LỜI CẢM ƠN Với sự nỗ lực của bản thân cùng sự giúp đỡ tận tình của thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã giúp tác giả đã hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đế[.]
LỜI CẢM ƠN Với nỗ lực thân giúp đỡ tận tình thầy cơ, đồng nghiệp, bạn bè gia đình giúp tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái, người hướng dẫn trực tiếp vạch định hướng khoa học cho luận văn Xin cảm ơn Nhà trường, thầy cô giáo Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng đào tạo Đại học sau Đại học giúp đỡ thời gian tác giả học tập nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp Viện kỹ thuật tài nguyên nước – Trường đại học thủy lợi tạo điều kiện, giúp đỡ cho tác giả trình học tập hoàn thiện luận văn Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, anh em gia đình tạo điều kiện cho tác giả hồn thành q trình học tập viết luận văn Hà Nội, ngày 22 tháng 08 năm 2014 Học viên cao học Nguyễn Văn Trưởng BẢN CAM KẾT Tên đề tài luận văn: “ Nghiên cứu lựa chọn mặt cắt hợp lý hồ chứa Hà Động – Quảng Ninh ” Tôi xin cam đoan đề tài luận văn tơi hồn tồn làm Những kết nghiên cứu không chép từ nguồn thông tin khác Nếu vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm, chịu hình thức kỷ luật Nhà trường Học viên Nguyễn Văn Trưởng Mục lục Mục lục Danh mục hình vẽ Danh mục bảng biểu Mở đầu CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG VÀ GIẢI PHÁP CHÔNG THẤM CỦA ĐẬP 1.1 Tổng quan đập vật liệu địa phương 1.2 Nguyên nhân gây dòng thấm yếu tố ảnh hưởng 10 1.3 Phân loại tốn thấm mục đích việc tính thấm 11 1.4 Một số giải pháp chống thấm đập dùng phổ biến 12 1.4.1 Thiết bị chống thấm cho thân đập 13 1.4.2 Thiết bị chống thấm cho đập 18 1.5 Một số dạng mặt cắt đập đất dùng phổ biến Việt Nam 21 1.5.1 Đập có màng chống thấm mỏng: 21 1.5.2 Đập đồng chất: 22 1.5.3 Đập nhiều khối: 23 1.6 Kết luận chương 24 CHƯƠNG 2.CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THẤM, TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH QUA ĐẬP 26 2.1 Mục đích sơ đồ tính tốn 26 2.1.1 Mục đích tính tốn: 26 2.1.2 Sơ đồ tính tốn: 26 2.2 Các phương pháp tính tốn thấm 28 2.2.1 Tính tốn thấm phương pháp học chất lỏng 29 2.2.2 Tính tốn thấm phương pháp phân tử hữu hạn 30 2.3 Các phương pháp tính ổn định 32 2.3.1 Tính tốn ổn định phương pháp cân giới 32 2.3.2 Tính toán ổn định phương pháp phần tử hữu hạn 35 2.4 Lựa chọn phần mềm tính toán 36 2.4.1 Giới thiệu tổng quan SEEP/W 37 2.4.2 Giới thiệu tổng quan SOLPE/W 38 2.5 Kết luận chương 38 CHƯƠNG 3.TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH CÁC LOẠI MẶT CẮT, CÁC HÌNH THỨC CHỐNG THẤM CỦA HỒ HÀ ĐỘNG 40 3.1 Tổng quan đập Hà Động – Quảng Ninh 40 3.1.1 Vị trí địa lý 40 3.1.2 Nhiệm vụ cơng trình 40 3.1.3 Các tiêu thiết kế 40 3.1.4 Đặc điểm địa chất tuyến đập 45 3.2 Đề xuất số mặt cắt hợp lý cho hồ Hà Động – Quảng Ninh 47 3.2.1 Phương án 1: 47 3.2.2 Phương án 2: 49 3.2.3 Phương án 3: 50 3.2.4 Phương án 4: 51 3.3 Tính tốn thấm, ổn định cho mặt cắt hồ Hà Động – Quảng Ninh .53 3.4 Kết luận chương 56 CHƯƠNG 4.LỰA CHỌN MẶT CẮT ĐẬP ĐẤT KINH TẾ CỦA HỒ HÀ ĐỘNG 57 4.1 Đề xuất kinh tế cho mặt cắt đập 57 4.2 Tính tốn khả tận dụng vật liệu cho mặt cắt đập 59 4.2.1 Tình hình vật liệu đắp đập địa phương 59 4.2.2 Vật liệu sử dụng đắp đập 67 4.3 Tính tốn kinh tế cho phương án mặt cắt đập 68 4.3.1 Lựa chọn phần mềm tính tốn 68 4.3.2 