Đánh giá an toàn đập bê tông trọng lực trên cơ sở hồ sơ lưu trữ và số liệu quan trắc, áp dungnj cho đập bản chát

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRỊNH TIẾN DŨNG ĐÁNH GIÁ AN TỒN ĐẬP BÊ TƠNG TRỌNG LỰC TRÊN CƠ SỞ HỒ SƠ LƯU TRỮ VÀ SỐ LIỆU QUAN TRẮC, ÁP DỤNG CHO ĐẬP BẢN CHÁT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRỊNH TIẾN DŨNG ĐÁNH GIÁ AN TỒN ĐẬP BÊ TƠNG TRỌNG LỰC TRÊN CƠ SỞ HỒ SƠ LƯU TRỮ VÀ SỐ LIỆU QUAN TRẮC, ÁP DỤNG CHO ĐẬP BẢN CHÁT Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60.58.02.02 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS Nguyễn Chiến HÀ NỘI, NĂM 2015 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chun ngành xây dựng cơng trình thủy với đề tài “Đánh giá an tồn đập bê tơng trọng lực sở hồ sơ lưu trữ số liệu quan trắc, áp dụng cho đập Bản Chát” kết q trình cố gắng khơng ngừng thân giúp đỡ, động viên khích lệ thầy, bạn bè đồng nghiệp người thân Qua trang viết tác giả xin gửi lời cảm ơn tới người giúp đỡ thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua Tơi xin tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc thầy giáo GS.TS Nguyễn Chiến trực tiếp tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn thầy tham gia giảng dạy Cao học trường Đại học Thủy lợi truyền đạt cho tri thức khoa học quý giá Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, khoa Cơng trình Bộ mơn Thủy cơng tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu khoa học Cuối tơi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp – đơn vị công tác giúp đỡ tơi q trình học tập thực Luận văn TÁC GIẢ Trịnh Tiến Dũng LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Trịnh Tiến Dũng MỤC LỤC MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .1 II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI III CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .3 IV KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC VÀ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN ĐẬP 1.1 TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC 1.1.1 Lịch sử phát triển 1.1.2 Ứng dụng công nghệ xây dựng đập bê tông trọng lực 1.1.3 Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực Việt Nam 1.2 CÁC KHẢ NĂNG MẤT AN TOÀN CỦA ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC 11 1.2.1 Nứt .11 1.2.2 Thấm rò rỉ nước .15 1.2.3 Động đất kích thích (đối với đập cao) 18 1.3 TÌNH HÌNH LẮP ĐẶT VÀ SỬ DỤNG SỐ LIỆU QUAN TRẮC ĐẬP BÊ TÔNG Ở NƯỚC TA 20 1.3.1 Tình hình lắp đặt thiết bị quan trắc đập xây dựng 20 1.3.2 Tình hình sử dụng số liệu quan trắc 21 1.4 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN 22 1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 22 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG SỐ LIỆU QUAN TRẮC ĐỂ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN ĐẬP BÊ TÔNG 23 2.1 ĐÁNH GIÁ AN TỒN CỦA ĐẬP BÊ TƠNG TRỌNG LỰC .23 2.1.1 Đánh giá kết công tác quản lý đập 23 2.1.2 Kiểm tra, phân tích tài liệu đo đạc, quan trắc đập .23 2.1.3 Kiểm tra, đánh giá chất lượng an toàn đập 24 2.1.4 Kiểm tra tình trạng bồi lắng hồ chứa 24 2.1.5 Tính tốn lũ, khả xả lũ hồ chứa theo tiêu chuẩn thiết kế đập hành tài liệu khí tượng thuỷ văn thay đổi địa hình, địa mạo cập nhật .25 2.1.6 Đánh giá khả phòng chống lũ cơng trình 25 2.1.7 Tổ chức, cá nhân kiểm định lập báo cáo chi tiết chịu trách nhiệm trước pháp luật kết kiểm định .25 2.2 CÁC QUI ĐỊNH VỀ LẮP ĐẶT VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG THIẾT BỊ QUAN TRẮC ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC 25 2.2.1 Thành phần khối lượng quan trắc 25 2.2.2 Nguyên tắc bố trí thiết bị quan trắc giám sát cơng trình: 26 2.2.3 Kết nối thiết bị quan trắc .36 2.2.4 Cấp điện 36 2.2.5 Lưu xử lý liệu 37 2.3 ĐÁNH GIÁ VỀ THẤM QUA THÂN VÀ NỀN ĐẬP 38 2.3.1 Thấm qua thân đập .38 2.3.2 Thấm qua đá đáy cơng trình 40 2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến áp lực thấm lưu lượng thấm qua đập thực tế 49 2.4 ĐÁNH GIÁ VỀ ỔN ĐỊNH CỦA ĐẬP 50 2.4.1 Ổn định trượt .50 2.4.2 Tính tốn ổn định lật 52 2.5 ĐÁNH GIÁ VỀ ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ CỦA ĐẬP 53 2.5.1.Về ứng suất 53 2.5.2 Biến dạng theo phương dọc trục đập 53 2.5.3 Biến dạng tương đối hai phía khe theo phương ngang ( thượng – hạ lưu ) đứng .54 2.5.4 Độ nghiêng đập .54 2.5.5 Độ lún đập .54 2.6.ĐÁNH GIÁ VỀ NHIỆT ĐỘ TRONG THÂN ĐẬP 54 2.6.1.Giai đoạn thi công 54 2.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 55 CHƯƠNG ỨNG DỤNG ĐÁNH GIÁ AN TỒN ĐẬP CHO CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN BẢN CHÁT 56 3.1 GIỚI THIỆU VỀ CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN BẢN CHÁT 56 3.1.1 Vị trí cơng trình 56 3.1.2 Nhiệm vụ cơng trình .56 3.1.3 Cấp công trình 57 3.1.4 Một số nét khái quát Dự án xây dựng cơng trình 57 3.2 THU THẬP CÁC SỐ LIỆU ĐO ĐẠC VÀ QUAN TRẮC ĐẬP TỪ KHI VẬN HÀNH ĐẾN NAY .59 3.2.1 Tổng quan hệ thống quan trắc đập thủy điện Bản Chát 59 3.2.2.Đánh giá công tác lắp đặt thiết bị quan trắc .68 3.2.3.Đánh giá trạng thiết bị quan trắc, xử lý thiết bị khơng có tín hiệu, số liệu đo khơng tin cậy 70 3.2.4.