Giáo trình thủy công Tập 1 - Chương 4

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST

Báo xấu

104
lượt xem 24
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đập đất là loại đập được xây dựng bằng các loại đất. Nó là loại đập không tràn, được xây dựng để dâng nước và giữ nước ở các hồ chứa hoặc xây dựng nhằm mục đích chỉnh trị sông. - Đập đất có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng thi công cơ giới cao và rẽ tiền nên được xây dựng rộng rải trong thực tế. ư Ai cập, Trung Quốc là những nước có truyền thống lâu đời và có nhiều kinh nghiệm trong việc thiết kế xây dựng đập đất. ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình thủy công Tập 1 - Chương 4

Ch−¬ng 4 ®Ëp ®Êt ß1 Kh¸i niÖm chung - §Æc ®iÓm lµm viÖc - Ph©n lo¹i ®Ëp ®Êt I. Kh¸i niÖm chung - §Ëp ®Êt lµ lo¹i ®Ëp ®−îc x©y dùng b»ng c¸c lo¹i ®Êt. Nã lµ lo¹i ®Ëp kh«ng trµn, ®−îc x©y dùng ®Ó d©ng n−íc vµ gi÷ n−íc ë c¸c hå chøa hoÆc x©y dùng nh»m môc ®Ých chØnh trÞ s«ng. - §Ëp ®Êt cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, v÷ng ch¾c, cã kh¶ n¨ng thi c«ng c¬ giíi cao vµ rÏ tiÒn nªn ®−îc x©y dùng réng r¶i trong thùc tÕ. - Ai cËp, Trung Quèc lµ nh÷ng n−íc cã truyÒn thèng l©u ®êi vµ cã nhiÒu kinh nghiÖm trong viÖc thiÕt kÕ x©y dùng ®Ëp ®Êt. Ngµy nay, cïng víi sù ph¸t triÓn cña nhiÒu ngµnh khoa häc nh− c¬ häc ®Êt, lý thuyÕt thÊm, ®Þa chÊt c«ng tr×nh vµ c«ng nghÖ thi c«ng viÖc thiÕt kÕ vµ x©y dùng ®Ëp ®Êt ngµy cµng hoµn thiÖn vµ ph¸t triÓn. Tû lÖ ®Ëp ®Êt ®−îc x©y dùng tõ 1960 ®Õn nay (H>75m) chiÕm trªn 70%. - §Ëp ®Êt thi c«ng b»ng ph−¬ng ph¸p ®Çm nÐn cao nhÊt hiÖn nay lµ ®Ëp Or¬vin ë Mü: cao 225m - §Ëp ®Êt Båi cao nhÊt lµ ®Ëp Mighªtrauv¬ ë Liªn x« cò : cao 80m - ë ViÖt nam ®Ëp ®Êt lµ lo¹i c«ng tr×nh d©ng n−íc phæ biÕn khi x©y dùng c¸c hå chøa. (>70%). H×nh 14.1 : Hå chøa n−íc AYUNH¹-tØnh Gia Lai 46
II. §iÒu kiÖn lµm viÖc cña ®Ëp ®Êt Do 2 ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña ®Ëp ®Êt lµ d©ng n−íc vµ lµm b»ng vËt liÖu ®Þa ph−¬ng (c¸c lo¹i ®Êt) nªu ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña ®Ëp ®Êt gåm nh÷ng ®iÓm chñ yÕu sau ®©y: 1. PhÝa th−îng l−u ®Ëp lu«n lu«n ngËp trong n−íc, tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt bÞ gi¶m yÕu, v× vËy kÝch th−íc mÆt c¾t ®Ëp ph¶i b¶o ®¶m æn ®Þnh m¸i dèc trong mäi tr−êng hîp (khi mùc n−íc hå thay ®æi). 2. §Ëp ®Êt d©ng n−íc t¹o hå chøa, khi cã t¸c dông cña giã th× sÏ g©y ra sãng x« va lªn m¸i ®Ëp lµm xãi lì m¸i →cÇn cã biÖn ph¸p gia cè ch¾c ch¾n ®Ó chèng t¸c h¹i cña sãng. 3. Khi cã m−a mét phÇn n−íc thÊm vµo th©n ®Ëp lµm d©ng cao ®−êng b¶o hoµ do ®ã gi¶m æn ®Þnh cña ®Ëp. PhÇn cßn l¹i ch¶y trªn mÆt ®Ëp g©y xãi lì bµo mßn m¸i ®Ëp v× vËy cÇn cã biÖn ph¸p tho¸t n−íc mÆt ®Ó h¹n chÕ sù xãi lì m¸i dèc. Ngoµi ra sù thay ®æi nhiÖt ®é m«i tr−êng còng cã thÓ g©y nøt nÏ th©n ®Ëp hoÆc c¸c bé phËn trªn m¸i ®Ëp do ®ã cÇn cã biÖn ph¸p kÕt cÊu thÝch hîp vµ b¶o hé m¸i khái nøt nÏ. 4. Do d©ng cao mùc n−íc tr−íc ®Ëp, sÏ h×nh thµnh dßng thÊm qua th©n ®Ëp, nÒn ®Ëp vµ thÊm vßng quanh bê tõ th−îng l−u vÒ h¹ l−u, nã g©y ra : - Dßng thÊm sÏ g©y mÊt n−íc trong hå. - PhÇn ®Êt d−íi ®−êng b¶o hoµ võa chÞu t¸c dông cña lùc ®Èy næi, lùc thÊm thuû ®éng, ®ång thêi ϕ, c còng bÞ gi¶m nhá lµm cho ®Ëp cã thÓ mÊt æn ®Þnh (tr−ît m¸i). - Dßng thÊm cßn cã thÓ g©y xãi ngÇm trong th©n ®Ëp, xãi ngÇm tiÕp xóc ë mÆt tiÕp xóc gi÷a ®Ëp ®Êt víi c¸c bé phËn bª t«ng, gç hoÆc xãi ngÇm ë chç dßng thÊm ®i ra h¹ l−u. Cho nªn cÇn cã biÖn ph¸p chèng thÊm vµ tho¸t n−íc tèt. - Khi mùc n−íc trong hå h¹ thÊp ®ét ngét h×nh thµnh dßng thÊm ng−îc vÒ th−îng l−u → cã thÓ g©y