Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình thủy: Nghiên cứu tác động động đất đến ổn định định hướng ngang của trụ pin đập tràn cao

LỜI CAM DOAN

“Tên tôi là: Nguyễn Quang Thanh

Học viên: Lớp 24C21

Tôi xin cam đoan đây lä đề tài nghiên cứu khoa học do tôi thực biện dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Phương Dung & G$.TS, Nguyễn Chiến Các thông tin, tà liệu trính dẫn trong luận văn được ghi 18 nguồn gốc Kết quả nêu trong luận văn là trung thực.

Hà nội, tháng 8 năm 2018

Tác giả luận văn

Quang Thanh

LỜI CẢM ƠN

‘Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội được sự

đỡ tin tinh của bạn bè trong lớp cùng với sự nỗ lục phn đầu của bản thân te giả đã day bảo, giúp đỡ tân tình của các thay cô giáo tong Trường Đại học Thủy lợi, sự gi

hoàn thành luận văn Thạc si ky thuật, chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng Công tinh thủy với để tí: “NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG DONG DAT DEN ON ĐỊNH HƯỚNG NGANG CUA TRỤ PIN DAP TRAN CAO”

Để có được thành quả này, trước tiên tác giả xin bay tö lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Phương Dung & GS.TS, Nguyễn Chiến đã tn tình hướng dẫn, bảo và cung

cắp các thông in khoa học cần thiết trong thi gia tác giả thực hiện luận văn này Bên cạnh đó, Tác giả cũng xin chân thin cảm on sâu sắc đến sự giúp đỡ nhiệttình của các thầy cô giáo tại các bộ môn trong Trường Đại học Thủy lợi đã giảng dạy, tạo điều kiện

giúp đờ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Mặc dù tác giả đã hết sức có gắng nhưng do còn hạn chế nhiều về trình độ chuyên môn

của bản thân nên luận văn không trắnh khỏi những thiếu sốt, rất mong nhận được sự

đóng góp ¥ kiến, chỉ bảo của các thầy cô giáo, các bạn đọc để luận văn được hoàn thiện

Xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i LỎI CẢM ON ii MO ĐẦU 1 “Chương 1, TONG QUAN VE DAP TRAN CAO VÀ VAN ĐỀ ON ĐỊNH HƯỚNG NGANG CUA TRY DAP 5

1.1 Tổng quan về xây dựng đập tràn cao 5 1.1.1 Tin hình xây dựng đập be tông trọng lực lớn trên thé giới 5 1.1.2 Tinh hình xây dựng đập Bê tông trong lực ở Việt Nam 8

1.2.2.5 Cầu giao thông “ 1.3 Tổng quan về nghiên cứu ôn định trụ dp trần cao 4 1.3.1 Tu đập trần cao “

1.3.2, Các tiêu chỉ đánh giá an toàn của trụ đập 15

1.3.3, Các khả năng mắt ôn định của trụ đập 16

1.4, Các sự cổ hữ hong của dp có liên quan đến trụ dip „

1.4.1 Đập Sông Tranh 2 = " seo ".

1442 Đập Thủy điện Hồ HO 18

1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu của Luận văn s22 2 24212221710 9

1.6 Ké luận chương 1 lô 'Chương 2 NGHIÊN CỨU TONG QUAT VE ON ĐỊNH HƯỚNG NGANG CUA TRỤ DAP TRAN CAO 20 2.1 Co 86 tinh toán ổn định hướng ngang của trụ 20

221.1 Tác động của động dt en trụ đập " ss 20 2.1.1.1, Ảnh hưởng của động đất lên công tinh 20

2.1.1.2 Động đất ở Việt Nam ¬ 21

2.1.2 Cơ sở phân th ứng suất ~ biển dang của đập khi có động đất 24 2.1.2.1, Các phương pháp phân tích ứng suat- biển dạng 24 2.1.2.2 Phân tích ứng suất biển dạng theo phương pháp phẳn tử hữu hạn 25 2.1.2.3 Phân tích ứng suất biển dạng trong trường hợp có động đất 2ï

2.1.3 Hệ số an toàn én định hướng ngang của trụ đập 2

2.2 Các phương pháp tính toin động đất 28

2.2.1 Phương pháp tin 3%

2.2.2 Phương pháp động lực học 30

2.2.3 Phương pháp lich sử thời gian 2

2.2.4, Tinh ứng suất biển dang tr dp trường hợp có xét tới động đắt 2 2.2.4.1 Cúc tổ hop lực cơ ban 2

2.2.4.2 Ct hte ki có động đất " ss 33

2.3, Nghiên cứu tổng quát về én định hướng ngang của trụ đập

33.1 Giới hạn phạm vi nghiên cứu

3.32, Lựa chọn phần mém tính toán 2.4 Tinh toán các trường hợp,

2.4.1, Sơ đồ hóa và sơ đồ tính toán.

