, 05/10/2024
Bé N«ng nghiÖp vµ Ph¸t triÓn n«ng th«n
viÖn khoa häc thñy lîi
sæ tay kü thuËt thñy lîi
c«ng tr×nh thñy lîi
· Nh÷ng vÊn ®Ò chung
trong thiÕt kÕ c«ng tr×nh thñy lîi
· §Ëp ®Êt ®¸
biªn so¹n
TS. NguyÔn §×nh Tranh - TS. §ç V¨n §Ö
Hµ Néi - 2004
Lời giới thiệu | 3 |
Mục lục | 5 |
A. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TRONG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI | 13 |
Chương 1. PHÂN LOẠI, PHÂN CẤP VÀ CÁC GIAI ĐOẠN HÌNH THÀNH CÔNG TRÌNH THỦY LỢI | 17 |
1.1. Phân loại và phân cấp công trình thủy lợi | 17 |
1.1.1. Phân loại công trình thủy lợi | 17 |
1.1.2. Phân cấp công trình thủy lợi (gọi tắt là công trình thủy: CTT) | 18 |
1.1.3. Tiêu chuẩn thiết kế | 22 |
1.2. Giai đoạn hình thành và khai thác công trình thủy lợi | 27 |
1.2.1. Giai đoạn quy hoạch xác định hệ thống các CTT | 27 |
1.2.2. Giai đoạn lập dự án CTT | 28 |
1.2.3. Giai đoạn thực hiện dự án xây dựng CTT | 30 |
1.2.4. Giai đoạn quản lý vận hành và bảo trì CTT | 32 |
Chương 2. CHỌN TUYẾN VÀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH | 34 |
2.1. Tuyến công trình đầu mối thủy lợi | 34 |
2.1.1. Các khái niệm về tuyến | 34 |
2.1.2. Tuyến ở mỗi loại bố trí công trình | 35 |
2.1.3. Tuyến đập | 37 |
2.1.4. Tuyến công trình xả lũ | 40 |
2.1.5. Tuyến năng lượng | 42 |
2.1.6. Tuyến công trình ngăn mặn | 43 |
2.1.7. Một số vấn đề chung về chọn tuyến | 45 |
2.2. Bố trí tổng thể công trình đầu mối | 46 |
2.2.1. Những nguyên tắc chung | 46 |
2.2.2. Bố trí công trình không có đập ngăn sông | 48 |
2.2.3. Bố trí công trình với cột nước thấp | 48 |
2.2.4. Bố trí công trình với cột nước trung bình | 49 |
2.2.5. Bố trí công trình với cột nước cao | 51 |
2.2.6. Một số nhận xét chung | 51 |
2.3. Đặc trưng cơ bản một số công trình thủy lợi ở Việt Nam | 54 |
2.3.1. Các công trình thủy điện | 54 |
2.3.2. Các công trình thủy lợi đầu mối | 63 |
2.3.3. Các công trình ngăn mặn | 72 |
2.4. Một số mặt bằng bố trí công trình | 73 |
Chương 3. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG | 95 |
3.1. Tổng quát về tải trọng, tác động và những tổ hợp của chúng | 95 |
3.2. Trọng lượng bản thân của công trình | 97 |
3.3. Áp lực thủy tĩnh và thủy động | 98 |
3.4. Lực tác dụng của dòng thấm lên đập bê tông và bê tông cốt thép | 99 |
3.5. Tác dụng của sóng (do gió) | 102 |
3.5.1. Các thông số tính toán của sóng ở vùng mặt nước thông thoáng | 102 |
3.5.2. Tải trọng của sóng đứng lên công trình có mặt chịu áp thẳng đứng | 111 |
3.5.3. Độ cao sóng leo | 113 |
3.5.4. Độ dềnh do gió | 114 |
3.6. Áp lực bùn cát | 115 |
3.7. Tải trọng động đất | 115 |
