Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi GVHD: K.S Trần Huy Thanh
SỐ LIỆU BAN ĐẦU
Dạng đề tài:
1. Thiết kế đập bê tông trọng lực theo phương pháp hệ số sức kháng
2. Thiết kế đập đất đồng chất không có thiết bị thoát nước
3. Thiết kế đập đá có tường nghiêng
1.1 .Trường hợp 1:
Thiết kế đập đá có tường nghiêng
Mực nước thượng lưu: H
1
= 24 m
Mực nước hạ lưu: H
2
= 0
Chiều sâu tầng không thấm: T = 5,5 m
Hệ số thấm của tường: K
t
= 10
-2
m/ngđ
Đất có: γ
Đ
= 1,8 T/m
3

Hệ số thấm của nền : K
n
= 10
-7
m/ngđ
Lực dính : C = 2 T/m

Hệ số thấm của tường: K
t
= 10
-2
m/ngđ
Đất có: γ
Đ
= 1,8 T/m
3

Hệ số thấm của nền : K
n
= 10
-7
m/ngđ
Lực dính : C = 2 T/m
2
Trang 1
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi GVHD: K.S Trần Huy Thanh
Chương 2
THIẾT KẾ ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC
(Phương pháp hệ số sức kháng)
2.1 .Xác định bề dày của đập theo điều kiện ứng suất:
Ta thiết kế cho đập trọng lực tràn nước.
2.1.1 .Cao trình đỉnh đập:
CTĐĐ = MNTL + d
CTĐĐ = 24 + 1,5 = 25,5m
Mặt cắt thân đập dạng tam giác có chiều cao là 25,5m và chiều rộng đáy là B. Hình
chiếu mái thượng lưu là nB, hình chiếu mái hạ lưu là (1-n)B.
- Có

γ
γ

2.1.2 . Mái dốc thân đập:
Mái dốc đập thượng lưu: m
0
= 0
Mái dốc đập hạ lưu: m
1
= 0,7
2.1.3 . 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:
2
0
B
M.6
B
G
∑∑
±=σ
Trong đó:
ΣG = W
2
+ G - W
t
W
2
: áp lực nước thẳng đứng tác dụng lên mái đập thượng lưu ( = 0)
G : Trọng lượng bản thân công trình

nB2B
.
2
Bh
)
3
nB
2
B
(
2
h.B.n
.
6
B
.
2
h.B
3
h
.
2
h
M
11
2
0
−
γ−−γ−γα+γ=
∑

bề rộng đáy đập chọn như trên là đúng.
2.2 . Xác định bề rộng đáy đập theo điều kiện ổn định trượt:
Xác định chiều rộng đáy đập theo điều kiện ổn định trượt, theo điều kiện tối thiểu
để đảm bảo ổn định của đập.
B = k
c
.
)(
1
1
α
γ
γ
−+ 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)
K
c
: Hệ số an toàn ổn định của đập ( = 1)
Chọn B = 22,5m theo điều kiện ổn định trượt của đập.
2.3 .Tính lưu lượng thấm theo phương pháp hệ số sức kháng:
Đây là phương pháp gần đúng để xác định lưu lượng thấm qua đáy đập. Trong thực

ξ
r
-Hệ số sức kháng bộ phận cửa ra.
ξ
n’
ξ
n’’
-Hệ số sức kháng bộ phận nằm ngang.
Trong trường hợp tổng quát ta có:
ξ
v
= ξ
r
= 0,44 +
2
1
2
1
2
1
1
1
.75,01
.5,0
.5,1
T
S
T
S
T

; ξ
b
-Lần lượt là chiều cao bậc và hệ số sức kháng của bậc.
Theo giả thiết ta chọn công trình không có bậc a
1
= 0; ξ
b
= 0 và T = T
1
= T
2
=
5,5m.
Ta có sơ đồ tính như sau:
Hình 1.1. Sơ đồ tính
Thay các giá trị trên vào công thức ta có:
ξ
v
= 1,72 ; ξ
n
= 0,273 ; ξ
r
= 0,44 ( Cửa vào và cửa ra không giống nhau )
⇒
433,2=
∑
i
ξ
Ta có:
Trang 4

433,2
24
.44,0. =
∑
i
r
H
ξ
ξ
= 4,34
Ta có biểu đồ áp lực thấm dưới đáy công trình như sau:
Hình 1.2. Biểu đồ áp lực thấm
2.4 .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 lượng bản
thân đập, áp lực đẩy nổi, áp lực nước.
2.4.1 .Tải trọng do sóng:
Tải trọng ngang lớn nhất tác dụng lên công trình có tường đứng là:
).
2
.(
max
h
HhkW
d
+=
γ
Mô men lớn nhất tác dụng lên công trình là:
)
22
.

