Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng sét xi măng đến tính thấm của đập đất khu vực miền Trung

Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng sét xi măng đến tính thấm của đập đất khu vực miền Trung nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng sét - xi măng đến tính thấm của đập đất có tính thấm lớn ở khu vực miền Trung.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG SÉT-XI MĂNG ĐẾN TÍNH THẤM CỦA ĐẬP ĐẤT KHU VỰC MIỀN TRUNG Nguyễn Văn Hồng Chi cục Thủy lợi Quảng Bình, email: hongnv.live@gmail.com GIỚI THIỆU CHUNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Theo thống kê Tổng cục Thủy lợi, nước ta có tổng cộng 6648 hồ chứa, chủ yếu tập trung khu vực phía Bắc miền Trung Do đặc điểm địa hình thuận lợi, nên số lượng hồ chứa khu vực Bắc Trung Bộ lớn, chiếm tới 31% tổng số hồ chứa nước Tuy nhiên hầu hết hồ chứa xây dựng từ trước năm 1990 kết cấu thân đập sử dụng vật liệu địa phương với chất lượng khơng hồn tồn đảm bảo Đặc biệt với đập đất sử dụng vật liệu chỗ khu vực miền Trung, Tây Nguyên thường có tỉ lệ sạn sỏi cao kết hợp công nghệ đầm nén nên đa số đập có tượng ổn định thấm, nguy bị xói thành dịng qua thân đập Với tình hình trên, việc chống thấm để đảm bảo an toàn hồ chứa vấn đề quan trọng cấp bách Một giải pháp hiệu thường lựa chọn Việt Nam biện pháp khoan Đối với phương pháp khoan phụt, có cơng nghệ 1 thường áp dụng khoan dạng nút bịt, khoan kiểu chiếm chỗ (ép đất), khoan kiểu thẩm thấu khoan áp lực cao (Jet-grouting) Về chất, dạng công nghệ có điểm chung sử dụng biện pháp để đưa vật liệu dạng hạt mịn có tác dụng chống thấm vào kẽ rỗng thân đập Các vật liệu lấp nhét phổ biến dùng phương pháp khoan thường xi măng, bột sét, bentonite, vôi, tro bay… Để áp dụng phương pháp cách có hiệu việc nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ phụ gia cần thiết Vì vậy, mục tiêu báo nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng sét - xi măng đến tính thấm đập đất có tính thấm lớn khu vực miền Trung Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm thí nghiệm phịng tiến hành vật liệu đắp đập Trung Thuần, tỉnh Quảng Bình đập Suối Rùn, tỉnh Bình Định Các tiêu lý đất thành phần hạt, độ ẩm, khối lượng riêng, giới hạn chảy, giới hạn dẻo, đặc trưng đầm nén, tính kháng cắt, tính nén lún, tính thấm xác định nghiên cứu 36 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Các tiêu lý đất Các kết thí nghiệm xác định tiêu vật lý mẫu đất trình bày Bảng Bảng Kết phân tích hạt cho thấy vật liệu sử dụng đắp đập Trung Thuần đập Suối Rùn đất sét pha chứa sạn sỏi, có đường kính cỡ hạt sau: D60 = 1,5 - 5,0 mm; D30 = 0,2 – 0,5 mm; D10 = 0,03 - 0,04 mm đất đắp đập Trung Thuần D60 = 1,0 - 4,0 mm; D30 = 0,3 - 0,6 mm; D10 = 0,04 - 0,05 mm đất đắp đập Suối Rùn Hệ số đồng hạt loại đất Cu > 10 hệ số cấp phối Cc = 0,2 0,5 Như vậy, theo TCVN 8217-2009 vật liệu có chất lượng cấp phối tương đối tốt thỏa mãn hệ số đồng hạt chưa hoàn toàn