Docstoc

Tap1_Phan1

Document Sample
Tap1_Phan1 Powered By Docstoc
					                      Tr−êng ®¹i häc thuû lîi hμ néi
           Ng« trÝ viÒng, nguyÔn chiÕn, nguyÔn v¨n m¹o
                    nguyÔn v¨n h¹nh, nguyÔn c¶nh th¸i




thñy c«ng
        TËp 1




 nhμ xuÊt b¶n x©y dùng
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯




                                       Lêi nãi ®Çu


       Bé gi¸o tr×nh Thuû c«ng gåm 2 tËp do Bé m«n Thuû c«ng, tr−êng §¹i häc
   Thuû lîi biªn so¹n vµ ®−îc xuÊt b¶n n¨m 1988 - 1989 ®· gãp phÇn to lín vµo viÖc
   gi¶ng d¹y m«n Thuû c«ng cho c¸c ®èi t−îng sinh viªn c¸c ngµnh häc kh¸c nhau




                                                                                 n
   cña Tr−êng §¹i häc Thuû lîi. M−êi l¨m n¨m qua, nÒn khoa häc kü thuËt thuû lîi
   n−íc nhµ tiÕp tôc cã nh÷ng b−íc ph¸t triÓn m¹nh mÏ vµ nh÷ng ®ãng gãp to lín




                                                           v
   cho c«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n−íc, ®Æc biÖt lµ trong lÜnh vùc
   n«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n: NhiÒu c«ng tr×nh thuû lîi lín ®· vµ ®ang




                                                        d.
   ®−îc x©y dùng nh− thuû ®iÖn Yaly, Hµm ThuËn - §a Mi, hÖ thèng tiªu óng, tho¸t
   lò ®ång b»ng s«ng Cöu Long, c¸c hå chøa Ya Yun h¹, §¸ Bµn, S«ng Quao v.v..;
   nhiÒu vÊn ®Ò khoa häc kü thuËt thuû lîi ®ang ®−îc tæng kÕt, hÖ thèng ho¸; nhiÒu
   h×nh lo¹i c«ng tr×nh, chñng lo¹i vËt liÖu míi ®· ®−îc ¸p dông ë ViÖt Nam trong nh÷ng



                                           ol
   n¨m qua, mét sè quy tr×nh quy ph¹m míi ®· ®−îc phæ biÕn vµ ¸p dông.
        §Ó kh«ng ngõng n©ng cao chÊt l−îng ®µo t¹o chuyªn m«n, ®¸p øng sù ph¸t
   triÓn ®a d¹ng vµ phong phó cña kü thuËt thuû lîi vµ tµi nguyªn n−íc trong giai
                         nc
   ®o¹n míi, Bé m«n Thuû c«ng Tr−êng §¹i häc Thuû lîi tæ chøc biªn so¹n l¹i gi¸o
   tr×nh nµy. Khi biªn so¹n, c¸c t¸c gi¶ ®· theo ®óng ph−¬ng ch©m "c¬ b¶n, hiÖn ®¹i,
   ViÖt Nam", dùa trªn c¬ së cña gi¸o tr×nh cò, cè g¾ng cËp nhËt c¸c kiÕn thøc,
   th«ng tin vÒ c¸c kh¸i niÖm vµ ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n míi, c¸c lo¹i vËt liÖu vµ h×nh
   thøc kÕt cÊu c«ng tr×nh míi.
   .v

       Toµn bé gi¸o tr×nh Thuû c«ng gåm 5 phÇn vµ chia thµnh 2 tËp.
       TËp I gåm:
       - PhÇn I: C«ng tr×nh thuû lîi - kiÕn thøc chung vμ c¸c c¬ së tÝnh to¸n.
  w


       - PhÇn II: C¸c lo¹i ®Ëp.
       TËp II gåm:
w



       - PhÇn III: C¸c c«ng tr×nh th¸o vμ dÉn n−íc.
       - PhÇn IV: C¸c c«ng tr×nh chuyªn m«n
       - PhÇn V: Kh¶o s¸t, thiÕt kÕ, qu¶n lý vμ nghiªn cøu c«ng tr×nh thuû lîi.
w




      Tham gia biªn so¹n tËp I gåm: GS. TS Ng« TrÝ ViÒng chñ biªn vµ viÕt c¸c
   ch−¬ng 1, 3; PGS. TS. NguyÔn ChiÕn viÕt c¸c ch−¬ng 2, 4, 5, 10, 11; GS.TS.
   NguyÔn V¨n M¹o viÕt c¸c ch−¬ng 8,9; PGS. TS. NguyÔn V¨n H¹nh vµ TS. NguyÔn
   C¶nh Th¸i viÕt c¸c ch−¬ng 6, 7.




                                                                                          3
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
           Gi¸o tr×nh nµy dïng lµm tµi liÖu häc tËp cho sinh viªn ngµnh Thuû lîi vµ tµi
      liÖu tham kh¶o cho c¸n bé khoa häc kü thuËt khi thiÕt kÕ vµ nghiªn cøu c¸c c«ng
      tr×nh thuû lîi.
          C¸c t¸c gi¶ xin ch©n thµnh c¶m ¬n l·nh ®¹o Vô Khoa häc c«ng nghÖ vµ ChÊt
      l−îng s¶n phÈm - Bé N«ng nghiÖp vµ Ph¸t triÓn N«ng th«n, l·nh ®¹o Tr−êng §¹i
      häc Thuû lîi vµ Nhµ xuÊt b¶n X©y dùng ®· khuyÕn khÝch vµ t¹o mäi ®iÒu kiÖn ®Ó
      s¸ch ®−îc xuÊt b¶n.
          Chóng t«i mong nhËn ®−îc nh÷ng ý kiÕn ®ãng gãp cña quý b¹n ®äc. C¸c ý
      kiÕn xin göi vÒ Bé m«n Thuû c«ng, Tr−êng §¹i häc Thuû lîi.




                                                                     n
          Xin ch©n thµnh c¶m ¬n.
                                                      C¸c t¸c gi¶




                                                      v
                                                   d.
                                        ol
                         nc
   .v
  w
w
w




  4
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                     Môc lôc


                                                                 Trang
  Lêi nãi ®Çu

                      PhÇn I: C«ng tr×nh Thñy lîi
                 - KiÕn thøc chung, c¬ së tÝnh to¸n




                                                                 n
                                                                         5
  Ch−¬ng 1: KiÕn thøc chung vÒ c«ng tr×nh thuû lîi
    1.1. Vai trß cña c¸c c«ng tr×nh thuû lîi.




                                                     v
    1.2. Kh¸i niÖm vÒ c«ng tr×nh thuû lîi.
    1.3. Ph©n lo¹i c«ng tr×nh thuû lîi.




                                                  d.
    1.4. §Çu mèi c«ng tr×nh thuû lîi vμ hÖ thèng thuû lîi.
    1.5. §iÒu kiÖn lμm viÖc cña c¸c c«ng tr×nh thuû lîi.
                                                                         19
  Ch−¬ng 2: ThÊm d−íi ®¸y vμ hai bªn c«ng tr×nh thuû lîi
    2.1. Kh¸i niÖm chung

                                      ol
    2.2. ThÊm qua nÒn ®Êt ®ång chÊt d−íi ®¸y c«ng tr×nh
    2.3. ThÊm qua nÒn ®Êt kh«ng ®ång chÊt
                      nc
    2.4. C¸c biÖn ph¸p phßng vμ chèng thÊm cho nÒn ®Êt.
    2.5. BiÕn h×nh thÊm cña ®Êt nÒn vμ biÖn ph¸p phßng, chèng.
    2.6. ThÊm qua nÒn ®¸ d−íi ®¸y c«ng tr×nh.
    2.7. ThÊm quanh bê vμ bªn vai c«ng tr×nh.
   .v

                                                                         58
  Ch−¬ng 3: T¶i träng vμ t¸c ®éng lªn c«ng tr×nh thuû lîi
    3.1. C¸c lo¹i t¶i träng vμ tæ hîp cña chóng
  w


    3.2. ¸p lùc thuû tÜnh vμ thuû ®éng
    3.3. T¸c ®éng cña sãng.
    3.4. ¸p lùc bïn c¸t
w



    3.5. T¸c ®éng cña ®éng ®Êt.
                                                                         74
  Ch−¬ng 4 : TÝnh to¸n æn ®Þnh vμ ®é bÒn cña c«ng tr×nh
w




    4.1. C¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n.
    4.2. æn ®Þnh cña c«ng tr×nh x©y trªn nÒn ®¸.
    4.3. æn ®Þnh cña c«ng tr×nh thuû lîi x©y trªn nÒn ®Êt.
    4.4. æn ®Þnh cña ®Ëp ®Êt.
                                                                         91
  Ch−¬ng 5: Mét sè vÊn ®Ò thuû lùc cña c«ng tr×nh th¸o n−íc


                                                                          5
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      5.1. Th¸o n−íc qua c«ng tr×nh thuû lîi
      5.2. M¹ch ®éng cña dßng ch¶y trªn CTTN
      5.3. Hμm khÝ vμ tho¸t khÝ
      5.4. KhÝ ho¸ vμ khÝ thùc
      5.5. Sù h×nh thμnh sãng trªn CTTN.
      5.6. Sù mμi mßn bÒ mÆt CTTN.

                             PhÇn II: C¸c lo¹i ®Ëp




                                                                      n
                                                                            111
  Ch−¬ng 6: §Ëp ®Êt
      6.1. Kh¸i qu¸t




                                                        v
      6.2. Nguyªn t¾c vμ c¸c b−íc thiÕt kÕ ®Ëp ®Êt, kÝch th−íc c¬ b¶n cña
           mÆt c¾t ®Ëp.




                                                     d.
      6.3. TÝnh thÊm qua ®Ëp ®Êt
      6.4. øng suÊt vμ biÕn d¹ng cña c«ng tr×nh ®Êt.
      6.5. æn ®Þnh cña ®Ëp ®Êt.
      6.6. VËt liÖu ®¾p ®Ëp
      6.7. CÊu t¹o ®Ëp
                                        ol
      6.8. Xö lý nÒn vμ nèi tiÕp ®Ëp víi bê hoÆc víi c¸c c«ng tr×nh kh¸c.
                        nc
      6.9. §Ëp ®Êt b»ng ph−¬ng ph¸p ®æ ®Êt trong n−íc.
      6.10. Chän h×nh thøc ®Ëp.
                                                                            184
  Ch−¬ng 7: §Ëp ®¸ vμ ®Ëp ®Êt - ®¸
      7.1. Kh¸i niÖm
   .v

      7.2. BiÕn h×nh lón cña ®Ëp ®¸.
      7.3. Yªu cÇu ®èi víi ®¸ lμm ®Ëp vμ nÒn ®Ëp.
      7.4. TÝnh to¸n thÊm qua ®Ëp ®¸.
  w


      7.5. KÝch th−íc mÆt c¾t ®Ëp ®¸.
      7.6. ThiÕt bÞ chèng thÊm cho ®Ëp ®¸.
      7.7. §Ëp ®¸ hçn hîp.
w



      7.8. Thi c«ng ®Ëp ®¸.
      7.9. So s¸nh vμ lùa chän h×nh thøc ®Ëp thÝch hîp.
w




                                                                            206
  Ch−¬ng 8: §Ëp bªt«ng träng lùc
      8.1. Kh¸i qu¸t
      8.2. ThiÕt kÕ mÆt c¾t ®Ëp
      8.3. TÝnh to¸n æn ®Þnh ®Ëp bªt«ng träng lùc
      8.4. Ph©n tÝch øng suÊt ®Ëp bªt«ng träng lùc


  6
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
    8.5. ¶nh h−ëng cña biÕn d¹ng nÒn ®Õn sù ph©n bè øng suÊt th©n ®Ëp
    8.6. ¶nh h−ëng cña lùc thÊm ®Õn c¸c thμnh phÇn øng suÊt trong ®Ëp.
    8.7. ¶nh h−ëng cña sù thay ®æi nhiÖt ®é vμ ®é Èm ®Õn øng suÊt trong
         th©n ®Ëp.
    8.8. ¶nh h−ëng cña viÖc ph©n giai ®o¹n thi c«ng ®Õn øng suÊt th©n ®Ëp.
    8.9. øng suÊt trong c¸c lç vμ c¸c hμnh lang trong th©n ®Ëp.
    8.10. VËt liÖu, cÊu t¹o cña ®Ëp bªt«ng träng lùc.
    8.11. NÒn ®Ëp vμ xö lý nÒn.




                                                                    n
    8.12. §Ëp träng lùc khe rçng.
    8.13. C¸c h×nh thøc ®Ëp träng lùc c¶i tiÕn kh¸c.
                                                                             247




                                                    v
  Ch−¬ng 9: §Ëp vßm
    9.1. Kh¸i qu¸t




                                                 d.
    9.2. Ph©n tÝch æn ®Þnh cña ®Ëp vßm.
    9.3. TÝnh to¸n øng suÊt ®Ëp vßm
    9.4. Mét sè cÊu t¹o cña ®Ëp vßm.
    9.5. Xö lý nÒn ®Ëp vßm

  Ch−¬ng 10: §Ëp b¶n chèng
    10.1. Giíi thiÖu chung
                                       ol                                    277
                       nc
    10.2. §Ëp b¶n ph¼ng
    10.3. §Ëp liªn vßm
    10.4. §Ëp to ®Çu
                                                                             306
   .v

  Ch−¬ng 11: C¸c lo¹i ®Ëp kh¸c
    11.1. Kh¸i niÖm vμ ph©n lo¹i
    11.2. §Ëp cäc gç
  w


    11.3. §Ëp cao su
    C¸c tμi liÖu tham kh¶o chÝnh.
w
w




                                                                               7
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                        PhÇn I
      C«ng tr×nh thuû lîi - KiÕn thøc chung,
                             c¬ cë tÝnh to¸n


                                       Ch−¬ng 1




                                                                    n
            KiÕn thøc chung vÒ c«ng tr×nh thuû lîi




                                                    v
  §1.1. Vai trß cña c¸c c«ng tr×nh thuû lîi




                                                 d.
      I. Nguån n−íc
      Tr÷ l−îng n−íc trªn tr¸i ®Êt rÊt lín, kho¶ng 1,5 tû km3 trong ®ã h¬n 90% lμ n−íc ë
  c¸c ®¹i d−¬ng vμ biÓn, cßn l¹i lμ n−íc ë trong lôc ®Þa.



                                      ol
     Nguån n−íc trong lôc ®Þa ®ãng vai trß rÊt quan träng ®èi víi cuéc sèng vμ ho¹t
  ®éng cña loμi ng−êi. L−îng dßng ch¶y b×nh qu©n hμng n¨m trªn qu¶ ®Êt kho¶ng 40.000
  km3 , trong ®ã ë ch©u ¸ kho¶ng 13.000 km3.
                        nc
       N−íc ta cã l−îng m−a dåi dμo vμ mét m¹ng l−íi s«ng phong phó. Tæng l−îng n−íc
  hμng n¨m cña c¸c s«ng ngßi ch¶y qua n−íc ta lμ 845 km3 vμ 350 triÖu m3 phï sa chuyÓn
  t¶i trªn 2360 con s«ng, tæng l−u l−îng b×nh qu©n hμng n¨m cña c¸c s«ng lμ 27.500 m3/s.
  Nguån n−íc phong phó ®ã ®ñ tho¶ m·n cho nhu cÇu kinh tÕ quèc d©n víi ®iÒu kiÖn ph¶i
  cã kÕ ho¹ch qu¶n lý, ®iÒu hoμ, ph©n phèi vμ sö dông n−íc hîp lý.
    .v

      II. Sö dông nguån n−íc vµ lîi dông tæng hîp
      N−íc ta cã l−îng n−íc dåi dμo song ph©n phèi kh«ng ®Òu theo thêi gian, phÇn lín
   w


  l−îng n−íc tËp trung vμo mïa lò, ®ång thêi còng ph©n bè kh«ng ®Òu trªn l·nh thæ. V×
  vËy cÇn ph¶i x©y dùng c¸c c«ng tr×nh thuû lîi ®Ó ph©n phèi l¹i nguån n−íc theo kh«ng
  gian vμ ®iÒu chØnh dßng ch¶y theo thêi gian mét c¸ch hîp lý. Nguån n−íc ®−îc sö dông
w



  vμo c¸c môc ®Ých giao th«ng vËn t¶i, t¨ng nguån ®iÖn, cung cÊp n−íc cho d©n c− vμ
  c«ng nghiÖp, t−íi ruéng, thau chua röa mÆn, nu«i trång thuû s¶n...
      C¨n cø vμo môc ®Ých trªn, muèn khai th¸c nguån n−íc ph¶i x©y dùng c¸c c«ng tr×nh
w




  thuû lîi bao gåm c¸c lÜnh vùc sau ®©y :
      + Thuû n¨ng : sö dông n¨ng l−îng cña n−íc s«ng, biÓn ®Ó ph¸t ®iÖn.
      + Thuû n«ng: Dïng biÖn ph¸p thuû lîi ®Ó t−íi tiªu, thau chua röa mÆn chèng
  xãi mßn.
     + Cung cÊp n−íc vμ tho¸t n−íc cho khu c«ng nghiÖp, thμnh phè, n«ng th«n, nhμ
  m¸y, n«ng tr−êng, tr¹i ch¨n nu«i v.v...

  8
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      + Giao th«ng thuû : lîi dông n−íc s«ng, hå, biÓn ®Ó ph¸t triÓn ®−êng thuû.
      + Thuû s¶n : lμm hå nu«i c¸ vμ cÊp n−íc nu«i trång thuû s¶n.
     Ngoμi ra biÖn ph¸p thuû lîi cã liªn quan ®Õn c«ng tr×nh phôc vô c«ng céng kh¸c nh−
  c«ng tr×nh vÖ sinh m«i tr−êng, c«ng tr×nh phôc vô thÓ thao vμ du lÞch...
      Mçi mét biÖn ph¸p thuû lîi cã thÓ sö dông nguån n−íc vμo c¸c môc ®Ých kh¸c nhau.
  VÝ dô cã thÓ sö dông nguån n−íc ®Ó ph¸t ®iÖn ®ång thêi ®Ó t−íi trong n«ng nghiÖp, cã
  thÓ sö dông nguån n−íc ®Ó t−íi, cung cÊp cho thμnh phè vμ khu c«ng nghiÖp ®ång thêi
  cho giao th«ng thuû, nu«i c¸ ... V× vËy lîi dông tæng hîp nguån n−íc, b¶o vÖ, ph¸t triÓn
  bÒn v÷ng l−u vùc lμ nguyªn t¾c c¬ b¶n nhÊt trong viÖc nghiªn cøu khai th¸c, sö dông, trÞ




                                                                       n
  thuû dßng s«ng. C«ng tr×nh Hoμ B×nh trªn s«ng §μ ®−îc x©y dùng víi nhiÖm vô tæng
  hîp lμ: chèng lò, ph¸t ®iÖn, cung cÊp n−íc cho n«ng nghiÖp, giao th«ng thuû vμ nu«i c¸.




                                                      v
      Khi khai th¸c nguån n−íc, viÖc thùc hiÖn nguyªn t¾c lîi dông tæng hîp rÊt phøc t¹p
  v× c¸c lÜnh vùc thuû lîi yªu cÇu dïng n−íc kh«ng gièng nhau, cã ngμnh cÇn n−íc th−êng




                                                   d.
  xuyªn nh− cÊp n−íc, thuû ®iÖn, cã ngμnh dïng n−íc theo tõng thêi kú nh− t−íi ruéng;
  cã ngμnh tiªu phÝ n−íc nh− cÊp n−íc, t−íi ruéng, nh−ng cã ngμnh sau khi sö dông, n−íc
  kh«ng mÊt ®i nh− thuû ®iÖn, vËn t¶i thuû, nu«i c¸... Do ®ã cã khi cïng mét lóc kh«ng
  tho¶ m·n ®−îc nhiÒu ngμnh th× ph¶i dùa vμo nguyªn t¾c −u tiªn cho ngμnh träng ®iÓm vμ



                                        ol
  cã chó ý thÝch ®¸ng ®Õn c¸c ngμnh kh¸c.
       Mäi biÖn ph¸p thuû lîi ®Ó lîi dông tæng hîp nguån n−íc sÏ mang l¹i hiÖu qu¶ kinh
  tÕ cao nhÊt.
                         nc
     III. VÞ trÝ c¸c c«ng tr×nh thuû lîi trong nÒn kinh tÕ quèc d©n vµ s¬ l−îc t×nh
  h×nh ph¸t triÓn thuû lîi n−íc ta
       Thuû lîi phôc vô nhiÒu môc ®Ých yªu cÇu nh− t−íi n−íc trong n«ng nghiÖp, ph¸t
  triÓn nguån ®iÖn cho c«ng nghiÖp, cung cÊp n−íc cho ®êi sèng, nhμ m¸y, xÝ nghiÖp,
    .v

  n«ng tr−êng... ph¸t triÓn hÖ thèng giao th«ng thuû, chèng lò lôt b¶o vÖ tÝnh m¹ng vμ tμi
  s¶n cña Nhμ n−íc vμ nh©n d©n v.v ...
     C«ng t¸c thuû lîi ®ãng vai trß rÊt quan träng trong nÒn kinh tÕ quèc d©n vμ ®êi sèng
   w


  nh©n d©n.
      Thuû lîi lμ mét ngμnh khoa häc ®−îc h×nh thμnh phï hîp theo yªu cÇu cña con
  ng−êi trong viÖc sö dông nguån n−íc vμ cïng víi sù ph¸t triÓn cña c¸c khoa häc kh¸c
w



  nh− thuû v¨n, ®Þa chÊt, thuû lùc, kÕt cÊu...
       Thuû c«ng lμ m«n khoa häc cã tÝnh tæng hîp cã quan hÖ mËt thiÕt víi c¸c m«n khoa
  häc c¬ b¶n vμ kü thuËt c¬ së nh− to¸n, vËt lý, ho¸ häc, thuû v¨n, c¬ häc ®Êt, thuû lùc, lý
w




  thuyÕt ®μn håi, søc bÒn vËt liÖu, kÕt cÊu c«ng tr×nh, vËt liÖu x©y dùng v.v... §ång thêi
  thuû c«ng lμ m«n khoa häc vÒ thiÕt kÕ, x©y dùng, qu¶n lý c«ng tr×nh nªn còng liªn quan
  ®Õn c¸c bé m«n kh¸c nh− tr¾c ®Þa, ®Þa chÊt c«ng tr×nh, m«i tr−êng, x· héi häc, kü thuËt
  thi c«ng, kinh tÕ x©y dùng ...
     Thuû c«ng lμ m«n khoa häc ®−îc ph¸t triÓn tõ l©u. Trªn thÕ giíi c¸c lo¹i ®Ëp thÊp,
  kªnh m−¬ng vμ c¸c c«ng tr×nh ®¬n gi¶n kh¸c ®Ó t−íi n−íc cho c©y trång, cung cÊp n−íc

                                                                                          9
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
  cho thμnh thÞ, ®−îc x©y dùng ë Ai CËp 4400 n¨m tr−íc c«ng nguyªn, ë Trung Quèc
  2280 n¨m tr−íc c«ng nguyªn, ®ª b¶o vÖ l·nh thæ Hμ Lan còng ®−îc x©y dùng 2000 n¨m
  tr−íc c«ng nguyªn.
      ë n−íc ta, tõ n¨m 938 thêi Lª Hoμn ®· ®μo s«ng tõ nói §ång Cæ, Ba Hoμ (Thanh
  Ho¸), sau ®ã ®Õn n¨m 1029 thêi Lý Th¸i T«ng vμ n¨m 1231 thêi TrÇn Th¸i T«ng ®· ®μo
  s«ng Lam, s«ng TrÇm, s«ng Hμo ë Thanh Ho¸ vμ DiÔn Ch©u (NghÖ An). §ª ®−îc ®¾p
  ®Çu tiªn vμo n¨m 1108 t¹i Hμ Néi vμ ë c¸c vïng ven biÓn ®Ó ng¨n mÆn nh− ë Ninh B×nh.
  Sau ®ã cã c¸c c«ng tr×nh kªnh m−¬ng t−íi n−íc trong n«ng nghiÖp ®−îc kh«i phôc vμo
  n¨m 1438 thêi Lª S¬ vμ n¨m 1448 thêi Lª Nh©n T«ng.




                                                                     n
      Suèt 80 n¨m trong thêi kú thuéc Ph¸p, ë n−íc ta chØ x©y dùng ®−îc 12 hÖ thèng
  thuû lîi nh−: §« L−¬ng, B¸i Th−îng, Th¸c Huèng, LiÔn S¬n, Liªn M¹c... C¸c c«ng tr×nh
  ®ã míi phôc vô t−íi tiªu cho mét sè vïng h¹n chÕ.




                                                     v
       Tõ sau c¸ch m¹ng th¸ng 8 - 1945, nhÊt lμ tõ khi miÒn B¾c ®−îc gi¶i phãng 1954 vμ




                                                  d.
  n−íc nhμ thèng nhÊt 1975, chóng ta ®· tõng b−íc khai th¸c sö dông nguån n−íc vμ ®¹t
  ®−îc nhiÒu thμnh tùu to lín. NÕu kÓ tÊt c¶ c¸c hÖ thèng thuû n«ng, c¸c hå chøa, c¸c
  c«ng tr×nh t−íi tiªu, ng¨n mÆn, c¸c tr¹m b¬m, kªnh r¹ch, c¸c ®ª s«ng ®ª biÓn, c¸c c«ng
  tr×nh thuû lîi nhá th× ®· t−íi ®−îc gÇn 6 triÖu ha lóa, h¬n 60 v¹n ha rau mμu, tiªu óng



                                       ol
  trªn 90 v¹n ha..., t¹o nguån n−íc cung cÊp cho hμng chôc triÖu nh©n d©n n«ng th«n, ®«
  thÞ, cung cÊp n−íc cho c«ng nghiÖp vμ n−íc sinh ho¹t cho nh©n d©n vïng cao.
       VÒ hå chøa: Chóng ta ®· x©y dùng ®−îc trªn 460 hå chøa n−íc cã dung tÝch trªn 1
  triÖu m3 vμ ®Ëp cao tõ 10m trë lªn vμ kho¶ng 3000 hå tiÓu thuû n«ng kh¸c, hμng n¨m
                        nc
  ®¶m b¶o t−íi 40 v¹n ha ®Êt canh t¸c, s¶n xuÊt 17 tû kWh ®iÖn. Mét lo¹t hÖ thèng hå
  chøa n−íc phôc vô n«ng nghiÖp ra ®êi nh− Suèi Hai, §¹i L¶i, CÊm S¬n, Th¸c Bμ, KÎ
  Gç, QuÊt §«ng, Yªn LËp, s«ng Mùc, X¹ H−¬ng, s«ng R¸c, suèi Nøa, Gß MiÕu, B¶o
  Linh, Nam Th¹ch H·n, Vùc Trßn, Phó Ninh, Ya Yun h¹, TuyÒn L©m, DÇu TiÕng...
    .v

      VÒ phßng chèng lôt b·o : ë B¾c Bé, hÖ thèng ®ª tõ chç thô ®éng, th−êng bÞ vì ë
  møc 12m ë Hμ Néi vμ 5,5m ë Ph¶ L¹i th× nay ®· cã kh¶ n¨ng chèng ®−îc ë møc 13,6m
  ë Hμ Néi vμ 7m ë Ph¶ L¹i. Ngoμi ra cßn cã c¸c biÖn ph¸p c¾t lò, chËm lò, ph©n lò ... ®Ó
   w


  ®Ò phßng nh÷ng trËn lò lín lÞch sö nh− n¨m 1971, trong ®ã ph¶i kÓ ®Õn hå Hoμ B×nh trªn
  s«ng §μ ®ãng vai trß quan träng. §ª Thanh - NghÖ TÜnh còng ®−îc cñng cè mét b−íc c¬
  b¶n. ViÖc chèng lò ®ång b»ng s«ng Cöu Long ®· cã kÕt qu¶ ®èi víi lò ®Çu vô vμ b¶o vÖ
  lóa hÌ thu. ViÖc quy ho¹ch ph©n lò vμ tiªu tho¸t lò cïng víi quy ho¹ch khu d©n c−, x©y
w



  dùng nhμ phßng lò, cïng víi c¸c quy ho¹ch giao th«ng, x©y dùng c«ng tr×nh kh¸c ... ®·
  cã t¸c dông râ rÖt trong viÖc phßng tr¸nh lò ®ång b»ng s«ng Cöu Long.
       VÒ thuû ®iÖn: Nguån thuû n¨ng ë n−íc ta rÊt lín, tr÷ n¨ng kü thuËt kho¶ng 90 tØ
w




  kWh víi kho¶ng 21 triÖu kW c«ng suÊt l¾p m¸y. §Õn nay chóng ta ®· x©y dùng c«ng
  tr×nh Hoμ B×nh trªn s«ng §μ lμ c«ng tr×nh lîi dông tæng hîp chèng lò, ph¸t ®iÖn c«ng
  suÊt 1920 MW, cung cÊp n−íc vμ giao th«ng thuû... HiÖn nay nhμ n−íc ta ®ang cho
  khÈn tr−¬ng triÓn khai c¸c dù ¸n bËc thang trªn s«ng §μ vμ s«ng L« - G©m trong ®ã ph¶i
  kÓ ®Õn ®Ëp Pavinh (S¬n La) cã dung tÝch vμ c«ng suÊt l¾p m¸y lín h¬n nhiÒu so víi ®Ëp
  Hoμ B×nh. Hå Th¸c Bμ võa phôc vô t−íi vμ ph¸t ®iÖn c«ng suÊt 108 MW. Trªn s«ng Sª

  10
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
  San ®· x©y dùng nhμ m¸y thuû ®iÖn Yaly cã c«ng suÊt 720MW ; trªn s«ng §ång Nai cã
  thuû ®iÖn TrÞ An víi c«ng suÊt 400 MW; trªn s«ng La Ngμ ®· x©y dùng thuû ®iÖn Hμm
  ThuËn - §a Mi cã c«ng suÊt 500 MW; trªn s«ng BÐ cã thuû ®iÖn Th¸c M¬ c«ng suÊt 160
  MW vμ thuû ®iÖn CÇn §¬n 72 MW ; trªn S«ng Hinh cã ®Ëp vμ nhμ m¸y thuû ®iÖn s«ng
  Hinh víi c«ng suÊt 70 MW vμ phôc vô t−íi cho 5000 ha ruéng ®Êt...
      Thuû lîi n−íc ta ®· gãp phÇn ®¾c lùc ph¸t triÓn nÒn n«ng nghiÖp ®a d¹ng, träng t©m
  lμ b¶o ®¶m l−¬ng thùc cho toμn x· héi, cã xuÊt khÈu; ®ång thêi gãp phÇn to lín vμo viÖc
  ph¸t triÓn thuû ®iÖn, khai th¸c nguån n¨ng l−îng quan träng, cÊp tho¸t n−íc cho c«ng
  nghiÖp vμ ®« thÞ. Ngoμi ra thuû lîi t¹o ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn giao th«ng thuû, gãp phÇn




                                                                       n
  ph©n bè l¹i lao ®éng trong c¶ n−íc, lμm biÕn ®æi nhiÒu mÆt vÒ x· héi qua t¸c dông
  chèng lò, chèng óng, gi¶i phãng søc lao ®éng ë n«ng th«n, c¶i thiÖn m«i tr−êng lμm cho
  n«ng th«n trë nªn v¨n minh, s¹ch ®Ñp.




                                                      v
       C«ng t¸c thuû lîi kh«ng cã ®iÓm dõng, cho ®Õn nay ch−a cã n−íc nμo trªn thÕ giíi




                                                   d.
  gi¶i quyÕt xong vÊn ®Ò thuû lîi, ngay c¶ nh÷ng n−íc ph¸t triÓn cao th× h¹n h¸n vμ lò lôt
  vÉn th−êng x¶y ra vμ g©y thiÖt h¹i lín.

  §1.2. Kh¸i niÖm vÒ c«ng tr×nh thuû lîi



                                        ol
      C«ng tr×nh ®−îc x©y dùng ®Ó sö dông nguån n−íc gäi lμ c«ng tr×nh thuû lîi. NhiÖm
  vô chñ yÕu cña c¸c c«ng tr×nh thuû lîi lμ lμm thay ®æi, c¶i biÕn tr¹ng th¸i tù nhiªn dßng
  ch¶y cña s«ng, hå, biÓn, n−íc ngÇm ®Ó sö dông n−íc mét c¸ch hîp lý cã lîi nhÊt vμ b¶o
                         nc
  vÖ m«i tr−êng xung quanh tr¸nh khái nh÷ng t¸c h¹i cña dßng n−íc g©y nªn. C«ng tr×nh
  thuû lîi cã thÓ lμm h×nh thμnh dßng ch¶y nh©n t¹o ®Ó tho¶ m·n nhu cÇu dïng n−íc, khi
  dßng ch¶y tù nhiªn ë n¬i ®ã kh«ng ®ñ hoÆc kh«ng cã.
       C¨n cø vμo tÝnh chÊt t¸c dông lªn dßng ch¶y, c«ng tr×nh thuû lîi cã thÓ chia ra: c«ng
  tr×nh d©ng n−íc, c«ng tr×nh ®iÒu chØnh vμ c«ng tr×nh dÉn n−íc.
    .v

      I. C«ng tr×nh d©ng n−íc
      Phæ biÕn nhÊt cña lo¹i c«ng tr×nh d©ng n−íc lμ c¸c lo¹i ®Ëp. §Ëp ®−îc x©y dùng
   w


  ng¨n c¸c s«ng suèi vμ h×nh thμnh nªn ®é chªnh mùc n−íc tr−íc vμ sau c«ng tr×nh gäi lμ
  ®é chªnh mùc n−íc th−îng h¹ l−u. ë tr−íc ®Ëp, cμng gÇn ®Õn ®Ëp, l−u tèc trung b×nh
  cña dßng ch¶y cμng gi¶m v1 < v2 < v3 < v4 < v5, cßn ®é s©u cña dßng ch¶y cμng t¨ng
w



  h1 > h2 > h3 > h4 > h5 . Sù t¨ng mùc n−íc ë trong s«ng lμm t¨ng diÖn tÝch −ít cña lßng
  s«ng vμ dÉn ®Õn ngËp ®Êt ë th−îng l−u (h×nh 1-1a). Sù thay ®æi l−u tèc dßng ch¶y ë
  th−îng l−u lμm thay ®æi kh¶ n¨ng vËn chuyÓn bïn c¸t cña lßng s«ng. L−u tèc theo chiÒu
w




  dßng ch¶y gi¶m dÇn, c¸c h¹t bïn c¸t trong n−íc ®−îc l¾ng xuèng ®¸y theo thø tù tõ
  nh÷ng h¹t lín sau ®ã nh÷ng h¹t bÐ h¬n vμ khi ®Õn gÇn c«ng tr×nh l−u tèc hÇu nh− b»ng
  kh«ng nªn c¸c h¹t c¸t rÊt bÐ còng ®−îc l¾ng xuèng, n−íc ë ®ã rÊt trong.




                                                                                         11
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                  a)                    c)




                                  b)




                                                     v               n
                             H×nh 1-1 : S¬ ®å ®Ëp d©ng n−íc

      Sù d©ng mùc n−íc cßn lμm thay ®æi c¶ tr¹ng th¸i n−íc ngÇm d−íi lßng s«ng vμ hai




                                                  d.
  bªn bê. Do cã ®é chªnh cét n−íc th−îng h¹ l−u nªn cã hiÖn t−îng thÊm qua nÒn vμ vßng
  quanh c«ng tr×nh qua 2 bªn bê tõ th−îng l−u vÒ h¹ l−u (h×nh 1-1b,c).
      N−íc ë th−îng l−u ch¶y vÒ h¹ l−u kh«ng mang bïn c¸t, do ®ã ®Ó trë vÒ tr¹ng th¸i cò



                                       ol
  cña dßng n−íc, lßng s«ng vμ bê ë h¹ l−u l¹i bÞ bμo mßn xãi lë .
      Nh− vËy c«ng tr×nh d©ng n−íc cã ¶nh h−ëng ®Õn tÊt c¶ c¸c yÕu tè cña dßng ch¶y,
  lßng s«ng vμ c¶ n−íc ngÇm. Nh−ng nã cã hiÖu qu¶ lín, ®iÒu chØnh l−u l−îng ë th−îng
  l−u vÒ h¹ l−u, vÒ mïa lò n−íc ®−îc gi÷ l¹i ë th−îng l−u (®èi víi hå chøa) vμ ®−îc th¸o
                        nc
  vÒ h¹ l−u vμo thêi kú cÇn thiÕt theo nhu cÇu dïng n−íc. C«ng tr×nh d©ng n−íc ®−îc øng
  dông réng r·i trong tÊt c¶ c¸c lÜnh vùc kinh tÕ n−íc.

       II. C«ng tr×nh ®iÒu chØnh dßng ch¶y
    .v

      C«ng tr×nh ®iÒu chØnh ®Ó khèng chÕ xãi lë dßng s«ng, cã thÓ lμm thay ®æi tr¹ng th¸i
  dßng ch¶y, lμm thay ®æi h−íng cña dßng ch¶y trong giíi h¹n lßng s«ng theo yªu cÇu
  cÇn thiÕt vμ b¶o vÖ lßng s«ng tr¸nh khái nh÷ng t¸c h¹i nguy hiÓm cña dßng n−íc.
  C«ng tr×nh ®iÒu chØnh bao gåm ®ª, ®Ëp, t−êng, kÌ. C¸c ®ª ®Ëp ®ã kh«ng x©y ng¨n hÕt
   w


  toμn bé lßng s«ng, mμ chØ mét phÇn theo h−íng cña mÆt c¾t ngang hoÆc cã khi theo
  h−íng däc lßng s«ng.
w



      C«ng tr×nh ®iÒu chØnh kh«ng lμm d©ng n−íc, mμ nã cã t¸c dông lμm thay ®æi h−íng
  vμ l−u tèc dßng ch¶y, ph©n bè l¹i l−u tèc vμ ¶nh h−ëng ®Õn h×nh d¹ng cña lßng s«ng.
  C¸c c«ng tr×nh nμy nh»m phôc vô c¸c ngμnh kh¸c nhau, cã thÓ ®Ó gi÷ ®é s©u, l−u tèc vμ
  h×nh d¹ng lßng s«ng cÇn thiÕt cho tμu bÌ qua l¹i, ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn b×nh th−êng ®Ó lÊy
w




  n−íc tõ s«ng, gi÷ æn ®Þnh bê s«ng ®Ó ®¶m b¶o an toμn cho d©n c− vμ nhμ m¸y, xÝ nghiÖp
  ë hai bªn bê.

       III. C«ng tr×nh dÉn n−íc
     Nh÷ng c«ng tr×nh nμy bao gåm c¸c lo¹i nh− kªnh m−¬ng, ®−êng hÇm, cÇu m¸ng,
  ®−êng èng lμm b»ng c¸c vËt liÖu kh¸c nhau. C¸c c«ng tr×nh ®ã chuyÓn n−íc víi c¸c

  12
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
  l−u l−îng x¸c ®Þnh vμo c¸c môc ®Ých kh¸c nhau : dÉn n−íc vμo turbin cña nhμ m¸y
  thuû ®iÖn, ®−a n−íc vμo t−íi ruéng vμ ®ång cá, vμo hÖ thèng cÊp n−íc cña thμnh phè,
  xÝ nghiÖp, nhμ m¸y..., ®ång thêi nã cã thÓ sö dông lμm ®−êng giao th«ng cho tμu
  thuyÒn ®i l¹i. Thuéc lo¹i c«ng tr×nh dÉn n−íc nμy ph¶i kÓ ®Õn c¶ c«ng tr×nh th¸o lò, ®ã
  lμ nh÷ng c«ng tr×nh th¸o n−íc thõa cña hå chøa tõ th−îng l−u vÒ h¹ l−u qua ®Ëp hoÆc
  hai bªn bê cña ®Ëp, c¸c c«ng tr×nh ph©n lò sang khu vùc kh¸c nh»m gi¶m lò s«ng
  chÝnh tr¸nh ngËp lôt h¹ l−u...

  §1.3. Ph©n lo¹i c«ng tr×nh thuû lîi




                                                                     n
      §Ó phôc vô cho c¸c lÜnh vùc thuû lîi kh¸c nhau vμ do ®iÒu kiÖn khÝ hËu thuû v¨n,
  ®Þa chÊt vμ ®Þa h×nh kh¸c nhau chia ra c¸c lo¹i c«ng tr×nh thuû lîi cã kÕt cÊu kh¸c nhau
  nh− sau:




                                                     v
      I. C¸c lo¹i ®Ëp




                                                  d.
      §©y lμ nh÷ng c«ng tr×nh ch¾n ngang s«ng, lμm d©ng cao mùc n−íc ë phÝa tr−íc
  t¹o thμnh hå chøa. VËt liÖu lμm ®Ëp lμ bª t«ng, bª t«ng cèt thÐp, gç, ®¸, ®Êt vμ ®−îc
  gäi t−¬ng øng lμ ®Ëp bª t«ng, ®Ëp bª t«ng cèt thÐp, ®Ëp gç, ®Ëp ®¸, ®Ëp ®Êt. Lo¹i ®Ëp



                                       ol
  ®−îc dïng réng r·i nhÊt lμ ®Ëp vËt liÖu t¹i chç vμ ®Ëp bª t«ng. §Ëp vËt liÖu t¹i chç
  ®−îc x©y dùng b»ng c¸c lo¹i ®Êt nh− ®Êt thÞt, sÐt, c¸t, thÞt pha c¸t, ®¸ vμ hçn hîp
  ®Êt ®¸.
                        nc
      1. §Ëp bª t«ng: gåm cã ®Ëp bª t«ng träng lùc (h×nh 1-2a, b), ®Ëp b¶n chèng
  (h×nh 1-2c) vμ ®Ëp vßm (h×nh 1-2d).
      §Ëp bª t«ng träng lùc th−êng cã mÆt c¾t ngang d¹ng h×nh thang víi mÆt th−îng l−u
  th¼ng ®øng hoÆc cã mét ®é nghiªng nhá. Nã cã thÓ kh«ng trμn n−íc (h×nh 1-2a); cho
  trμn n−íc qua ®Ønh (h×nh 1-2b) hoÆc cã bè trÝ ®−êng èng dÉn n−íc qua th©n ®Ëp (h×nh 1-
    .v

  2a). §Ëp b¶n chèng bao gåm b¶n mÆt ë tr−íc th−îng l−u máng vμ mét hÖ thèng c¸c trô
  chèng hîp thμnh (h×nh 1-2c). §Ëp vßm (h×nh 1-2d) trªn h×nh chiÕu b»ng cã d¹ng h×nh
  cung tùa vμo hai bê.
   w
w
w




                                                                                       13
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                 a)                                                b)




                 c)                                                d)




                                                      v                 n
                                                   d.
                                H×nh 1-2 : S¬ ®å ®Ëp bª t«ng

      2. §Ëp ®Êt : ®−îc x©y dùng b»ng c¸c lo¹i ®Êt, mÆt c¾t ngang cã d¹ng h×nh thang
  (h×nh 1-3). Th©n ®Ëp ®¾p b»ng mét lo¹i ®Êt gäi lμ ®Ëp ®Êt ®ång chÊt (h×nh 1-3a), ®¾p


                                       ol
  b»ng nhiÒu lo¹i ®Êt kh¸c nhau gäi lμ ®Ëp ®Êt kh«ng ®ång chÊt ( h×nh 1-3 c,d).
            a)
                      a
                                                          b)
                          nc
                          b
                                  c


            c)                                                d)
    .v
   w


                                 H×nh 1-3: C¸c lo¹i ®Ëp ®Êt

       N−íc thÊm qua th©n ®Ëp ®Êt t¹o thμnh dßng thÊm. Giíi h¹n trªn cïng cña dßng thÊm
  gäi lμ ®−êng b·o hoμ thÊm (®−êng abc h×nh 1-3a). NÕu ®Êt ®¾p ®Ëp cã hÖ sè thÊm qu¸
w



  lín lμm tæn thÊt n−íc trong hå chøa nhiÒu th× cÇn cã biÖn ph¸p chèng thÊm vμ ®Ëp ®Êt
  trë thμnh ®Ëp ®Êt cã t−êng nghiªng chèng thÊm (h×nh 1-3b) hoÆc t−êng lâi chèng thÊm
  (h×nh 1-3c). T−êng nghiªng vμ t−êng lâi lμm b»ng c¸c vËt liÖu Ýt thÊm n−íc nh− ®Êt sÐt
w




  hoÆc ¸ sÐt, bª t«ng vμ bª t«ng cèt thÐp, thÐp hoÆc c¸c vËt liÖu kh¸c.
      3. §Ëp ®¸: Lo¹i ®Ëp nμy cã th©n ®Ëp ®−îc ®¾p b»ng ®¸. ThiÕt bÞ chèng thÊm lμ
  t−êng lâi (h×nh 1-4b) hoÆc t−êng nghiªng b»ng ®Êt sÐt hoÆc ¸ sÐt (h×nh (1-4a). Th©n ®Ëp
  ®¾p b»ng nöa ®Êt, nöa ®¸ ®−îc gäi lμ ®Ëp hçn hîp ®Êt ®¸ (h×nh 1-4c).




  14
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
              a)                                              b)




                                     c)




                                                                          n
                                          H×nh 1-4: §Ëp ®¸




                                                         v
      4. C¸c lo¹i ®Ëp kh¸c: §Ëp ®¸ ®æ bäc bª t«ng, ®Ëp cao su, ®Ëp gç...




                                                      d.
      II. C¸c c«ng tr×nh ®iÒu chØnh
      Thuéc lo¹i nμy bao gåm:
      - HÖ thèng ®ª däc c¸c bê s«ng ®Ó chèng n−íc lò trμn vμo ®ång ruéng, c¸c khu d©n
  c−, khu kinh tÕ...