d
= 0,25
λ: Chiều dài sóng (λ = 15,5m).
h = 2,8m Chiều cao sóng.
Trang 5
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi GVHD: K.S Trần Huy Thanh
H = 24 m-Chiều cao cột nước thượng lưu.
γ = 1T/m
3
trọng lượng riêng của nước
Thay số vào các công thức ta có:
W
max
= 17,78T; M
max
= 253,16Tm
2.4.2 .Tải trọng bản thân, áp lực nước, áp lực thấm:
Trọng lượng 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
= 287,64 T; G
1
= 544,68 T
Ta có sơ đồ tải trọng tác dụng lên đập như sau:
Hình 1.1. Tải trọng tác dụng lên đập
2.5 .Tính toán ổn định công trình:

= 3268,5625 T.m
Hệ số ổn định lật là:
Trang 6
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi GVHD: K.S Trần Huy Thanh
K
L
=
[ ]
5,175,3
5625,3268
3,12261
=>==
L
l
g
K
M
M
Vậy công trình đảm bảo ổn định lật.
Trang 7
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi GVHD: K.S Trần Huy Thanh
Chương 3
THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT ĐỒNG CHẤT KHÔNG
CÓ THIẾT BỊ THOÁT NƯỚC.
3.1 .Thiết kế mặt cắt ngang đập:
3.1.1 .Cao trình đỉnh đập:
CTĐĐ = CTMN_dâng bình thường + d
Hoặc :
CTĐĐ = CTMN_lũ + d’
Trong đó:

H.m
L
1
+
=∆
Trang 8
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi GVHD: K.S Trần Huy Thanh
Trong đó:
m - mái dốc đập thượng lưu ( m = 3,275 )
H
1
- mực nước thượng lưu ( H
1
= 24m)
⇒ ∆L = 10,41m
• Theo công thức Zamarin:
∆L = 0,3.H
1
.m = 0,3.24.3,275 = 23,58m
Vậy ta chọn ∆L =
17
2
58,2341,10
=
+
m
Khoảng cách từ chân đập đến trục Oy là:
L
1
= ∆L + d.m

=
m
a
Kq
Trong đó:
q
1
- lưu lượng thấm qua đập tính cho 1 m dài ( m
3
/ngđ)
K - hệ số thấm của đập ( K = 10
-2
m/ngđ )
H - mực nước thượng lưu ( H = 24 m )
m - mái dốc hạ lưu đập ( m = 2,775 )
L
1
= 97,675m
Giải 2 phương trình trên ta có:
a
0
= 13,864m
và a
0
= 56,52m > H ⇒ Loại
⇒ q = 0,0367

m
3
/ngđ

ξ
n
=
T
SSl ).(5,0
12
+−

Với:
S
1
= 0m
S
2
= 0
S
3
= 0
T
1
; T
2
; T Lần lượt là chiều sâu tầng thấm ở sân trước, sân sau và thượng lưu.
Theo giả thiết ta chọn công trình không có bậc a
1
= 0; ξ
b
= 0 và T = T
1
= T

=
88,0
24.10
7−
= 2,73.10
-6
m
3
/ngđ
Vậy ta có lưu lượng thấm qua đập và nền là:
q = q
1
+ q
2
= 0,0367 + 2,73.10
-6

= 0,0367 m
3
/ngđ
3.2.2 .Phương trình đường bão hoà:
).(
2
22
yH
q
k
x −=
Trong đó:
k: Hệ số thấm qua đập

nbno2
γ=

Trong đó:
γ - Trọng lượng riêng của nước (γ=1T/m
3
).
h - Chiều cao sóng(= 2,8m).
2
P
- áp lực sóng tương đối lớn nhất trên điểm 2 tra theo bảng 6-10 Giáo trình
“Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng” với h = 2,8m
2
P
=1,84
k
nb
- Hệ số xác định theo bảng 6-9 Giáo trình “Công trình bảo vệ bờ và đê chắn
sóng” với
54,5
8,2
5,15
==
h
λ
ta có k
nb
= 1,0162
k
no

1
Az
2
2
2
++−+=
Trong đó:
A=
336,5
275,3
275,31
)
8,2
5,15
.23,047,0.(8,2
1
)23,047,0.(
2
2
2
2
=
+
+=
+
+
m
m
h
h

α
; l
4
=0,0675L
α

Với L
α
=
.75,28
1275,3
5,15.275,3
1
.
4
24 2
m
m
m
=
−
=
−
λ
Thay L
α
vào hệ thống công thức trên ta có:
l
1
= 0,359m; l

