Thiết kế đập bê tông theo phương pháp tỷ lệ đường thẳng

NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN Dạng đề tài: Thiết kế đập bê tông theo phương pháp tỷ lệ đường thẳng Thiết kế đập đất có tường nghiêng và sân phủ Thiết kế đập đá có tường nghiêng Sinh viên: Bùi Thị Thuận Ngày giao đề: Ngày nộp: I . Số liệu ban đầu: 1. Trường hợp 1: TK đập bê tông trọng lực theo phương pháp tỷ lệ đường thẳng Mực nước thượng lưu : H1 = 30 m Mực nước hạ lưu : H2 = 0 Chiều sâu tầng thấm : T = 5 m Đất sét có : gĐ = 1,61 T/m3 Hệ số thấm của nền : Kn = 10-3 m/ngd Lực dính : C = 2 T/m2 2. Trường hợp 2: TK đập đất có tường nghiêng và sân phủ Mực nước thượng lưu : H1 = 30m Mực nước hạ lưu : H2 = 0 Hệ số thấm của nền : Kn = 0,001 m/ngđ Lực dính : C = 2T/m2 Hệ số ma sát f = 0,6 3. Trường hợp 3: TK đập đá có tường nghiêng Mực nước thượng lưu : H1 = 30 m Mực nước hạ lưu : H2 = 0 Chiều sâu tầng thấm : T = 5 m Đất sét: gĐ = 1,61 T/m3 Hệ số thấm của nền : Kn = 10-3 m/ngd Lực dính : C = 2T/m2 2. Yêu cầu 2.1 . Nội dung 2.1.1. Đập đá có tường lõi: STT Công việc Tiến độ Thực hiện 1 Thiết kế mặt cắt của đập 2 Xác định kích thước của tường 3 Xác định lưu lượng thấm và đường bão hoà của đập và nền 4 Kiểm tra ổn định của đập : Kiểm tra trượt phẳng Kiểm tra ổn định lật 2.1.2. Đập BT trọng lực theo phương pháp tỉ lệ đường thẳng STT Công việc Tiến độ Thực hiện 1 Thiết kế mặt cắt của đập 2 Xác định kích thước của tường 3 Xác định lưu lượng thấm và đường bão hoà của đập và nền theo phương pháp tỉ lệ đường thẳng 4 Kiểm tra ổn định của đập : Kiểm tra trượt phẳng Kiểm tra ổn định lật 2.1.3. Đập đất đồng chất không có thiết bị thoát nước STT Công việc Tiến độ Thực hiện 1 Thiết kế mặt cắt của đập 2 Xác định kích thước của tường 3 Xác định lưu lượng thấm và đường bão hoà của đập và nền 4 Kiểm tra ổn định của đập : Kiểm tra trượt phẳng Kiểm tra ổn định lật Kiểm tra ổn dịnh mái dốc theo phương pháp trươt cung tròn 2.2 Quy cách 2.2.1.Nêu ngắn gọn lí thuyết áp dụng trước khi tính. 2.2.2.Các hình vẽ minh hoạ , bảng biểu ,đồ thị phải có tên và đánh số thứ tự. 2.2.3.Các công thức phải đánh số thứ tự. 2,2,4. Nếu áp dụng tin học vào tính toán phải đưa vào phụ lục. 2.2.5.Thuyết minh khổ A4, bìa nilon, các đồ thị vẽ trên giấy kẻ li(khuyến khích làm bằng máy tính) bao gồm các phần theo trình tự sau: Bìa ngoài; Nhiệm vụ BTL; Mục lục; Nội dung tính toán; Phụ lục tính toán; Tài liệu tham khảo. 2.3. Thưởng, phạt: 2.3.1.Thưởng Áp dụng tin học Nộp sớm Trình bày đẹp, đúng quy cách Lí do khác 2.3.2.Phạt Không áp dụng tin học Chậm tiến độ Trình bày xấu, không đúng quy cách Lí do khác 2.3.3.