Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ - Chương 4

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

288
lượt xem 102
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Kè bảo vệ mái dốc ♣4-1. Khái niệm Mái dốc thượng lưu đê sông, đê biển, mái dốc bờ sông, bờ biển chịu tác dụng trực tiếp của dòng chảy, của thủy triều và của sóng... Để giữ cho mái dốc đất không bị biến dạng, ở phía ngoài cùng được cấu tạo một bộ phận có tác dụng bảo vệ mái dốc không bị xói lở. Bộ phận này được gọi là kè bảo vệ mái dốc. Theo hình thức kết cấu và vật liệu sử dụng, kè bảo vệ mái dốc có nhiều loại khác nhau. Mỗi loại đều có 3 phần chính. Các phần đó...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ - Chương 4

Ch−¬ng iV KÌ b¶o vÖ m¸i dèc ♣4-1. Kh¸i niÖm M¸i dèc th−îng l−u ®ª s«ng, ®ª biÓn, m¸i dèc bê s«ng, bê biÓn chÞu t¸c dông trùc tiÕp cña dßng ch¶y, cña thñy triÒu vµ cña sãng... §Ó gi÷ cho m¸i dèc ®Êt kh«ng bÞ biÕn d¹ng, ë phÝa ngoµi cïng ®−îc cÊu t¹o mét bé phËn cã t¸c dông b¶o vÖ m¸i dèc kh«ng bÞ xãi lë. Bé phËn nµy ®−îc gäi lµ kÌ b¶o vÖ m¸i dèc. Theo h×nh thøc kÕt cÊu vµ vËt liÖu sö dông, kÌ b¶o vÖ m¸i dèc cã nhiÒu lo¹i kh¸c nhau. Mçi lo¹i ®Òu cã 3 phÇn chÝnh. C¸c phÇn ®ã lµ ch©n kÌ, th©n kÌ vµ ®Ønh kÌ. Ch©n kÌ lµm nhiÖm vô b¶o vÖ chèng xãi ë ch©n m¸i dèc. Th©n kÌ lµ phÇn b¶o vÖ m¸i dèc tõ ch©n ®Õn ®Ønh. §Ønh kÌ lµ phÇn b¶o vÖ ®Ønh m¸i dèc. Tõng phÇn theo tõng ®iÒu kiÖn cô thÓ cã cÊu t¹o chi tiÕt ®Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn æn ®Þnh trong qu¸ tr×nh chÞu t¸c dông cña c¸c t¶i träng tõ phÝa s«ng, phÝa biÓn vµ tõ phÝa ®Êt th©n ®ª hoÆc bê. H×nh 4-1 lµ mÆt c¾t ngang cña mét sè d¹ng kÕt cÊu kÌ gia cè m¸i ®ª. Trong ®ã: a) KÌ b»ng ®¸ héc l¸t khan b) KÌ b»ng bª t«ng ®óc s½n. Ch©n kÌ b»ng cäc, kÕt hîp víi l¨ng trô ®¸. T−êng ®Ønh kÌ b»ng bª t«ng cèt thÐp. c) KÌ kÕt hîp hai lo¹i vËt liÖu. Ch©n kÌ lµ ®¸ héc trong èng bª t«ng, t−êng ®Ønh b»ng ®¸ x©y. 91
H×nh 4-1: MÆt c¾t ngang cña mét sè d¹ng kÕt cÊu kÌ. KÌ b¶o vÖ m¸i dèc sö dông c¸c kÕt cÊu tõ ®¬n gi¶n nh− trång cá ®Õn phøc t¹p nh− bª t«ng l¾p ghÐp tù chÌn. C¸c h×nh thøc th«ng dông lµ ®¸ ®æ, ®¸ xÕp khan, khèi bª t«ng ghÐp rêi, hoÆc liªn kÕt tù chÌn t¹o thµnh m¶ng. 92
H×nh 4-2: KÌ ®ª s«ng Hång Hµ Néi §¸ xÕp trong khung b»ng ®¸ x©y. H×nh 4-3: KÌ m¸i ®ª biÓn §å S¬n - H¶i Phßng KÕt cÊu m¶ng mÒm b»ng cÊu kiÖn BT. TSc 178 KÌ b¶o vÖ m¸i dèc lµ mét bé phËn quan träng ®Ó duy tr× æn ®Þnh cho s«ng vµ bê. Nã chiÕm mét tû lÖ kinh phÝ ®¸ng kÓ trong c¸c dù ¸n ®ª ®iÒu vµ b¶o vÖ bê. MÆt kh¸c, sù lµm viÖc cña lo¹i kÕt cÊu nµy t−¬ng ®èi phøc t¹p, cßn nhiÒu vÊn ®Ò cÇn tiÕp tôc nghiªn cøu lµm râ. HiÖn nay ë n−íc ta còng nh− nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi cã nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu c¶i tiÕn c¸c h×nh thøc kÕt cÊu nh»m hoµn thiÖn ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n ®¶m b¶o an toµn, t¨ng hiÖu qu¶ kinh tÕ cho kÌ b¶o vÖ m¸i dèc nãi riªng vµ cho ®ª vµ bê nãi chung. 93