thỏa mãn hệ số cấp phối Bảng Thành phần hạt đất thí nghiệm Nhóm hạt Sạn sỏi (%) Cát Bụi Sét Đập Trung Thuần 49,3 23,6 14,9 12,3 Đập Suối Rùn 39,4 31,1 20,2 9,4 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Bảng Chỉ tiêu vật lý đất thí nghiệm Như vậy, loại vật liệu đắp đập Trung Thuần đập suối Rùn thoả Loại Wo WL Wp Gs IP mãn điều kiện sức chịu tải, sức kháng đất (%) (%) (%) cắt, tính biến dạng khơng thoả mãn Đập u cầu tính thấm Vì vậy, cần thiết đề Trung 28,6 2,72 34,8 25,7 9,1 xuất giải pháp nhằm đảm bảo yêu cầu chống Thuần thấm cho thân đập Một giải Đập pháp hiệu thường lựa chọn 26,2 10,3 Suối 25,7 2,71 36,5 Việt Nam biện pháp khoan bổ sung Rùn phụ gia chống thấm Sét xi măng thường Ghi chú: Wo : Độ ẩm; Gs: tỷ trọng hạt; WL: sử dụng phương pháp khoan Giới hạn chảy; WP : Giới hạn dẻo; IP : số giá thành hạ loại vật liệu phổ biến dẻo 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng sét xi Các tiêu học đất thí măng đến tính thấm đập Trung Thuần nghiệm trình bày Bảng Kết - Quảng Bình thí nghiệm tiêu học cho thấy đất 3.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng sét đắp đập Trung Thuần có sức chịu tải tính biến dạng trung bình (mơ đun biến dạng Để nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng E=125,5 kG/cm2 , tính kháng cắt trung bình với góc ma sát = 25o 15’, lực dính C= 0,21 sét đến tính thấm đập Trung Thuần, kG/cm2 xác định theo phương pháp cắt nhóm nghiên cứu sử dụng hàm lượng sét nhanh, tính thấm mạnh với hệ số thấm trung là: 1%, 2%, 3%, 5%, 7%, 10% so với tổng khối lượng khơ đất Loại bột sét bình K= 2,1510-4 cm/s Đối với đất đắp đập Suối Rùn yêu sử dụng nghiên cứu sản phẩm cầu sức chịu tải, tính kháng cắt, biến dạng, Công ty Cổ phần Hiệp Phú với hàm nhiên hàm lượng sạn sỏi cao nên lượng SiO2 >60% khơng đảm bảo u cầu tính thấm với hệ số thấm K = 1,0210-4 cm/s (cm/s) Bảng Chỉ tiêu học đất thí nghiệm Loại đất Đập Đập Trung Thuần Suối Rùn W op (%) 13,6 15,2 cm ax (g/cm3) 1,74 1,60  (độ) Tính kháng cắt C (kG/cm2) 25015’ 24024’ 0,21 0,19 Tính nén a (cm /kG) lún Eo (kG/cm2) 0,018 0,020 125,5 113,6 Tính đầm nén Hình Ảnh hưởng hàm lượng sét đến tính thấm vật liệu đắp đập Hình mơ tả quan hệ hàm lượng sét S(%) với hệ số thấm đất K (cm/s) Khi -4 -4 Tính thấm K (cm/s ) 2,15x10 1,02x10 tăng hàm lượng sét, tính thấm vật liệu Ghi chú: Wop : độ ẩm tối ưu, cmax: khối đắp giảm rõ rệt Khi trộn hàm lượng sét lượng riêng khơ lớn nhất, : góc ma sát 1% hệ số thấm giảm 1,7 lần, tăng hàm trong, C: lực dính đơn vị, a: hệ số nén lún, lượng sét lên 3% hệ số thấm giảm 16,5 lần Phụ gia sét đặc biệt phát huy hiệu E o : modul biến dạng, K: hệ số thấm Các kết tương ứng với độ chặt K = 0,95 giảm tính thấm hàm lượng sét > 5% 37 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Nguyên nhân hạt sét với kích thước nhỏ chiếm chỗ lỗ rỗng, làm giảm tính rỗng giảm tính thấm vật liệu 3.