Tính tốn kinh tế cho phương án 69 4.4 Kết luận chương 71 Kết luận kiến nghị 73 Tài liệu tham khảo 75 Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Đập thủy điện Hịa Bình đập thủy điện Đa Mi (đập đá đổ, lõi giữa) Hình 1.2 Đập thủy điện Thác Bà (đá đổ, lõi giữa) Hình 1.3 Đập hồ Gị Miếu (Thái Ngun) đập hồ sơng Sắt (Ninh Thuận) Hình 1.4 Vị trí tường chống thấm thân đập 13 Hình 1.5 Nối tiếp thiết bị chống thấm 14 Hình 1.6 Tường nghiêng chống thấm chất dẻo 16 Hình 1.7 Mặt cắt đập đá đổ dùng mặt bê tông chống thấm 18 Hình 1.8 Sân trước kết hợp tường nghiêng chống thấm 19 Hình 1.9 Cừ chống thấm 20 Hình 1.10 Đập có tường nghiêng mềm (đất sét) 22 Hình 1.11 Đập đồng chất 23 Hình 1.12 Mặt cắt đập nhiều khối 24 Hình 2.1 Sơ đồ khối xác định cận 28 Hình 2.2 Minh họa mặt hàm xấp xỉ H phần tử 31 Hình 3.1 Mặt cắt đập phương án 49 Hình 3.2 Mặt cắt đập phương án 50 Hình 3.3 Mặt cắt đập phương án 51 Hình 3.4 Mặt cắt đập phương án 52 Hình 4.1 Biểu đồ hệ số an toàn ứng với MNDGC phương án 59 Hình 4.2 Biểu đồ hệ số an toàn ứng với MNDBT phương án 59 Hình 4.3 Biểu đồ giá trị tổng mức đầu tư 71 Danh mục bảng biểu Bảng 1.1 Thống kê số đập VLĐP nước ta Bảng 1.2 Độ vượt cao tường chống thấm so với MNDBT 15 Bảng 2.1 Hệ số an toàn ổn định 28 Bảng 3.1 Các thông số đập PA1 48 Bảng 3.2 Chỉ tiêu lý khối đất đắp thân đập PA1 48 Bảng 3.3 Các thông số đập PA2 49 Bảng 3.4 Chỉ tiêu lý khối đất đắp thân đập PA2 49 Bảng 3.5 Các thông số đập PA3 50 Bảng 3.6 Chỉ tiêu lý khối đất đắp thân đập PA3 51 Bảng 3.7 Các thông số đập PA4 51 Bảng 3.8 Chỉ tiêu lý khối đất đắp thân đập PA4 52 Bảng 3.9 Trị số [J] cp ứng với loại đất cấp cơng trình 53 Bảng 3.10 Hệ số an toàn ổn định nhỏ mái đập [K] cp 54 Bảng 3.11 Tổng hợp Gradient thấm phương án 54 Bảng 3.12 Tổng hợp hệ số an toàn ổn định phương án 55 Bảng 4.1 Bảng tổng hợp thông số phương án 57 Bảng 4.2 Bảng tổng hợp Gradient thấm phương án 58 Bảng 4.3 Bảng tổng hợp tính tốn hệ số ổn định phương án 58 Bảng 4.4 Bảng tiêu lý đất đắp từ mỏ vật liệu 65 Bảng 4.5 Bảng thống kê trữ lượng mỏ vật liệu 66 Bảng 4.6 Bảng tổng hợp khối lượng cự ly vận chuyển phương án 70 Bảng 4.7 Bảng tổng hợp mức đầu tư phương án 71 Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Đập vật liệu địa phương sử dụng rộng rãi giới Việt Nam có nhiều ưu điểm: Sử dụng vật liệu chỗ, giá thành rẻ, công nghệ thi công đơn giản, phù hợp với nhiều loại địa hình địa chất Trên giới có cơng trình đập đất cao hàng trăm mét đập Oroville Mỹ cao 224m, đập Xerơ Pôngxông Pháp cao 122m, đập Mattmark Thụy sĩ cao 115m Ở Việt Nam: Đập vật liệu địa phương thông dụng, chiếm đại đa số tổng số loại đập nước Theo số liệu điều tra 1992, không kể hồ đập lớn ngành lượng quản lý có đến 445 hồ cao 10m hàng ngàn đập nhỏ Có đập cao hàng trăm mét điển đập thủy điện Hịa Bình cao 120m, đập Dầu Tiếng Tây Ninh, đập Kẽ gỗ Hà Tĩnh Bên cạnh ưu điểm trên, đập vật liệu địa phương thường dễ rủi ro hư hỏng Một số cố đập vật liệu đia phương như: Vỡ đập Vệ Vừng Nghệ An, đập Sông Mực Thanh Hóa, cố đập Cà Giây tỉnh Bình Thuận mà điển hình đập Suối Trầu xây dựng năm 1977 bị vỡ đến lần: lần thứ vỡ đập năm 1977, lần thứ hai vỡ đập năm 1978, lần thứ ba cố rị đập năm 1980, lần thứ tư vỡ đập phụ năm 1983 Có nhiều nguyên nhân gây hư hỏng: Lũ tràn đỉnh đập, sạt mái thượng lưu bão lớn, Thấm mạnh sủi vai đập nguyên nhân thấm đóng vai trị quan trọng Dòng thấm qua qua thân