Giáo trình Công trình Thủy nâng cao - Chương 3: Đập vật liệu địa phương - Nguyễn Thống

NâNG CAO PGS. Dr. Nguy?n Th?ng 10/25/2010 3 NỘI DUNG MƠN HỌC Chương 4b: Bài tốn toả nhiệt 3D. Chương 5: Phân tích ứng suất trong đập bê tơng khi xảy ra động đất. Chương 6: ðường hầm thủy cơng - Giếng điều áp. Chương 7: ðường ống áp lực – Nước va trong đường ống. CơNG TRìNH THủY NâNG CAO PGS. Dr. Nguy?n Th?ng 10/25/2010 4 NỘI DUNG THỰC HÀNH 1. Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính nước va trong đường ống áp lực WaterHammer_BK. 2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính khuếch tán nhiệt 3D trong bê tơng thủy cơng. 3. Hướng dẫn sử dụng phần mềm mơ phỏng Monte Carlo ứng dụng trong tính ổn định mái dốc đập vật liệu địa phương. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO 10/25/2010 5 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Thủy công – Tập 1. Trường ĐHXD. T/g. Nguyễn Xuân Đặng. 2. Cơ học đất – Trường ĐHTL. 3. Phần mềm SIGMA. 4. Phần mềm SLOPE. 5. Phần mềm SEEP. 6. Phần mềm Crystal Ball. Tài liệu download tại địa chỉ Web: Web: CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO 10/25/2010 6 NỘI DUNG 1. Giới thiệu. 2. Ứng suất & biến dạng. 3. Các phương pháp tính ổn định mái dốc đất, đất đá hỗn hợp. 4. Ví dụ tính với phần mềm Sigma. 5. Công nghệ & vật liệu liệu mới trong xây dựng đập VLĐP. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 210/25/2010 7 GIỚI THIỆU - Đập vật liệu địa phương (VLĐP) dùng để chỉ đập được xây dựng bằng vật liệu có sẵn tại nơi xây dựng (đất cát, á cát, á sét, sét,). - Ưu điểm: * Sử dụng vật liệu tại chổ
phong phú
rẽ tiền. * Kết cấu đơn giản. * Độ bền vững ngày càng cao (nhờ tính chất cố kết tự nhiên của đất đá dưới tác dụng của tải trọng). CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 8 PHÂN LOẠI THEO MẶT CẮT ĐẬP CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 9 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 10 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 11 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống Trường hợp tầng thấm nước KHƠNG QUÁ DÀY 10/25/2010 12 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống Trừng hợp tầng nền thấm nước DÀY 310/25/2010 13 MỘT SỐ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 14 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống ĐẬP ĐẤT ĐÁ ĐỔ HOÀ BÌNH 10/25/2010 15 ĐẬP ĐÁ ĐỖ Hmax>(40-50)m CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 16 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 17 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống ĐẬP ĐẤT ĐÁ HỖN HỢP 10/25/2010 18 NỘI DUNG TÍNH TOÁN ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG - Tính ổn định thấm. -Tính ổn định mái dốc.
