Bài giảng Geo Slope - V.5 - ThS. Mạc Thị Ngọc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Kỹ thuật Công trình Bộ môn Địa Kỹ thuật

GEO SLOPE - V.5

Giảng viên: Th.S Mạc Thị Ngọc

Néi dung giíi thiÖu SEEP/W

(cid:121) Khái niệm về dòng thấm trong môi trường đất đá. (cid:121) Giới thiệu bộ phần mềm Geo – Slope. (cid:121) Giao diện phần mềm (cid:121) Hướng dẫn sử dụng qua giải từng bước một qua một ví dụ

đơn giản.

1. Dòng thấm trong môi trường đất đá

• Đất có cấu tạo hạt →là môi trường rời rạc, phân tán có tính lỗ rỗng cao Dưới tác dụng của chênh lệch cột nước, nước có thể xuyên qua lỗ rỗng trong đất và chuyển động như hình dưới

C¬ chÕ vµ tr¹ng th¸i dßng thÊm trong MT ®Êt ®¸

• Hiện tượng dưới tác dụng của độ dốc thủy

lực, nước có khả năng chuyển động xuyên

qua lỗ rỗng liên thông nhau trong đất gọi là

hiện tượng thấm của đất.

•Tính chất bị nước thấm qua gọi là tính thấm

của đất

C¬ chÕ vµ tr¹ng th¸i dßng thÊm trong MT ®Êt ®¸

• Tác hại của dòng thấm trong công trình XD:

1. Vấn đề mất nước - Làm giảm hiệu quả tích nước của hồ chứa - Ảnh hưởng đến thi công do nước chảy vào hố móng.

2. Tác động của dòng thấm do lực thấm J = γw.i

- Gây xói ngầm cơ học dưới đáy CT→ BD thấm

- Chảy đất, mạch đùn, mạch sủi tại chỗ dòng thấm thoát ra khi gradien thấm đạt giá trị giới hạn igh

æn ®Þnh thÊm trong m«i tr−êng ®Êt ®¸

● Các đặc trưng về thấm cần chú ý

1- Đường bão hòa 2- Gradien thấm 3- Lưu lượng thấm q.

Giới thiệu bộ phần mềm Seep-W

1. Các môdul chính: 2. Đặc điểm chung của SEEP/W:

+ Là phần mềm giao diện đồ họa, dùng để mô hình hóa chuyển động của nước và phân bố áp lực nước lỗ rỗng trong môi trường đất đá theo PTHH + Có thể phân tích các bài toán: 1. Dòng thấm có áp, không áp 2. Ngấm do mưa 3. Áp lực nước lỗ rỗng dư 4. Thấm ổn định, không ổn định + Kết hợp với SLOPEW phân tích ổn định mái dốc trong điều kiện có áp lực lỗ rỗng phức tạp

Giới thiệu bộ phần mềm Seep-W

3. Khả năng của SEEP/W trong tính toán thấm:

- Cho tr−êng c¸c yÕu tè dßng thÊm - HÖ c¸c ®−êng thÊm vµ ®¼ng thÕ; - C¸c vect¬ thÊm; - C¸c ®−êng ®¼ng gradient, biÓu ®å gradien tai

mÆt c¾t bÊt kú;

- L−u l−îng thÊm qua bÊt kú mÆt c¾t nµo trong

vïng thÊm.

VÝ dô minh ho¹ kh¶ n¨ng cña SEEP/W V.5

T−êng cõ

V¸n cõ

HÖ ®−êng thÊm vect¬ thÊm vµ ®¼ng thÕ

n o i t a v e E

d =4m

0,7m

1 2

3 1

10m

4 1

14.5

5 . 3 1

K = 6,5x10-5 m/sec

Distance

TÇng kh«ng thÊm

Vïng nguy hiÓm

0 . 3

1.25

n o i t a v e E

2 . 0

5 1 . 0

Phï hîp TN cña R.F. Craig, 1995

0.1

0.0

0.0 5

§−êng ph©n bè gradien thÊm th¼ng ®øng däc theo mÆt ngang ®Çu d−íi b¶n cõ HÖ ®−êng ®¼ng gradien vµ l−u l−îng thÊm qua mÆt c¾t däc t−êng cõ.

4 0 0 - e 2 7 8 5 1

d/2

Distance

q = 1,5872x10-4 m/sec/m

VÝ dô minh ho¹ kh¶ n¨ng cña SEEP/W V.5

20m

HÖ ®−êng thÊm, ®¼ng thÕ, vect¬ thÊm

10m

n o

i t

29.5

a v e E

22.5

20m

8m K = 1,5 x 10-6 m/sec

2 9

B¶n cõ

2 6

2 4

2 6

2 5

8.5 2

2 5

8 2

7 2

5 . 7 2

Distance

TÇng kh«ng thÊm

XY-Gradient vs. Distance

0.30

0.25

0.20

0.15

0.4

0.2

n e d a r G Y X

0.05

0.1

n o i t a v e E

0.10

0.15

0.7 5

0.3

0.1

0.05

0 . 2

0.05

0 . 0

3,7408.10-6 m/sec/m

0.00

6 0 0 - e 8 0 4 7 . 3

Distance

§−êng ph©n bè gradien thÊm däc theo mÆt ®¸y h¹ l−u ®Ëp HÖ ®−êng ®¼ng gradien, l−u l−îng thÊm qua mÆt c¾t däc t−êng cõ.