3.7.1. Đánh giá cấp động đất ở địa điểm xây dựng công trình thủy | 115 |
3.7.2. Xác định tải trọng động đất | 117 |
Chương 4. TÍNH TOÁN THẤM QUA NỀN VÀ VÒNG QUANH CÔNG TRÌNH THỦY LỢI | 125 |
4.1. Tổng quát | 125 |
4.1.1. Nhiệm vụ tính toán thấm và các bài toán thấm | 125 |
4.1.2. Lý thuyết cơ bản về thấm | 126 |
4.2. Tính toán thấm có áp ở nền công trình thủy bằng phương pháp cơ học chất lỏng | 128 |
4.2.1. Đáy CTT có một bản cừ không thấm trên nền thấm nước chiều dày vô hạn | 128 |
4.2.2. Đáy CTT có một bản cừ trên nền thấm nước có chiều dày hữu hạn (hình 4.1 b) | 129 |
4.2.3. Công trình có bản đáy phẳng không có bản cừ trên nền thấm nước chiều | 130 |
4.2.4. Bản móng phẳng trên nền thấm nước chiều dày hữu hạn (hình 4.2 b) | 131 |
4.2.5. Bản móng phẳng đặt chìm vào nền thấm nước có chiều dày vô hạn (hình 4.5) | 133 |
4.2.6. Bản móng phẳng có một bản cừ không thấm trên nền thấm nước chiều dày hữu hạn (hình 4.6) | 134 |
4.2.7. Bản móng phẳng có vật thoát nước nửa hình tròn trên nền thấm nước chiều dày vô hạn (hình 4.7) | 135 |
4.2.8. Bản móng phẳng có vật thoát nước phẳng trên nền thấm nước chiều dày vô hạn (hình 4.8) | 136 |
4.3. Tính toán thấm có áp dưới nền công trình thủy theo phương pháp phân đoạn | 136 |
4.3.1. Bản móng có các bản cừ không thấm trên nền thấm nước chiều dày hữu hạn (hình 4.9) | 137 |
4.3.2. Bản móng có các bản cừ thấm nước trên nền thấm nước chiều dày hữu hạn (tính toán theo V.P. Nedriga) | 139 |
4.4. Sử dụng lưới thấm để tính toán thấm có áp dưới nền công trình thủy | 141 |
4.4.1. Vẽ lưới thấm bằng phương pháp đồ giải | 141 |
4.4.2. Tính toán các thông số của dòng thấm theo lưới thủy động lực | 143 |
4.5. Tính thấm có áp dưới nền công trình thủy theo phương pháp hệ số cản của Tsugaép R.R. | 144 |
4.6. Thấm bán áp dưới công trình thủy | 146 |
4.6.1. Bản móng phẳng khi không có tầng lót không thấm (hình 4-19, a) | 147 |
4.6.2. Bản móng phẳng khi có tầng lót không thấm (hình 4-19, b) | 148 |
4.6.3. Bản móng phẳng có bản cừ và tầng lót không thấm (hình 4-19, c) | 148 |
4.6.4. Bản móng phẳng có bản cừ, có vật thoát nước sau bản cừ trên nền thấm có | 148 |
4.7. Thấm không áp vòng quanh khu vực nối tiếp giữa công trình thủy với bờ có xét | 149 |
4.7.1. Sơ đồ tính toán thấm theo V.P. Nedriga (hình 4-20) | 149 |
4.7.2. Màn chống thấm dạng tường đơn không thấm nước (hình 4-21) | 150 |
4.7.3. Tường biên có một màn chống thấm đặt ở vị trí bất kỳ (hình 4-22) | 152 |
4.7.4. Trụ biên có một màn ngăn nước ở phía thượng lưu khi đường mép nước ở | 157 |
4.8. Thấm không áp vòng quanh vùng nối tiếp đập bê tông với đập đất trên tầng lót | 160 |
