1 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Cơng trình đư c hồn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG PH M CƯ NG NGHIÊN C U KI M TRA Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: GS.TS NGUY N TH HÙNG N Đ NH Đ P CHÍNH Ph n bi n 1: TS NGUY N VĂN MINH KRÔNG H’NĂNG KHI NÂNG CAO M C NƯ C DÂNG BÌNH THƯ NG SO V I THI T K BAN Đ U Ph n bi n 2: PGS.TS PHAN CAO TH Chun ngành: Xây d ng cơng trình th y Mã s : 60.58.40 Lu n văn ñư c b o v trư c H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 12 tháng năm 2012 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng Đà N ng - Năm 2012 M Đ U Cơ s khoa h c th c ti n c a đ tài H ch a nư c Krơng H’năng có ñ p gi nư c b ng ñ t ñ p; d ng ñi n ngày tăng c a ngành kinh t sinh ho t c a nhân dân c nư c Lu n văn g m có n i dung sau: lư ng nư c ñ n h n y d i dào; hi n ban qu n lý h có ý 1- T ng quan cơng trình th y ñi n Krông Hnăng; ñ nh nâng cao m c nư c dâng bình thư ng đ tăng dung tích h u ích 2- Tìm hi u mơđun SEEP/W, SLOVE/W thu c b GEO - c a h ch a, nh m tăng ñi n lư ng hàng năm Do ñó, vi c nghiên c u ki m tra n ñ nh ñ p Krông H’năng, m c nư c dâng bình thư ng đư c nâng cao r t c n thi t, nh m giúp quan h u quan có nh ng gi i pháp thích h p th c hi n Các cách gi i toán th m thi t k hi n thư ng ch SLOPE Office c a GEO - SLOPE International - Canada 3- Nghiên c u gi i toán th m hai chi u b ng phương pháp ph n t h u h n 4- Tính tốn ch y ph n m m SEEP/W, SLOVE/W đ tính th m qua đ p Krơng H’năng ki m tra n ñ nh c a ñ p nâng g n ñúng ñơn gi n; nhi u trư ng h p l i gi i d n ñ n sai cao m c nư c dâng bình thư ng so v i thi t k ban ñ u s l n Đ i tư ng ph m vi nghiên c u Ngay v i s phát tri n m nh m c a phương pháp s Đ i tư ng ph m vi nghiên c u c a đ tài dịng th m qua cơng c máy tính nói chung, có th tìm đư c l i gi i c a toán n n ñ p Krông H’năng n m sông Ea Krông Hnăng nhánh sông th m sát v i th c t tốn có hình d ng biên ph c t p, v i l n th c a sơng Ba đ a ch t khơng đ ng nh t, tốn ph ng hay khơng gian, th m n Phương pháp nghiên c u ñ nh không n ñ nh Đ gi i quy t m c tiêu nêu trên, lu n văn đưa phương Mơđun SEEP/W, SLOVE/W thu c b ph n m m Geoslope, pháp nghiên c u sau: gi i toán th m theo phương pháp ph n t h u h n có nhi u ưu - Ti n hành thu th p thông tin, s li u tính tốn, th ng kê m ki m tra, tính tốn th m n đ nh cho đ p đ t; t ban qu n lý d án, s xây d ng liên quan đ n đ p Krơng lu n văn ch n ph n m m ñ H’năng tính tốn, ki m tra n đ nh đ p Krông H’năng nâng cao m c nư c dâng bình thư ng so v i thi t k ban ñ u - Sưu t p tư li u v lý thuy t, mơ hình tốn liên quan đ n dịng th m qua đ p đ t hi n có thơng qua Internet, thư vi n M c tiêu n i dung nghiên c u c a ñ tài T nh ng lý trên, ñ tài ñ t m c tiêu nghiên c u nh hư ng v th m n đ nh c a đ p Krơng H’năng nâng cao - Nghiên c u ng d ng mơ hình tốn mơ t dịng th m hai chi u đ tính tốn dịng th m - ng d ng ph n m m tính th m Geo-slope d a phương m c nư c dâng bình thư ng so v i thi t k ban ñ u; t đưa pháp PTHH đ tính th m cho đ p Krơng H’năng ki m tra n ñ nh gi i pháp k thu t phù h p ñ gi nâng cao m c nư c dâng bình thư ng so v i thi t k ban ñ u n ñ nh ñ p ñáp ng nhu c u s C u trúc c a Lu n văn Ngoài ph n m ñ u, k t lu n ki n ngh tài li u tham kh o, lu n văn g m có chương sau : Chương T NG