Thấm quanh bờ và bên vai công trình

Các công trình thuỷ lợi thường nối tiếp với bờ đất hay một công trình thấm nước. Khi có chênh lệch cột nước thượng hạ lưu thì ngoài dòng thấm phát sinh ở dưới đáy, cũng sẽ hình thành dòng thấm quanh bờ hay bên vai công trình. Trên hình 2-28 cho thấy đường bão hoà vẽ theo tia dòng ABCDE quanh vai một công trình không thấm nước,  với  O    O’    mặt  tầng  không thấm nước.

 

Dòng thấm vòng quanh bờ hoặc vai công trình nếu không được xử lý tốt có thể thoát ra ở lưng chừng mái bờ hạ lưu, gây sình lầy, sạt trượt mái bờ.

II. Giải bài toán thấm quanh bờ, vai đập

1.Phương pháp chung

Đây là bài toán thấm 3 chiều không áp (có mặt thoáng). Về nguyên tắc, vẫn dựa vào phương trình vi phân cơ bản của dòng thấm chảy tầng trong môi trường đồng chất, đẳng hướng để giải quyết. Phương trình đó như sau:phương trình vi phân cơ bản của dòng thấm(2-58) 

Việc giải phương trình (2-58), ngay cả với những điều kiện biên đơn giản nhất vẫn đòi hỏi một khối lượng tính toán rất lớn và thường chỉ thực hiện được nhờ phương pháp số và công cụ máy tính. Hiện nay đã có các chương trình máy tính loại này (ví dụ phần mềm SEEP – 3D).
Trong trường hợp tầng không thấm nằm ngang, có thể giải gần đúng bài toán thấm vòng quanh bờ bằng cách suy diễn từ bài toán thấm phẳng có áp và giải bằng phương pháp lưới thấm. Trong bài toán thấm vòng quanh bờ, lưng tường bên đóng vai trò là đường viền dưới đáy công trình, còn hàm số thế ψ = h2/2 , thay cho ψ = h của bài toán thấm có áp.
Các công thức suy diễn như sau:
Giải bài toán thấm quanh bờ, vai đập
Trong đó: k – hệ số thấm của đất bên vai đập; trị số qr và hr tìm được từ sơ đồ lưới thấm suy diễn. 

2. Thấm sau lưng tường bên

Các đập tràn xây trên nền không phải là đá thường nối tiếp với bờ bằng tường bên dạng tường cánh gà (hình 2-29).
Khi tính thấm, người ta suy diễn từ kết quả của phương pháp vẽ lưới thấm như đã nêu trên. Sơ đồ hình 2-29a, d là ứng với bản đáy có một hàng cừ; sơ đồ hình 2-29b là ứng với bản đáy có 2 hàng cừ v.v…
Về phương diện chống thấm thì tốt nhất là những tường bên có một hoặc hai tường cánh như trên hình vẽ 2-29a, b, d, nhưng tường cánh hạ lưu phải ngắn hơn tường cánh thượng lưu để tránh làm tăng cột nước thấm sau lưng tường.
đường viền thấm trong bài toán thấm
Những kết luận về đường viền thấm trong bài toán thấm có áp đều có thể áp dụng cho bài toán thấm quanh vai đập như:
– Tường cánh thượng lưu đóng vai trò rất quan trọng trong việc tiêu hao đầu nước thấm, nên cần cắm đủ sâu vào bờ.
– Tường cánh hạ lưu tuy có làm tăng thêm một ít cột nước thấm sau lưng tường bên, nhưng lại bị giảm được gradien thấm ở cửa ra. 
Để giảm thấp đường bão hoà và bảo vệ đất bờ, có thể bố trí thoát nước dưới dạng tầng lọc ngược phía sau lưng tường bên và trên mái bờ hạ lưu như hình 2-30a.
Một đặc điểm cần chú ý là nếu các đường viền và miền thấm có hình dạng và kích thước giống nhau thì áp lực thấm sau lưng tường bên sẽ lớn hơn áp lực tương ứng dưới
đáy  đập.  Điều  này  được  suy  từ  công  thức  tính  cột  nước  dẫn  suất  (2-60).    vậy  nếu không xử lý thích đáng thì nước ngầm sẽ chui từ sau lưng tường bên vào nền đập, làm tăng áp lực thấm dưới đáy công trình so với các trị số đã tính theo bài toán thấm có áp.
Để giải quyết vấn đề này, giáo sư K.B. Pôpôp kiến nghị chọn chiều dài đường viền thấm quanh vai đập theo công thức:
Lb = CbH          (2-63)
Trong đó:  H – cột nước thấm;
Cb – hệ số, lấy như sau:
Cb = (0,67 ÷ 0,75)C    (2-64)
Với C là hệ số, phụ thuộc loại đất, lấy theo bảng (2-2).

3. Liên kết giữa đập không tràn nước với bờ

Để liên kết đập không tràn với bờ, người ta dùng các hình thức:
– Cắm sâu tường đập vào bờ (hình 2-30a);
– Xây lát mái bờ để chống thấm (hình 2- 30b);
– Làm các tường cắm sâu vào bờ (hình 2- 30c, d).
liên kết đập không tràn với bờ
Trong các phương án nêu trên thì các biện pháp ở hình 2-30c, d là hiệu quả hơn cả.

4. Tính thấm quanh bờ đập đất

Với các đập đất chắn ngang sông (hình 2-31), ngoài việc tính thấm qua thân đập và nền của nó, còn phải tính đến dòng thấm vòng quanh hai bên vai đập.
lưới thấm vòng quanh bờ
Bài toán thấm vòng quanh bờ đập đất có thể giải gần đúng bằng phương pháp vẽ lưới. Ví dụ về một lưới thấm vòng quanh bờ được thể hiện trên hình 2-32.một lưới thấm vòng quanh bờ
Dựa vào lưới thấm và theo công thức (2-61) sẽ xác định được cột nước toàn phần tại các điểm dọc theo từng đường dòng, tức là dựng được đường bão hoà dọc theo từng đường dòng trên mặt bằng để kiểm tra xem nước thấm có thoát ra tại những vị trí cao trên mái bờ hạ lưu hay  không.
Ví dụ trên hình 2-31 cho thấy đường bão hoà FN có đoạn nằm cao hơn mặt đất, tức nước thấm thoát ra ở vị trí cao sẽ làm lầy, ướt một phạm vi rộng của mái bờ hạ lưu.
Để khắc phục, cần làm thiết bị thoá nước ST để hạ thấp đường bão hoà xuống vị trí FSN nằm sâu dưới đất nhằm giữ ổn định chống trượt mái bờ hạ lưu.
Vị trí mép nước sát mái thượng lưu đập (điểm b, hình 2-32) có các mắt lưới rất nhỏ nên dòng thấm có lưu tốc lớn. Nếu bố trí tại đây một sân chống thấm (đá xây hoặc tấm bêtông chít mạch) thì có thể hạ thấp được đường bão hoà của dòng thấm quanh bờ. Tuy nhiên, cũng cần xem xét đến khả năng ổn định của bản thân sân này khi mực nước hồ rút nhanh, xuất hiện dòng thấm ngược từ bờ ra hồ chứa.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.