Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi
Nhiệm vụ bài tập lớn
Dạng đề tài:
- Thiết kế đập đất đồng chất có tờng nghiêng mềm và sân phủ
- Thiết kế đập bê tông trọng lực theo phơng pháp hệ số sức kháng
- Thiết kế đập đá có tờng nghiêng.
Sinh viên: Hà Văn Lợi
1. Số liệu ban đầu:
1.1. Tài liệu về địa chất:
Loại đất:

0

a

T K
1
K
2
K
3
(T/m
3
) (T/m
3
) (Kg/cm
2
) (m) (m/24h) (m/24h) (m/24h)
1,52 1,7 0,08 8 10
-6
-10

Mực nớc TL Mực nớc HL Chiều cao sóng Bớc sóng TB
Hệ số
thấm
H
1
(m) H
2
(m) H
S
(m)
(m)
1
35 0 3,2 18,5 0,5
2. Yêu cầu
2.1 . Nội dung
2.1.1. Đập đất đồng chất có tờng nghiêng mềm và sân phủ
STT Công việc Tiến độ Thực hiện
1 Thiết kế mặt cắt của đập
2 Xác định kích thớc tờng và sân phủ
3 Xác định lu lợng thấm các đờng bão hoà của đập
và nền
4 Kiểm tra ổn định của đập :
- Kiểm tra trợt phẳng
- Kiểm tra ổn định lật
2.1.2. Đập BT trọng lực theo phơng pháp hệ số sức kháng
STT Công việc Tiến độ Thực hiện
1 Thiết kế mặt cắt kinh tế của đập
2 Tính thấm dới đáy công trình
3 Xác định các tải trọng tác dụng lên công trình
4 Kiểm tra ổn định của đập :

- 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 hớng dẫn

Sinh viên: Ngô Văn Nghĩa Trang: 2
Lớp: CTT47-ĐH
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi
Giáo viên hớng
dẫn
Nguyễn Thị Bich Thảo
Chơng I : Thiết kế đập đất đồng chất có tờng
nhiêng và chân khay.
I. Xác định các kích thớc cơ bản của đập :
1.Cao trình đỉnh đập :
CTĐĐ = CTMN_dâng bình thờng + d
Hoặc :
CTĐĐ = CTMN_lũ + d
Trong đó :
d , d - độ vợt cao của đỉnh đập so với MN_dâng và MN_lũ
Ta chọn d=2m với cấp công trình là cấp 1.
CTĐĐ = 28 + 2 = 30 m .
2.Chiều rộng đỉnh đập :
Chiều rộng đỉnh đập đợc xác định theo yêu cầu cấu tạo , giao thông nhng
bề rộng nhỏ nhất phải 3 ữ 5 m .

Given
q k0 h1 h3( )
T
t

h1
2
h3
2
z0
2

2 sin
( )

+







q
k T h3+( )
2
T
2



Sinh viên: Ngô Văn Nghĩa Trang: 4
Lớp: CTT47-ĐH
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi
k1 0.01:= k0 0.004:= k 0.4:= h1 19:= T 9.5:= t 2:= 18.43

180
:=
z0 0.95:= m 3:= q 0:= h3 0:=
Given
q k0 h1 h3( )
T
t

h1
2
h3
2
z0
2

2 1.5 sin
( )

+







m
a
o
o
158.1)5,05,2.(86.3,0)5,0.(
5,0
1
1
=+=+=
+
Đờng bão hoà nh hình vẽ :
IV)Xác định các lực tác dụng lên đập:
Tính cho một mét dài đập
1)áp lực thuỷ tĩnh :
Tính cho một mét dài tờng
Sinh viên: Ngô Văn Nghĩa Trang: 5
Lớp: CTT47-ĐH
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi
m = 3
m = 2,5
W1
W2
W3
G1
G2
G3
Thành phần lực thuỷ tĩnh lớn nhất tại đáy:
P = .H = 28 T/m
2
W

).m/T(h P.k.kP
2
2nbnod

=
(2-4).
Trong đó:
-Trọng lợng riêng của nớc (=1T/m
3
).
h=2,5m-Chiều cao sóng.
2
P
-áp lực sóng tuơng đối lớn nhất trên điểm 2 theo bảng 2.5 với h=2,5m
2
P
=1,9.
k
nb
-Hệ số xác định theo bảng 2.4 với
6,5
5,2
14
h
==

ta có k
nb
=0,85.
Sinh viên: Ngô Văn Nghĩa Trang: 6

2
2
BAm
m
Az +++=
(2-5).
Trong đó:
A=
88,4
9
10
)
5,2
14
.23,047,0(5,2
m
m1
)
h
23,047,0.(h
2
2
=+=
+
+