“Chương 3 AP DUNG TÍNH TOÁN CHO DAP THỦY ĐIỆN LAI CHAU 3.1 Giới thiệu chung dự án thủy điện Lai Châu

32 Bồ trí và kết edu dp tần thủy điện Lai Châu, 3.2.1, Bố trí đập tran thủy điện Lai Châu

3.3 Tính toán ôn định hướng ngang của trụ

3.3.1 Tài liệu tính toán

31 Trường hợp và các thông sổ tính toán cũ trụ đập trn

3.3.1.2 Sơ đồ lực ác dụng

3.3.2 Quá trình tinh toán.

3.3.2.1 Quá trình mô hình hóa.

3.322 Quá tình khái báo vật liệu

3.3.2.3 Quá tình khai bátải trọngác dụng

3.3.2.4 Xây dựng phổ phân ứng tinh toán với động đt vàng Lai Chân

3.3.3 Kết quả tính toán

3.33.1 Kết quả tính ton đi với bài toán kh không có dim chống ngang 3.3.3.2 Kết quả tính toán khi làm thêm dam chống ngang giữa các trụ 3.34, Phân tích kết quả tính toán

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ. TÀI LIỆU THAM KHẢO PHU LUC TÍNH TOÁN.

DANH MỤC HÌNH ANIL

"Đập thủy điện Lai Châu 2

Hình 1 - 1: , Đập Grande Dixence ở Thụy Si là đập bê tông trọng lực cao nhất thể giới

(đập cao 285 m) 58M

Hình 1 - 2: Đập Tam Hiệp - Trung Quốc (đập cao 181 m) 7

Hình 1 - 3: Đập thủy điện Sơn La, tỉnh Sơn La (đập bê tông dim lăn, cao 138,1 m) 9 ình 1 4: Thủy điện Lai Chân, nh Lai Châu (đập bề tông đầm lăn, cao 137 m) 10 Mình 1 - 5: Bồ trí khe lúa và khe nhiệt độ [3] "

Hình 1 ~ 6: Cấu tao khe lún a) dang phẳng b) dang khớp [3] R

Hình 1 <7: Hình thức tiêu năng bằng mũi phun 4

Hình 1-8: Hình thức cầu giao thông _ _ 1-9: Mô phỏng trụ đập trần cao, 15

Hình 1 - 10: Dự ấn thủy điện Sông Tranh 2 [5J 55555< sense

Hình 1 - 11: Nước thấm qua thân đập chảy ra mai hạ lưu đập 18 Hình 1 - 12: Đập thủy điện Hồ Hô ( Hà Tinh ) cao $0 m gặp sự có không mở được cửa. văn tong khi xả lũ năm 2010 làm nước tran qua định đập Im đội xuống hạ lưu, phá hông nhà máy thủy điện sau đập [7] 18

Hình 2-1: Bản đồ phân vàng động đắt va sự phân bổ cường độ động dtc đa trên lãnh

thd Việt Nam [9] 23

Hình 2 - 3:Mô phỏng lịch sử thời gian 32

Hình 2 - 4: So đỗ khối của chương trình phần tử hữu bạn [14] 35

Hình 2 - 5: Trình tự giải bài toán trong Ansys, 38

Hình 2 - 6: Mô hình tinh toán đập trin bằng Autocad —- 39

Hình 2 - 8: Mô hình hóa tính toán én định trụ pin trong Ansys 4l

Hình 2 21: Sơ đồ chuyển vị Uz và ứng suit) in trụ pin THA ứng với động đắt cấp 7

Hình 2 - 30: So đỗ chuyển vj Uz và ứng suắt $; của trụ pin THT ứng với động đắt cái

Hình 2 - 31: Sơ để chuyển vị Uz và ứng suất S, của trụ pin THT ứng với động đắt cắp 8

Hình 2 - 34: Sơ đồ chuyển vị Uz ng suất S, của tụ pin THES ứng với động đấ cắp 8

Hình 2-38: Sơ đồ chuyển vị Uz và ứng suất Sy của trụ pin THỜ ứng với động đắt cắp 9

Hình 2 - 39: Quan hệ giữa chuyển vị và độ mảnh của trụ đập khi H =30 m

Hình 2 -40: Quan hệ giữa chuyển vị và độ mảnh của trụ đập khi H = 25 m

Hình 2 - 41: Quan hộ giữa chuyển vị và độ mảnh của trụ đập khi H = 20 m

Hình 2 - 42: Quan hệ giữa ứng suất S1 và độ mảnh trụ đập (H=30 m)

Hình 2 43: Quan bệ giữa ứng suất SI và độ mảnh tụ dp (H=25 m) Hình 2-44: Quan hệ giữa img suất SI và độ mảnh trụ đập (H20 m)

Hình 2 - 45: Quan bệ giữa ứng suất tương đương và chidày trụ D với mác BT Hình 2 46: Bảng tra cho phép ti da cho từng cép động đắt

Hình 2 - 47: Quan hệ chiều day trụ và etcao trụ với mác bê tông M400

cao trụ với mắc

Hình 2 - 48: Quan hệ chiêu day tru và ch ông M350 Hình 2 - 49: Quan hệ chiều day trụ và chiều cao trụ với mác bê tông M300

Hình 3 - 1: Vị ti tổng thé công trình thủy điện Lai Châu [18]

Hình 3 - 2: Bồ trí tuyến công trình tràn xã lũ trên thủy điện [18].

Hình 3 - 3: Cắt đọc tuyển đập [18]

Hình 3 - 4: Cắt ngang trần xã lã tại mặt cắt NII +675 (giữa lòng sông) [19]

Hình 3 5: Sơ đồ le tác dụng cửa van lên dầm đờ [19]

Hình 3 - 8: Sơ đồ lực tác dụng cơ bản lên công trình.

Hình 3 -9: Xây dựng phổ din hồi cho thủy điện Lai Châu

Chuyển vị trụ đập khi chưa sảy ra động đất Uz max = 4,9 em, Ứng suất SI max tại chân trụ khi chưa sy ra động dit

Chuyển vị Uz max của trụ đập khi sảy ra động đất cắp 8 (6,6 em).

ứng suất S1 max tại chân đập khi động đất cấp.= 540 Tin,

Biểu đồ chuyển vị Uz max trì đập khi động đất cắp 8 Biểu đồ ứng suất S¡ của trụ đập khi động đắt cấp 8

Chuyển vị đập ổ hợp cơ bản khi chưa xây ra động đắt

Ứng suất Si đối với đập khi chưa xây ra động đất Chuyển vị lớn nhất của trụ đập khi động đắt cắp 8 Ứng suất lớn nhất S¡ của trụ đập khi động dt cấp 8 Sơ đồ chuyển vị phương đọc trụ đập Uz max = 5,3 cm Biểu dé ứng suất Sy trụ đập S¡ =178 Tid.

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1-1: Thống kê sé lượng của đập cao điễn hình trên thể giới [I] 6 Bảng 1-2: Thống ké các dip bê tông dim lan ở Việt Nam đến năm 2016 [2] 8

Bảng 2 1: Thống kê các trận động đất ở Việt nam (8 ss aI Bảng 2 - 2: Thông số cơ bản của các vùng nguồn phát sinh động đất mạnh miễn Bắc

"Việt Nam |9] 24

Bảng 2-3: Gi the số động đất k [I3] 29 Bảng 2 - 4: Giá trị của các tham số mô tả các phổ phan ứng đàn hồi 4 Bing 2-5: Các loại đất nên 45 Bảng 2-6: Bang tổng hợp kết qua tính toán chuyỂn vị và ứng suất của trụ pin với trường hợp chiều cao trụ và độ dày trụ pin " : 5 Bảng 2-7: Bảng tổng hop kết qua tinh toán chuyển vị và ứng suẾt củ try pin với trường hợp cắp động đất ứng với độ mảnh của trụ 55 Bảng 2 8: Tri số ứng suất , đối với các bể diy trụ D, 60 Bảng 2 - 9: Độ mảnh cho phép ứng với các Mác bê tông và cắp động dat 6 Bang 2 - 10: Độ mảnh cho phép ứng với các M400 và cắp động dat “ Bảng 2-11: Độ mảnh cho phép ứng với các M350 và cắp động đt 63 Bảng 2 - 12: Độ minh cho phép ứng với các M300 và cắp động đất 6 Bing 3 Ì: Dac trưng tinh chất cơ ý vật liệu 1 Bảng 3 - 2: Bang tổng hợp kết qua tính toán trụ đập Lai Châu 87

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết của đề tài

"Trên thé giới hiện nay nói chung và ở Việt Nam nói riêng do sự tiền bộ của khoa học kỹ thuật đã xuất hiện nhiều công trình được xây bing vật iệu bê tông (Bê tông thưởng, bê tông dim lin, bé tông cốt thép ) Đập bê tông trọng lực được xây dựng chủ yếu trên nén đá, là bê tông khối lớn duy trì ôn định nhờ trọng lượng bản thân của khối bê tông,

Khi công trình vừa thi công xong hoặc trong thời gian công trình đã di vio vận hành và

xây ra động đắt thi rit có thể dip sẽ gặp phải sự cổ, vin đề này đặc iệt cần xem xé với

các trụ pin đập tràn cao, Để đảm bảo an toàn cho đập bê tông trọng lực, ngoài tính toán.

n định trượt lt, cần kiểm tra ứng suất và biển dạng để đánh giá độ bn của trụ dip và kiểm ra chuyển vị lớn nhất để so sánh với chuyển vị cho phép của thiết bị cơ khí thủy công Việc đánh giá nay nhằm đảo bảo cho công trình hoạt động bình thường kể cả khi chịu tác động của động đất

Cac đập tràn có chiều cao trụ pin lớn như Sơn La, Lai Châu, Hủa Na , ma bé rộng trụ lại mỏng th tỷ lệ giữa chiều cao và chu rộng khá lớn rt đễ mắt ổn định hướng ngang khi xây ra động dit Khi trụ pin rung lắc ngang có thé gây ra chuyển vị ngang lớn làm ket cửa van, ảnh hướng đến các thiết bi chống ngang, hoặc gây ứng suất cục bộ ở chân tru pin vượt quá ứng suất cho phép, gây ứng suất kéo làm nứt bê tông qua dé làm ảnhhưởng đến khả năng làm việc của công trình Các giá trị này cin được kiểm chứng khi tính toán với các độlớn động đắt khác nhau Phạm vỉ nghỉ cứu được khoanh vùng với

các đập tràn có chiều cao trụ pin lớn hơn 15m Độ mảnh trụ pin, độ lớn động dat và

phương ân bổ trí dim bảo an toàn hướng ngang sẽ được xem xét cụ thé tong nội dung tính toán.