4.8.1. Phương pháp tính | 160 |
4.8.2. Phân đoạn loại I (hình 4-31) | 160 |
4.8.3. Phân đoạn loại II, III và IV | 161 |
4.8.4. Phân đoạn loại V | 163 |
4.8.5. Phân đoạn loại VI (hình 4-33) | 164 |
4.8.6. Chiều sâu dòng thấm trên các biên giữa các phân đoạn kề nhau | 164 |
4.8.7. Tường biên nối tiếp có một màn chắn không thấm | 166 |
Chương 5. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU TRONG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH | 169 |
5.1. Khái niệm chung | 169 |
5.2. Phương pháp ứng suất cho phép | 170 |
5.3. Phương pháp hệ số an toàn | 170 |
5.4. Tính toán công trình theo trạng thái giới hạn | 170 |
5.4.1. Tải trọng tính toán | 171 |
5.4.2. Tính sức chịu tải của vật liệu | 171 |
5.5. Tính toán công trình theo lý thuyết độ tin cậy | 172 |
5.5.1. Cơ sở đánh giá độ tin cậy của công trình | 172 |
5.5.2. Bài toán tính độ bền của kết cấu bê tông | 174 |
5.5.3. Bài toán về ổn định đập bê tông trọng lực và tường chắn đất | 175 |
5.5.4. Bài toán về khả năng tháo nước | 176 |
5.5.5. Bài toán về tuổi thọ công trình | 177 |
5.6. Quan hệ giữa tần suất đảm bảo với hệ số dự trữ | 177 |
B - ĐẬP ĐẤT ĐÁ | 179 |
Chương 1. ĐẬP ĐẤT | 181 |
1.1. Tổng quát và phân loại đập đất | 181 |
1.1.1. Tổng quát về đập đất | 181 |
1.1.2. Phân loại đập đất | 182 |
1.2. Vật liệu để xây dựng đập | 185 |
1.2.1. Tổng quát | 185 |
1.2.2. Tính chất cơ lí của đất | 187 |
1.2.3. Tính thấm nước của đất | 191 |
1.2.4. Tính biến dạng của đất | 192 |
1.2.5. Cường độ của đất | 194 |
1.2.6. Yêu cầu đối với nền đập đất | 197 |
1.3. Cấu tạo mặt cắt ngang của đập đất | 198 |
1.3.1. Đỉnh đập | 198 |
1.3.2. Mái dốc của đập đất | 200 |
1.3.3. Cơ đập | 200 |
1.4. Gia cố mái dốc của đập đất | 201 |
1.4.1. Gia cố mái dốc thượng lưu | 201 |
1.4.2. Gia cố mái dốc hạ lưu | 201 |
1.5. Vật chống thấm (VCT) | 202 |
1.5.1. Nhiệm vụ của vật chống thấm | 202 |
1.5.2. Vật chống thấm (VCT) bằng đất | 203 |
1.5.3. Vật chống thấm (VCT) không phải là đất | 204 |
1.6. Vật thoát nước (VTN) | 205 |
1.6.1. Tổng quát | 205 |
1.6.2. Cấu tạo và bố trí VTN | 206 |
1.7. Nối tiếp đập đất với nền, bờ và với công trình bê tông | 210 |
1.7.1. Nối tiếp đập với nền và bờ | 210 |
1.7.2. Kết cấu nối tiếp | 211 |
1.8. Đặc điểm cấu tạo và thi công đập đất | 212 |
1.8.1. Đập đất đắp khô | 212 |
1.8.2. Đập đất đắp trong nước | 215 |
1.8.3. Đập đất bồi | 217 |
Chương 2. ĐẬP HỖN HỢP ĐẤT ĐÁ, ĐẬP ĐÁ ĐỔ, ĐẬP ĐÁ XÂY | 230 |
2.1. Tổng quát và phân loại | 230 |
2.1.1. Tổng quát về đập đá đổ | 230 |
2.1.2. Phân loại đập đá đổ | 232 |
2.2. Vật liệu để xây dựng đập đá đổ | 233 |
2.2.1. Tổng quát | 233 |