Đánh giá của giáo viên hướng dẫn Giáo viên hướng dẫn Chương I: THIẾT KẾ ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC (Phương pháp tỉ lệ đường thẳng) ß1. Cơ sở lí thuyết I. Thiết kế mặt cắt đập: Phân tích mặt cắt kinh tế của đập Khi thiết kế mặt cắt của đập thường xét tới 3 điều kiện: - Điều kiện ổn định: Đảm bảo hệ số an toàn ổn định trượt trên mặt cắt nguy hiểm nhất phải lớn hơn một trị số cho phép. Điều kiện ứng suất: khống chế không được xuất hiện ứng suất kéo ở mép thượng lưu, hoặc có xuất hiện nhưng phải nhỏ hơn một trị số cho phép. ứng suất nén chính ở mép hạ lưu phải không được lớn hơn trị số cho phép. Điều kiện kinh tế: đảm bảo điều kiện khối lượng công trình là nhỏ nhất. II. Xác định bè dày đế đập theo điều kiện ứng suất: - Xét 1 đoạn đập có chiều dài 1m, tiết diện ngang là DABC, chiều cao h, chiều rộng đáy B. Hình chiếu mái TL là nB, hình chiếu mái HL là (1-n)B, MN TL ngang đỉnh đập, HL đập không có nước. Các lực tác dụng lên đập gồm có: - Trọng lượng bản thân đập: G - Áp lực nước nằm ngang và thẳng đứng: W1, W2. - Áp lực thấm dưới đáy đập có chiều cao là a1.h1 (a1: hệ số áp lực thấm) Nhiệm vụ là tìm Bmin khi biết h. Ứng suất nén theo phương thẳng đứng lên mặt cắt ngang đập được xác định theo nén lệch tâm Trong đó: SG - tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt ngang SM0 - tổng mô men các lực thẳng đứng đối với điểm O SG = G + W2 - Wt a1 : Hệ số áp lực thấm còn lại do tác dụng cản trở của màng chống thấm g1 : Trọng lượng riêng của vật liệu làm thân đập : Trọng lượng riêng của nước Ứng suất theo phương thẳng đứng ở mép thương lưu và hạ lưu đập khi hồ đầy nước s1 = h.[g1.(1-n) + gn.(2-n) - a1g - gh2/B2] s2 = n.h(g1 - g - n.g) + g.h3/B2 Khi Tl không có nước (mới thi công) ứng suất pháp tại mép TL và HL: so1 = g1.h.(1-n) so2 = g1.h.n Khi ta thấy khả năng chịu kéo của BT nhỏ tại mép TL không cho phép xuất hiện khe nứt nên s1 = 0 Þh.[g1(1-n) + g.(2-n) - a1g - g.h2/B2] đập có B min khi max Đạo hàm và cho = 0 Þ Þ Cho g1 = 2,4; g = 1 Þ n = -0,2 Þ n< 0. Mái TL dốc ngược. Xét về mặt thực tế mặt cắt như vậy là không ổn định khi TL không có nước. Do vậy người ta chọn mặt cắt đập BT là D vuông có mái TL thẳng đứng. (n = 0) Trường hợp này bề rộng đáy đập tính theo công thức Với mặt cắt cơ bản là D vuông mái TL thẳng đứng, thì ứng suất mép TL, HL đập là: - Khi hồ đầy nước s1 = 0. s2 = (g1 - a.g).h - Khi hồ không có nước so1 = g1.h , so2 = 0 Nếu a1 = 0,5 ; g1/g = 2,4 Þ B = 0,72.h Nếu a1 = 0 ; g1/g = 2,4 Þ B = 0,65.h Khi a1 = 0, trường hợp không có áp lực thấm thì bề rộng B nhỏ hơn áp lực thấm dưới nền, khối lượng vật liệu giảm từ 10 - 25%. Vì vậy cần có biện pháp chống thấm dưới đáy công trình để làm giảm áp lực thấm. III. Xác định chiều dày đế đập theo điều kiện ổn định