Tiêu chuẩn việt nam tcvn 8422: 2010



tải về 0.62 Mb.
trang4/8
Chuyển đổi dữ liệu01.11.2017
Kích0.62 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8

Hình 11 – Thành phần hạt của đất;

c) Xác định khả năng sử dụng loại vật liệu tại mỏ vật liệu 1 vào lớp thứ nhất của lọc ngược:

- Hãy xác định độ xói ngầm của vật liệu này cũng theo hệ thức (71)

Do đó vật liệu ở mỏ 1 thực tế là không xói ngầm;

- Hệ số không đều hạt của loại vật liệu này nhỏ hơn hệ số cho phép (bảng 2): ’ = 9,7 < 20;

- Kiểm tra mức độ thỏa mãn điều kiện không rải vãi phù hợp với các công thức (77); (78) và (79) đối với hệ số giữa lớp, có:



Điều kiện không rơi vãi được tuân theo:



;

- Theo điều kiện ngấm nước phải có:



Do đó, cả điều kiện này cũng được thỏa mãn;

Như vậy, vật liệu tại mỏ 1 thỏa mãn tất cả các yêu cầu đề ra đối với vật liệu cho lớp thứ nhất của lọc ngược và do đó, trong trường hợp đã cho, nó có thể được kiến nghị dùng làm lớp thứ nhất của lọc ngược;

- Để thiết lập vùng sai lệch cho phép so với thành phần nói trên của vật liệu tại mỏ, xây dựng theo hệ thức (1) đường cong thành phần không xói ngầm đi qua các điểm D’10 và D’60 của vật liệu tại mỏ 1. Từ hệ thức (1), xác định Dmin sau khi đã đưa trị số dẫn của D’10 vào hệ thức đó và sau khi tính số mũ :

 = 1 + 1,28lg = 1 + 1,28lg9,7 = 2,27

mm

Để tìm các trị số Di còn lại, phù hợp với công thức (1), có:

Di = 0,26 + 0,047(0,1Pi)2,27

Từ đó, tìm thí dụ D35 = 1,06 mm; D80 = 5,53 mm; D100 = 9,01 mm;

Theo các trị số trên của Di, vẽ đường cong thành phần hạt không xói ngầm và theo đường cong này, xác định vùng sai lệch cho phép đối với vật liệu tại mỏ đã cho và căn cứ vào vùng sai lệch này để xác định các đất thực tế có thể dùng để làm lớp thứ nhất của lọc (Hình 12).

Đường kính các hạt, mm

CHÚ DẪN:

G – đất thân đập;

I – vùng thành phần hạt cho phép của vật liệu dùng được để đắp lớp thứ nhất của lọc;

VLM – vật liệu tại mỏ 1



Hình 12 – Đồ thị thành phần hạt lớp thứ nhất làm bằng vật liệu tại mỏ 1;

d) Tiếp xúc tiến hành nghiên cứu như vậy đối với vật liệu tại mỏ vật liệu 2. Vật liệu này nếu không được xử lý lại thì không thể dùng cho lớp thứ nhất của lọc đối với đất được bảo vệ đã cho bởi vì hệ số không đều hạt của nó lớn hơn hệ số cho phép rất nhiều.

” = 65 > cp = 20 đến 25;

Vì vậy phải tiến hành sàng bỏ các hạt nhỏ và hạt lớn theo 3 phương án sau đây:

- Đất a: sàng bỏ các hạt có D < 0,25 mm và D > 50 mm,  = 30,8;

- Đất b: sàng bỏ các hạt có D < 0,25 mm và D > 40 mm,  = 29,2;

- Đất c: sàng bỏ các hạt có D < 0,25 mm và D > 20 mm,  = 25;

Đường cong biểu diễn thành phần hạt của các vật liệu này cho ở Hình 13.

Như vậy, sau khi có một số phương án sáng chỉ có trị số của hệ số không đều hạt của vật liệu đất c là  gần đúng với trị số cho phép, còn các vật liệu đất sàng a và b không dùng được theo trị số .