QUAN V CƠNG TRÌNH THU H’NĂNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TH M QUA Đ P Đ TH Chương 1: T ng quan v cơng trình th y n Krơng H’Năng phương pháp tính th m qua ñ p ñ t h ch a Chương 2: Gi i thi u v ph n m m Geo – Slope Chương 3: ng d ng ph n m m geo - slope đ tính th m qua ĐI N KRƠNG CH A 1.1 V trí cơng trình Cơng trình đ u m i thu n Krơng Hnăng d ki n ñư c xây d ng t i đ nh thác thu c nhánh Sơng Krơng Hnăng có t a đ đ a lý t i: đ p Krơng H’Năng ki m tra n đ nh c a ñ p nâng cao m c - X = 577 226,93 nư c dâng bình thư ng so v i thi t k ban ñ u - Y = 143 1142,28 (VN2000) C m cơng trình đ u m i áp l c h ch a thu c đ a ph n xã Ea Sơ huy n Ea Kar xã Cư Prao Huy n Ma Đrăk, t nh Đăk Lăk Tuy n lư ng, nhà máy, tr m phân ph i ñi n thu c ñ a ph n xã Ea bar huy n Sơng Hinh t nh Phú n V trí cơng trình cách thành ph Tuy Hồ kho ng 90km v phía Tây 1.2 T ng quan v cơng trình 1.2.1 Các thơng s cơng trình B ng 1.1 Các thơng s cơng trình Thơng s Đơn v Giá tr MNDBT m 255 MNC m Wtb 10 m 171,6 Wc 10 m 59,3 Whi 106 m3 112,3 Hmax m 120,6 Hmin m 101,6 Htt m 108,1 Qmax m3/s 68 242,5 Đơn v Giá tr Qñb m /s 12,9 Nlm MW 64 Nñb MW 12,1 Eo 106 kWh 247,72 Cao trình phân th y h ch a ñ u n m cao m c nư c dâng Emùa mưa 106 kWh 56,60 h ch a th p nh t t 9m ñ n hàng ch c mét, cịn l i v trí khác r t Emùa khô 106 kWh 191,12 S t máy t Hsdlm gi 3856 Thông s N u m c nư c dâng bình thư ng nâng cao thêm 2m, dung tích h u ích c a h s tăng thêm ñư c: ∆V = 27,34.106 m3; ñây m t lư ng nư c l n, quí báu Tóm l i có th đ n k t lu n h thu n Krơng Hnăng ñi vào v n hành kh tái t o b h s m cñ r ty uc c b , qui mơ nh so v i dung tích tu i th theo thi t k ñã qui ñ nh c ah cao, ñ nh phân th y r ng nên khơng có kh th m m t nư c c a h ch a b Đi u ki n ñ a ch t vùng n Tuy n ñ p ch y u n m ph m vi phân b c a thành t o ñá granit ph c h Qu Sơn, tích t b r i bãi b i ven sơng lịng sơng, m t ph n đá bazan tu i N2-Q1 tr m tích Neogen Tuy n tràn n lư ng n m ph m vi phân b 1.2.2 Các ñi u ki n t nhiên c a ñá granit,ph n n n kênh x ñ t ñ i IA1, ph n mái kênh n m 1.2.2.1 Khí tư ng th y văn Các đ c trưng khí h u, th y văn xác ñ nh ch y u d a vào tài li u quan tr c c a tr m khí tư ng th y văn lưu v c ph m vi phân b l p b i tích th m sơng m m y u c n có bi n pháp gia c đ đ m b o n ñ nh n n mái kênh c Đ ng ñ t V ñ ng ñ t khu v c, theo b n ñ phân vùng ñ ng đ t (Quy 1.2.2.2 Đ a hình Vùng n cơng trình tương đ i b ng ph ng, thu n ti n cho chu n Xây d ng Vi t Nam năm 1997) c a Vi n v t lý Đ a c u vùng vi c b trí h ng m c cơng trình chính, khu ph tr , công tác d n nghiên c u n m khu v c phát sinh ñ ng đ t Imax = (MSK-64) dịng thi cơng Cơng tác kh o sát đ a hình khu v c vùng h , vùng d Khống s n lịng h n ñ ñ m b o kh i lư ng, ch t lư ng tài li u tr c đ a, đ a hình đ Theo tinh th n công văn s 522 CV/ĐCKS - ĐTĐC ngày l p TKKT.1 th y n Krơng Hnăng tháng năm 2002 c a C c ñ a ch t & khoáng s n Vi t Nam (nay 1.2.2.3 Đ a ch t thu c B tài nguyên khoáng s n & Mơi trư ng) ti n hành ño v a Đi u ki n ñ a ch t vùng h ñi u tra khu v c b h co lịng h h p đ d c ñ a hình tương ñ i tho i kho ng 100 – 300 v y kh s t l tái t o b h r t ch m đ ng th i ch có th quy mơ nh t l 1/50.000 chưa phát hi n m khống s n có ý nghĩa vùng ng p h ch a, vùng xây d ng cơng trình 9 10 đ ng th m ph m vi ph n