trượt: Điều kiện tối thiểu để đảm bảo ổn định là: KC.W1 = f.SG Trong đó: f - hệ số ma sát giữa đập và đất nền KC - hệ số an toàn của đập. KC. g.h2/2 = f.B.h/2 Nếu n = 0, f = 0,7; g1/g = 2,4 ; a1 = 0,5 ; KC = 1 Þ B = 0,75h Nếu n = 0, f = 0,7; g1/g = 2,4 ; Q1 = 0 ; KC = 1 Þ B = 0,6h Nhận xét: từ kết quả tính B như trên, nếu áp lực thấm nhỏ thì bề rộng đế đập theo điều kiện cường độ quyết định, nếu áp lực thấm thì bề rộng đế đập theo điều kiện ổn định khống chế. Với nền đá có hệ số ma sát nhỏ, để thỏa mãn điều kiện ổn định trượt thì bề rộng đế đập phải tăng nhiều đồng thời mái TL phải nghiêng ( n > 0). Vì vậy để tăng cường ổn định người ta đào móng nghiêng về phía TL. IV. Phương pháp tỉ lệ đường thẳng ( phương pháp kéo dài đường chu vi thấm): - Nguyên tắc: kéo dài toàn bộ chu vi thấm dưới đáy công trình thành đường nằm ngang - Sau khi kéo dài chu vi thấm thành đường nằm ngang, từ điểm 7 ta dóng lên cột nước H = H1 - H2. Vì tổn thất cột nước tỉ lệ bậc nhất với chiều dài đường viền nên ta nối điểm O với điểm 1. - Muốn tìm áp lực thấm tại 1 điểm nào đó ta kẻ 1 đường thẳng góc với đường 7-1. Cột nước thấm tại 1 điểm cách mép HL đường viền 1 đoạn x là: Trong đó: Ltt > C.H Ltt = Ld + Ln/m Ld - chiều dài tổng cộng các đoạn thẳng đứng và các đoạn xiên so với đường nằm ngang có góc > 450 Ln - chiều dài tổng cộng của đoạn nằm ngang và các đoạn xiên có góc so với phương nằm ngang < 450 C - hệ số phụ thuộc vào tính chất của đất nền được tra bảng 3.2/GT Thủy công. m - hệ số tiêu hao cột nước trên các đoạn thẳng đứng hoặc nằm ngang. Hệ số này lấy theo sơ đồ đường viền thấm dưới đáy công trình Khi có 1 hàng cừ: m = 1 - 1,5 Khi có 2 hàng cừ: m = 2 - 2,5 Khi có 3 hàng cừ: m = 3 - 3,5 ß2 : áp dụng tính toán Số liệu thiết kế: Mực nước thượng lưu : H1 = 30m Mực nước hạ lưu : H2 = 0 Trọng lượng riêng của tường : gđ = 2,4 T/m3 Hệ số thấm của nền : Kn = 0,001 m/ngđ Lực dính : C = 2T/m2 Hệ số ma sát f = 0,6 S1=0; S2=0; S3=0; T=5,5; hs=3,5; =11,5; I. Xác định bề dày của đập theo điều kiện ứng suất : Ta thiết kế cho đập trọng lực tràn nước . 1. Cao trình đỉnh đập : CTĐĐ = MNTL CTĐĐ = 30m Mặt cắt thân đập dạng tam giác có chiều cao là 30m và chiều rộng đáy là B. Hình chiếu mái thượng lưu là nB, hình chiếu mái hạ lưu là (1-n)B. - Có . Vì n = - 0,2 nghĩa là mái dốc thượng lưu đập có độ dốc ngược, gây khó khăn cho việc thi công, mặt khác có thể phát sinh ứng suất kéo trên mặt hạ lưu, do đó lấy n = 0. Vậy chiều rộng đáy đập tính theo công thức sau: 2. Mái dốc thân đập: Mái dốc đập thượng lưu : m0 = 0 Mái dốc đập hạ lưu : m1 = 0,7 3. Xác định chiều rộng của đập theo điều kiện ứng suất Ứng suất theo phương thẳng đứng tác dụng lên một mặt cắt