Theo đồ thị (Hình 8) đối với l = 25, xác định được độ rỗng của vật liệu đất sàng c: ml = 0,29 và sau đó xác định độ xói ngầm của vật liệu này:





Đường kính các hạt, mm



Hình 13 – Thành phần hạt của vật liệu sau khi sàng bỏ hạt nhỏ và lớn trong vật liệu tại mỏ 2

Do đó, vật liệu đất sàng c là thực tế không xói ngầm. Theo trị số trước dtv = d30 = 0,03 mm, khi đó hệ số giữa lớp là:



Hệ số lớp giữa cho phép:



Và do đó điều kiện không rải hạt gl< glCP được thỏa mãn.

Hệ số thấm của vật liệu C xác định theo hệ thức (3)

cm/s

Các điều kiện ngấm nước của lọc cũng được thỏa mãn, bởi vì:



Từ các tính toán trên đây cần thấy rằng vật liệu đã được sàng c, theo thành phần của nó, đã thỏa mãn các yêu cầu cơ bản đối với vật liệu làm lọc ngược, và vì thế nó có thể dùng cho lớp thứ nhất của lọc ngược.

Để xác lập vùng sai lệch cho phép so với thành phần nói trên của vật liệu, như trong trường hợp trước, theo hệ thức (1) sẽ xây dựng được đường cong thành phần không xói ngầm đi qua các điểm D10 và D80 của vật liệu đất sàng c;

Với r = 25 tìm được

 = 1+1,25lg25 = 2,79

mm

Các điểm khác của đường cong không xói ngầm Di = D20; …; D100 được xác định đối với trường hợp đã cho, theo hệ thức (1) đã lập trước đây.

Di = 0,35 + 0,192(0,1.Pi)2,79

Theo phương trình này đường cong không xói ngầm đã được lập và vẽ trên Hình 14. Khi đó vùng thành phần hạt không xói ngầm thực tế cho phép của vật liệu có đủ chuẩn để đắp vào lớp thứ nhất của lọc, cần hạn chế bởi giới hạn trên như đã chỉ trong ví dụ 1. Giới hạn dưới cần lấy đoạn tiếp tuyến với đường cong không xói ngầm đến đường cong của vật liệu c và tiếp nối như đã chỉ ở Hình 14.

Chú ý là ở đây thành phần thiết kế cho lớp thứ nhất của lọc với hệ số không đều hạt cao nhất cho thấy khả năng sử dụng vật liệu mỏ 2 đến 50 %.

Đường kính các hạt, mm

CHÚ DẪN:

G – đất thân đập;

I – vùng thành phần hạt cho phép của vật liệu dùng đắp lớp thứ nhất của lọc;

1 – vật liệu (c) sau khi sàng bỏ qua các hạt D < 0,25 mm và D > 20 mm của loại vật liệu mỏ 2;

2 – đường cong không xói ngầm đi qua D10 và D60 của đất (c).

Hình 14 – Đồ thị thành phần hạt lớp thứ nhất của lọc lấy từ vật liệu mỏ 2;

Phải nói rằng: việc lựa chọn thành phần lớp thứ nhất của lọc có thể thực hiện từ vật liệu tại mỏ 2 và với những phương án khác để sàng lọc vật liệu đó.

Ở đây còn đưa ra phương án vật liệu d có sàng bỏ các hạt D < 0,25 mm và D > 5,0 mm, l = 5,2 (Hình 13), ml = 0,36 (theo đồ thị Hình 8).

Đối với phương án sàng lọc này, cũng thực hiện các tính toán như trong trường hợp trước:

- Xác định độ xói ngầm của vật liệu d:

Do đó loại vật liệu này thực tế là không xói ngầm;

- Kiểm tra điều kiện không rải hạt, đã có dtv = d50 = 0,30 mm, hệ số giữa lớp thực:

Hệ số giữa lớp cho phép:



Do đó: ngl <và điều kiện không rải hạt được thỏa mãn;

- Tiếp theo, kiểm tra điều kiện độ ngấm nước, theo công thức (3) tìm được:

cm/s

Tỷ số: và do đó điều kiện ngấm nước cũng được thỏa mãn;

Như vậy ngay cả phương án sàng lọc vật liệu tại mỏ 2 cũng thỏa mãn tất cả các yêu cầu cơ bản đối với lọc ngược và vì vậy vật liệu đ cũng có thể được dùng cho lớp thứ nhất của lọc ngược. Để xác định vùng sai lệch cho phép đối với vật liệu 2, sẽ lập đường cong thành phần hạt không xói ngầm cũng đi qua các điểm D10 và D60 của vật liệu đ.