Đánh giá công tác thu thập xử lý số liệu quan trắc 72 3.3 TÍNH TỐN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH ĐẬP THEO HIỆN TRẠNG CƠNG TRÌNH ỨNG VỚI TRƯỜNG HỢP MỰC NƯỚC HỒ Ở MNDBT, MNLTK, MNLKT 72 3.3.1 Các số liệu đầu vào 72 3.3.2 Tính tốn theo tiêu chuẩn Việt Nam, Nga 75 3.4 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TỐN 83 3.4.1 Kết tính tốn theo tiêu chuẩn Việt Nam .83 3.4.2 Kết tính tốn theo tiêu chuẩn Mỹ 83 3.5 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ĐỂ HỒN THIỆN QUY TRÌNH THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT, ĐO ĐẠC VÀ SỬ DỤNG SỐ LIỆU QUAN TRẮC 83 3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG III 85 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 86 I KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN 86 II HẠN CHẾ, TỒN TẠI 87 III HƯỚNG TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 Tiếng Việt 88 Tiếng Anh 89 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 : Thi cơng bê tơng đầm lăn thủy điện Sơn La .7 Hình 1-2 Đập PleiKrong tỉnh KomTum 10 Hình 1-3 Đập Sơn La tỉnh Sơn La 10 Hình 1-4 Cận cảnh vết nứt ngày lan rộng thân đập thủy điện Sông Tranh 12 Hình 1-5.Thấm tiết vơi nhà máy thủy điện Thác Bà thủy điện Hịa Bình 15 Hình 2-2 Các biểu đồ áp lực đẩy ngược dòng nước mặt tiếp giáp đập đá có chống thấm thiết bị tiêu nước 44 Hình 2-3 - Sơ đồ tác động lực dòng thấm đập .45 Hình 2-4 Sơ đồ chống thấm thoát nước đập .49 Hình 2-5 :a.Sơ đồ tính tốn ổn định mặt trượt nghiêng thượng lưu 52 b Xử lý chống trượt đập nghiêng hạ lưu 52 Hình 3-1.Mặt cắt dọc đập 58 Hình 3-2: Sơ đồ bố trí mặt cắt quan trắc 62 Hình 3-3: Sơ đồ bố trí TBQT mặt cắt quan trắc 1-1 63 Hình 3-4: Sơ đồ bố trí TBQT mặt cắt quan trắc 2-2 64 Hình 3-5: Sơ đồ bố trí TBQT mặt cắt quan trắc 3-3 65 Hình 3-6: Sơ đồ bố trí TBQT mặt cắt quan trắc 4-4 66 Hình 3-7: Sơ đồ bố trí TBQT mặt cắt quan trắc 5-5 67 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1 Danh sách đập bê tông trọng lực lớn xây dựng Việt Nam năm 2013 .9 Bảng 2-1 Thành phần khối lượng quan trắc .26 Bảng 2-2 Các trị số h m /H tt h t /H tt .46 Bảng 2-3 Gradien cho phép cột nước màng chống thấm đá .47 Bảng 3-1: Tổng hợp thiết bị quan trắc cho hạng mục cơng trình .60 Bảng 3-2: Số đo Piezometer đập .73 Bảng 3-3: Bảng tiêu lý đá 74 Bảng 3-4 Chỉ tiêu lý bê tơng RCC thí nghiệm .74 Bảng 3-5: Bảng tổ hợp tải trọng 79 Bảng 3-6: Bảng kết tính tốn 79 Bảng 3-7: Bảng kết tính tốn theo tiêu chuẩn Mỹ 83 m h1 46,1 m m ho 46,1 m Sin 0,861 m Gèc gia tèc 59,4 ®é Cos 0,509 m 37,824 m 18,912 m m X Y 6956 7224,10 m2 69,44 46,06 260,77 m2 6,59 17,58 0,00 0,0 m2 m2 0,00 -1 Bảng 05 B đIểm biên cuôI đáy đập MT (T.m) T đIểm râm -312495,41 -11798,78 0,00 -1915,88 3960,61 -33538,46 -269,66 -21655,93 -274,47 -377987,98 0,00 0,00 0,00 285682,08 -11866,82 -21354,35 252460,90 27,1 m TÊn TÊn 0,267 0,2 Sè liƯu tÝnh to¸n : * MNTL 477,31 m Cột nước thượng lưu * MNbùn cát 408,41 m Chiều sâu bùn cát 54,41 * MNHL 382,75 m Cột nước hạ lưu 28,75 * El Đất đắp thượng lưu 354,00 m Chiều sâu đẩy 28,75 * El Đất đắp hạ lưu 354,00 