ngang của đập có thể xác định theo công thức nén lệch tâm Trong đó SG = W2 + G - Wt W2: áp lực nước thẳng đứng tác dụng lên mái đập thượng lưu ( = 0) G : Trọng lượng bản thân công trình Wt : áp lực đẩy nổi dưới đáy đập  a1 : Hệ số áp lực thấm còn lại do tác dụng cản trở của màng chống thấm (= 0,5) g1 : Trọng lượng riêng của vật liệu làm thân đập (= 2,4T/m3) : Trọng lượng riêng của nước (=1T/m3) -Thay số ta có SG = 9517.5T SM0= 31837.5 T.m Vậy ứng suất theo phương thẳng đứng tác dụng lên mặt cắt đập Thay số vào ta có smax=614.53T/m2 smin=90,46T/m2 II. Xác định đáy đập theo điều kiện ứng suất Xác định chiều rộng đáy đập theo điều kiện ổn định trượt, theo điều kiện tối thiểu để đảm bảo ổn định của đập. Trong đó f : Hệ số ma sát giữa đập và nền(= 0,6) Kc : Hệ số an toàn ổn định của đập ( = 1) SG : Tổng các lực tác dụng lên mặt cắt W1 : áp lực nước nằm ngang tác dụng lên mái đập thượng lưu ÞW1 = 450T Trường hợp n0 = 0, a1 = 0.5, Kc = 1, gđ = 2,4T/m3 thì lấy B = 0,75h ÞB = 0,75.30 = 22,5m SG= W2 + G - Wt Trong đó G : Trọng lượng bản thân công trình G =1/2.(b+B).H.gđ = 1/2.(5+27).30.2,4 = 1152T W2 : áp lực nước thẳng đứng tác dụng lên mái đập thượng lưu (=0) Wt : áp lực đẩy nổi dưới đáy đập a1 : Hệ số áp lực thấm còn lại do tác dụng cản trở của màng chống thấm (=0.5) ÞWt =1/2.27.30.1.0.5 = 202,5T Vậy SG = W2 + G - Wt = 1152 – 202,5 = 949,5T Có W1 = 450T < f.SG = 569,7T Þ Đập ổn định. III. Tính lưu lượng thấm theo phương pháp tỉ lệ đường thẳng Đối với nền cát, không có tầng lọc ngược ở hạ lưu, lấy J = 0,2 Þ k - hệ số thấm của đất nền ( = 0,001) Þ v = 0,0002m/24h Cột nước thấm tại một điểm cách mép hạ lưu đường viền thấm một đoạn dài tính toán x là: Ltt > C.H IV.Xác định tải trọng tác dụng lên công trình. Tải trọng tác dụng lên1m dài công trình gồm có: tải trọng do sóng, trọng lượng nước đè, trọng lượng bản thân đập, áp lực đẩy nổi, áp lực nước. 1. Xác định tải trọng do sóng: Tải trọng sóng tác dụng lên đập dạng mái nghiêng được xác định theo công thức: (2-4). Trong đó: g - Trọng lượng riêng của nước (g=1T/m3). h - Chiều cao sóng(= 3,5m). - áp lực sóng tương đối lớn nhất trên điểm 2 theo bảng 2.5 với h = 3,5m Þ =1,75. knb - Hệ số xác định theo bảng 2.4 với ta có knb=0,85. kno - Hệ số xác định theo công thức: Vậy thay vào công thức 2-4 ta có P2 = 7T/m2. Xác định tung độ z2: (2-5). Trong đó: A= B = Thay A, B và m=3 vào công thức 2-5 ta có z2=2,65m. Xác định các khoảng cách li: l1=0,0125La ;l2=0,0265La ; l3=0,0325La ; l4=0,0675La (2-6). Với La= Thay La vào hệ thống công thức 2-6 ta có l1 = 0,256m; l2 = 0,544m ; l3 = 0,66m; l4 = 1,38m. 2. Xác định trọng lượng nước đè, áp lực nước, áp lực đẩy nổi.