Với

Tìm  = 1 + 1,28lg5,2 = 1,92

mm

Các điểm khác của đường cong không xói ngầm xác định theo công thức sau đây rồi rút ra từ hệ thức (1)

Di = 0,265 + 0,043(0,1Pi)1,92

Theo các trị số trên, đường cong không xói ngầm được xây dựng đối với vật liệu đ và vùng sai lệch cho phép trong thành phần hạt của vật liệu dùng cho lớp thứ nhất của lọc đã cho ở Hình 15.



Đường kính các hạt, mm



Hình 15 – Đồ thị thành phần hạt lớp thứ nhất của lọc lấy từ vật liệu tại mỏ 2 sau khi sàng bỏ các hạt D < 0,25 mm và D > 5 mm

e) Việc nghiên cứu vật liệu tại mỏ (Hình 11) để dùng cho lớp thứ nhất của lọc cũng được thực hiện như vật liệu tại mỏ 2. Vật liệu này chỉ chứa các hạt từ 0,25 mm đến 40 mm và  = 11,3, vì vậy chọn thành phần cần thiết của tầng lọc từ vật liệu này sẽ đơn giản hơn là từ loại vật liệu 2 đã xét ở trên. Do đó, ở đây các tính toán tương ứng không tiến hành.



6.10.2. Trường hợp tính toán IV

Để tính toán cho trường hợp IV sẽ thực hiện với các số liệu thực dưới đây:

Đất được bảo vệ là không xói ngầm, vật liệu khai thác tại mỏ vật liệu là xói ngầm. Yêu cầu chọn lớp thứ nhất của lọc, lấy từ vật liệu tại mỏ có thành phần hạt xói ngầm đã cho.

Số liệu ban đầu:

Các thành phần hạt của đất thân đập (nền công trình) và của vật liệu tại mỏ dùng cho lớp thứ nhất của lọc ngược cho trên Hình 16.

Số liệu của đất được bảo vệ:

- Thành phần hạt d10 = 0,10 mm, d17 = 0,11 mm, d60 = 0,23 mm;

- Hệ số không đều hạt d = 2,3;

- Dung trọng = 1,72 g/cm3;

- Độ rỗng md = 0,35;

- Hệ số thấm kd = 0,016 cm/s.

Đường kính các hạt, mm

CHÚ DẪN:

G – đất thân đập;

1, 2, 3 các vật liệu tại mỏ dùng cho lớp thứ nhất của lọc

Hình 16 – Thành phần hạt các loại vật liệu

Số liệu của vật liệu tại mỏ vật liệu:

Vật liệu 1 (dăm sàng lọc):

- D’10 = 0,25 mm; D’17 = 0,4 mm; D’60 = 1,8 mm; D’max = 5 mm;

- Hệ số không đều hạt ’ = 7,2;

- Dung trọng = 1,69 g/cm3;

- Độ rỗng m’ = 0,35;

- Hệ số thấm k’ = 0,11 cm/s.

Vật liệu 2:

- D’’10 = 0,8 mm; D’’17 = 0,4 mm; D’60 = 14,4 mm; D’’max = 80 mm;

- Hệ số không đều hạt ’’ = 18;

- Dung trọng = 1,79 g/cm3;

- Độ rỗng m’ = 0,33;

- Hệ số thấm k’ = 1,65 cm/s.

Vật liệu 3 (đá dăm):

- D’’’10 = 5,0 mm; D’’’17 = 15 mm; D’’’60 = 50 mm; D’’’max = 100 mm;

- Hệ số không đều hạt ’’’ = 10;

- Dung trọng = 1,6 g/cm3;

- Độ rỗng m’’’ = 0,36;

- Hệ số thấm k’ = 60 cm/s.

Trình tự tính toán:

a) Xác định độ xói ngầm đã cho của đất được bảo vệ, sử dụng hệ thức (71);



;

N = (0,32 + 0,016.2,3).

Do đó, đất được bảo vệ thực tế là không xói ngầm.

b) Theo thành phần hạt đất thân đập đã cho (Hình 16), chọn đường kính tính toán của các hạt tạo vòm dtv theo đồ thị Ptvtt = f(d) (Hình 7);

Đối với đất có hệ số không đều hạt d = 2,3, theo đồ thị sẽ tìm được Ptv = từ 60 % đến 70 % (vùng I); dtv có thể chọn trong các giới hạn d60 đến d70, chọn dtv = d60 = 0,23 mm.

c) Xác minh độ hữu ích của vật liệu tại mỏ (Hình 16) để sử dụng cho lớp thứ nhất của lọc ngược

- Xác định độ xói ngầm của đất đã cho theo phương pháp thứ nhất điều 6.2

Theo các hệ thức (23), xác định đường kính lỗ thấm lớn nhất trong đất 1.



mm

= 1 + 0,05.7,2 = 1,36

C = 0,455.

Từ công thức (28), xác định được đường kính lớn nhất của các hạt có thể bị lôi ra khỏi đất đã cho trong những điều kiện thủy động xác định.

Dcimax = 0,77Domax= 0,77.0,185 = 0,142 mm

Trong vật liệu tại mỏ (Hình 16) các hạt như thế chiếm gần 8 % do đó vật liệu 1 là xói ngầm;

- Hệ số không đều hạt của vật liệu nhỏ hơn hệ số cho phép

’ = 7,2 <15;

- Kiểm tra điều kiện không rải hạt

Phù hợp với các công thức (77), (78) và (79), đối với hệ số giữa lớp có được:

Hệ số giữa lớp cho phép:



Do đó: và điều kiện không rải hạt được thỏa mãn.

- Theo điều kiện ngấm nước phải có:

;

Trong thực tế có:



Do đó điều kiện này thỏa mãn.

Như vậy vật liệu tại mỏ của 1 của thành phần xói ngầm đã thỏa mãn tất cả các yêu cầu đề ra đối với vật liệu của lớp thứ nhất của lọc và do đó nó có thể dùng làm lọc ngược mà không phải xử lý thêm.

Tuy nhiên, đối với đất xói ngầm của lọc ngược cần phải kiểm tra xem các hạt Dml > D3 có bị dòng thấm cuốn lôi ra khỏi lớp thứ nhất của lọc hay không, vì điều đó có thể gây ra độ lún không cho phép của công trình. Do đó trong lớp thứ nhất của lọc gradien cột nước phải không được lớn hơn gradien cho phép nghĩa là phải thỏa mãn điều kiện:

J < Jcp = Jth : 

- Xác định các trị số gradien cột nước tới hạn đối với lớp thứ nhất của lọc

Ở đây sẽ nhận thấy rằng các hạt xói ngầm nhỏ nhất Dmin = 0,03 mm (Hình 16, đường cong 1) không được lôi ra khỏi đất đã cho, và sẽ xác định gradien cột nước tới hạn Jthmin theo hệ thức (48):

Jthmin = 0. D’min

Trong đó

D’min = 0,03 mm;

0 = 0,60

1,69g/cm3, 1g/cm3;

 = 90o (với thấm ngang bằng);

f* = 0,2 đối với m’ = 0,35 và ’ = 7,2 theo đồ thị f* = f () (Hình 5).

