Ảnh hưởng của hệ số đất thấm ở đất thân và nền đập lên các thông số dòng thấm

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

83
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong thực tế xây dựng công trình thủy, rất khó để xác định chính xác giá trị hệ số thấm của một lớp đất. Với các phương pháp và phương tiện kỹ thuật hiện nay cũng chỉ giúp các nhà khảo sát thiết lập được khoảng giá trị biến động của chúng thôi

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của hệ số đất thấm ở đất thân và nền đập lên các thông số dòng thấm

NH H NG C A H S TH M T THÂN VÀ N N P LÊN CÁC THÔNG S DÒNG TH M THE BODY AND BASE DAM PERMEABILITY EFFECT ON INFILTRATION FLOW DATA TS. Tô V n Thanh TÓM T T Trong th c t! xây d ng công trình th'y, r)t khó ,- xác ,/nh chính xác giá tr/ h2 s4 th)m c'a m6t l8p ,)t. V8i các ph:;ng pháp và ph:;ng ti2n k> thu@t hi2n nay cAng chB giúp các nhà khDo sát thi!t l@p ,:Ec khoDng giá tr/ bi!n ,6ng c'a chúng mà thôi. Chính v@y, ,òi hHi các vn nhà thi!t k! phDi d báo ,:Ec phIm vi dao ,6ng c'a các thông s4 dòng th)m, nh: l:u l:Eng và gradient th)m trong khoDng bi!n ,Ki c'a h2 s4 th)m (,Mc bi2t ,4i v8i nhNng công trình có ,iOu ki2n ,/a ch)t phPc tIp), ,- k/p thRi ,:a ra các bi2n pháp ,Dm bDo s Kn ,/nh th)m cho d. công trình. Bài vi!t gi8i thi2u ph:;ng pháp và k!t quD nghiên cPu s Dnh h:Ung h2 s4 th)m c'a các l8p ,)t nOn ,@p ,)t lên các thông s4 ol c'a dòng th)m thông qua vi2c giDi các dIng bài toán th)m. ABSTRACT nc In practical construction of hydrology structures, it’s difficult to specify the permeability of one soil layer exactly. Contemporary methods an engineering facilities could only help the investigators set up .v permeability fluctuation range. Therefore, designers have to anticipate the fluctuation range of infiltration flow data. Such as the capacity and infiltration gradient transformation range of permeability (especially at w complicated geological condition structures) to bring out timely solutions ensuring stable infiltration for the project. This paper w presents method and research results about the effect of dam ground base layers’ permeability on infiltration flow data by solving the infiltration problem. w I. $T V N M t trong nh ng v n quan tr ng nh t c n ph i gi i quy t khi thi t k công trình th y là d! báo ch th m c a h% th&ng “công trình - n n”. S! ph,c t-p c a nh ng bài toán này ./c th0 hi%n 1 ch2: c n ph i tính n hàng lo-t các y u t& tác ng, nh.: 6a hình; các i u ki%n 6a ch t công trình; các 8c thù k t
c u c a công trình c:ng nh. các bi%n pháp và k t c u ch&ng th m 1 thân và n n công trình; kh n