tr−ît m¸i th−îng l−u. ChÝnh nh÷ng lý do ®ã, vÊn ®Ò thÊm trong ®Ëp ®Êt cã ý nghÜa quyÕt ®Þnh ®èi víi viÖc lùa chän kÝch th−íc, cÊu t¹o cña mÆt c¾t ®Ëp. 5. §Ëp ®Êt kh«ng cho phÐp n−íc trµn qua, v× vËy ®Ó an toµn cho hÖ thèng, cÇn ph¶i x©y dùng ®Ëp trµn b»ng bª t«ng ®Ó th¸o lò trong mïa m−a. 6. Th©n vµ nÒn ®Ëp bÞ biÕn d¹ng d−íi t¸c dông cña t¶i träng b¶n th©n. Nã lµm gi¶m chiÒu cao ®Ëp, nøt nÎ g©y nguy hiÓm cho ®Ëp. III.Ph©n lo¹i ®Ëp ®Êt Tuú theo kÕt cÊu mÆt c¾t, ph−¬ng ph¸p thi c«ng, quy m« c«ng tr×nh cã thÓ ph©n lo¹i ®Ëp ®Êt nh− sau: 1. Theo kÕt cÊu mÆt c¾t ngang ®Ëp §Ó b¶o ®¶m yªu cÇu chèng thÊm trong th©n ®Ëp vµ nÒn ®Ëp, kÕt cÊu mÆt c¾t ngang ®Ëp ®Êt th−êng cã mÊy lo¹i sau ®©y: a.§Ëp ®ång chÊt : Lµ ®Ëp chØ x©y dùng b»ng mét lo¹i ®Êt, ®©y lµ lo¹i ®Ëp phæ biÕn nhÊt trong thùc tÕ.Th−êng dïng víi nÒn kh«ng thÊm hoÆc Ýt thÊm (h×nh 4.2a). 47
b.§Ëp hæn hîp : Lµ ®Ëp ®−îc x©y dùng b»ng nhiÒu lo¹i ®Êt cã tÝnh c¬ lý kh¸c nhau. Trong ®Ëp nµy ®Êt cã tÝnh chèng thÊm tèt ®−îc ®Æt ë phÝa th−îng l−u hoÆc ë gi÷a th©n ®Ëp. Ngoµi ra cßn cã lo¹i ®Ëp hæn hîp ®Êt ®¸ (h×nh 4.2d). c.§Ëp cã t−êng nghiªng : Lµ ®Ëp cã vËt chèng thÊm lo¹i dÎo (nh− sÐt, ¸ sÐt...), hoÆc cøng (nh− bª t«ng, bª t«ng cèt thÐp, gç, kim lo¹i) ®Æt ë m¸i th−îng l−u. Th−êng dïng khi cã yªu cÇu chèng thÊm cao ®èi víi th©n ®Ëp (h×nh 4.2e,g). d.§Ëp cã lâi gi÷a : Lµ ®Ëp cã vËt chèng thÊm lo¹i cøng hay lo¹i dÎo ®Æt gi÷a th©n ®Ëp (h×nh 4.2h,i). Khi nÒn lµ nÒn thÊm n−íc ®Ó chèng thÊm cho nÒn ng−êi ta th−êng dïng h×nh thøc t−êng nghiªng hay lâi gi÷a c¾m s©u xuèng tÇng kh«ng thÊm. Trªn thùc tÕ cã nh÷ng lo¹i sau: e.§Ëp ®ång chÊt ch©n r¨ng : Lµ ®Ëp ®ång chÊt cã ch©n r¨ng c¾m vµo nÒn. Th−êng dïng khi K®
2. Theo ph−¬ng ph¸p thi c«ng: cã thÓ chia lµm 5 lo¹i - §Ëp ®Êt ®Çm nÐn: §¾p ®Êt tõng líp vµ ®Çm nÐn b»ng xe m¸y hoÆc thñ c«ng - §Ëp ®Êt båi: Dïng ph−¬ng ph¸p c¬ giíi ho¸ thuû lùc, hót ®Êt ë d¹ng sÖt båi dÇn vµo th©n ®Ëp cho l¾ng ®äng l¹i vµ tù t¹o nªn ®é chÆt. - §Ëp ®Êt nöa båi: 2 phÇn th−îng vµ h¹ l−u x©y dùng theo kiÓu ®Çm nÐn cßn phÇn gi÷a thi c«ng b»ng ph−¬ng ph¸p ®Êt båi. - §Ëp ®Êt ®æ trong n−íc: Dïng xe m¸y ®æ ®Êt ngay trong c¸c « chøa n−íc cña mÆt b»ng ®Ëp. §Êt tù ch×m l¾ng vµ t¹o nªn ®é chÆt - §Ëp ®Êt ®¾p b»ng ph−¬ng ph¸p næ m×n ®Þnh h−íng: Dïng m×n ®Þnh h−íng ®−a nh÷ng khèi ®Êt hai bê ®Õn vÞ trÝ ®¾p ®Ëp mµ kh«ng cÇn vËn chuyÓn. 3.Ph©n lo¹i theo chiÒu cao Theo chiÒu cao, ®Ëp ®Êt ®−îc chia lµm bèn lo¹i (QPVN 11-77) - §Ëp rÊt cao : khi cét n−íc lín nhÊt trªn 100m - §Ëp cao : khi chiÒu cao cét n−íc lín nhÊt tõ 50 ®Õn 100m - §Ëp cao võa : khi chiÒu cao cét n−íc lín nhÊt tõ 20 ®Õn d−íi 50m - §Ëp thÊp : khi chiÒu cao cét n−íc lín nhÊt d−íi 20m 4.Ph©n cÊp ®Ëp ®Êt Theo ®Æc tÝnh kü thuËt, cÊp thiÕt kÕ cña ®Ëp ®Êt ®−îc chia lµm n¨m cÊp (TCXD VN 285 : 2002). I. B¶ng 4.1 : Ph©n cÊp c«ng tr×nh Lo¹i CÊp thiÕt kÕ ®Êt nÒn I II III IV V >70÷100 > 2 5 ÷7 0 >10÷25 ≤10 A >100 >35÷75 > 1 5 ÷3 5 >8÷15 ≤8 B >75 >25÷50 > 1 5 ÷2 5 >8÷15 ≤8 C >50 Nhãm A : nÒn ®¸ Nhãm B : NÒn lµ ®Êt c¸t, ®Êt hßn th«, ®Êt sÐt ë tr¹ng th¸i cøng vµ n÷a cøng Nhãm C : NÒn lµ ®Êt sÐt b¶o hoµ n−íc IV.¦u nh−îc ®iÓm cña ®Ëp ®Êt - §Ëp ®Êt ®−îc øng dông phæ biÕn trong x©y dùng c«ng tr×nh thuû lîi v× nã cã nhiÒu −u ®iÓm. 1. §Ëp ®Êt cã thÓ x©y dùng trong bÊt cø ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh, yªu cÇu nÒn ®èi víi ®Ëp ®Êt kh«ng cao. 2. TËn dông ®−îc tÊt c¶ c¸c lo¹i ®Êt ë vïng x©y dùng ®Ó ®¾p ®Ëp, v× vËy gi¶m ®−îc chi phÝ vËt liÖu. 3. Gi¸ thµnh ®Ëp ®Êt rÎ vµ khi thi c«ng Ýt ®ßi hëi c«ng nh©n lµnh nghÒ. 4. Cã thÓ x©y ®Ëp ®Êt víi chiÒu cao bÊt kú. 5. VËt liÖu x©y dùng ®Ëp kh«ng bÞ thay ®æi tÝnh chÊt theo thêi gian, ng−îc l¹i ngµy cµng v÷ng ch¾c thªm do ®é chÆt t¨ng theo thêi gian . 49