Thay trị số vào công thức được:



;

Do đó trị số nhỏ nhất của gradien cột nước cho phép trong lớp thứ nhất của lọc với dòng thấm ngang bằng phải là (với  = 1):



Nếu như cho phép lôi các hạt nhỏ dưới 0,03 % (D’ml = 0,05 mm, Hình 16) ra khỏi vật liệu của lớp thứ nhất của lọc mà độ bền và độ ổn định của công trình không bị phá hoại bởi việc lôi các hạt đó, thì:

Jth = 0,0546 . 0,005 . = 0,15

Do đó, trong trường hợp này gradien cột nước cho phép ở lớp thứ nhất của lọc trong thấm ngang bằng phải là:

Jcp  0,15

Cuối cùng, cho rằng tất cả các hạt xói ngầm (Dmlmax = 0,142 mm ~ 8 %) đều bị lôi ra khỏi lớp thứ nhất của lọc, sẽ được gradien cột nước tới hạn trong lớp thứ nhất của lọc là:

Jth = 0,0546 . 0,0142= 0,43

Do đó phải có:

Jcp  0,43

Các tính toán trên đây đã thấy rằng, vật liệu tại mỏ thiên nhiên có thành phần xói ngầm có thể dùng làm lọc mà không cần xử lý tốn tiền (sàng lọc, loại bỏ v.v…) nếu các điều kiện thủy động nêu trên sẽ được tuân theo.

CHÚ THÍCH: Nếu lớp thứ nhất của lọc là xói ngầm và cho phép sự lôi hạt nhỏ từ trong vật liệu đó ra theo các điều kiện thấm, khi lọc có hai lớp thì lớp thứ 2 phải được kiểm tra về mức độ không ứ đọng bồi tắc cũng tương tự như đã làm đối với lớp thứ nhất (điều 6.9, ví dụ 2).

- Xác lập vùng sai lệch cho phép so với thành phần của vật liệu tại mỏ 1. Đối với thành phần này theo hệ thức (1), lập đường cong của thành phần hạt không xói ngầm đi qua các điểm D’10 và D’60 của vật liệu tại mỏ 1 (Hình 17). Tiếp đó, cũng theo hệ thức (1) xác định được Dmin bằng cách đưa trị số D’10 = 0,25 vào hệ thức (1) và tính  = 1 + 1,28 lg7,2 = 2,1;



Để tìm các trị số còn lại Di, sẽ có:

Di = 0,21 + 0,036(0,1Pi)2,1

Từ đó, tìm được: D35 = 0,65 mm; D80 = 2,52 mm; D100 = 3,82 mm. Theo các điểm Dmin; D10; D35; D60; D80 và D100; xác lập được đường cong thành phần hạt không xói ngầm và xác định vùng thành phần hạt cho phép, có đường giới hạn dưới là đường tiếp tuyến đi qua điểm Dmin = 0,21 mm và giới hạn trên là đường thẳng từ Dmax = 3,82 mm qua chỗ 3 % lớn hơn D10, đến chỗ tiếp xúc với đường cong của vật liệu 1 (Hình 17).

CHÚ THÍCH: Khi xác lập vùng sai lệch cho phép so với thành phần hạt của đường cong tính toán hoặc đường cong của vật liệu tại mỏ (thỏa mãn tất cả các yêu cầu và được dùng cho lọc) thì cần phải tính toán như sau:

• Giới hạn dưới của vùng sai lệch không được vượt ra khỏi giới hạn của đường cong không xói ngầm và đường tiếp tuyến với nó hoặc với đường cong của vật liệu tại mỏ. Sai lệch về phía của vùng dưới sẽ dẫn tới sự thay đổi đột ngột các tính chất thấm xói ngầm của lọc;

• Tăng giới hạn trên của vùng sai lệch sẽ có an toàn về độ bền của lọc. Tuy nhiên cần phải tính độ ngấm nước của lọc.

Đường kính các hạt, mm

CHÚ DẪN:

G – Đất thân đập (nền công trình);

I – Vùng thành phần hạt cho phép của vật liệu dùng để đắp lớp thứ nhất của lọc;

a – Vật liệu tại mỏ thiên nhiên; HK – Đường cong không xói ngầm đi qua D’10 và D’60 của vật liệu tại mỏ.



Hình 17 – Đồ thị thành phần cho phép của lọc:

d) Tiến hành nghiên cứu vật liệu tại mỏ 2 với mục đích xác minh khả năng sử dụng nó làm lớp thứ nhất của lọc ngược đối với đất thân đập hoặc nền công trình đã cho

Xác định độ xói ngầm của vật liệu này theo phương pháp thứ nhất (điều 6.2).