B=
.36,1
h
).25,0m84,0(95,0.h =

(2-6).
Với L

=
.m97,24
8
14.3
1m
.m
4
4 2
==


Thay L

vào hệ thống công thức 2-6 ta có l
1
=0,312m; l
2
=0,662m ; l
3
=0,812m;
l
4
=1,685m.
V)Kiểm tra ổn định của đập :
1)Kiểm tra ổn định trợt phẳng:
Tổng lực giữ :
P

= G1.e1 + G2.e2 + G3.e3 + W2.e4
= 278486 Tm
Tổng mô men lật :
M
lật
= W1.e5 + W3.e6 = 65315 Tm
-)Hệ số ổn định lật K
l
=
[ ]
5,126.4
65315
278486
=>==
l
l
giu
K
M
M
Vậy công trình đảm bảo điều kiện ổn định lật.
Sinh viên: Ngô Văn Nghĩa Trang: 7
Lớp: CTT47-ĐH
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi
Chơng II:
Thiết kế đập bê tông trọng lực
Phơng pháp hệ số sức kháng có 1 tờng cừ
I.Xác định bề dày của đập theo điều kiện ứng suất:
Ta thiết kế cho đập trọng lực tràn nớc.
1.Cao trình đỉnh đập:


=

=




2. Mái dốc thân đập:
Mái dốc đập thợng lu: m
0
= 0
Mái dốc đập hạ lu: m
1
= 0,7
3. Xác định chiều rộng của đập theo điều kiện ứng suất:
ứng suất theo phơng thẳng đứng tác dụng lên một mặt cắt ngang của đập có thể xác định theo
công thức nén lệch tâm:
2
0
B
M.6
B
G

=
Trong đó:
G = W
2
+ G - W

)
Sinh viên: Ngô Văn Nghĩa Trang: 8
Lớp: CTT47-ĐH
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi
( )
3
nB2B
.
2
Bh
)
3
nB
2
B
(
2
h.B.n
.
6
B
.
2
h.B
3
h
.
2
h
M

2

min
= 0 T/m
2
Ta thấy ứng suất max và min đều nhỏ hơn khả năng chịu kéo và nén của Bêtông nên bề rộng
đáy đập chọn nh trên là đúng.
II. Xác định bề rộng đáy đập theo điều kiện ổn định trợt:
Xác định chiều rộng đáy đập theo điều kiện ổn định trợt, theo điều kiện tối thiểu để đảm bảo
ổn định của đập.
B = k
c
.
)(
1
1



+ nf
h
=
4,22
)5,004,2.(6,0
5,25
.1 =
+
m 22,5 m
Trong đó:
f : Hệ số ma sát giữa đập và nền(= 0,6)

-Hệ số sức kháng của cừ.
Sinh viên: Ngô Văn Nghĩa Trang: 9
Lớp: CTT47-ĐH
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi

v
-Hệ số sức kháng bộ phận cửa vào.

r
-Hệ số sức kháng bộ phận cửa ra.

n

n
-Hệ số sức kháng bộ phận nằm ngang.
Trong trờng hợp tổng quát ta có:

v
=
r
= 0,44 +
2
1
2
1
2
1
1
1
.75,01

T
1
; T
2
; T Lần lợt là chiều sâu tầng thấm ở sân trớc, sân sau và thợng lu.
a
1
;
b
-Lần lợt là chiều cao bậc và hệ số sức kháng của bậc.
Theo giả thiết ta chọn công trình không có bậc a
1
= 0;
b
= 0 và T = T
1
= T
2
= 5,5m.
Ta có sơ đồ tính nh sau:
Thay các giá trị trên vào công thức ta có:

v
= 1,72 ;
n
= 0,273 ;
r
= 0,44 ( Cửa vào và cửa ra không giống nhau )

