110/25/2010 1
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN
PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr
Web:
Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 10/25/2010 2
NỘI DUNG MƠN HỌC
Chương 1: Thấm qua cơng trình.
Chương 2: Áp lực khe rỗng.
Chương 3: ðập vật liệu địa phương.
Chương 3a: Mơ phỏng Monte Carlo áp
dụng trong đánh giá ổn định
mái dốc.
Chương 4: ðập bê tơng trọng lực
Chương 4a: ðập bê tơng đầm lăng (RCC)
CƠNG TRÌNH THỦY
13 trang |
Chia sẻ: huongnhu95 | Lượt xem: 418 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Giáo trình Công trình thủy nâng cao - Chương 1: Thấm qua công trình - Nguyễn Thống, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
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
MƠN HỌC TRƯỚC
Cơ học chất lỏng
Cơng trình thủy (Thủy
cơng 1 & Thủy cơng 2).
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
210/25/2010 7
MỤC ĐÍCH MÔN HỌC
1. Bổ sung kiến thức lý thuyết liên
quan đến Công trình thủy.
2. Thực hành ứng dụng các kiến thức
nâng cao với các phần mềm phù hợp
phổ biến.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
10/25/2010 8
Chương 1
1. Giới thiệu.
2. Phương trình cơ bản của dòng thấm.
3. Các phương pháp giải bài toán
thấm.
4. Tính thấm với phần mềm Seep.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 9
GIỚI THIỆU
- Thấm là sự chuyển động của chất
lỏng trong môi trường có các lỗ
hoặc khe rỗng (đất, đá, bê tông,).
- Khi có công trình (cống, đập,) tạo
nên chênh lệch cột nước thượng và
hạ lưu công trình xuất hiện dòng
thấm trong môi trường rỗng.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 10
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
THẤM CÓ ÁP DƯỚI CÔNG TRÌNH
10/25/2010 11
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
THẤM CÓ ÁP DƯỚI CÔNG TRÌNH
h
10/25/2010 12
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
THẤM VÒNG QUANH CÔNG TRÌNH
(Nhìn từ trên xuống)
310/25/2010 13
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
Đường
bão hòa
THẤM KHÔNG ÁP QUA CÔNG TRÌNH
Vùng không
có nước
Vùng bão
hòa nước
10/25/2010 14
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
pA/ρg
A
ðường đẳng
cột nước H2
ðường đẳng
cột nước H1
H=z+p/ρg
Cột nước đo áp tổng
10/25/2010 15
TÁC HẠI DO THẤM GÂY RA
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 16
TÁC HẠI DO THẤM GÂY RA
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 17
LƯỚI THẤM
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
Đường dòng
Đường thế
10/25/2010 18
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
h(x,z)
Cột nước áp suất
tại tâm t/tích vi phân
410/25/2010 19
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 20
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 21
MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Trọng lượng riêng:
Trọng lượng
riêng ướt:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
Trọng lượngThể tích
Vk
Vn
Vh
Vr
Wh
Wn
Wk
V W
Hạt
Nước
Khí
)m/kN(
V
W 3
=γ
)m/kN(
V
WW 3nh +
=γω
10/25/2010 22
Trọng lượng riêng bão hòa:
Với Wn’ trọng lượng nước chiếm đầy Vr.
Trọng lượng riêng đẩy nổi:
Chứng minh:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
)m/kN(
V
WW 3nh
bh
′
+
=γ
)m/kN(
V
VW 3hnh
dn
γ−
=γ
1bhdn −γ=γ
10/25/2010 23
Độ ẩm của đất: Tỷ lệ giữa nước trong đất và
trọng lượng hạt.
Độ bão hoà của đất:
G<0,5 đất hơi ẩm
0,5<G<0,8: đất ẩm
G>0,8 đất bão hoà
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
%
W
W100%
h
n
=ω
r
n
V
VG =
10/25/2010 24
Độ rỗng: Tỷ lệ giữa thể tích lỗ rỗng và tổng thể
tích mẫu.
Hệ số rỗng:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
%
V
V100%n r=
h
r
V
V
=ε
510/25/2010 25
2. Phương trình cơ bản của dòng thấm
Trong lý thuyết thấm, vận tốc thấm V là
giả định và xem dòng thấm đi qua cả
môi trường thấm (V=Q/ω).