2.2.2. Tính chất vật liệu đá | 234 |
2.3. Lựa chọn loại đập | 238 |
2.4. Mặt cắt ngang của đập đá đổ | 239 |
2.4.1. Đỉnh đập | 239 |
2.4.2. Mái dốc của đập đá đổ | 240 |
2.5. Kết cấu chống thấm trong đập đá đổ | 241 |
2.5.1. Tổng quát | 241 |
2.5.2. Vật chống thấm bằng đất | 241 |
2.5.3. Vật chống thấm không phải là đất | 246 |
2.6. Đập đá đổ tường trọng lực | 252 |
2.7. Biện pháp và kết cấu chống thấm ở nền đập đá đổ | 253 |
2.7.1. Đá gốc lộ ra bề mặt đất hoặc bị che phủ một lớp trầm tích có độ dày nhỏ | 253 |
2.7.2. Nền đá gốc nằm cách mặt đất một độ sâu khá lớn nhưng vẫn có thể với tới được | 256 |
2.7.3. Đá gốc nằm ở độ sâu không có khả năng với tới về thực tế | 256 |
2.8. Biện pháp tháo lũ thi công qua đập đá đổ đang xây dựng | 257 |
2.8.1. Tháo lũ thi công theo sơ đồ dốc nước | 258 |
2.8.2. Tháo lũ thi công theo sơ đồ đập tràn ngưỡng rộng | 259 |
2.8.3. Tháo lũ bằng phương pháp thấm nước qua đá đổ | 262 |
2.9. Đập đất đá thấm nước và tràn nước | 265 |
2.9.1. Khả năng thấm nước qua đập đá đổ | 265 |
2.9.2. Đập đá đổ có bề mặt gia cố để tràn nước | 266 |
2.10. Đập đất đá xây dựng bằng nổ mìn định hướng | 267 |
2.10.1 Điều kiện xây dựng | 267 |
2.10.2. Loại đập thi công bằng nổ mìn định hướng | 268 |
2.10.3. Tính chất cơ lí của đất trong đập đá đổ thi công bằng nổ mìn định hướng | 269 |
2.10.4. Tính toán các thông số chính trong nổ mìn | 269 |
2.11. Đập đá xây | 273 |
2.11.1. Phân loại đập đá xây | 273 |
2.11.2. Ưu nhược điểm của đập đá xây | 274 |
Chương 3. KẾT CẤU GIA CỐ MÁI DỐC ĐẬP ĐẤT ĐÁ | 278 |
3.1. Tổng quát | 278 |
3.2. Thiết kế tầng đệm dưới kết cấu gia cố | 280 |
3.2.1. Tổng quát | 280 |
3.2.2. Tầng đệm dưới kết cấu gia cố bằng lớp che phủ liên tục | 281 |
3.2.3. Tầng đệm dưới gia cố bằng tấm bê tông có khe nối hở | 281 |
3.2.4. Chiều dày của các lớp đệm dưới gia cố bằng bê tông cốt thép | 284 |
3.2.5. Tầng đệm dưới gia cố bằng đá | 284 |
3.3. Thiết kế gia cố bằng đá | 288 |
3.3.1. Tổng quát | 288 |
3.3.2. Tính gia cố bằng đá đổ | 289 |
3.3.3. Gia cố bằng đá xếp | 293 |
3.4. Thiết kế gia cố bằng lớp phủ bê tông cốt thép đổ liền khối hoặc đổ theo tấm lớn | 295 |
3.4.1. Tính toán ổn định chung của lớp gia cố | 295 |
3.4.2. Tính độ bền và biến dạng của lớp gia cố bê tông cốt thép | 296 |
3.4.3. Cấu tạo của lớp gia cố bê tông cốt thép đổ liền khối | 299 |
3.5. Thiết kế gia cố hở bằng tấm bê tông cốt thép lắp ghép | 300 |
3.5.1. Tính ổn định và cường độ của tấm gia cố | 300 |
3.5.2. Cấu tạo của gia cố hở | 301 |
3.6. Một số loại gia cố khác | 303 |
3.6.1. Gia cố bằng bê tông atphan | 303 |
3.6.2. Gia cố bằng vữa cát nhựa đường liên kết với đá | 304 |