433,2=



= 2,7
h
3
=
433,2
24
.44,0. =

i
r
H


= 4,34
Ta có biểu đồ áp lực thấm dới đáy công trình nh sau:
IV.Xác định tải trọng tác dụng lên công trình.
Tải trọng tác dụng lên 1m dài công trình gồm có: tải trọng do sóng, trọng lợng bản thân đập,
áp lực đẩy nổi, áp lực nớc.
1.Tải trọng do sóng:
Tải trọng ngang lớn nhất tác dụng lên công trình có tờng đứng là:
).
2
.(
max
h
HhkW
d
+=

H

= 0,646 ta có k
m
= 0,28 ; k
d
= 0,25
: Chiều dài sóng ( = 15,5m).
h = 2,8m Chiều cao sóng.
H = 24 m-Chiều cao cột nớc thợng lu.
= 1T/m
3
trọng lợng riêng của nớc
Thay số vào các công thức ta có:
Sinh viên: Ngô Văn Nghĩa Trang: 11
Lớp: CTT47-ĐH
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi
W
max
= 17,78T; M
max
= 253,16Tm
2.Tải trọng bản thân, áp lực nớc, áp lực thấm:
Trọng lợng bản thân đập tính cho 1m dài đập:
G = (4,7.25,5.1 +
2
1
.17,8.25,5.1).2,4 = 832,32 T
G
2

1
+++
= 3268,5625 T.m
Hệ số ổn định lật là:
K
L
=
[ ]
5,175,3
5625,3268
3,12261
=>==
L
l
g
K
M
M
Vậy công trình đảm bảo ổn định lật.
Sinh viên: Ngô Văn Nghĩa Trang: 12
Lớp: CTT47-ĐH
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi
Chng III : THIT K P Cể TNG NGHIấNG
I. Xỏc nh cỏc kớch thc c bn ca p :
1.Cao trỡnh nh p :
CT = +60m
2.Chiu rng nh p :
Chiu rng nh p c xỏc nh theo yờu cu cu to , giao thụng
B = 0.1 H
Ly chiu rng nh p : B = 5 m

2
1
N
2
x
L
y
H
2
Mc ớch ch yu tớnh thm qua p ỏ l xỏc nh lu lng thm qua tng
nghiờng. Do mụi trng ỏ cú khe rng ỏ ln cho nờn s chuyn ng ca
nc khụng tuõn theo nh lut acxy dũng thm qua ỏ l dũng chy ri cú th
tớnh gn ỳng theo cụng thc ca Pa v lp ki s tớnh nh hỡnh v trờn.
Ta cú phng trỡnh lu lng thm nh sau :



sin2
cos
2
2
222
1
a
HtH
k
q

=
Trong ú :

H
k
q
2
58
0.001 2,66
2*2*sin18,43
=
m/ng
III )Xỏc nh cỏc lc tỏc dng lờn p:
Tớnh cho mt một di p
1)p lc thu tnh :
Tớnh cho mt một di tng
m = 3
m = 2,5
W1
W2
W3
G1
G2
G3
Thnh phn lc thu tnh ln nht ti ỏy:
P =.H = 58T/m
2
W
1
= P.H/2 = .58.58/2 = 1682 T
e = H/3 = 19,33 m
p lc nc tỏc dng trờn mỏi dc :
W

2nbnod

=
(2-4).
Trong ú:
-Trng lng riờng ca nc (=1T/m
3
).
h=1m -Chiu cao súng.
2
P
-ỏp lc súng tung i ln nht trờn im 2 theo bng 2.5 vi h=1m
2
P
=1,6.
k
nb
-H s xỏc nh theo bng 2.4 vi
10
10
1h

= =
ta cú k
nb
=0,95.
k
no
-H s xỏc nh theo cụng thc:
328,1)

Trong ú:
A=
4,6
9
10
)
5
15
.23,047,0(5
1
)23,047,0.(
2
2
=+=
+
+
m
m
h
h

B=
.967,0).25,084,0(95,0.
=







.75,26
8
15.3
1
.
4
4 2
m
m
m
==


Thay L

vo h thng cụng thc 2-6 ta cú l
1
=0,33 m; l
2
=0,7m ; l
3
=0,87m; l
4
=1,8m .
IV)Kim tra n nh ca p
Vic kim tra n nh ca p tng t nh p t ng cht do ú õy ta
khụng tớnh li na.(do pcú trng lng ln hn p õt v cú ỏp lc y ni
nh hn do co h s rng ln nờn ta coi l an ton v khụng cõn kim tra)
Sinh viên: Ngô Văn Nghĩa Trang: 16
Lớp: CTT47-ĐH