l n chi u dài ñ p th m g n e V t li u xây d ng thiên nhiên V t li u xây d ng t i ch g m: ñ t, ñá ñ p ñ p, cát s d ng cho bê tơng t ng l c, đá dăm cho bê tơng đ m b o đ ñ t ph ng, nghĩa dòng th m g n vng góc v i tr c d c c a ñ p Trong ñ p cao xây d ng vùng núi, ho c ñ p yêu c u xây d ng xây d ng sơng su i h p chuy n đ ng c a dịng th m có 1.3 Khái ni m chung v hi n tư ng th m ñ t tính khơng gian rõ r t Chuy n đ ng ch m c a nư c qua ñ t thư ng ñư c g i th m Hi n tư ng mao d n th m khơng áp: Th m qua đ p đ t s chuy n đ ng c liên t c s t o thành dịng th m đ t Trong đá th m khơng áp có m t bão hịa m t thống t do, v y phía q trình thi t k thi cơng cơng trình xây d ng b n, đ c m t bão hịa hình thành vùng đ t có đ bi t cơng trình thu l i h ch a nư c vi c tính tốn th m c a l c mao d n Chi u cao mao d n s phân b ñ ph i r t th n tr ng có tính quy t đ nh đ n s vùng mao d n ph thu c vào kích thư c k r ng gi a h t đ t n đ nh tính Lý thuy t b n v th m: S chuy n đ ng th m mơi trư ng r ng c a ñ t ñư c di n dư i tác d ng c a l c tr ng trư ng có chênh l ch c t nư c gi a ñi m khác 1.4.1 Theo phương pháp h c ch t l ng L i gi i c a S.N.Numêr p, gi i tốn th m qua đ p đ t đáy r ng h u h n, mái thư ng lưu có đ d c m, n n khơng th m n m V i trư ng h p th m t ng, chuy n ñ ng th m tuân theo ñ nh Q = Kt ω I mc añ t 1.4 Th m qua ñ p ñ t n n không th m lâu dài c a h ch a lu t Đacxy: m gi m d n dư i tác d ng (1.1) T công th c (1.1) cho th y lưu lư ng t l b c nh t (hàm n tính) v i grien th m Đó trư ng h p th m t ng thư ng x y mơi trư ng đ t h t nh Th m có áp th m khơng áp: Th m qua n n dư i đáy cơng tình th y v i m t biên b ch n b i l p khơng th m dư i đ p bê tơng th m có áp, áp su t t i biên phía c a dịng th m l n áp su t khí tr i Trong trư ng h p h s th m c a v t li u thân cơng trình th y ho c b n đáy cơng trình th y nh nhi u l n so v i h s th m c a n n Th m ph ng th m không gian: Đ i v i đ p xây d ng sơng đ ng b ng thư ng có chi u cao nh , chi u dài l n, chuy n ngang, h lưu khơng có nư c, có thi t b thoát nư c g i ph ng Lưu lư ng th m q m t ño n ñ p dài m t ñơn v ñư c xác ñ nh sau: q =q = r k H2 (1.12) L + H f + (L + H f )2 + H f 1 1.4.2 Theo phương pháp th y l c a Đ p đ t đ ng ch t khơng có thi t b nư c Có r t nhi u nghiên c u ki n ngh v cách gi i toán th m b ng phương pháp thu l c, đư c s d ng ph bi n nh t phương pháp phân ño n vi n s N.N.Pavơlơpxki đưa ra, đ n ñã ñư c áp d ng ph bi n b Đ p đ t đ ng ch t có thi t b nư c Khi h lưu đ p có nư c ta có: 11 q= 12 k h − (h + a )     ( L + ∆L )  (1.25) Trư c phương pháp h c ch t l ng chưa phát tri n, c Đ p đ t có tư ng lõi m m ngư i ta ñã dùng phương pháp t l ñư ng th ng ñ gi i nh ng Gi i theo phương pháp bi n ñ i ñ t lõi gi a có h s th m k0 r t nh thành đ p đ ng ch t có h s th m k (b ng cách, theo ñi u ki n t n th t th m qua lõi gi a qua kh i ñ t thay th b ng nhau) Khi ta l i tr v gi i toán th m c a m t ñ p ñ ng ch t d Đ p đ t có tư ng nghiêng: th m nư c ( h s th m k0 ), th c t chi u dày tư ng nghiêng thay ñ i d n, xu ng phía dư i chi u dày l n, sơ đ tính tốn ta dùng chi u dày trung bình c a hai m t c t ch ngang m c chân ñ p Phương pháp gi i tốn có th áp d ng phương pháp bi n ñ ñ p có tư ng nghiêng v đ p đ ng ch t gi đ nh 1.5 Th m có áp qua n n ñ t ñ ng nh t dư i đáy cơng trình 1.5.1 