cF b n c a lý thuy t th m (ph.Fng trình Poison) cho bài toán th m không gian không Yn 6nh: d dH d dH d dH dH Kx + Ky + Kz - =0 (1) dx dx dy dy dz dz dt Trong ó, H=f(x,y,z,t): Hàm c t n.=c th m bi n Yi theo thOi gian; kx, ky, kz: H% s& th m c a vCt li%u theo các ph.Fng t a X, Y, Z : H% s& nh n.=c. Tìm nghi%m c a ph.Fng trình (1) là m t i u h t s,c khó kh
Lõi /0p K=0.01 m/ng./ vn Hình 1: p t Jumaguzin-m t c"t d#c thân p d. M giai o-n u, bài toán th m ./c gi i d.=i d-ng th m ph[ng cho 5 m8t cdt PK 0+70, PK 1+40, PK 2+66,5, PK3+91, và PK 4+68,8. V6 trí các m8t cdt này ./c th0 hi%n t-i hình 1. Vùng tính toán th m c a m2i m8t cdt bao gbm lõi ol Cp bHng á sét và n n th m v=i các l=p t không bng ch t (kích th.=c vùng tính toán cho các m8t cdt ./c th0 hi%n t-i hình 2 và 3). Các l
- V&i m t c"t PK 1+40: Yi = bo + b1X1 + b5X5 + b6X6 + b15 X1 X5 + b16 X1X6 + b56 X5X6 + b156 X1 X5X6 (4) 273.0 270.0 MNGC 1:2 1:2 255.0 250.0 1:2 1:2 235.0 230.0 1:2 220.0 1:3 1:2 210.0 6.0 199.0 9.0 200.00 25.0 22.0 20.4 I 18.0 150.00 9.0 120.0 vn 100.00 50.00 d. 0.0 50 .0 0 100 .0 0 150 .0 0 2 00 .0 0 2 50 .0 0 300 .0 0 350 .0 0 40000 0.00 ol Hình 2: S- phân b/ ng 0ng áp trong m t c"t PK 1+40 I - Bi4u 5 phân b/ gradien th m Jx theo tr7c c8a màng ch/ng th m. nc 273.0 MNGC 270.0 1:2 1:2 .v 251.0 251.0 1:3 1:3 235.00 27 25 25 w 15 200.00 9.0 181.00 w 4.1 3.5 150.00 150.00 w 1.7 120.00 100.00 50.00 100.00 150.00 40000 0.00 200.00 250.00 300.00 350.00 Hình 3: S- phân b/ ng 0ng áp trong m t c"t PK 3+91 I- ng bão hòa trong n?n p; II- Bi4u 5 phân b/ gradient th m Jx theo tr7c c8a màng ch/ng th m.
Trong ó, X1, X5, X6… h% s& th m c a các l=p t n n công trình; b0, b1, b5, b6 …. các h% s& c a mô hình. V=i m8t cdt PK 3+91, n n t-i ây có 4 l=p t v=i h% s& th m (bi n) khác nhau, 0 gi m b=t kh&i l./ng tính toán, áp dBng ph.Fng pháp quy ho-ch th!c nghi%m rút g n. Ph.Fng pháp này cho phép tách b€ các tham s&, mà s! thay Yi c a chúng ít nh h.1ng n giá tr6 c a hàm mBc tiêu. Khi ó hàm mBc tiêu (l.u l./ng ho8c gradient th m) c n xét &i v=i m8t cdt PK 3+91 có d-ng: Yi = bo + b2X2 + b4X4 + b5X5 + b6X6+ b24 X2 X4 + b25 X2X5 + b45 X4X5 (5) ?&i v=i m2i m8t cdt nói trên, xây d!ng ma trCn quy ho-ch th0 hi%n các ph.Fng án tính toán ,ng v=i s! t.Fng tác các m,c giá tr6 gi a các bi n. vn ?0 ki0m tra tính phù h/p c a mô hình, trong ma trCn quy ho-ch có .a thêm ph.Fng án tính toán &i v=i tr.Ong h/p: t t c các bi n ./c l y 1 giá tr6 trung bình, t,c là Xi =0. Ma trCn quy ho-ch &i v=i m8t cdt PK 1+40 ./c th0 hi%n t-i b ng 1. d. BAng 1: Ma tr0n quy hoAch thCc nghiDm /Ei vGi mHt cIt PK 1+40 ol Nhân quy hoAch Q L Xo K6 X1*X5*X6 X1*X6 X5*X6 Jx K1 K5 3 (m /ng. ) X1 X5 X6 X1*X5 m/ng. m/ng. m/ng. nc 1 + + 100,0 + 30,0 + 0,5 + + + + 404,0 25,0 X- 2 + - 10,0 + 30,0 + 0,5 - - + 364,0 21,6 3 + + 100,0 - 5,0 + 0,5 - - + - 206,0 18,0 4 + - 10,0 - 5,0 + 0,5 + + - - 188,0 15,0 .v 5 + + 100,0 + 30,0 - 0,1 - + - - 363,0 25,8 6 + - 10,0 + 30,0 - 0,1 + - + - 325,6 22,0 7 + + 100,0 - 5,0 - 0,1 + - - + 192,0 18,0 w 8 + - 10,0 - 5,0 - 0,1 - + + + 176,4 15,5 9 + 0 55,0 0 17,5 0 0,3 0 0 0 0 330,0 23,0 w M2i m8t cdt, thi t lCp vùng tính toán bHng các l.=i ph n tk h u h-n (PTHH) trong ó mô ph€ng k t c u lõi Cp, k t c u ch&ng th m và các l=p t w n n v=i h% s& th m khác nhau, ti p n ti n hành gi i bài toán th m theo các k6ch b n t.Fng tác gi a các bi n ./c xác 6nh trong ma trCn quy ho-ch (b ng 1). Trong t t c các tr.Ong h/p tính toán, chênh l%ch m!c n.=c th./ng h- l.u ./c l y 1 giá tr6 cao nh t 60m. M th./ng l.u, m!c n.=c dâng gia c.Ong 270,0 m và 1 h- l.u - m!c n.=c nh€ nh t 210,0m. K t qu tính toán c a m2i ph.Fng án 1 t t c các m8t cdt ang xét là giá tr6 áp l!c (c t n.=c), gradient 1 tfng nút c a l.=i PTHH và l.u l./ng th m Fn
v6 qua công trình. T-i hình 2 và 3, k t qu tính toán ./c th0 hi%n d.=i d-ng b,c tranh phân b& .Ong [ng áp và bi0u b giá tr6 gradient th m phân b& theo trBc màng ch&ng th m. D!a trên k t qu nhCn ./c, xây d!ng các hàm mBc tiêu t.Fng ,ng v=i m2i m8t cdt. Ch[ng h-n &i v=i m8t cdt PK1+40 - L u l Eng th m: q=340,6+5,11X1+45,5X5+10,9X6-0,49X1X5X6+0,19X1X5-0,56X1X6+2,81X5X6 (6) - Gradient th m: Jx = 23,32 + 0,45X1 + 1,27X5 -0,025X6 +0,05X1X5X6 - 0,15X1X5 + 0,02X5X6 (7) Trên cF s1 các hàm mBc tiêu, xây d!ng các toán b dùng trong vi%c phân tích quan trdc hi%n tr.Ong và d! báo các thông s& c a dòng th m (hình 4). Nh ng toán b này còn có th0 dùng 0 gi i các bài toán th m thuCn ngh6ch. vn Tf các giá tr6 l.u l./ng th m Fn v6 qua tfng m8t cdt, xây d!ng bi0u th,c xác 6nh tYng l.u l./ng qua n n và thân Cp qua công trình. Sau khi rút g n nh ng ph n tk ít nh h.1ng, bi0u th,c tYng l.u l./ng th m qua công trình có d-ng: d. Q = 1,5 + 0,051X1 + 0,164X2 + 0,61X5 +0,052X2X5 (8) Qua ó, xác 6nh ./c tYng l.u l./ng th m qua công trình dao ng tf 0,72 m3/s (t.Fng ,ng v=i t t c h% s& th m c a các l=p t n n có giá tr6 nh€ ol nh t) n 2,5 m3/s (t.Fng ,ng v=i t t c h% s& th m c a các l=p t n n có giá tr6 l=n nh t). Tf ph.Fng trình (8), th y rõ ràng bi n X5 (h% s& th m l=p t n n- á nc vôi K5 = 5,0 - 30 m/ng. ) và bi n X2 (h% s& th m l=p t n n - sét K2 = 0,01 - 0,4 m/ng. ) có nh h.1ng l=n nh t n tYng l.u l./ng th m qua n n Cp. 3 m X5 (K5 - m/ng. d ) Q (m 3/ ng .d) .v X1 (? 1- .3 86 28.2 .6 m /ng.d) w 72 .9 58 ) .3 g.d 45 /n -m w 6 (? X6 21.1 w 44 d) g. /n -m 0.39 6 (? .d ) X6 /n g -m (? 1 33 X1 28 Hình 4: Toán 5 xác Hnh l u l Eng th m qua m t c"t PK 1+40