( phần này đã được tính ở trên) Qua tính toán tải trọng ở trên ta có sơ đồ lực như sau: V. Kiểm tra ổn định của đập. 1. Kiểm tra ổn định trượt phẳng: Dựa vào sơ đồ lực đã tính toán ở trên ta có : Tổng các lực gây trượt là Ftr=457T. Tổng các lực đứng là N = 949,5T Tổng lực giữ là Fg = N.fmas= 949,5.0,6 = 569,7T. Vậy ta có hệ số ổn định trượt là: Ktr= Vậy đập ổn định trượt. 2. Kiểm tra ổn định lật: Kiểm tra ổn định lật quanh A. Tổng mô men giữ là : Mg=13140Tm. Tổng mô men lật là: Ml=4605Tm. Hệ số lật là: Kl = Vậy đập ổn định lật. Chương II Đập đất có tường nghiêng và sân phủ Cơ sở lý thuyết Khái niệm chung Đập đất là loại đập được xây dựng sớm nhất khoảng 3000 năm ở Ai Cập, Trung quốc, ấn độ. Hiện nay đập đất vẫn được dùng phổ biến hơn cả. Đập đất có những ưu điểm sau: Dùng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm vật liệu quý: sắt , bêtông, ximăng Cấu tạo dơn giản , giá thành rẻ Bền, chống thấm, chống chấn động tốt Dễ bảo quản, dễ tôn cao đắp dày thêm Trên mỗi loại nền đều có thể đắp loại đập đất Nhờ phát triển của nhiều ngành khoa học: địa chất công trình, cơ học đất nền móng, lý thuyết thấm nên chất lượng thiết kế ngày càng cao mặt khác việc xây dựng đập đất đã có những tích luỹ nhiều phong phú Các lích thước cơ bản mặt cắt ngang đập Cao trình đỉnh đập CT đỉnh đập=CTMN dâng bình thường+d CT đỉnh đập=CTMN lũ+d, d,d,: độ vượt cao của đỉnh so với mực nước dâng bình thường và mực nước lũ Chiều rộng đỉnh đập Chiều rộng đỉnh đập được xác định theo yêu cầu cấu tạo giao thông Bmin=(3_5m) Mái đập Độ dốc mái đập phụ thuộc vào chiều cao đập, loại đất đập, tính chất nền, khi thiết kế phải tính ổn định để chọn mái dốc Nếu chiều cao đập H<40m thì có thể tính mái dốc theo công thức sau Mái thượng lưu: m=0,05H+2 Mái hạ lưu: m1=0,05H+1,5 Những đập cao<15m mái có 1 độ dốc Những đập cao>15m mái thường làm có độ dốc biến đổi Đập đất có tường nghiêng và sân phủ Trường hợp không có thiết bị thoát nước Thường hệ số thấm củ tường nghiêng và sân phủ rất to nên bỏ qua lưu lượng thấm ở bộ phận này được tính theo công thức Trong đó N1 hệ số điều chỉnh n1=(1+n)/2 L tra bảng 5-4 nhưng thay L=S+m.h3 Trường hợp có thiết bị thoát nước Đối với đập có thiết bị thoát nước công thức 5.31 vẫn thích hợp còn đường bão hoà biểu thị theo phương trình áp dụng tính toán Mực nước thượng lưu : H1 = 30 m Mực nước hạ lưu : H2 = 0 Chiều sâu tầng thấm : T = 5 m Hệ số thấm của đập : Kđ= 10-3 m/ngd Hệ số thấm của vật liệu làm tường và sân phủ : Kvl = 10-6 cm/s Đất sét pha cát có trọng lượng riêng : gĐ = 1.61 T/m3 Trọng lượng riêng của tường : gT = 1.8 T/m3 Hệ số thấm của nền : Kn = 10-5 cm/s Lực dính : C = 2 T/m2 1. Xác định các kích thước cơ bản của đập : a.Cao trình đỉnh