thượng và hạ lưu trong các trường hợp khai thác khác nhau (bình thường, có không có thấm, động đất, sự cố các bộ phận kết cấu đập: vật thoát nước, màng chống thấm). CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 410/25/2010 19 LÝ THUYẾT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC ĐẤT - Phương pháp cân bằng giới hạn. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 20 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 21 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống Tầng nền cĩ tính cơ lý TỐT mi mi mj Mặt trươt cong 10/25/2010 22 PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT RỜI Đây là loại đất ở đó lực dính c(N/m2) xem như bằng 0. Mặt trượt dạng mặt phẳng. * Mái đất rời khô hoặc ngập nước: CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống β= β= cos sin WN WT WT N β β 10/25/2010 23 T lực gây trượt N.tg(ϕ) lực chống trượt. Hệ số ổn định chống trượt k: Khi ϕ > β
k > 1
mái dốc ổn định & ngược lại. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống β ϕ =β ϕβ = ϕ = tg tg W tgW T Ntgk sin .cos WT N β β 10/25/2010 24 * Mái đất rời có lực thấm: Lực thấm Fth tại vị trí đường dòng đi ra khỏi mái dốc: CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống JF nth γ= W=Vγđn T Nβθ ∆h∆Lβ V thể tích phân tố đất J độ dốc thủy lực tại vị trí ra khỏi mái dốc dòng thấm n thF 510/25/2010 25 θ Góc hợp bởi phương đường dòng ra khỏi mái dốc và phương ngang. Lực thấm Fth sẽ cùng phương đường dòng. Xét thể tích V, hình chiếu của tổng lực thấm xuống phương thẳng góc mái dốc là: CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống ).sin(JV)sin(VFF ntnnth θβγθβ −=−= 10/25/2010 26 Hệ số ổn định mái dốc k trong trường hợp này: CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống [ ] [ ] )cos(sin )sin(cos )cos(sin )sin(cos θ−βγ+βγ ϕθ−βγ−βγ = θ−βγ+βγ ϕθ−βγ−βγ = = J tgJ JVV tgJVV truotgayLuc truotchongLuck ndn ndn ndn ndn N Fthn T 10/25/2010 27 Xét trường hợp đường dòng thấm đi ra men theo mặt dốc thì θ = β và: ∆h chỉ độ chênh cột nước áp lực, ∆L độ dài đường thấm. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống β= ∆ ∆ = sin L hJ β ϕ γ+γ γ =β ϕβ γ+γ γ =⇒ tg tgtgk ndn dn ndn dn sin .cos 10/25/2010 28 Nhận xét: Khi có dòng thấm thì mái dốc kém ổn định hơn. Một cách gần đúng ta thấy k chỉ còn khoảng 1/2 so với trường hợp không có dòng thấm (γdn=1). Tóm lại, khi có dòng thấm để mái dốc của đất rời ổn định thì góc β phải thỏa điều kiện sau:
β =1 Ví dụ ϕ=240
β < 12.550. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống β ϕ tg tg5.0k ≈⇒ 10/25/2010 29 PHÂN TÂ ÍCH ỔÅN ĐỊNH MÁÙI ĐẤÁT DÍNH ĐỒÀNG CHẤÁT CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 30 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống Hê & sơ ( ổn định mái dốc 610/25/2010 31 CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống (X) X (X) X X X X (x) X X X Fellenius Bishop Janbu đ/giản Spencer Morgenstern & Price Janbu c/xác M/trượt không tròn M/trượt trònP/pháp 10/25/2010 32 CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống Hợp lực//cột đất Nằm ngang Nằm ngang Độ nghiêng k.đổi X/E=λ.f(x) X/định đường áp lực X X X X X X X X X Fellenius Bishop Janbu đ/giản Spencer Morgenstern & Price Janbu c/xác G/thiết lực hông (ZL,R) C/bằng lực C/bằng Moment P/pháp 10/25/2010 33 ĐỊNH NGHĨA HỆ SỐ AN TOÀN ỔN ĐỊNH k Khi phân tích sự ổn định mái dốc, độ bền cắt phát triển dưới những đ/kiện bằng NHỎ HƠN độ bền cắt có thể chịu lớn nhất của mái dốc. Ta định nghĩa hệ số an toàn k: k = độ bền cắt giới hạn (tối đa)/ độ bền cắt cần cho sự ổn định Với mái dốc xác định
