vanvu_tran
New Member
Download miễn phí Tính toán lưu lượng nước thấm vào hố móng khi thi công các công trình dạng tuyến ven sông và bờ biển
Xét nghiên cứu một đoạn công trình tiêu biểu từ K6+100 - K6+150 có các thông số địa chất như sau:
- Lớp 1: có bề dày bình quân 4m hệ số thấm k = 6,4-e-4 m/s
- Lớp 2: có bề dày bình quân từ 4 - 5m hệ số thấm k = 1,6-e-3 m/s
- Lớp 3: có bề dày bình quân từ 3 - 4,2m hệ số thấm k = 2,7-e-3 m/s
- Đê quây được đắp có hệ số thấm k =1,35- e-4 m/s
Mô tả kết cấu công trình và điều kiện thi công:
- Từ tuyến kè ra phía sông sử dụng hệ thống đê quây đắp bao quanh phạm vi đoạn công trình thi công.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG NƯỚC THẤM VÀO HỐ MÓNG KHI THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH DẠNG TUYẾNVEN SÔNG VÀ BỜ BIỂN
caLculating penetration flow INTO THE FOUNDATION WORKS along river bank and sea coasts
NGÔ VĂN DŨNG
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Quá trình xây dựng các công trình ven sông, ven biển cao trình đáy nền móng nằm dưới mực nước ngầm nơi có điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn rất phức tạp. Việc xây dựng công trình đòi hỏi hố móng luôn được khô ráo. Bài báo này trình bày một vài phương pháp xác định lưu lượng nước thấm vào hố móng khi xây dựng các công trình ven sông & bờ biển, nhằm giúp cho những người thi công được chủ động trong vấn để chọn lựa thiết bị tiêu nước, cũng như bảo đảm cho công tác thi công được an toàn.
ABSTRACT
The process of building constructions along river banks and sea coasts of which the foundation is below underground water with particular geological and hydrographical conditions is very complicated. The work requires that foundation be always in dry condition. This article introduces some method of calculating penetration flow into foundation of the constructions along river banks and sea coasts in order to assist builders in selecting the water draining facilities as well as ensuring safety during the implementation.
1. Giới thiệu
Khi xây dựng công trình ven sông và bờ biển chúng ta thường gặp nền đất đá phong hoá, bồi tích có cấu tạo địa chất rất phức tạp, đặc biệt là những công trình sát sông hay bờ biển. Hơn nữa các công trình đều có phần móng công trình nằm dưới mặt đất tự nhiên, thậm chí dưới mực nước sông. Khi đào móng để xây dựng phần móng chúng ta thường gặp nước thấm vào từ phía bờ và phía sông làm ướt át hố móng ảnh hưởng lớn đến công tác thi công công trình.
Một số loại công trình ven sông, biển chúng ta thường gặp như sau:
- Công trình ngầm tiêu thoát nước, công trình thông tin liên lạc.
- Công trình có dạng tuyến như kè tường chắn.
- Công trình đường ống cấp nước, xăng dầu.
- Công trình dạng tuyến bố trí vuông góc hay bố trí chếch với bờ sông, bờ biển.
- Công trình đường ven sông biển và một số loại công trình khác…
Từ thực tế thi công căn cứ vào đặc điểm của từng loại công trình mà người ta chọn lựa các mô hình tính toán và biện pháp tiêu nước hố móng hợp lý nhằm khắc phục những bất lợi do nước thấm gây nên với chi phí hợp lý và đảm bảo được các điều kiện kỹ thuật.
Bài báo này đưa một vài phương pháp tính toán lưu lượng nước thấm các công trình dạng tuyến ven bờ sông biển mà quá trình thi công, nhiều nhà thầu gặp rất nhiều khó khăn lúng túng trong khi xây dựng phần móng. Ở đây chúng tui tiến hành xác định các thông số dòng thấm chảy vào hố móng cho một đoạn công trình tiêu biểu trên bằng ba phương pháp: Phương pháp giải tích cổ điển, phương pháp phần tử hữu hạn và ứng dụng phần mềm tính toán Geoslope để từ đó đưa ra được những kết luận và giải pháp đề xuất kỹ thuật tốt nhất, giúp cho những người thi công tham khảo trong quá trình xây dựng các công trình dạng tuyến ven bờ sông và bờ biển.
2. Phần tính toán lưu lượng nước thấm chảy vào hố móng
2.1. Mô tả
Quá trình chuyển động của nước ngầm vào hố móng gồm các nguồn chủ yếu là:
- Phần nước thấm từ bờ chảy vào hố móng
: Q1
- Phần nước thấm từ bờ sông thấm qua mái hố móng và đê quây
: Q2
- Phần nước thấm từ đáy hố móng trồi lên
- Phần nước mưa trên mặt bằng hố móng và khu vực xung quanh
: Q3
: Qm
Tổng lưu lượng cần làm khô hố móng xác định bằng công thức:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Qm
Trong đó: Q1, Q2, Q, 3, Qm: Phân tích ở trên
Qk: Lưu lượng thấm ngoài chảy vào do những nguyên nhân khác
2.2. Sử dụng phương pháp giải tích với hố móng dài song song với bờ sông
(1)
Trong đó: k1 = k2 =hệ số thấm bình quan gia quyền
q0 - lượng nước đơn vị từ đáy móng phun trồi lên
F - diện tích bề mặt đáy móng
Qm- lượng nước mưa bổ sung
Hi - các giá trị cột nước gây thấm
mi - chiều dày các tầng thấm tương ứng.
ki - hệ số thấm tương ứng với tầng thấm i
Kết quả tính toán từ các thông số mô hình được lưu lượng thấm tổng cộng Q (m3/h)
2.3. Sử dụng phương pháp PTHH để tính thấm ổn định trong môi trường bão hoà có xét đến lượng cấp nước vào ra
Phương trình cơ bản dòng thấm vận động ổn định không gian ba chiều:
(2)
Trong đó: h - cột áp thuỷ lực trong tầng chứa nước
kx, ky, kz - hệ số thấm theo phương x, y, z
Qk - lượng nước bên ngoài cấp vào hay ra.
Để tìm nghiệm phương trình (2) sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (viết tắt là PP PTHH). Theo phương pháp này miền tính toán được rời rạc hóa chia ra nhiều miền nhỏ. Mỗi miền nhỏ được xem là 1 phần tử và hàm xấp xỉ được tìm trên từng phần tử và từ đó việc giải các bài toán được biểu diễn bằng các phương trình đạo hàm riêng, nên bài toán rất thích hợp với điều kiện thực tế khi miền tính toán phức tạp với nhiều đặc trưng hình học, điều kiện biên khác nhau v.v... Quá trình thực hiện các lời giải của PP PTHH nhờ có sự trợ giúp của máy tính điện tử cho kết quả gần đúng với điều kiện thực tế.
Ta có giá trị hàm xấp xỉ gần đúng của cột áp thuỷ lực xác định bằng biểu thức:
(3)
Trong đó: he - Giá trị gần đúng cột áp thuỷ lực trong phạm vi phân tử e
- Hàm dạng nút i trong phân tử e
n - số nút phần tử e
hi - Giá trị cột nước chưa biết tại nút i của phân tử e
Dùng phương pháp PTHH Galerkin dạng yếu ta có:
(4)
Trong đó: : Hệ số thấm của phân tử e theo phương x, y, z.
Trong phương pháp Galerkin chúng ta chọn hàm trọng số cho mỗi nút trong phân tử đáp ứng được hàm nội suy cho nút đó .
Các số hạng 1, 2, 3, 4 của phương trình (4) được xác định như sau:
- Số hạng đầu tiên:
(5)
Trong đó: l là cosin chỉ phương vector pháp tuyến hướng ra ngoài tại biên.
Tương tự cho số hạng thứ 2, thứ 3 ta có:
(5)
(6)
- Số hạng thứ 4 xác định như sau:
(7)
Biểu diễn dạng ma trận cho mỗi phân tử V(e) của miền tính toán V như sau:
(8)
Trong đó:
(9)
Biểu diễn phương trình (9) dạng gọn hệ ma trận cho mỗi phần tử.
Và đối với toàn miền V ta có hệ thống phương trình:
(10)
Đây là bài toán thường rất gặp trong thực tế, với các điều kiện biên cụ thể nghiệm phương trình đạo hàm riêng (10)cho ta tìm được là cột nước thấm tại các nút phần tử trong toàn miền tính toán V.
Trường hợp xét cho bài toán thấm ổn định trong môi trường bão hòa không xét đến lượng nước cấp vào, ra từ phương trình (9) biểu diễn đơn giản hơn ta có.
(11)
Xét ví dụ tính toán các đặc trưng thấm khi thi công hố móng công trình ven sông. Sử dụng phương pháp thuỷ lực & PTHH giải bài toán thấm vào hố móng khi thi công công trình ven sông nhờ sự hỗ trợ của phần mềm Geoslop, kết quả thể hiện ví dụ ứng dụng sau:
3. Ví dụ ứng dụng
Xét ví dụ tính toán các đặc trưng thấm khi thi công hố móng công trình ven sông.
Sử dụng phương pháp thuỷ lực & PTHH giải bài toán thấm vào hố móng khi thi công công trình ven sông nhờ sự hỗ trợ của phần mềm Geoslop, kết quả thể hiện trong các tiêu đề sau:
3.1. Mô tả công trình
Công trình kè bờ T...