đập : CTĐĐ = CTMN_dâng bình thường + d Hoặc : CTĐĐ = CTMN_lũ + d’ Trong đó : d , d’ - độ vượt cao của đỉnh đập so với MN_dâng và MN_lũ Ta chọn d=2m với cấp công trình là cấp 1. CTĐĐ = 30 + 2 = 32 m . b.Chiều rộng đỉnh đập : Chiều rộng đỉnh đập được xác định theo yêu cầu cấu tạo , giao thông nhưng bề rộng nhỏ nhất phải ³ 3 ¸ 5 m . Lấy chiều rộng đỉnh đập : B = 5 m c.Mái đập : Độ dốc mái đập phụ thuộc vào chiều cao đập , loại đất đắp , tính chất nền . Sơ bộ chọn mái dốc đập như sau : Khi H = 19 m < 40 m thì : - Mái thượng lưu m = 0,05.H + 2 = 3,15 -Mái hạ lưu m1 = 0,05.H + 1,5 = 1.65 Vậy ta chọn m1=3; m2=2,5.Ta tính toán cho trường hợp mái dốc không đổi và không có bậc cơ. 2)Xác định kích thước của tường nghiêng và sân phủ: Kích thước tường nghiêng: Chọn bề dày t1 = 1 m t2 = 0,1.H = 0,1.30= 3 m 3)Lưu lượng thấm qua đập : Chiều dày tường giả định T=t.K/Ko=2.=200m Bề rộng đập quy ước B=b+t.(K/Ko-1)=5+2(-1)=203m Vị trí của trục Oy của đập giả định L=(0,3_0,4)m1h1=0,4.3.30=36m Trong đó tiêu điểm thấy của đường bão hoà trên mái thượng lưu của đập giả định L=L+d.m+B+(h1+d)m2=36+1,5.3+203+(30+1,5).2,5=322m Thường thì hệ số thấm của tường nghiêng và sân phủ rất nhỏ nên bỏ qua lưu lượng thấm qua các bộ phận này . Khi đó lưu lượng thấm được tính như sau : Lưu lượng thấm qua tường thượng lưu : Lưu lượng thấm qua thân đập : Lưu lượng thấm qua thân đập hạ lưu : Giải 3 phương trình trên ta tìm được : q , h3 , h0 , S Với : S = L – m1 *h3 – h0 *m2 Trong đó : S – chiều dài dòng thấm qua đập L – chiều dài đập đất (L=322m) m1 – mái dốc đập đất thượng lưu ( m1 = 3 ) m2 – mái dốc đập đất hạ lưu ( m2 = 2,5 ) h3 – chìều cao dòng thấm ở phía thượng lưu đập h0 – chiều cao dòng thấm ở phía hạ lưu đập Ta có : Lưu lượng thấm qua đập : q = 1.051*10-7 m/s Chiều dài tầng thấm : S = 251,982 m Chiều cao tầng thấm phía thượng lưu : h3 = 2.312 m Chiều cao tầng thấm phía hạ lưu : h0 = 0.194 m Xác định chiều dài sân trước , ta dựa vào công thức sau : Trong đó : K1 – hệ số thấm của đất nền ( K1 = 10-5 m/ngd ) S1 – chìều dài sân trước n – hệ số hiệu chỉnh ( n = 1.15 ) T – chiều dày tầng thấm ( T = 5 m )4) Kiểm tra điều kiện ổn định a. Xác định tải trọng do sóng: Tải trọng sóng tác dụng lên đập dạng mái nghiêng được xác định theo công thức: (2-4). Trong đó: g - Trọng lượng riêng của nước (g=1T/m3). h - Chiều cao sóng(= 3,5m). - áp lực sóng tương đối lớn nhất trên điểm 2 theo bảng 2.5 với h = 3,5m Þ =1,75. knb - Hệ số xác định theo bảng 2.4 với ta có knb=0,85. kno - Hệ số xác định theo công thức: Vậy thay vào công thức 2-4 ta có P2 = 7T/m2. Xác định tung độ z2: (2-5). Trong đó: A= B = Thay A, B và m=3 vào công thức 2-5 ta có z2=2,65m. Xác định các khoảng cách li: l1=0,0125La ;l2=0,0265La ; l3=0,0325La ; l4=0,0675La (2-6). Với La= Thay La vào hệ thống công thức 2-6 ta có l1 = 0,256m; l2 = 0,544m ; l3 = 0,66m; l4 = 1,38m. b. Xác định trọng lượng nước đè, áp lực nước, áp lực đẩy nổi.