6. Qu¶n lý vµ khai th¸c ®Ëp ®Êt ®¬n gi¶n. 7. Cã thÓ ph¸t triÓn thªm chiÒu cao ®Ëp mµ kh«ng cÇn th¸o c¹n hå chøa. - Bªn c¹nh ®ã ®Ëp ®Êt cã mét sè nh−îc ®iÓm sau: 1. §Ëp ®Êt kh«ng cho phÐp n−íc trµn qua nªn kh«ng thÓ th¸o lò qua th©n ®Ëp. V× vËy ph¶i x©y dùng c«ng tr×nh th¸o lò riªng biÖt b»ng bª t«ng kÓ c¶ trong thêi gian thi c«ng vµ thêi gian khai th¸c. 2. ë nh÷ng vïng m−a nhiÒu viÖc thi c«ng ®Ëp ®Êt ®Çm nÐn gÆp nhiÒu khã kh¨n v× khã khèng chÕ ®−îc ®é Èm tèt nhÊt. ß2. H×nh d¹ng kÝch th−íc, cÊu t¹o ®Ëp ®Êt - Nguyªn t¾c vµ c¸c b−íc thiÕt kÕ I.C¸c bé phËn cña ®Ëp ®Êt C¸c bé phËn cña ®Ëp ®Êt (h×nh 4.3) gåm cã 1. Th©n ®Ëp: Lµ bé phËn chñ yÕu b¶o ®¶m sù æn ®Þnh cña ®Ëp. 2. ThiÕt bÞ chèng thÊm: Lµm b»ng vËt liÖu Ýt thÊm cã t¸c dông gi¶m q, v, J cña dßng thÊm qua th©n vµ nÒn ®Ëp. 3. ThiÕt bÞ tho¸t n−íc: Th−êng lµm b»ng vËt liÖu kh«ng dÝnh nh− c¸t, sái, ®¸. Cã t¸c dông tËp trung dßng thÊm dÉn vÒ h¹ l−u, chèng xãi ngÇm, h¹ thÊp ®−êng b¶o hoµ, t¨ng æn ®Þnh cho ®Ëp. 4. ThiÕt bÞ b¶o vÖ m¸i ®Ëp: Cã t¸c dông chèng sãng, phßng ngõa nøt nÎ do thay ®æi nhiÖt ®é hay xãi mßn do m−a g©y ra. II.Nguyªn t¾c chung khi thiÕt kÕ h×nh d¹ng mÆt c¾t ®Ëp ®Êt • C¸c nguyªn t¾c chung khi thiÕt kÕ ®Ëp ®Êt 1. Th©n ®Ëp vµ nÒn ®Ëp ph¶i æn ®Þnh trong mäi tr−êng hîp lµm viÖc (thi c«ng còng nh− khai th¸c) 2. ThÊm qua th©n ®Ëp vµ nÒn ®Ëp lµ nhá nhÊt vµ ph¶i
§Ønh ®Ëp a) M¸i thuîng luu M¸i h¹ luu C¬ ®Ëp vËt tho¸t nuíc b) Âáút cáúp phäúi daìy 50 cm Âènh âáûp 65.20 Âaï laït khan daìy 30 cm MNDGC 63.3 Dàm loüc daìy 20 cm MNDBT 61.00 Caït loüc daìy 20 cm m= m=3 2.5 57.0 B 55.00 0. 6 m= m= m=3.5 γk =1.75T/m3 C MNC 48.5 49.0 0.6 m= ϕ =16 0 3 γk =1.80T/m3 C=0.18kg/cm2 Vaíi loüc TS70 Âäúng âaï tiãu næåïc Caït loüc daìy 50 cm K=1*10−5 m /s c ϕ =18 −4C=0.12kg/cm2 0 m= C 44.0 44.0 2.0 K=1*10 cm /s A m= .5 2 1 m= Táúm bã täng M150 Häùn håüp caït soíi loüc NÒn ®¸ phong ho¸ nhÑ Âaï häüc tiãu næåïc Caït loüc daìy 50 cm Dàm loüc daìy 50 cm 40% âaï 4x6cm vaì 60% âaï 2x4cm Maìng chäúng tháúm Caït loüc daìy 50 cm H×nh 4.3: S¬ ®å cÊu t¹o mÆt c¾t ®Ëp ®Êt (a) MÆt c¾t ngang mÆt c¾t ®Ëp ®Êt nh¸nh tr¸i Hå chøa n−íc Nói Ngang – TØnh Qu¶ng Ng·i (b) 51
• C¸c b−íc thiÕt kÕ : Dùa vµo tµi liÖu thu thËp ®−îc qua ®iÒu tra kh¶o s¸t vµ c¸c chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt, c«ng t¸c thiÕt kÕ ®Ëp ®Êt ®−îc tiÕn hµnh theo c¸c b−íc : 1. So s¸nh chän lo¹i ®Ëp 2. X¸c ®Þnh h×nh thøc, c¸c kÝch th−íc chñ yÕu cña mÆt c¾t ®Ëp 3. TÝnh thÊm, tÝnh æn ®Þnh vµ tÝnh lón. 4. Chän cÊu t¹o chi tiÕt c¸c bé phËn : kÕt cÊu mÆt ®Ëp, bé phËn ch«ng thÊm vµ tiªu n−íc, b¶o vÖ m¸i th−îng h¹ l−u ®Ëp… 5. TÝnh khèi l−îng, nh©n lùc, vËt liÖu, gi¸ thµnh vµ thêi gian thi c«ng. Dùa vµo nguyªn t¾c ®ã sau ®©y ta tr×nh bµy c¸ch thiÕt kÕ mét sè bé phËn c¬ b¶n cña mÆt c¾t ®Ëp ®Êt. III.ThiÕt kÕ ®Ønh ®Ëp 1. ChiÒu réng mÆt ®Ëp ChiÒu réng mÆt ®Ëp phô thuéc vµo yªu cÇu vÒ æn ®Þnh, giao th«ng, thi c«ng, qu¶n lý (®Ëp cµng cao B cµng lín). - NÕu cã yªu cÇu giao th«ng : B x¸c ®Þnh theo quy ph¹m thiÕt kÕ ®−êng. - NÕu kh«ng cã yªu cÇu giao th«ng: Bmin = 3m ®èi víi ®Ëp thÊp. Bmin = 5m ®èi víi ®Ëp cao võa trë lªn. Ta còng cã thÓ tra Bmin theo ®å thÞ ®−îc x©y dùng tõ c¸c ®Ëp trong thùc tÕ hoÆc tÝnh theo c«ng thøc: Bmin = 0,1H (víi H lµ chiÒu cao ®Ëp). ChiÒu réng ®Ønh ®Ëp t¹i chç nèi tiÕp gi÷a ®Ëp víi c«ng tr×nh kh¸c hoÆc víi bê ph¶i phï hîp víi yªu cÇu thiÕt kÕ. 2. CÊu t¹o cña mÆt ®Ëp - NÕu mÆt ®Ëp kh«ng sö dông lµm ®−êng giao th«ng th× cã thÓ gia cè b»ng bª t«ng, nhùa ®−êng, ®¸ héc, hay ®¸ sái hiÖn cã ë vïng x©y dùng…nh»m phôc vô cho qu¶n lý khai th¸c vµ mü quan c«ng tr×nh. - NÕu mÆt ®Ëp n»m trªn tuyÕn ®−êng giao th«ng th× kÕt cÊu mÆt ®Ëp phô thuéc vµo cÊp ®−êng. - §Ó tho¸t n−íc m−a ®−îc tèt mÆt ®−êng cÇn lµm dèc vÒ hai bªn víi i=1,5 ÷ 5%. NÕu ®Ëp cã t−êng ch¾n sãng cã thÓ lµm ®é dèc mét phÝa vÒ h¹ l−u. - D−íi líp gia cè b»ng bª t«ng, ®¸ héc ph¶i cã líp ®Öm b»ng c¸t sái theo nguyªn t¾c tÇng läc ng−îc ®Ó tËp trung n−íc thÊm tho¸t ra r¶nh tËp trung t©m trªn m¸i h¹ l−u. C¸c èng tho¸t n−íc ®Æt c¸ch nhau 4 – 5m theo chiÒu dµi ®Ëp. - Hai bªn ®Ëp ph¶i cã lan can b»ng trô bª t«ng hay thÐp, gç ®Ó tr¸nh x¶y ra tai n¹n giao th«ng. Lan can a) i = 1.5 - 5% äúng thoaït næåïc phãøu thoaït Âaï laït næåïctheo nguyãn Cuäüi soíi 10-25cm tàõc táöng loüc ngæåüc Caït 10-25cm Raînh thoaït næåïc Tæåìng chàõn soïng H×nh 4.3 : KÕt cÊu b) mÆt ®Ëp 52
3.Cao tr×nh ®Ønh ®Ëp vµ t−êng ch¾n sãng H×nh 4.4 : kiÕn tróc ®Ønh ®Ëp, t−êng ch¾n sãng ®Ëp ®Êt Hå chøa n−íc V¹n Héi – B×nh §Þnh a.Cao tr×nh ®Ønh ®Ëp §Ëp ®Êt kh«ng cho phÐp n−íc trµn qua nªn ®Ønh ®Ëp ph¶i n»m trªn møc n−íc hå mét ®é cao nhÊt ®Þnh, gäi lµ ®é v−ît cao d. §é v−ît cao d ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: d = hsl + ∆ h + S + a (1) Trong ®ã : hsl ChiÒu cao sãng leo trªn m¸i dèc (®· tÝnh trong ch−¬ng II) ∆ h §é dÒnh cña mùc n−íc trong hå do giã g©y nªn V102.D ∆h = 2.10-6. g.H .cosα V10 : L−u tèc giã tÝnh to¸n t¹i vÞ trÝ cao h¬n mùc n−íc hå 10m D : ChiÒu dµi ®µ giã (m) g : Gia tèc träng tr−êng (m/s2) H : ChiÒu s©u n−íc trong hå (m) a §é cao an toµn phô thuéc vµo cÊp c«ng tr×nh vµ tr−êng hîp tÝnh to¸n (b¶ng 4.2) S : ChiÒu cao dù phßng lón theo thêi gian. B¶ng 4.2 : §é cao an toµn a ChiÒu cao an toµn (m) ®èi víi cÊp ®Ëp Tr−êng hîp tÝnh I II III IV-V to¸n -Møc n−íc b×nh th−êng 1.0 0.7 0.5 0.4 -Møc n−íc gia c−êng 0.7 0.5 0.4 0.3 §é v−ît cao d ph¶i ®−îc tÝnh trong 2 tr−êng hîp + Tr−êng hîp mùc n−íc trong hå lµ MNGC (khi x· l−îng lò lín nhÊt), tÝnh ®é cao sãng leo vµ ®é dÒnh mùc n−íc øng víi tèc ®é giã b×nh qu©n lín nhÊt nhiÒu n¨m kh«ng kÓ h−íng. 53
+ Tr−êng hîp mùc n−íc trong hå lµ mùc n−íc d©ng b×nh th−êng, tÝnh ®é cao sãng leo vµ ®é dÒnh mùc n−íc øng víi tèc ®é giã lÊy tÇn suÊt thiÕt kÕ øng víi cÊp c«ng tr×nh (lÊy theo b¶ng 4.3). B¶ng 4.3 CÊp c«ng tr×nh I – II III – IV V TÇn suÊt giã tÝnh to¸n (%) 2 4 10 Víi hai tr−êng hîp tÝnh ra ®−îc d1 vµ d2 t−¬ng øng víi hai cao tr×nh ®Ønh ®Ëp : ∇1 = MNGC + d1 ∇2 = MNBT + d2 ∇tk = Max(∇1, ∇2) (2) Chó ý: - NÕu d tÝnh to¸n ®−îc > 0,5m th× lÊy d tÝnh to¸n ®Ó x¸c ®Þnh cao tr×nh ®Ønh - NÕu d tÝnh to¸n ®−îc ≤ 0,5m th× lÊy d =0,5m ®Ó x¸c ®Þnh cao tr×nh ®Ønh b.T−êng ch¾n sãng §Ó gi¶m cao tr×nh ®Ønh ®Ëp vµ khèi l−îng ®Êt ®¾p ®Ëp ng−êi ta cã thÓ x©y dùng t−êng ch¾n sãng ë phÝa th−îng l−u (h×nh 4.5). H×nh 4.5 :S¬ ®å mÆt c¾t cã t−êng ch¾n sãng a) b) c) H×nh 4.6: T−êng ch¾n sãng. a) kiÓu ch«n; b) ®¸ x©y; c) bªt«ng cèt thÐp d¹ng cong + Cao tr×nh cña ®Ønh t−êng vÉn ®−îc x¸c ®Þnh theo (2) vµ tÝnh ®Õn cao tr×nh ®Ønh t−êng ch¾n sãng. + Khi cã t−êng ch¾n sãng cao tr×nh ®Ønh ®Ëp ph¶i lín h¬n ∇MNGC tèi thiÓu 0,3m . + KÕt cÊu t−êng ch¾n sãng th−êng ®−îc x©y dùng b»ng bª t«ng, bª t«ng cèt thÐp, ®¸ x©y v.v...Víi t−êng ch¾n sãng kh«ng cao l¾m (0,2÷0.8m) th× t−êng cã thÓ lµ kÕt cÊu riªng biÖt ch«n s©u vµo ®Ëp (h×nh 4.6a). §èi víi t−êng cao nªn thiÕt kÕ t−êng liªn kÕt víi kÕt cÊu gia cè m¸i th−îng l−u vµ mÆt ®Ëp ®Ó t¨ng æn ®Þnh cho t−êng. + NÕu x©y b»ng bª t«ng cèt thÐp nªn dïng t−êng d¹ng h×nh cong ®Ó h¾t ng−îc sãng vµo hå - b¶o ®¶m sù kh« r¸o cña mÆt ®Ëp (h×nh 4.6c). Chó ý: Khi x©y t−êng ch¾n sãng th× gi¶m ®−îc khèi l−îng ®Êt ®¾p ®Ëp nh−ng l¹i ph¶i t¨ng chi phÝ vËt liÖu vµ nh©n c«ng x©y dùng t−êng. ViÖc quyÕt ®Þnh ph−¬ng ¸n x©y dùng t−êng hay kh«ng ph¶i th«ng qua tÝnh to¸n so s¸nh kinh tÕ kü thuËt hai ph−¬ng ¸n. 54