Phương pháp gi i tích v i cơng trình nh Đ i v i cơng trình v a l n, ngư i ta thư ng dùng phương pháp t l ñư ng th ng đ sơ b đ nh kích thư c pháp h c ch t l ng ñ ch nh lý l i 1.5.2 Các phương pháp th c nghi m Trong th c t xây d ng, hình d ng ñư ng vi n dư i ñ t ñư ng biên c a mi n th m thư ng mn v đơi r t ph c t p, không th dùng phương pháp gi i tích, ngư i ta thư ng v lư i th m b ng phương pháp th c nghi m Có ngư i ta l y m u đ t làm mơ hình thí nghi m th m, thư ng dùng nh t nh ng phương pháp d a nguyên lý tương t c a chuy n đ ng th c a dịng th c nghi m n hình: a Phương pháp h c ch t l ng a Phương pháp EGĐA xác Vi n s N.N.Pavơlơpxki ngư i đ u tiên gi i tốn th m dư i đáy cơng trình b ng phương pháp h c ch t l ng V i cơng c tốn h c hàm gi i tích m t bi n ph c z = x + iy, tác gi ñã tìm đư c th v ph c c a dịng th m m t s tốn đơn gi n b Phương pháp h c ch t l ng g n ñúng Phương pháp h s s c kháng th c ch t m t bi n th c a phương pháp phân ño n Đư ng vi n dư i ñ t ñư c chia thành nh ng ño n th ng ñ ng nh ng ño n n m ngang ñư c dùng nhi u đơn gi n, m c xác ñ m b o yêu c u ñ i nư c v i dịng n ho c dịng nhi t Sau ñây hai phương pháp Bao g m ba phương pháp sau: Phương pháp cho k t qu tốn th m qua n n cơng trình Hi n phương pháp v n b ph n đ đ p, sau dùng phương pháp v lư i ho c phương Khi tính th m qua đ p có tư ng nghiêng làm b ng lo i đ t nư c thư ng lưu c Phương pháp t l ñư ng th ng Pavơl pxki, ñã nghiên c u dùng máy EGĐA v lư i th m v i lo i ñư ng vi n dư i đáy cơng trình khác Bi n pháp có ưu m đ m b o m c xác cao, gi i đư c trư ng h p ñ t n n khơng đ ng nh t, khơng đ ng hư ng ho c g m nhi u l p ñ t có h s th m khác Hi n dùng phương pháp EGĐA có th gi i đư c nh ng tốn khơng gian ph c t p.[6] b Phương pháp thí nghiêm máng kính Ngư i ta l y đ t n n cơng trình đ đ y lịng máng kính t o thành mi n th m, đ t mơ hình ñ ñ p r i ti n hành thí nghi m 13 14 cho dòng th m qua t thư ng lưu v h lưu Thông qua quan tr c s thu th p ñư c nh ng s li u c n thi t Phương pháp th hi n b Phương pháp ph n t h u h n Mi n th m ñư c chia thành nh ng tam giác có kích thư c đư c nh ng ñi u ki n th c t t n xác hình d ng khác phù h p v i biên tuỳ theo nh ng khu v c 1.5.3 Phương pháp ñ gi i v lư i b ng tay khác Cơ s c a phương pháp b o ñ m xây d ng ñư c m t Các công th c b n - Trong tốn th m ph ng, n đ nh, s lư i th m n hình có m t lư i đ u hình vng cong phân b c t nư c H(x,y) t i m t ñi m b t kỳ ñư c xác ñ nh d a vào 1.5.4 Các phương pháp s : c t nư c t i ñ nh (i, J, m) Sau trình bày hai phương pháp s thông d ng phương pháp sai phân phương pháp ph n t h u h n a Phương pháp sai phân Mi n th m ñư c chia thành nh ng hình ch nh t có kích thư c b ng a x b Các ñ i lư ng vi phân dh, dx, dy ñư c chuy n thành ñ i lư ng sai phân tương ng, ∇h, ∇x, ∇y Nh ng ñ o hàm riêng c p c p : ∂h , ∂h , ∂x ∂y ∂ 2h , ∂ h ñư c chuy n sang t sai phân ∂x ∂y ] (1.48) 1.6 Th m có áp qua n n đ t khơng đ ng nh t dư i đáy cơng trình Bài tốn th m qua n n đ t khơng đ ng nh t ñã ñư c nghiên c u ñ t m c ñ nh t ñ nh v lý lu n hai trư ng h p sau: 1) N n ñ t g m nhi u l p th m đ ng nh t, m i l p có m t h s th m khác (Kñ) khác h s th m theo phương ngang (Kn) Đó trư ng h p ñ t ∂h h ( x + a , y ) − h( x, y ) → ∂x a tr m tích thư ng g p vùng bãi b i v i Kn > Kñ 1.6.1 H s th m trung