( phần này đã được tính ở trên) Qua tính toán tải trọng ở trên ta có sơ đồ lực như sau: c) Kiểm tra ổn định của đập. -. Kiểm tra ổn định trượt phẳng: Dựa vào sơ đồ lực đã tính toán ở trên ta có : Tổng các lực gây trượt là Ftr=457T. Tổng các lực đứng là N = 949,5T Tổng lực giữ là Fg = N.fmas= 949,5.0,6 = 569,7T. Vậy ta có hệ số ổn định trượt là: Ktr= Vậy đập ổn định trượt. -. Kiểm tra ổn định lật: Kiểm tra ổn định lật quanh A. Tổng mô men giữ là : Mg=13140Tm. Tổng mô men lật là: Ml=4605Tm. Hệ số lật là: Kl = Vậy đập ổn định lật. Chương III : THIẾT KẾ ĐẬP ĐÁ CÓ TƯỜNG NGHIÊNG Cơ sở lý thuyết Khái niệm chung Đập đá là loại đập được xây dựng bằng đá. Đá đổ tự do hoặc xếp xây khan, không cần chất kết dính. Đây là một loại đập được xây dựng ở nhiều nơi có nhiều đá giao thông thuận lợi Những đập được xây dựng bằng đá, khai thác ở mỏ không gia công được gọi là đập đá đổ. Những đập được xây dựng bằng đá theo một trình tự nhất định gọi là đập đá xây khan Hình dạng và kích thước đập đá Cơ sở để chọn: đảm bảo về độ ổn định, chống them tốt đủ độ cao và giá thành hạ Đỉnh đập Chiều rộng xác định theo yêu cầu giao thông, điều kiện thi công và quản lý khai thác. Nếu không có giao thông B=0,1H và không bé hơn 5m, với đập đá xây khan B=0,1H và khômg nhỏ hơn 4m Cao trình đỉnh đập: không cho tràn nước và độ vượt cao của đập xác định giống như đập đất Mái dốc đập Độ dốc mái đập phụ thuộc vào tính chất đá, chiều cao đập và cấp động đất tại vị trí xây dựng Đối với đập có tường nghiêng, mái hạ lưu m1=1:1,25_1:1,5. Độ dốc mái trong tường nghiêng m=1:1_1:1,35 mái ngoài 1:1,25 Đối với đập có tường lõi chống them mềm, để đảm bảo ổn định mái đập thoải mái hơn + Mái thượng lưu 1:1,75_1:2 + Mái hạ lưu 1:1,75_1:2,5 Tính them đập đá có tường nghiêng Đối với đập đá hỗn hợp có tường nghiêng mềm bằng đất sét và phần hạ lưu đá đổ trên nền không them. Theo Pvơlôpki dùng công thức để tính lưu lưọng thấm: q/k=(h12-a2cos2-h22)/2sin Hoặc công thức đơn giản q/k=(h12-h22)/ trong đó: : góc nghiêng so với đường nằm ngang của đường trung bình trong tường nghiêng a: bề dày trung bình của tường nghiêng k: hệ số thấm của tường nghiêng II) áp dụng tính toán 1). Xác định các kích thước cơ bản của đập : a).Cao trình đỉnh đập : CTĐĐ = CTMN_dâng bình thường + d Hoặc : CTĐĐ = CTMN_lũ + d’ Trong đó : d , d’ - độ vượt cao của đỉnh đập so với MN_dâng và MN_lũ Ta chọn d=2m với cấp công trình là cấp 1. CTĐĐ = 30 + 2 = 32 m . b).Chiều rộng