IV M¸i dèc vµ c¬ ®Ëp 1. M¸i dèc ®Ëp - ViÖc lùa chän m¸i dèc ®Ëp ph¶i c¨n cø vµo chiÒu cao ®Ëp, lo¹i ®Ëp, tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Êt ®¾p ®Ëp vµ c¸c ®iÒu kiÖn thi c«ng khai th¸c. - NÕu H
+ NÕu c¬ x©y dùng ë m¸i h¹ l−u ®Ó tho¸t n−íc m−a th× trªn c¬ ph¶i cã r¶nh tho¸t n−íc däc vµ ngang. R¶nh ph¶i ®−îc gia cè b»ng ®¸ x©y, bª t«ng ®Ó tr¸nh xãi lì do dßng ch¶y. C¬ ph¶i cã ®é dèc ngang i= 2 ÷ 4% (h×nh 4.8). 3.Gia cè m¸i ®Ëp th−îng l−u - M¸i th−îng l−u th−êng xuyªn chÞu t¸c dông cña sãng, lùc thuû ®éng cña dßng ch¶y däc theo m¸i dèc vµ lùc x« va cña vËt næi, v× vËy cÇn cã biÖn ph¸p b¶o vÖ ®Ó tr¸nh sù xãi lì m¸i dèc – b¶o ®¶m an toµn cho ®Ëp . - Th«ng th−êng cã thÓ b¶o hé m¸i dèc b»ng c¸c h×nh thøc sau ®©y (h×nh 4.9): + B¶o hé b»ng ®¸ (®¸ ®æ, ®¸ xÕp, ®¸ x©y). + B¶o hé b»ng b¶n bª t«ng cèt thÐp (l¾p ghÐp hoÆc ®æ t¹i chç) + B¶o hé b»ng bª t«ng nhùa ®−êng. + B¶o hé b»ng c¸c lo¹i cµnh c©y. âaï âäø âaï xáy baín bãtäng âaï xãúp dáöm bãtäng u os ca H×nh 4.9 - ViÖc lùa chän h×nh thøc gia cè phô thuéc vµo h sãng, vËt liÖu hiÖn cã vµ ®iÒu kiÖn thi c«ng - Ph¹m vi gia cè: Trong ph¹m vi sãng t¸c dông ph¶i cã gia cè chÝnh phÇn cßn l¹i cña m¸i ®Ëp cÇn cã gia cè nhÑ. + Gia cè chÝnh : • Giíi h¹n trªn : nªn lÊy ®Õn cao tr×nh ®Ønh ®Ëp, tr−êng hîp ®é v−ît cao n»m trªn mùc n−íc gia c−êng t−¬ng ®èi lín th× giíi h¹n trªn ë cao tr×nh : MNGC+ hsl1% (hoÆc cao h¬n mét Ýt) vµ tõ ®ã cho ®Õn ®Ønh ®Ëp gia cè nhÑ. • Giíi h¹n d−íi : lÊy d−íi mùc n−íc lµm viÖc thÊp nhÊt cña hå chøa mét chiÒu s©u 2h1% (h1% : chiÒu cao sãng víi møc ®¶m b¶o 1%). + Gia cè nhÑ : Gia cè tõ giíi h¹n h¹n d−íi cña gia cè chÝnh ®Õn chiÒu s©u mµ t¹i ®ã t¸c dông cña sãng kh«ng cßn ®ñ kh¶ n¨ng lµm c¸c h¹t ®Êt cña m¸i ®Êt dÞch chuyÓn. - Mét sè yªu cÇu khi thiÕt kÕ gia cè m¸i th−îng l−u: + §Ó b¶o ®¶m æn ®Þnh cho líp gia cè, t¹i chç giíi h¹n d−íi cÇn cã gèi tùa b»ng ®¸ hoÆc b»ng bª t«ng. 56
+ Líp b¶o hé ph¶i ®−îc ®Æt trªn mét tÇng ®Öm nh»m nèi tiÕp tèt gi÷a líp gia cè víi nÒn, ngoµi ra cßn ®ãng vai trß cña tÇng läc ng−îc khi mùc n−íc th−îng l−u h¹ ®ét ngét. + Víi lo¹i b¶o hé b»ng ®¸ ®æ, x©y khan, tÇng ®Öm ph¶i tr¶i trªn toµn diÖn tÝch gia cè. Víi lo¹i b¶o hé b»ng bª t«ng, bª t«ng l¾p ghÐp: tÇng ®Öm chØ cÇn bè trÝ t¹i c¸c khe nèi hoÆc lç tho¸t n−íc. - ViÖc tÝnh to¸n thµnh phÇn h¹t vµ chiÒu dµy tÇng ®Öm theo nguyªn t¾c thiÕt kÕ tÇng läc ng−îc. 4.Gia cè m¸i h¹ l−u - §Ó tr¸nh sù ph¸ ho¹i do m−a giã vµ ®éng vËt sèng trong ®Êt cÇn cã biÖn ph¸p b¶o vÖ m¸i h¹ l−u. - Th−êng cã mÊy h×nh thøc b¶o hé sau ®©y: + R¶i mét líp ®¸ d¨m, cuéi sái dµy 0,2m lªn toµn bé m¸i + Phñ mét líp ®Êt mµu dµy 0.2÷0.3m råi trång cá lªn trªn. NÕu m¸i ®Ëp dèc vµ b»ng ®Êt sÐt cÇn lµm t−êng r¨ng cho ®Êt mµu c¾m xuèng m¸i ®Ëp ®Ó chèng tr−ît. + Ngoµi ra ®Ó võa tho¸t n−íc m−a võa chèng tr−ît cho líp cá ng−êi ta chia m¸i cá ra c¸c « b»ng nh÷ng r·nh xiªn 450. Trong r¶nh r¶i vËt liÖu chèng tr−ît vµ tho¸t n−íc tèt (nh− cuéi, sái). KÝch th−íc c¸c «: 0,8 x 0,8 ÷1,5 x 1,5 m. - Khi ë h¹ l−u cã n−íc, viÖc gia cè phÇn d−íi cña m¸i nªn kÕt hîp víi bé phËn tiªu n−íc. Gia cè m¸i h¹ l−u b»ng trång cá IV.ThiÕt kÕ bé phËn chèng thÊm - Trong tr−êng hîp th©n ®Ëp vµ nÒn ®Ëp lµ c¸c lo¹i ®Êt cã hÖ sè thÊm lín hoÆc trªn nÒn ®¸ nøt nÏ cã hÖ sè thÊm lín th× ph¶i bè trÝ thiÕt bÞ chèng thÊm trong th©n vµ nÒn ®Ëp b»ng c¸c vËt liÖu chèng thÊm nh»m môc ®Ých : + Gi¶m l−u l−îng thÊm b¶o ®¶m q < [q] + H¹ thÊp ®−êng b¶o hoµ t¨ng æn ®Þnh m¸i h¹ l−u + §Ò phßng c¸c hiÖn t−îng xãi ngÇm ®ïn ®Êt trong th©n, nÒn ®Ëp vµ nhÊt lµ chç dßng thÊm ®i ra h¹ l−u. - VËt liÖu chèng thÊm : 57
+ VËt liÖu dÎo : sÐt, ¸ sÐt nÆng, bªt«ng sÐt, than bïn, nhùa ®−êng, th¶m sÐt ®Þa kü thuËt… + VËt liÖu cøng : kim lo¹i, bªt«ng cèt thÐp gç… L−u ý : VËt liÖu chèng thÊm chØ cã hiÖu qu¶ trong tr−êng hîp hÖ sè thÊm cö nã nhá h¬n hÖ sè thÊm cña ®Êt th©n hay nÒn ®Ëp chõng 50 lÇn trë lªn. 1. Chèng thÊm cho th©n ®Ëp - §Ó chèng thÊm cho th©n ®Ëp ng−êi ta x©y dùng lái gi÷a hoÆc t−êng nghiªng. Víi ®Ëp ®Êt, lái gi÷a vµ t−êng nghiªng th−êng ®−îc cÊu t¹o b»ng vËt liÖu dÎo (h×nh 10). - Lâi gi÷a cã d¹ng ®øng n»m ë chÝnh gi÷a hoÆc gÇn chÝnh gi÷a th©n ®Ëp (h×nh 4.10a). §Ó t¨ng c−êng kh¶ n¨ng chèng thÊm vµ h¹ thÊp ®−êng b·o hoµ vÞ trÝ lái gi÷a cã thÓ chuyÓn vÒ phÝa th−îng l−u, tr−êng hîp nµy lâi gi÷a cã d¹ng g·y khóc (h×nh 4.10b). Cßn t−êng nghiªng n»m däc theo m¸i dèc th−îng l−u (h×nh 4.10c) vµ ®ãng vai trß chèng thÊm cho toµn th©n ®Ëp. δ1 δ1 δ1 MNDBT MNDBT MNDBT δ δ δ z z B ≥ 0.5 m ≥ 0.5 m ≥ 0.5 m δ2 δ2 δ2 H×nh 4.10 : Chèng thÊm cho th©n ®Ëp - Khi thiÕt chèng thÊm t−êng nghiªng hoÆc lâi gi÷a cÇn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu : + §Ønh lâi vµ t−êng b»ng ®Êt (sau khi ®· lón xong) ph¶i cao h¬n MNDBT cã kÓ ®Õn sãng giã vµ ®é dÒnh cña n−íc vµ kh«ng thÊp h¬n MNGC. + KÝch th−íc lâi gi÷a cã thÓ t¨ng dÇn tõ ®Ønh xuèng ®¸y vµ ®¶m b¶o : • ChiÒu réng bÐ nhÊt cña ®Ønh δ1 ≥ 0,8m 1 1 • ChiÒu réng ë ®¸y : 10 H ≤ δ2 ≤ 4 H , víi H lµ cét n−íc tr−íc ®Ëp + §Ó tr¸nh biÕn d¹ng thÊm cho lâi gi÷a vµ t−êng nghiªng t¹i mÆt tiÕp xóc khi J lín cÇn cã líp qu¸ ®é x©y dùng theo nguyªn t¾c tÇng läc ng−îc ë c¶ hai mÆt th−îng h¹ l−u cña lái vµ t−êng. + Víi t−êng nghiªng ph¶i cã mét líp b¶o hé ë mÆt th−îng l−u ®Ó tr¸nh nøt nÎ do thay ®æi nhiÖt ®é, cÇn ph¶i cã líp b¶o vÖ b»ng c¸t hoÆc sái cuéi víi chiÒu dµy kh«ng nhá h¬n 1m. M¸i cña t−êng nghiªng ph¶i b¶o ®¶m æn ®Þnh tr−ît cho c¶ t−êng nghiªng vµ líp b¶o vÖ. + NÕu ®Ëp ®−îc x©y dùng trªn nÒn ®Êt kh«ng thÊm n−íc hoÆc Ýt thÊm th× lái gi÷a vµ t−êng nghiªng ph¶i ch«n s©u vµo nÒn mét ®é s©u ≥ 0,5m ®Ó chèng thÊm tiÕp xóc. + NÕu ®Ëp ®−îc x©y dùng trªn nÒn ®¸ kh«ng thÊm, th× vËt chèng thÊm ph¶i nèi tiÕp víi nÒn b»ng gèi bª t«ng (h×nh 4.11). L−u ý: kÝch th−íc cña lái gi÷a vµ t−êng nghiªng sÏ ®−îc quyÕt ®Þnh khi ®· kiÓm tra thÊm vµ æn ®Þnh cho toµn bé ®Ëp. 58
gäúi bãtäng häú khoang phuût ximàng H×nh 4.11 2. Chèng thÊm cho nÒn Khi ®Ëp ®Êt x©y dùng trªn nÒn thÊm n−íc cÇn ph¶i cã biÖn ph¸p xö lý chèng thÊm cho nÒn ®Ó h¹n chÕ sù mÊt n−íc vµ ®Ò phßng biÕn d¹ng thÊm cña nÒn. ViÖc lùa chän h×nh thøc chèng thÊm cho nÒn phô thuéc vµo lo¹i ®Ëp, chiÒu s©u tÇng thÊm n−íc, tÝnh chÊt ®Êt nÒn vµ ®iÒu kiÖn thi c«ng. a.§èi víi lo¹i ®Ëp kh«ng ®ång chÊt Khi tÇng thÊm n−íc cã h¹n vµ cã chiÒu dµy kh«ng lín T ≤ 5m → ng−êi ta kÐo dµi - t−êng nghiªng vµ lâi gi÷a t¹o thµnh t−êng r¨ng c¾m s©u xuèng tÇng kh«ng thÊm n−íc (h×nh 4.12). B C A kn kn ≥ 0.5m ≥ 0.5m H×nh 4.12 ChiÒu dµy t−êng r¨ng ph¶i b¶o ®¶m æn ®Þnh vÒ thÊm, tøc lµ Jr
- Khi tÇng thÊm n−íc qu¸ dµy (T>6-8m) hoÆc s©u v« h¹n th× ng−ßi ta x©y dùng s©n tr−íc kÕt hîp víi t−êng nghiªng hay lâi gi÷a (h×nh 4.14) hoÆc ®ãng b¶n cäc l¬ löng. BiÖn ph¸p nµy gi¶m ®−îc Q vµ J qua nÒn – t¨ng æn ®Þnh thÊm cho nÒn + ChiÒu dµi hiÖu qu¶ cña s©n tr−íc theo kinh nghiÖm L ≈ 3 H + ChiÒu dµy t th−êng lÊy t ≥ 0,5m víi ®Ëp thÊp t ≥ 1m víi ®Ëp cao vµ ph¶i b¶o ®¶m Js