“Có hai vin đề được đặt ra cho người thiết kế kh inh toán công tình chịu động đấu (1) phải tính toán khả năng làm việc của trụ pin khi có động dit, qua đ lựa chọn tỷ lệ H/B. của trụ hợp lý: (2) để ra các biện pháp nhằm dim bảo trụ pin không bị mắt én định "hướng ngang với những công trình đã di vào hoạt động Trong đề tài này, tác giả sẽ thực hiện bài toán không gian tức là mô phỏng đập tràn, try pin và nền cùng làm việc đồng thời có xết đến ti trong động đất qua đô nó kiểm tra trạng thi ứng suất cũng như giá

trị chuyển vị lớn nhất của công trình trong thực tế Phương pháp phân tích là phương pháp động.

Bap thủy điện Lai Châu

TI Mục đích của đề tài

Xây dụng mỗi quan hệ giữa khả năng ổn định hướng ngang của trụ với các thông số

kích thước khác nhau như chiều cao, độ mảnh của trụ, cấp (độ lớn) động dat; để xuất

cit giải pháp công trình nhằm đảm bảo khả năng én định của cic tra ở đập trin cao IIL Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu.

1 Cách tiếp cận

"Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, tác giả luận văn đã dựa trên cách tiếp cận cơ sở lý

luận về khoa học cơ bản trong việc xây dựng và tính toán đập BTTL, Trong nội dung tính toán của mình, ác giả thực hiện phân trang thái ứng suất và tỉnh toán chuyỂn vị của trụ pin có chiều cao trên 15m, Từ đó áp dụng cụ thé với trụ pin tràn Lai Châu dé thấy được tương quan giãa độ mình, độ lớn động dit và biện pháp gia ting én định

"hướng ngang ảnh hưởng thé nào tới độ bền/n định của công trình Phương pháp phổdược sử dụng d& mô phòng độ lớn động đất tác động vào trụ pin

2 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập số iệu từ các công trình đã xây dựng;

~ Sử dụng mô hình toán để phân tích ôn định hướng ngang của trụ;

- Tĩnh toán ấp dung cho công tinh thực tế

3 Phạm vi nghiên

Đềt khoanh ving với các đập bê-tông có trụ pin cao và mảnh, nằm trong ving đã từng,chí nhận có động dat trong lịch sử.

IV Kết qua đạt được

~ On định hướng ngang khi có hoặc không có thank chống khỉ tinh toán công tinh chịu

động đất bằng phương pháp phổ va băng gia tốc (lịch sử thời gian); - Độ mảnh của kết cầu và mồi quan hệđi chu kỳ dao động riêng;

~ Các biểu đồ quan hệ giữa độ mảnh-cấp (độ lớn) động đắt-chiều cao trụ-hệ số an toàn của hệ:

~ Tinh toán chuyển vị lớn nhất của trụ khi có tác động động đt và so sánh với chuyển

vị cho phép của các thiết bị cơ khí thủy công.

V.¥ nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

¥ nghĩa khoa học của đ tà: Đánh gmức độ ảnh hưởng của động đất với các độ lớnkhác nhau đến trụ pin có độ mảnh khúc nhau.

¥ nghĩa thực iễn của để tải: Áp dụng với các trụ pin cao, mảnh nơi có khả năng xuất

hiện động đất kể cả động đất thứ cấp.

“rên cơ sở thành lập các biểu đồ quan hệ giữa độ mảnh.chiễu cao-độ lớn động đất có

thể áp dụng đánh giá độ én định và khả năng làm việc của công trình.

IV Bố cục của h

Luận văn Thạc sỹ “'Nghiên cứu tác động động đắt dén in định hướng ngưng của trụ

pin đập tràn cao” gồm các phần chính như sau:

Mở đầu

Chương I Tổng quan vé đập tràn cao va van dé dn định hướng ngang của trụ đập Chương Il Nghiên cứu tổng quất v8 én định hướng ngang của trụ đập tran cao

Chương Ill Ap dụng tính toán cho thủy điện Lai Châu, tỉnh Lai

Kết luận và kiến nghị Phy lục tính toán

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE DAP TRAN CAO VÀ VAN DE ÔN ĐỊNH HƯỚNG NGANG CUA TRỤ DAP

1.1 Tông quan về xây dựng đập tràn cao

LAL Tình hình xây đụng đập Bê tông trong lực lớn trên thé giới

Nguồn nước trên thé giới đông vai trò rit quan trọng đối với cuộc sông và hoại động của khoảng 40.000 km3, tong‘con người Lượng dong chây bình quân hàng năm trên trái

đó CŨ iu A chiếm khoảng 13% Lượng nước tuy dồi dao song lại phân phổ không đều lễ khai thác có

thông gian Vì vệ ệu quả nguồn nước trên phải xây theo thời gian.

cdựng các công trình thủy lợi

“Cách đây khoảng 4000 năm ở Ai Cập, Trung Quốc đã bắt dầu xuất hiện những công trình thủy lợi (đập, kênh mương và công trình đơn giản kháe ) Đập đầu tiên được xây căng ở rên sông Nile cao 15m, di 450m có edt là đá đỗ và đất sét