đỉnh đập : Chiều rộng đỉnh đập được xác định theo yêu cầu cấu tạo , giao thông B = 0.1 H Lấy chiều rộng đỉnh đập : B = 5 m c).Mái đập : Độ dốc mái đập phụ thuộc vào chiều cao đập , loại đất đắp , tính chất nền . Sơ bộ chọn mái dốc đập như sau : Khi H = 32 m: - Mái thượng lưu m = 2.5 -Mái hạ lưu m1 = 1.5 Ta tính toán cho trường hợp mái dốc không đổi và không có bậc cơ. d).Xác định kích thước của tường nghiêng : Chọn bề dày t1 = 1 m Chọn bề dày t2 = 3 m Mặt cắt ngang đập như hình vẽ: 2). Tính toán lưu lượng thấm qua đập : Mục đích chủ yếu tính thấm qua đập đá là xác định lưu lượng thấm qua tương nghiêng. Do môi trường đá đổ có khe rỗng đá lớn cho nên sự chuyển động của nước không tuân theo định luật Đacxy dòng thấm qua đá là dòng chảy rối có thể tính gần đúng theo công thức của Pa vơ lốp ki sơ đồ tính như hình vẽ trên. Ta có phương trình lưu lượng thấm như sau : Trong đó : q-lưu lượng thấm đơn vị k-hệ số thấm của đá a-bề dày trung bình của tường nghiêng (a= =2 m ) a-góc nghiêng của đường trung bình trong tường nghiêng so với đường nằm ngang(20.50) Khi hạ lưu đập không có nước H2 =0 lưu lượng được tính gần đúng theo công thức : m/ngđ 3)Xác định các lực tác dụng lên đập: Tính cho một mét dài đập A)Áp lực thuỷ tĩnh : Tính cho một mét dài tường Thành phần lực thuỷ tĩnh lớn nhất tại đáy: P = γ.H = 30 T/m2 W1 = P.H/2 = 30.30/2 = 450 T e = H/3 = 10m Áp lực nước tác dụng trên mái dốc : W2 = Vn.gn = 30*10*30*1/2 =4500 T áp lực đẩy nổi : W3 = 0,5.30.(32.3 + 5 + 32.2,4)/2 = 1333,5 T Trọng lượng bản thân đập : G1 = 30.3.30.1,45/2 = 1957,5 T G2 = 32.5.1,45 = 232 T G3 = 32.2,4.32.1,45/2 = 1781,76 T Tổng trọng lượng : G = 3347,26 T 2)Tải trọng sóng tác dụng lên đập : Sơ đồ tính áp lực sóng lên công trình dạng mái nghiêng: Tải trọng sóng tác dụng lên đập dạng mái nghiêng được xác định theo công thức: (2-4). Trong đó: g - Trọng lượng riêng của nước (g=1T/m3). h - Chiều cao sóng(= 3,5m). - áp lực sóng tương đối lớn nhất trên điểm 2 theo bảng 2.5 với h = 3,5m Þ =1,75. knb - Hệ số xác định theo bảng 2.4 với ta có knb=0,85. kno - Hệ số xác định theo công thức: Vậy thay vào công thức 2-4 ta có P2 = 7T/m2. Xác định tung độ z2: (2-5). Trong đó: A= B = Thay A, B và m=3 vào công thức 2-5 ta có z2=2,65m. Xác định các khoảng cách li: l1=0,0125La ;l2=0,0265La ; l3=0,0325La ; l4=0,0675La (2-6). Với La= Thay La vào hệ thống công thức 2-6 ta có l1 = 0,256m; l2 = 0,544m ; l3 = 0,66m; l4 = 1,38m. 4)Kiểm tra ổn định của đậpViệc kiểm tra ổn định của đập tương tự như đập đất đồng chất do đó ở đây ta không tính lại nữa.(do đậpcó trọng lượng lớn hơn đập đât và có áp lực đẩy nổi nhỏ hơn do co hệ số rỗng lớnnên ta coi là an toàn và không cân kiểm tra)