Giai o-n ti p theo, ti n hành gi i bài toán th m ph[ng theo các m8t cdt tính toán, ./c l y i theo các .Ong dòng thu ./c khi gi i bài toán th m bình di%n. L.=i th m thu ./c khi gi i bài toán th m bình di%n th0 hi%n trên hình 5. Qua ó, xác 6nh các thông s& c a dòng th m thông qua bài toán th m ph[ng theo 4 m8t cdt i d c theo các .Ong dòng A-A, B-B, C-C và D-D. K t qu tính toán thu ./c tYng l.u l./ng qua n n Cp 1 bài toán th m bình di%n có giá tr6 2,71 m3/s (,ng v=i h% s& th m c a các l=p t n n 1 giá tr6 cao nh t), kho ng 8% l=n hFn tYng l.u l./ng c a bài toán th m ph[ng (2,5 m3/s). vn d. ol nc .v Hình 5: L &i th m trên bình diLn 1- Ranh gi&i p t; 2-Ranh gi&i lõi p w ?0 có th0 thu ./c thông tin chính xác hFn v các thông s& dòng th m, w bài toán th m không gian ã ./c xem xét và gi i quy t bHng ph n m m nói trên. SF b tính toán (bao gbm lõi Cp bHng á sét, n n Cp và hai vai Cp) ./c w chia thành các ph n tk không gian có s& l./ng: 25.974 nút và 23.400 ph n tk. Do n n Cp có i u ki%n 6a ch t không bng ch t và s! ph,c t-p c a bài toán không gian, 0 gi m b=t kh&i l./ng tính toán, gi thi t rHng: t t c các l=p t n n c a Cp, h% s& th m c a chúng ./c l y bng thOi 1 giá tr6 l=n ho8c nh€ nh t. Trong vai trò y u t& nh h.1ng n các thông s& c a dòng th m, có xét thêm s! dao ng m!c n.=c 1 th./ng l.u công trình: bi n Yi tf m!c n.=c dâng bình th.Ong (260m) cho n m!c n.=c gia c.Ong (270m).
Nh. vCy các bi n nh h.1ng n hàm mBc tiêu trong bài toán không gian ./c quy .=c nh. sau: X1 – 8c tr.ng m!c n.=c th./ng l.u; trong ó: X1 = -1 t.Fng ,ng v=i MNDBT 260m và X1= +1 – MNGC 270 m. X2 – 8c tr.ng giá tr6 c a h% s& th m c a các l=p t n n Cp; trong ó, X2= -1 ,ng v=i t t c h% s& th m c a chúng bng thOi có giá tr6 nh€ nh t và X2= +1 - t t c h% s& th m c a chúng bng thOi có giá tr6 l=n nh t. M!c n.=c h- l.u ./c l y 1 giá tr6 không Yi, 210m. Các hàm mBc tiêu c n xét là tYng l.u l./ng và gradient th m phân b& theo trBc c a màng ch&ng th m. K t qu tính toán c a bài toán không gian ./c th0 hi%n t-i hình 6 và hình 7. Bi0u th,c tYng l.u l./ng th m qua công trình và gradient phB thu c vào giá tr6 h% s& th m c a các l=p t n n Cp và dao ng m!c n.=c 1 th./ng l.u công vn trình có d-ng nh. sau: - L u l Eng: Q = 1,97 + 0,2X1 + 1,125X2 + 0,115X1X2 (9) - Gradient: Jx = 18,375 + 1,625X1 + 9,125X2 + 0,875X1X2 (10) d. K t qu tính toán c a c ba d-ng bài toán th m ./c trình bày 1 b ng 2. Qua ó, có th0 nhCn ra s! chênh l%ch v giá tr6 c a các thông s& c a dòng th m 1 ol m2i d-ng bài toán khác nhau. nc X (K-m/ng.d) Q (m3/ng.ñ) X1 (K1) X2 (K2) X3 (K3) X4 (K4) X5 (K6) X6 (K6) .v w MNTL (m) w w Hình 6: Toán 5 xác Hnh tPng l u l Eng th m qua n?n p
