Bài giảng thủy lực - Chương 6

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

66
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

DÒNG THẤM QUA CÔNG TRÌNH ĐẤT 6.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA 6.1.1 Độ rỗng (n) Tỉ lệ phần trăm thể tích giữa phần rỗng và toàn thể phần đất đá Wo : Thể tích lỗ rỗng W : Thể tích đất đá bao gồm cả phần rỗng và phần rắn 6.1.2 Vận tốc thấm thực và vận tốc thấm trung bình (V): Vận tốc thấm thực tế là vận tốc thấm qua các khe rỗng của đất đá Vận tốc thấm trung bình là vận tốc thấm được xem như thấm qua cả phần đất và phần...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng thủy lực - Chương 6

Toùm taét baøi giaûng Thuûy Löïc- TS Huyønh coâng Hoaøi ÑH Baùch Khoa tp HCM 35 CHÖÔNG DOØNG THAÁM QUA COÂNG TRÌNH ÑAÁT 6.1 MOÄT SOÁ KHAÙI NIEÄM VAØ ÑÒNH NGHÓA 6.1.1 Ñoä roãng (n) 100 Wo Tæ leä phaàn traêm theå tích giöõa phaàn roãng n= vaø toaøn theå phaàn ñaát ñaù W Wo : Theå tích loã roãng W : Theå tích ñaát ñaù bao goàm caû phaàn roãng vaø phaàn raén 6.1.2 Vaän toác thaám thöïc vaø vaän toác thaám trung bình (V): Vaän toác thaám thöïc teá laø vaän toác thaám qua caùc khe roãng cuûa ñaát ñaù Vaän toác thaám trung bình laø vaän toác thaám ñöôïc xem nhö thaám qua caû phaàn ñaát vaø phaàn khe roãng cuûa ñaát ñaù Δϑ V= Δt A Δϑ : theå tích nöôùc thaám trong thôøi gian Δt A : Dieän tích maët caét caû phaàn roãng vaø phaàn ñaát 6.1.3 Coät nöôùc ño aùp (thuûy löïc) : p p/γ h= +z γ h V : nhoû V2/2g A Doøng thaám z Coät nöôùc ño aùp ≈ coät nöôùc naêng löôïng Maët chuaån 6.1.4 Heä soá thaám (k) ( Ñoä daãn thuûy löïc) Löu löôïng thaám treâm moät ñôn vò tieát dieän ngang cuûa doøng thaám khi chòu taùc ñoäng bôûi moät ñôn vò coät nöôùc thuûy löïc treân moät ñôn vò chieàu daøi thaám ( nghóa laø coù moät ñoä doác thuûy löïc baèng moät ñôn vò). Loaïi ñaát Heä soá thaám (k) (cm/s) Seùt 10 -9 - 10-6 Buïi, buïi chöùa caùt 10-6 - 10-4 Caùt tuyeån choïn toát 10-3 - 10-1 Ñoái vôùi ñaát khoâng ñoàng chaát , dò höôùng thì k thay ñoåi theo töøng ñieåm vaø taïi moät ñieåm thì kx ≠ ky ≠ kz Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com
Toùm taét baøi giaûng Thuûy Löïc- TS Huyønh coâng Hoaøi ÑH Baùch Khoa tp HCM 36 6.2 ÑÒNH LUAÄT DARCY (Henry Darcy ,1856 ) “Khi doøng thaám oån ñònh, löu löôïng thaám tæ leä vôùi ñoä doác coät nöôùc ño aùp (hydraulic gradient) vaø dieän tích thaám A” Δh Q = − kA ΔL Δh Δh V = −k ΔL h1 V V laø vaän toác thaám (vaän toác Darcy) h2 Toång quaùt : vaän toác thaám taïi töøng ñieåm trong mieàn thaám A ΔL dh u = −k Maët chuaån ds Re ≤ 5 Ñieàu kieän öùng duïng ñònh luaät Darcy Vd Re = ν n1 / 3 5ν n1/ 3 V≤ Vôùi : Re = 5 d 6.3 COÂNG THÖÙC DUPUIT – FORCHERHEIMER Trong tröôøng hôïp thaám khoâng aùp vôùi ñoä doác nhoû, caùc ñöôøng doøng treân moät maët caét öôùt ñöôïc xem song song thì coät nöôùc ño aùp h = p/γ+z laø haèng soá taïi caùc ñieåm treân moät maët caét . Do ñoù : Khi ñaùy taàng khoâng thaám naèm ngang, choïn laøm maët chuaån thì h chính laø ñoä saâu möïc nöôùc ngaàm ( z = 0) u Taàng thaám h s Coâng thöùc Darcy trôû thaønhø coâng thöùc Dupuit - Forcherheimer Maët chuaån Taàng khoâng thaám dh V = −k ds Vôùi: h :ñoä saâu doøng thaám V :vaän toác ñöôïc xem phaân boá ñeàu treân maët caét Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com
Toùm taét baøi giaûng Thuûy Löïc- TS Huyønh coâng Hoaøi ÑH Baùch Khoa tp HCM 37 6.4 CHUYEÅN ÑOÄNG OÅN ÑÒNH CUÛA DOØNG THAÁM VAØO GIEÁNG NÖÔÙC. 6.4.1. Gieáng phun: Thaám coù aùp Xeùt moät maët truï baùn kính r Q ñoàng trucï vôùi thaønh gieáng ro Vaän toác s dh V = −k Ñöôøng coät nöôùc dr Taàng khoâng thaám H ño aùp h Löu löôïng thaám qua maët truï baùn kính r, cao b ho Taàng thaám nöôùc b dh Q = − k (2π rb) R r dr o Q dr dh = − Taàng khoâng thaám 2π kb r ⎛r ⎞ Q Ln⎜ ⎟ h − ho = Tích phaân töø ro ñeán r öùng vôùi h töø ho ñeán h 2πkb ⎜ ro ⎟ ⎝ ⎠ Goïi : R baùn kính aûnh höông, H chieàu coät nöôùc ño aùp khi chöa bôm ⎛R⎞ Q Ln⎜ ⎟ H − ho = Tích phaân töø ro ñeán R öùng vôùi h töø ho ñeán H 2πkb ⎜ ro ⎟ ⎝⎠ 2πkbS Q= ⎛R⎞ S = H – ho: chieàu saâu huùt nöôùc Ln⎜ ⎟ ⎜r ⎟ ⎝ o⎠ 6.4.2 Gieáng thöôøng Xeùt maët truï troøn ñoàng taâm Q vôùi thaønh gieáng, baùn kính r ! ro Vaän toác s dh S V = −k Ñöôûng bïaûo hoaø dr H Löu löôïng doøng thaám h qua maët truï Taàng thaám nöôùc ho dh Q = −2πkrh R dr Q dr hdh = − Taàng khoâng thaám o 2kπ r Q r h 2 − h02 = Tích phaân töø ro ñeán r öùng vôùi h töø ho ñeán h Ln kπ r0 Q R H 2 − h02 = Tích phaân töø ro ñeán R öùng vôùi h töø ho ñeán H Ln kπ r0 2πHS ⎛ S⎞ ( ) Q= ⎜1 − kπ H 2 − h02 ⎟ S = H - ho Q= R ⎝ 2H ⎠ Ln R Ln r0 r0 2πHS Q= Khi S/2H≈0 R Ln r0 Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com