Đập gây ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến ổn định cơng trình Trong thực tế thiết kế cơng trình thủy lợi, việc nghiên cứu tính thấm quan tâm đặc biệt Nhưng đặc điểm cơng trình thủy lợi thường chịu nhiều ảnh hưởng tàn phá thiên nhiên, mơ hình phương pháp tính tốn chưa thể phản ảnh đầy đủ quy luật tác động phức tạp thực tế Việc tính tốn khả sử dụng vật liệu địa phương trình xây dựng như: Trữ lượng, tiêu lý vật liệu, cự ly vân chuyển vật liệu sử dụng khối lớn có ảnh hưởng trực tiếp tới tính an tồn hiệu kinh tế cơng trình Qua ta nhận thấy đề tài có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao liên quan trực tiếp đến hiệu hệ thống đồng thời vấn đề cấp thiết ngành thủy lợi Vì tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu lựa chọn mặt cắt hợp lý hồ chứa Hà Động – Quảng Ninh” để nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu quan trọng vật liệu địa phương khu vực xây dựng đập hồ chứa, mối liên hệ vật liệu đắp đập tới tính an tồn đập hiệu kinh tế cơng trình Tìm hiểu phương pháp tính tốn thấm ổn định đập đất So sánh ưu nhược điểm phương pháp đó, từ lựa chọn phần mềm tính tốn phù hợp với đặc điểm cơng trình Lựa chọn mặt cắt hợp lý đập đất sở đảm bảo an toàn thấm, ổn định nhằm tận dụng vật liệu địa phương đảm bảo an toàn kỹ thuật hiệu kinh tế Áp dụng cho hồ chứa Hà Động – Quảng Ninh Phương pháp nghiên cứu luận văn - Phương pháp điều tra thực địa phân tích thống kê - Phương pháp kế thừa nghiên cứu - Phương pháp sử dụng mơ hình tốn Kết dự kiên đạt - Tổng quan đập vật liệu địa phương - Tổng quan vấn đề thấm ổn định đập đất Việt Nam - Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thấm ổn đinh đập - Tổng kết phương pháp tính thấm ổn định đập đất nay, ưu nhược điểm phương pháp - Đánh giá so sánh mặt cắt đập ứng với loại vật liệu địa phương đảm bảo an toàn kỹ thuật hiệu kinh tế Áp dụng cho đập Hà Động – Quảng Ninh Bố cục luận văn MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Mục đích luận văn Phạm vi nghiên cứu luận văn Phương pháp nghiên cứu luận văn Các kết đạt luận văn Nội dung bố cục luận văn CHƯƠNG 1: Tổng quan đập vật liệu địa phương giải pháp chống thấm đập 1.1 Tổng quan đập vật liệu địa phương 1.2 Nguyên nhân gây dòng thấm yếu tố ảnh hưởng 1.3 Phân loại toán thấm mục đích việc tính thấm 1.4 Một số giải pháp chống thấm đập dung phổ biến 1.5 Một số dạng mặt cắt đập dùng phổ biến Việt Nam 1.6 Kết luận chương CHƯƠNG 2: Các phương pháp tính tốn thấm, tính tốn ổn định qua đập 2.1 Mục đích sơ đồ tính tốn 2.2 Các phương pháp tính tốn thấm 2.2.1 Tính tốn thấm phương pháp học chất lỏng 10 11 12 13 14 15 16 17 18 50.000 48.000 46.000 44.000 42.000 40.000 38.000 36.000 1,485 48 1,48 1,475 Series 1,47 1,465 1,46 Phương án Phương án Phương án Phương án 1,46 1,44 1,42 1,4 1,38 Series 1,36 1,34 1,32 1,3 Phương án Phương án Phương án Phương án TT Phương án Phương án I Phương án II Phương án III Phương án IV TT Phương án Phương án Phương án Phương án Series1 TT TT mức đầu 41.100 43.228 48.572 46.858 Phương án Hệ số an Ghi ổ s1 es1 Phương án 1,475 95>K > 1,3 Phương án 1,471 95>K > 1,3 Phương án 1,484 95>K > 1,3 Phương án 1,481 95>K > 1,3 TT Phương án Phương án Hệ số an Ghi ổ 95>K > 1,3 1,417 Phương án 1,449 95>K > 1,3 Phương án 1,355 95>K > 1,3 Phương án 1,37 95>K > 1,3 (đổng) 45.209.679.461 47.550.660.858 53.429.449.389 51.543.570.514 Tổng mức