Theo thống ké của Hội dip cao trên thể giới (ÍCOLD) [1] tính đến năm 2000 trên toàn thé gid có khoảng 45000 đập lớn Theo cách phân loại của ICOLD thì đập có chiều cao H >15m và chiều đãi L > 5000m, Quins > 2000 m3/s;h& có dung tích W = triệu m3 nước được xếp vào loại đập lớn Số lượng hơn 45000 đập phân bé không đều trên các châu lục,

Nước có nhiều đập lớn nhất wén thé giới là Trung Quốc với khoảng 22000 đập chiếm 48% số đập trên thé giới Đứng thứ hai là Mỹ với 6575 đập va thứ ba là An Độ với 4291 đập Tiếp đến là Nhật Bản có 2650 đập, Tây Ban Nha có 1196 đập Việt Nam có 460 đập đứng thứ 16 trong số các nước có nhiều đập lớn.

“Tốc độ xây dựng đập cao rên thé giới cũng không đều, thing kê xây dựng đập tử nim 1990 đến năm 2000 thấy rằng thời kỳ xây dựng nhiều nhất là vào những năm 1950 và

đình cao là năm 1970,

Theo thống kê đập ở 44 nước của ICOLD -1997|1], số đập cao <30 m chiếm 56,2 %, ‘cao từ 30-150 m chiếm khoảng 23,8% và trên 150m chỉ chiếm 0,1%

Các thống kê về thể loại của đập ICOLD - 1986{1] cho thấy dip đắt chiếm 78%, dip đá đổ chiếm 5%, đập trọng lực bé tông chiếm 12%, đập vòm chiếm 4%

Trong số các đập có chiều cao lớn hơn 100m thi tình hình lại khác: đập đt chỉ chiếm 30%, đập bê tông chiểm 38%, đập vòm chiếm 21,5% Điđó cho thấy, đập trọng lực bê tong chiếm wu thé và sử dụng rộng rãi khi chiều cao của đập lớn.

‘Tir những năm 1960 trở lại đây, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, lý thuyết tínhtoán ngày cảng phát triển và hoàn thiện, kích thước và hình dang đập ngày cảng hợp lý,độ an toàn đập ngày cảng được nâng cao.

“Thập ky 30-40 của thể kỳ 20 tỷsố giữa đầy đập B và chiều cao đập H bằng khoảng 02. Thập ky 50-60 tỷ số BY 0,8 Thập ky 70 B/H=0,7 va từ thập ky 30-70 thé tích giảm được (20-30) %

Đã xuất hiện những đập trọng lực rit cao như đập bê tông Grande Dixence ~ Thụy Sÿ

cao 285m, đập bể tông trong lực Mica trên sông British Columbia ở Canada cao 244m „đập bê tông trọng lực Kishau trên sông Tons ở India cao 236m, một số đập điển hình Kishau | Tons, India 236 24.67 1985

Bhakra Ý Sutlej, India 226 987 1963

Dworshak [USA 219 4,259 1974

Tongthan Hongshui, China 216 2009

Toktogul Naryn, Kyrgyzstan as | BS | 978Almanin Tors, Spain 38 | 260 | 1970Tipo Parand, BnơiUParaguay 10 | am

Miell Miel, Columbia 188 2002

1.1.2 Tình hình xây dựng đập Bê tông trọng lực ở Việt Nam

Từ những năm 1930, ở Việt Nam đã xuất hiện một số dip bê tông trọng lực (dạng đập dâng) nhưng chỉ là những đập thấp, chiễu cao chỉ Sm đến 10 m, Các đập này kết cầu đơn giản, thi công thủ công và chủ yếu là do các kỹ sư người Pháp chỉ đạo thiết kế, thi công Về nguồn vật liệu chủ yêu là nhập khẩu, cắp phối bê tông thường dựa vào cấp

cứu ở nước ngoài, chưa có những giải pháp và công nghệ ph hợp với Vị

n 1945 một số đập bê tông trọng lực đã được xây dựng như đập dâng Đô Lương (Nghệ An), đập Bái Thượng (Thanh Hóa), đập ding An Trạch (QuảngNam)

Tir năm 1945 đến 1975 do tinh hình chiến tranh nên việc đầu tr xây dựng công tình thủy vẫn còn hạn chế, Tuy nhiên ngành thủy lợi cũng đã xây dựng một số đập tràn thấp như đập trần thủy điện Thác Ba, đập trần thủy điện Cắm Son, dưới sự giáp đỡ của cácnước xã hội chủ nghĩa như Liên Xô, Trung Quốc.

