›
›

Bài giảng Công trình thủy nâng cao - Chương 1: Thấm qua công trình

pdf 13 trang hapham 1590
Download
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Công trình thủy nâng cao - Chương 1: Thấm qua công trình", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_cong_trinh_thuy_nang_cao_chuong_1_tham_qua_cong_tr.pdf

Nội dung text: Bài giảng Công trình thủy nâng cao - Chương 1: Thấm qua công trình

  1. TR ƯNG ðI H C BÁCH KHOA TP. HCM CƠNG TRÌNH TH Y NÂNG CA O Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN NI DUNG MƠN H C Ch ươ ng 1: Th m qua cơng trình. Ch ươ ng 2: Áp lc khe rng. Ch ươ ng 3: ðp vt li u đa ph ươ ng. Ch ươ ng 3a: Mơ ph ng Monte Carlo áp dng trong đánh giá n đnh PGS. TS. NGUY N TH NG mái dc. Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr Ch ươ ng 4: ðp bê tơng tr ng lc Web : Ch ươ ng 4a: ðp bê tơng đm lăng (RCC) 10/25/2010 1 10/25/2010 2 Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 PGS. Dr. Nguy?n Th?ng CƠNG TRÌNH TH Y NÂNG CA O CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO NI DUNG TH C HÀNH NI DUNG MƠN H C 1. Hưng dn s dng ph n mm tính Ch ươ ng 4b: Bài tốn to nhi t 3D. nưc va trong đưng ng áp lc Ch ươ ng 5: Phân tích ng su t trong đp WaterHammer_BK . bê tơng khi xy ra đng đt. 2. Hưng dn s dng ph n mm tính khu ch tán nhi t 3D trong bê tơng th y Ch ươ ng 6: ðưng hm th y cơng - cơng. Gi ng điu áp. 3. Hưng dn s dng ph n mm mơ Ch ươ ng 7: ðưng ng áp lc – Nưc va ph ng Monte Carlo ng dng trong tính trong đưng ng. n đnh mái dc đp vt li u đa ph ươ ng. 10/25/2010 3 10/25/2010 4 PGS. Dr. Nguy?n Th?ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO TÀI LIỆU THAM KHẢO MƠN H C TR ƯC 1. Thủy công – Tập 1. Trường ĐHXD. T/g. Nguyễn Xuân Đặng.  Cơ hc ch t lng 2. Cơ học đất – Trường ĐHTL.  Cơng trình th y (Th y 3. Ph n mm SIGMA. 4. Ph n mm SLOPE. cơng 1 & Th y cơng 2). 5. Ph n mm SEEP. 6. Phần mềm Crystal Ball. Tài li u download ti đa ch Web: Web:10/25/2010 10/25/2010 6 1
  2. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình MỤC ĐÍCH MÔN HỌC 1. Bổ sung kiến thức lý thuyết liên Chương 1 quan đến Công trình thủy. 1. Giới thiệu. 2. Thực hành ứng dụng các kiến thức 2. Phương trình cơ bản của dòng thấm. nâng cao với các phần mềm phù hợp 3. Các phương pháp giải bài toán phổ biến. thấm. 4. Tính thấm với phần mềm Seep. 10/25/2010 7 10/25/2010 8 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình 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. 10/25/2010 9 10/25/2010 THẤM CÓ ÁP DƯỚI CÔNG TRÌNH10 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình h THẤM CÓ ÁP DƯỚI CÔNG TRÌNH THẤM VÒNG QUANH CÔNG TRÌNH 10/25/2010 11 10/25/2010 (Nhìn từ trên xuống) 12 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng 2
  3. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Đường ðưng đng ct nưc H1 ρρρ bão hòa pA/ g ðưng đng Vùng không ct nưc H2 có nước Vùng bão hòa nước A THẤM KHÔNG ÁP QUA CÔNG TRÌNH H=z+p/ ρρρg 10/25/2010 13 10/25/2010 14 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng  Ct nưc đo áp tng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THU ÛY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình TÁC HẠI DO THẤM GÂY RA TÁC HẠI DO THẤM GÂY RA 10/25/2010 15 10/25/2010 16 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình LƯỚI THẤM Đường dòng Đường thế h(x,z) Ct nưc áp su t 10/25/2010 17 10/25/2010 18 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng ti tâm t/tích vi phân 3
  4. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình 10/25/2010 19 10/25/2010 20 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN Trọng lượng riêng bão hòa: Trọng lượng riêng: W + W γ = h n′ (kN / m3 ) W Thể tích Trọng lượng bh γ = (kN / m3 ) V V Khí Với W trọng lượng nước chiếm đầy V . V V k Wk n’ r Trọng lượng r Trọng lượng riêng đẩy nổi: Vn Nước Wn riêng ướt: W − γ V V W γ = h n h (kN / m3 ) V dn + h Hạt Wh V γ = Wh Wn 3 ω (kN / m ) Chứng minh : V γ = γ − dn bh 1 10/25/2010 21 10/25/2010 22 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Độ ẩm của đất: Tỷ lệ giữa nước trong đất và Độ rỗng : Tỷ lệ giữa thể tích lỗ rỗng và tổng thể trọng lượng hạt. W tích mẫu. V ω% =100 n % n% =100 r % Wh V Độ bão hoà của đất: V Hệ số rỗng : G = n ε = Vr Vr Vh G 0,8 đất bão hoà 10/25/2010 23 10/25/2010 24 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng 4
  5. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình 2. Phương trình cơ bản của dòng thấm MÔ HÌNH HOÁ TRONG NGHIÊN CƯÚ THẤM QUA Trong lý thuyết thấm, vận tốc thấm V là MÔI TRƯỜNG RỖNG giả định và xem dòng thấm đi qua cả THỰC, ui MÔ PHỎNG  dùng U môi trường thấm (V=Q/ ωωω). V: vận tốc thấm trung bình. ui ui = U/n U Q: lưu lượng thấm. Q V với n=Vr/V ωωω: diện tích mặt cắt thấm thẳng góc với ⇒ ⇒ U=Q/ ωωω dòng thấm. ω diện tích Thực tế, dòng thấm đi qua các khe và lỗ thấm. 10/25/2010 25 10/25/2010 26 PGS. Dr.rỗng Nguy n có Th vậnng tốc thực Vi >V. PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Loại đất X HỆ SỐ THẤM k 10/25/2010 27 10/25/2010 28 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình K = hằng số Hệ số thấm -100 0 10/25/2010 Aùp suất 1029 10/25/2010 30 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng Aùp suất 5
  6. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Phương trình vi phân hiện tượng thấm phẳng 2D Công thức Darcy V= - kJ ∂H THI T L P U = f )y,x( = −k (1) x 1 x ∂x ∂H PH ƯƠ NG TRÌNH VI PHÂN U = f )y,x( = −k y 2 y ∂ TH M 2D y 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/γγγ : cột nước tác dụng dòng thấm. p(x,y): áp suất, p/ γγγ  cột nươc áp năng tương đương. 10/25/2010 31 y:10/25/2010 thế năng. 32 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Xét phương trình liên tục cho khối vi phân 2D (X,Y) : Phối hợp với hệ phương trình (1): ∂U U + y dy Y y ∂ ∂ ∂H ∂ ∂H (2) y dy Z k( ) + k( ) = 0 ∂x x ∂x ∂y y ∂y U x ∂ X dz + Ux Ux dx Đây là phương trình vi phân cơ bản của dx ∂x Uy dòng thấm phẳng 2D ổn định. ∂U ∂U Với H=z+p/γγγ ( x dx )dydz + ( y dy )dxdz = 0 ∂ ∂ 10/25/2010 x y 33 10/25/2010 34 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Xét trường hợp môi trường đồng chất : Xét trường hợp môi trường đồng chất và đẳng hướng : kx=k 1 : hằng số y k 2 kx=ky=k=hằng số ky =k 2: hằng số k1 x ∂ 2 ∂ 2 H + H = (4) 2 2 0 ∂2H ∂ 2H ∂x ∂y + = (3) k1 k 2 0 ∂x 2 ∂y2 Phương trình (4) trên gọi là phương trình Laplace. 10/25/2010 35 10/25/2010 36 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng 6
  7. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Xét trường hợp môi trường đồng chất và Xét trường hợp môi trường đồng chất và đẳng hướng. đẳng hướng. Gọiϕ = −kH hàmthế. Gọiψ hàmdòngvới: ∂ϕ ∂ϕ ∂ψ ∂ψ U = ; U = U = ; U = − x ∂x y ∂y x ∂y y ∂x ∂2ϕ ∂2ϕ ∂2ψ ∂2ψ ⇒ + = 0 ⇒ + = 0 ∂x 2 ∂y2 ∂x 2 ∂y2 ψ =  Đường dòng 10/25/2010 ϕ )y,x( = const  Đường đẳng thế37 10/25/2010 )y,x( const 38 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Họ đường: ψ )y,x( = const THẤM PHẲNG (2D) ϕ )y,x( = const KHÔNG ỔN ĐỊNH Nghiên cưú hiện tượng thấm trong đó Tạo thành lưới thấm. biến số H phụ thuộc không những vào không gian mà còn phụ thuộc vào thời gian. H =f(x,y, t) 10/25/2010 39 10/25/2010 40 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Xét phương trình liên tục cho khối vi phân trong thời gian dt: ∂U U + y dy Y y ∂y Z X Ux ∂ + Ux Ux dx dy ∂x dz dx Uy 10/25/2010 41 10/25/2010 42 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng 7
  8. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Ta có: Từ đó: ∂ ∂U ∂  ∂H  ∂  ∂H  ∂θ Ux y k  + k  = ( dx )dydzdt + ( dy )dxdzdt = −θ.dx.dy.dz ∂ x ∂ ∂  y ∂  ∂ ∂x ∂y x  x  y  y  t Đây là phương trình vi phân biểu diễn Thể tích nước giảm Thể tích nước đi ra trong khối vi phân hiện tượng thấm 2D không ổn định. khỏi khối vi phân thể tích thể tích trong t/g dt Vn V=dx.dy.dz θ = Vn 10/25/2010 Độ bão hòa 43 10/25/2010 44 PGS. Dr. Nguy n Th ng V PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Xét trường hợp có flux lưu lượng tại vị Ta có: Thể tích nước đi ra khỏi khối trí các biên của vùng nghiên cứu. vi phân thể tích trong t/g dt Gọi Q là flux lưu lượng (quy ước đi vào ∂ ∂U U y thể tích vi phân xét mang dấu + và ( x dx )dydzdt + ( dy )dxdzdt ∂x ∂y ngược lại mang dấu -) cho 1 đơn vị thể tích tại vị trí các vùng biên.  Thể tích nước thoát ra khỏi thể tích − Qdx .dy.dz dt. = −θ.dx.dy.dz vi phân trong thời gian dt là: Thể tích nước giảm trong khối vi phân 10/25/2010 - Q.dx.dy.dz.dt 45 10/25/2010 46 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng thể tích CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Từ đó: Nghiên cứu lý thuyết chỉ ra rằng sự thay ∂  ∂  ∂  ∂  ∂θ đổi độ bão hòa θθθ có quan hệ với áp H +  H  + = k x  k y  Q lực nước lỗ rỗng p. ∂x  ∂x  ∂y  ∂y  ∂t Quan hệ có dạng tổng quát như sau: Đây là phương trình vi phân tổng quát θ = biểu diễn hiện tượng thấm 2D không d mwdp ổn định. mw chỉ độ dốc đường cong quan hệ. Nghiên cứu về độ bão hòa θθθ: Vn V Đường quan hệ có dạng tổng quát sau: θ = Vn 10/25/2010 47 10/25/2010 48 PGS. Dr. Nguy n Th ng V PGS. Dr. Nguy n Th ng 8
  9. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Dạng quan hệ tổng quát giữa áp suất nước lỗ rỗng và độ bão hòa Độ bão hòa, θθθ mw mw 1 Bão hòa Không bão hòa p 0 10/25/2010 Áp suất nước lỗ rỗng, p 49 10/25/2010 50 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình đập dâng p Ngoài ra: H = + y Do tung độ y độc lập với t, do đó: γ ⇒ = γ − ⇒ = γ − ∂  ∂  ∂  ∂  ∂ p (H )y dp (d H )y H +  H  + = γ H k x  k y  Q mw Thay vào trên: ∂x  ∂x  ∂y  ∂y  ∂t θ = = γ − ⇒ d mwdp mw (d H )y Đây là phương trình tổng quát về bài toán Phương trình thấm 2D không ổn định thấm phẳng 2D không ổn định. tổng quát trở thành: ∂  ∂H  ∂  ∂H  ∂(H − )y +   + = γ k x  k y  Q mw ∂x  ∂x  ∂y  ∂y  ∂t 10/25/2010 51 10/25/2010 52 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình đập dâng Chương 1: Thấm qua công trình ĐIỀU KIỆN BIÊN Biên loại Dirichlet : Khi giải bài toán thấm ta có thể gặp 2 dạng H=H or H . H 1 2 điều kiện biên như sau: 1 H2 - Điều kiện biên dạng Dirichlet : H=H 0 giá trị đã biết trên biên s0 - Điều kiện biên dạng Neuman : ∂ H n H(x,z) = q (q giá trị đã biết trên biên s ) ∂n 1 1 1 Ví10/25/2010 dụ trên biên KHÔNG THẤM (q 1=0) 53 10/25/2010 Biên loại Neuman : ∂H / ∂n = 054 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng 9
  10. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THU ÛY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình đập dâng Chương 1: Thấm qua công trình đập dâng Phương trình thấm nêu trên kết hợp CÁC PHƯƠNG PHÁP với điều kiện biên sẽ được giải với NGHIÊN CỨU THẤM các phương pháp khác nhau để xác 1. Nghiên cứu lý thuyết: định H(x,y,t)  lời giải bài toán - Phương pháp cơ học chất lỏng. thấm. - 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, ). 10/25/2010 55 10/25/2010 56 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Phương pháp cơ học chất lỏng : Dựa vào các Phương pháp thủy lực: Sử dụng một số giả thiết kết quả nghiên cưú toán lý-toán cơ để để đơn giản hoá bài toán  giải được các bài xác định lời giải bài toán thấm tại vị trí toán phức tạp hơn p/p Cơ học chất lỏng. bất kỳ trong môi trường thấm. Với sự phát triển của máy tính, phương pháp số (p/p sai phân hữu hạn, p/p phần tử hữu hạn, Ưu điểm: Chính xác. p/p thể tích hữu hạn) đã phát triển mạnh mẽ Khuyết điểm: Chỉ tìm được li giải cho các để giải các bài toán thấm phức tạp trực tiếp bài toán có sơ đồ thấm “đơn giản”. từ p/t đạo hàm riêng mô tả hiện tượng thấm.  (Ví dụ: Geo-Studio\Seep) 10/25/2010 57 10/25/2010 58 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình VÍ DỤ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN & Thấm qua môi trường đẳng hướng, CÁC BÀI TOÁN ĐIỂN HÌNH VỀ THẤM không đồng chất. 1. Thấm qua môi trường đẳng hướng, không Xét lưu lượng q giữa 2 đường dòng: đồng chất. 2. Thấm có áp qua nền có bản cừ (chiều dày q = Vds = k J ds = k J ds nền vô hạn, hữu hạn). Phương pháp cơ học 1 1 1 2 2 2 chất lỏng. ðưng ðưng ds 1 3. Thấm có áp qua nền với p/p gần đúng h1 th dịng ααα 1 (phương pháp Lane, p/p hệ số cản). k1 4. Giải bài toán thấm bằng phương pháp số ααα k 2 10/25/2010 59 10/25/2010 2 60 (phần tử hữu hạn) với phần mềm SEEP. ds 2 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng h2 10
  11. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Xét giữa 2 đường đẳng thế h1 và h2 ta có: Thấm có áp qua nền có bản cừ (chiều dày nền dh dh vô hạn, hữu hạn). k ds = k ds 1 α 1 2 α 2 Phương pháp cơ học chất lỏng ds 1.tg 1 ds 2.tg 2 Chiều sâu nền thấm vô hạn Chiều sâu nền thấm hữu hạn α H k1 = tg 1 H -x 0 x -x k tg α ds 0 x 2 2 1 h ααα 1 s 1 s k1 T ααα y y k 2 10/25/2010 2 61 10/25/2010 62 ds 2 PGS. Dr. Nguy n Th ng h2 PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Trường hợp chiều sâu nền thấm vô hạn: Lưu lượng thấm qua phần nền phía Cột nước đo áp mặt trước (h t) và mặt sau (hs) tấm thượng lưu: bảng cừ chiều dài s được xác định theo phương 1 x pháp cơ học chất lỏng (lời giải giải tích) như sau: Q = kH arch (− ); − ∞ ≤ x ≤ 0 π s  =  − 1 y  h t H1 arcsin( ) k: hệ số thấm.  π s  ≤ ≤ 0 y s arch: hàm số ngược của hàm ch(.). 1 y  h = .H .arcsin( ) x −x s π  e + e s  ch )x( = 10/25/2010 63 10/25/2010 2 64 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Vận tốc dòng thấm đi từ dưới đáy công Trường hợp chiều sâu nền thấm hữu hạn: Pavolopski dùng phương pháp cơ học chất lỏng đề xuất trình phía hạ lưu bản cọc: lời giải: kH 1   π π  = ≤ ≤ ∞ 2  y  2  s  Vy . ; 0 x  cos   − cos    π 2 2   s + x H  1   2T   2T   h = 1± F arcsin λ  Ví dụ tại x=0, phía hạ lưu bản cọc: 2 k   πs   πy     sin  cos      = kH    2T   2T   Vy )0( πs h: cột nước thấm ở mặt trước (+) và mặt sau (-) bản cừ s. π ≤ ≤ λ = s 10/25/2010 65 10/25/2010 0 y ;s sin( ) 66 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng 2T 11
  12. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Giá trị F =F( ϕϕϕ,λλλ) chỉ tích phân elliptique Vận tốc dòng thấm đi từ dưới đáy công loại 1, có tần số dao động ϕϕϕ và trình phía hạ lưu bản cọc: λλλ module . = kH ϕ Vy P. dϕ Với: T (F ϕ,λ) = ∫ ; m = sin λ − 2 2 ϕ s x λ 1 m sin P = (f , ) T T (Hàm F tra bảng Sổ tay thủy lợi. Tập 1) Xem tra bảng sau: 10/25/2010 67 10/25/2010 68 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Giá trị hàm P Thấm có áp qua nền phẳng (chiều dày nền vô s/T x/T hạn, hữu hạn). 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 3 Phương pháp cơ học chất lỏng 0.1 3.2 1.39 0.724 0.455 0.308 0.216 0.043 0.008 Chiều sâu nền thấm vô hạn Chiều sâu nền thấm hữu hạn 0.2 1.6 1.047 0.662 0.431 0.298 0.21 0.042 0.008 0.3 1.075 0.86 0.586 0.403 0.283 0.203 0.04 0.008 H H 0.4 0.81 0.687 0.511 0.377 0.263 0.192 0.039 0.008 -x 0.5 0.64 0.554 0.432 0.334 0.237 0.18 0.037 0.008 -x 0 x 0 x 0.6 0.488 0.45 0.33 0.25 0.21 0.165 0.035 0.008 0.7 0.394 0.355 0.28 0.23 0.188 0.144 0.031 0.007 l l 0.8 0.316 0.29 0.245 0.2 0.164 0.125 0.027 0.006 l l T 0.9 0.243 0.24 0.228 0.19 0.144 0.1 0.02 0.004 y y 10/25/2010 69 10/25/2010 70 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Trường hợp chiều sâu nền thấm vô hạn: Trường hợp chiều sâu nền thấm vô hạn: Cột nước đo áp và vận tốc ngang dưới đáy móng CT: Lưu lượng thấm qua đáy thượng lưu: 1 x 1 x h = H arccos( ) Q = kH arch (− ); − ∞ ≤ x ≤ −l π l π l 1 1 Vận tốc dòng thấm từ đáy CT đi ra hạ lưu: v = kH . ; − l ≤ x ≤ +l x π 2 − 2 = 1 1 ≤ ≤ +∞ l x vy kH . ; l x π x2 − l 2 10/25/2010 71 10/25/2010 72 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng 12
  13. CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Chương 1: Thấm qua công trình Trường hợp chiều sâu nền thấm hữu hạn: Trường hợp chiều sâu nền thấm hữu hạn: Cột nước áp suất dọc đáy bản cọc: Lưu lượng toàn phần dòng thấm qua nền:   πx  K′ th ( ) = H  1   Q kH h = 1− F arcsin 2T .λ; − l ≤ x ≤ +l 2K 2 K πl   th ( )  ’   2T  Trong đó K & K chỉ tích phân elliptique toàn phần loại λλλ 2 Trong đó: 1 ứng với module và module phụ λ′ = 1− λ  πl  λ = th   VàF = F(ϕ,λ) chỉtíchphânelliptiqueloại1 ứngvới  2T  tần suất dao động ϕϕϕ và module λλλ. 10/25/2010 73 10/25/2010 74 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 1: Thấm qua công trình Tính thấm bằng p/p PTHH với SEEP H=hs. =9m GIỚI THIỆU CÁC LỜI GIẢI BÀI TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ (PTHH) VỚI H=hs. =7m PHẦN MỀM SEEP (Thực hành trong phòng máy tính) 10/25/2010 75 10/25/2010 76 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Tính thấm bằng p/p PTHH với SEEP Chương 1: Thấm qua công trình HT 10/25/2010 77 10/25/2010 78 PGS. Dr. Nguy n Th ng PGS. Dr. Nguy n Th ng 13