bình (1.47) ∂h h ( x , y + b ) − h ( x, y ) → ∂y b ∂ 2h h( x, y + b) − 2h( x, y ) + h( x, y − b) → ∂y b2 Phương trình sai phân đơn gi n đư c dùng đ gi i tốn th m có ñi u ki n biên ph c t p nh ng c ñi m v k thu t chia lư i [ 2) N n đ t có m t l p có h s th m theo phương th ng đ ng d a vào cơng th c sau ñây: ∂ 2h h ( x + a , y ) − 2h ( x , y ) + h ( x − a, y ) → a ∂x H i He = N N N H i J m J H m Khái ni m v h s th m trung bình Ktb đư c áp d ng trư ng h p l p ñ t s p x p song song dòng th m ch y d c theo l p ñ t ho c ch y theo phương th ng góc v i l p đ t a Dòng ch y th m ch y d c theo l p ñ t Trong trư ng h p grañien thu l c l p ñ t đ u phân b gi ng Ta có cơng th c tính h s th m trung bình sau: 15 n ∑ ki ti K = i =1 tb n ∑ ti i =1 16 (1.52) Đ ñơn gi n tốn N.N.Pavơlơpxki s th m qua ñ p n n ñ c l p nhau, v i đư ng dịng phân chia qua ñáy ñ p Lưu lư ng th m chung ñư c xem q = qñ + qn Trong ñó qñ , qn l n lư t lưu lư ng th m qua ñ p qua nên Cơng th c đư c rút t u ki n lưu lư ng th m qua n n Lưu lư ng th m qua ñ p n n là: b ng t ng lưu lư ng th m qua l p ñ t.[6] q=k b Dịng th m ch y th ng góc v i l p ñ t Trong trư ng h p có m t lưu lư ng th m khơng đ i ch y c a A.E.Damarin v i gi thi t sau: 1) T n th t c t nư c th m qua l p b o h tư ng nghiêng 1.6.2 Góc gãy c a ñư ng dòng vư t qua hai l p ñ t khác Góc gãy ñư c xác ñ nh d a vào ñi u ki n liên t c ( lưu b ng không; 2) Tư ng nghiêng có chi u dày trung bình δ mái dóc trung lư ng qua m t bó dịng ngun t khơng đ i ) (1.57) bình; 3) T n th t c t nư c d c sân trư c bi n ñ i theo ñư ng 1.7 Th m qua ñ p ñ t n n th m nư c Trong th c t thư ng hay g p lo i ñ p ñ t ñ p n n th m nư c, h s th m c a ñ p khác v i h s th m c a n n Đ c bi t ý trư ng h p n n th m nư c m nh H s th m c a n n ñ sâu t ng th m nư c nh hư ng l n ñ n lưu lư ng th m, v trí hình d ng đư ng bão hồ Nh ng tốn thu c d ng ph c t p, ph i đ c p đ n mơi trư ng nhi u l p ñi u ki n biên ph c t p Vì v y cách gi i toán thu c lo i r t b h n ch , ph n l n ch cho k t qu tính tốn g n ñúng, ñơn gi n 1.7.1 Th m qua ñ p n n ñ ng ch t Trên n n th m v i chi u dày t ng th m có h n, kđ < kn, h lưu có nư c, v t nư c hình lăng tr (1.59) S d ng phương pháp gi i c a N.N.Pavơlơpxki có s b sung h i = k' H tb L i i l ω1.k1.J1 = ω2.k2.J2 h2 − h2 (h − h )T +k d 2L n L − ∆L + 0,4T b b h 1.7.2 Th m qua ñ p có tư ng nghiêng sân ph qua l p đ t Do đó: k d ng gi thi t th ng 1.7.3 Th m qua đ p có tư ng nghiêng tư ng Trong trư ng h p h s th m c a ñ p n n khác nhau, h lưu có nư c Phương trình lưu lư ng th m qua tư ng nghiêng tư ng có d ng: q=k H − z − h2 H −h 1 +k 1T t r δ 2δ sin α t r (1.67) 1.8 Th m quanh b bên vai cơng trình Các cơng trình th y l i thư ng k ti p v i b ñ t ho c m t cơng trình th m nư c m c nư c thư ng lưu dâng cao nư c s th m quanh b ( ho c bên vai ) cơng trình v phía h lưu 17 18 Hi n tư ng th m quanh b ho c bên vai cơng trình n u khơng x lý t t có th gây s t mái b ho c gây sình l y bãi h lưu 1.8.1 Trư ng h p t ng không th m n m ngang Gi i tốn th m khơng gian d a vào sơ ñ phép gi i m t tốn th m có áp dư i đáy cơng trình, thay th cho c t nên ngư i ta tính tốn r t sơ lư c theo phương pháp t l ñư ng th ng áp l c nư c ñ y ngư c W dư i đáy cơng trình t ng h p l c tĩnh W1 l c th m Wth Khi tính áp l c th m ngư i ta nhân thêm m t h s