                                           ol
      - C¸c ®Ëp má hμn, t−êng h−íng dßng ®Ó l¸i dßng ch¶y trong s«ng theo h−íng cã lîi
  cho lÊy n−íc, chèng xãi lë bê.
                         nc
      - C¸c ng−ìng ®¸y ®Ó ®iÒu khiÓn bïn c¸t, chèng båi lÊp cöa lÊy n−íc vμ chèng xãi
  bê s«ng.
      - C¸c kÌ ®Ó b¶o vÖ bê s«ng, m¸i ®ª khái bÞ xãi do sãng ®¸nh hay do dßng ch¶y mÆt
  thóc vμo trong mïa lò.
      - C¸c hÖ thèng l¸i dßng ®Æc biÖt dïng ®Ó h−íng dßng ch¶y mÆt vμo cöa lÊy n−íc,
    .v

  xãi tr«i c¸c b·i båi, c¶i t¹o luång l¹ch phôc vô giao th«ng thuû.
      C¸c lo¹i c«ng tr×nh nμy ®−îc giíi thiÖu cô thÓ trong gi¸o tr×nh chØnh trÞ s«ng.
   w


      III. C¸c c«ng tr×nh dÉn n−íc
      Bao gåm c¸c lo¹i sau ®©y:
      1. Kªnh lμ mét d¹ng s«ng nh©n t¹o, ®−îc ®μo, ®¾p hoÆc nöa ®μo nöa ®¾p hay x©y
w



  mμ thμnh. MÆt c¾t ngang th−êng cã d¹ng h×nh thang, ®«i khi lμ h×nh ch÷ nhËt, nöa trßn...
      2. M¸ng n−íc, dèc n−íc, bËc n−íc, cÇu m¸ng lμ kªnh nh©n t¹o ®−îc x©y trªn mÆt ®Êt
  hoÆc cao h¬n mÆt ®Êt, lμm b»ng bª t«ng cèt thÐp, thÐp, gç, g¹ch, ®¸ x©y. C¸c c«ng tr×nh nμy
w




  ®−îc sö dông khi ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh, ®Þa chÊt kh«ng cho phÐp lμm kªnh.
      3. §−êng hÇm ®−îc x©y dùng d−íi ®Êt, trong nói. Khi c¸c ®−êng dÉn n−íc gÆp nói
  cao kh«ng thÓ ®μo kªnh ®−îc th× ng−êi ta ph¶i lμm ®−êng hÇm ®Ó nèi tiÕp c¸c kªnh
  chuyÓn n−íc. Còng cã thÓ lμ ®−êng hÇm dÉn n−íc vμo nhμ m¸y thuû ®iÖn, hoÆc ®−êng
  hÇm th¸o lò cña hå chøa...


                                                                                          15
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      4. §−êng èng lμ nh÷ng èng dÉn n−íc lμm b»ng thÐp, bª t«ng cèt thÐp ®−îc ®Æt trªn
  mÆt hoÆc d−íi ®Êt hoÆc bè trÝ trong th©n ®Ëp, d−íi kªnh m−¬ng, ®ª... ®Ó dÉn n−íc.

       IV. C¸c c«ng tr×nh chuyªn m«n
       Lμ nh÷ng c«ng tr×nh ®−îc dïng cho mét sè môc ®Ých kinh tÕ thuû lîi nh−:
       - Tr¹m thuû ®iÖn: nhμ m¸y, buång xo¾n, bÓ ¸p lùc, th¸p ®iÒu ¸p...
      - C«ng tr×nh giao th«ng thuû: ©u tμu, m¸y n©ng tμu, c«ng tr×nh chuyÓn gç, bÕn
  c¶ng...
       - C«ng tr×nh thuû n«ng: cèng ®iÒu tiÕt, hÖ thèng t−íi tiªu, hÖ thèng tho¸t n−íc.




                                                                               n
       - C«ng tr×nh cÊp n−íc vμ tho¸t n−íc: c«ng tr×nh lÊy n−íc, dÉn n−íc, tr¹m b¬m, c«ng
  tr×nh cho vÖ sinh, tho¸t n−íc...




                                                              v
       - C«ng tr×nh cho c¸: ®−êng c¸ ®i, ®−êng chuyÓn c¸, hå nu«i c¸...




                                                           d.
  §1.4. §Çu mèi c«ng tr×nh thuû lîi vμ hÖ thèng thuû lîi
     C¸c c«ng tr×nh thuû lîi ®−îc tËp trung l¹i thμnh mét tËp hîp c«ng tr×nh ®Ó nh»m gi¶i
  quyÕt nh÷ng nhiÖm vô thuû lîi x¸c ®Þnh gäi lμ ®Çu mèi c«ng tr×nh thuû lîi.



                                            ol
      Muèn lîi dông dßng s«ng ®Ó t−íi ruéng, ph¸t ®iÖn, cung cÊp n−íc cho nhμ m¸y xÝ
  nghiÖp, d©n c−, vËn t¶i thuû, nu«i c¸... cÇn x©y dùng ®Ëp ®Ó d©ng cao mùc n−íc, cïng
  víi c¸c h¹ng môc kh¸c nh− c«ng tr×nh th¸o lò, cèng lÊy n−íc, tr¹m thuû ®iÖn, ©u tμu...
  TËp hîp c¸c c«ng tr×nh ®ã t¹o thμnh ®Çu mèi c«ng tr×nh thuû lîi.
                          nc
                             5
                                      3
    .v

              2                                                      6
                                                       1                          4
   w
w



                            H×nh 1-5: S¬ ®å ®Çu mèi c«ng tr×nh thuû lîi
                  1- ®−êng trµn ; 2,3,4 - ®Ëp ; 5 - ©u thuyÒn ; 6 - nhµ m¸y thuû ®iÖn
w




      Ng−êi ta ph©n biÖt c¸c c«ng tr×nh ®Çu mèi trªn s«ng (cã ®¾p ®Ëp ch¾n ngang s«ng)
  vμ c«ng tr×nh ®Çu mèi ven s«ng (kh«ng cã ®Ëp ch¾n).
      C¸c c«ng tr×nh ®Çu mèi trªn s«ng cßn gäi lμ ®Çu mèi thuû lîi d©ng n−íc. C¨n cø vμo
  t¸c dông ph©n phèi l¹i dßng ch¶y trong s«ng mμ cã thÓ ph©n thμnh hå chøa n−íc (cã
  ®iÒu tiÕt dßng ch¶y) vμ ®Ëp d©ng (rÊt Ýt cã kh¶ n¨ng ®iÒu tiÕt dßng ch¶y).


  16
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      C¸c hå chøa n−íc ®· ®−îc x©y dùng ë n−íc ta nh−: Hoμ B×nh, DÇu TiÕng, TrÞ An,
  Yaly, Th¸c Bμ, CÊm S¬n, §¹i L¶i, Nói Cèc, S«ng Mùc, KÎ Gç, Phó Ninh... VÒ ®Ëp d©ng
  cã: CÇu S¬n, B¸i Th−îng, Th¹ch Nham, §ång Cam, Nha Trinh...
     Lo¹i c«ng tr×nh ®Çu mèi ven s«ng th−êng g¾n liÒn víi hÖ thèng cÊp n−íc, t−íi, tiªu,
  ph©n lò nh− c¸c cèng Liªn M¹c, Xu©n Quan, V©n Cèc...
      C¸c c«ng tr×nh trong ®Çu mèi thuû lîi ®−îc chia thμnh c«ng tr×nh chñ yÕu, thø yÕu,
  hç trî vμ t¹m thêi.
       C«ng tr×nh chñ yÕu lμ c«ng tr×nh ®¶m b¶o cho ®Çu mèi thuû lîi lu«n lu«n lμm viÖc
  b×nh th−êng, tøc lμ nh÷ng c«ng tr×nh khi söa ch÷a hoÆc bÞ h− háng th× lμm cho ®Çu mèi




                                                                     n
  thuû lîi ngõng lμm viÖc hoÆc gi¶m sót n¨ng lùc lμm viÖc. VÝ dô nh− ®Ëp, c«ng tr×nh th¸o
  lò, c«ng tr×nh lÊy n−íc, bÓ ¸p lùc, th¸p ®iÒu ¸p, ®−êng èng dÉn n−íc vμ nhμ m¸y thuû




                                                     v
  ®iÖn, kªnh chÝnh, tr¹m b¬m...
      C«ng tr×nh thø yÕu lμ nh÷ng c«ng tr×nh khi söa ch÷a hoÆc bÞ h− háng kh«ng g©y hËu




                                                  d.
  qu¶ nh− trªn. VÝ dô nh− t−êng ch¾n ®Êt, thiÕt bÞ b¶o vÖ bê kªnh, cöa, phai...
      C«ng tr×nh hç trî lμ c«ng tr×nh dïng trong viÖc qu¶n lý vμ x©y dùng c¸c c«ng tr×nh
  chñ yÕu; vÝ dô nh− nhμ ë, nhμ qu¶n lý, nhμ hμnh chÝnh, hÖ thèng ¸nh s¸ng, ®−êng ®i l¹i
  trong c«ng tr×nh...


                                          ol
      C«ng tr×nh t¹m thêi lμ c«ng tr×nh chØ sö dông trong thêi gian thi c«ng hoÆc söa ch÷a
  c¸c c«ng tr×nh kh¸c nh− ®ª quai sanh, c«ng tr×nh th¸o n−íc thi c«ng, ©u thuyÒn t¹m
  thêi...
                        nc
      Tuú theo nhiÖm vô vμ møc ®é quan träng mμ c¸c c«ng tr×nh thuû lîi ®−îc ph©n cÊp
  nh− sau:
      CÊp I : C«ng tr×nh ®Æc biÖt quan träng.
      CÊp II : C«ng tr×nh quan träng.
    .v

      CÊp III: C«ng tr×nh th«ng th−êng.
      CÊp IV : C«ng tr×nh Ýt quan träng.
   w


      CÊp V : C«ng tr×nh kh«ng quan träng.
      CÊp cña c«ng tr×nh phô thuéc quy m«, ý nghÜa vμ thêi gian sö dông cña c«ng tr×nh
  vμ ®−îc quy ph¹m Nhμ n−íc quy ®Þnh.
w



      TËp hîp nhiÒu ®Çu mèi c«ng tr×nh thuû lîi hoÆc tËp hîp nhiÒu c«ng tr×nh thuû lîi
  ph©n bè trªn mét khu vùc lín ®Ó cïng nhau gi¶i quyÕt c¸c nhiÖm vô thuû lîi ®Æt ra gäi lμ
  hÖ thèng thuû lîi. VÝ dô hÖ thèng thuû lîi B¾c H−ng H¶i, hÖ thèng thñy lîi CÇu S¬n,
w




  LiÔn S¬n, hÖ thèng thuû lîi B¾c NghÖ An...
      ViÖc ph©n cÊp c«ng tr×nh cã ý nghÜa v« cïng quan träng trong thiÕt kÕ vμ x©y dùng
  v× nã cã ¶nh h−ëng ®Õn æn ®Þnh, c−êng ®é vμ ®é bÒn cña mçi mét c«ng tr×nh còng
  nh− toμn bé hÖ thèng. Khi thiÕt kÕ, tuú theo cÊp c«ng tr×nh ta x¸c ®Þnh ®−îc c¸c chØ
  tiªu thiÕt kÕ t−¬ng øng nh− tÇn suÊt l−u l−îng vμ mùc n−íc thiÕt kÕ, hÖ sè tin cËy, tuæi
  thä c«ng tr×nh.


                                                                                       17
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
       ViÖc ph©n cÊp c«ng tr×nh thuû lîi lμ ph¶n ¶nh tr×nh ®é khoa häc kü thuËt vμ ph¸t
  triÓn nÒn kinh tÕ quèc d©n cña mçi n−íc, cho nªn ®èi víi c¸c n−íc cã sù quy ®Þnh kh«ng
  gièng nhau vμ ngay ®èi víi mét n−íc, sù quy ®Þnh ®ã còng thay ®æi theo thêi gian.

  §1.5. §iÒu kiÖn lμm viÖc cña c¸c c«ng tr×nh thuû lîi
     §Æc ®iÓm cña c«ng tr×nh thuû lîi lμ lμm viÖc trong n−íc nªn chÞu mäi t¸c dông cña
  n−íc nh− t¸c dông c¬ häc, ho¸ lý, thÊm vμ t¸c dông cña sinh vËt.

       I. T¸c dông cña n−íc lªn c«ng tr×nh thuû lîi




                                                                                n
       1. T¸c dông c¬ häc cña n−íc g©y nªn ¸p lùc tÜnh vμ ®éng lªn bÒ mÆt c«ng tr×nh
  thuû lîi. TrÞ sè ¸p lùc ®ã ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc thuû lùc vμ c¬ häc chÊt láng. §Æc
  biÖt thμnh phÇn n»m ngang cña ¸p lùc thuû tÜnh rÊt quan träng, cã thÓ lμm cho c«ng




                                                             v
  tr×nh bÞ tr−ît hoÆc lËt ®æ.
      ¸p lùc ®éng xuÊt hiÖn trong dßng ch¶y tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng cña l−u tèc. Ngoμi ra




                                                          d.
  cÇn ph¶i kÓ ®Õn ¸p lùc sãng khi xuÊt hiÖn sãng trong hå chøa vμ t¸c ®éng cña n−íc khi
  cã ®éng ®Êt. Dßng ch¶y qua c«ng tr×nh th¸o (®Ëp trμn, c¸c cèng th¸o n−íc...) mang
  xuèng h¹ l−u mét n¨ng l−îng lín, cã thÓ lμm xãi lë m·nh liÖt bê vμ ®¸y s«ng b»ng ®Êt



                                               ol
  hay ®¸. V× vËy ë h¹ l−u c«ng tr×nh cÇn cã biÖn ph¸p tiªu trõ n¨ng l−îng ®ã ®Ó b¶o vÖ h¹
  l−u c«ng tr×nh vμ lßng s«ng (h×nh 1-6).

                                           2
                                                  1
                           nc
                              3
                                                                         7

                       4                              6                                  8
                                       5
    .v

             H×nh 1-6 : BiÖn ph¸p gi¶m thÊm vµ tiªu n¨ng h¹ l−u c«ng tr×nh trªn nÒn ®Êt
            1 - th©n ®Ëp; 2- cöa van; 3 - s©n tr−íc; 4,5,6 cõ ; 7 - s©n tiªu n¨ng; 8- s©n sau

       2. T¸c dông cña thÊm
   w


       Khi c«ng tr×nh t¹o ra ®é chªnh cét n−íc th−îng h¹ l−u th× sÏ xuÊt hiÖn dßng thÊm
  qua nÒn vμ bê. N−íc thÊm qua nÒn sÏ g©y nªn ¸p lùc lªn ®¸y c«ng tr×nh cã ph−¬ng th¼ng
w



  gãc víi mÆt ®¸y, ta gäi lμ ¸p lùc thÊm. ¸p lùc ®ã lμm gi¶m kh¶ n¨ng chèng tr−ît cña
  c«ng tr×nh. N−íc thÊm còng cã thÓ g©y nªn ph¶n øng hãa häc, lμm hoμ tan chÊt muèi
  trong nÒn vμ h×nh thμnh nªn xãi ngÇm ho¸ häc. N−íc thÊm l¹i cã thÓ mang ®i c¸c h¹t ®Êt
  rÊt nhá vÒ h¹ l−u vμ dÉn ®Õn xãi ngÇm c¬ häc. §Æc biÖt t¹i chç ra cña dßng thÊm ë h¹
w




  l−u c«ng tr×nh, ph−¬ng cña dßng thÊm hÇu nh− th¼ng ®øng h−íng tõ d−íi lªn, gra®ien
  dßng thÊm rÊt lín cã thÓ ®Èy ®i c¶ khèi ®Êt, gäi lμ hiÖn t−îng ®Èy tråi ®Êt.
      §Ó lμm gi¶m ¸p lùc thÊm lªn ®¸y c«ng tr×nh vμ chèng hiÖn t−îng xãi ngÇm, ®Èy tråi
  ®Êt ng−êi ta ¸p dông c¸c biÖn ph¸p kÐo dμi ®−êng viÒn thÊm nh− lμm s©n phñ ë th−îng
  l−u (s©n tr−íc), cõ chèng thÊm, hoÆc mμng chèng thÊm (h×nh 1-6).


  18
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      3. T¸c dông lý ho¸ cña n−íc
      N−íc cã thÓ t¸c dông lªn vËt liÖu lμm c«ng tr×nh vμ ®Êt nÒn c«ng tr×nh. Khi n−íc
  chuyÓn ®éng cã l−u tèc lín, ®Æc biÖt lμ dßng n−íc cã mang nhiÒu bïn c¸t lμm bÒ mÆt
  c«ng tr×nh bÞ bμo mßn. Sù ¨n mßn cña n−íc ®èi víi kim lo¹i, bª t«ng, ®¸, gç x¶y ra khi
  n−íc cã tÝnh x©m thùc. Dßng ch¶y cã l−u tèc cao sÏ sinh ra vïng cã ch©n kh«ng vμ dÉn
  ®Õn hiÖn t−îng khÝ thùc. HiÖn t−îng xãi ngÇm c¬ häc vμ ho¸ häc cã thÓ xÈy ra trong nÒn
  c«ng tr×nh do dßng thÊm.

      4. T¸c dông cña sinh vËt




                                                                     n
      Mét sè sinh vËt sèng ë trong n−íc g©y t¸c dông kh«ng tèt ®èi víi c«ng tr×nh nh− hμ
  ¨n lμm môc n¸t gç. Ngoμi ra cßn cã mét sè vi khuÈn x©m nhËp vμo vËt liÖu, cã lo¹i c«n
  trïng gÆm ®¸ vμ mãng bª t«ng cña c«ng tr×nh...




                                                     v
      II. T¸c dông t−¬ng hç cña c«ng tr×nh víi nÒn vµ bê




                                                  d.
      1. NÒn cña c«ng tr×nh thuû lîi
      TÝnh chÊt cña ®Êt nÒn vμ bê phô thuéc vμo cÊu t¹o ®Þa chÊt vμ cã ý nghÜa quan träng
  ®èi víi kh¶ n¨ng lμm viÖc cña c«ng tr×nh thuû lîi; ®Æc biÖt lμ c−êng ®é, ®é biÕn d¹ng,



                                       ol
  møc ®é nøt nÎ, ®é Ðp n−íc, t×nh h×nh vμ chÊt l−îng n−íc ngÇm....NÒn c«ng tr×nh cã thÓ
  lμ nÒn ®¸ hoÆc nÒn ®Êt gåm tæ hîp nhiÒu lo¹i ®Êt kh¸c nhau. NÒn ®¸ cho phÐp x©y
  dùng c¸c c«ng tr×nh cã cét n−íc cao, nÒn ®Êt cho phÐp x©y dùng c«ng tr×nh cã cét
                        nc
  n−íc thÊp vμ võa. Tuy nhiªn, ngμy nay ng−êi ta còng ®· x©y dùng ®−îc c¸c ®Ëp
  cao tíi h¬n 100m hoÆc h¬n n÷a trªn nÒn ®Êt.
       CÊu t¹o ®Þa chÊt ë vïng x©y dùng th−êng lμm phøc t¹p ®iÒu kiÖn lμm viÖc cña c«ng
  tr×nh. Khi thiÕt kÕ vμ x©y dùng c«ng tr×nh thuû lîi cÇn ph¶i kh¶o s¸t, th¨m dß kü ®Þa
  chÊt, t×m biÖn ph¸p t¨ng kh¶ n¨ng chÞu lùc tèt h¬n cña nÒn.
    .v

      2. Kh¶ n¨ng lµm viÖc cña c«ng tr×nh vµ nÒn
       C¸c lùc t¸c dông lªn c«ng tr×nh thñy lîi cã nhiÒu lo¹i: ¸p lùc n−íc, lùc thÊm, bïn
   w


  c¸t, träng l−îng b¶n th©n vμ c¸c thiÕt bÞ trªn nã...
      TÊt c¶ c¸c lùc ®ã cuèi cïng truyÒn ®Õn nÒn lμm thay ®æi tr¹ng th¸i øng suÊt tù nhiªn
  vèn cã cña ®Êt nÒn vμ dÉn ®Õn t×nh tr¹ng xÊu h¬n, ph¸t sinh øng suÊt nÐn vμ c¾t, cã thÓ
w



  xuÊt hiÖn øng suÊt kÐo vμ kÕt qu¶ lμ ph¸t triÓn vïng biÕn d¹ng cña nÒn, cã thÓ lμm cho
  c«ng tr×nh mÊt æn ®Þnh nh− bÞ tr−ît, lËt, nøt nÎ. §iÒu ®ã kh«ng cho phÐp víi bÊt kú mét
  c«ng tr×nh nμo.
w




      §¶m b¶o c−êng ®é tiÕp xóc gi÷a mãng vμ nÒn trong ph¹m vi cho phÐp vμ ®¶m b¶o
  æn ®Þnh chèng tr−ît lμ ®iÒu kiÖn quan träng cho kh¶ n¨ng lμm viÖc cña c«ng tr×nh.
       Khi thiÕt kÕ vμ x©y dùng, nÕu tÝnh to¸n kh«ng ®Çy ®ñ vμ chÝnh x¸c cã thÓ dÉn ®Õn
  tai häa sau nμy cho c«ng tr×nh, thËm chÝ g©y thiÖt h¹i nghiªm träng ®Õn tμi s¶n vμ tÝnh
  m¹ng cña con ng−êi.


                                                                                       19
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      III. §iÒu kiÖn x©y dùng vµ ¶nh h−ëng cña c«ng tr×nh thuû lîi ®èi víi khu vùc
  l©n cËn
      X©y dùng c«ng tr×nh thuû lîi phô thuéc vμo ®iÒu kiÖn tù nhiªn (®Þa h×nh, ®Þa chÊt,
  thuû v¨n...), c¸c ®iÒu kiÖn ®ã cã t¸c dông quyÕt ®Þnh ®Õn viÖc chän h×nh thøc, kÕt cÊu,
  kÝch th−íc vμ bè trÝ c¸c c«ng tr×nh trong hÖ thèng. Do ®ã ®iÒu kiÖn x©y dùng ¶nh h−ëng
  lín ®Õn gi¸ thμnh, thêi gian x©y dùng vμ chÊt l−îng c«ng tr×nh.
      Khi c«ng tr×nh thuû lîi ®−îc x©y dùng xong cã t¸c dông lín ®Õn ®iÒu kiÖn kinh tÕ vμ
  thiªn nhiªn cña khu vùc. §Æc biÖt khi c«ng tr×nh thuû lîi lín ra ®êi sÏ h×nh thμnh nªn
  khu c«ng nghiÖp míi, thμnh phè míi, ®−êng giao th«ng míi ... thóc ®Èy sù ph¸t triÓn




                                                                      n
  kinh tÕ - x· héi cña khu vùc l©n cËn.
      C¸c c«ng tr×nh d©ng n−íc, t¹o thμnh hå chøa lμm ngËp mét diÖn tÝch réng lín ë




                                                      v
  th−îng l−u vμ lμm thay ®æi khÝ hËu cña khu vùc xung quanh. §ång thêi ë th−îng l−u
  n−íc ngÇm ®−îc d©ng cao, h¹ l−u n−íc ngÇm ®−îc h¹ thÊp lμm ¶nh h−ëng ®Õn sù sinh




                                                   d.
  tr−ëng c©y trång vμ c¸c ho¹t ®éng d©n sinh ë vïng l©n cËn.

       IV. HËu qu¶ tai h¹i do c«ng tr×nh thuû lîi bÞ h− háng
      C¸c c«ng tr×nh thuû lîi, ®Æc biÖt lμ c¸c c«ng tr×nh d©ng n−íc cã cét n−íc cao, gi÷


                                        ol
  mét khèi l−îng n−íc lín, hμng triÖu m3, thËm chÝ hμng tØ m3. NÕu c«ng tr×nh bÞ h− háng,
  n−íc sÏ tu«n xuèng h¹ l−u víi l−u tèc rÊt lín, cã søc ph¸ ghª gím, g©y thiÖt h¹i ®Õn tÝnh
  m¹ng vμ tμi s¶n cña nh©n d©n, cã thÓ lμm tª liÖt vμ h− háng c¶ nh÷ng khu c«ng nghiÖp
                        nc
  réng lín, ®−êng giao th«ng... ViÖc söa ch÷a l¹i c¸c c«ng tr×nh ®ã th−êng mÊt mét thêi
  gian t−¬ng ®èi dμi.
       Trong lÞch sö nhiÒu n−íc ®· x¶y ra nhiÒu tr−êng hîp h− háng c«ng tr×nh, nh− n¨m
  1959 ®Ëp Manpatxª (Malpasset) cña Ph¸p bÞ vì lμm 400 ng−êi chÕt, trªn 2000 gia ®×nh
    .v

  bÞ thiÖt h¹i, −íc tÝnh tæn thÊt lªn ®Õn 3 tØ ph¬r¨ng; n¨m 1963 ®Ëp vßm cao nhÊt thÕ giíi
  Vaiont ë Italia cao 265 m bÞ sù cè lμm 4600 ng−êi chÕt... §Ëp Machchu II Ên §é
  x©y dùng n¨m 1972, cao 29m. Th¸ng 8/1979, sau 3 ngμy m−a to liªn tôc t¹o ®Ønh lò
  14.000m3/s, 3 trong sè 18 cöa trμn bÞ kÑt lμm n−íc trμn qua ®Ëp, g©y vì ®Ëp lμm
   w


  2000 ng−êi thiÖt m¹ng.
       ë ViÖt Nam còng ®· cã c¸c sù cè vì ®Ëp Suèi TrÇu (Kh¸nh Hoμ) th¸ng 11/1977 vμ
  th¸ng 11/1978, ®Ëp Suèi Hμnh (th¸ng 12/1986), ®Ëp Am Chóa (th¸ng 10/1992) còng t¹i
w



  Kh¸nh Hoμ, lμ mét tØnh miÒn Trung n¬i cã ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt cho x©y dùng ®Ëp rÊt phøc
  t¹p. ë ®Ëp DÇu TiÕng (T©y Ninh), sù cè th¸ng 1/1986 l¹i x¶y ra ë cöa trμn x¶ s©u, khi hå
  tÝch n−íc ch−a ®Çy nh−ng do thiÕt kÕ tÝnh ch−a ®óng tæ hîp lùc nªn khi lμm viÖc, liªn
w




  kÕt gi÷a tai trô ®ì cμng van vμ khung thÐp nÐo ®· bÞ ph¸ vì lμm c¾t ®øt trô pin, ph¸ háng
  cöa trμn, g©y ra lò nh©n t¹o trong mïa kh« ë h¹ du s«ng Sμi Gßn, thiÖt h¹i vÒ tμi s¶n rÊt
  lín [6].
     V× vËy ®èi víi ng−êi kü s− thuû lîi cÇn ph¶i nhËn thøc ®Çy ®ñ tÇm quan träng cña
  c«ng tr×nh còng nh− hËu qu¶ cña sù cè ®Ó n©ng cao ý thøc tr¸ch nhiÖm trong c«ng t¸c
  kh¶o s¸t, thiÕt kÕ x©y dùng vμ qu¶n lý c«ng tr×nh thuû lîi.

  20
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯


                                         Ch−¬ng 2
       ThÊm d−íi ®¸y vμ hai bªn c«ng tr×nh thuû lîi


  §2.1. Kh¸i niÖm chung

      1. Sù h×nh thµnh dßng thÊm
      §Êt nÒn vμ hai bªn vai c«ng tr×nh th−êng lμ lo¹i thÊm n−íc. ChØ trong tr−êng hîp




                                                                        n
  nÒn vμ vai lμ ®¸ tèt kh«ng nøt nÎ, hoÆc lμ ®Êt sÐt chÆt vμ ®−îc xö lý tiÕp gi¸p tèt th× míi
  cã thÓ coi nh− kh«ng thÊm n−íc.




                                                       v
       Khi c«ng tr×nh lμm viÖc, sÏ t¹o ra sù chªnh lÖch mùc n−íc gi÷a th−îng vμ h¹ l−u.
  N−íc sÏ di ®éng qua c¸c kÏ rçng trong ®Êt nÒn vμ hai bªn vai c«ng tr×nh t¹o thμnh dßng




                                                    d.
  thÊm. §èi víi c«ng tr×nh vμ m«i tr−êng xung quanh, dßng thÊm g©y ra nh÷ng ¶nh h−ëng
  bÊt lîi nh− sau:
      - Lμm mÊt n−íc tõ hå chøa;



                                        ol
      - G©y ¸p lùc lªn c¸c bé phËn c«ng tr×nh giíi h¹n miÒn thÊm (b¶n ®¸y, t−êng ch¾n...);
      - Cã thÓ lμm biÕn h×nh ®Êt nÒn vμ hai vai, ®Æc biÖt lμ ë khu vùc dßng thÊm tho¸t ra,
  cã thÓ dÉn ®Õn sôt lón, nghiªng, lËt c«ng tr×nh;
                         nc
      - Dßng thÊm hai bªn vai c«ng tr×nh khi tho¸t ra h¹ l−u cã thÓ lμm lÇy ho¸ mét khu
  vùc réng, lμm ¶nh h−ëng ®Õn æn ®Þnh cña bê vμ ®iÒu kiÖn ®i l¹i, s¶n xuÊt ë h¹ l−u
  c«ng tr×nh.
      Dßng thÊm trong m«i tr−êng ®Êt rçng ®−îc chia thμnh 2 lo¹i:
    .v

       a. Dßng thÊm cã ¸p - khi nã bÞ giíi h¹n tõ phÝa trªn bëi biªn cøng, dßng thÊm kh«ng
  cã mÆt tho¸ng; chuyÓn ®éng cña dßng thÊm gièng nh− n−íc ch¶y trong èng cã ¸p. §©y
  lμ tr−êng hîp khi xÐt dßng thÊm d−íi ®¸y c¸c c«ng tr×nh.
   w


      b. Dßng thÊm kh«ng ¸p - khi nã kh«ng bÞ giíi h¹n tõ phÝa trªn bëi c«ng tr×nh. §©y lμ
  tr−êng hîp dßng thÊm hai bªn vai c«ng tr×nh, dßng thÊm qua ®Ëp ®Êt. Giíi h¹n phÝa trªn
  cña dßng thÊm lμ mÆt tho¸ng hay mÆt b·o hoμ, t¹i ®©y cã ¸p suÊt b»ng ¸p suÊt khÝ trêi.
w



      2. VÊn ®Ò nghiªn cøu dßng thÊm
      NhiÖm vô cña nghiªn cøu dßng thÊm lμ t×m ra c¸c quy luËt chuyÓn ®éng cña nã phô
w




  thuéc vμo h×nh d¹ng, kÝch th−íc c¸c bé phËn c«ng tr×nh lμ biªn cña dßng thÊm; x¸c ®Þnh
  c¸c ®Æc tr−ng ph©n bè ¸p lùc thÊm lªn c¸c bé phËn c«ng tr×nh, ph©n bè gradien thÊm
  trong miÒn thÊm, vμ trÞ sè l−u l−îng thÊm. Trªn c¬ së c¸c tÝnh to¸n nμy, ng−êi thiÕt kÕ sÏ
  chän ®−îc h×nh thøc, kÝch th−íc, cÊu t¹o hîp lý cña c«ng tr×nh, ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn lμm
  viÖc an toμn cña nã (æn ®Þnh vÒ tr−ît, ng¨n ngõa biÕn h×nh nÒn...) vμ tÝnh kinh tÕ cña
  ph−¬ng ¸n ®−îc chän.


                                                                                          21
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      VÊn ®Ò nghiªn cøu dßng thÊm tõ l©u ®· thu hót sù quan t©m cña c¸c nhμ khoa häc
  thÕ giíi. Vμo thÕ kû 18 ®· cã c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu cña L«m«n«x«v, Becnoulli,
  Euler. Tõ n¨m 1856, Darcy ®· tiÕn hμnh nghiªn cøu thùc nghiÖm vμ t×m ra ®Þnh luËt
  thÊm tuyÕn tÝnh mμ ngμy nay ®−îc gäi lμ ®Þnh luËt thÊm Darcy.
      Nh÷ng thμnh tùu næi bËt vÒ lý thuyÕt thÊm ®· ®−îc c«ng bè trong c¸c t¸c phÈm cña
  Jucovxki (1898), Pavlovxki (1922). §ãng gãp vμo sù ph¸t triÓn ph−¬ng ph¸p thuû lùc
  trong lý thuyÕt thÊm cã c«ng cña Duypuy, C«zeny, Aravin, Numerov, Ughintrux,
  Trugaev vμ nhiÒu nhμ khoa häc kh¸c. ViÖc gi¶i bμi to¸n thÊm b»ng ph−¬ng ph¸p thuû
  lùc ®· ®¹t ®−îc kÕt qu¶ phong phó cho c¸c s¬ ®å bμi to¸n ph¼ng cña thÊm cã ¸p. Víi bμi




                                                                           n
  to¸n thÊm kh«ng cã ¸p míi chØ gi¶i quyÕt ®−îc cho mét sè s¬ ®å ®¬n gi¶n.
      Ngμy nay, víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña c¸c ph−¬ng ph¸p sè vμ c«ng cô m¸y tÝnh,




                                                              v
  nãi chung cã thÓ gi¶i ®−îc bμi to¸n thÊm víi biªn bÊt kú cho bμi to¸n ph¼ng vμ bμi to¸n
  kh«ng gian, thÊm æn ®Þnh vμ kh«ng æn ®Þnh...




                                                           d.
  §2.2. ThÊm qua nÒn ®Êt ®ång chÊt d−íi ®¸y c«ng tr×nh

       I. Nh÷ng vÊn ®Ò chung
       1. C¸c giíi h¹n cña miÒn thÊm


                                            ol
     Trong nÒn c«ng tr×nh, miÒn thÊm cã giíi h¹n trªn lμ mÆt tiÕp xóc gi÷a ®Êt nÒn víi ®Õ
  c«ng tr×nh, giíi h¹n d−íi lμ mÆt tÇng kh«ng thÊm.
                           nc
       XÐt trªn mét mÆt c¾t vu«ng gãc víi tuyÕn c«ng tr×nh (h×nh 2-1) ta cã:



                                                               H
    .v

  t      a
         b       d          e           i        k                             p    Q
             c                  f   h                                     n
                                                       l   m
   w


  o                                 g                                                   O'

                                H×nh 2 - 1: C¸c giíi h¹n cña miÒn thÊm
w



      - Giíi h¹n trªn lμ mét ®−êng gÉy khóc, gäi lμ ®−êng viÒn d−íi ®Êt cña c«ng tr×nh,
  trong ®ã:
       §o¹n ABCDEF: s©n tr−íc;
w




       §o¹n GHIKLM: ®¸y c«ng tr×nh víi ®o¹n tho¸t n−íc IK;
       §o¹n MN: s©n tiªu n¨ng;
       §o¹n PQ: s©n sau.
      - Giíi h¹n d−íi: ®−êng OO', cã thÓ lμ cong, th¼ng, n»m ngang hay n»m nghiªng tuú
  thuéc vμo cÊu t¹o ®Þa chÊt.


  22
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      2. C¸c gi¶ thiÕt c¬ b¶n
      Lêi gi¶i lý thuyÕt cña bμi to¸n thÊm cã ¸p ®−îc ®−a ra trªn c¬ së mét sè gi¶ thiÕt c¬
  b¶n ®¬n gi¶n ho¸ m«i tr−êng thÊm vμ dßng thÊm. C¸c gi¶ thiÕt ®ã nh− sau:
      - §Êt nÒn lμ m«i tr−êng ®ång nhÊt ®¼ng h−íng;
      - N−íc chøa ®Çy miÒn thÊm vμ kh«ng Ðp co ®−îc;
      Theo gi¶ thiÕt nμy, kh«ng cßn hiÖn diÖn cña cèt ®Êt trong miÒn thÊm. ¶nh h−ëng
  cña cèt ®Êt chØ thÓ hiÖn gi¸n tiÕp qua hÖ sè thÊm k.
      - Dßng thÊm æn ®Þnh;




                                                                       n
      - Dßng thÊm ch¶y tÇng vμ tu©n theo ®Þnh luËt Darcy:
                              V = kJ,                                                 (2-1)




                                                      v
      Trong ®ã:
         V - l−u tèc thÊm b×nh qu©n trªn mÆt c¾t −ít;




                                                   d.
         k - hÖ sè thÊm cña ®Êt;
         J - gradien thuû lùc.
      Nh÷ng kÕt qu¶ tÝnh to¸n thu ®−îc dùa vμo c¸c gi¶ thiÕt nªu trªn lμ rÊt phï hîp víi



                                             ol
  thùc tiÔn, cã ®é chÝnh x¸c ®¶m b¶o yªu cÇu cña kü thuËt.
      §èi víi c¸c bμi to¸n thÊm cã ¸p nªu d−íi ®©y, cßn ®−a thªm 2 gi¶ thiÕt bæ sung lμ:
      - Trong miÒn thÊm kh«ng cã ®iÓm tiÕp n−íc vμ ®iÓm rót n−íc;
                         nc
      - Bμi to¸n thÊm ph¼ng.
       C¸c gi¶ thiÕt trªn lμ c¬ së lý luËn ®Ó ®¬n gi¶n ho¸ c¸c ®iÒu kiÖn cña bμi to¸n, tõ ®ã
  thiÕt lËp c¸c ph−¬ng tr×nh tÝnh to¸n ®Ó t×m ra c¸c th«ng sè cña dßng thÊm lμ: cét n−íc
  thÊm h, l−u l−îng thÊm, ph©n bè gradien vμ vËn tèc thÊm trong toμn miÒn.
    .v

      II. TÝnh thÊm b»ng ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch
      1. Ph−¬ng ph¸p c¬ häc chÊt láng
   w


      Ph−¬ng ph¸p nμy do ViÖn sÜ N.N. Pavl«pxki khëi x−íng vμ ®· ®¹t ®−îc lêi gi¶i
  chÝnh x¸c cho mét sè bμi to¸n thÊm cã biªn ®¬n gi¶n.
      Trong bμi to¸n thÊm ph¼ng, gäi h lμ hμm sè cét n−íc thÊm, ta cã:
w



                                 h = h (x, y).
      Trong m«i tr−êng thÊm víi c¸c gi¶ thiÕt ®· nªu ë phÇn trªn, ph−¬ng tr×nh vi ph©n c¬
  b¶n cña dßng thÊm lμ:
w




                          ∂2h        ∂2h
                                 +          =0                                        (2-2)
                          ∂x 2       ∂y 2
      Víi c«ng cô to¸n häc lμ c¸c hμm gi¶i tÝch mét biÕn phøc z = x + iy, t¸c gi¶ ®· t×m
  ®−îc thÕ vÞ phøc cña dßng thÊm trong mét sè bμi to¸n ®¬n gi¶n. ChuyÓn ®éng cña dßng
  thÊm ®−îc m« t¶ bëi l−íi thÊm gåm 2 hä ®−êng:


                                                                                         23
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
         - §−êng ®¼ng thÕ, gäi t¾t lμ ®−êng thÕ, lμ tËp hîp c¸c ®iÓm cã cïng cét n−íc h (h = const).
      - §−êng dßng lμ quü ®¹o chuyÓn
  ®éng cña mét h¹t n−íc trong miÒn
  thÊm.                                                                                               O
                                                                                         b                       b
       Trong m«i tr−êng ®ång nhÊt, ®¼ng                                                 T
  h−íng, hai hä ®−êng nμy trùc giao                                                                    y

  nhau. Víi mét sè bμi to¸n cã biªn ®¬n                                    -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 x
  gi¶n, Pavl«pxki ®· viÕt ®−îc ph−¬ng                                                                                       b
                                                                        0,1
  tr×nh cña hä ®−êng dßng, ®−êng thÕ,
                                                                        0,2




                                                                                                           n
  x¸c ®Þnh ®−îc cét n−íc thÊm, gradien                                  0,3
  thÊm t¹i mét ®iÓm bÊt kú vμ t×m ®−îc                                                  b=




                                                                                                 8
                                                                        0,4             T




                                                                                  v
  l−u l−îng thÊm.                                                       0,5
                                                                                                       b =2,0
         VÝ dô:                                                         0,6                            T
                                                                                                      b =1,0




                                                                               d.
                                                                        0,7                           T
       a) Tr−êng hîp b¶n ®¸y c«ng tr×nh                                                              b =0,5
                                                                        0,8
  ®Æt ngay trªn mÆt, nÒn thÊm dμy h÷u h¹n                                                            T
                                                                        0,9                          b =0 hoÆc




                                                                                                                   8
  hoÆc v« h¹n, d−íi b¶n ®¸y kh«ng ®ãng                                                               T
                                                                        1,0     h
  cõ hoÆc ®ãng mét hμng cõ (h×nh 2-2).


                                                            ol                  H

                                                                  H×nh 2-2: S¬ ®å ¸p lùc thÊm t¸c dông lªn b¶n ®¸y ®Æt
                                                                                   ngay trªn mÆt nÒn
                                   nc
      Khi nÒn thÊm s©u v« h¹n, b¶n ®¸y ph¼ng kh«ng cã cõ (h×nh 2-3), ta cã hä ®−êng
  dßng lμ c¸c elip cã c¸c tiªu ®iÓm chung A vμ B lμ c¸c ®iÓm mÐp mãng th−îng vμ h¹ l−u
  b¶n ®¸y. Hä ®−êng thÕ lμ c¸c hypecbol.
    .v

                                                                                                                     t
                                                                                             b                       b
   w


                                                                              -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
                                                                                                                                x
                                             0.2H




                             b        b
       0.9H




                                                                                                                                b
               0.7H




                                                     H




                                                                        0,1
                                                                    x
w



                                                                        0,2
    9                                                         1         0,3
   10 H                                                      10 H
                                                                                         T=
                                                                                                 8




       8                                                    2           0,4
      10 H                                                 10 H
                                                                        0,5
w




               7                                     3                                                     t =0
              10 H                                  10 H                0,6                                b
                       6                   4                                                              t =0,2
                      10 H          5     10 H                          0,7
                                 y 10 H                                                                   b
                                                                        0,8                            t =0,4
                                                                                                       b
                                                                        0,9                           t =0,6
                                                                                                      b
                                                                        1,0      h
                                                                                 H

  24
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
     H×nh 2-3: L−íi thÊm trong tr−êng hîp nÒn                H×nh 2-4: S¬ ®å ¸p lùc thÊm t¸c dông lªn b¶n
    thÊm s©u v« h¹n d−íi b¶n ®¸y kh«ng ®ãng cõ                 ®¸y ph¼ng ch«n xuèng nÒn mét ®é s©u t

           2. Ph−¬ng ph¸p c¬ häc chÊt láng gÇn ®óng
      Víi c¸c ®−êng viÒn thÊm phøc t¹p cã 2, 3 hay nhiÒu hμng cõ, Pavl«pxki ®· dïng
  ph−¬ng ph¸p ph©n ®o¹n ®Ó gi¶i gÇn ®óng bμi to¸n thÊm. Sau ®ã Trugaep ®· ph¸t triÓn
  thμnh ph−¬ng ph¸p hÖ sè søc kh¸ng, ®−a ra c¸c c«ng thøc gi¶i tÝch ®Ó tÝnh hÖ sè søc
  kh¸ng cho tõng ®o¹n. ViÖn sÜ Lavrenchiep ®Ò xuÊt ph−¬ng ph¸p biÕn ®æi c¸c cõ, dÉn ®Õn
  c¸c b¶ng tra ®Ó x¸c ®Þnh ¸p lùc thÊm t¹i c¸c ®iÓm ®Æc tr−ng cña ®−êng viÒn thÊm.




                                                                                              n
      Sau ®©y sÏ tr×nh bμy cô thÓ ph−¬ng ph¸p hÖ sè søc kh¸ng, v× nã cã −u ®iÓm lμ
  kh«ng cÇn c¸c b¶ng biÓu, ®å thÞ, c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c theo yªu
  cÇu thiÕt kÕ.




                                                                     v
     Theo ph−¬ng ph¸p nμy, miÒn thÊm d−íi ®¸y c«ng tr×nh ®−îc chia thμnh c¸c bé phËn
  chøa c¸c ®o¹n ®−êng viÒn th¼ng ®øng vμ n»m ngang nh− h×nh 2-5.




                                                                  d.
      §−êng ranh giíi gi÷a 2 bé phËn kÒ nhau chÝnh lμ ®−êng thÕ ®i qua c¸c giao ®iÓm
  cña ®o¹n ®−êng viÒn thÊm th¼ng ®øng vμ n»m ngang. Víi c¸c s¬ ®å ®−êng viÒn thÊm
  th−êng gÆp th× miÒn thÊm th−êng ®−îc ph©n thμnh 3 lo¹i bé phËn sau:



                                                       ol
      1) Bé phËn cöa vμo hoÆc cöa ra, cã thÓ kÌm theo cõ, hoÆc bËc thôt, hoÆc c¶ hai. Trªn
  h×nh 2-5, bé phËn cöa vμo chøa ®o¹n ®−êng viÒn 1 - 2 - 3; bé phËn cöa ra chøa ®o¹n
  ®−êng viÒn 7 - 8 - 9.
                                   nc
     2) Bé phËn gi÷a: bao gåm cõ, hoÆc bËc thôt, hoÆc c¶ hai (vÝ dô bé phËn chøa ®o¹n
  ®−êng viÒn 4 - 5 - 6 trªn h×nh 2-5).
      3) Bé phËn chøa ®o¹n ®−êng viÒn n»m ngang, nh− ®o¹n 3 - 4, ®o¹n 6 - 7 trªn
  h×nh 2-5.
    .v

                                                                                         H
       h1
   w


                                                                                         h2
       0     1
                   a1
                 3                                a2         t              9 a3                   10
                   S1                    4 6
                                                                        7       S3
  So         2
                                                  S2                        8
w



       To                     T1                             T2
                                         5

             1            2              3             4                             5
w




                              L1                        L2
                                             Lo


                        H×nh 2-5: S¬ ®å ph©n miÒn thÊm theo ph−¬ng ph¸p hÖ sè søc kh¸ng.

      Däc c¸c ph©n ®o¹n ®−êng viÒn, cã thÓ coi ®Çu n−íc tiªu hao gÇn ®óng theo quy luËt
  ®−êng th¼ng. §Æc tr−ng cho møc ®é tiªu hao cét n−íc thÊm qua mçi bé phËn chÝnh lμ hÖ
  sè søc kh¸ng cña bé phËn ®ã, ký hiÖu lμ ξi. Cét n−íc thÊm tiªu hao t−¬ng øng sÏ lμ:

                                                                                                        25
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                                   q
                                       h i = ξi      ,                               (2-3)
                                                   k
         Trong ®ã: q - l−u l−îng thÊm;
                     k - hÖ sè thÊm.
     Tæng sè c¸c phÇn cét n−íc thÊm tæn thÊt qua c¸c bé phËn sÏ b»ng cét n−íc tæng
  céng t¸c dông lªn c«ng tr×nh:
                                                         q
                                      H = ∑hi =            Σξ i ,                    (2-4)
                                                         k




                                                                                n
         Trong ®ã: ∑ξi - tæng c¸c hÖ sè søc kh¸ng cña toμn miÒn thÊm.
                                       q   H
         Tõ (2-4) ta cã:                 =    .                                      (2-5)




                                                                       v
                                       k Σξ i
         Thay vμo c«ng thøc (2-3):




                                                                    d.
                                                    H
                                       h i = ξi         .                            (2-6)
                                                   Σξ i
      BiÕt c¸c trÞ sè hi, sÏ vÏ ®−îc biÓu ®å ¸p lùc thÊm lªn ®¸y c«ng tr×nh; cßn l−u l−îng
  thÊm x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (2-5).

                                                   ol
      C¸c hÖ sè søc kh¸ng ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c biÓu thøc gi¶i tÝch. Chóng ®−îc rót ra
  trªn c¬ së gi¶i hμng lo¹t c¸c bμi to¸n thÊm cã s¬ ®å kh¸c nhau b»ng ph−¬ng ph¸p c¬ häc
                            nc
  chÊt láng gÇn ®óng (ph©n ®o¹n). C¸c c«ng thøc ®ã nh− sau:
      a) Bé phËn gi÷a: Khi cã bËc vμ cõ nh− ®o¹n 4 - 5 - 6 trªn h×nh 2-5 vμ tho¶ m·n
  ®iÒu kiÖn:
                                       T2                            S2
                              0,5 ≤       ≤ 10        vμ      0≤        ≤ 0,8
    .v

                                       T1                            T2
                                                       S2
                                                              0,5.
                                  a        S           T2
  th×:                        ξg = 2 + 1,5. 2 +             ,                        (2-7)
   w


                                  T1       T2            S2
                                                1 − 0,75
                                                         T2
         Trong ®ã:
w



            a2 - ®é cao cña bËc;
         T1, T2 - bÒ dμy tÇng thÊm ë c¸c bé phËn ngang phÝa tr−íc vμ sau cña bé phËn
  ®ang xÐt.
w




         Khi kh«ng ®ãng cõ gi÷a (S2 = 0), nh−ng cã bËc (a2 ≠ 0), ta cã:
                                              a2
                                       ξb =                                          (2-8)
                                              T1
         NÕu cã cõ (S2 ≠ 0), nh−ng kh«ng cã bËc thôt (a2 = 0) th× T1 = T2 = T, vμ:


  26
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                                                    S2
                                                             0,5.
                                               S                    T
                                     ξ c = 1,5. 2 +                                               (2-9)
                                               T                   S
                                                          1 − 0,75. 2
                                                                   T
         b) Bé phËn cöa vµo, cöa ra
     Trong tr−êng hîp chung, hÖ sè søc kh¸ng cña bé phËn cöa vμo, cöa ra x¸c ®Þnh
  nh− sau:
                                     ξv,r = 0,44 + ξb + ξc,                                      (2-10)




                                                                                         n
         Trong ®ã:
            ξb - hÖ sè søc kh¸ng cña bËc (nÕu cã);




                                                                  v
            ξc - hÖ sè søc kh¸ng cña cõ (nÕu cã).
         TrÞ sè cña ξb, ξc ®−îc vËn dông t−¬ng øng víi c¸c c«ng thøc (2-8), (2-9).




                                                               d.
       c) Bé phËn n»m ngang: Khi chiÒu dμi ®o¹n ®−êng viÒn n»m ngang L gi÷a 2 hμng cõ
  S1, S2 tho¶ m·n ®iÒu kiÖn:
                                          S1 + S 2
                                     L≥


  th×:                               ξn =
                                             2

                                               ol
                                            L − 0,5(S1 + S 2)
                                                      T
                                                                    ,
                                                                                                 (2-11)


                                                                                                 (2-12)
                            nc
         Trong ®ã: T - ®é s©u tÇng thÊm trong ®o¹n tÝnh to¸n.
      NÕu L < 0,5(S1 + S2) th× ξn = 0, nghÜa lμ dßng thÊm “®i t¾t” tõ ch©n cõ tr−íc sang
  ch©n cõ sau mμ kh«ng l−în theo ®o¹n ®−êng viÒn n»m ngang gi÷a 2 cõ.
    .v

      Khi chiÒu dμy tÇng thÊm rÊt lín, th−êng ng−êi ta chØ xÐt ®Õn phÇn dßng thÊm trong
  ph¹m vi “tÇng thÊm m¹nh”. ChiÒu dμy giíi h¹n cña tÇng thÊm Ttt phô thuéc vμo c¸c trÞ
  sè h×nh chiÕu ngang L0 vμ h×nh chiÕu ®øng S0 cña ®−êng viÒn thÊm (h×nh 2-5), ®−îc lÊy
  theo b¶ng 2-1.
   w


                                                  B¶ng 2-1

           L0/S0              >5                     5 ÷ 3,4                3,4 ÷ 1        1÷0
w



            Ttt              0,5L0                   2,5S0               0,8S0 + 0,5L0   S0 + 0,3L0

      NÕu chiÒu dμy tÇng thÊm thùc tÕ T0 ≤ Ttt th× tÝnh to¸n c¸c hÖ sè søc kh¸ng theo T0;
w




  cßn nÕu T0 > Ttt th× tÝnh theo trÞ sè Ttt.
         TrÞ sè gradien thÊm lín nhÊt t¹i cöa ra cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
                                     H 1
                             Jr =             ,                                                  (2-13)
                                     T1 αΣξ i
         Trong ®ã: ∑ξi x¸c ®Þnh víi Ttt; α - hÖ sè.

                                                                                                      27
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
       Theo Antipov:
                                       ⎡π⎛ S T     ⎞⎤
                            α = β. sin ⎢ ⎜ − 2 + 1 ⎟ ⎥ ,                            (2-14)
                                       ⎣ 2 ⎝ T1 T1 ⎠⎦
       Víi T1 lÊy phÝa tÇng thÊm dμy; T2 lÊy phÝa tÇng thÊm máng: T2 ≤ T1;
       S - chiÒu dμi cõ t¹i cöa ra;
       β = 1,1 khi tÝnh theo Ttt;
       β = 1 øng víi c¸c tr−êng hîp kh¸c.
      Trong tÝnh to¸n thùc hμnh, cã thÓ sö dông c¸c ®å thÞ cña Giuravlov ®Ó tra α (xem




                                                                      n
  c¸c tμi liÖu chuyªn m«n).




                                                       v
       3. Ph−¬ng ph¸p tû lÖ ®−êng th¼ng




                                                    d.
       a) Vµi nÐt lÞch sö: Khi ph−¬ng ph¸p c¬ häc chÊt láng ch−a ph¸t triÓn th× ng−êi ta ®·
  dïng ph−¬ng ph¸p tû lÖ ®−êng th¼ng (TL§T) ®Ó gi¶i c¸c bμi to¸n thÊm qua nÒn c«ng
  tr×nh. Ph−¬ng ph¸p nμy do Blai ®Ò x−íng dùa trªn c¸c tμi liÖu quan tr¾c tõ c¸c c«ng tr×nh


                                              ol
  thùc tÕ. ¤ng cho r»ng däc theo tia dßng ®Çu tiªn (®−êng viÒn thÊm cña c«ng tr×nh), ®é
  dèc thuû lùc kh«ng thay ®æi, kh«ng phô thuéc vμo h×nh d¹ng cña ®−êng viÒn thÊm (cã
  cõ hay kh«ng cã cõ). Tõ gi¶ thiÕt nμy, cã thÓ vÏ ®−îc biÓu ®å ¸p lùc thÊm lªn ®¸y c«ng
                           nc
  tr×nh, tÝnh ®−îc gradien vμ l−u tèc thÊm b×nh qu©n trong toμn miÒn thÊm.
      Trong qu¸ tr×nh gi¶i bμi to¸n thÊm, dùa vμo sù quan tr¾c tû mØ h¬n qu¸ tr×nh tæn thÊt
  cét n−íc thÊm däc theo ®−êng dßng ®Çu tiªn, Len ®· ph¸t hiÖn ra r»ng trªn nh÷ng ®o¹n
  ®−êng viÒn th¼ng ®øng, møc ®é tiªu hao cét n−íc thÊm lín h¬n so víi ®o¹n ®−êng viÒn
  n»m ngang. Tõ ®ã Len ®· ®Ò xuÊt viÖc c¶i tiÕn ph−¬ng ph¸p cña Blai ®Ó c¸c kÕt qu¶ thu
    .v

  ®−îc phï hîp víi thùc tÕ h¬n.
     Ngμy nay mÆc dï ®· cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p hiÖn ®¹i ®Ó tÝnh thÊm, nh−ng ph−¬ng
  ph¸p TL§T vÉn cßn ®−îc sö dông trong nh÷ng tr−êng hîp sau:
   w


     - §èi víi c¸c c«ng tr×nh nhá, tÇng thÊm máng, ®−êng viÒn thÊm ®¬n gi¶n: gi¶i theo
  ph−¬ng ph¸p TL§T cho kÕt qu¶ chÝnh x¸c theo yªu cÇu kü thuËt.
w



      - §èi víi c¸c c«ng tr×nh lín: th−êng dïng ph−¬ng ph¸p TL§T ®Ó s¬ bé kiÓm tra chiÒu
  dμi ®−êng viÒn thÊm tr−íc khi ®i vμo tÝnh to¸n theo c¸c ph−¬ng ph¸p chÝnh x¸c h¬n.
      - §èi víi c¸c c«ng tr×nh trªn nÒn ®¸: th−êng ¸p dông ph−¬ng ph¸p nμy ®Ó tÝnh to¸n
w




  ¸p lùc thÊm lªn ®¸y c«ng tr×nh.
       b) Néi dung tÝnh to¸n theo ph−¬ng ph¸p Len
       ChiÒu dμi tÝnh to¸n cña dßng thÊm ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
                                           Ln
                            L tt = L d +      ,                                     (2-15)
                                           m


  28
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      Trong ®ã:
         L® - chiÒu dμi tæng céng cña c¸c ®o¹n ®−êng viÒn th¼ng ®øng, hoÆc nghiªng gãc
  α > 45o so víi ph−¬ng ngang.
         Ln - chiÒu dμi tæng céng cña c¸c ®o¹n ®−êng viÒn n»m ngang, hoÆc nghiªng gãc
  α < 45 so víi ph−¬ng ngang;
         o

          m - hÖ sè phô thuéc vμo d¹ng ®−êng viÒn thÊm:
      Khi cã 1 hμng cõ: m = 1 ÷ 1,5;
      Khi cã 2 hμng cõ: m = 2 ÷ 2,5;




                                                                            n
      Khi cã 3 hμng cõ: m = 3 ÷ 3,5.
      §Ó ®¶m b¶o ®é bÒn thÊm chung, trÞ sè Ltt theo (2-15) ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn:




                                                            v
                                Ltt ≥ CH,                                             (2-16)
      Trong ®ã:




                                                         d.
          H - ®é chªnh lÖch mùc n−íc th−îng h¹ l−u c«ng tr×nh;
          C - hÖ sè phô thuéc tÝnh chÊt ®Êt nÒn, lÊy theo b¶ng 2-2.

                                              B¶ng 2-2


   §Êt sÐt chÆt
                  Lo¹i ®Êt               C

                                          ol
                                        1,5
                                     1,7 ÷ 2,0
                                                                 Lo¹i ®Êt
                                                   Cuéi sái h¹t nhá
                                                                                    C
                                                                                    3,5
                             nc
   §Êt sÐt chÆt võa                                C¸t h¹t lín                      4,0
   §Êt sÐt mÒm, ®Êt thÞt             2,0 ÷ 2,5     C¸t h¹t trung b×nh               5,0
   §¸ cuéi, sái h¹t lín                 2,5        C¸t h¹t nhá                      6,0
   Cuéi sái h¹t trung b×nh              3,0        C¸t mÞn                          7,0
    .v

      TrÞ sè cét n−íc thÊm t¹i mét ®iÓm c¸ch mÐp h¹ l−u ®−êng viÒn thÊm mét ®o¹n dμi
  tÝnh to¸n x lμ:
                                        x
                                hx =        H                                         (2-17)
   w


                                       L tt
      Quy t¾c tÝnh x còng gièng nh− khi tÝnh Ltt (c«ng thøc 2-15).
      Dùa vμo c«ng thøc 2-17, sÏ vÏ ®−îc biÓu ®å ¸p lùc thÊm lªn ®¸y c«ng tr×nh (h×nh 2-6).
w
w




                                                                                          29
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯


                                                             H

       0          1

                      3                                                        9         10
                                              4 6                         7
                  2
                                                                           8
  a)                               T1          5                  T2                T3




                              L1                             L2                    L3




                                                                                         n
  b)          H




                                                                          v
                               H×nh 2-6: S¬ ®å tÝnh thÊm theo ph−¬ng ph¸p TL§T
                          a) S¬ ®å tÝnh to¸n; b) BiÓu ®å ¸p lùc thÊm lªn ®¸y c«ng tr×nh




                                                                       d.
           TrÞ sè gradien thÊm lμ l−u tèc thÊm trung b×nh x¸c ®Þnh nh− sau:
           - Trªn c¸c ®o¹n ®−êng viÒn th¼ng ®øng:
                                           H                     H
                                    Jd =               Vd = k.
                                           L tt
           - Trªn c¸c ®o¹n ®−êng viÒn n»m ngang:
                                                ;


                                                       ol        L tt
                                                                      ;                       (2-18)
                               nc
                                            H                     H
                                    Jn =          ;    Vn = k.                                (2-19)
                                           m.L tt                m.L tt

           L−u l−îng thÊm ®¬n vÞ (bμi to¸n ph¼ng) ®−îc tÝnh gÇn ®óng theo c«ng thøc:
                                   q = k.Jn.T                                                 (2-20)
    .v

           Trong ®ã: T - chiÒu dμy b×nh qu©n cña tÇng thÊm:

                                    T=
                                           ∑ Ti .L i                                          (2-21)
                                           ∑ Li
   w


     Víi Ti lμ chiÒu dμy b×nh qu©n cña tÇng thÊm t−¬ng øng d−íi ®o¹n ®−êng viÒn n»m
  ngang cã chiÒu dμi Li (xem h×nh 2-6).
w



           III. TÝnh thÊm b»ng ph−¬ng ph¸p sö dông l−íi thÊm
           1. Kh¸i niÖm l−íi thÊm
w




      Trong m«i tr−êng ®ång nhÊt, ®¼ng h−íng, l−íi thÊm ®−îc h×nh thμnh bëi hai hä
  ®−êng cong trùc giao nhau. C¸c ®−êng cong nμy thÓ hiÖn h×nh ¶nh chuyÓn ®éng cña c¸c
  h¹t n−íc trong m«i tr−êng thÊm.
           - §−êng dßng: biÓu diÔn quü ®¹o cña c¸c phÇn tö n−íc chuyÓn ®éng trong miÒn thÊm;




  30
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      - §−êng thÕ (gäi t¾t cña ®−êng ®¼ng thÕ hay ®−êng ®¼ng cét n−íc): tËp hîp c¸c
  ®iÓm cã cïng cét n−íc thÊm.
      Trªn h×nh 2-7a thÓ hiÖn mét l−íi thÊm ®· vÏ xong, trong ®ã ®−êng viÒn thÊm d−íi
  ®¸y c«ng tr×nh lμ ®−êng dßng ®Çu tiªn (A-M); mÆt tÇng kh«ng thÊm lμ ®−êng dßng cuèi
  cïng (I-I). §−êng ®¸y s«ng (kªnh) phÝa th−îng l−u (OA) lμ ®−êng thÕ ®Çu tiªn; ®−êng
  ®¸y tho¸t n−íc ë h¹ l−u (MN) lμ ®−êng thÕ cuèi cïng. PhÇn miÒn thÊm gi÷a 2 ®−êng
  dßng kÒ nhau gäi lμ èng dßng; phÇn miÒn thÊm gi÷a 2 ®−êng thÕ kÒ nhau gäi lμ d¶i thÕ.
                                                                        Jr           b)
       a)




                                                                                 n
                                                            H




                                                               v
  20
                                                                                              1




                                                            d.
        19                                                                                2
              18    17   16   15   14   13 12 11 10 9   8       7   6   5    4   3




                                            ol
                         H×nh 2-7: S¬ ®å tÝnh thÊm b»ng ph−¬ng ph¸p l−íi
                            a) L−íi thÊm; b) BiÓu ®å gradien thÊm Jr

      Hai hä ®−êng dßng vμ ®−êng thÕ t¹o thμnh mét l−íi cã c¸c m¾t l−íi h×nh vu«ng
                         nc
  cong. T¹i nh÷ng vÞ trÝ mμ c¸c ®−êng dßng, ®−êng thÕ gÇn s¸t vμo nhau lμ n¬i cã dßng
  thÊm m¹nh (gradien thÊm lín); ng−îc l¹i, t¹i vÞ trÝ cã c¸c ®−êng dßng, ®−êng thÕ th−a lμ
  n¬i cã dßng thÊm yÕu.
      L−íi thÊm chØ phô thuéc vμo d¹ng h×nh häc cña miÒn thÊm mμ kh«ng phô thuéc vμo
  hÖ sè thÊm, cét n−íc, chiÒu dßng thÊm, vμ kÝch th−íc tuyÖt ®èi cña c«ng tr×nh.
    .v

       2. C¸c ph−¬ng ph¸p x©y dùng l−íi thÊm
       §Ó x©y dùng l−íi thÊm, cã thÓ sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau:
   w


     a) Ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch: ViÕt ph−¬ng tr×nh hä ®−êng dßng, ®−êng thÕ, nh− ®· nªu
  ë môc trªn. Ph−¬ng ph¸p nμy chØ ¸p dông ®−îc mét sè s¬ ®å miÒn thÊm ®¬n gi¶n nhÊt.
w



       b) Ph−¬ng ph¸p thÝ nghiÖm t−¬ng tù ®iÖn (EG§A)
      Ph−¬ng ph¸p nμy dùa trªn c¬ së t−¬ng tù vÒ h×nh thøc gi÷a ph−¬ng tr×nh m« t¶ dßng
  thÊm vμ ph−¬ng tr×nh dßng ®iÖn trong m«i tr−êng dÉn ®iÖn. ViÖn sÜ Pavl«pxki ®· nghiªn
w




  cøu dïng m¸y EG§A ®Ó vÏ l−íi thÊm cho c¸c d¹ng miÒn thÊm kh¸c nhau. Ph−¬ng ph¸p
  nμy cã −u ®iÓm lμ b¶o ®¶m møc chÝnh x¸c cao, gi¶i ®−îc c¸c tr−êng hîp miÒn thÊm
  phøc t¹p, m«i tr−êng thÊm kh«ng ®ång nhÊt, kh«ng ®¼ng h−íng, vμ c¸c bμi to¸n thÊm
  kh«ng gian.
      c) Ph−¬ng ph¸p thÝ nghiÖm trªn m« h×nh khe hÑp: Dùa trªn sù t−¬ng tù vÒ h×nh thøc
  gi÷a ph−¬ng tr×nh m« t¶ dßng thÊm trong m«i tr−êng thÊm víi ph−¬ng tr×nh m« t¶ dßng


                                                                                                  31
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
  ch¶y tÇng cña chÊt láng nhít trong mét khe hÑp gi÷a 2 tÊm kÝnh, Aravin ®· thiÕt lËp
  ®−îc c¸c biÓu thøc t−¬ng quan gi÷a 2 lo¹i chuyÓn ®éng nμy. Trong thÝ nghiÖm, dïng c¸c
  tia mμu ®Ó ®¸nh dÊu ®−êng dßng vμ dïng suy diÔn (theo tÝnh chÊt trùc giao cña l−íi
  thÊm) ®Ó vÏ hä ®−êng thÕ.
     Do nh÷ng khã kh¨n vÒ kü thuËt thùc hμnh, ph−¬ng ph¸p m« h×nh khe hÑp cßn ch−a
  ®−îc øng dông réng r·i.
      d) Ph−¬ng ph¸p vÏ l−íi b»ng tay: Dùa vμo c¸c ®Æc ®iÓm cña l−íi thÊm nh− ®· m« t¶
  ë môc 1, cã thÓ vÏ ®−îc l−íi thÊm b»ng tay cho nh÷ng miÒn thÊm ph¼ng, ®ång nhÊt
  ®¼ng h−íng. C¸ch thøc thùc hiÖn lμ vÏ vμ söa dÇn cho ®Õn khi ®¹t ®−îc mét l−íi thÊm




                                                                      n
  trùc giao cã c¸c m¾t l−íi h×nh vu«ng cong. Møc ®é chÝnh x¸c cña ph−¬ng ph¸p phô
  thuéc vμo tr×nh ®é vμ kinh nghiÖm cña ng−êi vÏ, nãi chung cã thÓ ®¹t ®−îc ®é chÝnh x¸c




                                                         v
  yªu cÇu cña bμi to¸n kü thuËt.

       3. Sö dông l−íi thÊm ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng cña dßng thÊm




                                                      d.
     Gi¶ sö l−íi thÊm vÏ ®−îc cã m èng dßng vμ n d¶i thÕ (ë l−íi thÊm trªn h×nh 2-7 cã
  m = 5; n = 20). Ta ®¸nh sè thø tù tõ h¹ lªn th−îng l−u nh− trªn h×nh 2-7.
       a) Cét n−íc thÊm t¹i mét ®iÓm bÊt kú cuèi d¶i thÕ thø i:

                                h i = i.
                                           H
                                           nol
                                             ,                                     (2-22)
                         nc
     Trong ®ã: i cã thÓ lμ sè nguyªn hay thËp ph©n (néi suy khi ®iÓm tÝnh to¸n kh«ng
  n»m trªn 1 ®−êng thÕ cña l−íi).
       Dùa vμo c«ng thøc 2-22 sÏ vÏ ®−îc biÓu ®å ¸p lùc thÊm lªn ®¸y c«ng tr×nh.
       b) L−u l−îng thÊm ®¬n vÞ (bµi to¸n ph¼ng):
    .v

       L−u l−îng thÊm trong mét èng dßng lμ:
                                                          H
                                Δq = k.J TB .ΔS.1 = k.        .ΔS ,
                                                         nΔ L
   w


       Trong ®ã:
          ΔL - kÝch th−íc trung b×nh cña 1 m¾t l−íi theo ph−¬ng dßng thÊm;
w



         ΔS - kÝch th−íc trung b×nh còng cña m¾t l−íi ®ã theo ph−¬ng vu«ng gãc víi
  dßng thÊm.
       Víi l−íi thÊm cã c¸c m¾t l−íi vu«ng th× ΔS = ΔL. Do ®ã:
w




                                            H
                                Δq = k.       .
                                            n
       L−u l−îng thÊm cña toμn miÒn:
                                                  m
                                q = m Δq = k.H                                     (2-23)
                                                  n


  32
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                                                    m
      Khi:                      k = 1 vμ H = 1, ta cã q = qr =                                  (2-24)
                                                                    n
      qr gäi lμ l−u l−îng thÊm dÉn suÊt. TrÞ sè cña qr chØ phô thuéc vμo h×nh d¹ng h×nh
  häc cña miÒn thÊm. Khi dïng kh¸i niÖm qr, c«ng thøc tÝnh l−u l−îng thÊm nh− sau:
                                q = k.H.qr                                                      (2-25)

      c) Gradien thÊm:
      TrÞ sè gradien thÊm b×nh qu©n trong 1 m¾t l−íi lμ:
                                         ΔH




                                                                            n
                                              H
                                    J=      =                                                   (2-26)
                                         Δ L nΔ L




                                                             v
      Sö dông c«ng thøc nμy, dÔ dμng tÝnh ®−îc trÞ sè gradien thÊm t¹i mét ®iÓm bÊt kú
  trong miÒn thÊm. L−íi thÊm vÏ cμng dμy th× møc ®é chÝnh x¸c khi tÝnh J cμng cao. §©y
  lμ mét −u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p sö dông l−íi so víi c¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh gÇn ®óng ®·




                                                          d.
  nªu ë trªn. Trong thùc tÕ tÝnh to¸n, th−êng ng−êi ta x©y dùng biÓu ®å gradien thÊm ë
  cöa ra (h×nh 2-7b) ®Ó kiÓm tra vÒ ®é bÒn thÊm cña ®Êt nÒn (xem §2-4).

      IV. TÝnh thÊm b»ng ph−¬ng ph¸p sè


                                             ol
     XuÊt ph¸t tõ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n vμ c¸c ®iÒu kiÖn biªn, cã thÓ sö dông c¸c ph−¬ng
  ph¸p sè ®Ó t×m c¸c ®Æc tr−ng cña dßng thÊm. Th−êng sö dông 2 ph−¬ng ph¸p chÝnh lμ
                         nc
  ph−¬ng ph¸p sai ph©n vμ ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n (PTHH).

      1. Ph−¬ng ph¸p sai ph©n
      MiÒn thÊm ®−îc chia thμnh nh÷ng « h×nh ch÷ nhËt cã kÝch th−íc b»ng nhau a x b
  nh− h×nh 2-8.
    .v

                                               x, y+b

               b
                         x - a, y              x, y           x+a, y
   w


               b
                                               x, y - b
                                         a                a             a
w



                                    H×nh 2-8: S¬ ®å l−íi sai ph©n

      C¸c ®¹i l−îng vi ph©n dh, dx, dy ®−îc chuyÓn thμnh nh÷ng ®¹i l−îng sai ph©n t−¬ng
                                                                    ∂h ∂h     ∂2 h       ∂2h
w




  øng Δh, Δx, Δy. Nh÷ng ®¹o hμm riªng cÊp mét vμ cÊp hai              ,   ,          ,           ®−îc
                                                                    ∂x ∂y     ∂x   2
                                                                                         ∂y 2
  chuyÓn sang c¸c tû sai ph©n theo c¸c c«ng thøc sau:




                                                                                                   33
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                     ∂h h(x + a, y) − h(x, y)                    ⎫
                        =                     ;                  ⎪
                     ∂x           a
                                                                 ⎪
                     ∂ 2 h h(x + a, y) − 2h(x, y) + h(x − a, y) ⎪
                           =                                   ;⎪
                     ∂x 2                  a2                    ⎪
                                                                 ⎬                           (2-27)
                     ∂h h(x, y + b) − h(x, y)                    ⎪
                          =                    ;
                     ∂x            b                             ⎪
                                                                 ⎪
                     ∂ 2 h h(x, y + b) − 2h(x, y) + h(x, y − b) ⎪
                           =                                   ,
                     ∂y 2                  b2                    ⎪
                                                                 ⎭




                                                                         n
       Trong ®ã x, y lμ täa ®é cña ®iÓm nót cÇn xÐt thuéc l−íi.
       ViÖc t×m nghiÖm cña ph−¬ng tr×nh ∇h = 0 chuyÓn thμnh viÖc gi¶i mét hÖ ph−¬ng




                                                          v
  tr×nh ®¹i sè tuyÕn tÝnh ®Ó t×m c¸c gi¸ trÞ h(x, y) t¹i nh÷ng ®iÓm nót.
      Ph−¬ng ph¸p sai ph©n tuy ®¬n gi¶n nh−ng Ýt ®−îc dïng ®Ó gi¶i c¸c bμi to¸n thÊm cã




                                                       d.
  ®iÒu kiÖn biªn phøc t¹p do nh÷ng nh−îc ®iÓm vÒ kü thuËt chia l−íi.

       2. Ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n
        Theo ph−¬ng ph¸p nμy, miÒn thÊm ®−îc
  chia thμnh nh÷ng h×nh tam gi¸c cã kÝch th−íc
  vμ h×nh d¹ng kh¸c nhau phï hîp víi c¸c biªn
  vμ tÝnh chÊt cña dßng thÊm ë c¸c khu vùc kh¸c ol           y
                                                                     m
                           nc
  nhau (khu vùc cã c−êng ®é thÊm m¹nh th× chia
  thμnh c¸c phÇn tö cã kÝch th−íc nhá vμ ng−îc                                           j
  l¹i).                                                          i
      Trong bμi to¸n thÊm ph¼ng, æn ®Þnh, cét
                                                                                              x
    .v

  n−íc h(x, y) t¹i mét ®iÓm bÊt kú ®−îc x¸c ®Þnh
  khi biÕt gi¸ trÞ cét n−íc h t¹i 3 ®Ønh i, j, m cña       H×nh 2-9: S¬ ®å phÇn tö tam gi¸c
  phÇn tö (h×nh 2-9):
   w


                                           hi
                     h c = [N i N j N m ] h j                                                (2-28)
                                           hm
w



       Trong ®ã: Nk (k = i, j, m) lμ c¸c hμm phô thuéc vμo täa ®é ®iÓm xÐt (x, y).
                 hk lμ gi¸ trÞ cét n−íc thÊm t¹i ®Ønh thø k cña phÇn tö (k = i, j, m).
w




      Theo nguyªn lý biÕn ph©n, viÖc t×m nghiÖm cña bμi to¸n thÊm ®· cho hoμn toμn
  t−¬ng ®−¬ng víi viÖc t×m cùc tiÓu cña phiÕm hμm:
                                       p
                            E(h) = ∑ E e                                                     ( 2-29)
                                       1

       Trong ®ã: p - sè phÇn tö ®−îc chia trong miÒn;


  34
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                           ⎡ 1 ⎛ ∂h ⎞2 1 ⎛ ∂h ⎞2 ⎤
                  E e = ∫∫ ⎢ k ⎜ ⎟ + k ⎜ ⎟ ⎥dxdy;                                    (2-30)
                        ω ⎢
                             2 ∂x      2 ⎝ ∂y ⎠ ⎥
                           ⎣ ⎝ ⎠                 ⎦
      ω - diÖn tÝch cña tõng phÇn tö.
      Cuèi cïng cÇn gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh ®¹i sè:
                               p
                                     ∂E
                              ∑ ∂h e = 0                                             (2-31)
                              i =1        i

      C¸c Èn sè ph¶i t×m lμ trÞ sè cét n−íc h t¹i c¸c ®iÓm nót cña l−íi.




                                                                           n
      Víi sù hç trî cña m¸y tÝnh ®iÖn tö, ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n ®· trë thμnh th«ng
  dông vμ lμ mét c«ng cô m¹nh ®Ó gi¶i c¸c lo¹i bμi to¸n thÊm kh¸c nhau: cã ¸p vμ kh«ng




                                                                  v
  ¸p, æn ®Þnh vμ kh«ng æn ®Þnh, ph¼ng vμ kh«ng gian...

  §2.3. ThÊm qua nÒn ®Êt kh«ng ®ång nhÊt




                                                               d.
      Trong thùc tÕ x©y dùng gÆp nhiÒu tr−êng hîp ®Êt nÒn kh«ng ®ång nhÊt: nÒn gåm
  nhiÒu líp cã hÖ sè thÊm kh¸c nhau, nÒn dÞ h−íng... ViÖc gi¶i c¸c bμi to¸n thÊm lo¹i nμy
  ®· ®¹t ®−îc kÕt qu¶ kh¶ quan ®èi víi mét sè s¬ ®å sau:


                                                    ol
      I. NÒn thÊm gåm c¸c líp ®ång nhÊt víi hÖ sè thÊm kh¸c nhau
      1. HÖ sè thÊm trung b×nh
                          nc
      Kh¸i niÖm hÖ sè thÊm trung b×nh ktb ®−îc ¸p               t1 k1           q1
  dông trong tr−êng hîp c¸c líp ®Êt s¾p xÕp song song,                          q2
                                                                t2 k2                    T
  vμ dßng thÊm ch¶y däc theo c¸c líp ®Êt, hoÆc ch¶y
                                                                t3 k3           q3
  theo ph−¬ng th¼ng gãc víi mÆt c¸c líp ®Êt.
    .v

      a) Dßng thÊm ch¶y däc theo c¸c líp (h×nh 2-10)                    H×nh 2-10

      Tr−êng hîp nμy tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn:
   w


      - Dßng thÊm trong c¸c líp cã gradien thÊm nh− nhau;
      - L−u l−îng thÊm chung b»ng tæng c¸c l−u l−îng thÊm trong mçi líp.
      Tõ c¸c ®iÒu kiÖn nμy rót ra:
w



                              q = J.∑kiti;                        (a)
      MÆt kh¸c, trong m«i tr−êng thÊm t−¬ng ®−¬ng víi hÖ sè thÊm ktb ta cã:
w




                                      q = kTB.J.T = J.kTB.∑ti     (b)

      Tõ (a) vμ (b) rót ra:               k TB =
                                                   ∑ kit i ,                         (2-32)
                                                   ∑ ti
      Trong ®ã:
         ki - hÖ sè thÊm cña líp ®Êt cã chiÒu dμy ti;

                                                                                        35
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
            J - gradien thÊm chung cña miÒn.
         b. Dßng thÊm ch¶y th¼ng gãc víi c¸c líp (h×nh 2-11)
         Tr−êng hîp nμy tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn                                 h1
  sau:                                                                                  h2
                                                                                                     H
     - Dßng thÊm qua c¸c líp cã l−u l−îng nh−
                                                                                                h3
  nhau vμ b»ng q;
         - Tæn thÊt cét n−íc thÊm:
                                                           T           k1      k2        k3
                                 H = ∑hi,
                                                                       l1      l2        l3




                                                                                    n
       Trong ®ã hi lμ tæn thÊt cét n−íc thÊm qua                                 L
  líp thø i cã chiÒu dμy li, hÖ sè thÊm ki;
                                                               H×nh 2-11: Dßng thÊm ch¶y th¼ng gãc víi




                                                              v
         - Tæng chiÒu dμi cña ®−êng thÊm: L = ∑li                         mÆt ph©n c¸ch líp




                                                           d.
         Tõ c¸c ®iÒu kiÖn nμy rót ra:
                                           hi         q l
                                 q = ki       T ⇔ hi = . i ;
                                           li         T ki

                                 H = ∑ hi =
                                                 q
                                                 T
                                                     l

                                                      ol     T.H
                                                   ∑ ki ⇔ q = li
                                                       i
                                                             ∑k
                                                                i
                                                                              (c)
                             nc
         MÆt kh¸c, trong m«i tr−êng thÊm t−¬ng ®−¬ng cã hÖ sè thÊm lμ ktb' ta cã:
                                               H
                                 q = k 'TB .     .T                           (d)
                                               L
    .v

         Tõ (c) vμ (d) rót ra:
                                            L
                                 k 'TB =                                                        (2-33)
                                             l
                                           ∑ ki
   w


                                               i

                                                                ⎛           l⎞
      Trong tr−êng hîp ®Êt nÒn gåm 2 líp cã chiÒu dμy b»ng nhau ⎜ l1 = l2 = ⎟ , víi c¸c
                                                                ⎝          2⎠
w



  hÖ sè thÊm k1 ≠ k2, ta cã:
                                           2k1k 2
                                 k 'TB =
                                           k1 + k 2
w




         Còng víi nÒn nμy, khi dßng thÊm ch¶y däc theo c¸c líp ®Êt, c«ng thøc (2-32) cho ta:
                                           k1 + k 2
                                 k TB =
                                              2
         So s¸nh 2 trÞ sè nμy ta cã:


  36
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                          k TB (k1 + k 2 )2
                                =           > 1 hay kTB > k'TB
                          k 'TB   4k1k 2
      VËy dßng thÊm ch¶y däc theo c¸c líp sÏ dÔ dμng h¬n lμ ch¶y th¼ng gãc víi c¸c líp.

      2. Sù ®æi h−íng cña dßng thÊm khi v−ît qua ranh giíi gi÷a 2 líp ®Êt kh¸c nhau.
      S¬ ®å tÝnh to¸n trong tr−êng hîp chung nh− trªn h×nh 2-12.
      XÐt mét bã dßng ph©n tè cã l−u l−îng thÊm dq, ta cã:
                                     dh            dh
                          dq = k1.       ds1 = k 2      .ds2




                                                                                      n
                                     dl1           dl 2
      Trong ®ã:          ds1 = dl1tgα;




                                                             v
                         ds2 = dl2tgβ,
      Suy ra:            k1tgα = k2tgβ.




                                                          d.
                          tgβ k1
      VËy cã:                =                                                                          (2-34)
                          tgα k 2

      Râ rμng khi chªnh lÖch gi÷a k1, k2




                                                                                 dl1 = ds
                                                                                      tgα
  cμng nhiÒu th× gãc lÖch cña ®−êng dßng
  khi v−ît qua mÆt ph©n c¸ch cμng lín. Dùa
                                           ol
  vμo quy t¾c nμy, ta cã thÓ vÏ l−íi vμ gi¶i
                                                               ds


                                                                    a
                                                                        b


                                                                            β
                                                                                  c
                                                                                             B

                                                                                              ds1 =
                                                                                                       ds sin
                                                                                                      sin α
                                                                                                              β
                        nc
  bμi to¸n thÊm qua nÒn ®Êt gåm nhiÒu líp            k1        α                      e
                                                                                       ds cos
  kh¸c nhau. Chó ý r»ng, nÕu l−íi thÊm ë                                dl 2 =                β
                                                               k2                     sin α
  mét líp lμ l−íi vu«ng (ΔL = ΔS) th× khi
                                                    A
  v−ît sang líp bªn c¹nh, l−íi thÊm sÏ lμ
  l−íi ch÷ nhËt (c¸c « cã ΔL ≠ ΔS). Khi ®ã
    .v

                                                               H×nh 2-12: Dßng thÊm khi v−ît
  cÇn khèng chÕ trong tÊt c¶ c¸c « ®Òu cã                       qua ranh giíi gi÷a 2 líp ®Êt
  cïng tû sè ΔL/ΔS.
   w


      II. M«i tr−êng thÊm dÞ h−íng
      Trong thùc tÕ th−êng gÆp tr−êng hîp khèi ®Êt ®−îc cÊu t¹o tõ c¸c líp máng song
  song víi nhau. §ã lμ tr−êng hîp nÒn ®Êt thiªn nhiªn ®−îc h×nh thμnh theo kiÓu trÇm tÝch
w



  tõng líp, hay khèi ®Êt nh©n t¹o (®ª, ®Ëp, vïng bao quanh c«ng tr×nh) ®−îc ®¾p theo kiÓu
  ®Çm nÖn tõng líp. Khi ®ã, khèi ®Êt cã hÖ sè thÊm theo c¸c ph−¬ng lμ kh¸c nhau (m«i tr−êng
  thÊm dÞ h−íng). NÕu c¸c líp ®Êt lμ n»m ngang th× cã:
w




      - HÖ sè thÊm theo ph−¬ng ngang: kn = kmax;
      - HÖ sè thÊm theo ph−¬ng ®øng: k® = kmin.
     Bμi to¸n thÊm dÞ h−íng ®· ®−îc §akh¬le gi¶i b»ng ph−¬ng ph¸p biÕn ®æi t−¬ng
  ®−¬ng vÒ m«i tr−êng thÊm ®¼ng h−íng. Sau khi gi¶i ®−îc c¸c th«ng sè cña dßng thÊm



                                                                                                            37
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
  th× lμm phÐp biÕn ®æi ng−îc l¹i ®Ó biÕn m«i tr−êng thÊm tõ ®¼ng h−íng vÒ dÞ h−íng ®Ó
  cã kÕt qu¶ cuèi cïng. C¸ch biÕn ®æi nh− sau:
     §Çu tiªn, ta gi·n mäi thμnh phÇn th¼ng ®øng cña ®Êt nÒn theo tû sè a, nh−ng vÉn
  ®¶m b¶o l−u l−îng thÊm kh«ng ®æi. Theo phÐp gi·n ph−¬ng ®øng, ®é dèc thuû lùc theo
  ph−¬ng ®øng gi¶m ®i a lÇn. §Ó chØnh lý l¹i, ta ph¶i t¨ng hÖ sè thÊm ®øng lªn a lÇn:
                          k'® = ak® = akmin
      XÐt dßng thÊm theo ph−¬ng ngang. PhÐp gi·n ph−¬ng ®øng ®· lμm t¨ng mÆt c¾t −ít
  cña dßng thÊm ngang lªn a lÇn. Muèn b¶o ®¶m cho l−u l−îng thÊm kh«ng ®æi th× ph¶i




                                                                               n
                                                                k   k
  gi¶m hÖ sè thÊm theo ph−¬ng ngang xuèng a lÇn, tøc lμ: k ' n = n = max
                                                                 a    a




                                                              v
                                                                              1
       Sau phÐp biÕn ®æi, nÒn trë thμnh ®¼ng h−íng nªn ta cã: akmin =           k max , hay:
                                                                              a




                                                           d.
                                 k max
                           a=          ;                                                       (2-35)
                                 k min

       vμ:                kTB = k®' = k'n =       k max .k min                                 (2-36)


                                             ol
       Gi¶i bμi to¸n thÊm ®èi víi nÒn ®¼ng h−íng t−¬ng ®−¬ng nμy sÏ t×m ®−îc biÓu ®å ¸p
  lùc thÊm lªn ®¸y c«ng tr×nh, l−u l−îng thÊm q =                k max .k min .H.q r , biÓu ®å gradien
                         nc
  thÊm ë cöa ra... Cuèi cïng, dïng phÐp biÕn ®æi ng−îc l¹i, ta cã c¸c ®Æc tr−ng cña dßng
  thÊm thùc nh− sau:

       - L−u l−îng thÊm: q* = q = k max .k min .H.q r                                          (2-37)

                                           k max
    .v

       - Gradien thÊm ë cöa ra: J* =
                                 r               .J r                                          (2-38)
                                           k min

      D¹ng biÓu ®å ph©n bè ¸p lùc thÊm d−íi ®¸y c«ng tr×nh trªn nÒn cã c¸c líp ®Êt song
   w


  song nh− trªn h×nh 2-13a, b, c, trong ®ã ®−êng nÐt liÒn lμ khi c¸c líp n»m ngang; ®−êng
  nÐt ®øt lμ khi c¸c líp n»m nghiªng.
               a)                                 b)                               c)
w
w




                    H×nh 2-13: BiÓu ®å ¸p lùc thÊm lªn ®¸y c«ng tr×nh ®Õ ph¼ng


  38
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                            víi c¸c thÕ n»m kh¸c nhau cña ®Êt nÒn.


  §2.4. C¸c biÖn ph¸p phßng chèng thÊm cho nÒn ®Êt

      I. Kh¸i niÖm chung
      1. C¸c môc ®Ých phßng chèng thÊm
      Dßng thÊm g©y ra nh÷ng ¶nh h−ëng bÊt lîi ®èi víi c«ng tr×nh nh− ®· nªu ë §2.1.
  C¸c môc ®Ých phßng chèng thÊm cho nÒn ®Êt nh− sau:
      - H¹n chÕ l−îng n−íc thÊm;




                                                                      n
      - Gi¶m ¸p lùc thÊm d−íi b¶n ®¸y ®Ó t¨ng æn ®Þnh cho c«ng tr×nh;
      - Gi¶m gradien thÊm ë cöa ra ®Ó tr¸nh c¸c biÕn h×nh thÊm cho ®Êt nÒn.




                                                       v
      Tuú theo ®Æc ®iÓm cña c«ng tr×nh cã thÓ ®Æt ra ®ång thêi c¶ 3 môc tiªu trªn, hoÆc
  chØ mét sè trong ®ã. Ch¼ng h¹n, ®èi víi hå chøa th× cÇn h¹n chÕ l−u l−îng thÊm, cßn ®èi




                                                    d.
  víi mét sè lo¹i cèng th× yªu cÇu nμy lμ kh«ng b¾t buéc.
       Ngoμi ra, khi ®Ò xuÊt c¸c biÖn ph¸p c«ng tr×nh ®Ó phßng vμ chèng thÊm, cÇn ph©n
  tÝch c¸c ®iÒu kiÖn cô thÓ ®Ó tho¶ m·n c¶ 2 yªu cÇu lμ kü thuËt vμ kinh tÕ.

      2. C¸c nhËn xÐt ®Þnh h−íng

                                       ol
      VÒ mÆt phßng chèng thÊm, ta cã thÓ chia ®−êng viÒn thÊm cña c«ng tr×nh thμnh 3 ®o¹n:
                        nc
      - §o¹n gi÷a gåm b¶n ®¸y c«ng tr×nh;
      - §o¹n th−îng l−u: gåm c¸c bé phËn n»m phÝa tr−íc b¶n ®¸y;
      - §o¹n h¹ l−u: gåm c¸c bé phËn n»m phÝa sau b¶n ®¸y.
      Khi ph©n tÝch t¸c h¹i cña dßng thÊm, cÇn ®Æc biÖt chó ý tíi ¸p lùc thÊm d−íi b¶n
    .v

  ®¸y c«ng tr×nh vμ gradien thÊm ë cöa ra. Dùa vμo mét trong c¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh thÊm
  ®· nªu, ta cã thÓ rót ra c¸c nhËn xÐt sau ®©y:
      a) Khi t¨ng chiÒu dμi ®−êng viÒn thÊm th× gradien thÊm b×nh qu©n vμ l−u l−îng
   w


  thÊm sÏ gi¶m nhá. Khi rót ng¾n chiÒu dμi ®−êng viÒn, ta cã c¸c kÕt qu¶ ng−îc l¹i.
     b) Khi t¨ng chiÒu dμi ®o¹n th−îng l−u nh−ng vÉn gi÷ nguyªn kÝch th−íc c¸c bé phËn
  kh¸c th× ¸p lùc thÊm d−íi b¶n ®¸y c«ng tr×nh gi¶m nhá.
w



     c) Khi gi¶m chiÒu dμi ®o¹n h¹ l−u nh−ng vÉn gi÷ nguyªn kÝch th−íc c¸c bé phËn
  kh¸c th× ¸p lùc thÊm d−íi b¶n ®¸y c«ng tr×nh gi¶m nhanh.
      d) C¸c ®o¹n ®−êng viÒn th¼ng ®øng bè trÝ hîp lý sÏ cã t¸c dông lín trong viÖc tiªu
w




  hao cét n−íc thÊm so víi c¸c ®o¹n n»m ngang cã cïng ®é dμi. Sau ®©y, chóng ta xem
  xÐt mét sè biÖn ph¸p phßng chèng thÊm th−êng dïng.

      II. C¸c biÖn ph¸p phßng chèng thÊm
      1. S©n tr−íc



                                                                                       39
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      S©n tr−íc ®−îc bè trÝ ë phÝa th−îng l−u tiÕp gi¸p víi b¶n ®¸y (vÝ dô nh− trªn h×nh 2-14).
  Nã cã t¸c dông nhiÒu mÆt, nh−ng chñ yÕu lμ gi¶m l−u l−îng thÊm vμ gi¶m ¸p lùc thÊm
  lªn b¶n ®¸y c«ng tr×nh.

                   t min

                                            t

                              H×nh 2-14: Bè trÝ s©n tr−íc b»ng ®Êt sÐt

       S©n tr−íc lμ biÖn ph¸p c«ng tr×nh thÝch hîp khi tÇng thÊm dμy, hoÆc ®Þa chÊt nÒn




                                                                          n
  kh«ng cho phÐp ®ãng cõ. KÕt cÊu vμ kÝch th−íc s©n tr−íc ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu c¬
  b¶n sau: Ýt thÊm n−íc, cã tÝnh mÒm, dÔ thÝch øng víi biÕn h×nh cña nÒn, dïng mét lo¹i




                                                          v
  vËt liÖu. S©n tr−íc cã thÓ lμm b»ng ®Êt sÐt, ®Êt pha sÐt, v¶i chèng thÊm, bªt«ng ¸tphan,
  bªt«ng th−êng hoÆc bªt«ng cèt thÐp. Lo¹i s©n b»ng bªt«ng vμ bªt«ng cèt thÐp cã khi
  ®−îc neo chÆt vμo b¶n ®¸y ®Ó t¨ng æn ®Þnh chèng tr−ît cña c«ng tr×nh (®èi víi




                                                       d.
  c«ng tr×nh nhÑ trªn nÒn ®Êt).
       C¸c kÝch th−íc c¬ b¶n cña s©n tr−íc nh− sau:
      a) ChiÒu dµi: ChiÒu dμi s©n (Ls) ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c yªu cÇu kinh tÕ vμ kü thuËt.


                                            ol
  Th−êng s¬ bé ®Þnh tr−íc Ls, sau ®ã tiÕn hμnh tÝnh to¸n thÊm vμ æn ®Þnh c«ng tr×nh, dùa
  vμo c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n nμy ®Ó ®iÒu chØnh l¹i Ls cho hîp lý.
       C«ng thøc kinh nghiÖm ®Ó s¬ bé ®Þnh Ls nh− sau:
                           nc
                           Ls = (3 ÷ 5)H,                                               (2-39)
       Trong ®ã: H - ®é chªnh cét n−íc tr−íc vμ sau c«ng tr×nh.
       Theo Ughintrut, chiÒu dμi tèi ®a cña s©n tr−íc x¸c ®Þnh nh− sau:
    .v

                                         kS
                           Lsmax = 2        t tb .T                                     (2-40)
                                         kn

       Trong ®ã:
   w


          ks vμ kn - hÖ sè thÊm cña vËt liÖu lμm s©n tr−íc vμ cña ®Êt nÒn;
          ttb - chiÒu dμy trung b×nh cña s©n tr−íc;
          T - chiÒu dμy cña nÒn thÊm d−íi s©n.
w



       b) ChiÒu dµy:
       - Theo yªu cÇu chèng thÊm xuyªn thñng s©n:
w




                                  ΔH
                           ts ≥                                                         (2-41)
                                  J cp

       Trong ®ã:
          ΔH - ®é chªnh cét n−íc gi÷a mÆt trªn vμ mÆt d−íi cña s©n t¹i mÆt c¾t tÝnh to¸n;



  40
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
          Jcp - gradien thÊm cho phÐp cña vËt liÖu lμm s©n, víi ®Êt sÐt: Jcp = 4 ÷ 6; víi bªt«ng:
  Jcp = 10 ÷ 20.
      - Theo yªu cÇu thi c«ng, cÊu t¹o: ®èi víi bªt«ng th−êng chän t ≥ 0,4m. Víi
  ®Êt sÐt: ë ®Çu s©n, t® ≥ 0,5 ÷ 1,0m; ë cuèi s©n chç tiÕp gi¸p víi b¶n ®¸y, tc ≥ 1,0m. Khi
  dïng ®Êt thÞt lμm s©n, ph¶i t¨ng bÒ dμy lªn 20 ÷ 30% so víi ®Êt sÐt.
      Chç tiÕp gi¸p s©n tr−íc vμ b¶n ®¸y c«ng tr×nh ph¶i ®¶m b¶o chèng thÊm tèt, tr¸nh
  dßng thÊm l¸ch qua khe tiÕp xóc. Th−êng lμm mÐp th−îng l−u b¶n ®¸y kiÓu dèc nghiªng
  (h×nh 2-14).
      Trªn mÆt s©n tr−íc lμm b»ng vËt liÖu dÎo cÇn tr¶i mét líp ®Êt c¸t sái dμy 10 ÷ 15cm




                                                                           n
  ®Ó b¶o vÖ s©n chèng nøt nÎ vμ xãi. §èi víi ®Ëp trμn ng−ìng thÊp, ®Ó chèng xãi cho s©n
  tr−íc cÇn dïng líp phñ b»ng ®¸ l¸t, ®¸ x©y hoÆc b¶n bªt«ng, bªt«ng cèt thÐp.




                                                         v
      2. Cõ chèng thÊm




                                                      d.
      a) Bè trÝ cõ: Cõ ®ãng vai trß quan träng trong viÖc tiªu hao cét n−íc thÊm. NÕu tÇng
  thÊm trong nÒn lμ ®Êt hoÆc c¸t sái kh«ng dμy th× biÖn ph¸p chèng thÊm tèt nhÊt lμ ®ãng
  cõ s©u vμo tÇng Ýt thÊm tõ 0,5 ÷ 1,0m. NÕu trong nÒn cã kÑp mét líp ®Êt thÊm m¹nh th×
  cÇn ®ãng cõ c¾t ngang líp ®ã.


                                           ol
      §èi víi nÒn ®Êt kh«ng dÝnh, tÇng thÊm rÊt dμy th× th−êng lμm s©n tr−íc vμ ®ãng mét
  hμng cõ ë mÐp th−îng l−u b¶n ®¸y (hμng cõ chÝnh S2). Khi nÒn lμ c¸t nhá, cã thÓ ®ãng
  thªm mét hμng cõ ë mÐp th−îng l−u s©n tr−íc (S1) ®Ó gi¶m ¸p lùc thÊm lªn b¶n ®¸y
                          nc
  c«ng tr×nh. Cßn khi cÇn gi¶m Jra th× cã thÓ ®ãng thªm mét hμng cõ S3 kh«ng s©u ë tr−íc
  cöa ra. Tuy nhiªn, cõ S3 sÏ lμm t¨ng ¸p lùc thÊm d−íi b¶n ®¸y, v× vËy ®é s©u cña S3 cÇn
  ®−îc luËn chøng th«ng qua tÝnh to¸n.
      §é s©u cña c¸c hμng cõ ®−îc x¸c ®Þnh qua tÝnh thÊm vμ theo ®iÒu kiÖn thi c«ng. §é
    .v

  s©u ®ãng cõ tèi thiÓu lμ Smin = 2,5 ÷ 3,0m.
      - §é s©u cõ chÝnh th−êng kho¶ng S2 = (0,6 ÷ 1,0)H;
      - Cõ ë mÐp th−îng l−u: S1 < S2;
   w


      - Kho¶ng c¸ch gi÷a 2 cõ ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn:
                           L > (S1 + S2)
w



      - NÕu d−íi ®¸y c«ng tr×nh cã thiÕt bÞ tho¸t n−íc th× ph¶i ®Æt xa cõ mét kho¶ng lín
  h¬n 0,5S2.
      - §iÒu kiÖn khèng chÕ ®é s©u cõ S3 nh− sau:
w




                                 ⎛ 1   1 ⎞
                           S 3 < ⎜ ÷ ⎟ T;                                                 (2-42)
                                 ⎝ 15 10 ⎠
                                 ⎛ 1  1 ⎞
                           S 3 < ⎜ ÷ ⎟ .L 0                                               (2-43)
                                 ⎝ 30 20 ⎠
      Trong ®ã:

                                                                                              41
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
            T - chiÒu dμy cña tÇng thÊm;
            Lo - chiÒu dμi h×nh chiÕu b»ng cña ®−êng viÒn thÊm.
      H×nh 2-15 tr×nh bμy c¸c s¬ ®å c¬ b¶n liªn kÕt cõ chÝnh víi c«ng tr×nh. S¬ ®å
  2-15a lμ kÐm h¬n c¶ v× dÔ t¹o thμnh 1 khe thÊm n−íc. S¬ ®å 2-15c ®−îc sö dông trong
  tr−êng hîp ®ãng cõ ®Ó t¨ng kh¶ n¨ng chèng tr−ît cho c«ng tr×nh vμ nÒn.


                                                                            25




                                                                                 25




                                                                                           n
        a)




                                                                v
                                                                                 15




                                                             d.
                                                      c)
       b)




                                                 ol
                      H×nh 2-15: C¸c s¬ ®å liªn kÕt gi÷a cõ chÝnh víi c«ng tr×nh

     b) CÊu t¹o: Cõ cã thÓ lμm b»ng gç, thÐp hoÆc bªt«ng cèt thÐp. Tuy nhiªn, lo¹i cõ gç
  ngμy nay Ýt ®−îc sö dông do gi¸ thμnh cao vμ kÐm bÒn.
                              nc
      - Cõ thÐp: Cõ thÐp cã −u ®iÓm næi bËt lμ chèng thÊm tèt, bÒn, cã thÓ dïng cho
  mäi lo¹i nÒn kh«ng ph¶i ®¸, nÒn cã lÉn cuéi, sái. Lo¹i cõ nμy cã kh¶ n¨ng liªn kÕt
  gi÷a c¸c b¶n tèt, chÞu ®−îc ¸p lùc cao. C¸c khíp cõ rÊt khoÎ vμ ®ñ lín, t¨ng ®−îc ®é
  cøng cña cõ nh−ng vÉn cho phÐp v¸n cõ quay ®−îc mét gãc ®é nhÊt ®Þnh quanh khíp
    .v

  nèi (h×nh 2-16).
       §é s©u ®ãng cõ cã thÓ ®¹t 25m; khi dïng biÖn ph¸p hμn nèi cõ th× cã thÓ ®ãng s©u
  tíi 40m. V¸n cõ cã c¸c lo¹i: ph¼ng, ch÷ U, ch÷ Z (h×nh 2-16a, b, c).
   w


     Cõ thÐp cã nh−îc ®iÓm lμ gi¸ thμnh cao nªn chØ ®−îc sö dông cho nh÷ng c«ng tr×nh
  quan träng.
                            22                                   16
w



                                                                                           20,22
                6,1                                   6,1
                                 6,1




                                                                      6,1




                                                                                      10
                       18




                                                            18
       6




                                                 6
w




                       28,1                                 22,1
                         a)                                 b)                               c)

                                       H×nh 2-16: CÊu t¹o c¸c lo¹i cõ thÐp




  42
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      - Cõ bªt«ng cèt thÐp: Cõ nμy cã thÓ ®ãng trong mäi lo¹i nÒn kh«ng ph¶i ®¸. Cã thÓ
  dïng lo¹i cã méng h×nh tam gi¸c, h×nh thang, (h×nh 2-17) hoÆc d¹ng khíp theo kiÓu cõ
  thÐp. Tuú theo c«ng dông vμ ®iÒu kiÖn chÞu lùc cña cõ mμ lùa chän kÝch th−íc cña cõ
  cho phï hîp. Th−êng bÒ dμy bªt«ng cèt thÐp tõ 10 ÷ 50cm; bÒ réng 50 ÷ 60cm.
          a)
                                                          c)


                     10




                                                                     t
                                                     79
    103




                                                                              d
                               400

                                                                                        H




                                                                             n
      b)
                          8
                 δ




                                     90




                                                             v
                                                                               B
                              300




                                                          d.
                  H×nh 2-17: CÊu t¹o vµ kÝch th−íc mét sè b¶n cõ b»ng bªt«ng cèt thÐp




          3. Ch©n khay
                                            ol
      Ch©n khay ®−îc ®óc liÒn víi b¶n ®¸y c«ng tr×nh, bÊm s©u vμo nÒn ®Ó t¨ng æn ®Þnh
                              nc
  cho c«ng tr×nh. VÒ mÆt chèng thÊm, ch©n khay cã t¸c dông nh− mét cõ ng¾n.
      Ch©n khay th−êng bè trÝ ë 2 ®Çu b¶n ®¸y. ChiÒu s©u 2 ch©n khay th−êng lμ b»ng
  nhau, nh−ng khi cÇn t¨ng æn ®Þnh chèng tr−ît cho c«ng tr×nh th× cã thÓ lμm ch©n khay
  th−îng l−u s©u h¬n ®Ó t¹o mÆt tr−ît nghiªng vÒ phÝa th−îng l−u (h×nh 2-18b).
    .v
   w


                              a)                                                   b)
w



                              H×nh 2-18: C¸c h×nh thøc bè trÝ ch©n khay
w




  §2.5. BiÕn h×nh thÊm cña ®Êt nÒn vμ biÖn ph¸p phßng, chèng
      Dßng thÊm d−íi nÒn c«ng tr×nh, trong nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh cã thÓ g©y ra
  nh÷ng biÕn h×nh thÊm bÊt lîi cho c«ng tr×nh mμ trong thiÕt kÕ cÇn ph¶i xem xÐt ®Ó t×m
  ra biÖn ph¸p phßng chèng thÝch hîp.



                                                                                            43
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
       I. C¸c biÕn h×nh thÊm th«ng th−êng
      §©y lμ nh÷ng lo¹i biÕn h×nh thÊm th−êng x¶y ra vμ cã thÓ kiÓm tra ®−îc b»ng tÝnh
  to¸n trªn c¬ së c¸c quy luËt th«ng th−êng cña vËt lý, c¬ häc.

       1. Xãi ngÇm c¬ häc
       a) HiÖn t−îng: Trong nÒn ®Êt kh«ng dÝnh hoÆc Ýt dÝnh, khi l−u tèc thÊm v−ît qu¸
  mét giíi h¹n nμo ®ã th× x¶y ra hiÖn t−îng c¸c h¹t nhá bÞ ®Èy lät qua c¸c kÏ hë gi÷a c¸c
  h¹t lín. Khi ®ã, ®é rçng trong ®Êt nÒn t¨ng lªn, l−u tèc thÊm t¨ng lªn vμ cã kh¶ n¨ng
  cuèn theo c¸c h¹t ®Êt lín h¬n. §ã lμ hiÖn t−îng xãi ngÇm c¬ häc. Khi hiÖn t−îng nμy




                                                                      n
  tiÕp tôc ph¸t triÓn th× sÏ lμm t¨ng nhanh l−u l−îng thÊm vμ lμm t¨ng ®é rçng cña ®Êt nÒn,
  sinh ra lón kh«ng ®Òu vμ dÉn ®Õn lμm mÊt æn ®Þnh cña c«ng tr×nh.




                                                      v
      Cã tr−êng hîp dßng thÊm chØ lμm xãi mét l−îng nhÊt ®Þnh c¸c h¹t ®Êt nhá, lμm t¨ng
  l−u l−îng thÊm nh−ng ch−a ph¸ vì khung kÕt cÊu cña ®Êt vμ ch−a g©y mÊt æn ®Þnh
  c«ng tr×nh.




                                                   d.
      Trong qu¸ tr×nh xãi ngÇm còng cã tr−êng hîp c¸c khe hë gi÷a nh÷ng h¹t ®Êt lín bÞ
  c¸c h¹t ®Êt kh«ng tr«i qua ®−îc bÞt l¹i, kÏ hë nhá ®i, dÇn dÇn hiÖn t−îng xãi ngÇm chÊm
  døt. Khi ®ã trong ®Êt nÒn h×nh thμnh mét tÇng läc tù nhiªn, cã c¸c h¹t ®Êt ph©n bè tõ


                                          ol
  nhá ®Õn lín theo chiÒu dßng thÊm. §©y gäi lμ hiÖn t−îng ®äng ngÇm.
      C¸c ®iÒu kiÖn ph¸t sinh hoÆc chÊm døt xãi ngÇm c¬ häc rÊt phøc t¹p vμ phô thuéc
  nhiÒu yÕu tè (kÕt cÊu cña ®Êt, thμnh phÇn h¹t, sù s¾p xÕp ngÉu nhiªn cña c¸c h¹t...). §·
                         nc
  cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng x¸c ®Þnh l−u tèc thÊm giíi h¹n sinh xãi ngÇm, nh− c¸c
  c«ng thøc cña Xtèc, Tim, §¬giattin... Tuy nhiªn, do tÝnh phøc t¹p cña hiÖn t−îng nμy,
  c¸ch tiÕp cËn hîp lý nhÊt lμ sö dông c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu thùc nghiÖm. V.S.Ixt«mina
  (Nga) ®· tiÕn hμnh hμng lo¹t sªri thÝ nghiÖm vμ ®i ®Õn nhËn ®Þnh r»ng ®èi víi ®Êt kh«ng
  dÝnh th× gradien thÊm giíi h¹n xãi ngÇm c¬ häc chñ yÕu phô thuéc vμo hÖ sè kh«ng ®Òu
    .v

  h¹t cña ®Êt η = d60/d10, trong ®ã d60 vμ d10 lμ ®−êng kÝnh c¸c m¾t sμng cho lät 60% vμ
  10% träng l−îng mÉu ®Êt thÝ nghiÖm. Trªn h×nh 2-19, ®−êng cong liÒn nÐt biÓu diÔn
  quan hÖ Jgh ~ η, cßn ®−êng nÐt ®øt thÓ hiÖn trÞ sè gradien xãi ngÇm cho phÐp:
   w


                                   J gh
                          J cp ≥                                                    (2-44)
                                   m
       Trong ®ã: m - hÖ sè an toμn.
w
w




  44
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
           Jgh
           2,0


           1,5


           1,0

                                  Jgh =f(η)
           0,5




                                                                          n
                          [J] =f(η)                                                  d 60
           0                                                                    η=
                     5      10        15      20           25   30   35    40        d 10




                                                               v
                          H×nh 2-19: BiÓu ®å quan hÖ Jgh ~ η; Jcp ~ η




                                                            d.
      b) Xö lý chèng xãi ngÇm c¬ häc. Vïng nguy hiÓm vÒ xãi ngÇm lμ chç dßng thÊm
  tho¸t ra h¹ l−u. §Ó chèng xãi ngÇm c¬ häc, cÇn ph¶i lμm thiÕt bÞ tho¸t n−íc d¹ng tÇng
  läc ng−îc.
      TÇng läc ng−îc ®−îc t¹o thμnh tõ mét sè líp vËt liÖu kh«ng dÝnh (c¸t, cuéi sái, d¨m)


                                           ol
  cã ®−êng kÝnh h¹t t¨ng dÇn theo chiÒu dßng thÊm. Khi thiÕt kÕ tÇng läc ng−îc ph¶i ®¶m
  b¶o c¸c nguyªn t¾c sau:
      - C¸c h¹t trong mçi líp kh«ng ®−îc di ®éng.
                         nc
      - C¸c h¹t ®Êt ®−îc b¶o vÖ kh«ng lät vμo tÇng läc ng−îc. Tr−êng hîp ®Æc biÖt cã
  thÓ cho phÐp c¸c h¹t ®Êt rÊt nhá qua tÇng läc ng−îc, nh−ng ®Êt kh«ng sinh ra biÕn
  h×nh nguy hiÓm.
      - C¸c h¹t cña mét líp kh«ng ®−îc chui qua kÏ hë cña líp cã h¹t lín h¬n.
    .v

      - TÇng läc kh«ng bÞ t¾c.
                                           Lç tho¸t n−íc
   w


                                           §¸ d¨m - 20cm
w



                                           C¸t th« - 20cm

                   H×nh 2-20: Bè trÝ c¸c líp läc ng−îc ë cöa ra cña dßng thÊm
w




     HiÖn nay, trong x©y dùng thuû lîi ®ang sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau ®Ó
  chän tÇng läc ng−îc. Mét sè ph−¬ng ph¸p th«ng dông nh− sau:
      - TÝnh theo QPTL C5-75 (dÞch tõ Quy ph¹m cña Liªn X«). ViÖc tÝnh theo Quy ph¹m
  nμy th−êng gÆp khã kh¨n do ph¶i tÝnh thö dÇn nhiÒu lÇn, khã ¸p dông trong thùc tÕ.
      - TÝnh theo tiªu chuÈn cña c¸c n−íc ph¸t triÓn. C¸c tiªu chuÈn nμy th−êng ®¬n gi¶n,
  dÔ ¸p dông. Nguyªn t¾c thiÕt kÕ tÇng läc ng−îc ®−îc ®¶m b¶o bëi c¸c ®iÒu kiÖn sau:

                                                                                            45
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      1. §Êt ®−îc b¶o vÖ kh«ng bÞ cuèn tr«i vμo líp läc, hoÆc vËt liÖu líp h¹t nhá kh«ng
  bÞ cuèn tr«i vμo kÏ hë líp h¹t lín:
                                D15
                                    ≤5                                               (2-45)
                                d85
       2. §¶m b¶o kh¶ n¨ng tho¸t n−íc thÊm:
                                D15
                                    ≥5                                               (2-46)
                                d15
      Ngoμi ra, cÇn khèng chÕ hμm l−îng nh÷ng h¹t mÞn cña vËt liÖu lμm läc cã ®−êng




                                                                       n
  kÝnh nhá h¬n hoÆc b»ng 0,074mm kh«ng ®−îc v−ît qu¸ 5% theo träng l−îng.
     3. VËt liÖu líp läc cã cÊp phèi hîp lý, ®¶m b¶o kh«ng bÞ ph©n tÇng, t¸ch líp khi vËn




                                                      v
  chuyÓn, vμ kh¶ n¨ng nÐn chÆt tèt:
                               η ≤ 20                                                (2-47)




                                                   d.
     4. ChØ cÇn thiÕt kÕ läc 1 líp nÕu D85 lín h¬n 2 lÇn ®−êng kÝnh lín nhÊt cña lç tho¸t
  n−íc ë tÊm bªt«ng hoÆc kÏ hë lín nhÊt gi÷a c¸c viªn ®¸ l¸t.
      Trong c¸c c«ng thøc trªn, ch÷ D chØ ®−êng kÝnh h¹t cña líp h¹t lín; ch÷ d chØ ®−êng



                                         ol
  kÝnh h¹t cña líp h¹t nhá liÒn kÒ (khi tÝnh cho líp ®Çu tiªn cña tÇng läc th× d lμ ®−êng
  kÝnh h¹t cña ®Êt ®−îc b¶o vÖ); c¸c chØ sè 15, 50, 85 t−¬ng øng lμ sè phÇn tr¨m cña träng
  l−îng mÉu bÞ lät xuèng d−íi m¾t sμng ®ang xÐt.
                         nc
       VÒ chiÒu dμy cña líp läc, nÕu tÝnh theo lý thuyÕt th× th−êng rÊt nhá. V× vËy trong
  thiÕt kÕ quy ®Þnh chiÒu dμy tèi thiÓu theo h×nh thøc vμ ®iÒu kiÖn thi c«ng. VÝ dô, víi líp
  läc n»m ngang, t ≥ 15 ÷ 30cm; läc kiÓu èng khãi t ≥ 40cm; vïng chuyÓn tiÕp gi÷a c¸c
  khèi ®Êt ®¾p: t ≥ 1 ÷ 1,5m.
    .v

       2. Xãi tiÕp xóc
      Khi dßng thÊm ch¶y song song víi mÆt ph©n c¸ch c¸c líp vËt liÖu h¹t rêi, nÕu cÊp
  phèi h¹t cña c¸c líp kh«ng hîp lý vμ gradien thÊm ®ñ lín th× sÏ x¶y ra hiÖn t−îng c¸c
   w


  h¹t cña líp nhá bÞ cuèn tr«i vμo kÏ hë cña líp h¹t lín vμ bÞ tr«i theo dßng thÊm. HiÖn
  t−îng nμy gäi lμ xãi tiÕp xóc.
w
w




  46
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      §Ó ®Ò phßng xãi tiÕp xóc, cÇn chän hÖ sè                 D 50
                                                         ξ=
                                                               d 50
  chuyÓn tiÕp cì h¹t cña c¸c líp kÒ nhau tho¶ m·n
                                                                 36
  ®å thÞ trªn h×nh 2-21, trong ®ã:
                                                                 32
           D                                                              Khu vùc kh«ng cho phÐp
        ξ = 50 - hÖ sè chuyÓn tiÕp cì h¹t;                       28
           d50
                                                                 24
        D50 - ®−êng kÝnh b×nh qu©n cña líp h¹t lín;              20
                                                                                        Khu vùc cho phÐp
        d50 - ®−êng kÝnh b×nh qu©n cña líp h¹t nhá;              16

                                                                 12




                                                                                  n
             D 60
        H=        - hÖ sè kh«ng ®Òu cña líp h¹t lín;
             D10                                                      8

                                                                      4




                                                          v
           d
        η = 60 - hÖ sè kh«ng ®Òu cña líp h¹t nhá.                                                               H
           d10                                                        0       1     2      3       4        5   η




                                                       d.
      §å thÞ h×nh 2-21 ®−îc lËp víi dßng thÊm ë        H×nh 2-21: §å thÞ ®Ó kiÓm tra xãi ngÇm
  mÆt tiÕp xóc cã J ≤ 1,3.                                           tiÕp xóc


        HÖ sè chuyÓn tiÕp gi÷a 2 líp th−êng chän ξ ≤ 3 ÷ 10.

        3. §Èy tråi ®Êt (®ïn ®Êt do thÊm)
                                          ol
      a) HiÖn t−îng: §Èy tråi ®Êt x¶y ra ë nÒn ®Êt dÝnh, t¹i vïng cöa ra cña dßng thÊm,
                          nc
  khi ¸p lùc ®Èy ng−îc cña dßng thÊm v−ît qu¸ lùc gi÷ khèi ®Êt (träng l−îng b¶n th©n, lùc
  dÝnh vμ ma s¸t víi c¸c khèi xung quanh).
       XÐt mét khèi ®Êt trong miÒn thÊm cã kÝch th−íc theo mçi chiÒu b»ng ®¬n vÞ. ¸p lùc
  thuû ®éng lªn khèi ®Êt nμy lμ Wth = γJ, trong ®ã γ - träng l−îng riªng cña n−íc;
    .v

  J - gradien thÊm trung b×nh cña khèi tÝnh to¸n.
      T¹i vïng cöa ra cña dßng thÊm (h×nh 2-
  22), lùc Wth cã h−íng tõ d−íi lªn trªn, ng−îc
   w


  chiÒu víi träng l−îng b¶n th©n ®Êt. Tr−êng
                                                                                           t
  hîp khèi ®Êt ng©m trong n−íc, träng l−îng cña                           B
                                                                                                                    0.0
  nã lμ: G = γ®n x 1, trong ®ã γ®n - träng l−îng
w



  riªng cña ®Êt ë tr¹ng th¸i ®Èy næi, γ®n = γ2-                       S

  γ(1 - n); ë ®©y γ2- träng l−îng riªng cña ®Êt                           A
                                                                                                                H
                                                                                                                n
  kh«; n - ®é rçng cña ®Êt nÒn.
w




                                                                                                       2H
      NÕu bá qua lùc ma s¸t vμ lùc dÝnh, khèi                                                           n
                                                                                           3H
  ®Êt sÏ ë tr¹ng th¸i c©n b»ng giíi h¹n khi Wth =              7H 6H 5H 4H                  n
                                                                n  n  n n
  G, hay: γJ = γ2 - γ(1 - n).
        TrÞ sè gradien thÊm giíi h¹n ®Èy tråi ®Êt sÏ    H×nh 2-22: S¬ ®å tÝnh to¸n ®Èy tråi
  lμ:                                                        ®Êt ë h¹ l−u c«ng tr×nh




                                                                                                                    47
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                             γ2
               J gh =           − (1 − n)                                                                       (2-48)
                              γ
       NÕu trong thùc tÕ, t¹i vïng cöa ra cña dßng thÊm cã Jra > Jgh th× khèi ®Êt sÏ bÞ ®Èy
  tråi tõ d−íi lªn trªn, lμm cho c«ng tr×nh bÞ mÊt æn ®Þnh (nghiªng, lËt, tr−ît...).
        b) BiÖn ph¸p phßng chèng ®Èy tråi ®Êt
       §Ó phßng chèng ®Èy tråi ®Êt, ngoμi c¸c biÖn ph¸p kÐo dμi ®−êng viÒn thÊm ®Ó gi¶m
  Jra nh− ®· nªu ë §2.4, cßn cã thÓ trùc tiÕp lμm tÇng gia träng ë khu vùc cöa ra.
       XÐt tr−êng hîp phæ biÕn khi c«ng tr×nh cã ch©n khay c¾m vμo nÒn nh− ë h×nh 2-22.




                                                                                              n
  §iÒu kiÖn c©n b»ng giíi h¹n cña cét ®Êt cã chiÒu cao lμ S, bÒ réng ®¸y b»ng 1 ®èi víi
  bμi to¸n ph¼ng nh− sau:




                                                                      v
                                  γhc x 1 = γ®n.S x 1 + γp.t x 1 + C x S,                                       (2-49)
        Trong ®ã: hc - cét n−íc thÊm ë ®¸y ch©n khay (®iÓm A);




                                                                   d.
                       t - chiÒu dμy líp gia träng;
                       γp - träng l−îng riªng cña líp gia träng;
                       C - lùc dÝnh ®¬n vÞ.



                                                           ol
      Tr−êng hîp ®Êt nÒn t¹i khu vùc dßng thÊm tho¸t ra cã vÕt nøt hay mét khuyÕt tËt
  nμo kh¸c, th−êng lÊy C = 0. Khi ®ã, chiÒu dμy t cña tÇng gia träng sÏ lμ:

                                   t≥
                                          γ      γ
                                            h c − dn S
                                 nc
                                                                                                                (2-50)
                                         γp       γp

        4. §ïn ®Êt tiÕp xóc
       §èi víi nÒn ®Êt dÝnh, khi thiÕt kÕ tÇng gia träng theo c«ng thøc (2-50) sÏ ®¶m b¶o
    .v

  kh«ng sinh ®Èy tråi c¶ m¶ng lín ®Êt ë h¹ l−u. Nh−ng nÕu tÇng gia träng cÊu t¹o b»ng vËt
  liÖu hßn lín (®¸ l¸t, ®¸ ®æ...) vμ gi÷a c¸c hßn cã khe hë th× dßng thÊm cã thÓ ®Èy bong
  tõng phÇn ®Êt nÒn t¹i vÞ trÝ c¸c khe hë. §ã lμ hiÖn t−îng ®ïn ®Êt tiÕp xóc (h×nh 2-23a).
                                                   I
   w


                                                  D50 mm                         I
                                             30                              D50 mm                 δ=1,5 cm
                                                                           240
                                             25
                                                                           200
                         2
                                                                                                     δ=1,0 cm
w



              D0                             20                            160
    δ
                                                                           120
                                             15
                                                                            80
                                                                                                    δ=0,5 cm
w




                                    4        10
                                                                            40
                   3
       a)                                    5                                                                       D' 60
                                                                                                                H=
                                                                            0
                                                                                      4   8    12     16   20        D'10
                                                                              D' 60
                                        b)   0         2   4   6   8   10 η = D'10            c)

                                  H×nh 2-23: a) S¬ ®å ®ïn ®Êt tiÕp xóc;
               b, c) C¸c ®å thÞ dïng ®Ó chän vËt liÖu lµm líp thø nhÊt cña tÇng läc ng−îc.


  48
 www.vncold.vn                  Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
    §Ó ng¨n ngõa ®ïn ®Êt tiÕp xóc, cÇn h¹n chÕ khe hë gi÷a c¸c hßn cña tÇng gia träng
 b»ng c¸ch ®Æt mét líp ®Öm trung gian b»ng sái cuéi hoÆc d¨m d¹ng tÇng läc ng−îc. NÕu
  ®Êt nÒn cã chØ sè dÎo Wn > 7 ÷ 10 vμ ®é b·o hoμ G > 0,85 th× c¸c sè liÖu ®Æc tr−ng D50
                                                                                      I

              I
            D 60
  vμ HI =     I
                 cña vËt liÖu líp ®Öm thø nhÊt cã thÓ chän theo ®å thÞ h×nh 2-23b, c, trong
            D10
  ®ã trÞ sè δ = 0,5; 1,0; 1,5 cm lμ ®é s©u líp bong trãc cho phÐp cña nÒn ®Êt sÐt.

      II. C¸c biÕn h×nh thÊm ®Æc biÖt
      Ngoμi c¸c d¹ng biÕn h×nh thÊm th«ng th−êng nãi trªn, trong m«i tr−êng thÊm cßn cã




                                                                        n
  thÓ xÈy ra c¸c d¹ng biÕn h×nh thÊm ®Æc biÖt do tån t¹i c¸c khe hë, khuyÕt tËt trong ®ã. C¸c
  khe hë, khuyÕt tËt nμy ®−îc h×nh thμnh do nhiÒu nguyªn nh©n kh¸c nhau (xãi ngÇm, lón




                                                       v
  kh«ng ®Òu, vÕt nøt trong ®Êt, rÔ c©y môc n¸t, ®éng vËt ®μo hang...). VÞ trÝ cña khuyÕt tËt
  cã thÓ ë bÊt cø chç nμo trong miÒn thÊm vμ nãi chung, kh«ng thÓ dù kiÕn tr−íc ®−îc.




                                                    d.
      Khi trong nÒn (hay b¶n th©n c«ng tr×nh ®Êt) cã tån t¹i c¸c khe hë, khuyÕt tËt nh−
  vËy, d−íi t¸c dông cña cét n−íc thÊm (cét n−íc chªnh lÖch th−îng - h¹ l−u c«ng tr×nh)
  sÏ h×nh thμnh c¸c hang thÊm tËp trung. Dßng thÊm sÏ ®i theo con ®−êng ng¾n nhÊt nèi



                                              ol
  c¸c hang thÊm tËp trung, khi ®ã chiÒu dμi ®−êng thÊm bÞ rót ng¾n, gradien thÊm t¨ng
  nhanh, kh¶ n¨ng ph¸ ho¹i cña dßng thÊm lμ rÊt lín. D¹ng ph¸ ho¹i nμy cña dßng thÊm
  gäi lμ ph¸ ho¹i ®Æc biÖt, kh«ng thÓ dù kiÕn tr−íc ®−îc vÞ trÝ, quy m« vμ møc ®é h− háng
  cña nÒn vμ c«ng tr×nh.
                         nc
      §Ó kiÓm tra kh¶ n¨ng ph¸ ho¹i ®Æc biÖt cña nÒn vμ c«ng tr×nh, chØ cã thÓ sö dông
  c¸c ®¹i l−îng gradien thÊm trung b×nh cho toμn miÒn, gäi lμ ®é bÒn thÊm ®Æc biÖt hay ®é
  bÒn thÊm chung:
                          JK < JKCP,                                                  (2-51)
    .v

      Trong ®ã:
      JK - gradien thÊm chung cña nÒn hay c«ng tr×nh;
      JKCP - gradien thÊm chung cho phÐp cña nÒn hay c«ng tr×nh.
   w


      ý nghÜa cña c«ng thøc (2-51) lμ ë chç khi cét n−íc thÊm cña c«ng tr×nh ®· khèng
  chÕ, cÇn ph¶i thiÕt kÕ c«ng tr×nh cã ®−êng viÒn thÊm ®ñ dμi, ®Ó khi cã hang thÊm tËp
w



  trung ë mét vÞ trÝ nμo ®ã th× phÇn cßn l¹i cña ®−êng thÊm vÉn ®ñ ®Ó chèng l¹i c¸c biÕn
  h×nh thÊm nguy hiÓm. C¸ch kiÓm tra ®−êng viÒn thÊm theo c«ng thøc (2-16) còng lμ
  theo nguyªn t¾c nμy.
w




      TrÞ sè JK ®èi víi nÒn ®Êt cña c«ng tr×nh cã thÓ x¸c ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p do ViÖn
  nghiªn cøu Khoa häc Thuû lîi toμn liªn bang - VNIIG (Liªn X«) ®Ò nghÞ:
                                    H
                          JK =            ,                                           (2-52)
                                 Ttt .Σξi

      Trong ®ã:


                                                                                          49
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
          H - cét n−íc thÊm;
          Ttt - chiÒu s©u tÝnh to¸n cña nÒn;
          ∑ξi - tæng hÖ sè søc c¶n t¹i c¸c bé phËn cña miÒn thÊm.
       C¸ch x¸c ®Þnh Ttt vμ c¸c ξi nh− ®· nªu ë §2-2.
      TrÞ sè JKCP ®èi víi nÒn ®Êt phô thuéc vμo lo¹i ®Êt vμ cÊp c«ng tr×nh cã thÓ tham kh¶o
  ë b¶ng 2-4.
                    B¶ng 2-4. TrÞ sè JKCP cña nÒn ®Êt (theo CHu∏II -И.12-67)

                                                        JKCP khi c«ng tr×nh cÊp




                                                                            n
               Lo¹i ®Êt nÒn
                                           I              II              III     IV - V
   §Êt sÐt                               0,70            0,80            0,90     1,08




                                                       v
   §Êt ¸ sÐt                             0,35            0,40            0,45     0,54
   C¸t h¹t lín                           0,32            0,35            0,40     0,48




                                                    d.
   C¸t h¹t trung b×nh                    0,22            0,25            0,28     0,34
   C¸t h¹t nhá                           0,18            0,20            0,22     0,26




                                         ol
  §2-6. ThÊm qua nÒn ®¸ d−íi ®¸y c«ng tr×nh

       1. §Æc ®iÓm cña thÊm qua nÒn ®¸
      NÒn ®¸ nãi chung cã ®é rçng nhá. §èi víi nÒn lμ ®¸ phón xuÊt th× ®é rçng kho¶ng
                              nc
  0,5 ÷ 0,8%; ®èi víi ®¸ trÇm tÝch, ®é rçng n = 4 ÷ 35%; hÖ sè thÊm qua ®¸ nguyªn khèi
  kho¶ng 10-6 ÷ 10-9 cm/s. V× vËy, cã thÓ bá qua hiÖn t−îng thÊm qua lç rçng trong ®¸.
  ThÊm ë nÒn ®¸ chñ yÕu lμ qua c¸c khe nøt. C¸c khe nøt trong khèi ®¸ ®−îc h×nh thμnh
  do qu¸ tr×nh kiÕn t¹o, ®o¹n tÇng, t¸c dông phong ho¸ hay do næ m×n khi ®μo mãng g©y
    .v

  nªn v.v... ChiÒu réng khe nøt th−êng tõ vμi milimÐt ®Õn vμi centimet hoÆc h¬n n÷a.
  N−íc thÊm trong c¸c khe nøt kh«ng tu©n theo ®Þnh luËt Dacxi vμ cho ®Õn nay cßn Ýt
  ®−îc nghiªn cøu. ChØ trong tr−êng hîp khi khèi ®¸ nÒn lín, khe nøt nhá vμ ®Òu míi
  cã thÓ coi gÇn ®óng nh− nÒn ®Êt.
   w


       2. ¸p lùc thÊm
      N−íc thÊm qua c¸c khe nøt trong nÒn ®¸ d−íi ®¸y c«ng tr×nh vμ tho¸t ra h¹ l−u. V×
w



  ch−a biÕt ®−îc quy luËt tiªu hao cét n−íc thÊm nªn ng−êi ta th−êng tÝnh to¸n rÊt s¬ l−îc
  theo ph−¬ng ph¸p tû lÖ ®−êng th¼ng. ¸p lùc n−íc ®Èy ng−îc W d−íi ®¸y c«ng tr×nh lμ
  tæng hîp cña lùc thuû tÜnh Wtt vμ lùc thÊm Wth. Khi tÝnh lùc thÊm ng−êi ta nh©n thªm
  mét hÖ sè α do xÐt tíi t¸c dông gi¶m nhá ¸p lùc thÊm cña mμn ch¾n (h×nh 2- 24).
w




      HÖ sè α phô thuéc vμo møc ®é xö lý nÒn, tÝnh chÊt ®¸ nÒn vμ chiÒu cao ®Ëp, th−êng
  vμo kho¶ng 0,3 ÷ 0,7.




  50
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                                                             a

                                                                                            2
                                                                                                1
                                                                                                     2
                                                                                                         1
                                                H
   H1

                                                                                   c            e
                                                                                                                 d

                                                             H2




                                                                                                         n
                                                      γ H2
                               W
             αγH




                                                                             v
                                                                      4
                                                                                                     3
                                                                                       5
                                   b




                                                                          d.
                                                                    H×nh 2-25. Ph©n bè ¸p lùc ®Èy ng−îc d−íi ®¸y
                                                                  ®Ëp träng lùc cã thiÕt bÞ chèng thÊm vµ tho¸t n−íc.
            H×nh 2-24: ¸p lùc n−íc ®Èy ng−îc                        1- §−êng hÇm; 2- èng tho¸t n−íc; 3- GiÕng tho¸t
                   d−íi ®¸y ®Ëp trªn nÒn ®¸                       n−íc; 4- Lç khoan phôt xi m¨ng; 5- Mµn chèng thÊm



                                                             ol
      BiÖn ph¸p phôt v÷a xi m¨ng lμm mμn chèng thÊm trong nÒn ®Ëp vμ ®Æt thiÕt bÞ tho¸t
  n−íc d−íi ®¸y ®Ëp cã t¸c dông lín ®èi víi viÖc gi¶m nhá ¸p lùc thÊm. Trªn h×nh (2-
  25) thÓ hiÖn ®−êng ph©n bè ¸p lùc ®Èy ng−îc (®−êng aced) d−íi ®¸y mét ®Ëp bªt«ng
                                       nc
  träng lùc cã mμn chèng thÊm vμ cã bè trÝ c¸c thiÕt bÞ tho¸t n−íc sau mμn ch¾n, d−íi
  ®¸y ®Ëp.
      Tuú theo chiÒu cao ®Ëp, cã thÓ bè trÝ c¸c thiÕt bÞ chèng thÊm vμ tho¸t n−íc theo c¸c
  s¬ ®å sau:
    .v

        - Khi chiÒu cao ®Ëp H® < 25 m, theo s¬ ®å h×nh 2-26a:
   w


                           b                                          b                                              b
                                                     α''H




                                                                                           α''1 H
                                                      1




                                                                                       α'1 H




                    l
   H(1-α)



w
                                                     α'H
  H




                                                H




                                                                                   H




                                                              l                                              l   l
                                                     α0H
w              αH




        a)                                      b)                                              c)

                                       H×nh 2-26: C¸c s¬ ®å tÝnh ¸p lùc thÊm lªn ®¸y ®Ëp

                            Wth = 0,5γHl(1 - α0)α2;                                                                      (2-53)

                                                                                                                            51
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
       - §Ëp cã 25 ≤ H® < 75 m, theo s¬ ®å h×nh 2-26b:
                    Wth = 0,5γH[l(1 - α0) + bα1"]α2;                                    (2-54)
       - §Ëp cã H® ≥ 75 m, theo s¬ ®å h×nh 2-26c:
                    Wth = 0,5γH[l2(1 + α1' - α1") + l2α1' + bα1"]α2;                    (2-55)
       Trong c¸c c«ng thøc trªn:
          γ - träng l−îng riªng cña n−íc;
          H - ®é chªnh cét n−íc th−îng h¹ l−u ®Ëp;
          α2 - hÖ sè diÖn tÝch chÞu ¸p lùc n−íc, α2 ≤ 1,0




                                                                         n
          α1' = 0,4; α1" = 0,2




                                                        v
          l1 - ®o¹n dμi tõ mÐp mãng th−îng l−u ®Ëp ®Õn mÆt h¹ l−u mμn chèng thÊm. Trªn
  ®o¹n l1, cét n−íc thÊm gi¶m tõ H xuèng α1'H;




                                                     d.
          l2 - kho¶ng c¸ch tõ mÐp h¹ l−u mμn chèng thÊm ®Õn vÞ trÝ ®Æt thiÕt bÞ tho¸t n−íc;
         α0 - hÖ sè xÐt ®Õn tæn thÊt ®Çu n−íc thÊm qua ®¸ nÒn ®Õn mÆt th−îng l−u mμn
  chèng thÊm, x¸c ®Þnh theo thÝ nghiÖm.



                                         ol
      Tr−êng hîp kh«ng lμm mμn chèng thÊm, nh−ng cã thiÕt bÞ tho¸t n−íc ®Æt c¸ch mÐp
  th−îng l−u ®Ëp mét kho¶ng b»ng l th× ¸p lùc thÊm ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
                    Wth = 0,5γH(l + α 1' b);
                                      '
                                                                                        (2-56)
                         nc
       Trong ®ã th−êng lÊy α 1' = 0,5
                             '


       Ngoμi ¸p lùc thÊm Wth, ®¸y ®Ëp cßn chÞu t¸c dông cña ¸p lùc thuû tÜnh ®Èy ng−îc:
                    Wtt = γH2bα2;                                                       (2-57)
    .v

       Trong ®ã: H2 - ®é s©u n−íc h¹ l−u (tÝnh ®Õn ®¸y mãng ®Ëp).

       3. L−u l−îng thÊm
      L−u l−îng thÊm qua nÒn ®¸ cã thÓ rÊt lín, nhÊt lμ khi nÒn ®¸ nøt nÎ nhiÒu. Do tÝnh
   w


  chÊt kh«ng ®ång ®Òu cña c¸c khe nøt ta chØ cã thÓ tÝnh l−u l−îng thÊm qua nÒn ®¸ mét
  c¸ch s¬ l−îc. VÝ dô, khi nÒn tho¶ m·n nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh th× cã thÓ tÝnh l−u
  l−îng thÊm theo c¸c c«ng thøc ®¬n gi¶n cña bμi to¸n thÊm cã ¸p.
w



       4. HiÖn t−îng xãi ngÇm trong nÒn ®¸
       Khi trong nÒn ®¸ cã c¸c nham th¹ch mÒm dÔ hoμ tan hoÆc cã c¸c lo¹i muèi th× dÔ
w




  sinh hiÖn t−îng xãi ngÇm ho¸ häc do dßng thÊm g©y ra. Trong tr−êng hîp nμy, cÇn ph¶i
  xö lý b»ng c¸c biÖn ph¸p ®Æc biÖt nh−: phôt v÷a t¹o mμn chèng thÊm s©u xuèng tÇng ®¸
  kh«ng bÞ hoμ tan; lμm mμn chèng thÊm xiªn (h×nh 2-27a) ®Ó b¶o vÖ miÒn A trong nÒn ®Ëp;
  lμm s©n tr−íc, kÐo dμi ®−êng viÒn thÊm vμ kÕt hîp víi thiÕt bÞ tho¸t n−íc ë cuèi s©n tr−íc ®Ó
  lo¹i trõ dßng thÊm ë d−íi ®¸y ®Ëp (h×nh 2-27b).



  52
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯




                             A




                     a)                                       b)
              H×nh 2-27: C¸c biÖn ph¸p phßng chèng xãi ngÇm ho¸ häc trong nÒn ®¸.




                                                                                   n
         a) Lµm mµn chèng thÊm xiªn; b) S©n phñ kÕt hîp víi thiÕt bÞ tho¸t n−íc ë cuèi s©n.




                                                          v
  §2.7. ThÊm quanh bê vμ bªn vai c«ng tr×nh
                                                                           C'              D'
      I. Kh¸i niÖm




                                                       d.
                                                           A
                                                               B
       C¸c c«ng tr×nh thuû lîi th−êng nèi                                      C
                                                                                       D
                                                                                                E
  tiÕp víi bê ®Êt hay mét c«ng tr×nh thÊm             h1           h
                                                                                                h2
  n−íc. Khi cã chªnh lÖch cét n−íc
  th−îng h¹ l−u th× ngoμi dßng thÊm ph¸t
  sinh ë d−íi ®¸y, còng sÏ h×nh thμnh
  dßng thÊm quanh bê hay bªn vai c«ng
  tr×nh. Trªn h×nh 2-28 cho thÊy ®−êng
                                          ol   O


                                                                           C
                                                                                                         O'
                         nc
  b·o hoμ vÏ theo tia dßng ABCDE                                       B               D

  quanh vai mét c«ng tr×nh kh«ng thÊm
                                                                       A           E
  n−íc, víi O - O' lμ mÆt tÇng kh«ng
  thÊm n−íc.                                          H×nh 2-28: S¬ ®å thÊm vßng quanh bê
    .v

       Dßng thÊm vßng quanh bê hoÆc vai c«ng tr×nh nÕu kh«ng ®−îc xö lý tèt cã thÓ tho¸t
  ra ë l−ng chõng m¸i bê h¹ l−u, g©y s×nh lÇy, s¹t tr−ît m¸i bê.
   w


      II. Gi¶i bµi to¸n thÊm quanh bê, vai ®Ëp
      1. Ph−¬ng ph¸p chung
     §©y lμ bμi to¸n thÊm 3 chiÒu kh«ng ¸p (cã mÆt tho¸ng). VÒ nguyªn t¾c, vÉn dùa vμo
w



  ph−¬ng tr×nh vi ph©n c¬ b¶n cña dßng thÊm ch¶y tÇng trong m«i tr−êng ®ång chÊt, ®¼ng
  h−íng ®Ó gi¶i quyÕt. Ph−¬ng tr×nh ®ã nh− sau:
                                 ∂2h ∂2h ∂2h
w




                                     +    +     = 0.                                                 (2-58)
                                 ∂x 2 ∂y 2 ∂z 2

      ViÖc gi¶i ph−¬ng tr×nh (2-58), ngay c¶ víi nh÷ng ®iÒu kiÖn biªn ®¬n gi¶n nhÊt vÉn
  ®ßi hái mét khèi l−îng tÝnh to¸n rÊt lín vμ th−êng chØ thùc hiÖn ®−îc nhê ph−¬ng ph¸p
  sè vμ c«ng cô m¸y tÝnh. HiÖn nay ®· cã c¸c ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh lo¹i nμy (vÝ dô phÇn
  mÒm SEEP - 3D).


                                                                                                        53
 www.vncold.vn                  Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
    Trong tr−êng hîp tÇng kh«ng thÊm n»m ngang, cã thÓ gi¶i gÇn ®óng bμi to¸n thÊm
 vßng quanh bê b»ng c¸ch suy diÔn tõ bμi to¸n thÊm ph¼ng cã ¸p vμ gi¶i b»ng ph−¬ng
 ph¸p l−íi thÊm. Trong bμi to¸n thÊm vßng quanh bê, l−ng t−êng bªn ®ãng vai trß lμ
                                                              h2
  ®−êng viÒn d−íi ®¸y c«ng tr×nh, cßn hμm sè thÕ ψ =             , thay cho ψ = h cña bμi to¸n
                                                              2
  thÊm cã ¸p.
       C¸c c«ng thøc suy diÔn nh− sau:
                                            B¶ng 2-5
                                                                                            Sè hiÖu




                                                                                 n
                Th«ng sè              ThÊm ph¼ng cã ¸p        ThÊm vßng quanh bê
                                                                                           c«ng thøc
                                                                             2
   Hμm sè thÕ                                ψ=h                     ψ = h /2               (2-59)




                                                              v
                                                   m                         m
   L−u l−îng thÊm dÉn suÊt                  qr =                      qr =
                                                   n                         n




                                                           d.
                                                h − h2                    h2 − h2
                                                                                2
   Cét n−íc dÉn suÊt                     hr =                      hr =                     (2-60)
                                                h1 − h 2                  h1 − h 2
                                                                           2
                                                                                 2

   Cét n−íc toμn phÇn t¹i mét ®iÓm

   L−u l−îng thÊm
                                          ol
                                     h = hr(h1 – h2) + h2

                                     q®¬n vÞ = k(h1 – h2)qr
                                                              h = h r (h1 − h 2 ) + h 2

                                                               Q1vai = k
                                                                        2
                                                                              2

                                                                           h1 − h 2
                                                                            2

                                                                              2
                                                                                  2
                                                                                      2


                                                                                    .q r
                                                                                            (2-61)

                                                                                            (2-62)
                           nc
      Trong ®ã: k - hÖ sè thÊm cña ®Êt bªn vai ®Ëp; trÞ sè qr vμ hr t×m ®−îc tõ s¬ ®å l−íi
  thÊm suy diÔn. Ht – lsd

       2. ThÊm sau l−ng t−êng bªn
    .v

     C¸c ®Ëp trμn x©y trªn nÒn kh«ng ph¶i lμ ®¸ th−êng nèi tiÕp víi bê b»ng t−êng bªn
  d¹ng t−êng c¸nh gμ (h×nh 2-29).
      Khi tÝnh thÊm, ng−êi ta suy diÔn tõ kÕt qu¶ cña ph−¬ng ph¸p vÏ l−íi thÊm nh− ®·
   w


  nªu trªn. S¬ ®å h×nh 2-29a, d lμ øng víi b¶n ®¸y cã mét hμng cõ; s¬ ®å h×nh 2-29b lμ
  øng víi b¶n ®¸y cã 2 hμng cõ v.v...
      VÒ ph−¬ng diÖn chèng thÊm th× tèt nhÊt lμ nh÷ng t−êng bªn cã mét hoÆc hai t−êng
w



  c¸nh nh− trªn h×nh vÏ 2-29a, b, d, nh−ng t−êng c¸nh h¹ l−u ph¶i ng¾n h¬n t−êng c¸nh
  th−îng l−u ®Ó tr¸nh lμm t¨ng cét n−íc thÊm sau l−ng t−êng.
w




  54
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯




                a)               b)             c)                       d)




                                                                              n
                     H×nh 2-29: C¸c h×nh thøc t−êng bªn nèi tiÕp ®Ëp trµn víi bê

      Nh÷ng kÕt luËn vÒ ®−êng viÒn thÊm trong bμi to¸n thÊm cã ¸p ®Òu cã thÓ ¸p dông




                                                          v
  cho bμi to¸n thÊm quanh vai ®Ëp nh−:
      - T−êng c¸nh th−îng l−u ®ãng vai trß rÊt quan träng trong viÖc tiªu hao ®Çu n−íc




                                                       d.
  thÊm, nªn cÇn c¾m ®ñ s©u vμo bê.
     - T−êng c¸nh h¹ l−u tuy cã lμm t¨ng thªm mét Ýt cét n−íc thÊm sau l−ng t−êng bªn,
  nh−ng l¹i bÞ gi¶m ®−îc gradien thÊm ë cöa ra.




                                           ol
      §Ó gi¶m thÊp ®−êng b·o hoμ vμ b¶o vÖ ®Êt bê, cã thÓ bè trÝ tho¸t n−íc d−íi d¹ng tÇng läc
  ng−îc phÝa sau l−ng t−êng bªn vμ trªn m¸i bê h¹ l−u nh− h×nh 2-30a.
      Mét ®Æc ®iÓm cÇn chó ý lμ nÕu c¸c ®−êng viÒn vμ miÒn thÊm cã h×nh d¹ng vμ kÝch
  th−íc gièng nhau th× ¸p lùc thÊm sau l−ng t−êng bªn sÏ lín h¬n ¸p lùc t−¬ng øng d−íi
                          nc
  ®¸y ®Ëp. §iÒu nμy ®−îc suy tõ c«ng thøc tÝnh cét n−íc dÉn suÊt (2-60). V× vËy nÕu
  kh«ng xö lý thÝch ®¸ng th× n−íc ngÇm sÏ chui tõ sau l−ng t−êng bªn vμo nÒn ®Ëp, lμm
  t¨ng ¸p lùc thÊm d−íi ®¸y c«ng tr×nh so víi c¸c trÞ sè ®· tÝnh theo bμi to¸n thÊm cã ¸p.
  §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nμy, gi¸o s− K.B. P«p«p kiÕn nghÞ chän chiÒu dμi ®−êng viÒn thÊm
    .v

  quanh vai ®Ëp theo c«ng thøc:
                           Lb = CbH                                                    (2-63)
      Trong ®ã: H - cét n−íc thÊm;
   w


                 Cb - hÖ sè, lÊy nh− sau:
                           Cb = (0,67 ÷ 0,75)C                                         (2-64)
w



      Víi C lμ hÖ sè, phô thuéc lo¹i ®Êt, lÊy theo b¶ng (2-2).
w




                                                                                           55
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                                      a)                               c)
      3. Liªn kÕt gi÷a ®Ëp kh«ng trµn n−íc
  víi bê                                                  TL             TL

      §Ó liªn kÕt ®Ëp kh«ng trμn víi bê, ng−êi
  ta dïng c¸c h×nh thøc:                                  HL             HL

       - C¾m s©u t−êng ®Ëp vμo bê (h×nh 2-30a);
     - X©y l¸t m¸i bê ®Ó chèng thÊm (h×nh 2-          b)
  30b);
                                                          TL             TL
      - Lμm c¸c t−êng c¾m s©u vμo bê (h×nh 2-




                                                                           n
  30c, d).
                                                          HL             HL
      Trong c¸c ph−¬ng ¸n nªu trªn th× c¸c                                                  d)




                                                         v
  biÖn ph¸p ë h×nh 2-30c, d lμ hiÖu qu¶ h¬n c¶.
                                                      H×nh 2-30: C¸c h×nh thøc nèi tiÕp ®Ëp kh«ng




                                                      d.
                                                                     trµn víi bê


       4. TÝnh thÊm quanh bê ®Ëp ®Êt



                                          ol
      Víi c¸c ®Ëp ®Êt ch¾n ngang s«ng (h×nh 2-31), ngoμi viÖc tÝnh thÊm qua th©n ®Ëp vμ
  nÒn cña nã, cßn ph¶i tÝnh ®Õn dßng thÊm vßng quanh hai bªn vai ®Ëp.
      Bμi to¸n thÊm vßng quanh bê ®Ëp ®Êt cã thÓ gi¶i gÇn ®óng b»ng ph−¬ng ph¸p vÏ
                             nc
  l−íi. VÝ dô vÒ mét l−íi thÊm vßng quanh bê ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh 2-32.

                                                       A                           B
                   E


                                                      H
    .v

                   a)                     H1



                  O                                            H2             O'
   w


                        E                                                 D
w



                                                           M
w




                                      S           N
                        b)           T

                             H×nh 2-31: Dßng thÊm 2 bªn vai ®Ëp ®Êt
                              a. C¾t däc tuyÕn ®Ëp; b. MÆt b»ng ®Ëp




  56
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      Dùa vμo l−íi thÊm vμ theo c«ng thøc (2-61)                     d
  sÏ x¸c ®Þnh ®−îc cét n−íc toμn phÇn t¹i c¸c ®iÓm
  däc theo tõng ®−êng dßng, tøc lμ dùng ®−îc
                                                                         1   2
  ®−êng b·o hoμ däc theo tõng ®−êng dßng trªn
                                                                                  3
  mÆt b»ng ®Ó kiÓm tra xem n−íc thÊm cã tho¸t ra
                                                         a               b
  t¹i nh÷ng vÞ trÝ cao trªn m¸i bê h¹ l−u hay                                          4
  kh«ng.
                                                                                       5
      VÝ dô trªn h×nh 2-31 cho thÊy ®−êng b·o hoμ
  FN cã ®o¹n n»m cao h¬n mÆt ®Êt, tøc n−íc thÊm                                    6




                                                                             n
                                                                    ΔZ
  tho¸t ra ë vÞ trÝ cao sÏ lμm lÇy, −ít mét ph¹m vi
  réng cña m¸i bê h¹ l−u.                                                    7




                                                     v
      §Ó kh¾c phôc, cÇn lμm thiÕt bÞ tho¸ n−íc ST              8

  ®Ó h¹ thÊp ®−êng b·o hoμ xuèng vÞ trÝ FSN n»m        9




                                                  d.
  s©u d−íi ®Êt nh»m gi÷ æn ®Þnh chèng tr−ît m¸i      O

  bê h¹ l−u.                                      H×nh 2-32: L−íi thÊm vßng quanh bê ®Ëp
                                                             ®Êt tõ hå chøa xuèng h¹ l−u.
       VÞ trÝ mÐp n−íc s¸t m¸i th−îng l−u ®Ëp (®iÓm b, h×nh 2-32) cã c¸c m¾t l−íi rÊt nhá



                                       ol
  nªn dßng thÊm cã l−u tèc lín. NÕu bè trÝ t¹i ®©y mét s©n chèng thÊm (®¸ x©y hoÆc tÊm
  bªt«ng chÝt m¹ch) th× cã thÓ h¹ thÊp ®−îc ®−êng b·o hoμ cña dßng thÊm quanh bê. Tuy
  nhiªn, còng cÇn xem xÐt ®Õn kh¶ n¨ng æn ®Þnh cña b¶n th©n s©n nμy khi mùc n−íc hå
                        nc
  rót nhanh, xuÊt hiÖn dßng thÊm ng−îc tõ bê ra hå chøa.
    .v
   w
w
w




                                                                                            57
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯


                                          Ch−¬ng 3
       T¶i träng vμ t¸c ®éng lªn c«ng tr×nh thuû lîi


       Khi thiÕt kÕ c«ng tr×nh thuû lîi ®Ó ®¶m b¶o an toμn vμ kinh tÕ, cÇn ph¶i x¸c ®Þnh c¸c
  t¶i träng vμ t¸c ®éng lªn c«ng tr×nh, mÆt kh¸c ph¶i x¸c ®Þnh ®óng c¸c tr−êng hîp lμm
  viÖc ®iÓn h×nh ®Ó chän c¸c t¶i träng ®ång thêi t¸c dông lªn c«ng tr×nh ®ã (tæ hîp t¶i
  träng). Gi¶i quyÕt vÊn ®Ò ®ã kh«ng ®¬n gi¶n, ®ßi hái ng−êi thiÕt kÕ ph¶i n¾m ch¾c kü




                                                                        n
  thuËt thiÕt kÕ, ®ång thêi ph¶i cã kinh nghiÖm thùc tiÔn vμ n¾m v÷ng t×nh h×nh ®Æc ®iÓm
  cña ®Þa ph−¬ng n¬i x©y dùng c«ng tr×nh.




                                                        v
       Trong ch−¬ng nμy chØ giíi thiÖu c¸c t¶i träng vμ t¸c ®éng phæ biÕn nhÊt ®èi víi c«ng
  tr×nh thuû lîi, cßn c¸c t¶i träng vμ t¸c ®éng riªng ®èi víi tõng lo¹i c«ng tr×nh sÏ ®−îc




                                                     d.
  tÝnh trong c¸c ch−¬ng t−¬ng øng.

  §3.1. c¸c lo¹i t¶i träng vμ tæ hîp cña chóng
       I. Ph©n lo¹i t¶i träng


                                         ol
      Cã nhiÒu c¸ch ph©n lo¹i kh¸c nhau. Song, ®Ó phôc vô cho viÖc lËp c¸c tæ hîp t¶i
  träng ®−îc sö dông trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ c«ng tr×nh, ng−êi ta ph©n lo¹i t¶i träng theo
  thêi gian vμ tÝnh chÊt t¸c dông. Theo ®ã c¸c t¶i träng t¸c dông lªn c«ng tr×nh ®−îc ph©n
                           nc
  thμnh t¶i träng th−êng xuyªn vμ t¶i träng t¹m thêi.
       1. T¶i träng th−êng xuyªn: bao gåm träng l−îng c«ng tr×nh vμ c¸c thiÕt bÞ cè ®Þnh
  ®Æt trªn vμ trong c«ng tr×nh (cöa van, thiÕt bÞ ®ãng më v.v...).
       2. T¶i träng t¹m thêi, ph©n ra:
    .v

       a) T¶i träng t¹m thêi dµi h¹n:
      - ¸p lùc n−íc t¸c ®éng trùc tiÕp lªn bÒ mÆt c«ng tr×nh vμ nÒn, ¸p lùc thÊm øng víi
   w


  mùc n−íc lín nhÊt khi xÈy ra lò thiÕt kÕ trong ®iÒu kiÖn thiÕt bÞ chèng thÊm vμ tiªu n−íc
  lμm viÖc b×nh th−êng.
       - Träng l−îng ®Êt vμ ¸p lùc bªn cña nã; ¸p lùc cña ®Êt ®¸ t¸c dông lªn vá ®−êng hÇm.
w



       - T¶i träng g©y ra do kÕt cÊu chÞu øng suÊt tr−íc.
     - ¸p lùc ®Êt ph¸t sinh do biÕn d¹ng cña nÒn vμ kÕt cÊu c«ng tr×nh, do t¶i träng bªn
  ngoμi kh¸c.
w




       - ¸p lùc bïn c¸t.
      - T¶i träng g©y ra do ¸p lùc d− cña kÏ rçng trong ®Êt b·o hoμ n−íc khi ®Êt ch−a cè
  kÕt hoμn toμn.
       - T¸c ®éng nhiÖt lªn c«ng tr×nh vμ nÒn.
       - ¸p lùc do sãng khi giã tÝnh to¸n cã tèc ®é b×nh qu©n nhiÒu n¨m (Wbqmax).


  58
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      - T¶i träng giã.
     - T¶i träng ®éng sinh ra trong ®−êng dÉn cã ¸p vμ kh«ng ¸p khi th−îng l−u cã mùc
  n−íc d©ng b×nh th−êng.
      b) T¶i träng t¹m thêi ng¾n h¹n:
      - T¶i träng do tμu thuyÒn vμ vËt tr«i (neo buéc, va ®Ëp).
      - T¶i träng do thiÕt bÞ n©ng, bèc dì, vËn chuyÓn vμ c¸c m¸y mãc, kÕt cÊu kh¸c.
      - ¸p lùc n−íc va trong thêi kú khai th¸c b×nh th−êng.
      c) T¶i träng t¹m thêi ®Æc biÖt:




                                                                         n
      - T¶i träng do ®éng ®Êt hoÆc næ.
      - ¸p lùc n−íc t−¬ng øng khi x¶y ra lò kiÓm tra.




                                                        v
      - T¶i träng do ¸p lùc kÏ rçng khi ®Êt ch−a cè kÕt hoμn toμn, øng víi mùc n−íc lò
  kiÓm tra khi thiÕt bÞ tiªu n−íc lμm viÖc b×nh th−êng, hay øng víi mùc n−íc d©ng b×nh




                                                     d.
  th−êng khi thiÕt bÞ tiªu n−íc bÞ háng.
      - ¸p lùc n−íc thÊm khi thiÕt bÞ chèng thÊm vμ tiªu n−íc kh«ng lμm viÖc b×nh th−êng.
      - ¸p lùc sãng khi x¶y ra giã vμ tèc ®é lín nhÊt thiÕt kÕ.



                                         ol
      - ¸p lùc n−íc va khi ®ét ngét c¾t toμn bé phô t¶i.
      - T¶i träng ®éng sinh ra trong ®−êng dÉn n−íc khi th−îng l−u cã mùc n−íc lò thiÕt kÕ.
      - ¸p lùc ph¸t sinh trong m¸i ®Êt do mùc n−íc s«ng, hå bÞ h¹ thÊp ®ét ngét (rót nhanh).
                         nc
      II. Tæ hîp t¶i träng
      Trong thiÕt kÕ, ®Ó ®¶m b¶o cho c«ng tr×nh ®−îc an toμn vμ kinh tÕ, ng−êi ta ph¶i tÝnh
  to¸n theo c¸c tæ hîp t¶i träng kh¸c nhau.
    .v

      1. Tæ hîp t¶i träng c¬ b¶n: bao gåm c¸c t¶i träng vμ t¸c ®éng th−êng xuyªn, t¹m
  thêi dμi h¹n, t¹m thêi ng¾n h¹n mμ ®èi t−îng ®ang thiÕt kÕ cã thÓ ph¶i tiÕp nhËn cïng
  mét lóc.
   w


      2. Tæ hîp t¶i träng ®Æc biÖt: vÉn bao gåm c¸c t¶i träng vμ t¸c ®éng ®· xÐt trong tæ
  hîp t¶i träng c¬ b¶n, nh−ng mét trong chóng ®−îc thay thÕ b»ng t¶i träng (hoÆc t¸c
  ®éng) t¹m thêi ®Æc biÖt. Tr−êng hîp t¶i träng c¬ b¶n cã xÐt thªm t¶i träng ®éng ®Êt hoÆc
w



  næ còng ®−îc xÕp vμo lo¹i tæ hîp ®Æc biÖt.
      Trong thiÕt kÕ cÇn ph¶i tÝnh to¸n víi nhiÒu tæ hîp t¶i träng c¬ b¶n vμ tæ hîp t¶i träng
  ®Æc biÖt kh¸c nhau ®Ó x¸c ®Þnh ®−îc tæ hîp t¶i träng bÊt lîi nhÊt. Th−êng tæ hîp t¶i
w




  träng c¬ b¶n dïng ®Ó tÝnh to¸n kÝch th−íc c«ng tr×nh, vμ tæ hîp t¶i träng ®Æc biÖt dïng
  ®Ó kiÓm tra sù lμm viÖc an toμn cña nã.
      Sù kh¸c nhau cña c¸c tæ hîp t¶i träng c¬ b¶n vμ tæ hîp t¶i träng ®Æc biÖt trong tÝnh
  to¸n chÝnh lμ sù ¸p dông c¸c hÖ sè tæ hîp t¶i träng kh¸c nhau (xem §4.1). VÝ dô, víi tæ
  hîp t¶i träng c¬ b¶n, lÊy nc = 1,0; víi tæ hîp t¶i träng ®Æc biÖt, lÊy nc = 0,9. Ngoμi ra quy



                                                                                            59
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
  ph¹m còng quy ®Þnh xÐt thªm c¸c tæ hîp t¶i träng trong thêi kú thi c«ng víi hÖ sè
  nc = 0,95 [19].

  §3.2. ¸p lùc thuû tÜnh vμ thuû ®éng

       I- ¸p lùc thuû tÜnh
      ¸p lùc thuû tÜnh ®−îc x¸c ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p th−êng dïng trong thuû lùc, bao
  gåm hai thμnh phÇn n»m ngang vμ th¼ng ®øng. Thμnh phÇn n»m ngang W1, W2 ph©n bè
  cã d¹ng h×nh tam gi¸c. Thμnh phÇn th¼ng ®øng W3, W4 lμ träng l−îng cña khèi n−íc t¸c
  dông lªn bÒ mÆt cña c«ng tr×nh. Khèi n−íc ®ã lμ abc vμ a'b'c' (h×nh 3-1). NÕu tr−íc




                                                                                     n
  th−îng l−u cã bïn c¸t l¾ng ®äng th× cã thªm ¸p lùc bïn c¸t Wb.
                                         b    c




                                                              v
                                         W3




                                                           d.
                         W1
                                                                 c' W4   b'
                                                       G
                                hb
                                                                         a'         W2   H2
                                              α


                                 Wb     a




                                        ol                 W®n                γH2
                        nc
                                                  Wt
    .v

                       H×nh 3-1: S¬ ®å ¸p lùc n−íc, bïn c¸t vµ ®Èy ng−îc

      ¸p lùc n−íc t¸c dông vμo ®¸y c«ng tr×nh bao gåm ¸p lùc ®Èy ng−îc cña n−íc W®n
  vμ ¸p lùc thÊm Wt .
   w


      Khèi l−îng riªng cña n−íc s«ng ρ = 1000 kg/m3, khi trong n−íc cã nhiÒu bïn c¸t,
  tuú theo hμm l−îng bïn c¸t mμ khèi l−îng riªng cã thÓ t¨ng tõ 5 ÷ 10%.
w



       II. ¸p lùc thuû ®éng
      Khi dßng ch¶y qua c«ng tr×nh gÆp c¸c bé phËn cña c«ng tr×nh nh− trô pin cña ®Ëp
  trμn, t−êng tiªu n¨ng..., sÏ t¸c dông vμo c«ng tr×nh mét lùc do dßng ch¶y g©y nªn gäi lμ
w




  ¸p lùc thuû ®éng.
      ë ®Ønh ®Ëp trμn cã cöa van víi ®é më nhÊt ®Þnh, ë c¸c mòi phun cña ch©n ®Ëp trμn,
  ë tÊm ®¸y tiªu n¨ng, ë cöa vμo cèng x¶ s©u hoÆc t−êng bªn ®−êng èng cã ¸p, nhÊt lμ ë
  c¸c ®o¹n cong ®Òu cã ¸p lùc thuû ®éng. Khi x¸c ®Þnh ¸p lùc t¹i mét ®iÓm nμo ®ã cña bÒ
  mÆt c«ng tr×nh nãi trªn th× ¸p lùc n−íc bao gåm ¸p lùc thuû tÜnh vμ thuû ®éng, ngoμi ra
  cÇn kÓ ®Õn c¶ ¸p lùc m¹ch ®éng


  60
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      Trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ, ¸p lùc thuû ®éng th−êng bao gåm c¶ ¸p lùc ®éng trung b×nh
  theo thêi gian vμ ¸p lùc m¹ch ®éng:
                                 p = p d + pm ,                                          (3-1)

      Trong ®ã ¸p suÊt thuû ®éng pd vμ ¸p suÊt m¹ch ®éng pm phô thuéc vμo cét n−íc
  l−u tèc:
                                                v2
                                 pd = C p γ n                                            (3-2)
                                                2g

                                              v2




                                                                          n
                                 p m = kγ n                                              (3-3)
                                              2g




                                                          v
      ë ®©y :     Cp - hÖ sè ¸p lùc;
                  k - hÖ sè m¹ch ®éng;




                                                       d.
                  γn - dung träng n−íc.
       HÖ sè ¸p lùc vμ m¹ch ®éng trong mét sè tr−êng hîp ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc
  gi¶i tÝch, c«ng thøc nöa thùc nghiÖm hay b»ng thÝ nghiÖm.



                                          ol
      Khi x¸c ®Þnh s¬ bé ¸p lùc thuû ®éng theo ph−¬ng dßng ch¶y thóc vμo c¸c vËt ch¾n,
  cã thÓ sö dông c«ng thøc [21]:

                                 pd = KnF
                                              V2
                                                 γn,                                     (3-4)
                          nc
                                              2g
      Trong ®ã:
         F - diÖn tÝch mÆt ch¾n chiÕu lªn ph−¬ng vu«ng gãc víi dßng ch¶y;
         V - l−u tèc b×nh qu©n cña phÇn dßng ch¶y h−íng vμo mÆt ch¾n;
    .v

         γn - dung träng cña n−íc;
         K - hÖ sè ®éng lùc, lÊy b»ng 1,2 ÷ 1,3;
         n - hÖ sè kinh nghiÖm, phô thuéc vμo d¹ng vËt ch¾n, s¬ bé cã thÓ lÊy n = 1,2.
   w


  §3.3. T¸c ®éng cña sãng
      I. C¸c th«ng sè cña sãng
w



      Khi cã giã thæi liªn tôc, mÆt n−íc hå sÏ ph¸t sinh sãng vμ lμm t¨ng thªm ¸p lùc cña
  n−íc. C¸c th«ng sè cña sãng nh− chiÒu cao sãng h, chu kú sãng τ, b−íc sãng λ (h×nh 3-2)
  phô thuéc nhiÒu nguyªn nh©n nh− tèc ®é giã W, thêi gian giã thæi liªn tôc t, ®é s©u
w




  cña n−íc trong hå H, chiÒu dμi ®μ sãng D. ChiÒu dμi ®μ sãng D b»ng kho¶ng c¸ch
  tõ bê ®Õn c«ng tr×nh t−¬ng øng víi h−íng giã (h×nh 3-3).




                                                                                           61
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                 §Ønh sãng                                                   §−êng trung b×nh sãng
                                                 ChiÒu cao sãng h

       h/2                                          Møc n−íc tÜnh
                                                                                                         ηs
                                             h
                                                       hO
       h/2                                                                                               η ch

                                                            Ch©n sãng
                                             buíc sãng λ

                                    H×nh 3-2: C¸c th«ng sè cña sãng.

      Ng−êi ta cßn ph©n biÖt gi÷a sãng n−íc s©u vμ sãng n−íc n«ng ®Ó tÝnh c¸c yÕu tè




                                                                                              n
  sãng. Sãng n−íc s©u lμ ë ®ã ®é s©u cña n−íc trong hå H rÊt lín, ®¸y hå kh«ng ¶nh
                                           λ                         λ
  h−ëng tíi c¸c yÕu tè vÒ sãng. Khi H >       cã sãng n−íc s©u vμ       > H > Hgh cã sãng




                                                                  v
                                           2                         2
  n−íc n«ng, trong ®ã Hgh = (1,25 ÷ 1,8) hp (hp chiÒu cao cña sãng víi x¸c suÊt p%).




                                                               d.
       Tèc ®é giã ®−îc x¸c ®Þnh ë ®é cao 10 m trªn mÆt hå, tÇn suÊt giã lμ 2% ®èi víi c«ng
  tr×nh cÊp I vμ cÊp II, 4 % ®èi víi c«ng tr×nh cÊp III vμ IV.
      X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña sãng cã nhiÒu c«ng thøc dùa trªn c¬ së quan tr¾c thùc tÕ



                                                 ol
  ë nhiÒu ®iÒu kiÖn cô thÓ kh¸c nhau, kÕt hîp víi lý luËn ®Ó thiÕt lËp nªn.



                             B
                                                                W3
                                                                             W1
                             nc
                                                                             W2        D
                                                                                       3

                 W3    W2 W
                           1
                                                                    D1




                                                                                                     3
             T                           §
                                                                                  D2
    .v

                             N
   w


                                                                         1
                                                                                             2
w



                                 H×nh 3-3: H−íng giã vµ chiÒu dµi ®µ sãng

      Thùc tÕ lμ c¸c th«ng sè cña sãng phô thuéc vμo nhiÒu yÕu tè kh¸c nhau; c¸c yÕu tè
w




  nμy th−êng xuyªn thay ®æi vμ cho nh÷ng tæ hîp ngÉu nhiªn gi÷a chóng (vÝ dô, gi÷a vËn
  tèc giã, h−íng giã vμ ®μ sãng, thêi gian giã thæi liªn tôc...). KÕt qu¶ lμ c¸c th«ng sè cña
  sãng còng biÕn ®æi mét c¸ch ngÉu nhiªn vμ v× vËy cÇn ®Þnh l−îng c¸c th«ng sè cña sãng
  theo x¸c suÊt xuÊt hiÖn p. TrÞ sè cña p phô thuéc vμo c¸c lo¹i c«ng tr×nh vμ cÊp cña nã,
  ®−îc x¸c ®Þnh theo quy ph¹m.




  62
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      Theo ph−¬ng ph¸p Cr−lèp (thÓ hiÖn trong quy ph¹m hiÖn hμnh) c¸c th«ng sè cña
  sãng ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:

      1. C¸c th«ng sè cña sãng vïng n−íc s©u (H ≥ 0,5λ)
      a) C¸c ®Æc tr−ng sãng trung b×nh
         TrÞ sè cña h vμ λ x¸c ®Þnh theo ®−êng giíi h¹n trªn trong ®å thÞ h×nh 3-5, theo ®ã
                                    gh          gτ
  t×m ®−îc c¸c cÆp gi¸ trÞ            2
                                           vμ        tõ c¸c ®¹i l−îng kh«ng thø nguyªn
                                    W           W
   gD            gt




                                                                         n
       2
            vμ      . Chän lÊy cÆp gi¸ trÞ bÐ nhÊt trong 2 cÆp sè t×m ®−îc, tõ ®ã tÝnh ra h vμ
   W             W
   τ . TrÞ sè b−íc sãng trung b×nh x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:




                                                       v
                                      gτ2
                                 λ=                                                     (3-5)
                                      2π




                                                    d.
      b) ChiÒu cao sãng víi x¸c suÊt p%:
                                hp = Kp h,                                              (3-6)
                                                                         gD


                                            ol
      Trong ®ã Kp tra trªn ®å thÞ h×nh 3-5 theo x¸c suÊt p vμ th«ng sè

      2. Th«ng sè cña sãng vïng n−íc n«ng
                                                                         W2
                                                                            .



      Tr−êng hîp vïng n−íc n«ng cã ®é dèc ®¸y i ≤ 0,001, c¸c ®Æc tr−ng sãng trung b×nh
                         nc
                                                        gH
   h vμ τ x¸c ®Þnh theo ®å thÞ h×nh 3-6, víi tham sè lμ    vμ c¸ch x¸c ®Þnh còng nh−
                                                        W2
  tr−êng hîp trªn.
      ChiÒu cao sãng víi x¸c suÊt p% còng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (3-6), trong ®ã Kp tra
    .v

                                                         gD        gH
  ë ®å thÞ h×nh 3-5 theo c¸c ®¹i l−îng kh«ng thø nguyªn    2
                                                              vμ       , chän lÊy trÞ sè
                                                         W         W2
  nhá trong hai gi¸ trÞ Kp t×m ®−îc.
   w


      Víi c¸c tr−êng hîp kh¸c, xem trong QPTL C1 - 78 [14].

      II. T¸c dông cña sãng lªn c«ng tr×nh cã bÒ mÆt th¼ng ®øng
w



      Khi tÝnh to¸n t¸c dông cña sãng lªn c«ng tr×nh cÇn ph¶i x¸c ®Þnh ®é dÒnh cña ®Ønh
  sãng ηs hoÆc ®é h¹ thÊp cña ch©n sãng ηch so víi mùc n−íc tÜnh (h×nh 3-4a, b), x¸c ®Þnh
  ¸p lùc sãng ®Èy ngang vμ momen uèn do nã sinh ra.
w




       Nãi chung thêi ®iÓm do sãng lμm møc n−íc d©ng cao lín nhÊt tr−íc c«ng tr×nh vμ
  trÞ sè ¸p lùc sãng lín nhÊt lμ kh«ng trïng nhau. Khi mùc n−íc d©ng cao lín nhÊt tr−íc
  c«ng tr×nh do sãng g©y nªn th× mét bé phËn phÝa tr−íc c«ng tr×nh cã thÓ sinh ra ¸p lùc
  sãng ©m (h×nh 3-4c).
     §Ó x¸c ®Þnh ¸p lùc sãng trªn bÒ mÆt c«ng tr×nh lμ th¼ng ®øng hoÆc gÇn víi th¼ng
  ®øng, ng−êi ta th−êng dïng ph−¬ng ph¸p cña N.N Zagriadscaia. Ph−¬ng ph¸p ®ã cho

                                                                                           63
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
  phÐp øng dông ®èi víi sãng n−íc n«ng vμ c¶ sãng n−íc s©u. §é dÒnh cao nhÊt ηs vμ ®é
  h¹ thÊp nhÊt ηch cña sãng ®−îc tÝnh nh− sau:
                                   ηs = kηsh ;                                                  (3-7)
                                   ηch = kηchh,                                                 (3-8)
       §é dÒnh ηd cña sãng khi ¸p lùc ngang cña sãng lμ lín nhÊt (h×nh 3-4d)
                                   ηd = k ηd . h .                                              (3-9)
                             a)                                     b)
                                                 ηs




                                                                                n
                                                                                 η ch




                                                                v
                                                             d.
               c)                   d)   ho                              e)
                                                             η®                             h
              h/2




                                              ol      Pmax         H                       H
                           nc
                H×nh 3-4: S¬ ®å ¸p lùc sãng lªn c«ng tr×nh cã mÆt th−îng l−u th¼ng ®øng

       Lóc ®ã ¸p lùc ngang lín nhÊt cña sãng (tÝnh cho 1m chiÒu réng, η = η®) (h×nh 3-4d) lμ:
                                        ⎛    h⎞
                            Pmax= k® γh ⎜ H + ⎟                                             (3-10)
    .v

                                        ⎝    2⎠

       M« men cña ¸p lùc sãng lÊy víi ®¸y c«ng tr×nh :
                                        ⎛ h 2 hH H 2 ⎞
   w


                            Mmax = kmγh ⎜ +      +   ⎟,                                     (3-11)
                                        ⎜ 6    2   2 ⎟
                                        ⎝            ⎠
                                                                  h   λ
       Trong ®ã: kηs, kηch, km - c¸c hÖ sè, phô thuéc               vμ , ®−îc x¸c ®Þnh theo ®å thÞ
w



                                                                  λ   h
  h×nh 3-7.
     C¸c hÖ sè k® , km trong c«ng thøc (3-10) vμ (3-11) lμ hÖ sè hiÖu chØnh cña ¸p lùc
w




  ngang lín nhÊt vμ m«men cña ¸p lùc sãng ®−îc x¸c ®Þnh theo ®å thÞ 3-7d, e .

       III. T¸c dông cña sãng lªn c«ng tr×nh cã mÆt nghiªng
      Khi sãng tiÕp xóc víi bÒ mÆt c«ng tr×nh lμ nghiªng th× sÏ cã sãng leo. ChiÒu cao
  sãng leo víi tÇn suÊt lμ 1% ®−îc gäi lμ hsl1%, ®èi víi vïng n−íc s©u H ≥ 3hH1% hoÆc vïng
  n−íc n«ng H ≥ 2h1% , ®−îc tÝnh theo c«ng thøc :


  64
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                           hsl1% = k1k2k3k4 kαh1%,                                       (3-12)
      Trong ®ã :
           hH1% - chiÒu cao sãng cña ®é s©u H ≥ 0,5λ víi x¸c suÊt 1%;
           h1% - chiÒu cao cña sãng víi x¸c suÊt 1%;
                                                                                λ
           k4 - hÖ sè ®−îc x¸c ®Þnh theo s¬ ®å h×nh (3-8); phô thuéc vμo          vμ hÖ sè m¸i
                                                                                h
  nghiªng cña c«ng tr×nh;
           kα - hÖ sè phô thuéc gãc αS gi÷a h−íng giã vμ ph¸p tuyÕn víi trôc ®Ëp;




                                                                            n
                                                                    Δ
           k1, k2 - c¸c hÖ sè phô thuéc vμo ®é nh¸m t−¬ng ®èi          vμ ®Æc tr−ng vËt liÖu gia
                                                                   h1%




                                                          v
  cè mÆt ®Ëp (b¶ng 3-1);
           k3 - hÖ sè phô thuéc tèc ®é giã vμ hÖ sè m¸i nghiªng m (b¶ng 3-2)




                                                       d.
                                     B¶ng 3-1: HÖ sè k1, k2

        §Æc tr−ng líp gia cè m¸i             §é nh¸m t−¬ng ®èi Δ/h1%           k1        k2
   B¶n bªt«ng (bªt«ng cèt thÐp)
   Cuéi, sái, ®¸, khèi bªt«ng (bªt«ng
   cèt thÐp)
                                          ol          < 0,002
                                                     0,5 ÷ 0,01
                                                                               1
                                                                               1
                                                                              0,95
                                                                                        0,90
                                                                                        0,90
                                                                                        0,85
                          nc
                                                        0,02                  0,90      0,80
                                                        0,05                  0,80      0,70
                                                        0,1                   0,75      0,60
                                                       > 0,2                  0,70      0,50
    .v

                                        B¶ng 3-2: HÖ sè k3
                    HÖ sè m¸i m                        0,4        0,4 ÷ 2     3÷5        >5
                         VËn tèc giã ≥ 20m/s           1,3         1,4         1,5       1,6
           k3
   w


                         VËn tèc giã ≤ 10m/s           1,1         1,1         1,1       1,2

                         B¶ng 3-3: HÖ sè kα khi tÝnh chiÒu cao sãng leo
w



    αS (®é)         0          10          20          30           40         50        60
      kα            1         0,98        0,96         0,92        0,87       0,82      0,76

      ChiÒu cao sãng leo víi x¸c suÊt p% lμ hslp ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch nh©n trÞ sè hsl1%
w




  tÝnh ®−îc trong c«ng thøc (3-12) víi hÖ sè kp lÊy theo b¶ng (3-4).




                                                                                               65
                        H×nh 3-5 §å thÞ x¸c ®Þnh Ki                                                    H×nh 3-6 §å thÞ x¸c ®Þnh c¸c yÕu tè cña sãng




66
           -                                                          gt/V      gh/V
     Ki=hi/h                                                                                                                                                                                      gH/V
                                                              i=
     3,0
               w                                              0,1% 5,6
                                                                   5,0
                                                                           0,14
                                                                           0,12                                                                                                                    3
                                                                           0,10                                                                                                                    2
                                                                           0,09
     2,5                                                           4,0     0,08                                                                                                                    1
                                                              1%
                                                                           0,07                                                                                                                    0,8
                                                                                                                                                                                                              www.vncold.vn




                                   w                          2%           0,06                                                                                                                    0,6
                                                                                                                                                                                                   0,5
     2,0                                                      5%    3,0    0,05
                                                                                                                                                                                                   0,4
                                                                           0,04
                                                                                                                                                                                                   0,3
                                                      13%
     1,5
       O          2000 4000 6000      8000
                                                      w
                                             10000 12000
                                                        gD/V
                                                             2,0
                                                                           0,03
                                                                                                                                                                                                   0,2
                                                        gH/V 1,8
       O       0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
                                                                           0,02
                                                             1,6

                                                                    1,4                                                                                                                            0,1
                                                                                                                                                                                                   0,08
                   gt/V         gh/V
                                                       .v
                                                                    1,2
                           0,010                                           0,01                                                                                                                    0,06
                  1,1
                  1,0      0,009                                                                                                                                                                   0,05
                           0,008                                                                                                                                                                   0,04
                  0,9
                           0,007
                  0,8      0,006                                                                                                                                                                   0,03
                  0,7      0,005
                                                                                                                                                                                                   0,02
                                                                             nc
                  0,6      0,004

                           0,003
                  0,5
                                                                                                                                                                                                   0,01
                  0,4      0,002
                                                                                               ol
                  0,3
                                                                                                                                                                                                         2
                           0,001                                                                                                                                                                  gD/V
                               0.3 4 5 6         8        2    3   4 5 6    8          2   3   4 5 6     8              2     3 4     5 6    8              2   3   4 5 6     8           2   3
                                                      1                         10                           100                                 1000                         10000
                                                                                                                                                                                                  gt/V
                                                                                                                   d.
                                                                                                100          2     3   4 5 6      8 100           2     3   4 5 6   8 10000     2     3   4 5 6
                                                                                                                      v
                                                                                                                                                                                                                            Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
                                                                                                                                                                                                             ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯




                                                                                                                                                  n
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                            a) k           s                                                                           ch
       H                    1,                       s                     H                  0,                      b) k
                              65                           h                                    40                             ch    h
                            1,                                                                0,
                               6                                                                50
       10                     1,                                           10                  0,
                                 5                                                               60
                             1,
                               4
        8                         1,3                                      8                         0,
                                                                                                       70

        6                                                                  6                                k
                                              1,2                                                               ch   =0
                                                 5                                                                      ,75



                             k




                                                                                                 0,8
        4




                                                                                                                0,
                                                                           4


                                 =1
                   1,10




                                                                                        0,90
                                             1,2
            1,05




                                                                                                                  80
                                                                                0,95
                                   ,15




                                                                                                    5
        2                                                                  2




                                                                                                                              n
        0                                                             h/   0                                                                     h/
            0,02        0,04            0,06        0,08       0,10             0,02         0,04       0,06           0,08     0,10




                                                                                   v
                                            c) k           ®
       H                                                                                                                        Pmax
                            1,
                               6
                                                     ®     h               H              1,1               d) k
                                                                                                                 ®                       h




                                                                                d.
                            1,                                                          1,0                                    h(H+          )
                              5                                                                                                          2
       10                        1,                                        10
                   1,3




                                   4
                                                                                        0,9
                                                                                                  8
                                                                                               =0,
        8                                                                  8             k®
                   1,2




                                                                                                 0,7
        6



                                                                      ol   6
                                                                                                0,6
               1,1




                                                                                                 0,5
        4                                                                  4
                                             0,8                                                    0,4
                            =1                                                                                   0,3
                   k    ®                    0,6
                                   nc
        2                                                                  2                                                  0,25
                                              0,4                                                                0,2
                                                         0,2                           0.1
        0                                                             h/   0
            0,02        0,04            0,06        0,08       0,10             0,02         0,04         0,06         0,08     0,10         h/


       H                                    e) k m            M max
   .v

                       1,1                                        2
                                                             h hH H2
                                                           h( +     + )
       10                                                    6 2 2
                   1,0
                                 0,9
        8
  w


                                       ,8
                                 =0
                            km
        6
                   0,7
                                 0,6
        4
w



                                   0,5         0,4
        2                                                0,3
                                               0,2
        0
w




            0,02        0,04            0,06        0,08       0,10   h/

                       H×nh 3-7: §å thÞ ®Ó x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè kηs , kηch , kη® , k® , km




                                                                                                                                                      67
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                    k4
             5,0

             3,0

             2,0



             1,0



             0,5
             0,4                                                                                       λ /h
                                                                                                              1%
             0,3




                                                                                              n
                                                                                                         50   (30)
             0,2                                                                                         30   (21)
                                                                                                         20   (15)
                                                                                                         15   (13)




                                                                      v
                                                                                                         10   (9,7)
                                                                                                         7     (7)
                            0,2 0,3     0,5    1,0         2,0   3,0   5,0       10          20     30 m




                                                                   d.
                   H×nh 3-8: §å thÞ x¸c ®Þnh hÖ sè k4, c¸c tham sè cña ®−êng cong lµ λ/h1% ,
                                   (trÞ sè trong ngoÆc ®¬n lµ khi H ≤ 2h1%)

                                                            B¶ng 3-4

       X¸c suÊt xuÊt hiÖn cña sãng leo p%
                         HÖ sè kp
                                                     ol0,1
                                                       1,1
                                                                   1
                                                                   1     0,96
                                                                             2         5
                                                                                      0,91
                                                                                                  10
                                                                                                  0,86
                                                                                                               30
                                                                                                               0,76
                                                                                                                       50
                                                                                                                      0,68
                                nc
      Ph©n bè ¸p suÊt sãng trªn m¸i ®−îc gia cè b»ng c¸c tÊm bª t«ng cã ®é dèc m¸i
  1,5≤ m ≤ 5 ®−îc tÝnh nh− h×nh (3-7) trong ®ã ¸p suÊt sãng lín nhÊt p2 x¸c ®Þnh theo
  c«ng thøc :
                                    p2 = knoknb p2 γh T/m2,                                                           (3-13)
    .v

        Trong ®ã :
           kno- hÖ sè x¸c ®Þnh theo c«ng thøc :
                                                       h     ⎛           h⎞
   w


                                    kno = 0,85 + 4,8     + m ⎜ 0,028-1,15 ⎟                                           (3-14)
                                                       λ     ⎝           λ⎠
           knb - hÖ sè, x¸c ®Þnh theo b¶ng (3-5);
w



           γ - träng l−îng riªng cña n−íc;
           h - chiÒu cao sãng;
           λ - trÞ sè trung b×nh cña b−íc sãng;
w




           p2 - ¸p suÊt sãng t−¬ng ®èi lín nhÊt lªn ®iÓm 2 (h×nh 3-9) lÊy theo b¶ng (3-6)




  68
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯



                                                        p2
                                                                                      p
                                                                     p             0.1 2    3
                                                                  0.4 2                               Z3
                                                                               1                      Z2
                                                   p2
                                                0.4                 2
                                                                          L1
                                                                                       L2
                                                    4        L3
                                         p2
                                      0.1
                                        5
                                                        L4




                                                                                                    n
                      1   :m
                               α




                                                                v
                    H×nh 3-9: Ph©n bè ¸p suÊt sãng lín nhÊt lªn m¸i nghiªng
                               ®−îc gia cè b»ng c¸c tÊm bª t«ng




                                                             d.
                                               B¶ng 3-5

       h
                    10                  15                   20                            25              35
       λ
      knb            1                  1,15
                                               ol         1,3                          1,35                1,48
                           nc
                                               B¶ng 3-6

    ChiÒu cao sãng h (m)       0,5        1      1,5          2           2,5                   3   3,5           ≥4

            p2                 3,7       2,8     2,3         2,1          1,9               1,8     1,75          1,7
    .v

      Tung ®é z2 t¹i ®iÓm 2 tÝnh b»ng m (cã ¸p lùc sãng lín nhÊt) ®−îc x¸c ®Þnh theo
  c«ng thøc:
                                      1
                           z2 = A +      (1-     2m2 + 1 )(A+B)                                                 (3-15)
   w


                                      m2
     Trong ®ã :
                                                   λ 1 + m2
w



                           A = h (0,47 + 0,023       )      ;
                                                   h   m2
                                                       λ
                           B = h[0,95 - (0,84 m - 0,25) ].
w




                                                       h
     Tung ®é z3 tÝnh b»ng mÐt, b»ng chiÒu cao sãng leo.
     T¹i c¸c ®iÓm cao h¬n hoÆc thÊp h¬n ®iÓm 2 cã ¸p suÊt sãng bÐ h¬n, trÞ sè cña nã
  ®−îc tr×nh bμy trªn h×nh 3-9 t−¬ng øng víi c¸c kho¶ng c¸ch (mÐt).
     Víi l1 = 0,0125 Lα vμ l3 = 0,0265 Lα:
                           p = 0,4 p2                                                                           (3-16)

                                                                                                                        69
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
       Víi l2 = 0,0325 Lα vμ l4 = 0,0675 Lα:
                            p = 0,1 p2                                          (3-17)
                                       mλ
       Trong ®ã :           Lα =                ;
                                       m2 − 1
                                   4


          m - hÖ sè m¸i dèc cña ®Ëp

  §3.4. ¸p lùc bïn c¸t
      ë c¸c hå chøa, sau mét thêi gian lμm viÖc bïn c¸t sÏ l¾ng ®äng ë tr−íc ®Ëp vμ g©y




                                                                         n
  ra ¸p lùc. Thμnh phÇn n»m ngang cña ¸p suÊt bïn c¸t pb ë ®é s©u bïn c¸t hb ®−îc x¸c
  ®Þnh theo c«ng thøc:




                                                         v
                            pb = γb hb ξb                                       (3-18)
       Trong ®ã : γb - träng luîng riªng cña bïn c¸t trong n−íc ;




                                                      d.
                    ξb - hÖ sè ¸p lùc bªn cña ®Êt (bïn c¸t l¾ng ®äng).
     ¸p lùc bïn c¸t ®−îc tÝnh theo ¸p lùc bªn tÜnh. §èi víi mÆt th−îng l−u ®Ëp lμ th¼ng
  ®øng, nÕu ta kh«ng kÓ ®Õn lùc dÝnh kÕt gi÷a ®Êt vμ t−êng, theo Cul«ng:
                                     ⎛
                                     ⎝
                                            ϕ⎞
                            ξb = tg2 ⎜ 45o − ⎟ ,
                                            2⎠

       Trong ®ã ϕ lμ gãc ma s¸t trong cña ®Êt .
                                                ol                              (3-19)
                           nc
      §èi víi mÆt th−îng l−u ®Ëp nghiªng mét gãc α so víi mÆt ph¼ng ngang (xem h×nh
  3-1) vμ kh«ng kÓ ma s¸t gi÷a ®Êt vμ ®Ëp th× c«ng thøc hÖ sè ¸p suÊt bªn cña ®Êt lμ:
                                      α+ϕ
                                   cos2
    .v

                            ξb =       2                                        (3-20)
                                      α−ϕ
                                 cos2
                                       2
      Khi α = 90o th× c«ng thøc (3-20) sÏ cã d¹ng nh− c«ng thøc (3-19). BiÓu ®å ph©n bè
   w


  ¸p lùc bªn cña bïn c¸t cã d¹ng tam gi¸c, trÞ sè ¸p lùc t¹i ®¸y lμ pb .
     ¸p lùc th¼ng ®øng cña bïn c¸t lªn c«ng tr×nh b»ng träng l−îng cña bïn c¸t trong
w



  n−íc cã t¸c dông lªn bÒ mÆt c«ng tr×nh (thÓ tÝch ë h×nh 3-1).

  §3.5. t¸c ®éng cña ®éng ®Êt
w




       Trong qu¸ tr×nh ®éng ®Êt, vá qu¶ ®Êt bÞ rung ®éng ®μn håi víi chu kú T (th−êng
  T = 0,8 ÷1,2 gi©y) vμ gia tèc τ, khi ®ã c«ng tr×nh chÞu t¸c dông cña lùc ®éng ®Êt.
      Nguyªn nh©n vμ hiÖn t−îng ®éng ®Êt rÊt phøc t¹p. V× vËy ph−¬ng ph¸p tÝnh ch−a
  ®−îc hoμn chØnh. Trong hai ph−¬ng ph¸p ®éng lùc vμ ph−¬ng ph¸p tÜnh lùc th× hiÖn nay
  th−êng dïng ph−¬ng ph¸p tÜnh lùc v× t−¬ng ®èi ®¬n gi¶n.

       I. Lùc qu¸n tÝnh ®éng ®Êt

  70
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      Lóc cã ®éng ®Êt, c«ng tr×nh bÞ rung ®éng, do ®ã g©y ra lùc qu¸n tÝnh F®. Lùc ®ã tØ lÖ
                           G
  víi khèi l−îng c«ng tr×nh vμ gia tèc ®éng ®Êt τ:
                           g
                            G
                   F® = α     τ = kαG,                                                   (3-21)
                            g
      Trong ®ã :
         G- träng l−îng c«ng tr×nh ;
         g - gia tèc träng tr−êng ;




                                                                        n
             τ
         k=     - hÖ sè ®éng ®Êt (b¶ng 3-7) ; ®éng ®Êt d−íi cÊp 6, hÖ sè ®éng ®Êt rÊt bÐ,
             g




                                                           v
  th−êng bá qua kh«ng xÐt lùc qu¸n tÝnh;
         α - hÖ sè ®Æc tr−ng ®éng lùc.




                                                        d.
      §èi víi c¸c th¸p, t−êng ch¾n ®Êt, ®Ëp bª t«ng, hoÆc bªt«ng cèt thÐp cao trªn 10m:
                                          h1
                          α = 1 + 0,5        ,                                           (3-22)
                                          ho
      Trong ®ã :

                                           ol
         h1 - kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm tÝnh to¸n ®Õn mÆt nÒn;
         ho - kho¶ng c¸ch tõ träng t©m c«ng tr×nh ®Õn mÆt nÒn.
                          nc
         Víi c¸c lo¹i kÕt cÊu c«ng tr×nh chÞu lùc x« ngang nh− vßm ... α = 2;
         Víi c¸c bé phËn liªn kÕt côc bé víi c«ng tr×nh nh− cét, giμn... α = 5;
         Víi c¸c c«ng tr×nh vμ c¸c bé phËn kh¸c kh«ng nªu ë trªn th× α = 1.
    .v

                                             B¶ng 3-7
         CÊp ®éng ®Êt                 6             7             8                9
       HÖ sè ®éng ®Êt k           0,01             0,025         0,05             0,10
   w


      H−íng cña lùc qu¸n tÝnh ®éng ®Êt ng−îc chiÒu víi gia tèc ®éng ®Êt. V× vËy lùc nμy
  cã h−íng tuú thuéc vμo h−íng gia tèc. Trong thiÕt kÕ, chóng ta kh«ng thÓ x¸c ®Þnh ®−îc
  h−íng gia tèc mμ ph¶i chän h−íng nμo bÊt lîi nhÊt cho c«ng tr×nh vÒ mÆt æn ®Þnh vμ kÕt
w



  cÊu. §iÓm ®Æt cña tæng ¸p lùc qu¸n tÝnh, ®−îc xem nh− n»m ë träng t©m c«ng tr×nh
  (h×nh 3-10).
w




      II. ¸p lùc n−íc khi ®éng ®Êt
       Lùc qu¸n tÝnh ph¸t sinh trong n−íc lμm t¨ng thªm ¸p lùc thuû tÜnh lªn c«ng tr×nh
  (h×nh 3-8).
      §èi víi c¸c hå chøa cã ®é s©u n−íc tr−íc th−îng l−u H1 < 50m, ¸p suÊt t¨ng thªm
  nμy cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc:



                                                                                            71
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                             p = 0,9 k γ       H1.y ,                                   (3-23)

  hoÆc tÝnh theo ph−¬ng ph¸p tû lÖ ®−êng th¼ng :
                             p = kγy,                                                   (3-24)
       Trong ®ã : y - ®é s©u tõ mÆt n−íc tíi ®iÓm tÝnh to¸n.
       Nh− vËy, tæng ¸p lùc n−íc t¨ng thªm ë th−îng l−u ®Ëp do ®éng ®Êt g©y nªn lμ:
                             W® = 0,5 k γ H 1
                                            2
                                                                                        (3-25)




                                                                            n
                   x

                              y




                                                           v
                                                             F®
                             W®                  H1
                                                        F®             F®




                                                        d.
                   0,42H 1
                                                                  F®

                                  γΚΗ 1


                                           y


                                                ol
               H×nh 3-10 : Lùc qu¸n tÝnh vµ ¸p lùc n−íc t¨ng thªm do ®éng ®Êt g©y nªn
                             nc
       III. ¸p lùc ®Êt khi ®éng ®Êt
       Khi cã ®éng ®Êt, trong khèi ®Êt còng ph¸t sinh lùc qu¸n tÝnh t¸c dông lªn c«ng
  tr×nh. §èi víi t−êng ch¾n ®Êt l−ng th¼ng ®øng, ¸p suÊt chñ ®éng p 'cd vμ ¸p suÊt bÞ ®éng
  p'b® cña ®Êt lóc cã ®éng ®Êt lμ:
    .v

                             p'c® = (1 + 2ktgϕ)pc® ;                                    (3-26)
                             p'b® = (1 - 2ktgϕ)pb® ;                                    (3-27)
   w


       Trong ®ã:
         pc® vμ pb® - ¸p suÊt chñ ®éng vμ bÞ ®éng cña ®Êt t¹i ®iÓm tÝnh to¸n khi kh«ng cã
  ®éng ®Êt;
w



          ϕ - gãc ma s¸t trong cña ®Êt.
w




  72
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯


                                         Ch−¬ng 4
         TÝnh to¸n æn ®Þnh vμ ®é bÒn cña c«ng tr×nh


  §4.1. C¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n
     ViÖc tÝnh to¸n æn ®Þnh vμ ®é bÒn cña c«ng tr×nh cã thÓ tiÕn hμnh theo c¸c ph−¬ng
  ph¸p sau:




                                                                        n
      I. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n
      §©y lμ ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n c¬ b¶n ®ang ®−îc sö dông réng r·i [3, 8, 9, 15, 16, 19].




                                                       v
      1. Nh÷ng luËn ®iÓm c¬ b¶n




                                                    d.
      NÐt ®Æc thï cña ph−¬ng ph¸p tÝnh theo tr¹ng th¸i giíi h¹n lμ viÖc sö dông mét nhãm
  c¸c hÖ sè an toμn mang ®Æc tr−ng thèng kª: hÖ sè tæ hîp t¶i träng nc, hÖ sè ®iÒu kiÖn lμm
  viÖc m, hÖ sè tin cËy Kn, hÖ sè lÖch t¶i n, hÖ sè an toμn vÒ vËt liÖu KVL. Nhãm c¸c hÖ sè



                                        ol
  nμy thay thÕ cho mét hÖ sè an toμn chung K.
      a) C¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n: C«ng tr×nh vμ nÒn cña nã ®−îc gäi lμ ®¹t ®Õn tr¹ng th¸i
  giíi h¹n khi chóng mÊt kh¶ n¨ng chèng l¹i c¸c t¶i träng vμ t¸c ®éng tõ bªn ngoμi, hoÆc
  khi chóng bÞ h− háng hay biÕn d¹ng qu¸ møc cho phÐp, kh«ng cßn tho¶ m·n ®−îc c¸c
                         nc
  yªu cÇu khai th¸c b×nh th−êng.
      Ng−êi ta ph©n biÖt 2 nhãm tr¹ng th¸i giíi h¹n:
      Tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt: C«ng tr×nh, kÕt cÊu vμ nÒn cña chóng lμm viÖc trong
  ®iÒu kiÖn khai th¸c bÊt lîi nhÊt, gåm: c¸c tÝnh to¸n vÒ ®é bÒn vμ æn ®Þnh chung cña hÖ
    .v

  c«ng tr×nh - nÒn; ®é bÒn thÊm chung cña nÒn vμ c«ng tr×nh ®Êt; ®é bÒn cña c¸c bé phËn
  mμ sù h− háng cña chóng sÏ lμm cho viÖc khai th¸c c«ng tr×nh bÞ ngõng trÖ; c¸c tÝnh
  to¸n vÒ øng suÊt, chuyÓn vÞ cña kÕt cÊu bé phËn mμ ®é bÒn hoÆc ®é æn ®Þnh c«ng tr×nh
   w


  chung phô thuéc vμo chóng v.v...
      Tr¹ng th¸i giíi h¹n thø hai: C«ng tr×nh, kÕt cÊu vμ nÒn cña chóng lμm viÖc bÊt lîi
  trong ®iÒu kiÖn khai th¸c b×nh th−êng, gåm: c¸c tÝnh to¸n ®é bÒn côc bé cña nÒn; c¸c
w



  tÝnh to¸n vÒ h¹n chÕ chuyÓn vÞ vμ biÕn d¹ng, vÒ sù t¹o thμnh hoÆc më réng vÕt nøt vμ
  mèi nèi thi c«ng; vÒ sù ph¸ ho¹i ®é bÒn thÊm côc bé hoÆc ®é bÒn cña kÕt cÊu bé phËn
  mμ chóng ch−a ®−îc xem xÐt ë tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt.
w




       b) BiÓu thøc tÝnh to¸n: ViÖc ®¸nh gi¸ sù xuÊt hiÖn c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n ®−îc thùc
  hiÖn b»ng c¸ch so s¸nh c¸c trÞ sè tÝnh to¸n cña øng lùc, øng suÊt, biÕn d¹ng, chuyÓn vÞ,
  sù më réng khe nøt... víi kh¶ n¨ng chÞu t¶i t−¬ng øng cña c«ng tr×nh, ®é bÒn cña vËt
  liÖu, trÞ sè cho phÐp cña bÒ réng khe nøt, biÕn d¹ng... C¸c trÞ sè nμy ®−îc quy ®Þnh trong
  c¸c quy ph¹m.
      §iÒu kiÖn ®¶m b¶o æn ®Þnh hay ®é bÒn cña c«ng tr×nh lμ:

                                                                                          73
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                              ncNtt ≤ mR/Kn,                                                 (4-1)
       Trong ®ã:
             Ntt - trÞ sè tÝnh to¸n cña t¶i träng tæng hîp;
         R - trÞ sè tÝnh to¸n cña søc chÞu tæng hîp cña c«ng tr×nh hay nÒn. C¸c hÖ sè kh¸c
  nh− ®· gi¶i thÝch ë trªn.
       Khi kiÓm tra theo (4-1), ®Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn kinh tÕ, th−êng yªu cÇu ®¹i l−îng ë
  vÕ ph¶i kh«ng v−ît qu¸ (10 ÷ 15)% so víi ®¹i l−îng ë vÕ tr¸i øng víi tæ hîp t¶i träng bÊt
  lîi nhÊt.




                                                                               n
       2. X¸c ®Þnh gi¸ trÞ c¸c ®¹i l−îng vµ hÖ sè
       a) T¶i träng tÝnh to¸n:




                                                            v
       T¶i träng tÝnh to¸n ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch lÊy t¶i träng tiªu chuÈn nh©n víi hÖ sè




                                                         d.
  lÖch t¶i n:
                                Ntt = nNtc,                                          (4-2)
       Trong ®ã:
             Ntc - t¶i träng tiªu chuÈn;


                                               ol
             n - hÖ sè lÖch t¶i, x¸c ®Þnh theo b¶ng (4-1).

                            B¶ng 4-1: Mét sè gi¸ trÞ cña hÖ sè lÖch t¶i [19]
                             nc
       STT                              Lo¹i t¶i träng                             n
        1        Träng l−îng b¶n th©n c«ng tr×nh                               1,05 (0,95)
        2        ¸p lùc th¼ng ®øng cña träng l−îng ®Êt                          1,1 (0,9)
        3        ¸p lùc ngang cña ®Êt                                           1,2 (0,8)
    .v

        4        ¸p lùc bïn c¸t                                                   1,2
        5        ¸p lùc thuû tÜnh, sãng giã, thÊm                                 1,0
        6        T¶i träng nhiÖt, Èm                                              1,1
   w


        7        T¶i träng do ®éng ®Êt                                            1,1

       Ghi chó: trÞ sè n trong ngoÆc ®¬n ®−îc dïng trong tr−êng hîp øng víi nã c«ng tr×nh sÏ ë
  thÕ bÊt lîi h¬n.
w



       b) §é bÒn tÝnh to¸n cña vËt liÖu c«ng tr×nh hay nÒn
       Trong tr−êng hîp chung R ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:
w




                         R = Rtc/KVL,                                                        (4-3)
       Trong ®ã:
             Rtc - c−êng ®é tiªu chuÈn cña vËt liÖu;
         KVL - hÖ sè an toμn vÒ vËt liÖu, xÐt ®Õn kh¶ n¨ng gi¶m nhá ®é bÒn so víi trÞ sè
  tiªu chuÈn do sù thay ®æi tÝnh chÊt vËt liÖu vμ ¶nh h−ëng cña c¸c yÕu tè kh¸c (ph−¬ng
  ph¸p thÝ nghiÖm, dung sai, d¹ng cña tr¹ng th¸i øng suÊt v.v...).

  74
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      Khi tÝnh to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt, víi kÕt cÊu kim lo¹i, KVL = 1,5. Khi
  tÝnh to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø hai, lÊy KVL = 1,0.
      §é bÒn tiªu chuÈn cña vËt liÖu ®−îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së xö lý thèng kª sè liÖu thÝ
  nghiÖm mÉu.
      c) HÖ sè tæ hîp t¶i träng: ViÖc tÝnh to¸n kiÓm tra theo (4-1) ®−îc thùc hiÖn víi c¸c
  tæ hîp t¶i träng kh¸c nhau. C¸c tæ hîp nμy ®−îc x¸c ®Þnh tõ sù ph©n tÝch c¸c ®iÒu kiÖn
  c«ng t¸c thùc tÕ cña c«ng tr×nh ë giai ®o¹n x©y dùng, khai th¸c vμ söa ch÷a. Gi¸ trÞ cña
  hÖ sè tæ hîp t¶i träng nc nh− sau:
      - Víi tæ hîp t¶i träng c¬ b¶n: nc = 1,0;




                                                                            n
      - Víi tæ hîp t¶i träng ®Æc biÖt: nc = 0,9;
      - Víi tæ hîp t¶i träng trong thi c«ng: nc = 0,95.




                                                        v
      d) HÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc: HÖ sè nμy xÐt ®Õn tÝnh gÇn ®óng cña s¬ ®å vμ ph−¬ng
  ph¸p tÝnh to¸n, kiÓu c«ng tr×nh, kÕt cÊu hay nÒn, lo¹i vËt liÖu x©y dùng, d¹ng tr¹ng th¸i




                                                     d.
  giíi h¹n vμ c¸c yÕu tè kh¸c ch−a ®−îc tÝnh ®Õn. TrÞ sè cña hÖ sè ®iÒu kiÖn lμm viÖc m
  khi tÝnh theo tr¹ng th¸i giíi h¹n thø nhÊt lÊy theo b¶ng 4-2; cßn theo tr¹ng th¸i giíi h¹n
  thø hai th× lÊy m = 1.


   STT
     1                                   ol
            B¶ng 4-2: HÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña mét sè c«ng tr×nh thuû lîi [19]
                                   Lo¹i c«ng tr×nh vμ nÒn
          C«ng tr×nh bªt«ng vμ bª t«ng cèt thÐp trªn nÒn ®Êt, ®¸ nöa cøng
                                                                                      m
                                                                                     1,00
                         nc
     2    C«ng tr×nh bªt«ng vμ bª t«ng cèt thÐp trªn nÒn ®¸
     a    Khi mÆt tr−ît ®i qua c¸c khe nøt trong ®¸ nÒn                              1,00
     b    Khi mÆt tr−ît ®i qua mÆt tiÕp xóc gi÷a bªt«ng vμ ®¸ hoÆc ®i trong ®¸ nÒn   0,95
          cã mét phÇn qua khe nøt, mét phÇn qua ®¸ nguyªn khèi
     3    §Ëp vßm vμ c¸c c«ng tr×nh ng¨n chèng kh¸c trªn nÒn ®¸                      0,75
    .v

     4    C¸c m¸i dèc tù nhiªn vμ nh©n t¹o                                           1,00

      e) HÖ sè tin cËy Kn: xÐt ®Õn tÇm quan träng (cÊp) cña c«ng tr×nh, c¸c hËu qu¶ khi
  x¶y ra tr¹ng th¸i giíi h¹n. Khi tÝnh to¸n c¸c tr¹ng th¸i giíi h¹n nhãm 1, trÞ sè Kn lÊy nh−
   w


  sau [19]:
      - C«ng tr×nh cÊp I, Kn = 1,25;
w



      - C«ng tr×nh cÊp II, Kn = 1,20;
      - C«ng tr×nh cÊp III, IV, V, Kn = 1,15.
      Khi tÝnh to¸n theo tr¹ng th¸i giíi h¹n nhãm 2, lÊy Kn = 1. Khi tÝnh to¸n æn ®Þnh cña
w




  m¸i dèc tù nhiªn, Kn lÊy theo cÊp cña c«ng tr×nh n»m kÒ s¸t nã.

      II. C¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c
      Cïng víi ph−¬ng ph¸p tr¹ng th¸i giíi h¹n, khi thiÕt kÕ c«ng tr×nh thuû lîi, c¸c kÕt
  cÊu vμ bé phËn cña chóng, ng−êi ta cßn sö dông mét sè ph−¬ng ph¸p kh¸c: theo øng
  suÊt cho phÐp, theo hÖ sè an toμn, theo ®é tin cËy.


                                                                                            75
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
       1. Ph−¬ng ph¸p øng suÊt cho phÐp
       Theo ph−¬ng ph¸p nμy, ®iÒu kiÖn bÒn cã d¹ng:
                          σmax ≤ [σ],                                                  (4-4)
       Trong ®ã:
          σmax - øng suÊt tÝnh to¸n lín nhÊt t¹i mét ®iÓm nμo ®ã trong c«ng tr×nh, x¸c ®Þnh
  tõ tæ hîp t¶i träng bÊt lîi nhÊt;
         [σ] - øng suÊt cho phÐp, lÊy theo tμi liÖu tiªu chuÈn ®èi víi vËt liÖu, lo¹i kÕt cÊu
  vμ d¹ng cña tr¹ng th¸i øng suÊt (kÐo, nÐn, xo¾n...).




                                                                        n
      Ph−¬ng ph¸p nμy rÊt tiÖn dông khi thiÕt kÕ c¸c bé phËn kÕt cÊu cïng kiÓu, sö dông
  trong c¸c ®iÒu kiÖn æn ®Þnh cña t¶i träng. Víi mét vμi ®iÓm bæ sung, hiÖn nay ph−¬ng
  ph¸p nμy vÉn ®−îc ¸p dông khi thiÕt kÕ cöa van, vμ ë giai ®o¹n thiÕt kÕ s¬ bé c¸c ®Ëp




                                                        v
  bªt«ng, bªt«ng cèt thÐp.
       2. Ph−¬ng ph¸p tÝnh theo hÖ sè an toµn




                                                     d.
      Ph−¬ng ph¸p nμy th−êng ®−îc øng dông trong tÝnh to¸n æn ®Þnh. Khi ®ã c«ng thøc
  kiÓm tra lμ:
                                           Fg


       Trong ®ã:
                                K=


                                           ol
                                     Ft ≥ Kcp
                                                                                       (4-5)



         K - hÖ sè an toμn, lμ tû lÖ gi÷a yÕu tè (lùc hay m«men) gi÷a Fg vμ yÕu tè g©y mÊt
                         nc
  æn ®Þnh Ft;
         Kcp - hÖ sè an toμn cho phÐp, phô thuéc vμo cÊp c«ng tr×nh vμ tæ hîp t¶i träng,
  x¸c ®Þnh theo quy ph¹m.
      Khi tÝnh theo ph−¬ng ph¸p tr¹ng th¸i giíi h¹n, ®iÒu kiÖn an toμn (4-1) cã thÓ viÕt l¹i
    .v

  thμnh [19]:
                                    R n c .K n
                              K=        ≥                                             (4-6)
                                   N tt     m
   w


       Khi ®ã, cã thÓ coi K lμ hÖ sè an toμn, cßn hÖ sè an toμn cho phÐp lμ:
                                          n c .K n
                                 K cp =                                                (4-7)
                                             m
w



       3. Ph−¬ng ph¸p tÝnh theo ®é tin cËy

       a) Con ®−êng ph¸t triÓn cña c¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n c«ng tr×nh
w




      Sù tiÕn triÓn logic cña c¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n kÕt cÊu vμ c«ng tr×nh ®· ®−îc tæng
  kÕt nh− sau. Ban ®Çu chóng ®−îc tÝnh theo c¸c ph−¬ng ph¸p tÊt ®Þnh (theo øng suÊt cho
  phÐp vμ hÖ sè an toμn), víi tiÒn ®Ò lμ t¶i träng vμ ®é bÒn tÝnh to¸n ®· ®−îc mÆc ®Þnh
  trong suèt qu¸ tr×nh lμm viÖc cña c«ng tr×nh. Thùc tÕ th× c¸c hμm t¶i träng vμ ®é bÒn
  chÞu t¸c ®éng cña rÊt nhiÒu yÕu tè kh¸c nhau, vμ biÕn ®æi theo quy luËt ngÉu nhiªn. V×


  76
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
  vËy viÖc Ên ®Þnh tr−íc c¸c gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña chóng trong suèt thêi gian lμm viÖc cña
  c«ng tr×nh lμ ch−a tho¶ ®¸ng. Bï l¹i, ®Ó t¨ng møc ®é dù tr÷ an toμn, ng−êi ta ph¶i gi¶m
  bít c¸c trÞ sè øng suÊt cho phÐp, hay t¨ng hÖ sè an toμn cho phÐp lªn. ViÖc t¨ng hay
  gi¶m nμy kh«ng tr¸nh khái yÕu tè chñ quan.
      Sù chuyÓn sang ph−¬ng ph¸p tr¹ng th¸i giíi h¹n lμ mét b−íc tiÕn trªn con ®−êng c¶i
  tiÕn c¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh kÕt cÊu vμ c«ng tr×nh. Ph−¬ng ph¸p tr¹ng th¸i giíi h¹n thùc
  chÊt lμ ph−¬ng ph¸p nöa x¸c suÊt, ë ®©y c¸c hÖ sè an toμn côc bé (nc, Kn, m, n, KVL)
  ®−îc x¸c ®Þnh theo con ®−êng x¸c suÊt thèng kª.
       B−íc tiÕn tiÕp theo lμ viÖc chuyÓn sang c¸c ph−¬ng ph¸p x¸c suÊt trong khu«n khæ




                                                                      n
  lý thuyÕt ®é tin cËy. Lý thuyÕt nμy xÐt ®Õn b¶n chÊt thay ®æi th−êng xuyªn cña t¶i träng
  vμ t¸c ®éng, tÝnh chÊt vËt liÖu, b¶n th©n kÕt cÊu vμ c¸c ®iÒu kiÖn khai th¸c chóng.




                                                       v
     HiÖn nay lý thuyÕt nμy ®· ®−îc ¸p dông t−¬ng ®èi phæ biÕn trong x©y dùng d©n
  dông, c«ng nghiÖp, giao th«ng... Trong x©y dùng thuû lîi, lý thuyÕt nμy còng ®· b¾t ®Çu




                                                    d.
  ®−îc øng dông vμ ®ang tiÕp tôc ®−îc nghiªn cøu ®Ó hoμn thiÖn quy tr×nh tÝnh to¸n.
      b) Néi dung ph−¬ng ph¸p tÝnh theo ®é tin cËy [8]
      Ta gäi th«ng sè t¶i träng N lμ mét tæ hîp bÊt kú cña t¶i träng lªn c«ng tr×nh, cßn



                                            ol
  th«ng sè ®é bÒn R lμ mét ®Æc tr−ng cña kÕt cÊu hay tÝnh chÊt cña vËt liÖu x©y dùng ®¶m
  b¶o cho kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña c«ng tr×nh. Quan hÖ gi÷a th«ng sè t¶i träng N vμ th«ng sè
  ®é bÒn R cho phÐp thiÕt lËp bμi to¸n tÝnh ®é tin cËy cña c«ng tr×nh nh− lμ x¸c suÊt p ®¶m
  b¶o sù lμm viÖc an toμn cña nã:
                        nc
                                 p(R > N) hay p(R - N > 0).                          (4-8)
      C«ng tr×nh hay kÕt cÊu ®−îc cho lμ tho¶ m·n yªu cÇu vÒ ®é tin cËy nÕu ®¶m b¶o
  ®iÒu kiÖn:
                                 p ≥ ptc,                                            (4-9)
    .v

      Trong ®ã: ptc - x¸c suÊt tin cËy tiªu chuÈn, x¸c ®Þnh theo cÊp c«ng tr×nh vμ lo¹i
  kÕt cÊu.
   w


     X¸c suÊt lμm viÖc an toμn p vμ x¸c suÊt cã sù cè (rñi ro) V cã quan hÖ víi nhau
  nh− sau:
                                 p=1-V                                              (4-10)
w



      Trong ®a sè c¸c tr−êng hîp, c¸c hμm t¶i träng vμ ®é bÒn phï hîp víi quy luËt ph©n
  bè chuÈn cña lý thuyÕt x¸c suÊt ®−îc biÓu thÞ nh− sau:
                                        ⎡ 1 ⎛ N − N ⎞2 ⎤
w




                                1
                    f(N) =         .exp ⎢ − . ⎜     ⎟ ⎥,       −∞ < N < ∞           (4-11)
                           σN . 2π      ⎢ 2 ⎝ σN ⎠ ⎥
                                        ⎣              ⎦

                                1          ⎡ 1 ⎛ R − R ⎞2 ⎤
                    f(R) =            .exp ⎢ − . ⎜     ⎟ ⎥,   −∞ < R < ∞            (4-12)
                             σR . 2 π      ⎢ 2 ⎝ σR ⎠ ⎥
                                           ⎣              ⎦


                                                                                        77
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
       Trong ®ã:
          N, R - trÞ sè b×nh qu©n sè häc (kú väng to¸n häc) cña t¶i träng vμ ®é bÒn;
          σN, σR - kho¶ng lÖch qu©n ph−¬ng cña t¶i träng vμ ®é bÒn.
     Ta gäi hμm y = R - N. Trong tr−êng hîp chung, hμm nμy còng cã d¹ng ph©n phèi
  chuÈn víi trÞ sè b×nh qu©n sè häc:
                    y =R−N,                                                        (4-13)
  vμ kho¶ng lÖch qu©n ph−¬ng:
                    σ y = σ2 + σ2                                                  (4-14)




                                                                                n
                           R    N

       X¸c suÊt lμm viÖc an toμn:
                                                          ⎡ ⎛           ⎞ ⎤




                                                               v
                                                                          2
                                      ∞        1          ⎢ − 1 ⎜ y − y ⎟ ⎥dy
                    p = p(y > 0) =   ∫0   σy       2π
                                                      exp
                                                                ⎜
                                                          ⎢ 2 ⎝ σy ⎠ ⎥  ⎟
                                                                                   (4-15)
                                                          ⎣                 ⎦




                                                            d.
      TrÞ sè cña p cã thÓ t×m thÊy ë c¸c b¶ng tra tÝch ph©n cña hμm ph©n bè chuÈn trong
  c¸c s¸ch lý thuyÕt x¸c suÊt, thèng kª x¸c suÊt vμ ®é tin cËy.




                                           ol
       C¸c néi dung cÇn tiÕp tôc nghiªn cøu lμ t×m c¸ch x¸c ®Þnh ®Æc tr−ng thèng kª
   N, R , σN, σR còng nh− møc ®é t−¬ng quan cña 2 hμm R vμ N cho tõng lo¹i c«ng tr×nh,
  lo¹i nÒn vμ tr¹ng th¸i chÞu lùc cña kÕt cÊu.
                         nc
  §4.2. æn ®Þnh cña c«ng tr×nh x©y trªn nÒn ®¸
      C¸c c«ng tr×nh ®−îc nãi tíi ë ®©y lμ c¸c lo¹i ®Ëp d©ng n−íc, t−êng ch¾n, cèng b»ng
  ®¸ x©y, bªt«ng, bªt«ng cèt thÐp ®Æt trªn nÒn ®¸. Khi ®ã c¸c kh¶ n¨ng mÊt æn ®Þnh toμn
  khèi cña c«ng tr×nh nh− sau:
    .v

     - BÞ tr−ît theo mét mÆt nμo ®ã, cã thÓ lμ mÆt tiÕp xóc gi÷a c«ng tr×nh vμ nÒn, mÆt
  n»m trong nÒn hay trong c«ng tr×nh (t¹i c¸c vÞ trÝ xung yÕu). MÆt tr−ît ®−îc xÐt lμ mÆt
  ph¼ng (n»m ngang hoÆc nghiªng);
   w


      - BÞ lËt quanh mét trôc n»m ngang (vÝ dô ®i qua ®iÓm ch©n ®Ëp h¹ l−u) khi m«men
  cña ngo¹i lùc g©y lËt lÊy ®èi víi trôc nμy v−ît qu¸ m«men chèng lËt;
     - BÞ ®Èy næi do t¸c dông cña c¸c lùc h−íng tõ d−íi lªn trªn (¸p lùc thÊm, thuû tÜnh,
w



  ®éng ®Êt...).
      Khi thiÕt kÕ c«ng tr×nh d¹ng träng lùc (æn ®Þnh nhê träng l−îng b¶n th©n vμ c¸c vËt
  nÆng ®Ì lªn nã), nÕu ta khèng chÕ trong mäi tr−êng hîp, t¹i c¸c mÐp biªn th−îng h¹ l−u
w




  ®Ëp kh«ng xuÊt hiÖn øng suÊt kÐo, hoÆc cã xuÊt hiÖn nh−ng víi trÞ sè nhá th× nãi chung
  ®Ëp kh«ng bÞ lËt ®æ. V× vËy viÖc kiÓm tra kh¶ n¨ng lËt thùc tÕ lμ kh«ng cÇn thiÕt. Cßn
  viÖc kiÓm tra ®Èy næi th−êng chØ tiÕn hμnh ®èi víi c¸c cèng, ®Ëp cã ng−ìng thÊp.
       Sau ®©y tr×nh bμy viÖc tÝnh to¸n æn ®Þnh chèng tr−ît. ViÖc tÝnh to¸n kiÓm tra ®−îc
  tiÕn hμnh theo c«ng thøc (4-6), (4-7). Tuú theo c¸ch x¸c ®Þnh lùc chèng tr−ît R, cã thÓ
  ph©n biÖt c¸c ph−¬ng ph¸p sau:


  78
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      1. Ph−¬ng ph¸p xÐt lùc ma s¸t trªn mÆt ph¸ ho¹i

      a) Khi mÆt tr−ît n»m ngang (h×nh 4-1a).
                                        f.P
                                 Kt =       ,                                        (4-16)
                                         Q
      Trong ®ã:
          P - tæng hîp c¸c lùc th¼ng ®øng t¸c dông lªn phÇn c«ng tr×nh tÝnh tõ mÆt tr−ît trë
  lªn (kÓ c¶ ¸p lùc thÊm vμ ®Èy næi nÕu cã);




                                                                       n
         Q - tæng hîp c¸c lùc n»m ngang t¸c dông lªn c«ng tr×nh, tÝnh tõ mÆt tr−ît trë lªn;
         f - hÖ sè ma s¸t tiÕp xóc t¹i mÆt tr−ît, cã thÓ lμ gi÷a vËt liÖu c«ng tr×nh víi ®¸
  nÒn, ®¸ nÒn víi ®¸ nÒn hay gi÷a c¸c líp vËt liÖu c«ng tr×nh víi nhau.




                                                          v
      TrÞ sè cña f cÇn x¸c ®Þnh th«ng qua thÝ nghiÖm vμ xö lý thèng kª chuçi sè liÖu ®o




                                                       d.
  ®¹c ®−îc.
      b) Khi mÆt tr−ît n»m nghiªng
      Theo ®Æc ®iÓm bè trÝ c«ng tr×nh vμ cÊu t¹o ®Þa chÊt nÒn, cã thÓ xÐt c¸c mÆt tr−ît



                                          ol
  nghiªng. Khi ®ã tæng hîp c¸c lùc g©y tr−ît cÇn ®−îc xÐt theo ph−¬ng song song víi mÆt
  tr−ît, cßn lùc ma s¸t chèng tr−ît th× g©y ra bëi tæng hîp c¸c h×nh chiÕu cña c¸c lùc lªn
  ph−¬ng vu«ng gãc víi mÆt tr−ît.
                         nc
      Ta gäi: P’ - tæng hîp c¸c lùc th¼ng ®øng t¸c dông lªn phÇn c«ng tr×nh tÝnh tõ mÆt
  tr−ît trë lªn, trõ phÇn lùc ®Èy næi do ¸p lùc thÊm vμ ¸p lùc thuû tÜnh t¸c dông lªn mÆt
  tr−ît (theo ph−¬ng vu«ng gãc víi mÆt nμy);
      Q - tæng hîp c¸c lùc n»m ngang t¸c dông lªn c«ng tr×nh, tÝnh tõ mÆt tr−ît trë lªn.
      β - gãc gi÷a ph−¬ng mÆt tr−ît vμ ph−¬ng n»m ngang.
    .v

      C¸c c«ng thøc tÝnh hÖ sè an toμn æn ®Þnh tr−ît nh− sau:
      - Khi mÆt tr−ît nghiªng vÒ th−îng l−u (h×nh 4-1b, c):
                                 P ' cos β + Qsin β − Wdn
   w


                          Kt =                            .f ;                       (4-17)
                                      Q cos β − P 'sin β
      - Khi mÆt tr−ît nghiªng vÒ h¹ l−u:
w



                                 P ' cos β − Qsin β − Wdn
                          Kt =                            .f ;                       (4-18)
                                      Q cos β + P 'sin β
w




                                                                                           79
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯




                                                                     Qcosβ
                                                                                 P'cosβ
                                                                             Q
                                            Q                                             P'sinβ
                                                                     Qsinβ
                                                                                     P'
                                                    P'
                                                                                    β
              a)                                β                       c)
                                       b)
                                                                                              W®n
                                                         W®n




                                                                             n
                        H×nh 4-1: C¸c s¬ ®å tÝnh æn ®Þnh tr−ît trªn nÒn ®¸




                                                              v
      Tõ c¸c c«ng thøc (4-16), (4-17) vμ (4-18) cho thÊy c«ng tr×nh t¨ng thªm æn ®Þnh khi
  mÆt tr−ît nghiªng vÒ th−îng l−u; ng−îc l¹i c«ng tr×nh bÞ gi¶m æn ®Þnh khi mÆt tr−ît
  nghiªng vÒ h¹ l−u. V× vËy, gÆp tr−êng hîp nÒn ®¸ cã c¸c thí n»m ngang, hoÆc nÒn




                                                           d.
  nghiªng vÒ h¹ l−u, cã thÓ ®μo ®Ó t¹o mÆt tr−ît nghiªng vÒ th−îng l−u (h×nh 4-1b), hoÆc
  ®μo t¹o thμnh h×nh r¨ng c−a nghiªng vÒ th−îng l−u (h×nh 4-1c) ®Ó lμm t¨ng æn ®Þnh cho
  c«ng tr×nh.



                                            ol
      Ph−¬ng ph¸p xÐt lùc ma s¸t trªn mÆt ph¸ ho¹i cho c¸c c«ng thøc tÝnh to¸n ®¬n gi¶n
  nh−ng bá qua nhiÒu yÕu tè lμm t¨ng æn ®Þnh cho c«ng tr×nh (nh− lùc dÝnh kÕt trªn mÆt
  tr−ît) nªn kÕt qu¶ kh«ng ph¶n ¸nh ®óng thùc tÕ, thiªn vÒ an toμn. Ph−¬ng ph¸p nμy
                         nc
  th−êng chØ ®−îc dïng trong tÝnh to¸n s¬ bé chän mÆt c¾t ®Ëp, lùa chän ph−¬ng ¸n.

       2. Ph−¬ng ph¸p xÐt ®Õn lùc chèng c¾t trªn mÆt ph¸ ho¹i
      Ph−¬ng ph¸p nμy xÐt ®Õn thùc tÕ lμ lùc ®Ó chèng tr−ît trªn mét mÆt bÊt kú kh«ng
  ph¶i chØ cã ma s¸t, mμ cßn cã c¶ lùc dÝnh kÕt trªn mÆt ®ã. Theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm,
    .v

  c−êng ®é chèng c¾t τ ë mçi ®iÓm trªn mÆt tr−ît ®−îc biÓu thÞ b»ng quan hÖ sau:
                                τ = fσ + C,                                                         (4-19)
       Trong ®ã:
   w


         f vμ C lμ c¸c ®Æc tr−ng chèng c¾t trªn mÆt ph¸ ho¹i, cã ý nghÜa t−¬ng tù nh− hÖ
  sè ma s¸t vμ lùc dÝnh ®¬n vÞ;
          σ - øng suÊt ph¸p trªn mÆt tÝnh to¸n.
w



      Khi tÝnh æn ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p xÐt lùc chèng c¾t trªn mÆt ph¸ ho¹i, tr−êng hîp
  mÆt tr−ît n»m ngang, c«ng thøc tÝnh hÖ sè an toμn vÒ tr−ît nh− sau:
w




                                       f.P + A.C
                                Kt =                                                                (4-20)
                                           Q
       Trong ®ã: A - diÖn tÝch mÆt tr−ît; c¸c ký hiÖu kh¸c nh− ®· nªu trªn.
      Tr−êng hîp mÆt tr−ît n»m nghiªng còng cã thÓ vËn dông t−¬ng tù nh− c¸ch thiÕt lËp
  c¸c c«ng thøc (4-17), (4-18).


  80
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
       So víi ph−¬ng ph¸p trªn, ph−¬ng ph¸p nμy ph¶n ¸nh gÇn s¸t víi thùc tÕ lμm viÖc cña
  c«ng tr×nh h¬n. C¸c hÖ sè f vμ C ®−îc x¸c ®Þnh b»ng kÕt qu¶ thÝ nghiÖm mÉu vμ xö lý
  thèng kª c¸c sè liÖu thÝ nghiÖm. CÇn chó ý r»ng c¸c ®iÒu kiÖn thÝ nghiÖm th−êng kh¸c
  nhiÒu so víi t×nh h×nh lμm viÖc thùc tÕ cña c«ng tr×nh, do ®ã c¸c trÞ sè f vμ C thu ®−îc tõ
  thùc nghiÖm th−êng lμ thiªn lín. §Æc biÖt trÞ sè cña C trong thùc tÕ thay ®æi trong mét
  ph¹m vi réng, phô thuéc vμo tÝnh chÊt nÒn, chÊt l−îng xö lý mÆt tiÕp gi¸p gi÷a c«ng
  tr×nh vμ nÒn, vμ nhiÒu yÕu tè kh¸c. V× vËy, trÞ sè C trong tÝnh to¸n ph¶i lÊy nhá h¬n trÞ sè
  thu ®−îc tõ thÝ nghiÖm. VÝ dô theo quy ph¹m Liªn X«, trÞ sè C tÝnh to¸n chØ lÊy kho¶ng
  30 ÷ 40% kÕt qu¶ thÝ nghiÖm.




                                                                        n
  §4.3. æn ®Þnh cña c«ng tr×nh thuû lîi x©y trªn nÒn ®Êt

      I. Nh÷ng vÊn ®Ò chung




                                                       v
      C¸c c«ng tr×nh thuû lîi th«ng th−êng chÞu t¸c dông cña t¶i träng n»m ngang t−¬ng
  ®èi lín; nÒn c«ng tr×nh th−êng chÞu t¸c dông cña lùc thÊm. Trong thiÕt kÕ ph¶i tÝnh to¸n




                                                    d.
  ®¶m b¶o an toμn æn ®Þnh cña c«ng tr×nh vμ nÒn cña nã d−íi t¸c dông cña c¸c tæ hîp lùc
  kh¸c nhau. Trong phÇn nμy xÐt ®Õn vÊn ®Ò æn ®Þnh tr−ît.
      1. H×nh d¹ng mÆt tr−ît. ë c«ng tr×nh x©y dùng trªn nÒn ®Êt, chÞu t¸c dông cña t¶i



                                         ol
  träng ®øng vμ ngang, cã thÓ h×nh thμnh c¸c d¹ng mÆt tr−ît sau ®©y:
      - Tr−ît ph¼ng (h×nh 4-2a) x¶y ra khi ®Êt ë mÆt tiÕp gi¸p gi÷a c«ng tr×nh vμ nÒn bÞ
  ph¸ ho¹i, cßn ®Êt trong nÒn cßn ë tr¹ng th¸i c©n b»ng bÒn.
                         nc
       - Tr−ît hçn hîp (h×nh 4-2b) mÆt tr−ît bao gåm mét phÇn cña mÆt tiÕp xóc gi÷a c«ng
  tr×nh vμ nÒn vμ mét phÇn khoÐt s©u vμo nÒn - ë ®ã ®Êt nÒn bÞ ph¸ ho¹i vμ bÞ Ðp tråi lªn.
     - Tr−ît s©u (h×nh 4-2c) mÆt tr−ît ¨n s©u vμo nÒn trong ph¹m vi toμn c«ng tr×nh trong
  ph¹m vi khèi tr−ît, ®Êt nÒn bÞ ph¸ ho¹i vμ bÞ Ðp tråi lªn.
    .v

      2. Ph¸n ®o¸n kh¶ n¨ng tr−ît
      ViÖc tÝnh to¸n tr−ît tæng thÓ c«ng tr×nh vμ nÒn ®−îc tiÕn hμnh theo tr¹ng th¸i giíi
  h¹n thø nhÊt. Kh¶ n¨ng h×nh thμnh mÆt tr−ît phô thuéc vμo nhiÒu yÕu tè: øng suÊt t¨ng
   w


  thªm trong nÒn, c−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt vμ tèc ®é tiªu t¸n ¸p lùc n−íc lç rçng trong
  nÒn khi x©y dùng c«ng tr×nh (gia t¶i).
w
w




                                                                                           81
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯



   a)          Q                              b)
                     P                                            δ
         a                        b                  a        R
                                                                  b

                                                                                     c
                                                         c)




                                                                              n
                             a                                        c




                                                             v
                                                     b
                      H×nh 4-2: C¸c d¹ng mÆt tr−ît khi c«ng tr×nh x©y trªn nÒn ®Êt




                                                          d.
                            a) Tr−ît ph¼ng; b) Tr−ît hçn hîp; c) Tr−ît s©u

     Theo Quy ph¹m "NÒn c¸c c«ng tr×nh thuû c«ng" [15], c¸c tiªu chuÈn ph¸n ®o¸n kh¶
  n¨ng tr−ît nh− sau:



                                              ol
      a) Víi nÒn c¸t, ®Êt hßn lín, ®Êt cã sÐt cøng vµ nöa cøng: chØ cÇn tÝnh theo s¬ ®å
  tr−ît ph¼ng nÕu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn vÒ chØ sè m« h×nh ho¸:

                             Nσ =
                                      σ max
                                            < Nσ ,
                           nc
                                               lim
                                                                                         (4-21)
                                      B.γ I

        Trong ®ã:
             Nσ - chØ sè m« h×nh ho¸;
    .v

             σmax - øng suÊt ph¸p lín nhÊt t¹i ®iÓm gãc cña ®¸y mãng c«ng tr×nh;
          B - kÝch th−íc c¹nh (chiÒu réng) ®¸y mãng c«ng tr×nh h×nh ch÷ nhËt song song
  víi lùc g©y tr−ît (kh«ng tÝnh chiÒu dμi s©n tr−íc nÐo vμo mãng c«ng tr×nh);
   w


         γI - träng l−îng riªng cña ®Êt nÒn, khi nÒn n»m d−íi mùc n−íc ngÇm th× cÇn xÐt
  ®Õn sù ®Èy næi cña n−íc.
            lim
          N σ - chuÈn sè kh«ng thø nguyªn, lÊy b»ng 1,0 ®èi víi c¸t chÆt vμ 3,0 ®èi víi
w



  c¸c lo¹i ®Êt kh¸c.
     b) Víi nÒn ®Êt sÐt dÎo, dÎo cøng vµ dÎo mÒm: chØ cÇn xÐt s¬ ®å tr−ît ph¼ng nÕu tho¶
  m·n ®ång thêi c¸c ®iÒu kiÖn (4-21), (4-22), (4-23):
w




        - §iÒu kiÖn vÒ c−êng ®é chèng c¾t cña nÒn:
                                              CI
                             tgψ I = tgϕI +       ≥ 0, 45 ;                              (4-22)
                                              σTB

        - §iÒu kiÖn vÒ tèc ®é cè kÕt:


  82
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                  K th (1 + e) t 0
                           C0 =
                            V                      ≥4,                                (4-23)
                                       aγ n h 2
                                              0

      Trong ®ã:
         tgψI - gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña hÖ sè kh¸ng tr−ît;
         ϕI - gãc ma s¸t trong cña ®Êt nÒn;
         CI - lùc dÝnh ®¬n vÞ cña ®Êt nÒn;
         σTB - øng suÊt ph¸p trung b×nh ë ®¸y mãng c«ng tr×nh;
         C 0 - hÖ sè møc ®é cè kÕt;
            V




                                                                           n
         Kth - hÖ sè thÊm cña ®Êt nÒn;
         e - hÖ sè rçng cña ®Êt ë tr¹ng th¸i tù nhiªn;




                                                            v
         t0 - thêi gian thi c«ng c«ng tr×nh;
         a - hÖ sè nÐn cña ®Êt nÒn;




                                                         d.
         γn - träng l−îng riªng cña n−íc;
         h0 - chiÒu dμy tÝnh to¸n cña líp cè kÕt.
      c. Khi kh«ng tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn quy ®Þnh ë trªn:



                                          ol
      - C«ng tr×nh trªn nÒn ®ång nhÊt, trong mäi tr−êng hîp ph¶i tÝnh to¸n æn ®Þnh theo s¬
  ®å tr−ît hçn hîp.
      - C«ng tr×nh chØ chÞu t¶i träng th¼ng ®øng: tÝnh theo s¬ ®å tr−ît s©u.
                           nc
      - C«ng tr×nh trªn nÒn kh«ng ®ång nhÊt, chÞu t¶i träng th¼ng ®øng vμ n»m ngang:
  tÝnh theo s¬ ®å tr−ît s©u.

      II. TÝnh æn ®Þnh theo s¬ ®å tr−ît ph¼ng
    .v

      §iÒu kiÖn æn ®Þnh tr−ît ®−îc kiÓm tra theo c«ng thøc (4-6), trong ®ã R vμ Ntt x¸c
  ®Þnh nh− sau:

      1. Khi mÆt tr−ît n»m ngang
   w


      - Lùc chèng tr−ît:
                           R = PtgϕI + m1Eb2 + ACI;                                   (4-24)
w



      - Lùc g©y tr−ît:     Ntt = Q                                                    (4-25)
                           Q = T1 + EC1 – T2,                                         (4-26)
      Trong ®ã:
w




         P - tæng c¸c thμnh phÇn th¼ng ®øng cña c¸c t¶i träng tÝnh to¸n (kÓ c¶ ¸p lùc ng−îc);
         Eb2 - gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña ¸p lùc bÞ ®éng cña ®Êt phÝa h¹ l−u;
        m1 - hÖ sè ®iÒu kiÖn lμm viÖc xÐt ®Õn quan hÖ gi÷a ¸p lùc bÞ ®éng cña ®Êt víi
  chuyÓn vÞ ngang cña c«ng tr×nh. Cã thÓ lÊy m1 = 0,7;
         A - diÖn tÝch mÆt tr−ît (n»m ngang).


                                                                                          83
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
          T1, T2 - tæng gi¸ trÞ tÝnh to¸n c¸c thμnh phÇn n»m ngang cña c¸c lùc chñ ®éng tõ
  phÝa th−îng, h¹ l−u c«ng tr×nh, trõ ¸p lùc chñ ®éng cña ®Êt;
          EC1 - gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña ¸p lùc chñ ®éng cña ®Êt tõ phÝa th−îng l−u;
       C¸c ®¹i l−îng kh¸c nh− ®· gi¶i thÝch ë trªn.




                                                   P
                                   T1




                                                                             n
                            E c1                                           T2
                                                                           Eb2




                                                             v
                                        a                              b
                                   H×nh 4-3: S¬ ®å tÝnh to¸n tr−ît ph¼ng




                                                          d.
       2. Khi mÆt tr−ît n»m nghiªng
       Tr−êng hîp mÆt tr−ît nghiªng vÒ th−îng l−u:
       - Lùc chèng tr−ît:


                                              ol
                     R = ( P' cosβ + Qsinβ - W®n)tgϕI + m1Eb2cosβ + A' CI;
       - Lùc g©y tr−ît:
                                                                                    (4-27)
                            nc
                     Ntt = Qcosβ - P' sinβ,                                         (4-28)
     Trong ®ã:
         P' - tæng c¸c thμnh phÇn th¼ng ®øng cña c¸c t¶i träng tÝnh to¸n, kh«ng kÓ ¸p lùc
  n−íc ®Èy ng−îc;
    .v

         W®n - tæng ¸p lùc ®Èy ng−îc lªn mÆt tr−ît (bao gåm ¸p lùc thÊm vμ thuû tÜnh).
         β - gãc gi÷a ph−¬ng mÆt tr−ît vμ ph−¬ng n»m ngang;
         A' - diÖn tÝch mÆt tr−ît (n»m nghiªng);
   w


     C¸c ký hiÖu kh¸c nh− ®· nªu trªn.
     Tr−êng hîp mÆt tr−ît nghiªng vÒ h¹ l−u còng ®−îc tÝnh theo c¸ch t−¬ng tù.
w



       III. TÝnh æn ®Þnh theo s¬ ®å tr−ît hçn hîp
      S¬ ®å mÆt tr−ît nh− trªn h×nh (4-4). Tr−êng hîp nμy chiÒu réng mãng ®−îc chia
  thμnh 2 phÇn: phÇn cã chiÒu réng B1 thuéc ph¹m vi tr−ît s©u; phÇn cã chiÒu réng B2
w




  thuéc ph¹m vi tr−ît ph¼ng. C«ng thøc kiÓm tra æn ®Þnh vÉn theo (4-6), trong ®ã:

       1. Lùc g©y tr−ît: Ntt = Q;
       2. Lùc chèng tr−ît:
                     R = (σTBtgϕI + CI)B2L + τghB1L,                                (4-29)
       Trong ®ã: τgh - øng suÊt tiÕp giíi h¹n t¹i phÇn tr−ît Ðp tråi;

  84
 www.vncold.vn                Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
            L - chiÒu dμi ®¸y mãng ch÷ nhËt (th¼ng gãc víi lùc g©y tr−ît), khi xÐt
           cho bμi to¸n ph¼ng th× lÊy L = 1;
                  σTB - øng suÊt ®¸y mãng trung b×nh trong ph¹m vi B2.

                                       B(B* )
                           B2 (B* )
                                2               B 1(B* )
                                                     1

                                                                    f
                  a                    b                                             e




                                                                                     n
                                                           c                d




                                                                      v
                                  H×nh 4-4: S¬ ®å tÝnh to¸n tr−ît hçn hîp

       Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh τgh ®−îc tr×nh bμy trong [15].




                                                                   d.
                                                        P
       Gi¸ trÞ B1 ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh theo gi¸ trÞ σTB =     trªn c¸c ®å thÞ trong h×nh 4-5.
                                                       BL
  Khi lùc ph¸p tuyÕn P lÖch t©m vÒ phÝa h¹ l−u th× c¸c gi¸ trÞ B, B1, B2 trong c«ng thøc



                                                ol
  (4-29) ph¶i lÊy b»ng B*, B1*, B2*, trong ®ã B* = B - 2ep; B1* = B1
                                                                      B*
                                                                      B
                                                                          ; ep - ®é lÖch t©m

  vÒ h¹ l−u cña lùc P. §é lÖch t©m vÒ phÝa th−îng l−u kh«ng xÐt ®Õn trong tÝnh to¸n.
                            nc
        B 1 /B                                                     B 1 /B
   1                                                       1



                                                 a)                                      b)
    .v

                                                      σ                                  σ
   0                                                           0
           σk                                                                   σp
   w


                      σp


                             H×nh 4-5: C¸c ®å thÞ ®Ó x¸c ®Þnh chiÒu réng B1
                              a) §Êt cã tgψI > 0,45; b) §Êt cã tgψI ≤ 0,45
w



       Trªn h×nh (4-5): σk = N σ .B.γ I ; σp - øng suÊt ph¸p trung b×nh t¹i ®¸y mãng c«ng
                               lim

  tr×nh mμ t¹i ®ã x¶y ra sù ph¸ ho¹i nÒn chØ do t¶i träng th¼ng ®øng, x¸c ®Þnh theo [15].
w




       IV. TÝnh æn ®Þnh theo s¬ ®å tr−ît s©u
      Tuú theo cÊu t¹o ®Þa chÊt nÒn, mÆt tr−ît s©u cã thÓ cã h×nh d¹ng bÊt kú. Trong tÝnh
  to¸n, ®Ó ®¬n gi¶n th−êng gi¶ thiÕt mÆt tr−ît xÊp xØ theo mét ®−êng cong cã h×nh d¹ng
  x¸c ®Þnh.
       Khi ®Êt nÒn ®ång chÊt cã thÓ tÝnh theo ph−¬ng ph¸p nªu trong [15].


                                                                                          85
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      Víi mäi lo¹i nÒn, cã thÓ ¸p dông ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng cña M.M.Grisin ®Ó tÝnh
  to¸n. Theo ph−¬ng ph¸p nμy, xem mÆt tr−ît (trong bμi to¸n ph¼ng) lμ mét cung trßn ®i
  qua ®iÓm ®Çu cña ®¸y mãng c«ng tr×nh; xem c«ng tr×nh lμ mét khèi kh«ng biÕn d¹ng g¾n
  chÆt vμo nÒn vμ kiÓm tra hÖ sè an toμn chèng tr−ît cho toμn khèi c«ng tr×nh + nÒn. HÖ sè an
  toμn æn ®Þnh cho phÐp ®−îc x¸c ®Þnh theo (4-7).

       1. Tr−êng hîp nÒn ®ång chÊt (h×nh 4-6)
                                                                    O

                                                        α               α




                                                                                  n
                                                                            R
                                    x1                      β
                               x0




                                                                        r




                                                                           v
                           Q
                                     P        P1
            y0




                                                                                    T2




                                                                        d.
                      Q1
                           i                                                             Q1
                                                                                  D N
                                                                                     2
                                          B                                 Wth
                                                   T1           G

                                         N1 P1



                                                        ol
                       H×nh 4-6: S¬ ®å tÝnh æn ®Þnh tr−ît s©u khi nÒn ®ång chÊt
                               nc
       C¸c lùc t¸c dông bao gåm:
       - Hîp lùc P cña c¸c lùc th¼ng ®øng (träng l−îng c«ng tr×nh, s©n sau, n−íc trªn c«ng
  tr×nh...), cã tay ®ßn ®Õn ®iÓm ®Çu cung tr−ît (®iÓm I) lμ x0.
       - Hîp lùc Q cña c¸c lùc n»m ngang, cã tay ®ßn ®Õn ®iÓm I lμ y0.
    .v

       - Träng l−îng ®Êt n»m trong cung tr−ît, tÝnh theo dung träng ®Èy næi.
                              ⎛ π.α 0               ⎞
                     G = γ dn ⎜       − sin α.cos α ⎟ .R2 ;                                   (4-30)
                              ⎜ 180 0               ⎟
                              ⎝                     ⎠
   w


     - ¸p lùc thÊm trong phÇn cung tr−ît - ¸p lùc nμy lμ hîp cña c¸c lùc thÊm ph©n tè t¸c
  dông t¹i tõng « cña l−íi thÊm; cã thÓ tÝnh gÇn ®óng:
w



                     Wth = ∑γnJiΩi;                                                           (4-31)
       Trong ®ã:
          γn - träng l−îng riªng cña n−íc;
w




          Ji - gradien thÊm t¹i « l−íi thø i;
          Ωi - diÖn tÝch « l−íi thø i.
       Hîp lùc Wth cã c¸nh tay ®ßn ®Õn O lμ r.




  86
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
       Ta dêi song song hÖ lùc (P, Q) ®Õn vÞ trÝ míi (P1, Q1) cã Q1 ®i qua ®iÓm I, khi ®ã hÖ
  lùc míi cã c¸c c−êng ®é P1 = P; Q1 = Q; ®iÓm ®Æt cña P1 x¸c ®Þnh bëi tay ®ßn ®Õn ®iÓm
                Q
  lμ: x1 = x 0 + y 0 .
                P
      TiÕp theo, tr−ît lùc P1 däc theo gi¸ cña nã cho ®Õn khi c¾t cung tr−ît t¹i B; ph©n tÝch
  lùc P1 ra 2 thμnh phÇn:
      - Thμnh phÇn theo h−íng ph¸p tuyÕn víi cung tr−ît: N1 = Pcosβ;
      - Thμnh phÇn theo h−íng tiÕp tuyÕn víi cung tr−ît: T1 = Psinβ.




                                                                        n
      T−¬ng tù, tr−ît lùc Q1 däc theo gi¸ cña nã cho ®Õn khi c¾t cung tr−ît (phÝa cuèi) t¹i
  D; ph©n tÝch lùc Q1 ra hai thμnh phÇn:




                                                          v
      - Thμnh phÇn theo h−íng ph¸p tuyÕn víi cung tr−ît: N2 = Qsinα;
      - Thμnh phÇn theo h−íng tiÕp tuyÕn víi cung tr−ît: T2 = Qcosα




                                                       d.
      XÐt tr−êng hîp c©n b»ng giíi h¹n, lùc t¸c dông lªn cung tr−ît gåm cã:
      - C¸c lùc ma s¸t do lùc theo h−íng ph¸p tuyÕn sinh ra:
                  S1 = N1tgϕ = Pcosβtgϕ;
                  S2 = N2tgϕ = Qsinαtgϕ;
                                             ol
                  S3 = σtgϕ; ϕ - gãc ma s¸t trong cña ®Êt nÒn.
                          nc
      - Lùc dÝnh däc theo cung tr−ît: C = 2αRc,
      Trong ®ã: 2αR - chiÒu dμi cung tr−ît;
                  c - lùc dÝnh ®¬n vÞ.
      HÖ sè an toμn æn ®Þnh ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
    .v

                                            M ct
                                   K at =        ,                                    (4-32)
                                            M gt
   w


      Trong ®ã:
         Mct - m«men chèng tr−ît:
w



                  Mct = S1R + S2R + S3R + 2αRcR;
         Mgt - m«men g©y tr−ît:
                  Mgt = T1R + T2R + Wthr
w




      Thay vμo (4-32) ®−îc:
                              (P cos β + Qsin α + G)tgϕ + 2αRc
                     K at =                                                           (4-33)
                                  Q cos α + P sin β + Wth .r / R

      2. Tr−êng hîp nÒn kh«ng ®ång chÊt (h×nh 4-7)


                                                                                          87
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                                        O

                                               α            α

                                                                 R
                                                   βi

                                                            b



                    Q
                        i                                               D
                                                                            Q1   γ1 ,ϕ1 ,c 1
                                                                                 γ2 ,ϕ2 ,c 2
                                                                                 γ3 ,ϕ3 ,c 3




                                                                             n
                                    Pi                      Si




                                                                    v
               H×nh 4-7: S¬ ®å tÝnh to¸n æn ®Þnh chèng tr−ît khi nÒn kh«ng ®ång chÊt.

      NÕu cung tr−ît ®i qua nhiÒu líp ®Êt cã c¸c chØ tiªu c¬ lý kh¸c nhau (γj, ϕj, Cj) th× ph¶i




                                                                 d.
  chia khèi tr−ît thμnh nhiÒu d¶i th¼ng ®øng cã chiÒu réng b b»ng nhau vμ xÐt c©n b»ng
  gi÷a tæng sè c¸c m«men chèng tr−ît vμ ®Èy tr−ît cña c¸c d¶i ®Êt ®ã do lùc th¼ng ®øng
  truyÒn xuèng ®¸y d¶i lμ:


       Trong ®ã:
                              Pi = Pin + Pi®


                                                   ol
          Pin- t¶i träng th¼ng ®øng do phÇn ¸p lùc ngoμi t¸c dông trªn mÆt ®Ønh d¶i, cã thÓ
                            nc
  lμ do ¸p lùc ®¸y mãng hay träng l−îng s©n sau g©y ra;
          Pi® - träng l−îng d¶i ®Êt:
                              Pi®= b(γ1Z1 + γ2Z2 + ...)i,
         Víi γ1, γ2... t−¬ng øng lμ träng l−îng riªng cña phÇn ®Êt cã chiÒu dμy Z1, Z2,...
    .v

  trong ph¹m vi d¶i ®ang xÐt.
         Pi còng ®−îc ph©n tÝch ra c¸c thμnh phÇn theo h−íng ph¸p tuyÕn vμ tiÕp tuyÕn
  víi cung tr−ît:
   w


       - H−íng ph¸p tuyÕn: Ni = Picosβi;
       - H−íng tiÕp tuyÕn: Ti = Pisinβi;
w



       Trong ®ã: βi - gãc ®Þnh vÞ cña d¶i, xem h×nh 4-7.
      Tæng lùc ngang Q còng ®−îc dêi xuèng mÆt nÒn, tr−ît vÒ ®iÓm cuèi cung tr−ît vμ
  ph©n tÝch ra hai thμnh phÇn theo h−íng ph¸p tuyÕn vμ tiÕp tuyÕn víi cung tr−ît nh− ®·
w




  lμm víi tr−êng hîp trªn.
       HÖ sè an toμn chèng tr−ît tÝnh theo (4-32) sÏ lμ:
                              ΣPi cos βi tgϕi + Σc i S i + Qsin αtgϕ1
                     K at =                                                                    (4-34)
                                       ΣPi sin βi + Q cos α

       Trong ®ã:

  88
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
         ϕi, Ci - gãc ma s¸t trong vμ lùc dÝnh ®¬n vÞ cña líp ®Êt d−íi ®¸y d¶i thø i;
         Si - chiÒu dμi ®¸y d¶i thø i.
      HÖ sè an toμn cho phÐp ®−îc x¸c ®Þnh theo (4-7).

  §4.4. æn ®Þnh cña ®Ëp ®Êt
      §Ëp ®Êt lμ c«ng tr×nh ch¾n n−íc cã mÆt c¾t h×nh thang, m¸i dèc t−¬ng ®èi tho¶i,
  träng l−îng ®Ëp lín, khã cã thÓ bÞ n−íc ®Èy tr−ît theo ph−¬ng ngang. Sù mÊt æn ®Þnh vÒ
  tr−ît cña ®Ëp chØ cã thÓ lμ tr−ît m¸i hoÆc m¸i cïng víi mét phÇn cña nÒn.
      Trong tÝnh to¸n cÇn xÐt ®Õn c¸c tr−êng hîp sau:




                                                                        n
      1. §Ëp trong thêi kú thi c«ng, vμ khi võa ®¾p xong.
      2. Khi hå ®· chøa n−íc víi c¸c mùc n−íc th−îng h¹ l−u kh¸c nhau.




                                                       v
      3. Khi mùc n−íc trong hå rót nhanh.
      C¸c s¬ ®å vμ c«ng thøc tÝnh to¸n ®−îc tr×nh bμy ë §6.5.




                                                    d.
                                         ol
                         nc
    .v
   w
w
w




                                                                                        89
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯


                                         Ch−¬ng 5
                          Mét sè vÊn ®Ò thuû lùc
                        cña c«ng tr×nh th¸o n−íc


  §5.1. Th¸o n−íc qua c«ng tr×nh thuû lîi
       N−íc ®−îc th¸o qua c«ng tr×nh thuû lîi trong nhiÒu tr−êng hîp kh¸c nhau.




                                                                       n
       ë c¸c côm c«ng tr×nh ®Çu mèi thuû lîi, ph¶i x©y dùng c«ng tr×nh th¸o n−íc ®Ó x¶
  n−íc thõa trong mïa lò, ®¶m b¶o an toμn cho toμn bé ®Çu mèi; ®Ó th¸o c¹n hå chøa khi




                                                      v
  cÇn thiÕt, x¶ bïn c¸t hay th¸o n−íc th−êng xuyªn xuèng h¹ l−u. Cã thÓ cã nh÷ng c«ng
  tr×nh th¸o n−íc thùc hiÖn nh÷ng chøc n¨ng kh¸c nhau nh− th¸o lò vμ th¸o n−íc th−êng xuyªn;




                                                   d.
  th¸o lò khai th¸c kÕt hîp dÉn dßng thi c«ng v.v...
      C«ng tr×nh th¸o n−íc còng ®−îc ¸p dông trªn hÖ thèng kªnh khi x¶ n−íc thõa ra
  khái kªnh, hay th¸o lò s−ên dèc c¾t qua tuyÕn kªnh.



                                        ol
      Mét trong nh÷ng yÕu tè quyÕt ®Þnh l−u tèc dßng ch¶y trªn c«ng tr×nh th¸o
  n−íc lμ cét n−íc c«ng t¸c cña nã tøc chªnh lÖch mùc n−íc th−îng h¹ l−u (Zct) khi
  c«ng tr×nh th¸o n−íc lμm viÖc. Theo trÞ sè cña Zct, cã thÓ ph©n thμnh c«ng tr×nh th¸o
  n−íc cã cét n−íc thÊp (Zct < 10m), cét n−íc trung b×nh (Zct = 10 ÷ 20m) vμ cét n−íc
                         nc
  cao (Zct > 20m).
      ë c«ng tr×nh th¸o n−íc cã cét n−íc thÊp, l−u tèc dßng n−íc trªn ®ã kh«ng lín, Ýt
  xuÊt hiÖn c¸c hiÖn t−îng thuû lùc phøc t¹p nh− sãng xung kÝch, hμm khÝ, khÝ thùc...
  Ng−îc l¹i, ë c¸c c«ng tr×nh th¸o n−íc cã cét n−íc trung b×nh vμ cao, l−u tèc dßng ch¶y
    .v

  trªn ®ã lín (cã thÓ ®¹t tíi 35 ÷ 40m/s hoÆc h¬n n÷a), dßng ch¶y rÊt "nh¹y c¶m" víi
  nh÷ng thay ®æi ë ®−êng biªn c«ng tr×nh; c¸c hiÖn t−îng thuû lùc nh− sãng xiªn, hμm
  khÝ, khÝ thùc, m¹ch ®éng... cã thÓ diÔn ra m·nh liÖt, ¶nh h−ëng ®Õn sù lμm viÖc an toμn
   w


  cña c«ng tr×nh. V× vËy trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ, chóng cÇn ®−îc xem xÐt, ®¸nh gi¸ ®óng
  møc vμ ®Ò ra c¸c biÖn ph¸p xö lý khi cÇn thiÕt.
     Trong ch−¬ng nμy tr×nh bμy mét sè vÊn ®Ò thuû lùc cña c«ng tr×nh th¸o n−íc khi
w



  dßng ch¶y trªn ®ã cã l−u tèc cao. C¸c vÊn ®Ò vÒ kh¶ n¨ng th¸o n−íc, nèi tiÕp vμ tiªu
  n¨ng sau c¸c c«ng tr×nh th¸o sÏ ®−îc tr×nh bμy cô thÓ trong c¸c ch−¬ng t−¬ng øng.
w




  90
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

  §5.2. M¹ch ®éng cña dßng ch¶y trªn C«ng tr×nh th¸o n−íc

      I. Kh¸i niÖm
     M¹ch ®éng lμ sù dao ®éng cña gi¸ trÞ c¸c th«ng sè ch¶y (l−u tèc, ¸p lùc, ®é s©u...)
  xung quanh gi¸ trÞ trung b×nh thêi gian.
      Cã thÓ biÓu diÔn gi¸ trÞ tøc thêi cña c¸c th«ng sè ch¶y qua trÞ sè trung b×nh thêi gian
  vμ gi¸ trÞ m¹ch ®éng cña chóng. VÝ dô:
      - L−u tèc:          u = u + u',                                                     (5-1)




                                                                        n
      - ¸p suÊt:          p = p + p',                                                     (5-2)
      Trong ®ã:




                                                         v
         u, p - trÞ sè tøc thêi cña l−u tèc, ¸p suÊt t¹i ®iÓm ®ang xÐt trong dßng ch¶y;
          u , p - trÞ sè trung b×nh thêi gian cña u, p;




                                                      d.
         u', p' - m¹ch ®éng cña l−u tèc, ¸p suÊt;
      TrÞ sè cña u', p' cã thÓ lμ d−¬ng, ©m hoÆc b»ng kh«ng.

      II. Nguyªn nh©n



                                          ol
      Sù h×nh thμnh m¹ch ®éng cã liªn quan ®Õn c¸c biªn cña dßng ch¶y: sù thay ®æi mùc
  n−íc th−îng, h¹ l−u, t¸c ®éng cña sãng, giã trong hå chøa, ¶nh h−ëng cña ®é nh¸m lßng
  dÉn... Cã rÊt nhiÒu yÕu tè cã thÓ ¶nh h−ëng ®Õn dßng ch¶y trªn c«ng tr×nh th¸o n−íc. Vμ
                         nc
  sù tæ hîp cña c¸c yÕu tè nμy lμ cã tÝnh ngÉu nhiªn. KÕt qu¶ lμ c¸c th«ng sè cña dßng
  ch¶y còng sÏ biÕn ®æi mét c¸ch ngÉu nhiªn. Tuy vËy, sù biÕn ®æi ®ã vÉn tu©n theo
  nh÷ng quy luËt nhÊt ®Þnh mμ viÖc nghiªn cøu lý thuyÕt vμ thùc nghiÖm ®· dÇn lμm s¸ng
  tá.
    .v

      III. ¶nh h−ëng
     M¹ch ®éng ¶nh h−ëng ®Õn dßng ch¶y vμ c«ng tr×nh trªn nhiÒu mÆt. C¸c ¶nh h−ëng
  quan träng nhÊt lμ:
   w


      1. Thay ®æi t¶i träng lªn bÒ mÆt c«ng tr×nh
      Trªn h×nh 5.1 m« t¶ diÔn biÕn theo thêi gian cña ¸p suÊt lªn ®¸y lßng dÉn. Thμnh
w



  lßng dÉn còng chÞu sù thay ®æi cña ¸p suÊt kiÓu t−¬ng tù. KÕt qu¶ lμ ¸p lùc lªn bÒ
  mÆt c«ng tr×nh lu«n lu«n thay ®æi. §iÒu nμy cã ¶nh h−ëng ®Õn æn ®Þnh vμ ®é bÒn cña
  kÕt cÊu.
w




      - Khi ®¸y lßng dÉn (dèc n−íc, bÓ tiªu n¨ng, s©n sau) lμ c¸c tÊm lμm viÖc ®éc lËp th×
  sù h¹ thÊp ®ét ngét ¸p lùc thuû ®éng lªn ®ã cã thÓ lμm cho tÊm bÞ mÊt æn ®Þnh do ®Èy
  næi. Ng−îc l¹i, khi ¸p lùc ®ét ngét gia t¨ng cã thÓ lμm cho tÊm bÞ nøt vì do øng suÊt
  kÐo t¹i mét sè ®iÓm v−ît qu¸ giíi h¹n.
       - Khi thμnh lßng dÉn lμ c¸c t−êng lμm viÖc ®éc lËp (kh«ng nèi liÒn víi b¶n ®¸y)
  th× sù h¹ thÊp ®ét ngét ¸p lùc thuû ®éng lªn t−êng cã thÓ lμm cho nã bÞ mÊt c©n b»ng

                                                                                            91
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
  vμ bÞ ®Èy tr−ît vÒ phÝa tr−íc; øng suÊt trong t−êng còng cã nh÷ng thay ®æi theo h−íng
  bÊt lîi.
      - §èi víi c¸c èng cã ¸p, sù thay ®æi ¸p lùc n−íc lªn thμnh èng theo c¶ hai h−íng
  (t¨ng hay gi¶m) ®Òu dÉn ®Õn bÊt lîi: ¸p lùc t¨ng sÏ lμm t¨ng øng suÊt kÐo trong thμnh
  èng; ¸p lùc gi¶m cã thÓ lμm ph¸t sinh ch©n kh«ng g©y bÑp èng...

                     -2
       cm cét n−íc



                      0                                                                                   a)
                      2                                      0,15

                     -5
                      0                                                                                   b)
                      5




                                                                                          n
                                                      0,15
                      2
                      1




                                                                        v
                                                                                                          c)
       m cét n−íc




                      0
                     -1
                     -2




                                                                     d.
                     -3
                     -4

                          H×nh 5-1: M¹ch ®éng ¸p lùc cã trong dßng ch¶y rèi (®o trong m¸ng thÝ nghiÖm).
                              a) VÞ trÝ sau n−íc nh¶y, trªn trôc ®¸y m¸ng; b) ë phÇn gi÷a n−íc nh¶y,



       2. G©y rung ®éng                                      ol
                                     tr−íc hè tiªu n¨ng; c) Trong èng x¶ cña turbin c¸nh quay.
                                         nc
       Sù thay ®æi t¶i träng sÏ dÉn ®Õn hÖ qu¶ lμ g©y rung ®éng c«ng tr×nh. Sù rung ®éng
  m¹nh cã thÓ dÔ dμng nhËn ra ë c¸c kÕt cÊu m¶nh nh− c¸c tÊm ch¾n, tÊm l¸t. Vμ nÕu kÕt
  cÊu cã tÇn sè dao ®éng tù do xÊp xØ b»ng tÇn sè dao ®éng c−ìng bøc do m¹ch ®éng g©y
  ra th× cã thÓ ph¸t sinh céng h−ëng lμm ®æ vì c«ng tr×nh.
      Rung ®éng m¹nh còng ¶nh h−ëng ®Õn ®é bÒn cña c¸c khíp nèi. §iÒu nμy cÇn l−u ý
    .v

  ®èi víi c¸c c«ng tr×nh ch«n s©u d−íi ®Êt nh− ®−êng hÇm, cèng ngÇm.

       3. Lµm thay ®æi mùc n−íc
   w


     Sù gia t¨ng mùc n−íc trong lßng dÉn cã thÓ dÉn ®Õn trμn bê c¸c c«ng tr×nh th¸o
  n−íc kiÓu hë, ¶nh h−ëng ®Õn an toμn c«ng tr×nh.
w



       4. ¶nh h−ëng ®Õn sù khÝ ho¸ dßng ch¶y
      T¹i c¸c thêi ®iÓm mμ m¹ch ®éng ¸p suÊt cã "®Ønh ©m" th× cã thÓ sinh ra ch©n
  kh«ng, lμm cho dßng ch¶y bÞ khÝ ho¸, cã thÓ dÉn ®Õn khÝ thùc lμm h− háng thμnh lßng
w




  dÉn (xem §5-4).




  92
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

      5. ¶nh h−ëng ®Õn sù xãi lßng dÉn
     ë ®o¹n lßng dÉn sau n−íc nh¶y, l−u tèc ®¸y cã trÞ sè lín. GÆp c¸c "®Ønh d−¬ng" cña
  m¹ch ®éng l−u tèc, trÞ sè l−u tèc tøc thêi cña dßng ch¶y cã thÓ v−ît qu¸ l−u tèc khëi
  ®éng cña vËt liÖu ®¸y vμ m¸i lßng dÉn. HiÖn t−îng xãi h¹ l−u x¶y ra rÊt phæ biÕn ë c¸c
  ®−êng trμn, c¸c cèng t−íi, tiªu ®Çu mèi vμ trªn hÖ thèng (h×nh 5-2).




                                                          v                 n
                                                       d.
                  H×nh 5-2: Xãi ë h¹ l−u cèng vïng triÒu (cèng NhÊt §çi - Nam §Þnh)


      IV. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n
                                            ol
      Do m¹ch ®éng mang ®Æc tr−ng cña hμm ngÉu nhiªn, ®Ó x¸c ®Þnh nã cÇn biÕt c¸c
                           nc
  th«ng sè quan träng nh− trÞ sè tiªu chuÈn (σ), biªn ®é cùc ®¹i (A) vμ tÇn sè (f).

      1. TrÞ sè tiªu chuÈn m¹ch ®éng
     §©y lμ trÞ sè qu©n ph−¬ng cña c¸c gi¸ trÞ tøc thêi cña m¹ch ®éng. Ch¼ng h¹n, víi
  m¹ch ®éng ¸p suÊt:
    .v

                                    n
                            σp =   ∑ (p 'i )2 / n ,                                   (5-3)
                                    1
   w


      Trong ®ã:
         n - sè lÇn ®o;
         p'i - trÞ sè m¹ch ®éng ¸p suÊt ë lÇn ®o thø i.
w



      ViÖc x¸c ®Þnh c¸c trÞ sè p'i ®−îc thùc hiÖn nhê m¸y tù ghi cã ®−êng èng truyÒn ¸p
  nèi víi ®iÓm cÇn ®o. C¸c kÕt qu¶ ®o ®−îc xö lý trªn m¸y vi tÝnh.
w




      Gi¸ trÞ tiªu chuÈn m¹ch ®éng ¸p suÊt cña mét sè lo¹i c«ng tr×nh ®−îc tr×nh bμy trªn
  h×nh 5-3.




                                                                                        93
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

       2. Biªn ®é m¹ch ®éng lμ ®é chªnh lín nhÊt gi÷a trÞ sè cùc ®¹i (hay cùc tiÓu) so víi
  trÞ sè tiªu chuÈn cña ®¹i l−îng m¹ch ®éng ®ang xÐt. V× m¹ch ®éng mang ®Æc tÝnh cña
  ®¹i l−îng ngÉu nhiªn nªn trÞ sè cña biªn ®é (A) l¹i phô thuéc vμo tÇn sè xuÊt hiÖn (p)
  cña nã trong mét quan hÖ gäi lμ phæ m¹ch ®éng.
        Trong tÝnh to¸n th«ng th−êng lÊy:
                                       A = 3σ,                                                                                            (5-4)
                        2σp 2
                        ρ.u 10
                               6




                                                                                                                              n
                               5
                               4
                               3




                                                                                                    v
                               2
                               1
                                                                                                                                     a)
                                0                                     1                    2                     3         x/Ln




                                                                                                 d.
                                                       x         pp
                            Pn 0
                                y
                             0.8h




                                           u1




                                                                                                             h
                                                0.6h




                     2σp
                     ρ.u12
                     0,24
                     0,20
                     0,16
                             1,4
                             1,6
                                2(p p -p)
                                    u 12
                                                                 2
                                                                          ol                       1
                                     nc
                             1,8
                     0,12    2,0
                                                                                   3
                     0,08 2,2
                     0,04 2,4
                                                                                       4
                          2,6                                                                                                        b)
                                                0,5        1,0        1,5 2,0    2,5       3,0   3,5   4,0       4,5 5,0   5,5 x/h
    .v

                                       H×nh 5-3: TrÞ sè tiªu chuÈn m¹ch ®éng ¸p suÊt
       a) ë ®¸y lßng dÉn khi cã n−íc nh¶y hoµn chØnh: x - kho¶ng c¸ch tõ mÆt c¾t ®o ®Õn vÞ trÝ ®Çu
       n−íc nh¶y; Ln: ChiÒu dµi n−íc nh¶y; ρ: Khèi l−îng riªng cña n−íc; u : L−u tèc trung b×nh
       mÆt c¾t ®Çu n−íc nh¶y. b) ¸p suÊt b×nh qu©n p (o) khi më van víi a = 0,8h (1) vµ tiªu chuÈn
   w


       m¹ch ®éng ¸p suÊt σp trªn trÇn cèng x¶, khi ®é më a/h = 0,8 (2); 0,5 (3) vµ 0,2 (4); pn ¸p suÊt
       tr−íc cöa van.
w



        Trong ®ã: A - biªn ®é m¹ch ®éng;
                    σ - tiªu chuÈn m¹ch ®éng.
        Trong nh÷ng tr−êng hîp yªu cÇu ®é an toμn cao h¬n, cã thÓ lÊy: A = 4σ.
w




        C¸c cùc trÞ cña ®¹i l−îng X ®ang xÐt sÏ lμ:
                                       Xmax, min = X                            Ax ,                                                      (5-5)
        Trong ®ã: X - gi¸ trÞ trung b×nh thêi gian cña X;
                    Ax - biªn ®é m¹ch ®éng cña ®¹i l−îng X.

        3. TÇn sè m¹ch ®éng

  94
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
       §èi víi dao ®éng ®iÒu hoμ th× tÇn sè f cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi, cßn ®èi víi m¹ch ®éng
  th× f chØ lμ gi¸ trÞ t−¬ng ®èi.
      Dßng ch¶y qua c«ng tr×nh cã hai lo¹i m¹ch ®éng: m¹ch ®éng lín vμ m¹ch ®éng nhá
  (xem h×nh 5-1). M¹ch ®éng nhá th× tÇn sè xuÊt hiÖn cao; m¹ch ®éng lín th× tÇn sè xuÊt
  hiÖn thÊp.
      TÇn sè m¹ch ®éng cã ý nghÜa lín khi xÐt rung ®éng cña c«ng tr×nh. Ch¼ng
  h¹n, dßng ch¶y qua ®Ëp trμn cã tÇn sè m¹ch ®éng b×nh qu©n f = (20 ÷ 30)Hz, cao
  h¬n nhiÒu so víi tÇn sè dao ®éng riªng cña ®Ëp nªn kh«ng thÓ g©y ra céng h−ëng. §èi
  víi c¸c bé phËn c«ng tr×nh cã kÕt cÊu thanh m¶nh th× tÇn sè dao ®éng riªng (f0) sÏ lín,




                                                                       n
  khi ®ã cÇn quan t©m ®Õn kh¶ n¨ng céng h−ëng. Tuy nhiªn, ®iÒu nμy th−êng rÊt Ýt x¶y ra
  víi c¸c bé phËn cña c«ng tr×nh th¸o n−íc.




                                                     v
  §5.3. Hμm khÝ vμ tho¸t khÝ




                                                  d.
      I. Kh¸i niÖm
     Hμm khÝ lμ sù l«i cuèn c¸c bät khÝ vμo dßng ch¶y, vμ kÕt qu¶ lμ h×nh thμnh chuyÓn
  ®éng cña hçn hîp n−íc - khÝ.




                                       ol
      Hμm khÝ cã thÓ ph¸t triÓn tõ bÒ mÆt dßng ch¶y do sù l«i cuèn c¸c bät khÝ vμo qua
  mÆt tho¸ng. Hμm khÝ còng cã thÓ xuÊt hiÖn tõ trong dßng ch¶y do sù gi¶i phãng c¸c khÝ
  hoμ tan trong n−íc khi cßn ë hå chøa.
      Hμm khÝ th−êng b¾t ®Çu xuÊt hiÖn khi dßng ch¶y cã l−u tèc lín. Qu¸ tr×nh x©m nhËp
                        nc
  cña c¸c bät khÝ vμo dßng n−íc th«ng qua mÆt tho¸ng gäi lμ tù hμm khÝ. Còng cã tr−êng
  hîp kh«ng khÝ bÞ hót vμo dßng n−íc kh«ng ph¶i tõ mÆt tho¸ng mμ tõ c¸c xo¸y h×nh
  thμnh khi ®−êng biªn c«ng tr×nh cã thay ®æi ®ét ngét. Ngoμi ra, cã thÓ lμm c¸c thiÕt bÞ
  ®Ó phun khÝ trùc tiÕp vμo dßng n−íc. Tr−êng hîp nμy gäi lμ tiÕp khÝ.
    .v

     Khi dßng hμm khÝ ®i vμo ®o¹n cã l−u tèc gi¶m, c¸c bät khÝ sÏ dÇn tho¸t ra khái dßng
  n−íc vμ næi lªn trªn mÆt, ®ã lμ hiÖn t−îng tho¸t khÝ.

      II. C¸c th«ng sè ®Æc tr−ng
   w


      Ng−êi ta sö dông c¸c th«ng sè ®Æc tr−ng cho l−îng chøa kh«ng khÝ hoÆc n−íc trong
  mét thÓ tÝch chÊt láng ë mét thêi ®iÓm ®· cho, hay trong giíi h¹n cña mét líp x¸c ®Þnh
  cña chÊt láng.
w



      1. HÖ sè chøa khÝ lμ tû sè thÓ tÝch kh«ng khÝ dW so víi thÓ tÝch cña hçn hîp n−íc -
  khÝ dWc trong mét thÓ tÝch ph©n tè:
w




                                    dW    dW
                               S=      =         ,                                  (5-6)
                                    dWc dW + dWn

      Trong ®ã dWn lμ thÓ tÝch n−íc trong thÓ tÝch ph©n tè ®ang xÐt.
     2. HÖ sè chøa n−íc lμ tû sè gi÷a thÓ tÝch n−íc dWn vμ thÓ tÝch hçn hîp n−íc - khÝ
  dWc trong thÓ tÝch ph©n tè ®ang xÐt:


                                                                                      95
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                          dWn
                                  Sn =                                               (5-7)
                                          dWc

       Tõ (5-6) vμ (5-7) ta cã: S + Sn = 1                                           (5-8)
       Khi S = 0 th× Sn = 1, trong thÓ tÝch ph©n tè chØ cã n−íc.
       Khi S = 1 th× Sn = 0, trong thÓ tÝch ph©n tè chØ cã kh«ng khÝ.
       3. Tû lÖ hµm khÝ lμ tû sè gi÷a thÓ tÝch kh«ng khÝ dW vμ thÓ tÝch n−íc dWn trong mét
  thÓ tÝch ph©n tè:
                                  dW




                                                                        n
                           βk =                                                      (5-9)
                                  dWn

      C¸c ®¹i l−îng S, Sn, βk ®Æc tr−ng cho dßng ch¶y t¹i mét ®iÓm nμo ®ã - chóng lμ




                                                           v
  nh÷ng ®Æc tr−ng côc bé. C¸c ®Æc tr−ng tÝch ph©n cña dßng ch¶y hμm khÝ t¹i mét mÆt c¾t
  ®· cho trªn toμn chiÒu s©u cña nã hay trong giíi h¹n cña mét líp x¸c ®Þnh chÝnh lμ c¸c




                                                        d.
  hÖ sè trung b×nh S, S n , βk . VÝ dô hÖ sè chøa khÝ trung b×nh trªn mÆt c¾t cña dßng
  ch¶y ph¼ng lμ:
                                  W    1 h
                           S=         = ∫ S ( y ) dy                               (5-10)
                                W + Wn h 0

       BiÓu thøc βk còng cã d¹ng t−¬ng tù.
                                            ol
                          nc
       Quan hÖ gi÷a c¸c th«ng sè ®Æc tr−ng cña dßng hμm khÝ nh− sau:
                                          S    βk            S
                           S + S n = 1;     =        ; βk =      .
                                                (
                                          Sn 1 + β k)       ( )
                                                            1− S

       III. ¶nh h−ëng cña sù hµm khÝ ®Õn c«ng tr×nh
    .v

       Cã nh÷ng ¶nh h−ëng bÊt lîi, vμ còng cã ¶nh h−ëng cã lîi. Cô thÓ nh− sau:
      1. Sù hμm khÝ lμm t¨ng thÓ tÝch hçn hîp n−íc - khÝ, dÉn ®Õn lμm t¨ng chiÒu s©u
   w


  dßng ch¶y kh«ng ¸p, vμ ng−êi thiÕt kÕ ph¶i tÝnh tr−íc ®é gia t¨ng nμy ®Ó chän chiÒu cao
  thμnh lßng dÉn kh«ng ¸p cho phï hîp. Cßn víi c¸c lßng dÉn cã ¸p th× ph¶i t¨ng diÖn tÝch
  mÆt c¾t ®−êng dÉn.
w



       2. Sù hμm khÝ c¸c tia dßng phãng xuèng h¹ l−u sÏ lμm gi¶m tÇm phãng cña tia vμ
  t¹o ra c¸c ®¸m m©y bôi n−íc lμm ¶nh h−ëng ®Õn ®iÒu kiÖn vËn hμnh c¸c thiÕt bÞ c¬ ®iÖn
  (do t¨ng ®é Èm), vμ g©y bÊt lîi cho æn ®Þnh cña c¸c m¸i bê dèc nèi tiÕp víi c«ng tr×nh.
w




      3. ViÖc gia t¨ng hμm l−îng khÝ trong n−íc cã t¸c dông h¹n chÕ kh¶ n¨ng x©m thùc
  lßng dÉn (khÝ thùc - xem §5.4).
     4. Dßng n−íc cã hμm khÝ tõ c¸c tia phãng xa Ýt cã kh¶ n¨ng g©y xãi h¹ l−u h¬n lμ
  dßng n−íc kh«ng hμm khÝ.




  96
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      5. Sù tho¸t khÝ ¶nh h−ëng nhiÒu ®Õn ®iÒu kiÖn lμm viÖc cña ®−êng th¸o n−íc kÝn.
  Bät khÝ tho¸t ra sÏ tô l¹i dÇn thμnh bäc khÝ trªn trÇn ®−êng th¸o, lμm gi¶m mÆt c¾t −ít
  cña dßng ch¶y, sinh ra hiÖn t−îng n−íc va, vμ hiÖn t−ëng næ c¸c bäc khÝ khi chóng tho¸t
  ra khái ®−êng dÉn.

      IV. TÝnh to¸n hµm khÝ
      1. Tiªu chuÈn b¾t ®Çu hµm khÝ
      Ngoμi c¸c tr−êng hîp tiÕp khÝ, dßng ch¶y tù nhiªn trong lßng dÉn hë sÏ b¾t ®Çu hμm
  khÝ khi l−u tèc cña nã v−ît qu¸ mét trÞ sè nhÊt ®Þnh gäi lμ l−u tèc giíi h¹n hμm khÝ Vgh.




                                                                      n
      Theo nghiªn cøu cña V«inhitr - Xian«jenxki, giíi h¹n hμm khÝ x¸c ®Þnh nh− sau [10]:
                           Vgh = 20,8 R (1 + i2)0,25(1 -   λ )-1 ,                  (5-11)




                                                       v
      Trong ®ã:




                                                    d.
         i - ®é dèc ®¸y;
         R - b¸n kÝnh thuû lùc;
         λ - hÖ sè søc c¶n thuû lùc.



                                           ol
      2. TÝnh to¸n chiÒu s©u cña dßng ch¶y kh«ng ¸p cã hµm khÝ
      ChiÒu s©u dßng ch¶y cã hμm khÝ phô thuéc vμo tû lÖ hμm khÝ βk.
      TrÞ sè trung b×nh cña βk phô thuéc vμo ®Æc tr−ng ®éng häc cña dßng ch¶y (V hoÆc Fr).
                           nc
      - Theo tμi liÖu thÝ nghiÖm cña Straup vμ Anderson:
                           βk = 0,12 Fr − 25 ,                                      (5-12)

      Trong ®ã: β k lμ trÞ sè trung b×nh cña βk.
    .v

     - Theo c«ng thøc kinh nghiÖm ®−îc tr×nh bμy trong quy ph¹m thiÕt kÕ trμn x¶ lò cña
  Trung Quèc SDJ 341 - 89:

                           β k = V/100 ,                                            (5-13)
   w


      Trong ®ã: V - l−u tèc trung b×nh mÆt c¾t.
      Khi lßng dÉn lμ ch÷ nhËt ta cã:
w



                           hhk = (1 + β k )h                                        (5-14)

      ë ®©y:       hhk - ®é s©u dßng cã hμm khÝ;
w




                   h - ®é s©u dßng kh«ng cã hμm khÝ.

  §5.4. KhÝ ho¸ vμ khÝ thùc

      I. Kh¸i niÖm
      1. KhÝ ho¸


                                                                                        97
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
       KhÝ ho¸ lμ hiÖn t−îng ph¸t sinh trong chÊt láng khi ¸p lùc trong ®ã h¹ ®Õn mét giíi
  h¹n mμ øng víi nã chÊt láng bÞ mÊt ®i tÝnh toμn khèi. Sù b¾t ®Çu cña khÝ ho¸ ®−îc ®Æc
  tr−ng bëi viÖc xuÊt hiÖn c¸c bät li ti chøa ®Çy khÝ vμ h¬i cña chÊt láng ®ang xÐt. Khi khÝ ho¸
  tiÕp tôc ph¸t triÓn, c¸c bät h¬i h×nh thμnh tËp trung trong mét ph¹m vi nhÊt ®Þnh gäi lμ ®uèc
  khÝ (h×nh 5-4) víi chiÒu dμi ®Æc tr−ng L®.

                a)                                     b)



                       Zm




                                                                                  n
                                     Ld                                d          Ld




                                                               v
                                     H×nh 5-4: Sù h×nh thµnh ®uèc khÝ
                       a) Khi ch¶y bao quanh bËc låi; b) Khi ch¶y bao quanh h×nh trô




                                                            d.
       Nh− vËy ®iÒu kiÖn ®Ó cã khÝ ho¸ trong chÊt láng lμ:
                              p ≤ ppg ,                                                       (5-15)
       Trong ®ã:
          p - ¸p suÊt tuyÖt ®èi t¹i ®iÓm xÐt;

                                                 ol
          ppg - trÞ sè ¸p suÊt tuyÖt ®èi giíi h¹n mμ øng víi nã, chÊt láng b¾t ®Çu ho¸ khÝ.
       TrÞ sè cña ppg phô thuéc vμo lo¹i chÊt láng vμ nhiÖt ®é m«i tr−êng. §èi víi c«ng
                             nc
  tr×nh thuû lîi, chÊt láng ®−îc xÐt lμ n−íc.
      NÕu dïng ®¹i l−îng cét n−íc ®o ¸p ®Ó biÓu thÞ ¸p suÊt trong chÊt láng, tøc H = p/γ,
  trong ®ã γ lμ träng l−îng riªng cña n−íc, th× c«ng thøc (5-15) sÏ lμ:
                              H ≤ Hpg ,                                                       (5-16)
    .v

       ë ®©y:        H - cét n−íc ®o ¸p toμn phÇn t¹i ®iÓm xÐt;
                     Hpg - cét n−íc ®o ¸p ph©n giíi.
   w


       TrÞ sè cña Hpg theo nhiÖt ®é m«i tr−êng nh− ë b¶ng 5-1.

                                     B¶ng 5-1: TrÞ sè Hpg cña n−íc

       NhiÖt ®é (0C)
w



                                5         10         15        20          25          30     40
         Hpg (m)              0,09        0,13      0,17      0,24         0,32        0,44   0,75
w




       2. HÖ sè khÝ ho¸
      Trong tÝnh to¸n thùc tÕ, viÖc sö dông c«ng thøc (5-15) hay (5-16) ®Ó x¸c ®Þnh hiÖn
  tr¹ng khÝ ho¸ trong dßng ch¶y cã gÆp khã kh¨n do trÞ sè cña p hay H mang tÝnh côc bé
  vμ tøc thêi, thay ®æi theo tõng vÞ trÝ ®iÓm xÐt vμ theo trÞ sè ¸p suÊt m¹ch ®éng trong
  dßng ch¶y.



  98
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      §Ó tiÖn h¬n ta sö dông mét ®¹i l−îng kh¸c gäi lμ hÖ sè khÝ ho¸, nã ®−îc ®Þnh nghÜa
  nh− sau:
                                  H § T − H pg
                           K=       2
                                                 ,                                        (5-17)
                                   V§ T / 2g
      Trong ®ã:
         K - hÖ sè khÝ ho¸, ®Æc tr−ng cho vËt ch¶y bao;
         H§T - cét n−íc ®o ¸p toμn phÇn ®Æc tr−ng cña dßng ch¶y t¹i vÞ trÝ gÇn vËt ch¶y bao;
         V§T - l−u tèc trung b×nh thêi gian ®Æc tr−ng cña dßng ch¶y t¹i vÞ trÝ gÇn vËt ch¶y bao;




                                                                          n
         g - gia tèc träng tr−êng.
      Sö dông kh¸i niÖm hÖ sè khÝ ho¸, ®iÒu kiÖn khÝ ho¸ t¹i mét vËt ch¶y bao sÏ lμ:




                                                         v
                          K ≤ Kpg ,                                                       (5-18)
      Trong ®ã: Kpg lμ hÖ sè khÝ ho¸ ph©n giíi ®Æc tr−ng cho vËt ch¶y bao; Kpg chÝnh lμ trÞ




                                                      d.
  sè cña K trong tr−êng hîp bät khÝ b¾t ®Çu h×nh thμnh (®−îc ghi nhËn b»ng m¾t th−êng,
  hay c¸c thiÕt bÞ ®o).
      3. Giai ®o¹n khÝ ho¸


                                            ol
      §Ó ®¸nh gi¸ møc ®é ph¸t triÓn cña khÝ ho¸ dßng ch¶y, ng−êi ta sö dông mét ®¹i
  l−îng gäi lμ hÖ sè giai ®o¹n khÝ ho¸:
                                   K
                         nc
                           θk =                                                           (5-19)
                                  K pg

      NÕu (0,7 ÷ 0,8) < θk ≤ 1 : giai ®o¹n b¾t ®Çu khÝ ho¸.
            (0,1 ÷ 0,2) < θk ≤ (0,7 ÷ 0,8) : giai ®o¹n khÝ ho¸ m¹nh.
    .v

            θk ≤ (0,1 ÷ 0,2) : giai ®o¹n siªu khÝ ho¸.
      Giai ®o¹n khÝ ho¸ cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn kh¶ n¨ng x©m thùc vËt liÖu (h×nh 5-7)
      4. KhÝ thùc
   w


       Khi khÝ ho¸ ®ñ m¹nh vμ duy tr× mét thêi gian nhÊt ®Þnh th× sÏ dÉn ®Õn lμm bong trãc
  vËt liÖu, ph¸ huû thμnh r¾n. §ã lμ hiÖn t−îng khÝ thùc.
      NhiÒu thÝ nghiÖm trong phßng vμ quan s¸t thùc tÕ cho thÊy trong nh÷ng ®iÒu kiÖn
w



  nhÊt ®Þnh, khÝ thùc cã kh¶ n¨ng ph¸ ho¹i c¶ nh÷ng vËt liÖu kh¸ bÒn nh− bª t«ng m¸c
  cao, s¾t, thÐp, líp bäc b»ng chÊt dÎo...
       Cã nhiÒu gi¶ thiÕt kh¸c nhau vÒ c¬ chÕ ph¸ ho¹i vËt liÖu do khÝ thùc, nh− c¸c gi¶
w




  thiÕt vÒ t¸c ®éng c¬ häc, ®iÖn, ®iÖn - ho¸ häc, nhiÖt... §èi víi vËt liÖu gißn, tÝnh dÉn ®iÖn
  vμ ho¹t tÝnh ho¸ häc yÕu nh−ng chÞu nhiÖt tèt nh− bªt«ng th× t¸c ®éng c¬ häc ®ãng vai
  trß chñ ®¹o.
      Trªn h×nh (5-5) cho thÊy h×nh ¶nh khÝ thùc trªn mÆt cña ®Ëp trμn träng lùc Bratxcaia
  (Liªn X«). Trªn h×nh (5-6) ghi nhËn khÝ thùc ë mÆt bªn cña c¸c mè tiªu n¨ng vμ mè
  ph©n dßng.

                                                                                              99
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
        111.0




                                                                                             n
        -2.0                                        -2.5
                             -4.0

                                           101.0




                                                                               v
                             H×nh 5-5: KhÝ thùc trªn mÆt trµn cña ®Ëp bª t«ng träng lùc Bratxcaia.




                                                                            d.
                               a) C¸c phÇn bÞ x©m thùc cña mÆt trµn; b) H×nh ¶nh hè x©m thùc.




                                                           ol
                                             nc
                                    H×nh 5-6: KhÝ thùc ë c¸c mè tiªu n¨ng (a) vµ mè ph©n dßng (b).
    .v

                       4                           3        2       1
               i
   w


                            Víi V3 > V2



                           Víi V2 > V1
w



                                                                               H×nh 5-7: BiÓu ®å m« t¶ ¶nh h−ëng
                                                                              cña giai ®o¹n khÝ ho¸ (θk) vµ l−u tèc
                                                                              dßng ch¶y (V) ®Õn c−êng ®é khÝ thùc.
                                                                              1 - ChÕ ®é kh«ng cã khÝ ho¸; 2 - Giai
w




                                                                               ®o¹n b¾t ®Çu khÝ ho¸; 3 - Giai ®o¹n
                                         øng víi V1                             khÝ ho¸ m¹nh; 4 - Giai ®o¹n siªu
                   O                                            1                           khÝ ho¸
                                                   β0                   β


      ë ViÖt Nam còng ®· ghi nhËn nh÷ng h− háng c«ng tr×nh do khÝ thùc nh− ë mÆt
  ®−êng trμn Nam Th¹ch H·n (1983), mè ph©n dßng cña trμn Th¸c Bμ (n¨m 1990), cöa
  vμo cèng lÊy n−íc d−íi ®Ëp Nói Cèc (n¨m 1984).

  100
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
     II. BiÖn ph¸p phßng vµ chèng khÝ thùc trªn c¸c bé phËn cña c«ng tr×nh th¸o
  n−íc.
       Nh− trªn ®· cho thÊy khÝ thùc cã thÓ lμm h− háng c¸c bé phËn kh¸c nhau cña c«ng
  tr×nh th¸o n−íc, nhiÒu tr−êng hîp dÉn ®Õn sù cè nghiªm träng. V× vËy trong thiÕt kÕ, x©y
  dùng, còng nh− qu¶n lý khai th¸c c«ng tr×nh th¸o n−íc cÇn ph¶i ¸p dông c¸c biÖn ph¸p
  phßng chèng khÝ thùc. Mét sè biÖn ph¸p c¬ b¶n nhÊt nh− sau:

     1. Kh«ng cho ph¸t sinh khÝ ho¸, hoÆc chØ giíi h¹n khÝ ho¸ dßng ch¶y ë giai
  ®o¹n ®Çu




                                                                       n
       C¸c bé phËn c«ng tr×nh cã ®−êng biªn d¹ng ch¶y bao kh«ng thuËn lμ nh÷ng n¬i dÔ
  dμng sinh khÝ ho¸ vμ dÉn ®Õn khÝ thùc. KhÝ ho¸ th−êng x¶y ra ë c¸c cöa vμo cña c«ng




                                                      v
  tr×nh th¸o n−íc cã ¸p, c¸c ®Çu trô pin, c¸c khe van vμ buång cöa van, c¸c mè tiªu n¨ng,
  mè ph©n dßng vμ buång cöa van, c¸c gå ghÒ côc bé trªn bÒ mÆt c«ng tr×nh th¸o n−íc
  (mÆt trμn, dèc n−íc, thμnh èng...). V× vËy khi thiÕt kÕ c¸c bé phËn nμy, cÇn ph¶i chän




                                                   d.
  ®−êng viÒn ®ñ ®Ó ®¶m b¶o kh«ng sinh khÝ ho¸, hoÆc nÕu cã th× còng chØ h¹n chÕ ë giai
  ®o¹n ®Çu.
      a) §iÒu kiÖn kh«ng sinh khÝ ho¸:
                         K > Kpg ,

                                         ol
      b) §iÒu kiÖn chØ giíi h¹n khÝ ho¸ ë giai ®o¹n ®Çu:
                                                                                    (5-20)
                        nc
                         K > Kpgx ,                                                 (5-21)
      Trong ®ã:
         K - hÖ sè khÝ ho¸ thùc t¹i cña dßng ch¶y gÇn vËt ch¶y bao ®ang xÐt, x¸c ®Þnh
  theo c«ng thøc (5-17), trong ®ã trÞ sè cña H§T vμ V§T ®−îc quy ®Þnh cho tõng vËt ch¶y
    .v

  bao (xem c¸c tμi liÖu chuyªn m«n).
        Kpg - ®Æc tr−ng cho tõng vËt ch¶y bao, ®−îc tr×nh bμy trong c¸c tμi liÖu chuyªn
  m«n [10],...
   w


         Kpgx - hÖ sè khÝ ho¸ giíi h¹n b¾t ®Çu x©m thùc, th−êng lÊy:
                               Kpgx = 0,85Kpg ,                                     (5-22)
w



      2. Lùa chän vËt liÖu theo ®é bÒn khÝ thùc
        Trong nhiÒu tr−êng hîp, viÖc thiÕt kÕ ®−êng bao c«ng tr×nh theo (5-20) sÏ dÉn
  ®Õn lμm t¨ng kÝch th−íc c«ng tr×nh qu¸ nhiÒu, kh«ng ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn kinh tÕ. Khi ®ã
w




  cã thÓ chÊp nhËn khÝ ho¸, nh−ng ph¶i lùa chän lo¹i vËt liÖu cã ®é bÒn khÝ thùc cao ®Ó bè
  trÝ t¹i c¸c vÞ trÝ cã khÝ ho¸ dßng ch¶y vμ khu vùc l©n cËn. C¸c vËt liÖu ®−îc chän th−êng
  lμ bª t«ng m¸c cao, thÐp, chÊt dÎo, cao su... Tuy nhiªn, ®èi víi c¸c líp bäc thÐp, chÊt
  dÎo, cao su trªn mÆt bª t«ng th× khã kh¨n nhÊt lμ viÖc xö lý mèi nèi gi÷a phÇn cã bäc vμ
  kh«ng bäc; th−êng th× c¸c mèi nèi nμy l¹i lμ nguån sinh khÝ ho¸ ®Ó ph¸ ho¹i phÇn bÒ
  mÆt bª t«ng kh«ng bäc kÕ liÒn nã.

                                                                                       101
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
        Kh¶ n¨ng chÊp nhËn khÝ ho¸ mμ kh«ng sinh khÝ thùc ®−îc ®¶m b¶o víi ®iÒu kiÖn sau:
                           Vy < Vng;                                                               (5-23)
        hoÆc:              V < Vcp ,                                                               (5-24)
        Trong ®ã:
          Vy - l−u tèc côc bé cña dßng ch¶y t¹i vÞ trÝ kiÓm tra (th−êng x¸c ®Þnh theo lý
  thuyÕt líp biªn);
          Vng - l−u tèc ng−ìng x©m thùc, phô thuéc vμo lo¹i vËt liÖu, th−êng x¸c ®Þnh b»ng
  thÝ nghiÖm;




                                                                                n
           V - l−u tèc b×nh qu©n t¹i mÆt c¾t kiÓm tra;
           Vcp - l−u tèc cho phÐp kh«ng x©m thùc, phô thuéc vμo lo¹i vËt liÖu vμ vËt ch¶y bao.




                                                        v
       ViÖc kiÓm tra theo (5-23) th−êng gÆp khã kh¨n trong viÖc x¸c ®Þnh Vy. V× vËy, tiÖn
  lîi h¬n lμ ¸p dông c«ng thøc (5-24), trong ®ã cÇn x¸c ®Þnh trÞ sè cña Vcp theo chØ dÉn ë




                                                     d.
  c¸c sæ tay tÝnh to¸n thñy lùc.

        3. DÉn kh«ng khÝ vµo miÒn h¹ ¸p
                                                         R b (MPa)
      C¸c thÝ nghiÖm còng nh− quan tr¾c thùc tÕ


                                          ol
  ®· x¸c nhËn r»ng khi dÉn kh«ng khÝ vμo miÒn
  h¹ ¸p trong dßng ch¶y th× trÞ sè l−u tèc ng−ìng
  x©m thùc cña vËt liÖu t¨ng lªn (h×nh 5-8), x©m
                                                          40         S=0
                                                                      2%
                                                                      4%
                          nc
                                                          30
  thùc gi¶m h¼n hoÆc triÖt tiªu hoμn toμn.
      V× vËy gi¶i ph¸p bè trÝ c¸c ®−êng èng dÉn           20
  kh«ng khÝ vμo nh÷ng vÞ trÝ dù kiÕn cã kh¶ n¨ng
                                                                                     S = 8%, 6 %
  bÞ khÝ thùc lμ cho hiÖu qu¶ râ rÖt vμ ®· ®−îc ¸p        10                                          Vng
                                                            10        15   20   25       30        35 (m/s)
  dông nhiÒu. Th−êng bè trÝ tiÕp khÝ cho c¸c bé
    .v

  phËn cña buång van, bÒ mÆt ®Ëp trμn, dèc                  H×nh 5-8: Quan hÖ l−u tèc ng−ìng víi
  n−íc, c¸c mè tiªu n¨ng. Mét s¬ ®å tiÕp khÝ trªn           m¸c bª t«ng (Rb) vµ hÖ sè hµm khÝ trong
  mÆt dèc n−íc ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh 5-9.                  n−íc (S) ®èi víi vËt ch¶y bao h×nh trô
   w


                                                             (tµi liÖu thÝ nghiÖm cña VNIIG [10]).


        4. DÉn n−íc vµo miÒn h¹ ¸p
w



      ViÖc dÉn n−íc vμo vïng ®¹t ch©n kh«ng lín nhÊt ë c¸c mè tiªu n¨ng cã t¸c dông
  gi¶m trÞ sè Kpg cña mè vμ ng¨n ngõa kh¶ n¨ng khÝ thùc.
w




  102
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                             A-A
        A


                             lr




                                                             L®
             i=




                                                        LT
                  Δz
                       /ld
                                       A
        ld


                                  Δz         Δz                        Th«ng khÝ kiÓu                  Δz
                                                                            kÝn                z




                                                                                n
                                               Th«ng khÝ kiÓu
                                       a)           hë                         b)

                           H×nh 5-9: S¬ ®å thiÕt bÞ tiÕp khÝ trªn mÆt dèc n−íc




                                                             v
             a) D¹ng mÆt nghiªng ë ®¸y vµ thµnh bªn; b) D¹ng mÆt nghiªng vµ bËc thôt ë ®¸y.




                                                          d.
      VÝ dô vÒ gi¶i ph¸p lo¹i nμy nh− trªn h×nh (5-10). N−íc tõ vïng ¸p lùc d−¬ng ë mÆt
  tr−íc ®−îc dÉn qua hÖ thèng cöa th«ng víi vïng ch©n kh«ng ë c¸c mÆt bªn. Tû lÖ tèi −u
  cña ®−êng kÝnh cöa vμo vμ cöa ra cña c¸c èng th«ng lμ dR/dV = 0,6.




                                            ol
                                       nc
      5. ¸p dông kÕt cÊu "phi khÝ thùc"
      Nh− trªn ®· cho thÊy, giai ®o¹n khÝ
  ho¸ cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn kh¶ n¨ng
  x©m thùc (h×nh 5-7). Víi giai ®o¹n siªu                                      dv
  khÝ ho¸, dßng ch¶y cã kh¶ n¨ng x©m thùc
    .v

  rÊt nhá. ë giai ®o¹n nμy, ®uèc khÝ h×nh                                       dR
  thμnh sau vËt ch¶y bao ®−îc më réng trªn
  mét ph¹m vi lín cña dßng ch¶y vμ kh«ng
   w


  cã giíi h¹n râ rμng, biªn cña nã kh«ng
  khÐp l¹i ë gÇn thμnh r¾n nªn sù næ vì bät                   H×nh 5-10: S¬ ®å mè tiªu n¨ng cã
                                                         c¸c èng th«ng n−íc tõ mÆt tr−íc ra mÆt bªn
  khÝ kh«ng ®ñ tËp trung ®Ó lμm mái vμ ph¸
                                                           (trÞ sè Kpg gi¶m tõ 2,1 xuèng 0,7 ÷ 0,8).
w



  huû vËt liÖu.
       Dùa vμo tÝnh chÊt nμy, ng−êi ta ®· ®Ò xuÊt sö dông c¸c kÕt cÊu "phi khÝ thùc", tøc
  nh÷ng kÕt cÊu mμ khi dßng ch¶y bao quanh nã sÏ ph¸t sinh khÝ ho¸ ë giai ®o¹n cuèi, vμ
w




  ®Æc biÖt lμ c¸c ®uèc khÝ kh«ng khÐp l¹i ë gÇn thμnh r¾n nªn kh¶ n¨ng x©m thùc rÊt Ýt x¶y
  ra. KÕt cÊu lo¹i nμy ®−îc ®Ò nghÞ ¸p dông ®èi víi c¸c mè tiªu n¨ng, ph©n dßng vμ buång
  van; ë ®©y ng−êi ta t¹o ra c¸c bËc thôt vμ mòi hÊt ®Ó h−íng phÇn ®uèc khÝ vμo trong
  lßng dßng ch¶y, tr¸nh xa c¸c thμnh cña lßng dÉn.
       Lo¹i kÕt cÊu nμy ch−a ®−îc sö dông nhiÒu, vμ nãi chung khi thiÕt kÕ ph¶i th«ng qua
  thÝ nghiÖm ®Ó kiÓm tra hiÖu qu¶ cña chóng.


                                                                                                   103
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
        6. N©ng cao chÊt l−îng thi c«ng
       Khi thi c«ng bÒ mÆt qua n−íc cña c«ng tr×nh th¸o n−íc, nhÊt lμ nh÷ng bé phËn tiÕp
  xóc víi dßng ch¶y cã l−u tèc lín, cÇn ®Æc biÖt chó ý chÊt l−îng bÒ mÆt c«ng tr×nh,
  kh«ng cho phÐp rç mÆt, vμ khèng chÕ c¸c gå ghÒ côc bé (nh− chç nèi cèt pha, c¸c ®inh,
  chèt hay hßn cèt liÖu lín...) trong ph¹m vi cho phÐp.

  §5.5. Sù h×nh thμnh sãng trªn c«ng tr×nh th¸o n−íc

      Sãng h×nh thμnh trªn ®−êng th¸o n−íc do nhiÒu nguyªn nh©n, chñ yÕu lμ tõ phÝa
  thμnh lßng dÉn, tõ phÝa biªn th−îng l−u. Th−êng ph©n biÖt hai lo¹i chÝnh: sãng dõng vμ




                                                                        n
  sãng ch¹y.

        I. Sãng dõng




                                                       v
       Lo¹i nμy th−êng quan s¸t thÊy ë nh÷ng vÞ trÝ mμ ®−êng biªn lßng dÉn cã sù thay ®æi




                                                    d.
  râ rÖt (thu hÑp, më réng, ®æi hø¬ng...). Khi dßng ch¶y ë tr¹ng th¸i xiÕt , sãng xuÊt hiÖn ë
  d¹ng c¸c ®−êng nhiÔu lμm biÕn d¹ng mÆt n−íc vμ lμm thay ®æi c¸c ®Æc tr−ng thuû lùc
  cña dßng ch¶y. C¸c sãng nhiÔu lan truyÒn trong dßng ch¶y cã thÓ giao thoa víi nhau,
  hoÆc ph¶n x¹ víi thμnh bê, lμm d©ng
  cao mùc n−íc vμ g©y ra lùc xung
  kÝch va ®Ëp vμo thμnh bê (h×nh 5-
  11).                                    ol
                         nc
      1. Sù h×nh thµnh c¸c lo¹i sãng
  nhiÔu (sãng xiªn)
      Ta xÐt chuyÓn ®éng cña mét
  dßng xiÕt däc theo t−êng cã thay ®æi
    .v

  h−íng. Trong tr−êng hîp ®¬n gi¶n
  nhÊt, khi t−êng bÎ ngoÆt mét gãc
  nhá Δθ t¹i ®iÓm A, t¹o nªn mét sãng
   w


  cã chiÒu cao nhá ë d¹ng ®−êng
  nhiÔu (h×nh 5-12a, b). Sau kho¶ng
  thêi gian t, mét phÇn tö chÊt láng
w



  dÞch chuyÓn tõ ®iÓm nguån nhiÔu
  (®iÓm A) däc theo t−êng ®−îc mét                 H×nh 5-11: Sù lan truyÒn sãng
  kho¶ng lμ Ct tÝnh tõ t−êng, cßn                  nhiÔu bÒ mÆt trong kªnh th¸o
  ®−êng nhiÔu lËp víi t−êng mét gãc α
w




  gäi lμ gãc sãng. TrÞ sè α ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:
                          α = arcsin (1/ Fr )                                         (5-25)
      Víi tr−êng hîp trªn h×nh 5-12a, Δθ lμ d−¬ng vμ sau ®−êng nhiÔu, mùc n−íc d©ng
  cao mét ®o¹n ξ, cßn tr−êng hîp trªn h×nh 5-12b th× mùc n−íc h¹ thÊp.


  104
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                                a                                   a
                                    a                                    a                                         a




                                    α
                                                                                                          5




                                                                         α
                A                               A                                                   4
                                        Δθ                                   a   1   2
                                                                                           3

                                                                                                              Δh=Σξ
            a-a                                a-a            -Δθ                        a-a
                                                          ξ
                        ξ

                    a)                              b)                                     c)
                                                                    5                                              1
                                                                                                         a
            α® 1                                                                                             α®




                                                                                     n
                                                      a aα
   a    1   2
                                                                                                                       5
                    3
                                                                        +θ                                   αc
                            4
                                         αc                                                                       −θ
                                5
                                                                Δh=Σξ                                   Δh=Σξ a




                                                                       v
                            Δh=Σξ        a      a-a                                      a-a
            a-a




                                                                    d.
                d)                                   e)                                        g)
                                   H×nh 5-12: Sù h×nh thµnh sãng nhiÔu
                a, b) Sãng cã chiÒu cao nhá; c, d) Sãng tho¶i; e) Sãng dèc (n−íc nh¶y xiªn)



                                              ol
                         khi thu hÑp ®ét ngét; g) Sãng tho¶i khi më réng ®ét ngét.

      ViÖc uèn cong ®−êng biªn cã thÓ xÐt nh− lμ sù bÎ ngoÆt liªn tiÕp c¸c ®o¹n t−êng
  th¼ng (h×nh 5-12c, d). ë ®Ønh gãc 1, 2, 3, 4, 5, sù thay ®æi h−íng ch¶y kÐo theo viÖc t¹o
                                        nc
  ra c¸c ®−êng nhiÔu mμ cμng xa t−êng, chóng cμng gÇn sÝt vμo nhau khi ngoÆt vμo trong
  (c) hay t¸ch xa khái nhau khi ngoÆt ra ngoμi (d). KÕt qu¶ lμ lμm d©ng cao hay h¹ thÊp
  mÆt tù do cña dßng ch¶y ë d¹ng sãng tho¶i.
       Gi¶ sö chiÒu dμi c¸c ®o¹n 1 - 2, 2 - 3, 3 - 4, 4 - 5 gi¶m ®i, c¸c ®iÓm 1 - 5 tiÕn gÇn tíi
    .v

  nhau vμ tíi giíi h¹n lμ chËp vμo mét ®iÓm, nghÜa lμ sù rÏ tõ 1-5 ®−îc thay b»ng mét lÇn
  rÏ gÊp t¹i ®iÓm A víi θ. Khi rÏ ngoÆt vμo trong, c¸c sãng nhiÔu sÏ xÕp chång lªn nhau,
  t¹o thμnh mét tuyÕn sãng ë d¹ng sãng xiªn víi sù d©ng cao ®ét ngét mùc n−íc lªn mét
  ®o¹n Δh (h×nh 5-12c).
   w


      Khi t−êng bÎ ngoÆt ra ngoμi, sù kÐo dån c¸c ®iÓm 1-5 vμo mét kh«ng lμm cho c¸c
  ®−êng nhiÔu chång lªn nhau, vμ do ®ã t¹o nªn sãng xiªn tho¶i më réng ®−îc giíi h¹n
  bëi c¸c gãc sãng α® vμ αc víi viÖc h¹ tõ tõ mùc n−íc xuèng mét ®o¹n Δh (h×nh 5-12g).
w



       Nh− vËy cã thÓ ph©n biÖt c¸c d¹ng sãng sau:
       - Sãng xiªn tho¶i - khi t−êng rÏ ngoÆt ra khái dßng ch¶y (h×nh 5-12d), hay t−êng rÏ
w




  tõ tõ vμo trong dßng ch¶y (h×nh 5-12c).
      - Sãng xiªn dèc - khi ®−êng rÏ gÊp vμo trong dßng ch¶y (h×nh 5-12e). Dßng ch¶y
  qua tuyÕn sãng khi ®ã cã chiÒu s©u thay ®æi gÊp. Tr−êng hîp gãc ngoÆt θ lín, ®é s©u sÏ
  chuyÓn qua trÞ sè ph©n giíi (hpg) vμ h×nh thμnh nªn n−íc nh¶y xiªn.




                                                                                                                   105
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
      - C¸c sãng xiªn tho¶i ®−îc gäi lμ sãng ®¬n nÕu ®−êng nhiÔu t¹o sãng lμ nh÷ng
  ®−êng th¼ng. NÕu c¸c ®−êng nhiÔu nμy c¾t nhau ë mét ®iÓm (h×nh 5-12g) th× sãng ®−îc
  gäi lμ sãng ®¬n trung t©m. Cã thÓ tån t¹i d¹ng sãng trung t©m më réng hay thu hÑp.
      CÇn l−u ý r»ng khi t−êng rÏ ngoÆt ra khái dßng ch¶y th× cã thÓ t¹o thμnh vïng ch¶y
  t¸ch dßng sau chç rÏ ngoÆt.

        2. C¸c biÓu thøc tÝnh to¸n
        a) Sãng xiªn tho¶i
       Tæn thÊt n¨ng l−îng trong ph¹m vi sãng xiªn tho¶i lμ nhá, nªn biÓu thøc chung ®Ó




                                                                                          n
  thiÕt lËp hÖ thøc gi÷a c¸c th«ng sè ch¶y ë tr−íc vμ sau sãng tho¶i lμ:
                                                        V2
                                          H0 = h +         = const.                             (5-26)




                                                                               v
                                                        2g
                                          h i Fr + 2




                                                                            d.
        Tõ ®ã:                               =       ,                                          (5-27)
                                          h Fri + 2

        Trong ®ã: h vμ Fr lμ ®é s©u vμ sè Frót ë mÆt c¾t ®Çu;



                                                            ol
                       hi vμ Fri lμ ®é s©u vμ sè Frót ë mÆt c¾t bÊt kú sau tuyÕn sãng.
        b) Sãng xiªn dèc
      S¬ ®å tÝnh to¸n nh− trªn h×nh 5-13. Tõ ph−¬ng tr×nh ®éng l−îng vμ ph−¬ng tr×nh liªn
                                      nc
  tôc viÕt cho mét èng dßng (xem [3]), rót ra biÓu thøc quan hÖ cña c¸c chiÒu s©u liªn hiÖp
  tr−íc vμ sau sãng xiªn nh− sau:
                                                  h1
                                          h2 =       ( 1 + 8Fr1 sin 2 β − 1) .                  (5-28)
                                                  2
    .v

        C¸c ký hiÖu xem trªn h×nh 5-13.
      Khi β = 900 th× c«ng thøc (5-28) trë thμnh c«ng thøc x¸c ®Þnh chiÒu s©u liªn hiÖp
  cña n−íc nh¶y hoμn chØnh ®· ®−îc biÕt trong thuû lùc häc.
   w


                                  A                                                       B-B
                                            θ
                                       α
                                      β




                 Vn1                                    B
                            Vt1
                                              a                      θ           Δh
w



                                                             Vn2   β−
                       β




     b1                                                                                             h2
                       V1                                             Vt2        h1   1
                                                    b
                                                                     V2
                                      B
w




                                                             2

                                  H×nh 5-13: §Ó thiÕt lËp c«ng thøc tÝnh to¸n sãng xiªn dèc




  106
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
                h2
      Khi η =      ≤ 2 th× sãng xiªn dèc ®−îc gäi lμ n−íc nh¶y sãng, lμ mét chuçi liªn
                h1
  tiÕp c¸c ®Ønh sãng dõng t¾t dÇn trªn mét ®o¹n dμi ®−êng th¸o n−íc. C¸c th«ng sè cña
  sãng nμy nh− sau:

                          h ® = h1Fr1sin 2β;          ⎫
                                                      ⎪
                                   2⎛1             ⎞⎪ ⎪
                          h c = h1 ⎜ + Fr1 sin 2 β ⎟ ;⎬                             (5-29)
                                   3⎝2             ⎠⎪
                          λ = (2 ÷ 3,5 )h 2 ,         ⎪




                                                                      n
                                                      ⎪
                                                      ⎭
      Trong ®ã:




                                                           v
         h® - ®é s©u n−íc t¹i mÆt c¾t cã ®Ønh sãng cao nhÊt (®Ønh sãng ®Çu tiªn);
         hc - ®é s©u n−íc t¹i mÆt c¾t ch©n sãng ®Çu tiªn;




                                                        d.
         λ - b−íc sãng (chiÒu dμi gi÷a 2 ®Ønh sãng kÒ nhau);
         h1 - ®é s©u n−íc ë mÆt c¾t tr−íc sãng;
         Fr1 - sè Frót t¹i mÆt c¾t tr−íc sãng.



                                           ol
      Khi η > 2, sãng xiªn dèc ®−îc gäi lμ sãng - n−íc nh¶y.
      §é s©u n−íc t¹i mÆt c¾t cã ®Ønh sãng cao nhÊt sÏ lμ:
                                 1
                                   h1 (3 1 + 8Fr1 sin 2 β -5) ,
                         nc
                          h® =                                                      (5-30)
                                 4
      Trong ®ã ký hiÖu c¸c ®¹i l−îng nh− ®· nªu trªn.

      II. Sãng ch¹y
    .v

      C¸c sãng ch¹y ®−îc h×nh thμnh trªn ®−êng dÉn, sau ®o¹n ®Çu cña dßng ch¶y kh«ng
  ®Òu khi xuÊt hiÖn trªn mÆt tho¸ng ë d¹ng gîn nhá, v¶y ®uæi nhau vμ lín dÇn lªn däc
  theo dßng ch¶y. Khi chiÒu dμi ®−êng dÉn ®ñ lín th× trªn mÆt n−íc sÏ h×nh thμnh c¸c
   w


  ®Ønh sãng h×nh r¨ng c−a (h×nh 5-14).
   ChiÒu cao ®Ønh c¸c sãng ch¹y th−êng v−ît qu¸ chiÒu s©u tÝnh to¸n cña dßng ch¶y æn
  ®Þnh, ®Ønh sãng cã thÓ v−ît qu¸ thμnh dèc, lμm n−íc trμn bê, g©y ra dßng thÊm ë däc bê
w



  dèc. C¸c sãng ch¹y ®−îc truyÒn xuèng h¹ l−u sÏ lμm rèi lo¹n chÕ ®é tiªu n¨ng, cã thÓ
  x¶y ra tr−êng hîp n−íc nh¶y v−ît ra khái ph¹m vi bÓ tiªu n¨ng ®· tÝnh to¸n theo chÕ ®é
  dßng ch¶y æn ®Þnh.
w




      Th−êng c¸c sãng ch¹y ®−îc h×nh thμnh trªn dèc n−íc cã mÆt c¾t ch÷ nhËt vμ h×nh
  thang vμ ®é dèc däc lín (i > 0,02 ÷ 0,025). Chóng ®−îc h×nh thμnh c¶ trong dßng ch¶y
  kh«ng hμm khÝ vμ cã hμm khÝ.




                                                                                      107
 www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯



                  1

                                2



                                                         3




                                                                           n
                           H×nh 5-14: Sù h×nh thµnh sãng trªn dèc n−íc dµi
                        1. §o¹n ®Çu (®−êng n−íc ®æ); 2. C¸c sãng gîn vµ v¶y;
                               3. Ph¹m vi c¸c sãng ch¹y h×nh r¨ng c−a




                                                          v
      ViÖc tÝnh to¸n c¸c th«ng sè cña sãng ch¹y cã thÓ thùc hiÖn ®−îc theo c¸c biÓu thøc




                                                       d.
  cña Voinhitr - Xian«jenxki (xem [9]). CÇn tiÕn hμnh tÝnh to¸n cho c¸c cÊp l−u l−îng
  kh¸c nhau (tõ 0 ÷ Qmax).
      C¸c biÖn ph¸p ®¶m b¶o gia t¨ng møc ®é æn ®Þnh cña dßng xiÕt ng¨n ngõa h×nh
  thμnh sãng ch¹y ®−îc xem xÐt ë ch−¬ng 12.


                                           ol
  §5.6. Sù mμi mßn bÒ mÆt C«ng tr×nh th¸o n−íc
      Trong thùc tÕ khai th¸c c¸c c«ng tr×nh th¸o n−íc ®· quan s¸t thÊy nh÷ng tr−êng hîp
                          nc
  ph¸ huû bÒ mÆt c«ng tr×nh do mμi mßn bëi bïn c¸t, ®¸ l¨n, m¶nh kim lo¹i... Còng cã
  tr−êng hîp h− háng c«ng tr×nh do phèi hîp cña khÝ thùc vμ mμi mßn c¬ häc.
      Sù mμi mßn c«ng tr×nh do bïn c¸t th−êng x¶y ra ë nh÷ng c«ng tr×nh mμ møc bïn c¸t
  ®· v−ît qu¸ cao tr×nh ng−ìng trμn, ë c¸c ®Ëp d©ng trªn s«ng, vμ khi th¸o lò thi c«ng qua
    .v

  c¸c c«ng tr×nh l©u dμi. VÝ dô, ë c«ng tr×nh Anderson - Ranch (Mü), bïn c¸t ®· mμi mßn
  líp bäc kim lo¹i cña ®−êng hÇm víi chiÒu s©u tíi 7cm khi th¸o qua ®ã l−u l−îng thi
  c«ng víi l−u tèc 9m/s. ë ®−êng hÇm dÉn dßng thi c«ng cña ®Ëp NurÕch (Liªn X« cò),
  sau 4 n¨m lμm viÖc ®· cã 7,5 triÖu tÊn bïn c¸t ®¸y chuyÓn qua. Vμ trªn toμn chiÒu réng
   w


  cña ®−êng hÇm b»ng bª t«ng M200, bÒ mÆt bÞ mμi mßn lμm lé cèt liÖu, nhiÒu n¬i lé cèt
  thÐp, ®Æc biÖt cã chç hè mμi mßn ®¹t tíi 1,35m, v−ît c¶ chiÒu dμy bª t«ng.
      BiÖn ph¸p phßng ngõa: khi dßng ch¶y cã l−u tèc lín (V > 8 ÷ 10m/s) vμ mang nhiÒu
w



  bïn c¸t th« (d > 50 ÷ 100mm) th× cÇn cã líp bäc b¶o vÖ ®¸y lßng dÉn. Th−êng sö dông
  c¸c lo¹i líp bäc cã kh¶ n¨ng chèng mμi mßn nh− sau:
        - Líp bª t«ng cèt thÐp dμy 10 ÷ 15cm.
w




        - Líp ®¸ phiÕn dμy 10 ÷ 12cm.
        - Líp bäc b»ng thÐp h×nh (ch÷ U, ch÷ I), thÐp ®−êng ray cò...




  108

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:17
posted:10/27/2011
language:Vietnamese
pages:107
nguyen cuong nguyen cuong huong dan kiem tien http://meocon-kiemtienonline.blogspot.com/
About