kâ kâ kn kn H×nh 4.17 L−u ý: VÞ trÝ vËt chèng thÊm hîp lý nhÊt lµ ®Æt gi÷a th©n ®Ëp. (v× nÕu ®Æt s¸t th−îng l−u th× l−u l−îng thÊm lín. NÕu ®Æt vÒ h¹ l−u th× ®−êng b¶o hoµ sÏ d©ng cao, dÔ mÊt æn ®Þnh) V.VËt tho¸t n−íc (VTN) 1. Môc ®Ých vµ yªu cÇu ®èi víi VTN - VTN ®−îc x©y dùng ®Ó tËp trung n−íc thÊm mét c¸ch chñ ®éng nh»m môc ®Ých h¹ thÊp ®−êng b·o hoµ, kh«ng cho dßng thÊm ra m¸i h¹ l−u, nhê ®ã t¨ng æn ®Þnh m¸i ®Ëp vµ tr¸nh ®−îc hiÖn t−îng biÕn d¹ng thÊm. - Yªu cÇu khi thiÕt kÕ VTN : + VTN ®ñ kh¶ n¨ng tho¸t n−íc vµ th−êng xuyªn lµm viÖc tèt. + B¶o ®¶m kh«ng cho ®−êng b¶o hoµ lé ra m¸i h¹ l−u + Kh«ng cho phÐp xãi ngÇm th©n ®Ëp, nÒn ®Ëp vµ víi chÝnh b¶n th©n VTN. - Trong mäi tr−êng hîp ®Ëp ®Êt ph¶i cã vËt tho¸t n−íc. ChØ riªng ®èi víi ®Ëp thÊp (cao d−íi 5m) cã thÓ kh«ng cÇn nÕu ®¶m b¶o yªu cÇu æn ®Þnh. §èi víi ®Ëp cao, kh«ng cÇn vËt tho¸t n−íc trong c¸c tr−êng hîp sau : + §Ëp x©y trªn nÒn thÊm n−íc m¹nh vµ mùc n−íc ngÇm thÊp, ®−êng b¶o hoµ qua th©n ®Ëp, h¹ xuèng nÒn vµ kh«ng ra m¸i h¹ l−u (h¹ l−u kh«ng cã n−íc). + PhÇn h¹ l−u cña ®Ëp lµm b»ng vËt liÖu cã kÝch th−íc lín nh− cuéi to, ®¸ héc. Tr−êng hîp nµy phÇn h¹ l−u ®ãng vai trß nh− VTN. + §Ëp cã vËt chèng thÊm tèt nªn l−u l−îng thÊm nhá vµ ®−êng b·o hoµ phÝa sau bé phËn chèng thÊm h¹ thÊp xuèng ngang mÆt nÒn. 2. §Æc ®iÓm cÊu t¹o cña VTN VTN gåm cã hai phÇn c¬ b¶n ®ã lµ phÇn tho¸t n−íc vµ tÇng läc ng−îc. + PhÇn tho¸t n−íc : cã nhiÖm vô thu håi toµn bé phÇn n−íc thÊmë th©n vµ nÒn ®Ëp, nã ®−ùoc lµm b»ng vËt liÖu cã ®é thÊm n−íc m¹nh nh− sái, cuéi, ®¸ héc… + TÇng läc ng−îc : cã nhiÖm vô chèng xãi ngÇm, lµ bé phËn nèi tiÕp gi÷a vËt tho¸t n−íc víi th©n vµ nÒn ®Ëp. 3. Ph©n lo¹i VTN Ta cã thÓ ph©n chóng thµnh ba lo¹i nh− sau : + VTN kiÓu hë : nh− VTN bÒ mÆt. + VTN kiÓu kÝn : nh− VTN l¨ng trô, gèi ph¼ng, èng däc. + VTN hçn hîp : nh− VTN l¨ng trô - bÒ mÆt, l¨ng trô – gèi ph¼ng, gèi ph¼ng-bÒ mÆt.. 61
4. C¸c lo¹i VTN a. VTN gèi ph¼ng - Tr−êng hîp ¸p dông : thÝch hîp víi ®Ëp h¹ l−u kh«ng cã n−íc nh− ®o¹n ®Ëp ë hai bê, b·i båi vµ ®Ëp phô ë eo nói. - ¦u ®iÓm : + H¹ thÊp ®−êng b¶o hoµ nhanh + Khèi l−îng Ýt + Tho¸t n−íc tèt cho th©n vµ nÒn ®Ëp. - Nh−îc ®iÓm : do ë trong th©n ®Ëp nªn söa ch÷a khã kh¨n, nªn yªu cÇu chÊt l−îng thi c«ng cao. - TÝnh to¸n VTN gèi ph¼ng : ChiÒu dµi tèi thiÓu cña VTN ph¶i ®¶m b¶o kho¶ng c¸ch a (tõ ®−êng b·o hoµ ®Õn m¸i dèc h¹ l−u ®Ëp) cho phÐp. TrÞ sè a kh«ng nh÷ng kh«ng cho dßng thÊm ra m¸i h¹ l−u mµ cßn kh«ng lµm −ít m¸i ®Ëp. TrÞ sè a ®−îc x¸c ®Þnh theo chiÒu cao mao dÉn vµ ®iÒu kiÖn khÝ hËu ë n¬i x©y dùng. H×nh 4.18 : VËt tho¸t n−íc gèi ph¼ng TÝnh to¸n theo ph−¬ng ph¸p cña A.Augintsuxt : + VÏ ®−êng th¼ng n-n song song víi m¸i dèc h¹ l−u vµ tiÕp tuyÕn víi ®−êng b·o hoµ. + Gradien trung b×nh t¹i mÆt c¾t k-k ®i qua ®iÓm tiÕp xóc nµy : dy 1 1 Jtb = dx = m = m ( mk=m1) k 1 + Tõ c«ng tøc tÝnh l−u l−îng thÊm ®¬n vÞ q qua ®Ëp ta cã : q hk = Jtb.hk = m (4-1) k 1 k : hÖ sè thÊm ®Êt th©n ®Ëp hk : chiÒu cao dßng thÊm t¹i mÆt c¾t k-k. + MÆt kh¸c ta cã ph−¬ng tr×nh thÊm ¸p dông cho mÆt c¾t k-k vµ 1-1 : q hk2 -h12 k = 2x (4-2) + Tõ 4-1 vµ 4-2 cã thÓ dÔ dµng x¸c ®Þnh ®−îc trÞ sè hk vµ x khi ®· biÕt q vµ h1 (q vµ h1 x¸c ®Þnh ®−îc theo s¬ ®å thÊm qua ®Ëp ®Êt cã VTN gèi ph¼ng). + §Ó x¸c ®Þnh Ltn, xÐt tam gi¸c ABC : 62