♣4-2. Yªu cÇu cÊu t¹o, ph©n lo¹i vµ ®iÒu kiÖn øng dông cña tõng lo¹i kÕt cÊu kÌ b¶o vÖ m¸i dèc. 1. Yªu cÇu ®èi víi kÕt cÊu kÌ: - æn ®Þnh trªn líp ®Êt bÒ mÆt cña m¸i dèc ®ª. - Linh ho¹t vµ dÔ biÕn d¹ng theo ®Êt cña m¸i dèc vµ nÒn. - BÒn v÷ng l©u dµi cña kÕt cÊu vµ cña vËt liÖu. - Cã kh¶ n¨ng ph¸t hiÖn ®−îc sù cè. - DÔ söa ch÷a khi cã h− háng côc bé. - Gi¸ thµnh h¹. - An toµn. - §¶m b¶o mü quan. - DÔ quan s¸t, kiÓm tra cho ng−êi qu¶n lý. - TËn dông vËt liÖu ®Þa ph−¬ng. 2. Ph©n lo¹i kÕt cÊu: Cã nhiÒu lo¹i kÕt cÊu kÌ m¸i dèc ®ª, m¸i dèc bê s«ng, bê biÓn, cã thÓ kh¸i qu¸t ho¸ thµnh mét sè lo¹i chÝnh nh− sau: - §¸ ®æ, ®¸ xÕp khan, ®¸ xÕp trong c¸c khung b»ng ®¸ x©y. Lo¹i nµy ®−îc dïng t−¬ng ®èi phæ biÕn (xem h×nh 4-1a). - Khèi bª t«ng ®óc s½n l¸t ®éc lËp nh− h×nh 4-1b, khèi bª t«ng liªn kÕt theo c¬ chÕ tù chÌn nh− h×nh 4-3. - Mét sè h×nh thøc kh¸c: bª t«ng Asphalt, trång cá, v¶i ®Þa kü thuËt... 3. Ph¹m vi øng dông cña mét sè h×nh thøc kÌ b¶o vÖ m¸i dèc: - Trång cá khi sãng t¸c dông cã hs≤ 0.5m, dßng ch¶y cã vËn tèc v
- Th¶m rä ®¸: Sãng lín, dßng ch¶y m¹nh, kh«ng cã ®¸ lín. - TÊm bª t«ng ®óc s½n, ghÐp rêi ®−îc sö dông khi sãng lín, dßng ch¶y m¹nh, kh«ng cã ®¸ lín, cã yªu cÇu mÜ quan. - TÊm bª t«ng ®óc s½n liªn kÕt m¶ng dïng khi tr−êng hîp sãng lín, dßng ch¶y m¹nh, kh«ng cã ®¸ lín, cã yªu cÇu mÜ quan, bê Ýt lón sôt, Ýt tho¸t n−íc, cã ®iÒu kiÖn thi c«ng vµ chÕ t¹o m¶ng. - Dïng hçn hîp nhiÒu lo¹i khi mùc n−íc dao ®éng lín, m¸i gia cè dµi, tõng vÞ trÝ cã yªu cÇu kh¸c nhau. C¸c néi dung nªu trªn lµ kh¸i qu¸t vÒ ph¹m vi øng dông lµm c¬ së lùa chän gi¶i ph¸p thiÕt kÕ. Trong tõng tr−êng hîp cô thÓ, ph¶i ph©n tÝch ®Çy ®ñ c¸c ®iÒu kiÖn ®Ó lùa chän ®−îc gi¶i ph¸p tèt nhÊt. Gi¶i ph¸p tèt nhÊt lµ gi¶i ph¸p tho¶ m·n ®−îc nhiÒu yªu cÇu ë môc 1 vµ cã gi¸ thµnh h¹. ♣4-3. Sù lµm viÖc cña kÕt cÊu kÌ m¸i. 1. C¸c t¶i träng t¸c dông vµ s¬ ®å tÝnh: KÕt cÊu kÌ m¸i chÞu t¸c dông cña c¸c t¶i träng t¸c dông trùc tiÕp lªn bÒ mÆt phÝa ngoµi vµ c¸c t¶i träng sinh ra ë phÝa trong kÌ vµ th©n ®ª. C¸c t¸c ®éng nµy sinh ra tõ nguån gèc cña c¸c t¸c ®éng thñy ®éng lùc vµ t¸c ®éng ®Þa kü thuËt. Sù t¸c ®éng cña c¸c ¸p lùc tõ m«i tr−êng n−íc vµo c¸c kÕt cÊu kÌ vµ t¶i träng sinh ra tõ phÝa bªn trong th©n ®ª, cã thÓ m« pháng b»ng mét hÖ t−¬ng t¸c gi÷a 3 m«i tr−êng: N−íc - §Êt - C«ng tr×nh nh− h×nh 4-4. M« t¶ sù lµm viÖc theo s¬ ®å nµy nh− sau: Qu¸ tr×nh I lµ qu¸ tr×nh chÞu t¸c ®éng theo ®iÒu kiÖn biªn thñy lùc nh− sãng, vËn tèc trung b×nh cña dßng ch¶y ®−îc m« pháng lµ t¶i träng phÝa ngoµi Pn(y,t). Qu¸ tr×nh II lµ qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ tõ t¶i träng phÝa ngoµi tíi phÝa bªn trong t¹o ra c¸c t¶i träng t¸c dông lªn bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a kÕt cÊu kÌ víi ®Êt th©n ®ª gäi lµ t¶i träng phÝa trong Pt( y,t). Qu¸ tr×nh III lµ sù lµm viÖc cña kÌ d−íi t¸c dông cña c¸c t¶i träng tõ 2 phÝa. C¨n cø vµo kÕt cÊu cô thÓ cña tõng lo¹i kÌ, t×nh h×nh t¸c dông cña c¸c t¶i träng mµ tiÕn hµnh thiÕt lËp c¸c bµi to¸n tÝnh æn ®Þnh tæng thÓ, æn ®Þnh côc bé, vµ tÝnh to¸n kÕt cÊu cho kÌ. 95
H×nh 4-4: S¬ ®å m« pháng sù lµm viÖc t−¬ng t¸c n−íc - ®Êt - kÕt cÊu kÌ. 2. Mét sè d¹ng h− háng vµ nguyªn nh©n: Mét sù cè ë ®ª th−êng b¾t nguån tõ nh÷ng h− háng dÉn tíi mét bé phËn hoÆc toµn bé kÕt cÊu bÞ mÊt æn ®Þnh theo mét h×nh th¸i ph¸ ho¹i nµo ®ã lµm cho nã kh«ng cßn ®¶m nhËn ®−îc chøc n¨ng lµm viÖc ®−îc giao n÷a. KÌ b¶o vÖ m¸i lµ mét bé phËn cña mÆt c¾t ®ª. V× vËy, c¸c h− háng cña kÌ cã liªn quan ®Õn h− háng cña ®ª. Mét sè d¹ng h− háng th−êng gÆp nh− ë h×nh 4-5. Th−êng cã nhiÒu nguyªn nh©n dÉn ®Õn sù cè. Sù t¸c dông cña sãng ®èi víi kÌ b¶o vÖ m¸i dèc lµ nguyªn nh©n trùc tiÕp vµ ®−îc xem lµ nguyªn nh©n chÝnh. Khi ph©n tÝch tÝnh h− háng cña mét sè lo¹i kÕt cÊu kÌ b¶o vÖ m¸i chÞu t¸c dông cña sãng cã thÓ tham kh¶o b¶ng 4-1. 96
H×nh 4-5: Mét sè d¹ng h− háng cña ®ª vµ kÌ m¸i. 97
B¶ng 4-1: Mét sè d¹ng h− háng kÕt cÊu kÌ m¸i ®ª. Lo¹i kÕt cÊu BiÓu hiÖn h− háng T¶i träng sãng §«i t−îng ®¸nh gi¸ Tr−êng vËn tèc cña C¸t / sái s¹n B¾t ®Çu di chuyÓn Träng l−îng ma s¸t sãng VËt liÖu chuyÓn dÞch * æn ®Þnh ®éng lùc * Sù h×nh thµnh mÆt c¸t §Êt dÝnh / cá Xãi Tèc ®é lín nhÊt DÝnh kÕt * BiÕn d¹ng Va ch¹m RÔ cá * ChÊt l−îng cña sÐt §¸ ®æ B¾t ®Çu chuyÓn dÞch VËn tèc lín nhÊt Träng l−îng, ma s¸t * BiÕn d¹ng ThÊm * ThÊm cña líp ®Öm cña th©n ®ª Tèc ®é lín Rä ®¸ B¾t ®Çu chuyÓn dÞch Träng l−îng Va ®Ëp Th¶m ®¸, v¶i ®Þa kÜ BiÕn d¹ng Liªn kÕt thuËt KhÝ hËu §¸ lät ra ngoµi D©y KÎ ph¸ ho¹i D©y bÞ ®øt KÝch th−íc ®¬n vÞ * BiÓu hiÖn kh¸c... * ThÊm ë líp ®Öm Qu¸ t¶i Khèi liªn kÕt liÒn §Èy næi ChiÒu dµy, ma s¸t, liªn kÒ, liªn kªt cã chÌn kÕt Va ch¹m Lón ch×m * ThÊm ë líp ®Öm BiÕn d¹ng * Tr−ît Tèc ®é lín Asphalt (Bª t«ng Xãi KÕt cÊu nhùa ®−êng) Va ch¹m BiÕn d¹ng Träng l−îng V−ît t¶i * §Èy næi 98