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng xi măng Để nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng xi măng đến tính thấm đập Trung Thuần, nhóm nghiên cứu sử dụng hàm lượng xi măng là: 1%, 2%, 3%, 5%, 7%, 10% so với tổng khối lượng khô đất Loại xi măng sử dụng nghiên cứu xi măng Vicem Hoàng Thạch PCB30 Hình mơ tả quan hệ hàm lượng xi mănng XM(%) với hệ số thấm đất K (cm/s) Cũng tương tự phụ gia sét, phụ gia xi măng có tác dụng làm giảm tính thấm vật liệu Tuy nhiên có khác biệt hàm lượng xi măng < 5% có hiệu làm giảm tính thấm tốt so với sét xảy ngược lại mà hàm lượng xi măng >5% Nguyên nhân xảy số phản ứng thuỷ hoá xi măng làm ảnh hưởng đến hiệu giảm tính thấm Bảng Thí nghiệm trộn hỗn hợp sét-xi măng 5% Tỷ lệ hỗn hợp sét-xi măng Hệ số thấm K(cm/s ) Không pha trộn 2,15x10-4 1% sét +4% XM 5,59x10-6 2% sét +3% XM 0,85x10-6 3% sét +2% XM 3,37x10-6 4% sét +1% XM 2,78x10-6 Kết thí nghiệm bảng cho thấy hiệu giảm tính thấm tốt tỷ lệ hỗn hợp 2% sét 3% xi măng Kết tương đồng với sốt nghiên cứu tương tự 2 Vì vậy, kiến nghị sử dụng tỷ lệ hỗn hợp giai đoạn thiết kế sở sử dụng phương pháp khoan chống thấm thân đập KẾT LUẬN Bài báo trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng sét xi măng đến tính thấm vật liệu đắp đập khu vực miền Trung Một số kết luận rút từ thí nghiệm nghiên cứu sau: Sét xi măng có tác dụng làm giảm tính thấm, nhiên hàm lượng xi măng < 5% có hiệu làm giảm tính thấm tốt so với sét xảy ngược lại mà hàm lượng xi măng > 5% Để phát huy hiệu hỗn hợp sét xi măng giải pháp khoan Hình Ảnh hưởng hàm lượng xi măng chống thấm thân đập, giai đoạn thiết đến tính thấm kế sở lựa chọn hàm lượng hỗn hợp 3.2.3 Ảnh hưởng hỗn hợp sét-xi măng sét từ - 5% xi măng từ - 4% Như vật liệu đắp đập có tính V TÀI LIỆU THAM KHẢO thấm mạnh đập Trung Thuần sử dụng giải pháp khoan hỗn hợp sét-xi 1 http://hiepphubentonite.com.vn/tin-tuc/47cong-nghe-thi-cong-khoan-phut-cementmăng để chống thấm cho thân đập Căn set.html vào ảnh hưởng loại vật liệu đến tính thấm vật liệu, kiến nghị sử dụng hỗn hợp 2 Nguyễn Thị Hồng nnk, (2017), Nghiên cứu số giải pháp hoá lý nhằm gia vật liệu sét-xi măng với tỷ lệ từ 5-7% để phát cường vật liệu đắp đập chỗ có tính chất huy đồng thời hiệu loại vật liệu lý đặc biệt Tây Nguyên, Hội nghị Bảng kết liên hệ hệ số thấm với KHTN 2017, Trường Đại học Thủy lợi tổng hỗn hợp sét-xi măng 5% 38 ... nhân hạt sét với kích thước nhỏ chiếm chỗ lỗ rỗng, làm giảm tính rỗng giảm tính thấm vật liệu 3.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng xi măng Để nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng xi măng đến tính thấm đập Trung. .. hàm lượng sét xi măng đến tính thấm vật liệu đắp đập khu vực miền Trung Một số kết luận rút từ thí nghiệm nghiên cứu sau: Sét xi măng có tác dụng làm giảm tính thấm, nhiên hàm lượng xi măng < 5%... giảm tính thấm tốt so với sét xảy ngược lại mà hàm lượng xi măng > 5% Để phát huy hiệu hỗn hợp sét xi măng giải pháp khoan Hình Ảnh hưởng hàm lượng xi măng chống thấm thân đập, giai đoạn thiết đến