3.6.3. Gia cố mái dốc bằng đất xi măng | 305 |
3.6.4. Gia cố mái dốc bằng dầm gỗ | 305 |
3.6.5. Sử dụng mái dốc thoải không có gia cố | 305 |
3.7. Thiết kế gia cố nhẹ | 306 |
Chương 4. THẤM QUA ĐẬP ĐẤT ĐÁ | 307 |
4.1. Tổng quát | 307 |
4.2. Những bài toán thấm ổn định đặc trưng trong đập đất | 314 |
4.2.1. Thấm qua đập đất đồng chất trên nền không thấm, không có vật thoát nước | 314 |
4.2.2. Thấm qua đập đất đồng chất trên nền không thấm, hạ lưu đập có vật thoát nước | 318 |
4.2.3. Thấm qua đập không đồng chất trên nền không thấm | 322 |
4.2.4. Thấm qua đập trên nền thấm nước chiều dày có hạn | 331 |
4.2.5. Thấm qua đập đất có vật chống thấm (VCT) trên nền thấm nước chiều dày có hạn | 340 |
4.3. Thấm không ổn định trong đập đất | 346 |
4.4. Ổn định thấm của đất | 350 |
4.4.1. Tổng quát | 350 |
4.4.2. Ổn định thấm của đất rời | 353 |
4.4.3. Ổn định thấm của đất dính (đất sét) | 357 |
Chương 5. ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA ĐẬP ĐẤT ĐÁ | 363 |
5.1. Ổn định của mái dốc đập | 363 |
5.1.1. Tổng quát | 363 |
5.1.2. Tính ổn định mái dốc theo mặt trượt hình trụ tròn | 365 |
5.1.3. Tính ổn định mái dốc theo mặt trượt phẳng hoặc theo mặt trượt gồm một | 374 |
5.1.4. Tính ổn định mái dốc theo mặt trượt hỗn hợp | 375 |
5.1.5. Tính ổn định mái dốc đập theo trạng thái ứng suất biến dạng | 375 |
5.1.6. Tính ổn định tường nghiêng và lớp bảo vệ | 376 |
5.1.7. Tính ổn định mái dốc hạ lưu theo điều kiện sạt lở do dòng thấm gây ra | 378 |
5.1.8. Đặc điểm tính toán ổn định mái dốc đập đất đá và đập đá đổ | 379 |
5.2. Tính toán áp lực kẽ rỗng | 380 |
5.2.1.Tổng quát | 380 |
5.2.2. Tính áp lực kẽ rỗng theo phương pháp đường cong nén | 381 |
5.2.3. Tính áp lực kẽ rỗng theo lý thuyết thấm cố kết | 382 |
5.3. Tính toán lún ở đập đất đá | 385 |
5.3.1. Tổng quát | 385 |
5.3.2. Tính toán lún của đập hoặc các bộ phận đập cấu tạo bằng đất sét | 386 |
5.3.3. Tính toán lún đối với các bộ phận cấu tạo bằng đất hạt lớn trong đập đất đá | 387 |
5.4. Tính toán trạng thái ứng suất - biến dạng của đập đất đá | 391 |
5.5. Tính ổn định đập đất đá có kể đến lực động đất | 391 |
5.5.1. Tổng quát | 391 |
5.5.2. Tác động của môi trường nước đối với ổn định công trình khi có động đất | 396 |
Phụ lục. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TRƯỢT SÂU CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT BẰNG PHẦN MỀM SLOPE/W | 399 |
1. Giới thiệu phần mềm Slope/w | 399 |
2. Xây dựng ví dụ mẫu cho phần mềm Slope/w | 401 |
3. Ứng dụng phần mềm Slope/w tính toán ổn định trượt sâu công trình trong điều | 407 |
Tài liệu tham khảo | 411 |