α xét t i tác d ng gi m nh áp l c th m c a màng ch n αH   (1.77) W = W + W = γ b H +  th nư c tốn th m có áp ta ph i dùng hàm s h2 / 1.8.2 Th m quanh vai ñ p sau lưng tư ng bên n  2  1.9.3 Lưu lư ng th m Các ñ p tràn xây n n khơng ph i đá thư ng n i ti p v i Lưu lư ng nư c th m qua n n đá có th r t l n, nh t qua b b ng m t tư ng bên d ng tư ng cánh gà Khi tính th m, ngư i ta lo i đá n t n nhi u Thí d qua n n sa th ch c a đ p Tơrempơ lưu d a vào k t qu ñã rút ñư c nh ng tốn th m có áp lư ng th m 2m3/s , qua n n ñ p Camarát lưu lư ng th m ñ t dư i đáy cơng trình 11m3/s 1.8.3 Tính th m quanh b đ p đ t Chúng ta có th gi i g n tốn d a vào sơ ñ lư i th m, k t qu cho th y v i toán th m quanh b , ñ sâu nư c ñ u l n tr s th tương ng c a tốn th m có áp 1.9 Th m qua n n đá dư i đáy cơng trình 1.9.1 Đ c ñi m c a th m qua n n ñá N n ñá nói chung có ñ r ng nh nên có th b qua hi n tư ng th m qua khe r ng Th m qua n n ñá ch y u qua khe n t M t n n đá thư ng có khe n t r ng t vài ly ñ n vài centimét, trình ki n t o, ño n t ng, trư t n mìn đào móng ho c tác d ng phong hố gây nên vv Nư c th m k n t khơng tn theo đ nh lu t Đacxi cho đ n cịn đư c nghiên c u Ch trư ng h p kh i ñá n n l n, khe n t nh đ u m i có th coi có m t thu c tính n n ñ t 1.9.2 Áp l c th m Nư c th m khe n t n n đá dư i đáy cơng trình h lưu Vì chưa bi t đư c quy lu t tiêu hao c t nư c th m 19 20 Chương GI I THI U V 2.1.3 Phương pháp tính tốn th m b ng mơ hình tốn PH N M M GEO – SLOPE 2.1.3.1 M c đích nhi m v c a vi c tính tốn th m Ph n m m GEO-SLOPE ph n m m thương m i n i ti ng, M c đích: C n ph i tính tốn th m qua thân ñ p, n n ñ p ñ dùng ñ gi i toán th m n ñ nh c a cơng ty GEO-SLOPE làm s tính tốn n đ nh mái, k t c u ch ng th m, k t c u b International- Canada; Ph n m m có nhi u modun chuyên d ng ph n tiêu nư c h p lý kinh t nh t khác ñư c thi t k có giao di n đ h a thân thi n đ vi c tính tốn đư c liên hoàn ti n l i cho ngư i s d ng modun Trong tính tốn th m, c n ph i xác đ nh thơng s c a dịng th m thân đ p, n n ñ p b ñ p sau ñây: - Xác ñ nh lưu lư ng th m qua thân ñ p qua n n SEEP, SLOVE… Cơ s lý thuy t ñ xây d ng l i gi i s c a ph n m m phương pháp ph n t h u h n Đ tin c y v k t qu tính tốn - Xác đ nh v trí đư ng bão hịa - Xác ñ nh gradient th m (ho c lưu t c th m) c a dòng ch y c a ph n m m ñã ñư c ki m nghi m, ñáp ng t t cho toán thân ñ p, n n ñ p nh t ch dịng th m th m n đ nh ña d ng th c t 2.1.3.2 Phương pháp tính tốn th m 2.1 Gi i thi u t ng quan v SEEP a Cơ s lí lu n c a SEEP/W 2.1.1 Gi i thi u v mơ hình mơi trư ng làm vi c SEEP/W m t modun thu c ph n m m ñ a k thu t b GEO-SLOPE Office c a GEO-SLOPE International- 2.1.2 Kh c a SEEP SEEP/W có th phân tích tốn: dịng th m có áp, khơng áp, ng m mưa, th m t Dịng th m đ t bão hịa khơng bão hịa tn theo đ nh lu t th m Darcy: q = kjω ho c có th vi t dư i d ng v = kj Lưu lư ng vào kh i phân t ñ t bi n thiên theo ñ th tích ∆θ Canada b n ch a nư c nh hư ng t i m c nư c ng m, áp l c nư c l r ng dư th m n đ nh khơng n đ nh Trư ng h p th m n ñ nh Qvào – Qra = ∆θ =0 b Phương trình th m Phương trình vi phân t ng quát ñi u ki n có áp l c nư c l r ng ph c t p (khi h ch a b t ñ u + Trư ng h p dịng n đ nh  ∂  ∂H  ∂  ∂H + Q =  Kx  +  Ky ∂x  ∂x  ∂y  ∂y  dâng ho c rút nư c) + Trư ng h p dịng khơng n đ nh SEEP/W