3. Mét sè vÝ dô vÒ quan ®iÓm tÝnh t¶i träng lªn líp vá kÌ: ( Thùc hµnh thiÕt kÕ ®ª biÓn cña Hµ Lan) a) C¸c lùc t¸c dông lªn phÝa ngoµi (Pn): ¸p lùc t¸c dông lªn m¸i dèc lµ lo¹i t¶i träng cã chu kú ®−îc nghiªn cøu cô thÓ ®èi víi tõng lo¹i kÕt cÊu. C¸c nghiªn cøu ®−îc tiÕn hµnh kÕt hîp gi÷a m« h×nh to¸n vµ m« h×nh vËt lý ( thÝ nghiÖm trong bÓ sãng). Trong thùc tÕ sö dông c¸c m« h×nh to¸n cßn nhiÒu h¹n chÕ nhÊt lµ khi xÐt ®Õn yÕu tè thêi gian. Mét c¸ch gÇn ®óng tÝnh t¶i träng tøc thêi víi tr−êng hîp nguy hiÓm nhÊt khi cã sãng rót lín nhÊt. H×nh 4-6: Sãng t¸c dông lªn m¸i dèc XÐt tr−êng hîp sãng t¸c dông lªn m¸i dèc nh− h×nh 4-6. Trong ®ã θ lµ gãc ®æ lín nhÊt. ϕb lµ ¸p lùc n−íc lín nhÊt t¸c dông lªn bÒ mÆt m¸i dèc. LËp ®−îc mèi quan hÖ hµm gi÷a c¸c ®¹i l−îng thuéc thµnh phÇn cña sãng vµ kÝch th−íc c«ng tr×nh. Ph−¬ng tr×nh dïng ®Ó nghiªn cøu thùc nghiÖm khi m¸i dèc trong giíi h¹n 1/2 < tgα < 1/4 c¸c sãng cã ®é dèc 0.01 < H/Lo < 0.07 ®−îc viÕt nh− sau: φb ξ = min( o ; 2.2) tgα H 99
5.9 tgα tgθ = cotgβ = ξo 0.11tgα ds = min( ; 1.5) (H / Lo) 0.8 H Trong ®ã: ξo = tgα / H / Lo . KÕt qu¶ thùc nghiÖm cho thÊy víi c¸c sãng xiªn cã gãc nhá h¬n 45o ®−îc tÝnh nh− sãng ph¼ng b) Lùc t¸c dông phÝa d−íi (Pt): C¸c lùc t¸c dông phÝa d−íi líp vá kÌ ®−îc chia lµm 2 lo¹i: - Lo¹i thø nhÊt lµ c¸c ¸p lùc ®−îc xÐt cïng víi c¸c lùc phÝa trªn g©y ra hiÖn t−îng ®Èy ng−îc lªn líp vá kÌ - Lo¹i thø hai lµ Gradien thñy lùc d−íi líp vá kÌ ( song song víi m¸i dèc) g©y ra hiÖn t−îng dÞch chuyÓn c¸c h¹t trong líp ®Öm. C¸c h¹t nµy phô thuéc nhiÒu vµo cÊu t¹o vµ vËt liÖu cña líp chuyÓn tiÕp gi÷a vá kÌ vµ ®Êt th©n ®ª. ♣4-4. ThiÕt kÕ th©n kÌ 1. Träng l−îng cña hßn ®¸ hoÆc cÊu kiÖn: Träng l−îng æn ®Þnh cña hßn ®¸ hoÆc cÊu kiÖn trong kÕt cÊu kÌ cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc Hudson γ B .H3 G= (4-1) SD 3 ⎡γ − γ⎤ ⎥ cot gα K D .⎢ B ⎣γ⎦ Trong ®ã: G- träng l−îng tèi thiÓu cña hßn ®¸ hoÆc cÊu kiÖn (tÊn). γB- träng l−îng riªng (trong kh«ng khÝ) cña vËt liÖu khèi phñ (t/m3) γ- träng l−îng riªng cña n−íc (t/m3) α- gãc nghiªng cña m¸i ®ª so víi mÆt ph¼ng n»m ngang (®é) 100
HSD- chiÒu cao sãng thiÕt kÕ, lÊy HSD = HS (chiÒu cao sãng cã ý nghÜa - xem (1/3) tiÕt 2-1) KD- hÖ sè æn ®inh tïy theo h×nh d¹ng khèi phñ, lÊy theo b¶ng 4-2. B¶ng 4-2: HÖ sè KD Lo¹i khèi phñ C¸ch xÕp KD §¸ héc §æ rèi 2 líp 3 §¸ héc L¸t khan 4 TÊm bª t«ng ®óc s½n GhÐp ®éc lËp 3.5 TÊm bª t«ng ®óc s½n Tù chÌn m¶ng 5-6 (*) (*) TrÞ sè cÇn kiÓm ®Þnh thùc tÕ cho tõng lo¹i m¶ng 2. ChiÒu dµy líp phñ ngoµi cïng cña kÌ: ChiÒu dµy líp phñ ngoµi cña kÌ rÊt quan träng vÒ kü thuËt vµ kinh tÕ, cÇn tÝnh to¸n thËn träng. a) KÌ b»ng ®¸ héc l¸t khan: §é dÇy æn ®Þnh d−íi t¸c dông cña sãng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: γ H s 3 Ls δd = 0.266 (4-2) γ d − γ m Hs Trong ®ã: δd- chiÒu dµy líp ®¸ héc l¸t m¸i trªn ®ª (m). Sau khi ®· tÝnh träng l−îng viªn ®¸ theo c«ng thøc (4-1), chiÒu dµy líp phñ d−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch dùng ®øng viªn ®¸ khi l¸t. γd,γ- träng l−îng riªng cña ®¸ vµ n−íc (T/m3) m- hÖ sè m¸i dèc, c«ng thøc (4-2) øng dông cho ®iÒu kiÖn: 1.5≤ m≤ 5 Ls- chiÒu dµi sãng (m) Hs- chiÒu cao sãng (m) + Khi h/Ls ≥ 0.125 lÊy Hs = Hs4% + Khi h/Ls
TÝnh theo c«ng thøc trong qui ph¹m thiÕt kÕ ®ª Trung Quèc (GB50286-98). γ Ls δB = η.Hs. (4-3) γB − γ Ltm Trong ®ã: δB - chiÒu dµy tÊm b¶n bª t«ng (m). η- hÖ sè: η = 0.075 ®èi víi b¶n l¸t khan, η = 0.10 ®èi víi b¶n phÇn trªn l¸t khan, phÇn d−íi chÝt m¹ch. Hs - chiÒu cao sãng tÝnh to¸n (m), lÊy Hs1% Ls- chiÒu dµi sãng (m) Lt- chiÒu dµi c¹nh tÊm bª t«ng theo ph−¬ng vu«ng gãc víi ®−êng mÐp n−íc (m). m- hÖ sè m¸i dèc. γ,γB- träng l−îng riªng cña n−íc vµ bª t«ng (t/m3) - TÝnh theo c«ng thøc Pilarczyk.K.W. Hs γ δB = ξ2 / 3 (4-4) ϕ γB − γ Trong ®ã: - Hs- chiÒu cao sãng thiÕt kÕ (m), lÊy Hs1/3 tgα - ξ- hÖ sè sãng vì, ξ = Hs Ls - ϕ- hÖ sè phô thuéc h×nh d¹ng vµ c¸ch l¾p ®Æt c¸c cÊu kiÖn, lÊy theo b¶ng 4-3 C¸c ký hiÖu kh¸c cã ý nghÜa nh− tr−íc B¶ng 4-3: HÖ sè ϕ ϕ Lo¹i cÊu kiÖn vµ c¸ch l¾p ®Æt 4 ÷ 4.5 TÊm l¸t ®Æt n»m TÊm l¸t ®Æt trªn líp geotextile vµ nÒn ®Êt sÐt tèt 5 TÊm l¸t tù chÌn 6 TÊm l¸t tù chÌn trªn líp ®Öm tèt 8 Tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n theo 4-3 vµ 4-4, chän kÕt qu¶ cã chiÒu dµy lín h¬n ®Ó thiÕt kÕ 102
4. C¸c lo¹i cÊu kiÖn l¸t m¸i b»ng bª t«ng ®óc s½n: CÊu kiÖn l¸t m¸i ®ª b»ng bª t«ng ®óc s½n th−êng dïng ®−îc thèng kª trong b¶ng 4-4 B¶ng 4-4: CÊu kiÖn kÌ b¶o vÖ m¸i ®ª Ph−¬ng thøc Lo¹i CÊu t¹o bÒ mÆt trùc tiÕp Xem h×nh H×nh d¹ng víi sãng liªn kÕt cÊu kiÖn - Tr¬n - Ch÷ nhËt - KhuyÕt lâm - Lôc l¨ng GhÐp c¹nh nhau 4-7 TÊm l¸t ®éc lËp - Mè låi - Ch÷ T - Lç tho¸t n−íc - Tr¬n - X©u c¸p - Ch÷ nhËt TÊm l¸t liªn kÕt 4-8 - Mè låi - R·nh, hÌm m¶ng - Lôc l¨ng - Lç tho¸t n−íc - ©m d−¬ng Träng l−îng tÊm bª t«ng ®óc s½n tÝnh theo c«ng thøc 4-1, chiÒu dµy c¸c tÊm bª t«ng ®ã tÝnh theo c«ng thøc 4-3 vµ 4-4. Nh÷ng tÊm cã h×nh lôc l¨ng vµ h×nh ch÷ T ®−îc dïng ë m¸i ®ª dèc h¬n so víi tÊm cã h×nh ch÷ nhËt. C¸ch l¸t: TÊm lôc l¨ng ®Æt gãc nhän theo chiÒu m¸i dèc nh− h×nh (4-7.e) vµ (4-7.f) thÓ hiÖn, tÊm ch÷ nhËt ®Æt m¹ch ghÐp so le. KÝch th−íc lç tho¸t n−íc nhá h¬n 0.8 ®−êng kÝnh ®¸ líp ®Öm, cã thÓ dïng lç h×nh loe, d−íi nhá, trªn to. 4. Lç tho¸t n−íc vµ khe biÕn d¹ng: a) §èi víi lo¹i gia cè m¸i kÝn n−íc nh− ®¸ x©y, bª t«ng ®æ t¹i chç v.v… cÇn trõ lç tho¸t n−íc ë phÇn m¸i ngËp n−íc. Lç tho¸t n−íc bè trÝ theo h×nh hoa mai, ®−êng kÝnh lç (5- 10) cm, kho¶ng c¸ch ngang däc gi÷a c¸c lç tõ 2-3m. b) Khe biÕn d¹ng cho kÕt cÊu m¸i lo¹i kÝn n−íc, bè trÝ c¸ch nhau tõ 15-20 m däc theo h−íng trôc ®ª. 103