a ∆hk.cosα = a hay ∆hk= cosα MÆt kh¸c ta cã : a Ltn = m1(hk+∆hk) - x = m1(hk + )-x cosα a = m1.hk + -x (4-3) sinα §Ó tÝnh Ltn øng víi trÞ sè a ®· biÕt, b»ng c¸ch gi¶i ph−¬ng tr×nh 4-3 theo ph−¬ng ph¸p thö dÇn víi tr×nh tù sau : • Gi¶ thiÕt mét lo¹t c¸c gi¸ trÞ Ltn vµ tõ hai ph−¬ng tr×nh 4-1 vµ 4-2 x¸c ®Þng ®−îc c¸c cÆp trÞ sè hk vµ x t−¬ng øng. • Thay hk vµ x vµo ph−¬ng tr×nh 4-3 x¸c ®Þnh ®−îc c¸c trÞ sè a t−¬ng øng theo c¸c trÞ sè cña Ltn. VÏ ®−êng quan hÖ Ltn =f(a) lªn ®å thÞ, tõ ®é thÞ nµy sÏ x¸c ®Þnh ®−îc Ltn theo theo trÞ sè a yªu cÇu. + X¸c ®Þnh chiÒu dµy gèi ph¼ng : XÐt 1m dµi VTN gèi ph¼ng, l−u l−îng thÊm qua nã lµ : q = ωv = 100t.v (4-4) q : l−u l−îng thÊm ®¬n vÞ qua ®Ëp vµ nÒn, còng lµ l−u l−îng thÊm ®¬n vÞ cña vËt tho¸t n−íc (cm2/s). t : chiÒu dµy VTN (cm). Dßng thÊm trong VTN ch¶y rèi kh«ng theo ®Þnh luËt §acxi, Pav¬l«pxki ®Ò nghÞ : v=k J (4-5) k : hÖ sè thÊm cña VTN (cm/s). 14 k = (20- d ) d .p (4-6) d : ®−êng kÝnh qui ®æi trung b×nh cña ®¸ p : ®é rçng cña ®¸, th−êng p = 0.30 ÷ 0.50 J : ®é dèc thÊm, lÊy b»ng ®é dèc VTN. Tõ (4-4), (4-5) vµ (4-6) ta ®−îc : nq t= (cm) 100k J n : hÖ sè an toµn, n = 1.5 ÷ 2 L−u ý : ChiÒu dµi VTN cµng lín th× ®−êng b·o hoµ cµng h¹ thÊp vµ kho¶ng c¸ch tõ ®−êng b·o hµo ra m¸i h¹ l−u cµng lín. Nh−ng gradien vµ l−u l−îng thÊm cµng t¨ng. 1 Th«ng th−êng VTN lo¹i nµy kh«ng v−ît qu¸ 3 chiÒu réng ®¸y ®Ëp. b. VTN l¨ng trô: - Tr−êng hîp ¸p dông : thÝch hîp víi mÆt c¾t lßng s«ng h¹ l−u cã n−íc. - −u ®iÓm : + KÕt cÊu ®¬n gi¶n + VTN l¨ng trô t¹o thµnh gèi ®ë, t¨ng æn ®Þnh cho m¸i h¹ l−u + B¶o vÖ m¸i h¹ l−u tèt khi cã sãng giã. + Tho¸t n−íc tèt cho c¶ th©n ®Ëp vµ nÒn ®Ëp. - Nh−îc ®iÓm : + Tèn nhiÒu vËt liÖu 63
+ C¬ giíi ho¸ trong thi c«ng th−êng khã kh¨n, th−êng thi c«ng thñ c«ng. - Yªu cÇu cÊu t¹o : + MÆt c¾t h×nh thang, víi m¸i dèc th−îng l−u tiÕp xóc víi th©n ®Ëp m’ kh«ng nhá h¬n 1,25 vµ m¸i dèc phÝa h¹ l−u m1’ kh«ng nhá h¬n1,5. + ChiÒu réng ®Ønh th−êng b=(1/3 – 1/4)htn (víi htn lµ chiÒu cao VTN) vµ b kh«ng nhá h¬n1m. + Cao tr×nh ®Ønh VTN ∇ = MNHL + dh víi dh>0,5m + KÝch th−íc VTN ph¶i ®ñ ®Ó kh«ng cho dßng thÊm ra m¸i h¹ l−u vµ ®¶m b¶o kho¶ng c¸ch a. - TÝnh chiÒu dµi VTN l¨ng trô : + Ta cã : Ltn = m1’.htn + b + m’.htn Ltn-b ⇒ htn = m '+m' (4-7) 1 MÆt kh¸c : a = ∆hk.cosα vµ ∆htn = hk - htn ThÕ vµo ta ®−îc : Ltn = m1’htn + b + (∆htn+ ∆hk)m1 - x Ltn = m1’htn + b + (hk + ∆hk - htn)m1 - x Thay 4-7 vµo ta ®−îc : Ltn-b Ltn-b Ltn = m1’ m '+m' + b + hk.m1 + ∆hk.m1 - m '+m' m1 - x (4-8) 1 1 cosα a a Chó ý r»ng : m1. ∆hk = . = sinα cosα sinα Cho nªn ph−¬ng tr×nh (4-8) cã thÓ viÕt : m '-m1 m -m1' a Ltn = Ltnm 1'+m' + bm 1'+m' + b + m1.hk + -x sinα 1 1 HoÆc : m '-m1 m '-m1 a = Ltn.sinα(1- m 1'+m' ) + b.sinα(m 1'+m' -1) - hkcosα + x.sinα (4-9) 1 1 §Ó tiÒm Ltn ta còng gi¶i b»ng ph−¬ng ph¸p thö dÇn nh− ®èi víi VTN gèi ph¼ng. K n B C k ∆h a m1 A b ∆htn n hk m1 htn ' m' ltn x Ltn K H×nh 4.19 : VËt tho¸t n−íc l¨ng trô 64
c. VTN èng däc - Tr−êng hîp ¸p dông : thÝch hîp víi mÆt c¾t h¹ l−u kh«ng cã n−íc. - −u ®iÓm : + Cã kh¶ n¨ng tho¸t n−íc cho c¶ th©n vµ nÒn ®Ëp. + Cã kh¶ n¨ng h¹ thÊp ®−êng b·o hoµ nhanh. + Tèn Ýt vËt liÖu. - CÊu t¹o : + D·i vËt liÖu tho¸t n−íc b»ng ®¸ hay bªt«ng xèp ®Æt däc trong th©n ®Ëp, xung quanh ®−îc bao bäc bëi tÇng läc ng−îc. + C¸c d·i ngang tËp trung tõ d·i däc vÒ r·nh thu n−íc ë h¹ l−u. C¸c d·i ngang ®Æt c¸ch nhau kho¶ng 30-50m vµ ®−ùoc tÝnh to¸n cô thÓ. Maïi thæåüng læu Âènh âáûp Maïi haû læu B B B Daîi doüc hoàûc äúng doüc Daîi thaïo hoàûc äúng thaïo H×nh 4.19 :VTN èng däc d. VTN bÒ mÆt - VTN bÒ mÆt cã nhiÖm vô b¶o vÖ m¸i dèc h¹ l−u, tr¸nh hiÖn t−îng sãng do giã vµ xãi ngÇm do dßng thÊm qua ®Ëp chø kh«ng cã t¸c dông h¹ thÊp ®−êng b·o hoµ. Tuy nhiªn lo¹i nµy vÉn ®−îc dïng phæ biÕn bëi v× dÔ dµng söa ch÷a trong thêi gian khai th¸c vµ nã cã thÓ x©y dùng sau khi ®· x©y ®Ëp. - X¸c ®Þnh chiÒu dµi VTN bÒ mÆt : q q 2q a (m1k)2 + h12 - k (m1h1 - h k = k m1 ) sinα Trong ®ã m1, a ®· cho cßn q vµ h1 còng biÕt ®−îc do tÝnh thÊm. Btn m1(hk + a.cosα) Suy ra : Ltn = = cosα cosα 65