V: vận tốc thấm trung bình.
Q: lưu lượng thấm.
ω: diện tích mặt cắt thấm thẳng góc với
dòng thấm.
Thực tế, dòng thấm đi qua các khe và lỗ
rỗng có vận tốc thực Vi >V.PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 26
MÔ HÌNH HOÁ TRONG NGHIÊN CƯÚ THẤM QUA
MÔI TRƯỜNG RỖNG
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
ui
THỰC, ui
U
MÔ PHỎNG dùng U
V
ui = U/n
với n=Vr/V
U=Q/ω
ω diện tích
thấm.
⇒
Q
⇒
10/25/2010 27
HỆ SỐ THẤM k
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 28
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
Loại đất X
10/25/2010 29
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
Aùp suất 0
H
ệ
so
áth
ấm
-100 10 10/25/2010 30
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
K = hằng số
Aùp suất
610/25/2010 31
THIẾT LẬP
PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN
THẤM 2D
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 32
Phương trình vi phân hiện tượng thấm phẳng 2D
Công thức Darcy V= - kJ
Ux, Uy: hình chiếu vận tốc thấm V xuống x, y.
kx, ky: hệ số thấm theo phương x, y.
H =H(x,y)=y+p/γ : cột nước tác dụng dòng thấm.
p(x,y): áp suất, p/γ cột nươc áp năng tương đương.
y: thế năng.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
y
Hk)y,x(fU
x
Hk)y,x(fU
y2y
x1x
∂
∂
−==
∂
∂
−== (1)
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 33
dy
y
U
U yy ∂
∂
+
Xét phương trình liên tục cho khối vi phân 2D (X,Y):
PGS. Dr. Nguyễn Thống
X
Y
Ux
dx
x
UU xx ∂
∂
+
dx
dy
Uy
0dxdz)dy
y
U(dydz)dx
x
U( yx =
∂
∂
+
∂
∂
Z
dz
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 34
Phối hợp với hệ phương trình (1):
Đây là phương trình vi phân cơ bản của
dòng thấm phẳng 2D ổn định.
Với H=z+p/γ
PGS. Dr. Nguyễn Thống
0)
y
Hk(
y
)
x
Hk(
x
yx =∂
∂
∂
∂
+
∂
∂
∂
∂ (2)
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 35
Xét trường hợp môi trường đồng chất :
kx=k1 : hằng số
ky =k2: hằng số
PGS. Dr. Nguyễn Thống
0
y
Hk
x
Hk 2
2
22
2
1 =∂
∂
+
∂
∂ (3)
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
k1
k2
x
y
10/25/2010 36
Xét trường hợp môi trường đồng chất và
đẳng hướng :
kx=ky=k=hằng số
Phương trình (4) trên gọi là phương trình
Laplace.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
0
y
H
x
H
2
2
2
2
=
∂
∂
+
∂
∂ (4)
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
710/25/2010 37
Xét trường hợp môi trường đồng chất và
đẳng hướng.
Gọi hàm thế.kH−=ϕ
PGS. Dr. Nguyễn Thống
y
U;
x
U yx ∂
ϕ∂
=
∂
ϕ∂
=
0
yx 2
2
2
2
=
∂
ϕ∂
+
∂
ϕ∂
⇒
const)y,x( =ϕ Đường đẳng thế
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 38
Xét trường hợp môi trường đồng chất và
đẳng hướng.
Gọi hàm dòng với:ψ
PGS. Dr. Nguyễn Thống
x
U;
y
U yx ∂
ψ∂
−=
∂
ψ∂
=
0
yx 2
2
2
2
=
∂
ψ∂
+
∂
ψ∂
⇒
const)y,x( =ψ Đường dòng
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 39
Họ đường:
Tạo thành lưới thấm.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
const)y,x( =ψ
const)y,x( =ϕ
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 40
THẤM PHẲNG (2D)
KHÔNG ỔN ĐỊNH
Nghiên cưú hiện tượng thấm trong đó
biến số H phụ thuộc không những
vào không gian mà còn phụ thuộc
vào thời gian.