H×nh 4-7: Mét sè b¶n bª t«ng ®óc s½n l¸t ®éc lËp trªn kÌ m¸i. a) TÊm ch÷ nhËt cã gê nhá b) TÊm ch÷ nhËt cã khuyÕt lâm. c) TÊm ch÷ T d) TÊm ch÷ nhËt cã ®ôc lç e) TÊm lôc l¨ng cã gê nhá f) TÊm lôc l¨ng cã lç tho¸t n−íc H×nh 4-8: Mét sè cÊu kiÖn bª t«ng ®óc s½n l¾p ghÐp cã c¬ cÊu tù chÌn. a) ChÌn lÖch mÆt ph¼ng b) R·nh chÌn c) ChÌn bËc thang d) ChÌn mÆt e) S©u c¸p f) Mãc mang g) ChÌn lôc l¨ng h) Ngµm 3 chiÒu TSc-178 104
♣4-5. ThiÕt kÕ tÇng ®Öm, tÇng läc. Trong c«ng tr×nh gia cè m¸i bê biÓn, bê s«ng, m¸i ®ª, gi÷a líp b¶o vÖ mÆt ngoµi vµ ®Êt nhÊt thiÕt ph¶i bè trÝ mét c¬ cÊu qu¸ ®é, võa lµm nhiÖm vô tÇng ®Öm, võa lµm nhiÖm vô tÇng läc (tÇng läc ng−îc) 1. TÇng läc ng−îc truyÒn thèng: TÇng läc ng−îc truyÒn thèng lµ lo¹i tÇng läc ®−îc cÊu t¹o b»ng c¸c líp c¸t, sái, ®¸ cã cÊp phèi, cã ®é dµy tõng líp, cã tÝnh thÊm n−íc ®¶m b¶o yªu cÇu b¶o vÖ ®−îc ®Êt th©n ®ª, ®Êt nÒn hoÆc ®Êt m¸i dèc bê. Yªu cÇu cÊu t¹o, yªu cÇu tÝnh to¸n còng nh− c¸c b−íc thiÕt kÕ hiÖn nay tu©n thñ theo quy ph¹m thiÕt kÕ tÇng läc ng−îc c«ng tr×nh thñy lîi (QPTL-C5-75) §−êng cong ph©n bè cña c¸c líp läc h¹t ph¶i gÇn song song víi ®−êng cong ph©n bè h¹t cña ®Êt bê. Trong tr−êng hîp m¸i bê gia cè b»ng c¸c tÊm bª t«ng, líp trªn cïng cña tÇng läc ng−îc cÇn cã d50> rD víi rD lµ chiÒu réng khe hë gi÷a c¸c tÊm bª t«ng. - ChiÒu dµy mçi líp läc δo ®−îc x¸c ®Þnh theo quan hÖ: δo = 50.d15 (4-6) HoÆc lÊy theo kinh nghiÖm: δo2 = (10-15)cm. +Líp trong +Líp ngoµi: δo1 = (15-20) cm. (4-7) 2. TÇng läc ng−îc sö dông v¶i ®Þa kü thuËt (v¶i läc): - V¶i läc ®Æt trùc tiÕp lªn mÆt m¸i ®ª, m¸i bê, ®−îc cè ®Þnh ë ®Ønh kÌ vµ tr¶i xuèng tËn ch©n khay, sau khi ®· cã biÖn ph¸p chèng c¸c yÕu tè chäc thñng cña rÔ c©y vµ sinh vËt... Tïy theo ®iÒu kiÖn cô thÓ cña ®Êt bê hoÆc ®Êt th©n ®ª ®Ó lùa chän lo¹i h×nh v¶i läc thÝch hîp. Ph−¬ng ph¸p lùa chän tu©n theo c¸c chØ dÉn trong c¸c tµi liÖu chuyªn ngµnh liªn quan. (ChØ dÉn thiÕt kÕ vµ sö dông v¶i ®Þa kü thuËt ®Ó läc trong c«ng tr×nh thñy lîi. Tiªu chuÈn ngµnh 14 TCN 110 -1996) - Gi÷a v¶i läc vµ líp b¶o vÖ lµ líp ®Öm ®¸ d¨m, dµy 10-15cm. ♣4-6. ThiÕt kÕ ch©n kÌ. §Ó ®¶m b¶o æn ®Þnh cho c«ng tr×nh gia cè m¸i ®ª, cÇn bè trÝ ch©n kÌ ë vÞ trÝ nèi tiÕp ch©n ®ª vµ b·i. Lo¹i h×nh vµ kÝch th−íc ch©n kÌ ®−îc x¸c ®Þnh tïy theo t×nh h×nh x©m thùc b·i, chiÒu cao sãng Hs vµ chiÒu dµy cña th©n kÌ. 105
1. Ch©n kÌ n«ng: T¹i vïng møc ®é x©m thùc b·i kh«ng nghiªm träng, ch©n khay chØ chèng ®ì dßng ch¶y t¹o ra do sãng ë ch©n ®ª, thÝch hîp cho lo¹i ch©n kÌ nèi tiÕp mÆt. a. D¹ng thÒm næi: §¸ héc ®−îc phñ ph¼ng trªn chiÒu réng tõ 3 ®Õn 4.5 lÇn chiÒu cao sãng trung b×nh, chiÒu dµy tõ 1 ®Õn 2 lÇn chiÒu dµy líp kÌ. Xem h×nh 4-9a. b. D¹ng thÒm ch×m: §¸ héc h×nh thµnh ch©n ®Õ h×nh thang ng−îc, øng dông cho vïng ®Êt yÕu. KÝch th−íc thÓ hiÖn nh− h×nh 4-9b. c. D¹ng mè nh«: L¨ng thÓ ®¸ t¹o thµnh con ch¹ch viÒn ch©n ®ª, cã t¸c dông tiªu n¨ng sãng, gi¶m sãng leo, gi÷ bïn c¸t, øng dông cho vïng b·i thÊp. Xem h×nh 4-9.c 2. Ch©n kÌ s©u: Trong vïng b·i bÞ x©m thùc m¹nh, ®Ó tr¸nh bÞ moi hÉng khi mÆt b·i bÞ xãi s©u, cÇn sö dông ch©n khay c¾m s©u xuèng kh«ng Ýt h¬n 1,0m. Ch©n khay s©u cã nhiÒu lo¹i, th−êng dïng 2 lo¹i sau: a) Ch©n khay b»ng cäc gç: h×nh 4-9d. b) Ch©n khay b»ng cäc bª t«ng cèt thÐp: h×nh 4-9e. 3. KÝch th−íc viªn ®¸ ë khèi ch©n kÌ: Viªn ®¸ ch©n kÌ ph¶i ®¶m b¶o æn ®Þnh d−íi t¸c dông cña dßng ch¶y do sãng t¹o ra ë ch©n ®ª. VËn tèc cùc ®¹i cña dßng ch¶y do sãng t¹o ra ë ch©n ®ª ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: π.Hs Vmax = π.Ls 4 π.h sinh g Ls Trong ®ã: Vmax - vËn tèc cùc ®¹i cña dßng ch¶y, m/s. Ls,Hs- chiÒu dµi vµ chiÒu cao sãng thiÕt kÕ,m. h- ®é s©u n−íc tr−íc ®ª,m. g- gia tèc träng lùc, m/s2. Träng l−îng æn ®Þnh cña viªn ®¸ ë ch©n kÌ m¸i ®ª biÓn ®−îc x¸c ®Þnh theo Vmax, nh− trong b¶ng 4-5. 106
B¶ng 4-5: Träng l−îng ®¸ ch©n kÌ m¸i ®ª biÓn Vmax(m/s) 2.0 3.0 4.0 5.0 Gd(kg) 40 80 140 200 H×nh 4-9: C¸c h×nh thøc kÕt cÊu ch©n kÌ. ♣4-7. TÝnh to¸n æn ®Þnh kÌ 1. TÝnh to¸n æn ®Þnh tæng thÓ: TÝnh to¸n æn ®Þnh tæng thÓ bao gåm: æn ®Þnh tr−ît cña kÌ cïng víi m¸i dèc vµ æn ®Þnh tr−ît theo mÆt tiÕp xóc gi÷a kÌ víi bê hoÆc ®ª. Tr−êng hîp tr−ît cïng víi m¸i dèc tÝnh theo ph−¬ng ph¸p cung tr−ît trô trßn Tr−êng hîp sau cã thÓ ®¬n gi¶n ho¸ thµnh tr−ît tæng thÓ theo mÆt ph¼ng gÉy khóc FABC trªn h×nh 4-10 107
H×nh 4-10: TÝnh to¸n æn ®Þnh tæng thÓ theo mÆt FABC. Khi tÝnh to¸n, tr−íc tiªn gi¶ thiÕt c¸c gi¸ trÞ ®é s©u tr−ît kh¸c nhau t, thay ®æi B, sau ®ã theo ph−¬ng ph¸p c©n b»ng giíi h¹n ®Ó tÝnh ra hÖ sè æn ®Þnh tr−ît, tõ ®ã t×m ra mÆt tr−ît nguy hiÓm nhÊt. HÖ sè æn ®Þnh cña khèi dÊt BCD ®−îc tÝnh to¸n nh− sau G 3 . sin α 3 + G 3 cos α 3 .tgα 3 + P2 . sin(α 2 + α3 )tgϕ (4-8) K= P2 . cos(α 2 + α 3 ) C.t P2 = G2sinα2 - G2.cosα2.tgϕ- -P1.cos(α1-α2) (4-9) sin α 2 P1 = G1.sinα1- f1cosα1 (4-10) Trong ®ã: F1- hÖ sè ma s¸t gi÷a líp gia cè vµ th©n ®ª. ϕ- gãc ma s¸t cña ®Êt nÒn. C- lùc dÝnh cña ®Êt nÒn. t- ®é s©u tr−ît. G1- träng l−îng khèi gia cè. G2- träng l−îng khèi ®Êt tr−ît ABD. G3- träng l−îng khèi ®Êt tr−ît BCD. 108