vn d. ol Hình 7: BRc tranh th m không gian trong p t Jumaguzin 1- p t; 2,3- Màng ch/ng th m phun xi mWng; 4-T ng ch/ng th m (t ng trong t); 5- ng bão hòa; 6- ng 0ng áp th m trong n?n p tr ng hEp nc MNGC; 7- ng 0ng áp th m trong n?n p tr ng hEp MNDBT. Giá tr6 tYng l.u l./ng th m qua Cp 1 bài toàn th m không gian l=n hFn .v so v=i bài toán th m ph[ng. Khi h% s& th m c a các l=p t n n Cp bng thOi 1 giá tr6 l=n nh t, tYng l.u l./ng th m 1 bài toán không gian là 3,31 m3/s, 1 bài toán ph[ng là 2,5 m3/s. Tr.Ong h/p h% s& th m c a các l=p t n n Cp bng thOi w 1 giá tr6 nh€ nh t, tYng l.u l./ng th m có các tr6 s& t.Fng ,ng là 0,83 m3/s và 0,72 m3/s. ?i u này có th0 th y rõ tf b ng 2, tYng l.u l./ng th m 1 bài toán không gian t
n.=c r t l=n (do h% s& th m c a l=p t sét t-i ây r t nh€: 0,4 – 0,01 m/ng. ). M bài toán không gian hi%n t./ng nói trên không tbn t-i, i u này có th0 lý gi i, là do nh h.1ng dòng th m tf phía th./ng l.u c a hb ch,a ch y d c v hai phía vai Cp n h- l.u, t-o nên hi%n t./ng th m vòng r t m-nh dJn n s! phân b& c t n.=c th m t-i ây khác v=i bài toán ph[ng. BAng 2: Giá trO lQu lQRng thSm qua /0p T ba dAng bài toán thSm Giá trO hD LQu lQRng thSm qua t[ng /oAn k]t cSu cYa /0p T^ng lQu lQRng sE thSm thSm qua /0p DAng bài Vai trái Thân ,@p Vai phDi cYa các toán 270m 595m 255m 1.120m lGp /St m3/ng. m3/s m3/ng. m3/s m3/ng. m3/s m3/ng. m3/s nZn Kmax 70.200,0 0,81 136.609,0 1,58 9.435,0 0,11 213.240,0 2,50 Th m vn ph[ng Kmin 22.680,0 0,26 39.459,0 0,46 357,0 0,00 62.496,0 0,72 Th m bình Kmax 56.464,0 0,65 150.078,0 1,74 27.754,0 0,32 234.196,0 2,71 di%n Kmax 103.400,0 1,19 149.800,0 1,73 34.080,0 0,39 287.280,0 3,31 Th m d. không gian Kmin 20.170,0 0,23 46.080,0 0,53 6.355,0 0,07 72.605,0 0,83 ol III. K*T LU N Qua vi%c gi i các d-ng bài toán th m &i v=i công trình Cp ât nc Jumaguzin có th0 rút ra nh ng k t luCn nh. sau: - K t qu tính toán gi a bài toán th m ph[ng và th m không gian ã cho th y tính không gian c a dòng th m có nh h.1ng l=n n b,c tranh phân b& .v .Ong [ng áp và n giá tr6 các thông s& c a dòng th m. ?i u này nói lên s! c n thi t ph i gi i bài toán th m 1 d-ng không gian ( 8c bi%t &i v=i công trình có i u ki%n 6a ch t ph,c t-p nh. Cp t Jumaguzin) ho8c 1 d-ng k t h/p gi a w bài toán th m bình di%n v=i th m ph[ng theo các m8t cdt trùng v=i .Ong dòng. - Lý thuy t quy ho-ch th!c nghi%m ./c ,ng dBng r t hi%u qu và Fn w gi n trong trong nghiên c,u nh h.1ng c a h% s& th m t n n lên các thông s& c a dòng th m. Nó cho phép ánh giá 6nh l./ng s! phB thu c c a các thông s& w dòng th m vào kh n
các tính ch t th m c a t n n nói riêng. ?&i v=i l=p t khác nhau, c n ti n hành thí nghi%m không d.=i 30 - 40 l n, 0 có kh n