Từ năm 1975 trở lại đây, các công tình thủy lợi xây dụng nhiều và đa dang về hình thức Việc ứng dụng hình thức bê tông dim lan tại Việt Nam cũng dang phát riển và đã

áp dụng thành công ở một số công tinh như Định Bình (Bình Định), Nước Trong

(Quảng Ngãi), A Vương (Quảng Nam) Tuy là nước mới ứng dụng công nghệ bê tông

đầm lăn nhưng Việt Nam có nhiễu thé mạnh để phát tiễn, iếp thu được công nghệ các

nước di trước, trong đó có Trung Quốc la nước đi

đồng như Việt Nam Tính đến năm 2013 với số lượng đập đã và đang được xây dụng Việt Nam đứng ở vị trí thứ 7 rên thể giới về tốc độ phát iển đập bể tông dm lăn, Từ đó số lương con đập lớn được xây dựng ngày càng nhiều (Bảng 1.2)

Bảng 1 - 2: Thống ké các đập bề tông dim lăn ở Việt Nam đến năm 2016 [2] STT | Tên công mình | Chiều cao (m) | Địa điểm xây dựng | Năm hoàn thành

1Ô PhiKrong 7 Kon Tum 2007

2 | Dinh Binh 4 Bình Định 2007

3 [ AWương 70 “Quảng Nam 2008

4 SéSand | 80 Gia Lai 2008 5 Bac Ha | 100 Lào Cai 2008

6 | Binh Điền T8 “Thữn Thiên Huế 2008

7 | cB | 70 Thừa Thiên Huế 2008 3 | DingNai3 | 110 2011

9 | Ding Nad lạ Đắc Nông 2012

10 | DakDring | 100 “Quảng Ngãi 2013

IL | NướcTrong | T0 “Quảng Ngãi 2014

12 | Sona is Son La 2012

13 Bản Chất 130 Lai Châu 2013

1 | BảnVẽ HH Nghệ An 20

15 | SôngTrnh2 T00 “Quảng Nam 2010

16 | SôngCôn2 | 66 Quảng Nam 2010

17 | Lai Chav iss Tai Châu 2016

zg—

Hình 1 ~4: Thủy điện Lai Châu,Lai Châu (đập bê tông đầm lin, cao 137 m)

1.2 Tran xã lũ và bố trí các bộ phận công trình ở đập tràn cao 1.3.1 Trin xã lũ

“rong đập bê tông trọng lực thì trần xã là là bộ phận tháo Ia nằm ngay trên tuyển công trình có tác dụng tháo lũ, thường là tràn xả mặt có thẻ có cửa van hoặc không có cửa. van Việc bổ trí đập trần trong hệ thống đầu mối có quan hệ với điều kiện địa chất địa hình, lưu lượng tháo, lưu tốc cho phép ở hạ lưu Khi lưu lượng tháo lớn, cột nước nhỏ. nếu ling sông không én định và nén không phải nên đá, có câu tạo dia chất phức tạp thi hình thức bé tri côngtháo nước có ý nghĩa quyết định Khi cột nước lớn phải tiêu

hao năng lượng lớn việc chọn vị trí của đập tràn cỏ ý nghĩa quan trọng,

1.2.2 Bồ trí các bộ phận công trình ở đập trầm cao

Clu tạo đập trần n bu chỗ giống đập không tràn, trong thủy điện đập tran cao thì đập.

tràn thường được bổ trí ở giữa lòng sông, hai bên tiếp xúc với đập dâng Cơ bản đập tràn

sằm các bộ phận chính như sau

1.2.2.1 Khe lin và khe nhiệt đổ

Tiếp xúc giữa đập ding với đập tràn, hoặc tong đập tn cần bổ trí khe lún và khe a độ dùng để tránh nứt nẻ do biển dạng nhiệt hoặc do lún không đều gây ra, người ta thường chia dp thành những đoạn, chúng được nối với nhau bằng những khe (tong các

10

he này thường bổ tri các vật chắn nước bằng nhựa do hoặc tắm kim loại hoặc kết hop cả hai), các khe này được gọi la khe vĩnh cửu, né tồn tại trong suốt quá tình lâm việc của đập Thường thì khe lún cắt suốt chiều cao đập, đảm bảo cho các bộ phận làm việc độc lập với nhau, cịn cúc khe nhiệt cổ thể cắt ngắn đến độ sâu nhất định Xác định Khoảng cách giữa các khe cần xét đến sự phối hợp giữa các trụ pin và lỗ trần thường

dùng c thức như sau

Hình 1 - 5: Bồ trí khe lún và khe nhiệt độ [3]

4 Khe 6 gitta ry pin chia trụ pin thành hai phần bằng nhau, Lúc nền lún khơng đều, lỗ tin luơn đảm bảo hình dang cổ định, khơng ảnh hưởng đến sự lam việc của cứa van, loại này được sử dụng phổ biế trong thực tế

b Khe hin 6 hai by ‘ru pin làm cho trụ pin va thân dap làm vilập với nhau,

"Đặc diém trụ pin cĩ th làm mỏng hơn so với trường hợp a thích hợp với việc dẫn dịng thi cơng, nhưng cĩ nhược điểm là lúc trụ pin hộc thân đập bị nghiêng do lún khơng đều thì sẽ ảnh hưởng đến việc thao tác cửa van.

© Khe ở giữa lỗ tràn thành hai phan, cịn hai bên trụ pin cĩ khe nhiệt độ để thích hap với sự biến hĩa nhiệt độ của bộ phân trên khe đập; khe nảy khơng cần thơng suốt tử thân xuống đưới nền Nhược điểm: kh lún khơng đều gia 2 đoạn ké nhau thi sẽ đễ

bị hở, rd nước phía đưới van.