H =f(x,y,t)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 41
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 42
dy
y
U
U yy ∂
∂
+
Xét phương trình liên tục cho khối vi phân
trong thời gian dt:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
X
Y
Ux dx
x
UU xx ∂
∂
+
dx
dy
Uy
Z
dz
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
810/25/2010 43
Ta có:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
dz.dy.dx.dxdzdt)dy
y
U(dydzdt)dx
x
U( yx θ−=
∂
∂
+
∂
∂
Thể tích nước đi ra
khỏi khối vi phân
thể tích trong t/g dt
Thể tích nước giảm
trong khối vi phân
thể tích
Vn
V=dx.dy.dz
V
Vn
=θ Độ bão hòa
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 44
Từ đó:
Đây là phương trình vi phân biểu diễn
hiện tượng thấm 2D không ổn định.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
ty
Hk
yx
Hk
x
yx ∂
θ∂
=
∂
∂
∂
∂
+
∂
∂
∂
∂
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 45
Xét trường hợp có flux lưu lượng tại vị
trí các biên của vùng nghiên cứu.
Gọi Q là flux lưu lượng (quy ước đi vào
thể tích vi phân xét mang dấu + và
ngược lại mang dấu -) cho 1 đơn vị
thể tích tại vị trí các vùng biên.
Thể tích nước thoát ra khỏi thể tích
vi phân trong thời gian dt là:
- Q.dx.dy.dz.dt
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 46
Ta có:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
dz.dy.dx.dt.dz.dy.Qdx
dxdzdt)dy
y
U(dydzdt)dx
x
U( yx
θ−=−
∂
∂
+
∂
∂
Thể tích nước đi ra khỏi khối
vi phân thể tích trong t/g dt
Thể tích nước giảm
trong khối vi phân
thể tích
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 47
Từ đó:
Đây là phương trình vi phân tổng quát
biểu diễn hiện tượng thấm 2D không
ổn định.
Nghiên cứu về độ bão hòa θ:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
t
Q
y
Hk
yx
Hk
x
yx ∂
θ∂
=+
∂
∂
∂
∂
+
∂
∂
∂
∂
Vn
V
V
Vn
=θ
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 48
Nghiên cứu lý thuyết chỉ ra rằng sự thay
đổi độ bão hòa θ có quan hệ với áp
lực nước lỗ rỗng p.
Quan hệ có dạng tổng quát như sau:
mw chỉ độ dốc đường cong quan hệ.
Đường quan hệ có dạng tổng quát sau:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
dpmd w=θ
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
910/25/2010 49
Dạng quan hệ tổng quát giữa áp suất
nước lỗ rỗng và độ bão hòa
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Áp suất nước lỗ rỗng, p
0p0
Độ bão hòa, θ
Bão hòa
Không bão hòa
mw
1
mw
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 50
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 51
Ngoài ra:
Thay vào trên:
Phương trình thấm 2D không ổn định
tổng quát trở thành:
ypH +
γ
=
PGS. Dr. Nguyễn Thống
)yH(ddp)yH(p −γ=⇒−γ=⇒
)yH(dmdpmd ww −γ==θ⇒
t
)yH(
mQ
y
Hk
yx
Hk
x
wyx ∂
−∂γ=+
∂
∂
∂
∂
+
∂
∂
∂
∂
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 52
Do tung độ y độc lập với t, do đó:
Đây là phương trình tổng quát về bài toán
thấm phẳng 2D không ổn định.
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình đập dâng
PGS. Dr. Nguyễn Thống
t
H
mQ
y
Hk
yx
Hk
x
wyx ∂
∂γ=+
∂
∂
∂
∂
+
∂
∂
∂
∂
10/25/2010 53
ĐIỀU KIỆN BIÊN
Khi giải bài toán thấm ta có thể gặp 2 dạng
điều kiện biên như sau:
- Điều kiện biên dạng Dirichlet:
H=H0 giá trị đã biết trên biên s0
- Điều kiện biên dạng Neuman:
Ví dụ trên biên KHÔNG THẤM (q1=0)
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình đập dâng
PGS. Dr. Nguyễn Thống
1q
n
H
=
∂
∂
(q1 giá trị đã biết trên biên s1)
10/25/2010 54
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
Biên loại Dirichlet :
H=H1 or H2 .
Biên loại Neuman : 0n/H =∂∂
n H(x,z)
H1 H2
10
10/25/2010 55
Phương trình thấm nêu trên kết hợp
với điều kiện biên sẽ được giải với
các phương pháp khác nhau để xác
định H(x,y,t) lời giải bài toán
thấm.