Toùm taét baøi giaûng Thuûy Löïc- TS Huyønh coâng Hoaøi ÑH Baùch Khoa tp HCM 38 R ñöôïc xaùc ñònh : Theo töøng loaïi ñaát maø laáy gaàn ñuùng nhö sau: - Ñoái vôùi ñaát côõ haït trung bình R=250m÷500m - Ñoái vôùi ñaát haït to R=700m÷1000m Coâng thöùc kinh nghieäm (Ñi-caùc dô ) R = 3000 s k 6.5 THAÁM QUA ÑAÄP ÑAÁT m = cotg α A’ A k E m1 = cotg α1 m1 m H B V h a0 C α1 F α O x Taàng khoâng thaám Lo λH Bieán ñoåi maùi nghieâng AC thaønh thaúng ñöùng Mikhailoáp m λ= A’O, sao cho löu löôïng qua AC gioáng nhö A’O 2m + 1 q dh dh dx = − hdh q = − kh V = −k Dupuit-Forcherheimer: k dx dx Laáy goác toïa ñoä taïi O H 2 − h2 q x= Tích phaân töø 0 ñeán x töông öùng töø H ñeán h 2 k Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com
Toùm taét baøi giaûng Thuûy Löïc- TS Huyønh coâng Hoaøi ÑH Baùch Khoa tp HCM 39 A’ A E m1 m H B h V a0 C α1 F α O L x Taàng khoâng thaám Lo λH Xaùc ñònh vò trí ñöôøng baõo hoaø H 2 − h2 q x= 2 k H 2 − a0 2 H 2 − ao 2 q (λH + L ) = = q taïi x = λH+L, h = ao k 2( λ H + L ) 2 k H 2 − a0 H 2 − a0 2 2 H 2 − a0 H 2 − h2 2 h= H − h= H − 2 2 x= x x λH + L λH + Lo − m1ao 2( L + λH1 ) 2 Caàn xaùc ñònh ao h m1 chieàu daøi cuûa daûi nguyeân toá m1 z M Darcy Δh dq = udz dq = − k dz ao z ΔL dz a0 (− z ) dq = − k dz m1 z z a0 q=∫ k Löu löôïng thaám qua MN N dz 0 m1 z m1 z ka k a0 m1 ∫0 q= q= 0 dz m1 H 2 − a02 q = Löu löôïng thaám naøy cuõng baèng löu löôïng thaám ñi qua ñaäp ñaát k 2 ( L + λH 1 ) ao H 2 − a0 k 2 H 2 − a02 a0 = m1 = m1 2( L0 − m1a0 + λH1 ) 2( L + λH1 ) k ( L0 + λH ) ± ( L0 + λH ) 2 − m12 H 2 Giaûi phöông trình baäc 2 cho a0: a0 = m1 H 2 − a0 2 Coù ao , xaùc ñònh ñöôïc q vaø ñöôøng baõo hoaø h= H − 2 x λH + Lo − m1ao Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com
Toùm taét baøi giaûng Thuûy Löïc- TS Huyønh coâng Hoaøi ÑH Baùch Khoa tp HCM 40 6.6 THAÁM COÙ AÙP QUA ÑAÄP H1 H2 z Taàng thaám x Taàng khoâng thaám Ñeå xaùc ñònh vaän toác thaám (u) , coät nöôùc ño aùp (h), döïa vaøo phöông trình thaám Darcy nhö sau: Ñaát ñoàng chaát vaø ñaúng höôùng: ∂h u x = −k Phöông trình ∂x ∂ 2h ∂ 2h h(x,z) lieân tuïc + =0 ∂h u z = −k ∂x 2 ∂z 2 ∂z CHÖÔNG DOØNG KHOÂNG OÅN ÑÒNH TRONG KEÂNH I.KHAÙI NIEÄM : Doøng khoâng oån ñònh laø doøng chaûy maø caùc yeáu toá cuûa doøng chaûy ñeàu phuï thuoäc vaøo thôøi gian, Ñoä saâu : h = h(x,t) Vaän toác : V = V(x,t) Löu löôïng: Q = Q(x,t) Doøng khoâng oån ñònh thöôøng xuaát hieän Soâng, keânh bò aûnh höôûng thuûy trieàu Keânh xaû nhaø maùy thuûy ñieän khi löu löôïng xaû thay ñoåi ñoät ngoät Printed with FinePrint - purchase at www.fineprint.com