2. TÝnh to¸n æn ®Þnh néi bé líp gia cè: a) NÕu kÕt cÊu cña b¶n th©n c«ng tr×nh gia cè kh«ng ch¾c ch¾n hoÆc do ®−îc ch«n s©u t−¬ng ®èi khã xuÊt hiÖn tr−ît tæng thÓ, cÇn ph¶i xem xÐt tÝnh æn ®Þnh cña néi bé khèi c«ng tr×nh gia cè. Th«ng th−êng sù cè trong tr−êng hîp nµy xÈy ra vµo mïa kiÖt. Khèi gia cè vµ th©n ®ª lµ 2 lo¹i vËt liÖu cã c−êng ®é chèng c¾t kh¸c nhau, khi mùc n−íc thÊp th−êng x¶y ra tr−ît theo mÆt tiÕp xóc cã c−êng ®é chèng c¾t yÕu. (h×nh 4-11). H×nh 4-11. TÝnh to¸n tr−ît néi bé th©n kÌ gia cè m¸i. Gi¶ thiÕt mÆt tr−ît ®i qua giao ®iÓm gi÷a mùc n−íc tr−íc c«ng tr×nh vµ mÆt nøt tr−ît cña ch©n ®ª. MÆt tr−ît lµ mÆt gÉy abc. PhÝa trªn ®iÓm gÉy b, khèi gia cè s¶n sinh lùc g©y tr−ît, dùa vµo lùc ma s¸t cña phÇn bê phÝa d−íi ®Ó c©n b»ng. b) TrÞ sè hÖ sè ma s¸t trong cña khèi ®ª cÇn thiÕt ®Ó duy tr× tr¹ng th¸i c©n bµng giíi h¹n f2 ®−îc tÝnh to¸n theo c«ng thøc sau: a1f22- a2f2+a3 = 0 (4-11) n.m1 (m 2 − m1 ) a1 = (4-12) 1 + m1 2 m − m1 n.(m1 .m 2 + m1 ) 2 m 2 .G 2 1 + m1 + 2 + 2 a2 = (4-13) G1 1 + m1 1 + m1 2 2 2 1 + m1m 2 G2 1 + m1 + a3= (4-14) G1 1 + m2 1 Trong ®ã: 109
m1- hÖ sè m¸i dèc cña ®ª ë trªn ®iÓm b. m2- hÖ sè m¸i dèc cña mÆt tr−ît d−íi ®iÓm b. n = f1/f2. f1- hÖ sè ma s¸t gi÷a líp gia cè víi ®Êt ®ª. f2- hÖ sè ma s¸t trong gi÷a vËt liÖu gia cè m¸i. c) HÖ sè æn ®Þnh cña líp gia cè m¸i ®−îc tÝnh nh− sau: tgϕ k= (4-15) f2 Trong ®ã: ϕ- gãc ma s¸t cña khèi gia cè m¸i. ♣4-8. Ph©n tÝch x¸c suÊt sù cè kÌ m¸i ®ª biÓn. 1. §Þnh nghÜa vÒ sù h− háng: Sù h− háng ®−îc ®Þnh nghÜa lµ mét sù thay ®æi nµo ®ã trong tr¹ng th¸i cña c«ng tr×nh ®−îc ph¶n ¸nh bëi 3 ®Æc tr−ng sau: 1- C¸c biªn ngoµi hoÆc ®−êng viÒn c«ng tr×nh 2- MÆt c¾t ngang hoÆc bé phËn cña mÆt c¾t. 3- Tõng phÇn tö kÕt cÊu, (kh¶ n¨ng chÞu lùc). C¸c h− háng thuéc ®Æc tr−ng 1 vµ 2 th−êng dÔ dµng quan s¸t hoÆc ®o ®¹c tÝnh to¸n kiÓm tra, lo¹i 3 th−êng lµ ph©n tÝch phøc t¹p h¬n. Trong thùc tÕ, khi h− háng t¨ng lªn ®Õn møc ®é mÊt chøc n¨ng lµm viÖc th× khi ®ã cã sù cè x¶y ra. Nh− vËy sù cè cã thÓ ®Þnh nghÜa nh− lµ t−¬ng øng víi møc ®é cuèi cïng cña h− háng lµm cho c«ng tr×nh ph¶i ngõng ho¹t ®éng. Nguyªn nh©n cña sù cè cã thÓ lµ do mét hoÆc nhiÒu h− háng x¶y ra dÉn ®Õn sù cè ` 2. Sù cè ®ª biÓn: Mét sè kiÓu h− háng cña ®ª biÓn: Nghiªn cøu sù h− háng cña c«ng tr×nh cÇn ph¶i kh¸i qu¸t ho¸ ®−îc c¸c d¹ng h− háng, t×m ra b¶n chÊt vËt lý vµ nguyªn nh©n cña hiÖn t−îng h− háng qui vÒ c¸c bµi to¸n ë tr¹ng th¸i giíi h¹n ®Ó tÝnh to¸n ®−îc x¸c suÊt sù cè còng nh− x¸c suÊt an toµn (®é tin cËy) cña c«ng tr×nh. D−íi ®©y lµ mét sè m« t¶ kiÓu h− háng ®ª biÓn: Quan hÖ vËt lý gi÷a sù h− háng vµ c¸c t¶i träng th«ng qua mét tr¹ng th¸i ph¸ ho¹i ¶nh h−ëng ®Õn gi¶m chøc n¨ng phôc vô dÉn ®Õn sù cè c«ng tr×nh nh− s¬ ®å h×nh 4-12 vµ 4-13. 110