88,0
24
.44,0. =
∑
i
V
H
ξ
ξ
= 12
3.3.3 . Xác định trọng lượng bản thân công trình:
Sau khi đã vẽ được đường bão hoà để thiên về an toàn ta coi đường bão hoà là
đường thẳng từ thượng lưu tới hạ lưu. Công trình có một phần bị đẩy nổi do ngập nước
và một phần không bị đẩy nổi ở trên đường bão hoà.
Trọng lượng của phần trên mực nước là:
G
1
= V.γ
a
= 191,466.1.1,8 = 344,64T
Trọng lượng phần dưới mực nước ngầm là:
G
2
= V.γ
0
=1896,2.1.1,61 =3052,882T.
Qua tính toán tải trọng ở trên ta có sơ đồ lực như sau:
Trang 12
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi GVHD: K.S Trần Huy Thanh
Hình 1.1. Tải trọng tác dụng lên đập

lật
= 288.
3
24
+ 5,91.21 + 1903,2.79,3 = 153351,87 T.m
∑M
giữ
= 3052,882.80,9 + 344,64.64,8336 + 943,2.131,3155 = 391179,19 T.m
Hệ số ổn định lật là:
K
lật
=
[ ]
5,1564,2
87,153351
19,391179
=>==
∑
∑
l
lat
giu
K
M
M
Vậy đập đủ điều kiện ổn định lật.
Trang 13
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi GVHD: K.S Trần Huy Thanh
Chương 4
THIẾT KẾ ĐẬP ĐÁ CÓ TƯỜNG NGHIÊNG.

N
2
1
N
2
x
L
y
H
2
Mục đích chủ yếu tính thấm qua đập đá là xác định lưu lượng thấm qua tường
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 Pavơlốpski sơ đồ tính như hình vẽ trên.
Ta có phương trình lưu lượng thấm như sau:
α
sin2
2
2
2
1
a
HH
k
q
−
=
Trong đó:
H
1

H
k
q
341,1
42sin.21,3.2
24
.10
0
2
2
=
−
m/ngđ
4.3 .Tải trọng tác dụng lên đập:
4.3.1 .Tải trọng sóng:
MNTT
®Ønh ®ª
f
0.1Pd
0.4Pd
Pd
0.4Pd
0.1Pd
Trang 15
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi GVHD: K.S Trần Huy Thanh
• Tải trọng sóng tác dụng lên đập dạng mái nghiêng được xác định theo công thức:
).m/T(h P.k.kP
2
2
nbno2

128,1
)
5,15
8,2
15,1028,0.(3
5,15
8,2
.8,485,0
).15,1028,0.(.8,485,0
=
−++=
−++=
λλ
h
m
h
k
no
Vậy thay vào công thức 2-4 ta có P
2
= 5,91 T/m
2
• Xác định tung độ z
2
:
).BA)(1m.21(
m
1
Az
2







−−
λ
h
mh
Thay A, B và m = 3,275 vào công thức ta có z
2
= 1,233m.
Xác định các khoảng cách l
i
:
l
1
= 0,0125L
α
;l
2
= 0,0265L
α
; l
3
=0,0325L
α
; l
4

= 0,727m; l
4
= 1,51m.
4.3.2 .áp lực nước:
Trang 16
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi GVHD: K.S Trần Huy Thanh
Áp lực nước tác dụng lên tường nghiêng ta coi như theo phương ngang và ta có:
W
2
=
.2881.24.24.
2
1
T=
4.3.3 .Trọng lượng nước đè ở phía thượng lưu là:
W
1
=
T3601.1.24.30.
2
1
=
4.3.4 .Xác định áp lực thấm:
Dùng phương pháp hệ số sức kháng để tính áp lực thấm tác dụng lên đáy công trình:
Do công trình không có cừ và bậc nên:
V
ξ
=
r
ξ

N = G + W
1
- W
thấm
= 1534,86 + 360 – 840 = 1054,86 T
Vậy ta có hệ số ổn định trượt là:
K
tr
=
[ ]
5,115,2
91,293
6,0.86,1054
=>=
tr
K
Trang 17
Bài tập lớn: Công trình thuỷ lợi GVHD: K.S Trần Huy Thanh
Vậy đập ổn định trượt.
4.4.2 .Kiểm tra ổn định lật:
∑M
lật
= 288.
3
24
+ 5,91.22,767 + 840.35 = 31838,553 T.m
∑M
giữ
= 1534,86.35 + 360.58,45 = 74762,1 T.m
Hệ số ổn định lật là: