Giáo trình thủy công Tập 1 - Chương 3

Thấm dưới đáy và thấm vòng quanh công trình thuỷ lợi1. Khái niệm chung về thấm1. Khái niệm - Thấm là sự chuyển động của chất lỏng trong môi trường rổng hoặc nứt nẽ. - Môi trường thấm có thể là đồng chất hoặc không đồng chất, đẳng hướng hay không đẳng hướng. - Tuỳ theo môi trường thấm và cột nước thấm dòng thấm có hai trạng thái khác nhau đó là chảy tầng và rối. - Trong lĩnh vực công trình thuỷ, dòng thấm có thể diễn ra dưới đáy, qua thân và đi vòng quanh qua hai...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình thủy công Tập 1 - Chương 3Ch−¬ng 3. ThÊm d−íi ®¸y vµ thÊm vßng quanh c«ng tr×nh thuû lîiß1. Kh¸i niÖm chung vÒ thÊm1. Kh¸i niÖm - ThÊm lµ sù chuyÓn ®éng cña chÊt láng trong m«i tr−êng ræng hoÆc nøt nÏ. - M«i tr−êng thÊm cã thÓ lµ ®ång chÊt hoÆc kh«ng ®ång chÊt, ®¼ng h−íng haykh«ng ®¼ng h−íng. - Tuú theo m«i tr−êng thÊm vµ cét n−íc thÊm dßng thÊm cã hai tr¹ng th¸i kh¸cnhau ®ã lµ ch¶y tÇng vµ rèi. - Trong lÜnh vùc c«ng tr×nh thuû, dßng thÊm cã thÓ diÔn ra d−íi ®¸y, qua th©n vµ ®ivßng quanh qua hai bê nèi tiÕp víi c«ng tr×nh thuû. - Dßng thÊm cã thÓ chia lµm 2 lo¹i : Dßng thÊm cã ¸p : lµ dßng thÊm bÞ giíi h¹n bëi c¸c biªn cøng, kh«ng cã mÆt tho¸ng (h×nh 3.1b) Dßng thÊm kh«ng ¸p : lµ dßng thÊm cã mÆt tho¸ng, ¸p lùc trªn mÆt tho¸ng b»ng ¸p lùc khÝ trêi (h×nh 3.1a). a) b) H×nh 3.1 : a. Dßng thÊm kh«ng ¸p (thÊm qua c«ng tr×nh); b. Dßng thÊm cã ¸p (thÊm d−íi ®¸y c«ng tr×nh)2. Môc ®Ých tÝnh to¸n Nghiªn cøu tÝnh thÊm kh«ng chØ ®−îc sö dông riªng trong kh¶o s¸t thiÕt kÕ mµ c¶trong giai ®o¹n thi c«ng vµ qu¶n lý vËn hµnh c«ng tr×nh. Riªng trong lÜnh vùc thiÕt kÕ ,môc ®Ých tÝnh thÊm lµ x¸c ®Þnh c¸c yÕu tè vµ th«ng sè sau : - X¸c ®Þnh ®−êng b¶o hoµ ®èi víi dßng thÊm kh«ng ¸p - ®Ó kiÓm tra æn ®Þnh cñam¸i dèc, kiÓm tra l¹i kÝch th−íc cña vËt tho¸t n−íc vµ bé phËn chèng thÊm. - X¸c ®Þnh cét n−íc vµ ¸p lùc thÊm t¹i tõng ®iÓm trong vïng thÊm - ®Ó kiÓm trahiÖn t−îng ®ïn ®Êt t¹i chæ dßng thÊm cã ¸p lùc lín. - X¸c ®Þnh gradiªn vµ l−u tèc thÊm t¹i tõng ®iÓm trong vïng thÊm - ®Ó kiÓm trahiÖn t−îng xãi ngÇm nÒn ®Êt vµ c¸c c«ng tr×nh ®Êt. - X¸c ®Þnh l−u l−îng thÊm qua toµn bé hay tõng phÇn c«ng tr×nh - ®Ó ®¸nh gi¸ kh¶n¨ng mÊt n−íc, lµm c¬ së cho viÖc thiÕt kÕ c¸c bé phËn chèng thÊm (t−êng nghiªng,s©n tr−íc, lái gi÷a, b¶n cäc ..) 25 3.C¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu thÊm §Ó gi¶i quyÕt bµi to¸n thÊm cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau, ta cã thÓ ph©n ra lµmba ph−¬ng ph¸p chÝnh nh− sau :a. Ph−¬ng ph¸p lý luËn + Ph−¬ng ph¸p c¬ häc chÊt láng : thiÕt lËp c¸c ph−¬ng tr×nh vi ph©n biÓu thÞ mèi liªn hÖ gi÷a c¸c ®Æc tr−ng cña dßng thÊm (l−u l−¬ng, cét n−íc, l−u tèc vµ gra ®iªn thÊm) – gi¶i c¸c ph−¬ng tr×nh nµy ®Ó t×m c¸c ®Æc tr−ng cña dßng thÊm t¹i mét ®iÓm bÊt kú trong miÒn thÊm. Lêi gi¶i theo ph−¬ng ph¸p nµy lµ chÝnh x¸c nh−ng phøc t¹p nªn chØ gi¶i ®−îc c¸c s¬ ®å ®¬n gi¶n. §Ó kh¾c phôc nhùoc ®iÓm nµy, ngµy nay víi sù ph¸t triÓn cña m¹nh mÏ cña ph−¬ng ph¸p tÝnh vµ m¸y tÝnh ®iÖn tö, ta cã thÓ gi¶i chóng b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p sè ®ã lµ ph−¬ng ph¸p sai ph©n vµ ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n ( ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n lµ −u ®iÓm h¬n ®èi víi bµi to¸n thÊm v× nã phï hîp víi c¸c biªn phøc t¹p víi c¸c s¬ ®å thùc tÕ). + Ph−¬ng ph¸p Thuû lùc häc : ®−a ra mét sè gi¶ thiÕt ®Ó ®¬n gi¶n ho¸ c¸c ph−¬ng tr×nh, lËp mèi liªn hÖ gi÷a c¸c ®Æc tr−ng thuû lùc vµ x¸c ®Þnh chóng cho nh÷ng s¬ ®å thÊm phøc t¹p trong thùc tÕ. Ph−¬ng ph¸p nµy thiÕu chÝnh x¸c nh−ng sai sè lµ chÊp nhËn ®−îc trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ c«ng tr×nh thuû, do ®ã ®−îc øng dông réng r¶i trong thiÕt kÕ.b. Ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i Dùa vµo c¸c tÝnh chÊt cña ®−êng dßng vµ ®−êng thÕ, vÏ ®−îc l−íi thÊm b»ng tay, dùa vµo l−íi thÊm ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng thuû lùc cña dßng thÊm. Ph−¬ng ph¸p nµy ®¬n gi¶n nh−ng kÐm chÝnh x¸c v× l−íi thÊm phô thuéc vµo chñ quan cña ng−êi vÏ.c. Ph−¬ng ph¸p thÝ nghiÖm vµ thùc nghiÖm Th«ng qua c¸c thÝ nghiÖm trong phßng thÝ nghiÖm kÕt hîp víi quan tr¾c thùc tÕ ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng thuû lùc cña dßng thÊm. Ph−¬ng ph¸p thÝ nghiÖm vµ thùc nghiÖm cho kÕt qu¶ kh¸ phï hîp víi thùc tÕ nh−ng ®ßi hái c¸c ph−¬ng tiÖn thiÕt bÞ thÝ nghiÖm vµ ®o ®¹c, ®ßi hái kinh phÝ vµ thêi gian ®Ó thÝ nghiÖm, quan tr¾c. - ThÝ nghiÖm b»ng c«ng tr×nh ®Êt ®Æt trong m¸ng kÝnh - ®¬n gi¶n nh−ng kÐm chÝnh x¸c. - ThÝ nghiÖm b»ng khe hÑp : dïng dÇu cã ®é nhít kh¸c nhau chuyÓn ®éng trong khe hÑp thay thÕ cho chuyÓn ®éng cña chÊt láng trong m«i tr−êng xèp. Ph−¬ng ph¸p nµy rÊt cã hiÖu qu¶ khi gi¶i bµi to¸n thÊm ph¼ng kh«ng æn ®Þnh - ThÝ nghiÖm EGDA : dùa vµo tÝnh t−¬ng tù cña dßng ®iÖn trong m«i tr−êng dÉn ®iÖn vµ dßng thÊm trong m«i tr−êng thÊm ®Ó chÕ t¹o thiÕt bÞ thÝ nghiÖm t−¬ng tù ®iÖn – thuû ®éng lùc. Ph−¬ng ph¸p nµy kh¸ chÝnh x¸c vµ gi¶i ®−îc c¸c s¬ ®å phøc t¹p.3. Lý luËn chung vÒ thÊm a. C¸c gi¶ thiÕt ban ®Çu - M«i tr−êng thÊm mµ dßng thÊm ®i qua lµ ®ång nhÊt vµ ®¼ng h−íng. B¶n chÊt cñagi¶ thiÕt nµy lµ : hÖ sè thÊm k b»ng h»ng sè theo c¸c h−íng cho mäi ®iÓm cña miÒnthÊm. - ChÊt láng chøa ®Çy trong c¸c khe rçng trong m«i tr−êng thÊm vµ kh«ng nÐn ®−îc®Ó viÕt ®ù¬c ph−¬ng tr×nh liªn tôc. 26 - ChuyÓn ®éng cña dßng thÊm lµ æn ®Þnh vµ tu©n theo ®Þnh luËt §ac xi v = k.JT ...