Giới thiệu bộ phần mềm SEEPW Màn hình giao diện

II. Các bước giải bài toán thấm 1. Thiết lập vùng làm việc: (cid:57) Kích thước khổ giấy (cid:57) Chọn đơn vị hình học (mm) (cid:57) Hiển thị lưới định hướng nếu cần khi phác

thảo mô hình hình học

Giới thiệu bộ phần mềm SEEPW

II. Các bước giải bài toán thấm

2. Phác thảo mô hình hình học của bài toán 3. Nhập vật liệu sau khi đã nhập hàm thấm

4. Gán vật liệu vào mô hình hình học, chú ý

khi chia lưới phần tử hữu hạn

5. Gán điều kiện biên cho bài toán (biên cột

nước và lưu lượng)

6. Kiểm tra lỗi và chạy bài toán

7. Xuất kết quả theo yêu cầu

C¸c b−íc ph©n tÝch cô thÓ

DEFINE

• KiÓm tra sè liÖu.

SOLVE

• X¸c ®Þnh vïng lµm viÖc, tû lÖ, kho¶ng l−íi,

CONTOUR

• L−u tr÷ bµi to¸n;

• Vect¬ vËn tèc;

• D¸n gi¸ trÞ c¸c ®−êng ®¼ng trÞ;

• Ph¸c ho¹ bµi to¸n, x¸c ®Þnh bµi to¸n, x¸c ®Þnh lo¹i ph©n tÝch, x¸c ®Þnh kiÓm tra ph©n tÝch;

• Gi¸ trÞ l−u l−îng;

• X¸c ®Þnh hµm thÊm;

• HÖ ®−êng thÊm;

• X¸c ®Þnh tÝnh chÊt vËt liÖu;

• Zoom In and Out

• Sinh l−íi phÇn tö;

• In kÕt qu¶;

• Chän th«ng sè cÇn xem;

• HiÓn thÞ th«ng tin nót vµ phÇn tö;

• X¸c ®Þnh c¸c ®iÒu kiªn biªn nót;

• VÏ ®å thÞ c¸c kÕt qu¶

• X¸c ®Þnh mÆt c¾t tÝnh l−u l−îng;

• X¸c ®Þnh hÖ to¹ ®é;

Bμi to¸n vÝ dô – Ch−¬ng 3

C«ng tr×nh gi÷ n−íc

Cao tr×nh 9m

T−êng chèng thÊm

Cao tr×nh 3m

k = 1x10-5m/s

1. Page Set up

X¸c ®Þnh tØ lÖ Set → Scale

X¸c ®Þnh ®iÓm l−íi Set → Grid

X¸c ®Þnh vïng lµm viÖc Set → page

L−u tr÷ bµi to¸n: File → Save

2. Phác thảo mô hình hình học

Sketch → Lines

3. Tạo vật liệu

• Nhập hàm thấm

KeyIn → Functions → Conductivity

Edit →

3. Tạo vật liệu

(cid:121)Xác định tính chất vật liệu

KeyIn → Material Properties

4. Lập lưới phần tử

Draw → Multiple Elements

5. Gán điều kiện biên

Draw → Boundary conditions

6. Nhập mặt cắt tính lưu lượng

Draw → Flux Sections

7. Vẽ hệ trục tọa độ

Sketch → Axes

8. Kiểm tra lỗi cho bài toán

Tools → Verify/Sort

9. Giải bài toán - SOLVE

Xem kÕt qu¶

HiÓn thÞ c¸c ®−êng ®¼ng thÕ

Draw → Contours

D¸n gi¸ trÞ cña c¸c ®−êng ®¼ng trÞ, l−u l−îng thÊm t¹i c¸c mÆt c¾t

Draw → Flux label Draw → Contour Labels

§−êng thÊm - Quü ®¹o cña c¸c vect¬ thÊm

Draw → Flow Paths

In c¸c h×nh vÏ

File → Print

Xem th«ng sè cña c¸c nót vµ phÇn tö

View → Node informations

View → Element informations

KÕt thóc SEEP/W

SLOPEW

I. Cơ sở lý thuyết của chương trình (cid:121) Giả thiết mặt trượt là cung tròn, xem khối đất trượt

ABCDA bị trượt theo cung ABC.

(cid:121) Chia khối trượt ra thành nhiều thỏi thẳng đứng, tính Mct và Mgt với tâm trượt O rồi tổng hợp lại và tính được hệ số ổn định K theo công thức: K = Mct/Mgt

220

210

200

1.213

190

180

170

160

Upper Silty Clay Upper Silty Clay

150

Lower Silty Clay Lower Silty Clay

140