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình đập dâng
PGS. Dr. Nguyễn Thống
10/25/2010 56
CÁC PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU THẤM
1. Nghiên cứu lý thuyết:
- Phương pháp cơ học chất lỏng.
- Phương pháp thủy lực.
2. Phương pháp đồ giải (ví dụ p/p vẽ lưới
thấm,).
3. Phương pháp thí nghiệm, thực nghiệm
(mô hình tương tự điện,).
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình đập dâng
PGS. Dr. Nguyễn Thống
10/25/2010 57
Phương pháp cơ học chất lỏng: Dựa vào các
kết quả nghiên cưú toán lý-toán cơ để
xác định lời giải bài toán thấm tại vị trí
bất kỳ trong môi trường thấm.
Ưu điểm: Chính xác.
Khuyết điểm: Chỉ tìm được lời giải cho các
bài toán có sơ đồ thấm “đơn giản”.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 58
Phương pháp thủy lực: Sử dụng một số giả thiết
để đơn giản hoá bài toán giải được các bài
toán phức tạp hơn p/p Cơ học chất lỏng.
Với sự phát triển của máy tính, phương pháp số
(p/p sai phân hữu hạn, p/p phần tử hữu hạn,
p/p thể tích hữu hạn) đã phát triển mạnh mẽ
để giải các bài toán thấm phức tạp trực tiếp
từ p/t đạo hàm riêng mô tả hiện tượng thấm.
(Ví dụ: Geo-Studio\Seep)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 59
VÍ DỤ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN &
CÁC BÀI TOÁN ĐIỂN HÌNH VỀ THẤM
1. Thấm qua môi trường đẳng hướng, không
đồng chất.
2. Thấm có áp qua nền có bản cừ (chiều dày
nền vô hạn, hữu hạn). Phương pháp cơ học
chất lỏng.
3. Thấm có áp qua nền với p/p gần đúng
(phương pháp Lane, p/p hệ số cản).
4. Giải bài toán thấm bằng phương pháp số
(phần tử hữu hạn) với phần mềm SEEP.PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 60
Thấm qua môi trường đẳng hướng,
không đồng chất.
Xét lưu lượng q giữa 2 đường dòng:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
222111 dsJkdsJkVdsq ===
h1
h2
ds1
ds2
α1
α2
k1
k2
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
ðường
dịng
ðường
thế
11
10/25/2010 61
Xét giữa 2 đường đẳng thế h1 và h2 ta có:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
h1
h2
ds1
ds2
α1
α2
k1
k2
2
22
21
11
1 dstg.ds
dhkds
tg.ds
dhk
α
=
α
2
1
2
1
tg
tg
k
k
α
α
=
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 62
Thấm có áp qua nền có bản cừ (chiều dày nền
vô hạn, hữu hạn).
Phương pháp cơ học chất lỏng
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
H
y
s
0 x-x
Chiều sâu nền thấm vô hạn Chiều sâu nền thấm hữu hạn
H
s
y
0 x-x
T
10/25/2010 63
Trường hợp chiều sâu nền thấm vô hạn:
Cột nước đo áp mặt trước (ht) và mặt sau (hs) tấm
bảng cừ chiều dài s được xác định theo phương
pháp cơ học chất lỏng (lời giải giải tích) như sau:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
sy0
)
s
y
arcsin(.1.Hh
)
s
y
arcsin(11Hh
s
t
≤≤
pi
=
pi
−=
10/25/2010 64
Lưu lượng thấm qua phần nền phía
thượng lưu:
k: hệ số thấm.
arch: hàm số ngược của hàm ch(.).
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
0x);
s
x(arch1kHQ ≤≤∞−−
pi
=
2
ee)x(ch
xx −+
=
10/25/2010 65
Vận tốc dòng thấm đi từ dưới đáy công
trình phía hạ lưu bản cọc:
Ví dụ tại x=0, phía hạ lưu bản cọc:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
∞≤≤
+pi
= x0;
xs
1
.
kHV
22y
s
kH)0(Vy
pi
=
10/25/2010 66
Trường hợp chiều sâu nền thấm hữu hạn:
Pavolopski dùng phương pháp cơ học chất lỏng đề xuất
lời giải:
h: cột nước thấm ở mặt trước (+) và mặt sau (-) bản cừ s.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
λ
pi
pi
pi
−
pi
±=
T2
y
cos
T2
s
sin
T2
s
cos
T2
y
cos
arcsinF
k
11
2
Hh
22
)
T2
s
sin(;sy0 pi=λ≤≤
12
10/25/2010 67
Giá trị F =F(ϕ,λ) chỉ tích phân elliptique
loại 1, có tần số dao động ϕ và
module λ.