m Cột nước thấm 94,56 * El đáy đập 354,00 m Cột nước tràn * El ngưỡng tràn 354,00 m Chiều cao đất đắp TL * Trọng lượng riêng Chiều cao đất đắp HL - bêtông 2,4 T/m - Diện tích bê tông CT trụ pin - Bê tông đầm lăn 2,4 T/m - Diện tích bê tông - bê tông cốt thép 2,4 T/m - nước - bùn cát ( đẩy ) T/m 0,6 T/m - Diện tích nước chân đập - Diện tích nước tràn : - Diện tích đất đắp thượng lưu - Diện tích đất đắp hạ lưu * Chiều dài đáy đập 104,2 m * Chỉ tiêu c¬ lý líp nỊn ϕ 38 f 0,78129 C o 20 (T/m ) * Chỉ tiêu lý bùn cát tang(45-/2) ( đẩy ) 14 o 0,78129 0,6 * Chỉ tiêu lý đất đắp o 123,31 123,31 γ ( ®Èy nỉi ) T/m tang(45-/2) tang(45+/2) kết tính toán ổn định trượt ứng suất - đập dâng TH : Tổ hợp đặc biệt TT Tên lực Ký hiệu n Giá trị (T) tC (m) MC (T.m) tT (m) áp lực nước thượng lưu Wnt 7602,7 41,103 -312495,41 41,10 ¸p lùc bïn c¸t Wbc 1,2 650,55 18,137 -11798,78 18,14 áp lực đất đắp TL Wđt 1,2 0,00 0,00 0,00 0,00 áp lực sóng Fs 20,11 95,25 áp lực nước hạ lưu Wnh -413,28 áp lực đất đắp HL Lưc quán tính động đất bê tông đập áp lực bùn cát tăng thêm động đất áp lực nước TL tăng thêm động đất áp lực nước HL tăng thêm động đất Tổng lực ngang W®h 0,8 F® 1,1 Fbcd 1,1 #REF! 18,137 #REF! 18,14 Fntd 1,1 #REF! #REF! #REF! #REF! Fnhd 1,1 #REF! #REF! #REF! #REF! 10 9,58 -1915,88 95,25 3960,61 9,58 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! 11 ¸p lùc ®Èy nỉi Pn -2995,75 52,10 -156078,58 0,00 12 ¸p lùc thÊm Pt 0,00 0,00 0,00 -52,10 13 Träng l­ỵng n­íc th­ỵng l­u Gnt 0,00 0,00 0,00 -52,10 14 Trọng lượng công trình Gb 0,95 69,44 1143818,68 17,34 16 Trọng lượng nước hạ lưu Gnh 17 Lực quán tính Đ.Đ Gđ 1,1 Tổng lực đứng 18 L­c dÝnh 16470,95 260,77 #REF! #REF! #REF! T 6,59 2084,00 1719,10 #REF! #REF! -45,51 #REF! Hệ số ổn định trượt Tổng mô men gây lật: Tổng mô men chống lật: Hệ số ổn định lật #REF! #REF! T.m 1149498,39 T.m #REF! e #REF! σmax #REF! σmin #REF! m m m m 37,824 m 18,912 m m X Y 6956 7224,10 m2 69,44 46,06 260,77 m2 6,59 17,58 0,00 0,00 0,00 m2 m2 -1 Bảng 05 B đIểm biên cuôI đáy đập MT (T.m) T đIểm râm -312495,41 -11798,78 0,00 -1915,88 3960,61 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF! 0,00 0,00 0,00 285682,08 -11866,82 #REF! #REF! m TÊn TÊn #REF! 0,2 Sè liƯu tÝnh to¸n : * MNTL 475,00 m Cột nước thượng lưu * MNbùn cát 408,41 m Chiều sâu bùn cát 54,41 * MNHL 370,85 m Cột nước hạ lưu 16,85 * El Đất đắp thượng lưu 354,00 m Chiều sâu đẩy 16,85 * El Đất đắp hạ lưu 354,00 m Cột nước thấm 104,15 * El đáy đập 354,00 m Cột nước tràn 121,00 * El ngưỡng tràn 354,00 m Chiều cao đất đắp TL 0,00 * Trọng lượng riêng Chiều cao đất đắp HL 0,00 - bêtông 2,4 T/m Hệ số đặc trưng động học: - Bê tông đầm lăn 2,4 T/m - Diện tích bê tông - bê tông cốt thÐp 2,4 