##common.pageHeaderLogo.altText##
Tạp chí Vật liệu và Xây dựng - Viện Vật liệu xây dựng

ISSN: 1859-381X

Website: www.jomc.vn

Phân tích dòng thấm sử dụng môi trường ngẫu nhiên qua đập đất đá và bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Võ Thị Tuyết Giang , Nguyễn Võ Trọng

Tóm tắt

Bài báo này trình bày việc phân tích dòng thấm phát sinh trong ba loại đập đất được sử dụng phổ biến (đập đồng chất, đập có lõi giữa chống thấm và đập có lõi nghiêng chống thấm), trong đó hệ số thấm của đất đắp đập được xem xét có tính chất phân bố ngẫu nhiên theo không gian. Nghiên cứu tập trung đánh giá hai đại lượng quan trọng trong bài toán thấm là tổng lưu lượng thấm qua đập và gradient thấm. Cụ thể hơn, phương trình thấm qua đập đất được giải bằng phương pháp phần tử hữu hạn thông qua phần mềm tính thấm phổ biến hiện nay là SEEP/W. Hệ số thấm được phát sinh ngẫu nhiên thông qua hàm mật độ xác suất với giá trị trung bình và hệ số biến thiên tương ứng. Việc phát sinh giá trị ngẫu nhiên được mã hóa thông qua ngôn ngữ C# và được tích hợp vào SEEP/W. Tiếp theo, Mô phỏng Monte Carlo được sử dụng kết hợp với các công cụ thống kê để tổng hợp và đánh giá kết quả. Các kết quả này được so sánh với các kết quả được tính toán từ phương pháp tất định. Theo đó, trong cả ba loại đập, có đến 100 % khả năng lưu lượng tính toán tử phương pháp ngẫu nhiên lớn hơn lưu lượng tính toán từ phương pháp tất định. Trong khi đó, khoảng 50 % khả năng gradient thấm tính toán từ phương pháp ngẫu nhiên lớn hơn gradient thấm tính toán từ phương pháp tất định. Các phân bố tần suất của lưu lượng phù hợp với phân bố chuẩn, trong khi đó các phân bố tần suất của gradient thấm có xu hướng lệch phải.

Tài liệu tham khảo

  1. Foster, M., Fell, R., Spannagle, M. (2000). The statistics of embankment dam failures and accidents. Can. Geotech. J., 37(5): 1000–1024.
  2. Fenton, G., Griffiths, D. (1996). Statistics of free surface flow through stochastic earth dam. J. Geotech. Eng., https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1996)122:6(427).
  3. Bari, M., Shahin, M., Nikraz, H. (2013). Probabilistic analysis of soil consolidation via prefabricated vertical drains. Int. J. Geomech., https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000244.
  4. Griffiths, D., Fenton, G., Manoharan, N. (2006). Undrained bearing capacity of two-strip footings on spatially random soil. Int. J. Geomech., 10.1061/(ASCE)1532-3641(2006)6:6(421).
  5. Genevois, R., Romeo, R. (2003). Probability of failure occurrence and recurrence in rock slopes stability analysis. Int. J. Geomech., https://doi.org/10.1061 /(ASCE)1532-3641.
  6. Calamak, M., Yanmaz, A. M. (2016). Uncertainty quantification of transient unsaturated seepage through embankment dams. Int. J. Geomech., https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000823.
  7. Calamak, M, Yanmaz, A. M. (2018). Assessment of core-filter configuration performance of rock-fill dams under uncertainties. Int. J. Geomech., 18(4), 1532-3641.
  8. Freeze, R. A. (1975). A stochastic-conceptual analysis of one-dimensional groundwater flow in nonuniform homogeneous media. Water Resour. Res., 11(5): 725–741.
  9. Gutjahr, A. L., Gelhar, L. W. (1981). Stochastic models of subsurface flow: Infinite versus finite domains and stationarity. Water Resour. Res., 17(2): 337–350.
  10. Lin, G. F., Chen, C. M. (2004). Stochastic analysis of spatial variability in unconfined groundwater flow. Stochastic Environ. Res. Risk Assess., 18(2): 100–108.
  11. Mantoglou, A., Gelhar, L. W. (1987). Stochastic modeling of largescale transient unsaturated flow systems. Water Resour. Res., 23(1): 37–46.
  12. Tartakovsky, D. M. (1999). Stochastic modeling of heterogeneous phreatic aquifers. Water Resour. Res., 35(12): 3941–3945.
  13. Zhang, D. (1999). Nonstationary stochastic analysis of transient unsaturated flow in randomly heterogeneous media. Water Resour. Res., 35(4): 1127–1141.
  14. Ahmed, A. A. (2009). Stochastic analysis of free surface flow through earth dams. Comput. Geotech., 36(7): 1186–190.
  15. Ahmed, A. A. (2013). Stochastic analysis of seepage under hydraulic structures resting on anisotropic heterogeneous soils. J. Geotech. Geoenviron. Eng., 139(6): 1001–1004.
  16. Le, T. M. H., Gallipoli, D., Sanchez, M., Wheeler, S. J. (2012). Stochastic analysis of unsaturated seepage through randomly heterogeneous earth embankments. Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech., 36(8): 1056–1076.
  17. Geo-Slope International Ltd. (2012). Seepage modelling with SEEP/W. Calgary, Canada.
  18. van Genuchten, M. T. (1980). A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Sci. Soc. Am. J., 44: 892–898.
  19. Box, G. E. P., Muller, M. E. (1958). A note on the generation of random normal deviates. Ann. Math. Stat., 29(2), 610–611.
  20. Hutton, D. V. (2004). Fundamentals of finite element analysis, 1st edn. McGraw-Hill, New York.
  21. Fenton, G., Vanmarcke, E. H. (1990). Simulation of random fields via local average subdivision. J. Eng. Mech., 116(8): 1733-1749.
  22. Novak, P., Moffat, A.I.B, Nalurri, C., Narayanan, R. (2007). Hydraulic Structures, 4th edn. Taylor and Francis, Abingdon.
  23. USDA (1994). Gradation design of sand and gravel filters, Chapter 26, Part 633. Nationnal Engineering Handbook.
  24. ICOLD (1994). Embankment dams granular filters and drains, Bulletin 95. CIGB ICOLD.
  25. Calamak, M., Kentel, E., Yanmaz, A.M. (2012). Seepage Analysis through Earth-fill Dams Having Random Fields. 10th International Congress on Advances in Civil Engineering, 17-19 October 2012. Middle East Technical University, Ankara, Turkey.
  26. Geo-Slope International Ltd. (2012). GeoStudio Add-Ins Programming Guide and Reference. Calgary, Canada.
  27. Carsel, R.F, Parrish, R.S. (1988). Developing joint probability distributions of soil water retention charasteristics. Water Resour. Res., 24(5): 755–769.
  28. DeCoursey, W.J. (2003). Statistics and Probability for Engineering Applications. Newnes.