Khảo sát một số mặt trượt
xác định kmin
ta gọi đây là hệ số an toàn của mái dốc xét. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 34 PHƯƠNG PHÁP FELLENIUS Còn gọi là p/p thông thường (ordinary method) hay p/p Thụy điển (Swedish method). CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống α ZR ZL W R P T l Sơ đồ & kí hiệu dùng trong p/p Fellenius Cung trượt 10/25/2010 35 Các tính chất của đất: c’, φ’, γ. Tại đáy cột đất có: - Ứng suất pháp σ - Ứng suất cắt (tiếp tuyến) τ - Aùp lực lỗ rỗng u Hệ số án toàn k: với CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống k ssk =τ⇒ τ = ϕ′−σ+′= tgucs )( s sức chống cắt giới hạn 10/25/2010 36 CHÚ Ý Hệ số an toàn k
kF trong trường hợp dùng phương trình cân bằng lực để xét ổn định khối đất. Khi dùng phương trình cân bằng moment để xác định cân bằng khối đất k
kM chỉ hệ số ổn định. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 710/25/2010 37 Xét cho 1 đ/v chiều rộng: P=Wcos(α)
σl = Wcos(α) Cân bằng moment tổng thể quanh điểm o & chú ý rằng các lực hông là những nội lực và do đó moment thực sự của chúng bằng 0. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống [ ] kltgucksllT /)(/ ϕ′−σ+′==τ= ∑ ∑=α i i TRWR sin [ ] ktgulPlcT /)( ϕ′−+′= 10/25/2010 38 PHƯƠNG PHÁP FELLENIUS (TERZAGHI ?) Thay vào ta có: CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống [ ]∑ ∑ ϕ′−α+′=α i i MktgulWlcW /)cos(sin [ ] ∑ ∑ α ϕ′−α+′ = i i M W tgulWlc k sin )cos( 10/25/2010 39 NHẬN XÉT - kM không chứa ở vế phải nên không tính thử dần
đơn giản (một số phương pháp khác, kM sẽ xuất hiện trong vế phải của p/t xác định kM). - Giả thiết lực hông không thỏa mãn đ/kiện cân bằng tĩnh học
có thể làm hệ số ổn định k giảm nhỏ đến 60%
ít được sử dụng hiện nay. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 40 VỀ CÁC P/P CỘT ĐẤT TRƯỢT Với các p/p này, khối đất trượt được chia thành một số cột đất với các kí hiệu lực tác dụng như sau: CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống W ZL θL uL uR θR ZR uB P T hL hR a 10/25/2010 41
ZL, ZR áp lực hông bên trái & phải.
hL, hR vị trí áp lực hông bên trái & phải.
θL, θ R góc nghiêng áp lực hông bên trái & phải.
uL, uR, uB áp lực kẻ rỗng bên trái & phải và đáy.
P phản lực tại đáy.
T lực tiếp tuyến tại đáy
a vị trí lực P CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 42 NHẬN XÉT Giả sử khối đất trượt chia thành n cột đất: Số ẩn số: 1 hệ số k liên kết lực cắt T & lực pháp tuyến P. n lực pháp tuyến P n vị trí a của lực P n-1 lực hông n-1 góc nghiêng θ n-1 vị trí các áp lực hông.
Tổng các ẩn số: (5n-2) CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 810/25/2010 43 Số phương trình: 3n số phương trình cân bằng lực phương ngang, đứng và moment.
Cần có bổ sung (2n-2) phương trình từ các giả thiết. Các giả thiết phổ biến: n vị trí phản lực đáy (thường là điểm giữa đáy) (n-1) góc nghiêng θ hay vị trí các áp lực hông hL,R
BÀI TOÁN THỪA 1 PHƯƠNG TRÌNH CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 44 Bằng cách xét riêng lẽ phương trình cân bằng Moment hoặc cân bằng lực ta sẽ có hệ số an toàn km hoặc kf. Nói chung, 2 giá trị này là khác nhau, tuy nhiên ta có thể tìm được giá trị θ để 2 giá trị k này bằng nhau.
Tổng quát, các phương pháp đều phải giải đúng dần để xác định k (vì phương trình giải không phải là pt. tường minh theo k). CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 45 PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG TỔNG QUÁT CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống WEL ER P T XL XR l b R fd Tâm quay tưởng tượng hoặc thực α 10/25/2010 46 Hình chiếu lực theo phương thẳng đứng: Pcos(α)+Tsin (α) = W-(XR-XL) Với: Ta có: Với: CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống [ ] ktgulPlcT /)( ϕ′−+′= kultglc XXWPm LR /sin)( )( αϕ′−′ −−−=α )/.1(cos ktgtgm ϕ′α+α=α 10/25/2010 47 Hình chiếu lực theo phương nằm ngang: -Psin(α)+Tcos (α) + (ER-EL) = 0
(ER-EL) = Psin(α) -Tcos (α) Ngoài ra, từ p/t theo phương thẳng đứng: P = [W-(XR-XL) - Tsin (α) ]/cos (α) Thay vào trên ta có: (ER-EL) = [W-(XR-XL) - Tsin (α) ]tg(α) – Tcos (α) CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 48
(ER-EL) = [W-(XR-XL)]tg(α) - Tsin (α) tg(α) -Tcos (α)
(ER-EL) = [W-(XR-XL)]tg(α) - Tsec(α) Với sec (α) = 1/ cos (α) Thay giá trị T vào ta có:
(ER-EL) = [W-(XR-XL)]tg(α) – [c’l+(P-ul)tgϕ’ ]sec(α)/k CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 910/25/2010 49 Xét cân bằng lực tổng thể khi không có tải trọng trên mái dốc, hệ số ổn định kí hiệu kF : Do đó: CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 0)(;0)( =−=− ∑∑ L i RL i R XXEE [ ] [ ] 0/sec)( )( =αϕ′−+′ −α−−⇒ ∑ ∑ F i i LR ktgulPlc tgXXW 10/25/2010 50 Do đó: CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống [ ] [ ] α−− αϕ′−+′ = ∑ ∑ tgXXW tgulPlc k i LR i F )( sec)( (1) 10/25/2010 51 CÂN BẰNG MOMENT QUANH O Hệ số an toàn về moment kí hiệu kM: Thay T vào và sắp xếp lại: CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống ∑∑∑ += iii PfTRWd [ ] ∑∑ ∑ − ϕ′−+′ = ii i M PfWd RtgulPlc k )( 10/25/2010 52 Xét mặt trượt tròn: f=0, d=Rsinα, R hằng số: Để tính kF hoặc kM theo (1) hoặc (2) cần phải tính P (phương trình chiếu lực theo phương đứng): CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống [ ] α ϕ′−+′ = ∑ ∑ i i M W tgulPlc k sin )( (2) 10/25/2010 53 Với: Điều này đòi hỏi phải ước tính XR và XL. Vì bài toán không khép kín nên cần phải ra giả thiết cho các lực hông
Đây là nguồn gốc của các phương pháp khác nhau. XR=XL=0 (Bishop, 1955), (Janbu, 1956) [hình chiếu xuống phương đứng của áp lực hông]. X / E = hằng số (Spencer, 1967). X / E =λ.f(X) (Morgenstern và Price, 1965). (kí hiệu X,E  xem sau) CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống ktglulc XXWPm LR /sin)..( )( αϕ′−′ −−−=α 10/25/2010 54 CHÚ Ý E  chỉ lực pháp tuyến bên hơng cột đất X  Chỉ lực tiếp tuyến bên hơng cột đất CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10 10/25/2010 55 CÁC PHƯƠNG PHÁP Trên cơ sở các phương trình lập nêu trên, nhiều tác giả đã đưa ra các giả thiết khác nhau để từ đó xác định hệ số an toàn chống trượt của mái dốc: - Phương pháp Terzaghi (1936) - Phương pháp Bishop (1955) - Phương pháp Spencer (1967) - Phương pháp Morgenstern & Price (1965) CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 56 PHƯƠNG PHÁP TERZAGHI Theo p/pháp này, hệ số an toàn được tính từ cân bằng Moment kM và giả thiết là: P = Wcosα Phương trình xác định hệ số an toàn là: Kinh nghiệm cho thấy kết quả theo Terzaghi thiên về an toàn (kM tính ra thiên nhỏ) CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống [ ] α ϕ′−α+′ = ∑ ∑ i i M W tgulWlc k sin )cos( 10/25/2010 57 PHƯƠNG PHÁP BISHOP ĐƠN GIẢN Với giả thiết XR=XL=0 (lực hông thẳng góc với cột đất), p/t lực theo phương đứng trở thành: Theo p/pháp này, hệ số an toàn được tính từ cân bằng Moment : kM từ p/t (2). [ ] ααϕ′−′−= m/k/sin)ultglc(WP F CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống [ ] α ϕ′−+′ = ∑ ∑ i i M W tgulPlc k sin )( 10/25/2010 58 PHƯƠNG PHÁP BISHOP ĐƠN GIẢN Vì vế 2 của p/t khi tính P cần phải có kF, giả thiết kF=kM và giải thử dần.
Như đả nói trên, p/pháp này thừa phương trình và sự cân bằng lực theo phương ngang không thoả. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 59 PHƯƠNG PHÁP JANBU ĐƠN GIẢN Tương tự như Bishop vừa rồi, với giả thiết XR=XL=0, p/t lực theo phương đứng trở thành:  Theo p/pháp này, hệ số an toàn được tính từ phương trình cân bằng lực tổng thể kF từ p/t (1): [ ] ααϕ′−′−= mkultglcWP F //sin)( CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống [ ] α αϕ′−+′ = ∑ ∑ tgW tgulPlc k i i F . sec)( 0 10/25/2010 60 Để kể đến ảnh hưởng thành phần tiếp tuyến lực hông, tác giả kiến nghị hệ số hiệu chỉnh f0 và hệ số ổn định là: CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 0 0. FF kfk = d/L f0 1.15 1.00 1.05 1.10 0.40.20 ϕ=0 C>0,ϕ>0 C=0 L d Cung trượt 11 10/25/2010 61 Cũng giống như p/p Bishop, phương pháp này thừa 1 p/trình và không có sự cân bằng về moment.
So với kM thì kF tìm được nhạy hơn nhiều đối với giả thiết lực hông.
Phân tích dựa vào cân bằng Moment có vẻ thích hợp hơn. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 62 PHƯƠNG PHÁP SPENCER Với giả thiết X/E=tgθ với θ là góc nghiêng của lực hông so với phương ngang. kF được tính theo (1) kM được tính theo (2) [ ] [ ] α−− αϕ′−+′ = ∑ ∑ tgXXW tgulPlc k i LR i F )( sec)( CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống [ ] α ϕ′−+′ = ∑ ∑ i i M W tgulPlc k sin )( 10/25/2010 63 Dùng cách tính thử dần: đầu tiên giả sử XR-XL=0, sau đó tính E và X nhờ vào các p/t: * X/E=tgθ * (ER-EL) = [W-(XR-XL)]tg(α) – [c’l+(P-ul)tgϕ’]sec(α)/kF Góc nghiêng θ sẽ được hiệu chỉnh sao cho kF=kM. Spencer đã khảo sát quan hệ giữa kF và kM cho 1 bài toán cụ thể. Kết quả cho thấy kM ít nhạy đối với thành phần tiếp tuyến lực hông. Điều này phù hợp với nhận định của Bishop. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 64 PHƯƠNG PHÁP MORGENSTERN & PRICE Với giả thiết X/E=λf(x), f là hàm biến đổi liên tục qua mặt trượt (một số dạng hàm f xem sau) và λ là hệ số tỉ lệ. Khi cho trước hàm f, tìm được giá trị λ để thoả mãn kF = kM Cách giải cũng thử dần như p/p Spencer. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 65 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 66 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP - Các phương pháp theo lý thuyết cân bằng giới hạn nói trên được sử dụng rộng rãi để tính ổn định mái dốc. - Ngoại trừ p/p Fellenius, kinh nghiệm cho thấy các p/p còn lại đều tin cậy và sự khác biệt kết quả là không lớn. - Chú ý là không có p/p nào “vượt trội”. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 12 10/25/2010 67 THỰC TẬP Sử dụng phần mềm GEO-SLOPE để tính ổn định mái dốc. Xem ví dụ trong: \Geo-Studio\Slope\... 1. OnDinh_1.gsz : Không có nước 2. OnDinh_2.gsz : Có nước (đường bão hòa)
Seep
giải bài toán thấm trước
sau đó là Slope. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 68 TÍNH HỆ SỐ ỔN ðỊNH K THEO QUAN ðIỂM THỐNG KÊ CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 69 ðặt vấn đề: K =f(γ,ϕ,c) γ,ϕ,c  là các đại lượng thống kê (ngẫu nhiên), tuân theo các quy luật xác định nào đĩ.  K cũng là một đaị lượng ngẫu nhiên và tuân theo một quy luật xác suất. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 70 Xác định quy luật K từ các quy luật đã biết của γ,ϕ,c bằng kỹ thuật mơ phỏng Monte Carlo. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 71 Xem lý thuyến mơ phỏng Monte Carlo trong: Lap & T Dinh Du an \ Chuong7Bis Rui ro voi ly thuyet Monte Carlo.ppt Lap & T Dinh Du an \ Chuong10- PhanTichDiAn_HD Crystal Ball.ppt CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống 10/25/2010 72 HẾT CHƯƠNG 3 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 3: Đập vật liệu địa phương PGS. Dr. Nguyễn Thống