T/m HƯ sè ®éng ®Êt K - nước - bùn cát ( đẩy ) T/m 0,6 T/m - Diện tích nước chân đập - Diện tích nước tràn : - Diện tích đất đắp thượng lưu - Diện tích đất đắp hạ lưu * Chiều dài đáy đập 104,2 m * Chỉ tiêu lý lớp 38 f 0,78129 C o 20 (T/m ) * Chỉ tiêu lý bùn cát tang(45-/2) ( đẩy ) 14 o 0,78129 0,6 * Chỉ tiêu lý đất ®¾p ϕ o 121,00 1,5 0,05 γ ( ®Èy næi ) T/m tang(45-ϕ/2) tang(45+ϕ/2) kÕt tính toán ổn định trượt ứng suất - đập dâng TH : Tổ hợp đặc biệt TT Tên lực Ký hiệu n Giá trị (T) tC (m) MC (T.m) tT (m) áp lực nước thượng l­u Wnt 7320,5 40,333 -295260,17 40,33 ¸p lùc bïn c¸t Wbc 1,2 650,55 18,137 -11798,78 18,14 ¸p lực đất đắp TL Wđt 1,2 0,00 0,00 0,00 0,00 ¸p lùc sãng Fs 0,00 0,00 0,00 ¸p lùc n­íc h¹ l­u Wnh -141,96 ¸p lực đất đắp HL Lưc quán tính động đất bê tông đập áp lực bùn cát tăng thêm động đất áp lực nước TL tăng thêm động đất áp lực nước HL tăng thêm động đất Tổng lực ngang Wđh 0,8 Fđ 1,1 Fbcd 1,1 14,87 18,137 -269,66 18,14 Fntd 1,1 402,63 50,82 -20461,53 50,82 Fnhd 1,1 7,81 7,08 10 5,62 797,35 5,62 728,12 46,062 -33538,46 46,06 - 8982,51 11 ¸p lùc ®Èy nỉi Pn -1755,77 12 ¸p lùc thÊm Pt #REF! 13 Träng l­ỵng n­íc th­ỵng l­u Gnt 14 Trọng lượng công trình Gb 0,95 16 Trọng lượng nước hạ lưu Gnh 17 Lực quán tính Đ.Đ Gđ 1,1 Tổng lực đứng 18 Lưc dính 0,00 16470,95 -55,26 7,08 -360586,50 52,10 #REF! 0,00 -91475,62 #REF! 0,00 #REF! 0,00 -52,10 69,44 1143818,68 17,34 78,31 3,61 282,92 -48,49 -1231,18 69,44 -85498,90 17,34 #REF! T 0,00 2084,00 #REF! HÖ số ổn định trượt Tổng mô men gây lật: Tổng mô men chống lật: Hệ số ổn định lật #REF! #REF! T.m 1144898,95 T.m #REF! 1,1842 e #REF! σmax #REF! σmin #REF! m h1 46,1 m m ho 46,1 m Sin 0,861 m Gèc gia tèc 59,4 ®é Cos 0,509 m m 41,66 20,83 m m X Y 6956 7224,10 m 69,44 46,06 78,31 m 3,61 9,633 0,00 m m2 m2 0 -1 B¶ng 05 B đIểm biên cuôI đáy đập MT (T.m) T đIểm r©m -295260,17 -11798,78 0,00 0,00 797,35 -33538,46 -269,66 -20461,53 -55,26 -360586,50 0,00 #REF! 0,00 285682,08 -3796,97 -21354,35 #REF! 27,1 m TÊn TÊn #REF! 0,2 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRỊNH TIẾN DŨNG ĐÁNH GIÁ AN TỒN ĐẬP BÊ TƠNG TRỌNG LỰC TRÊN CƠ SỞ HỒ SƠ LƯU TRỮ VÀ SỐ LIỆU QUAN TRẮC, ÁP DỤNG CHO ĐẬP BẢN CHÁT... TÔNG TRỌNG LỰC VÀ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN ĐẬP 1.1 TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC 1.1.1 Lịch sử phát triển Đập bê tông trọng lực loại đập dùng vật liệu bê tông để xây dựng đập, đập dùng trọng. .. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG SỐ LIỆU QUAN TRẮC ĐỂ ĐÁNH GIÁ AN TỒN ĐẬP BÊ TƠNG 23 2.1 ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CỦA ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC .23 2.1.1 Đánh giá kết công tác quản lý đập