1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT

BÀI TẬP LỚN

TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG ĐỊA KỸ THUẬT

GV : SV : Đề số: Nhóm:

Hà nội, 06 - 2013

2

BÀI TẬP LỚN Tin học ứng dụng trong địa kỹ thuật

Mục đích Giúp sinh viên có điều kiện ôn lại kiến thức đã học và hiểu rõ hơn về nguyên lý các modul SEEP/W; SIGMA/W; và SLOPE/W trong bộ phần mềm Geoslope V5.12. Cụ thể: + Học cách sử dụng kết quả tính toán áp lực nước lỗ rỗng bằng PP PTHH trong tính toán ổn định mái dốc. + Học cách sử dụng kết quả tính ứng suất bằng PP PTHH rồi từ đó tính ổn định mái dốc. Thành thục các thao tác khi ứng dụng Geo-slope V5.12 vào giải quyết các bài toán Địa Kỹ Thuật. Yêu cầu Mỗi sinh viên làm đúng đề tương ứng với số thứ tự của mình. Các kết quả xuất ra yêu cầu phải đẹp, rõ ràng, bố trí khoa học. Sinh viên nộp bài trước 20/06/2013.

3

ĐỀ BÀI

Câu 1: Anh (chị) hãy tóm tắt chi tiết các bước cần thiết khi thực hiện một bài toán tính thấm ổn định dùng SEEP/W? Liệt kê tóm tắt các tài liệu cần thiết khi giải bài toán tính thấm ổn định dùng SEEP/W?

Câu 2: Anh (chị) hãy tóm tắt chi tiết các bước cần thiết để thực hiện một bài toán tính lún và ứng suất dùng SIGMA/W? Liệt kê tóm tắt các tài liệu cần thiết khi giải bài toán tính ứng suất và biến dạng dùng SIGMA/W

Câu 3: Anh (chị) hãy tóm tắt chi tiết các bước cần thiết để thực hiện một bài toán tính ổn định mái dốc dùng SLOPE/W khi

+ Dùng kết quả tính từ SEEP/W

+ Không dùng kết quả tính từ SEEP/W

Liệt kê tóm tắt các tài liệu cần thiết khi giải bài toán tính ổn định mái dốc dùng SLOPE/W

Câu 4: Mặt cắt ngang của một con đường có hình vẽ như hình dưới. Các số liệu về kích thước và chỉ tiêu cơ lý của đất làm đường cho như trong Bảng 1

Hình 1: Mặt cắt ngang tính toán

Yêu cầu: 1. Trường hợp mực nước thượng lưu ở cao trình d, mực nước hạ lưu ngang mặt đất tự nhiên

(cao trình b). Tính thấm qua đường gồm: xuất kết quả đường đẳng tổng cột nước thấm, đường đẳng áp lực nước lỗ rỗng, đường đẳng gradient thấm, kết quả tính lưu lượng thấm qua thân và nền đường.

4

2. Trong thời gian vận hành, người ta cần đặt một khối gia tải có chiều rộng 5m; đặt cách mép dốc hạ lưu 2m trên mặt mái dốc. Coi khối gia tải như 1 hệ lực phân bố đều Xác định cường độ lớn nhất trên một đơn vị diện tích của khối gia tải đó đảm bảo mái dốc hạ lưu ổn định về trượt. Hiển thị kết quả hệ số ổn định mái dốc tính được ứng với cường độ khối gia tải lớn nhất ở trên.

Chú ý: Tính ổn định mái dốc dùng kết quả tính áp lực nước lỗ rỗng từ SEEP/W. Tính hệ số an toàn ổn định mái dốc theo Bishop

Bài 5 - Đập lõi giữa - Phân tích độ nhạy của hệ số thấm Số liệu: Cho 1 đập đất có cấu tạo gồm các khối đắp (Fill); lõi giữa (Core); và vật thoát nước (Free flowing blanket drain) (Hình 2) • Bảng 2-2 nêu kích thước đập và bảng 2-1 cho biết hệ số thấm bão hoà Ksat cho đất đắp đập và đất đắp lõi trong 3 trường hợp tính (Chỉ thay đổi tỷ số hệ số thấm bão hoà giữa hai loại đất để có được sự khác biệt về khả năng cho nước thấm qua đập).

Hình 2. Mặt cắt qua đập có lõi Yêu cầu

1) Xem các đường phân bố đẳng thế khi hệ số thấm của lõi giảm so với đất xung quanh. 2) Lưu lượng thấm qua đập giảm như thế nào khi hệ số thấm của lõi giảm?

5

Bài 6 – Đập đất-phân tích tổng hợp Số liệu: Cho 1 đập đất có mặt cắt ngang đơn giản như hình 3 Các kích thước và chỉ tiêu cơ lý đất đắp của đập được cho theo bảng 3.

Hình 3: Mặt cắt ngang tính toán

Với mthượng lưu=3, mhạ lưu=2 hãy:

1. Tính thấm qua đập (Hiển thị: Lưu lượng thấm, đường bão hòa, các đường đẳng, gradien thấm lớn nhất, biểu đồ quan hệ giữa gradien thấm và trục X tại vùng hạ lưu)

2. Chuyển seep/w sang sigma/w tính ứng suất khi có kể đến ảnh hưởng của lực thấm (Hiển thị: lưới chuyển vị, các đường đẳng, vòng morh ứng suất tại một số điểm mép thân đập, biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị đứng và trục Y, chuyển vị ngang và trục Y qua mép đỉnh đập phía thượng lưu, giải thích kết quả).

3. Chuyển Sigma/w sang slope/w tính ổn định mái dốc hạ lưu theo phương pháp Bishop, Ordinary and Janbu.

4. Chuyển seep/w sang slope/w tính ổn định mái dốc hạ lưu theo phương pháp Bishop, Ordinary and Janbu và so sánh kết quả tính với ý 3.

6

Bảng 1:Bảng kích thước và chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đường

Stt a(m) b(m) c(m) d(m) e(m) f(m) g(m) h(m) K(m/s) ɣ(kN/m3) c (kN/m2) ɸ (độ)

1 -4 0 8 9 9.5 5 16 10 5*10-6 17.5 13 15

2 -2.5 1.5 9.5 10.5 11 5 16 10 4*10-6 17.5 13 15

3 -1 3 11 12 12.5 5 16 10 3*10-6 17.5 13 15

4 0.5 4.5 12.5 13.5 14 5 16 10 2*10-6 17.5 13 15

5 2 6 14 15 15.5 5 16 10 1*10-6 17.5 13 15

6 3.5 7.5 15.5 16.5 17 5 16 10 9*10-5 17.5 13 15

7 5 9 17 18 18.5 5 16 10 8*10-5 17.5 13 15

8 6.5 10.5 18.5 19.5 20 5 16 10 7*10-5 17.5 13 15

9 8 12 20 21 21.5 5 16 10 6*10-5 17.5 13 15

10 9.5 13.5 21.5 22.5 23 5 16 10 6*10-6 17.5 13 15

11 11 15 23 24 24.5 5 16 10 5*10-6 17.5 13 15

12 12.5 16.5 24.5 25.5 26 5 16 10 4*10-6 17.5 13 15

13 14 18 26.5 27.5 28 5 16 10 3*10-6 17.5 13 15

14 15.5 19.5 28 29 29.5 5 16 10 2*10-6 17.5 13 15

15 17 21 29.5 30.5 31 5 17.5 10 1*10-6 17.5 13 15

16 18.5 22.5 31 32 32.5 5 17.5 10 9*10-5 17.5 13 15

17 20 24 32.5 33.5 34 5 17.5 10 8*10-5 17.5 13.5 14

18 21.5 25.5 34 35 35.5 6 17.5 10 7*10-5 17.5 13.5 14

19 23 27 35.5 36.5 37 6 17.5 10 6*10-5 17.5 13.5 14

20 24.5 28.5 37 38 39 6 17.5 10 6*10-6 17.5 13.5 14

21 26 30.5 39 40 41 6 17.5 12 5*10-6 17.5 13.5 14

22 27.5 32 40.5 41.5 42.5 6 17.5 12 4*10-6 17.5 13.5 14

23 29 33.5 42 43 44 6 17.5 12 3*10-6 18.0 13.5 14

24 30.5 35 43.5 44.5 45.5 6 17.5 12 2*10-6 18.0 13.5 14

25 32 36.5 45 46 47 6 17.5 12 1*10-6 18.0 13.5 14

26 33.5 38 46.5 47.5 48.5 6 17.5 12 9*10-5 18.0 13.5 14

27 35 39.5 48 49 50 6 17.5 12 8*10-5 18.0 13.5 14

28 36.5 41 49.5 50.5 51.5 6 17.5 12 7*10-5 18.0 13.5 14

29 38 42.5 51 52 53 6 17.5 12 6*10-5 18.0 13.5 14

30 39.5 44 53 54 55 6 17.5 12 6*10-6 18.0 13.5 14

31 41 45.5 54.5 56 57 6 17.5 12 5*10-6 18.0 13.5 14

32 42.5 47 56 57.5 58.5 6 17.5 12 4*10-6 18.0 13.5 14

33 44 48.5 57.5 59 60 6 17.5 12 3*10-6 18.0 13.5 14

34 45.5 50 59 60.5 61.5 6 17.5 12 2*10-6 18.0 13.5 14

35 47 51.5 60.5 62 63 6 19 12 1*10-6 18.0 14 13

36 48.5 53 62 63.5 64.5 6 19 12 9*10-5 18.0 14 13

37 50 54.5 63.5 65 66 6.5 19 12 8*10-5 18.0 14 13

38 51.5 56 65 66.5 67.5 6.5 19 12 7*10-5 18.0 14 13

39 53 57.5 66.5 68 69 6.5 19 12 6*10-5 18.0 14 13

40 54.5 59.5 68.5 70 71 6.5 19 12 6*10-6 18.0 14 13

41 56 61 70 71.5 72.5 6.5 19 12 5*10-6 18.0 14 13

42 57.5 62.5 71.5 73 74 6.5 19 12 4*10-6 18.0 14 13

7

Stt a(m) b(m) c(m) d(m) e(m) f(m) g(m) h(m) K(m/s) ɣ(kN/m3) c (kN/m2) ɸ (độ)

43 59 64 73 74.5 75.5 6.5 19 12 3*10-6 18.0 14 13

44 60.5 65.5 75.5 77 78 6.5 19 12 2*10-6 18.0 14 13

45 62 67 77 78.5 79.5 6.5 19 12 1*10-6 18.0 14 13

46 63.5 68.5 78.5 80 81 6.5 19 12 9*10-5 18.0 14 13

47 65 70 80 81.5 82.5 6.5 19 12 8*10-5 18.0 14 13

48 66.5 71.5 81.5 83 84 6.5 19 12 7*10-5 18.0 14 13

49 68 73 83 84.5 85.5 6.5 19 12 6*10-5 18.0 14 13

50 69.5 74.5 84.5 86 87 6.5 19 12 6*10-6 18.0 14 13

8

Bảng 2-1: Hệ số thấm bão hoà Lần tính Đất đắp đập (m/sec) Giảm (lần) Hệ số thấm lõi (m/sec)

1 10-5 2 5.10-6 2 10-5 10 10-6 3 10-5 100 10-7

Bảng 2-2: Kích thước đập

Lưu ý: + Cao trình đỉnh đập sinh viên tự tính ra từ các thông số đã cho biết mặt cắt đập đối xứng.

+ Mực nước thượng lưu ở thấp hơn cao trình đỉnh đập 1m. + Mực nước hạ lưu ở cao trình a.

Stt a(m) e(m) f(m) g(m) Stt a(m) e(m) f(m) g(m) 1 1 24.5 4 8 26 26 25 4.5 8.5 2 2 24.7 4.5 8.5 27 27 25.2 5 9 3 3 24.9 5 9 28 28 25.4 5.5 9.5 4 4 25.1 5.5 9.5 29 29 25.6 4 8 5 5 25.3 4 8 30 30 25.8 4.5 8.5 6 6 25.5 4.5 8.5 31 31 26 5 9 7 7 25.7 5 9 32 32 26.2 5.5 9.5 8 8 25.9 5.5 9.5 33 33 26.4 4 8 9 9 26.1 4 8.4 34 34 26.6 4.5 8.5

10 10 26.3 4.5 8.9 35 35 26.8 5 9.2 11 11 26.5 5 9.4 36 36 27 5.5 9.7 12 12 26.7 5.5 9.9 37 37 27.2 4 8.2 13 13 26.9 4 8.4 38 38 27.4 4.5 8.7 14 14 27.1 4.5 8.9 39 39 27.6 5 9.2 15 15 27.3 5 9.4 40 40 27.8 5.5 9.7 16 16 27.5 5.5 9.9 41 41 28 4 8.2 17 17 27.7 4 8.4 42 42 28.2 4.5 8.7 18 18 27.9 4.5 8.9 43 43 28.4 5 9.2 19 19 28.1 5 8.8 44 44 28.6 5.5 9.5 20 20 28.3 5.5 9.3 45 45 28.8 4 8 21 21 28.5 4 7.8 46 46 29 4.5 8.5 22 22 28.7 4.5 8.3 47 47 29.2 5 9 23 23 28.9 5 8.8 48 48 29.4 5.5 9.5 24 24 29.1 5.5 9.3 49 49 29.6 4 8 25 25 29.3 4 7.8 50 50 26 4.5 8.5

9

Bảng 3: thông số đập

Stt a(m) b(m) c(m) d(m) e(m) f(m) g(m) E (kN/m2) γ (kN/m3) c (kN/m2) (độ)

1 1 10 18 16.5 20 4.5 20 15000 0.35 17.5 13 15 2 2 12 20.5 19 20.5 5 20 15000 0.35 17.5 13 15 3 3 14 23 21.5 21 5.5 20 15000 0.35 17.5 13 15 4 4 16 25.5 24 21.5 6 20 15000 0.35 17.5 13 15 5 5 14.5 24.5 23 22 4.5 20 15000 0.35 17.5 13 15 6 6 16.5 24.5 23 22.5 5 20 15000 0.35 17.5 13 15 7 7 18.5 27 25.5 23 5.5 20 15000 0.35 17.5 13 15 8 8 20.5 29.5 28 23.5 6 20 15000 0.35 17.5 13 15 9 9 18 27.5 26 24 4.5 20 15000 0.35 17.5 13 15 10 10 20 30 28.5 24.5 5 20 15000 0.35 17.5 13 15 11 11 22 30 28.5 25 5.5 20 15000 0.35 17.5 13 15 12 12 24 32.5 31 20 6 21 15000 0.35 17.5 13 15 13 13 22.5 31.5 30 20.5 4.5 21 15000 0.35 17.5 13 15 14 14 24.5 34 32.5 21 5 21 15000 0.35 17.5 13 15 15 15 26.5 36.5 35 21.5 5.5 21 15000 0.35 17.5 13 15 16 16 28.5 36.5 35 22 6 21 15000 0.35 17.5 13 15 17 17 26 34.5 33 22.5 4.5 21 15000 0.35 17.5 13.5 14 18 18 28 37 35.5 23 5 21 16000 0.35 17.5 13.5 14 19 19 30 39.5 38 23.5 5.5 21 16000 0.35 17.5 13.5 14 20 20 32 42 40.5 24 6 21 16000 0.37 17.5 13.5 14 21 21 30.5 38.5 37 24.5 4.5 21 16000 0.37 17.5 13.5 14 22 22 32.5 41 39.5 25 5 21 16000 0.37 17.5 13.5 14 23 23 34.5 43.5 42 20 5.5 22 16000 0.37 18.0 13.5 14 24 24 36.5 46 44.5 20.5 6 22 16000 0.37 18.0 13.5 14 25 25 34 44 42.5 21 4.5 22 16000 0.37 18.0 13.5 14 26 26 36 44 42.5 21.5 5 22 16000 0.37 18.0 13.5 14 27 27 38 46.5 45 22 5.5 22 16000 0.37 18.0 13.5 14 28 28 40 49 47.5 22.5 6 22 16000 0.37 18.0 13.5 14 29 29 38.5 48 46.5 23 4.5 22 16000 0.37 18.0 13.5 14 30 30 40.5 50.5 49 23.5 5 22 16000 0.37 18.0 13.5 14 31 31 42.5 50.5 49 24 5.5 22 16000 0.37 18.0 13.5 14 32 32 44.5 53 51.5 24.5 6 22 16000 0.37 18.0 13.5 14 33 33 42 51 49.5 25 4.5 22 16000 0.37 18.0 13.5 14 34 34 44 53.5 52 20 5 23 16000 0.37 18.0 13.5 14 35 35 46 56 54.5 20.5 5.5 23 16000 0.37 18.0 14 13 36 36 48 56 54.5 21 6 23 16000 0.37 18.0 14 13 37 37 46.5 55 53.5 21.5 4.5 23 17000 0.37 18.0 14 13 38 38 48.5 57.5 56 22 5 23 17000 0.37 18.0 14 13 39 39 50.5 60 58.5 22.5 5.5 23 17000 0.37 18.0 14 13 40 40 52.5 62.5 61 23 6 23 17000 0.39 18.0 14 13 41 41 50 58 56.5 23.5 4.5 23 17000 0.39 18.0 14 13

10

Stt a(m) b(m) c(m) d(m) e(m) f(m) g(m) E (kN/m2) γ (kN/m3) c (kN/m2) (độ)

42 42 52 60.5 59 24 5 23 17000 0.39 18.0 14 13 43 43 54 63 61.5 24.5 5.5 23 17000 0.39 18.0 14 13 44 44 56 65.5 64 25 6 23 17000 0.39 18.0 14 13 45 45 54.5 64.5 63 20 4.5 24 17000 0.39 18.0 14 13 46 46 56.5 64.5 63 20.5 5 24 17000 0.39 18.0 14 13 47 47 58.5 67 65.5 21 5.5 24 17000 0.39 18.0 14 13 48 48 60.5 69.5 68 21.5 6 24 17000 0.39 18.0 14 13 49 49 58 67.5 66 22 4.5 24 17000 0.39 18.0 14 13 50 50 60 70 68.5 22.5 5 24 17000 0.39 18.0 14 13