(Hàm F tra bảng Sổ tay thủy lợi. Tập 1)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
λ=
ϕ−
ϕ
=λϕ ∫
ϕ
λ
sinm;
sinm1
d),(F
22
10/25/2010 68
Vận tốc dòng thấm đi từ dưới đáy công
trình phía hạ lưu bản cọc:
Với:
Xem tra bảng sau:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
P.
T
kHVy =
)
T
x
,
T
s(fP =
10/25/2010 69
Giá trị hàm P
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
0.008
0.008
0.008
0.008
0.008
0.008
0.007
0.006
0.004
0.043
0.042
0.04
0.039
0.037
0.035
0.031
0.027
0.02
0.216
0.21
0.203
0.192
0.18
0.165
0.144
0.125
0.1
0.308
0.298
0.283
0.263
0.237
0.21
0.188
0.164
0.144
0.455
0.431
0.403
0.377
0.334
0.25
0.23
0.2
0.19
0.724
0.662
0.586
0.511
0.432
0.33
0.28
0.245
0.228
1.39
1.047
0.86
0.687
0.554
0.45
0.355
0.29
0.24
3.2
1.6
1.075
0.81
0.64
0.488
0.394
0.316
0.243
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
3210.80.60.40.20
x/Ts/T
10/25/2010 70
Thấm có áp qua nền phẳng (chiều dày nền vô
hạn, hữu hạn).
Phương pháp cơ học chất lỏng
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
H
y
0 x-x
Chiều sâu nền thấm vô hạn Chiều sâu nền thấm hữu hạn
H
y
0 x-x
Tl l l l
10/25/2010 71
Trường hợp chiều sâu nền thấm vô hạn:
Cột nước đo áp và vận tốc ngang dưới đáy móng CT:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
)
l
x
arccos(1Hh
pi
=
lxl
xl
kHvx +≤≤−
−
pi
= ;
1
.
1
22
10/25/2010 72
Trường hợp chiều sâu nền thấm vô hạn:
Lưu lượng thấm qua đáy thượng lưu:
Vận tốc dòng thấm từ đáy CT đi ra hạ lưu:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
lx
l
x
archkHQ −≤≤∞−−
pi
= );(1
+∞≤≤
−
pi
= xl
lx
kHvy ;
1
.
1
22
13
10/25/2010 73
Trường hợp chiều sâu nền thấm hữu hạn:
Cột nước áp suất dọc đáy bản cọc:
Trong đó:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
lxl
T
l
th
T
x
th
F
K
Hh +≤≤−
λ
pi
pi
−= ;.
)
2
(
)
2
(
arcsin11
2
pi
=λ
T
l
th
2
10/25/2010 74
Trường hợp chiều sâu nền thấm hữu hạn:
Lưu lượng toàn phần dòng thấm qua nền:
Trong đó K & K’ chỉ tích phân elliptique toàn phần loại
1 ứng với module λ và module phụ
Và chỉ tích phân elliptique loại 1 ứng với
tần suất dao động ϕ và module λ.
K
KkHQ
2
′
=
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
21 λ−=λ′
),( λϕ= FF
10/25/2010 75
GIỚI THIỆU CÁC LỜI GIẢI BÀI TOÁN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ (PTHH) VỚI
PHẦN MỀM SEEP
(Thực hành trong phòng máy tính)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
10/25/2010 76
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Tính thấm bằng p/p PTHH với SEEP
H=hs. =9m
H=hs. =7m
10/25/2010 77
PGS. Dr. Nguyễn Thống
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Tính thấm bằng p/p PTHH với SEEP
10/25/2010 78
HẾT
CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 1: Thấm qua công trình
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- giao_trinh_cong_trinh_thuy_nang_cao_chuong_1_tham_qua_cong_t.pdf