Khe biển dạng cĩ dạng phẳng hoặc dang hình khớp Loại khe phẳng cĩ cấu tạo đơn giản

va được dùng khá pho biển.

Hình 1 - 6; Cấu tạo khe lún a) dạng phẳng b) dạng khớp [3] 1L Nhi chẳng thắm, 3.Tắm lim loại, 3.Giéng nhỏ chữa bium,

4.Giéng thoát nước và kiểm tra 1.222 Trupin

Trụ pin ding để phân đập tran thành nhiều khoang và để thuận lợi cho việc bổ trí cửa van Trụ pin không những cần thiết cho bổ trí cửa van mã còn để bổ tí cầu công tác, mấy đồng mớ, cầu giao thong và chịu cả áp lực nước qua van truyền đến,

Chiều cao quyết định bởi ình thúc cửa van và máy đông mở Chiều cao trụ pin Hp kế từ định đập đến ngưỡng trân có thé tính theo các cách sau đây [4|

ca Khí cửa van mở bằng hình thức hạ xuống : Hp= H+d b.— Khicửa van mở bằng hình thức kéo lên:

~ TH máy đồng mở cổ định : Hp = H + d= ‘TH máy đồng mé di động : Hp= H + 0,6Hv

Trong dé: Hv là chiều cao cửa van

H là cột nước lớn nhất trên ngưỡng tin

4 là chiêu ca an toà ly theo kế qu inh toán cao tin định đập không trần Ngoài ra cao trình trụ pin còn phụ thuộc vào cao trình cdu gia thông.

“Chiều dai trụ pin cần đám bảo để bổ trí cầu công tác, giao thông, may đồng mở.Hình dang trụ pin nên thiết kế sao cho nước chảy qua đập tran được thuận, ít ảnh hưởng.

én khả năng tháo của đập trần

“Chiều dày trụ pin phụ thuộc vào kích thước của khe van và hình thức bổ tr các khe lún 1.2.2.3 Của van và khe van

Đổi với các công trình lớn, cửa van là bộ phận bắt buộc phải có dé điều tiết mực nước khi cần Tùy vào tính chất và kích thước ma dùng các của van khác nhau từ cửa văn

phẳng đến cửa van cung Cửa van thường được bố trí ở chỗ cao nhất của đỉnh tràn Phía

trước của van chính cần bổ tí cửa van hoặc phai sa chữa

Khe van dùng để đặt cửa van bao gdm 02 loại chính

~ Khe van cia cửa van chủ yếu: Đối với van phẳng, chiều sâu khe van thưởng lấy bằng 0.7-2 m, chiều rộng I-‡m Đối với của van cung có thé không đùng khe van hoặc ding

khe rit nông.

~ Khe van của cửa van hay pha sữa chữa: Kích thước khe thường Hy bằng 0,5x0.5 m, chiều đây chỗ mỏng nhất của cửa trụ pin không due nhỏ hơn 1-1,5 m, vi thể chi

trụ pin thưởng 2-2,5 m trở lên.

1.2.24 Bộ phận tiêu năng.

Đối với các công tình đập bê tổng trọng lực xây đựng trên nn đá, thường hay sử dụng hình thức tiêu năng phóng xa Hinh thức nảy dòng chảy được tiêu hao năng lượng rắt

lớn trong không khí nên giảm năng lve xối lòng sông và giảm ảnh hướng nguy hại đến

an toàn đập.

carer wes

Hình 1-7: Hình thie tiéu năng bằng mai phun 1.2.25 Cầu giao thông

Trên định đập thường bổ tri cầu giao thông phục vụ cho việc di chuyển trên định, bÈ xông cầu giao thông thường lấy bằng bé rộng đỉnh đập.

Hình 1 - 8: Hình thức cầu giao thông,

1.3 Ting quan vé nghiên cứu én định trụ đập trần cao

13.1 Trụ đập trần cao.

‘Try đập trong công trình thủy điện ở đây bao gồm cả trụ pin và trụ biên, Đối với trụ biên tác dụng chính là việc phan cách giữa đập trần và đập không tràn Còn

tác dụng chính là ở việc phân chia số khoang trản với lưu lượng trản t

đối với mỗi khoang Chiều cao trụ tỉnh từ ngưỡng trì thường là MNDBT đối với trăn tự do hoặc thấp hơn MNDBT đổi với tran có cửa van lên đên day dam cầu hoặc đơn. giản là tính đến cao trình định đập Vig bổ trí khoảng cách giữa hai trụ có quan hệ chặt

H

chế với các số lượng trụ chiều dầy trụ và chiều day bản chắn, khi định khoảng cách giữa bai trụ cằn chú ÿ đến kích thước tràn, cửa van Nếu sau đập có bổ tri nhà máy thủy điện,

phải lưu ý đến kích thước và khoảng cách giữa các tổ máy.

Se Clu gino thong

Hình 1-9: Mô phỏng trụ đập tràn cao.