Theo hệ thức (23), xác định được đường kính lỗ thấm lớn nhất trong vật liệu 2:



mm

= 1 + 0,05 .18 = 1,9;

C = 0,455. =0,74

Đường kính lớn nhất của hạt có thể bị lôi đi:

Dmlmax = 0,77Domax = 0,77.1,04 = 0,8 mm

Trong vật liệu 2 các hạt ấy (Hình 16) chiếm 10 %, do đó vật liệu là xói ngầm.

Vật liệu tại mỏ 2 xói ngầm không thể dùng làm lớp thứ nhất của lọc ngược nếu không xử lý thêm, vì hệ số không đều hạt của nó lớn hơn hệ số cho phép:



Ngoài ra nó không thỏa mãn điều kiện không rơi hạt, thực tế:



Do đó, trong sự gần đúng thứ nhất, ấn định sàng bỏ các hạt lớn có D > 10 mm. Sau khi sàng bỏ các hạt D > 10 mm có được thành phần hạt của vật liệu (tính đổi thành phần và 100 %) vẽ trên Hình 18.

e) Xác minh hiệu ích của vật liệu đã cho sau khi sàng để dùng nó cho lớp thứ nhất của lọc

- Xác định độ xói ngầm của vật liệu này như đã chỉ ở trên (khoản c ví dụ này) và độ rỗng ml = 0,34 theo đồ thị ở Hình 8

Domax = 1,43 . 0,65.0,66 = 0,315 mm;

x = 1 + 0,05. 8,6 = 1,43

C = 0,455 . = 0,65

Đường kính lớn nhất của hạt có thể bị lôi đi:

Dmlmax = 0,77 . 0,315 = 0,24 mm.

Trong vật liệu đã cho (Hình 18) những hạt ấy chiếm dưới 8 % do đó, vật liệu là xói ngầm.

- Hệ số không đều hạt của vật liệu nhỏ hơn hệ số cho phép

 = 8,6 < 15

- Kiểm tra điều kiện không rải hạt:

Điều kiện không rải hạt được thỏa mãn.

- Theo điều kiện ngấm nước, phải có:

; cm/s

cm/s

Điều kiện này cũng được thỏa mãn.



Đường kính các hạt, mm

CHÚ DẪN:

G) Đất thân đập (nền công trình);

1) – Vật liệu lớp thứ nhất của lọc lấy từ vật liệu tại mỏ 2 sau khi đã sàng bỏ các hạt D > 10 mm

Hình 18 – Thành phần hạt của vật liệu:

Như vậy, vật liệu tại mỏ vật liệu thiên nhiên 2 có thể dùng cho lớp thứ nhất của lọc với điều kiện sàng bỏ các hạt có D > 10 mm, vật liệu các hạt này chiếm dưới 50 %. Các phương án sàng lọc khác đều không có hiệu quả, bởi vì vật liệu sau khi sàng sẽ không thỏa mãn các yêu cầu đề ra đối với lớp thứ nhất của lọc.

Các tính toán tiếp theo để xác định Jcp và Jth cũng như việc xác định vùng sai lệch cho phép so với vật liệu đã cho được tiến hành tương tự như các tính toán trong ví dụ đã cho đối với vật liệu 1.

f) Vật liệu tại mỏ 3, như đã thấy trên Hình 16, theo thành phần hạt của nó, không thể dùng cho lớp thứ nhất của lọc, cả khi ở thành phần thiên nhiên cũng như khi đã được sàng lọc.

Nếu sàng bỏ các hạt D > 10 % mm chiếm 86 % tổng khối lượng của vật liệu thì được thành phần hạt của vật liệu với hệ số không đều hạt  = 17. Nếu như sàng bỏ các hạt của vật liệu với hệ số không đều hạt  = 28 và v.v…

Từ đó thấy rằng vật liệu 3 không thể dùng cho lớp thứ nhất của lọc.




1   2   3   4   5   6   7   8


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©tieuluan.info 2017
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương