Bài giảng Công trình thủy nâng cao: Chương 2 - PGS.TS. Nguyễn Thống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Khoa Kyõ Thuaät Xaây Döïng - BM KTTNN

PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
Email: nthong56@yahoo.fr or nguyenthong@hcmut.edu.vn

Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/index
9/6/2014

Tél. (08) 38 691 592 - 098 99 66 719

1

NỘI DUNG MÔN HỌC
Chương 1: Thấm qua công trình.
Chương 2: Áp lực khe rỗng.
Chương 3: Đập vật liệu địa phương.
Chương 3a: Mô phỏng Monte Carlo áp
dụng trong đánh giá ổn định
mái dốc.
Chương 4: Đập bê tông trọng lực
Chương 4a: Đập bê tông đầm lăng (RCC)
9/6/2014

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
NỘI DUNG MÔN HỌC
Chương 4b: Bài toán toả nhiệt 3D.
Chương 5: Phân tích ứng suất trong đập
bê tông khi xảy ra động đất.
Chương 6: Đường hầm thủy công
Chương 6b: Giếng điều áp.
Chương 7: Đường ống áp lực – Nước va
trong đường ống.
9/6/2014

3

NỘI DUNG THỰC HÀNH
1. Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính
nước va trong đường ống áp lực
WaterHammer_BK.
2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính
khuếch tán nhiệt 3D trong bê tông thủy
công.
3. Hướng dẫn sử dụng phần mềm mô
phỏng Monte Carlo ứng dụng trong tính
ổn định mái dốc đập vật liệu địa
phương.
9/6/2014

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
Giaùo trình Coâng trình thuûy.
Giaùo trình Cô hoïc ñaát.
Phần mềm SIGMA.
Phần mềm SLOPE.
Phần mềm SEEP.
Phaàn meàm CRYSTAL BALL.

9/6/2014

4

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
1.
2.
3.
4.
5.
6.

2

NOÄI DUNG
1. Giôùi thieäu hieän töôïng vaät lyù.
2. Lyù thuyeát coá keát & aùp löïc khe roãng.
3. Ví duï.

5

9/6/2014

PGS. Dr. Nguyễn Thống

6

1

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

GIÔÙI THIEÄU VAÁN ÑEÀ
Xeùt moät moâi tröôøng xoáp:
- Döôùi taùc duïng cuûa ngoaïi löïc (löïc
beân ngoaøi, troïng löôïng baûn thaân,…)
 nöôùc & khí chöùa trong moâi
tröôøng “daàn daàn” bò ñaåy thoaùt ra
ngoaøi  ñoä roãng cuûa ñaát daàn daàn
giaûm xuoáng  hieän töôïng “COÁ
KEÁT” cuûa moâi tröôøng.

GIÔÙI THIEÄU VAÁN ÑEÀ
- Khi caùc loã roãng chöùa tyû leä nöôùc vöøa
phaûi (G=12-14%), coøn laïi laø khí &
khí naøy lieân thoâng vôùi khí trôøi 
t/hôïp naøy xảy ra coá keát nhanh khi
chòu taùc duïng taûi troïng. Vì t/hôïp
naøy khoâng khí bò “eùp” thoaùt ra
ngoaøi raát nhanh (caùc loaïi caùt).

9/6/2014

PGS. Dr. Nguyễn Thống

7

9/6/2014

PGS. Dr. Nguyễn Thống

8

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

GIÔÙI THIEÄU VAÁN ÑEÀ
- Khi caùc loã roãng chöùa tyû leä nöôùc nhieàu
(G>85%), coøn laïi laø khí quaù ít  khí
khoâng lieân thoâng vôùi khí trôøi  khí toàn
taïi ôû daïng “boùng khí”  ñaàm neùn chæ
laøm boùng khí bò neùn ñaøn hoài “taïm
thôøi”  t/hôïp naøy xaûy ra coá keát chaäm
khi chòu taùc duïng taûi troïng.

GIÔÙI THIEÄU VAÁN ÑEÀ
- Ñaát caùt  coá keát nhanh.
- Ñaát thieân veà seùt  coá keát chaäm.
Xeùt moâi tröôøng coù ñoä aåm lôùn (khoâng khí coù raát
ít & ôû daïng boùng khí).
Quaù trình coá keát xuaát hieän khi nöôùc töø trong loã
roãng cuûa ñaát ñöôïc eùp thaûi ra ngoaøi. Nguyeân
nhaân cuûa söï eùp thaûi laø do aùp löïc nöôùc khoâng
ñeàu trong caùc loã roãng döôùi taùc duïng cuûa
9/6/2014
10
ngoaïi löïc (troïng löôïng baûn thaân, gia taûi,…).

9/6/2014

PGS. Dr. Nguyễn Thống

9

PGS. Dr. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

GIÔÙI THIEÄU VAÁN ÑEÀ
- Do ñoù, ñoái vôùi loaïi ñaát coù ñoä roãng caøng
beù (seùt, aù seùt…)  eùp thaûi nöôùc ra caøng
khoù, caøng chaäm  aùp löïc nöôùc phaân
boá khoâng ñeàu trong kẽ roãng caøng lôùn.
 AÙp löïc nöôùc xuaát hieän trong keõ roãng
trong quaù trình coá keát ñöôïc goïi laø “AÙP
LÖÏC KEÕ ROÃNG” hay coøn goïi laø aùp löïc
(suaát) dö.

GIÔÙI THIEÄU VAÁN ÑEÀ
- Thôøi gian keùo daøi aùp löïc keõ roãng coù theå haøng
naêm ñeán nhieàu naêm.
- AÙp löïc khe roãng thay ñoåi theo quaù trình eùp
thaûi nöôùc ra ngoaøi vaø ngaøy caøng giaûm daàn.
- Coù theå xem ñaây laø quaù trình thaám khoâng oån
ñònh trong moâi tröôøng roãng bieán daïng  lyù
thuyeát hieän töôïng thaám “coå ñieån” khoâng
theå söû duïng  thieát laäp p/trình cô baûn moâ
taû hieän töôïng vaø giaûi theo höôùng khaùc.

9/6/2014

PGS. Dr. Nguyễn Thống

11

9/6/2014

PGS. Dr. Nguyễn Thống

12

2

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

GIÔÙI THIEÄU VAÁN ÑEÀ
- Noäi dung cuûa lyù thuyeát coá keát laø nghieân cöùu
söï phaân boá taûi troïng taùc duïng leân khoái ñaát
ñoái vôùi pha raén vaø pha loûng dieãn ra nhö theá
naøo theo khoâng gian vaø thôøi gian.
- Chæ coù taûi troïng truyeàn leân pha raén  taïo ra
noäi ma saùt trong ñaát  taïo ra söï coá keát cuûa
ñaát & khaû naêng chòu taûi (töùc cuôøng ñoä) cuûa
ñaát.
9/6/2014

PGS. Dr. Nguyễn Thống

13

GIÔÙI THIEÄU VAÁN ÑEÀ
- Goïi h öùng suaát phaùp trung bình taùc duïng leân
haït ñaát (pha raén), coøn goïi laø öùng suaát hieäu
quaû.
- Goïi tr öùng suaát phaùp trung bình truyeàn cho
nöôùc (pha loûng), goïi laø öùng suaát trung hoaø
hay coøn goïi AÙP LÖÏC KHE ROÃNG.
- Goïi  laø öùng suaát toång:

  h  tr

9/6/2014

14

PGS. Dr. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

GIÔÙI THIEÄU VAÁN ÑEÀ
 Vì module neùn theå tích cuûa nöôùc >> so vôùi
module neùn theå tích cuûa ñaát  nöôùc khoâng
neùn ñöôïc.
 Khi taûi troïng môùi baét ñaàu taùc duïng leân khoái
ñaát 2 pha (t=0):
 h=0 (haït) & tr=  (nöôùc).
- Khi t>0 : h > 0 & tr< .
- Khi t >>1 : h =  & tr =0  pha raén nhaän
9/6/2014
15
PGS. Dr. Nguyễn Thống toaøn boä taûi troïng ngoại lực.

GIÔÙI THIEÄU VAÁN ÑEÀ
Ñoái vôùi pha loûng, sau khi tieáp nhaän taûi troïng
 nöôùc “töø töø” tieát ra khoûi phaïm vi khoái
ñaát chòu taûi. Hieän töôïng keùo daøi phuï thuoäc
heä soá thaám cuûa ñaát.
Aùp löïc trung hoaø (aùp löïc loã roãng) giaûm daàn töø
tr = veà cho tôùi khi baèng tr =0.
 Veà lyù thuyeát, hieän töôïng giaûm aùp löïc khe
roãng keùo daøi voâ taän (t>>1).
9/6/2014

16

PGS. Dr. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

GIÔÙI THIEÄU VAÁN ÑEÀ
Xeùt ñeán aùp löïc khe roãng, ñònh luaät Coulomb coù
daïng:

  (  tr )tg  c  htg  c

Öùng suaát tieáp,  goùc noäi ma saùt, c löïc dính
ñôn vò.
 Vôùi moâ hình 3 pha, taïi t=0 thì tr< , vì do
khoâng khí bò neùn  taïo ra moät phaàn öùng
suaát trong pha raén  heä soá nöôùc baõo hoaø
9/6/2014 m  ñ/kieän laøm vieäc ñaát thuaän lôïi hôn.
17
giaû
PGS. Dr. Nguyễn Thống

SÔ ÑOÀ COÁ KEÁT THAÁM 1 HÖÔÙNG
q

p

q
dz
z

dh



tr,t
dz

h,t

h,t

tr,t

q
Taàng khoâng thaám
9/6/2014

PGS. Dr. Nguyễn Thống

p
t=0

p
0>1

18

3

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

MOÄT SOÁ
KYÙ HIEÄU
QUY ÖÔÙC

MOÄT SOÁ KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN
Troïng löôïng rieâng:



Theå tích

W
(kN / m3 )
V

Troïng löôïng
rieâng öôùt:

W  Wn
  h
(kN / m3 )
V
9/6/2014

19

PGS. Dr. Nguyễn Thống

Vn

Nöôùc

Wn

Haït

9/6/2014

Chöông 2: AÙp löïc khe roãng

20

G

Wh   n Vh
(kN / m3 )
V

G