta chọn σ =1,1 h " c : Độ sâu liên hiệp với độ sâu co hẹp dầu bể tính với lượng Eo V +d Eo =hra+ 2g Trong hra= 0,30 m Qra 5,28 = = 6,52m / s Vra = ωra 2,7 * 0,3 6,52 + 0,35 = 2,82 m Eo= 0,3+ 19,62 q 5,28 = = 0,434 F(τc)= 3/ ϕ * Eo 0,95 * 2,7 * 2,82 / Tra bảng ta đượcτc= 0,532 ⇒ h " c = τ " c * Eo =0,532*2,82=1.50 m Q2 α *V 2b 5,28 Q − = − 1,1 * * Z2= 2 2g g * (ϕn * b * hh) 19,62(0,95 * 2,7 * 1,54) ω 19,62 Z2= 0,091 - 0,056 = 0,035m Vậy hbể = hhạ+d+Z2=1,54+0,35+0,035=1,925 m σ* h " c = 1,1*1,50 =1,65 m ⇒ σ* h " c = 1,65 < hbể =1,925 m ⇒ d=1,93-1,65 = 0,28m ⇒ d(tính tốn khác so với d2 ta tiếp tục giả thiết nhiều lần kết cuối chọn d =0,3 m Ta chọn d=0,3 m phù hợp đảm bảo nước nhày nhập bể b/ Xác định chiều dài bể tiêu năng: Chiều dài Lbể xác định theo cơng thức: Lbể = β*Ln+Lr Trong Lr chiều dài nước rơi: Lr =2* hk ( P + 0,35hk ) ; hk =2/3Eo =2/3*2,80 =1,86 m SV: Nguyễn Xuân Trường Sơn Trang - 31 - Lớp TH11 Đồ án môn học Thủy Công Thiết kế Đập Đất Lr =2* 1,86(0,3 + 0,35 * 1,86) = 2,66m ; Ln = 4,5 * h " c =4,5*1,45 =6,53 m Lbể = β*Ln+Lr.=0,8*6,53 +2,66 =7,88m Để đơn giản thi cơng ta chọ Lbể =8 m 3/ Tính chiều dài gia cố sân sau: Chiều dài sân sau tính : Lsân sau= 2,6*Ln =2,6*6,53 =17 m Chương 5: CHỌN CẤU TẠO CỐNG I-Cữa vào, cữa ra: Làm tường cánh mở rộng hạ thấp dần theo mái đập, góc chụm tường hướng dòng cữa vào lấy 20 o Góc chụm hai tường cữa lấy 10 o Hạ lưu cống có bể tiêu gia cố bảo vệ sân sau.(Một số cấu tạo khác thể chi tiết vẽ II- Thân cống : 1/ Mặt cắt ngang: Dạng hình hộp chữ nhật làm bê tơng cốt thép M200 Mặt cắt cống làm vát góc để tránh ứng suất tập trung Bề dày cống, theo u cầu chống thấm theo u cầu cấu tạo cần đảm bảo: H 32,46 = = 2,16m tt ≥ [ J ] 15 Với điều kiện chiều dày thành cống q lớn cần giảm chiều dày tăng biện pháp chống thấm Chọn chiều dày cống t =0,30 m 2/ Phân đoạn cống : Tổng chiều dài cống 263 m, khơng thể thi cơng đồng thời lúc mà cống phân thành nhiều đoạn đoạn dài 10 m riên đoạn đầu dài 13 m Tổng cộng 26 đoạn 3/ Nối tiếp thân cống với Cống đặt lớp bê tơng lót dày 0,15 m, chiều dày thân cống 0,4 m Riêng đoạn tháp van có chiều dày 0,5 m để bố trí tháp van 4/ Nối tiếp thân cống với đập: Dùng đất sét nện chặt tạo thành lớp bao quanh thân cống dày 1m, vị trí nối tiếp đoạn cống nên tạo thành gờ để nối tiếp cống với đất tốt 5/ Tháp van : Dạng hình hộp chữ nhật kết cấu bê tơng cốt thép, kích thước (bxl) =(2,9*4)m Đọạn nằm thân đập có chiều dày 0,4 m, đoạn đập đất có chiều dày 0,3 m Cầu tháp: Dài l= 3,6*(41,7-15) =96 m, cao trình mặt cầu cao trình đỉnh đập đất =146,7 m sân tháp có kích thước: (4,2m*5,3 m) , tức khoảng lưu khơng lại xung quanh tháp m +Chiều dày sân 0,15 m (BTCTM200) +Quanh sân bên cầu có bố trí lan can để vận hành an tồn +Cữa van máy đóng mở Bố trí hai cữa van máy đóng mở tháp van Cữa tiêu : Cữa mặt cắt chữ nhật, kết cấu bê tơng cốt thép M200 dày 0,3m, rộng 2,7 m, chiều sâu bể tiêu sâu 0,3 m dài 8m, nối tiếp bể tiêu kênh đoạn kênh mở rộng dần từ 2,7m đến 4,4 m tường bê tơng xoắn vỏ đậu cho thuận nước từ m =0 đến m =1,5, đoạn kênh nối tiếp làm bê tơng lát dài L=17 m SV: Nguyễn Xuân Trường Sơn Trang - 32 - Lớp TH11 Đồ án môn học Thủy Công Thiết kế Đập Đất Chương 6: TÍNH TỐN KẾT CẤU CỐNG I/ Mục đích tính tốn: -Xác định nội lực thân cống ứng với trường hợp khác để tính tốn thép chiều dày thành cống II/ Trường hợp tính : 1/ Khi thi cơng xong cống chưa có nước 2/ Khi thượng lưu MNDBT,cống mở để lấy nước 3/ Khi thượng lưu MNDGC, cống đóng 4/ Khi có động đất Trong giới hạn đồ án tính tốn cho trường hợp thứ III/ Xác định ngoại lực tác dụng lên mặt cắt cống( Tính cho m chiều dài) 1/ Ap lực đất: a/ Trên đỉnh : q1 = K * Σγ i * Z i Trong : K hệ số phụ thuộc vào điều kiện đặt ống chiều sâu chơn ống, tra bảng K =1,40.tra bảng Zi: chiều dày lớp đất đắp lưng cống( xét vị trí đỉnh đập) Zi = Zđđập – (Zđáy cống +Hcống+d) Với d chiều dày thân cống =0,3 m +Chiều cao đất đắp đường bảo hồ Z1 = Ztn =14,6 m +Chiều cao đất đắp đường bảo hồ Z2 = Zbh =18,76 m ⇒ q1 = K * Σγ i * Z i = 1,4 * (γ * Z + γ * Z ) = 1,4(1,97 * 18,76 + 1,94 * 14,6) = 91,3T / m Trong : γ1=γbh=1,97 T/m3 :=βαχφ γ2=γtn =γkđ(1+w) =1,62(1+0,2) =1,94 T/m3 b/Ở hai bên: Biểu đồ áp lực đất có dạng hình thang P1=q1xtg2(450-ϕ/2) ( Trênđỉnh) P’1 =q’1x tg (45 -ϕ/2) (Dưới đáy) Trong q’1 =γđ*H γđ dung trọng đất đắp hai bên thành cống lấy với dung trọng đẩy γđn = γbh- γn =1,97 –1 =0,97 T/m3 Do :P1=q1xtg2(450-ϕ/2)= 84,8 * tg2(450-ϕ/2)= 91,39* tg2(350) =44,78 T/m3 P’1 =q’1x tg2(450-ϕ/2)= [91,39+0,97*2,6]x tg2(350) =46,04 T/m3 2/ Ap lực nước hai bên: Trên đỉnh: Q2=γnxZ2=1*18,46 =18,46 Hai bên: P2=γn*Z2= q2=18,46 P2’=γn(Z2+H)=1*(18,46+2,6)=21,06 Dưới đáy:q3=γn(Z2+H)=21,06 3/Trọng lượng thân: a/ Tấm nắp: q4 =γbt*tnắp=2,5*0,3 =0,75 T/m2 b/Tấm bên : q5 =γbt*tbên =2,5 *0,3 =0,75 T/m2 c/Tấm đáy : q6=γbt*qđáy= 2,5*0,6 =1,5 T/m2 SV: Nguyễn Xuân Trường Sơn Trang - 33 - Lớp TH11 Đồ án môn học Thủy Công Thiết kế Đập Đất 4/Phản lực : q5( H − td − tn) r= q1+q2+q4+q6q3+2* B 1,5(21,65 − 0,6 − 0,3) = 92,58 T/m2 r= 91,39+18,46+0,75+1,5-21,06+2* 3,3 +Sơ đồ phân bố lực: a/ Lực thẳng đứng: q=q1+q2+q4 = 91,39+18,46+0,75 =110,6 T/m2 phân bố bê thành: q5=0,75 T/m2 b/ Các lực nằm ngang: +Bộ phận phân bố đều: P = P1+P2 = 44,78 + 18,46 = 63,24 T/m2 +Bộ phận tuyến tính : Pt = P’1+P’2 –P1-P2 = 46,04+ 21,06 –44,78-18,46 =3,86 T/m2 SV: Nguyễn Xuân Trường Sơn Trang - 34 - Lớp TH11 [...]... cùng với tuyến cống và mặt cắt ngang đập ta xác định sơ bộ chiều dài cống là Lcống = 172 m SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 15 - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất CHƯƠNG I THIẾT KẾ KÊNH HẠ LƯU CỐNG I/ THIẾT KẾ MẶT CẮT KÊNH: Kênh hạ lưu cống được thiết kế trước để làm căn cứ cho việc tính thủy lực cống 1- Tài liệu thiết kế: - Lưu lượng thiết kế: QTKẾ = 4 m3/s (theo tài liệu đã cho) Từ... 0,65 Vậy an tồn về xói trong thân đập CHƯƠNG V TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 11 - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất I/ TRƯỜNG HỢP TÍNH TỐN: Theo qui phạm qui định, khi thiết kế đập đất cần kiểm tra ổn định với các trường hợp sau: 1> Cho mái hạ lưu : - Khi thượng lưu là MNDBT, hạ lưu chiều sâu nước lớn nhất có thể xảy ra, thiết bị chống thấm và thốt nước làm... một trong những cơng trình quan trong ở khu đầu mối Ở phần thiết kế đập đất cấp của cơng trình được xác định là cấp II, do đó cống ngầm lấy nước dưới đập cũng thuộc cấp II Kết luận: Từ 2 điều kiện trên ta chọn cấp cơng trình là cấp II 3> Các chỉ tiêu thiết kế: Với cơng trình cấp II, ta xác định được các chỉ tiêu cần thiết cho việc tính tốn thiết kế cống như sau: - Tần suất lưu lượng P% = 0,5% - Hệ số... điểm A ta sẽ xác định được Kminminmin Trong phạm vi đồ án này, chỉ u cầu tìm Kminmin ứng với điểm chân ra A ở chân đập 2> Các bước tính tốn : - Chia khối trượt thành các dải có chiều rộng b; chọn b = 10 (m) - Áp dụng cơng thức tính hệ số an tồn của Ghecxevanốp: SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 12 - Đồ án mơn học Thủy Cơng K= Thiết kế Đập Đất ∑(N n − Wn ) tgϕ n + ∑ C n l n ∑T (4-1) n ϕ n, Cn... lát - Chiều dày tấm bê tơng xác định theo điều kiện ổn định chống đẩy nổi và lật, trong đồ án này sơ bộ lấy chiều dày = 25cm - Kích thước tấm bê tơng chọn: (bxh) = (70x70) cm SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 13 - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất - Phạm vi lát mái thượng lưu được tính từ ∇ ĐỈNH ĐẬP = 108 m xuống dưới cao trình mực nước chết một đoạn là 1,5hs1% Ta có 1,5 hs1% = 3,54... tiếp tục giả thiết nhiều lần kết quả cuối cùng chọn d =0,3 m Ta chọn d=0,3 m là phù hợp vì đảm bảo nước nhày nhập trong bể b/ Xác định chiều dài bể tiêu năng: Chiều dài Lbể được xác định theo cơng thức: Lbể = β*Ln+Lr Trong đó Lr là chiều dài nước rơi: Lr =2* hk ( P + 0,35hk ) ; hk =2/3Eo =2/3*2,80 =1,86 m SV: Nguyễn Xuân Trường Sơn Trang - 31 - Lớp TH11 Đồ án môn học Thủy Công Thiết kế Đập Đất Lr =2*... tính tốn thiết kế cống như sau: - Tần suất lưu lượng P% = 0,5% - Hệ số vượt tải: SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 14 - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất + Trọng lượng bản thân cơng trình n = 1.05 + Ap lực thẳng đứng của trọng lượng đất n = 1.10 + Ap lực bên của đất n = 1.20 + Ap lực nước trong cống n = 1.00 - Hệ số điều kiện làm việc m = 1.00 - Hệ số tin cậy Kn = 1.20 * Tài liệu cho trước... chữ nhật, kết cấu bê tơng cốt thép M200 dày 0,3m, rộng 2,7 m, chiều sâu tại bể tiêu năng sâu 0,3 m dài 8m, nối tiếp giữa bể tiêu năng và kênh là đoạn kênh mở rộng dần từ 2,7m đến 4,4 m bằng tường bê tơng xoắn vỏ đậu cho thuận nước từ m =0 đến m =1,5, đoạn kênh nối tiếp làm bằng bê tơng tấm lát dài L=17 m SV: Nguyễn Xuân Trường Sơn Trang - 32 - Lớp TH11 Đồ án môn học Thủy Công Thiết kế Đập Đất Chương... =2,5 *0,3 =0,75 T/m2 c/Tấm đáy : q6=γbt*qđáy= 2,5*0,6 =1,5 T/m2 SV: Nguyễn Xuân Trường Sơn Trang - 33 - Lớp TH11 Đồ án môn học Thủy Công Thiết kế Đập Đất 4/Phản lực nền : q5( H − td − tn) r= q1+q2+q4+q6q3+2* B 1,5(21,65 − 0,6 − 0,3) = 92,58 T/m2 r= 91,39+18,46+0,75+1,5-21,06+2* 3,3 +Sơ đồ phân bố lực: a/ Lực thẳng đứng: q=q1+q2+q4 = 91,39+18,46+0,75 =110,6 T/m2 phân bố 2 bê thành: q5=0,75 T/m2 b/ Các... c-c cách cữa van 1 đoạn là Lc = 1,4 4*a = 1,44*0,15 =0,21 m Sơ bộ chọn cữa van ở giữa mái đập thượng lưu, từ đó xác định được chiều dài từ cữa van đến cuối cống :∑L =195,90 m HÌNH VẼ MINH HOẠ TÍNH ĐƯỜNG MẶT NƯỚC Jtbình = SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 25 - Đồ án mơn học Thủy Cơng 140,5 Thiết kế Đập Đất 146,7 M=3,6 m=4 113,04 2m m 111,04 m 195,90m SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - ... thân đập CHƯƠNG V TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 11 - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất I/ TRƯỜNG HỢP TÍNH TỐN: Theo qui phạm qui định, thiết kế đập đất. .. Trường Sơn Lớp TH11 Trang - - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất Qua tài liệu cung cấp, đất đắp đập đất lớp có hệ số thấm lớn nên cần có thiết bị chống thấm cho thân đập Từ tài liệu cho ta phân... ngang đập ta xác định sơ chiều dài cống Lcống = 172 m SV: Nguyễn Xn Trường Sơn Lớp TH11 Trang - 15 - Đồ án mơn học Thủy Cơng Thiết kế Đập Đất CHƯƠNG I THIẾT KẾ KÊNH HẠ LƯU CỐNG I/ THIẾT KẾ MẶT