ghép đơi v i SLOVE/W phân tích n đ nh mái d c SEEP/W ghép đơi v i CTRAN/W phân tích lan truy n v t nhi m đ t đá SEEP/W ghép đơi v i SIGMA/W đ gi i quy t tốn c k t th m h lưu ∂  ∂H  ∂  ∂H  ∂H  Kx  +  Ky  + Q = S0 ∂x  ∂x  ∂y  ∂y  ∂t m 21 22 Ngoài ra, SEEP/W s d ng hàm th m, th hi n m i quan 2.3 C u trúc mơ hình h gi a h s th m áp l c nư c l r ng, hàm lư ng ch a nư c th 2.3.1 Khung giao di n tích v i áp l c nư c l r ng ñ t 2.3.2 C u trúc c a l nh DEFINE Lưu lư ng th m qua ñ p tính g n theo cơng th c: Q = q.Ltb Thanh th c đơn bng (Menu Bar): File, Edit, Set, View, 2.2 Gi i thi u t ng quan v modun SLOVE 2.2.1 Gi i thi u v mô hình mơi trư ng làm vi c SLOVE/W m t modun thu c b SEEP/W dùng cơng c đ đ u n: KeyIn, Draw, Sketch, Modify, Tool, Help GEO-SLOPE Officeb c a GEO - SLOPE International- Canada SLOVE/W ph n m m giao di n đ h a, 32 bít có th ch y h u hành Win 95/98/NT/2000 XP 2.2.2 Kh c a SLOVE SLOVE/W phân tích n đ nh mái đ t – đá theo phương pháp cân b ng gi i h n kh i đ t bão hịa khơng bão hịa như: Thanh cơng c ( Tool bar) g m lo i: - Thanh cơng c ( Standard Toolbar): g m nút ñ thao tác t p, in, chép… - Thanh cơng c ch đ ( Mode Toolbar): G m nút nh p ch ñ thao tác ñ hi n th so n th o ñ i tư ng văn b n ñ th - Thanh công c xem ưu tiên( View Prerences Toolbar): G m nh ng nút ñ hi n t t nh ng ưu tiên hi n th + Mái d c đ ng nh t, khơng ñ ng nh t n n ñá Thanh công c lư i( Gird Toolbar) :Đi u n, hi n th ô lư i + Mái d c ch u t i tr ng ngồi có c t gia c Thanh cơng c Zoom: u n phóng to – thu nh + Tích h p v i SEEP/W phân tích n đ nh mái d c ñi u ki n áp l c nư c l r ng ph c t p + Tích h p v i SIGMA/W phân tích n đ nh theo ph n t h u h n + Phân tích n đ nh mái d c theo xác xu t 2.2.3 Phương pháp tính tốn n đ nh mái ñ p ñ t 2.2.3.1 M c ñích nhi m v c a vi c tính n đ nh Xác ñ nh h s n ñ nh nh nh t c a mái đ p, t ch n h s mái, kích thư c đ p h p lý v k thu t thi công 2.2.3.2 Phương pháp tính tốn n đ nh Modun SLOPE/W c a hãng GEO-SLOPE International Ltd c a Canada cho phép tính tốn n đ nh theo r t nhi u phương pháp khác phương pháp Morgenstern, Ordinary, Bishop, Janbu 23 24 B ng 3.2 K t qu tính th m TH Chương NG D NG PH N M M GEO-SLOPE Đ TÍNH TH M VÀ N Đ NH C A Đ P KRÔNG H’NĂNG KHI NÂNG CAO M C NƯ C DÂNG BÌNH THƯ NG SO V I THI T K BAN Đ U STT q th m q th m Gradient l n nh t dư [Jcp] qua ñ p qua n n n n (m3/s-m) (m3/s-m) t i chân khay (Jxy max) MC Lịng sơng 6,436e-006 1,368e-005 0,48 1.15 3.1 Các trư ng h p tính tốn Vai ph i 1,656e-006 3,446e-005 0,69 1.15 3.1.1 Trư ng h p Vai trái 0.36 1.15 5,41e-006 3,315e-006 (Xem ph l c 2) MNDBT thi t k ban ñ u +255 m, MNTL = MNDBT 3.1.2 Trư ng h p MNDBT nâng lên 2m so v i thi t k ban ñ u, m c nư c thư ng lưu MNDBT +257 m 3.2.2 K t qu tính n đ nh B ng 3.3 K t qu tính n ñ nh TH MC Kmin.min TH l y sau Lịng sơng L p đ t đ p đ p thư ng lưu k = 2,0 x 10-5 cm/s L p ñ t n n 1: k = 8,0 x 10-3 cm/s Vai ph i -4 L p ñ t n n 2: k = 5,0 x 10 cm/s L p ñ t n n 3: k = 6,0 x 10-5 cm/s L p ñ t n n 4: Vai trái -4 k = 3,0 x 10 cm/s 3.2 K t qu tính th m n ñ nh MC Cung trư t thư ng lưu 1,679 1,737 1,666 1,736 Cung trư t h lưu 1,305 1,467 1,312 1,467 Cung trư t thư ng lưu 1,681 1,804 1,642 1,796 Cung trư t h lưu 1,776 1,906 1,757 1,906 Cung trư t thư ng lưu 1,702 1,865 1,678 1,857 Cung trư t h lưu 1,321 1,452 1,325 1,450 1,2 B ng 3.4 K t qu tính n ñ nh TH 3.2.1 K t qu tính th m STT [Kcp] ORDINARY BISHOP JANBU MP Các h s th m c a l p ñ t dùng cho vi c tính tốn th m B ng 3.1 K t qu tính th m TH Gradient l n nh t q th m q th m dư i n n qua ñ p qua n n t i chân khay (Jxy (m3/s-m) (m3/s-m) max) MC Lịng sơng [Jcp] Vai ph i Lịng sơng 7,094e-006 1,376e-005 0,61 1.15 Vai ph i 7,221e-007 3,138e-005 0,67 1.15 Vai trái 4,446e-006 6,363e-006 0,46 1.15 Vai trái Kmin.min TH ORDINARY BISHOP JANBU MP Cung trư t thư ng lưu 1,692 1,851 1,656 1,849 Cung trư t h lưu 1,276 1,441 1,286 1,441 Cung trư t thư ng lưu 1,733 1,859 1,688 1,851 Cung trư t h lưu 1,707 1,860 1,674 1,854 Cung trư t thư ng lưu 1,753 1,914 1,724 1,905 Cung trư t h lưu 1,295 1,428 1,300 1,425 [Kcp] (Xem ph l c 3) 1,2 25 26 3.3 Nh n xét k t qu K T LU N VÀ KI N NGH Như v y v i s li u thi t k c a đ p đ t Krơng H’Năng K t lu n tính qua đ p đ t nâng cao MNDBT lên m so v i thi t k D a k t qu tính tốn t i m t c t ñ p ñ c trưng ban đ u ( cao trình +257m) cho k t qu ñ m b o yêu c u khơng b nguy hi m cho an tồn c a ñ p trư ng h p b ng ph n m m xói ng m thân ñ p n n (Jxy max = 0,69 < [Jcp] = 1,15 ), lư ng GEO – SLOPE, cho th y: -5 m t nư c th m tăng khơng đáng k r t nh (q = 3,446x10 (i) đư ng bão hịa n đ nh đ lăng tr tiêu nư c, khơng m /s ), đư ng bão hồ đ t i v trí lăng tr tiêu nư c, đ m b o yêu mái d c, (ii) ch tiêu tính tốn Jxy max, Kmin.min t t c c u k thu t v ch ng th m, ch ng xói l c a H trư ng h p ñ u th a mãn H s n ñ nh trư t Kmin.min m t c t nguy hi m nh t tính theo phương pháp Ordinary gi m t 1,305 xu ng 1,276 v n l n [Kcp] = 1,2 cho th y ñ p v n sñ m b o an toàn v n ñ nh trư t mái So sánh k t qu tính tốn n đ nh b ng phương pháp (iii) Đã áp d ng nhi u phương pháp tính n đ nh mái đ p k t qu tính tốn cho th y đ p đ m b o an tồn v n đ nh trư t mái K t qu tính tốn n đ nh ñ p ñư c ti n hành theo toán ph ng; th c t ñ p m t n ñ nh x y không gian; nên k t qu thiên v an tồn Ordinary, Bishop, Janbu Morgenstern-Price ta th y k t qu tính tính tốn Kmin.min theo phương pháp Bishop MP tương ñương Ki n ngh l n so v i k t qu tính theo phương pháp Ordinary Bishop Khi nâng MNDBT lên cao 2m so v i thi t k ban ñ u, nên th c t dùng Bishop MP đ tính Kmin.min mà ch ki m tra n ñ nh ñ p v n ñ m b o, m c nư c h y u tính theo phương pháp Ordinary Janbu MNDGC dịng th m mái thư ng lưu ñ p s tăng lên chút ít, s làm tăng kh m t n ñ nh mái ñ p thư ng lưu, v y c n ph i có gi i pháp nâng cao thêm v an toàn cho mái ñ p thư ng h lưu t o thêm l p ch ng th m t i mái thư ng lưu, nơi có chi u cao đ p l n nh t; xây ñ nh tư ng ch n sóng đ đ m b o đ cao an tồn cho đ p, khơng cho nư c tràn qua ñ nh ñ p có gió b o  ... c dâng bình thư ng so v i thi t k ban ñ u; t đưa pháp PTHH đ tính th m cho đ p Krơng H’năng ki m tra n ñ nh gi i pháp k thu t phù h p ñ gi nâng cao m c nư c dâng bình thư ng so v i thi t k ban. .. Chương NG D NG PH N M M GEO-SLOPE Đ TÍNH TH M VÀ N Đ NH C A Đ P KRÔNG H’NĂNG KHI NÂNG CAO M C NƯ C DÂNG BÌNH THƯ NG SO V I THI T K BAN Đ U STT q th m q th m Gradient l n nh t dư [Jcp] qua ñ p qua... ñương Ki n ngh l n so v i k t qu tính theo phương pháp Ordinary Bishop Khi nâng MNDBT lên cao 2m so v i thi t k ban ñ u, nên th c t dùng Bishop MP ñ tính Kmin.min mà ch ki m tra n ñ nh ñ p v n