‘Tr đập trần cao là bộ phận quan trong trong công tình đặp b tông, nó không những làbộ phân để phân chia khoang trần mà nó còn là bộ phận để đờ dim cầu giao thông bên trên nh đập cũng như có ác dụng làm bộ phận gối đỡ cho cúc thit bj co khí hủy công

đặc biệt là cửa van.

“Trong thục tế tru dip trần được lim bằng bê tổng cốt thếp có thể hư hing bởi các tác nhân bên ngoài và nó được coi là hỏng khi xảy ra đâm bảo các yếu tổ sau đây

+ Sự chuyển vị quá lớn làm kẹt bộ phận cửa van

+ Ảnh hường khi ứng suẾtlớn vượt quả mức cho phép an toàn gây ra nút và có th lâm

sập hoặc giy tường,

1.13 Các khã năng mắt ẫn định của trụ đập

“Trong thực tế có rit nhiều tác nhân có thé làm hư hỏng và phá hoại trụ đập trong đập bê

tông trong lực, điển hình như: chất lượng thi công kém, ảnh hướng của ứng suất vượt

quá mức cho phép, lồn không đều của nén và ảnh hướng của động đất,

~ Chất lượng thi công kém: Cô rit nhiều nguyên nhân dẫn đến chat lượng thi công kém điển hình là: do sự chủ quan của giám sit thi công, lúc thi công công nhân không tuân.thủ theo dúng kỹ thuật thi công, sử dung vật liệu không đúng theo thiết kế ban đầu.Từ đó mắc làm cho ứng suất đặc biệt là ti các vị trí cục bộing có thể thấp hơn t

mà lực cửa van khi vận hành truyền về lớn quá mức cho phép làm ảnh hưởng đến trụ

= Do lún không đều của nn: Đập bê tông trọng lực cô trọng lượng ban thin lớn, khi xây

thì sẽ dẫn

đập trên nén không được xử lý tốt, có hiện tượng biển dang cục bộ trong ni

đến lún không đều giữa các đoạn kể nhau Nếu độ chênh lệch lún kim sẽ dẫn đến xé rách tấm chắn nước, gây ra sự cổ đập

+ Ảnh hướng của động đắt Động đắt cô th xây ra do các nguyên nhân nội tri trong lông đất hoặc do tác động bởi chit ti ở bên trên (động dắt kích thích) Đối với hỗ chứa, tác nhân kích thích động đất

nước hing trim mét), Tuy nhiên các nghiên cứu đã chỉ ra ting cắp động đất kích thích inh là tải trong từ khối nước tích trong hồ (có c cao cột

thường thấp hơn cấp động đắt nội tại

Dii cho động dit dạng nào nó công gây rũ sự rung lắc của các khối trụ đập theo phương: ngang (đọc trục dip) hoặc theo phương xuôi dòng chảy Do sự phân bổ vật liệ trên các

đoạn đập là khác nhau (đặc biệt là giữa đoạn đập trản nước va đoạn không tràn nước.

cũng như giữa trụ pin lơ hing ở giữa), lam cho lực quán tỉnh đặt vào các đoạn đập cũng: khác nhau, gây tác động cắt (khi lắc ngang), hoặc xé (khi lắc doc) làm hư hỏng hoặc chuyển vị quả mức cho phép của trụ đập có th làm gly hoặc sip tn

Điều đáng chú ý là trong thiết kế đập hiện nay, người ta mới chỉ xét yêu tổ động đất làm mắt dn định (rượt, tat) hoặc phá hoại kết iu của khối bê tông thân đập, mà chưa xétđến vấn dé dao động hướng ngang của trụ pin có thé làm ket cửa van

14, Các sự cỗ hư hing của đập có liên quan đến trụ đập

Hiện nay có một số dự án thủy lợi ~thiy điện dạng đập bê tông trong lực cao đã gặp

phải sự cé hư hỏng trụ pin đập cao, chủ yếu là do quá trình thi công không được đảm.

bảo, lần không đều của nề và tác động của động đất Điễn hình là những dự ấn dưới

1.4.1 Đập Sông Tranh 2

Thủy điện Sông Tranh 2 được xây dựng trên dòng sông Tranh, một nhánh thượng lưu sông Thu Bồn, thuộc huyện Bắc Trà My, tinh Quảng Nam, Việt Nam Nhà máy thủy (điện Sông Tranh 2 có công suất lắp máy là 190 MW (2 tổ máy), là loại đập bê tông đầm lăn, chiều cao đập là 96m, thuộc công trình cáp II Chú đầu tư là tập đoàn điện lực Việt "Nam (EVN), khối công từ năm 2006 và hoàn thành năm 201 1

‘Sau khi hoàn thành xây dựng và bắt đầu tích nước vào đầu năm 2012, thi hàng loạt các đợt địa chấn xây ra tại khu vực dự án và được cho là động đất ich thích, là một kiểu động đất xiy ra do qué tình tích nước các hồ chứa nước, động đất này thường kết thúc sau 2 ~ 3 năm đến 5 năm kể từ khí hỗ chứa di vio hoạt động.

Sau khi xây ra hằng loạt trận động đất kích thích kể trên thì xảy ra hiện tượng thân đập

Sông Tranh 2 bị thắm nước mạnh.

6 cao trình mực nước tại đập thủy điện Sông Tranh 2 là 155m thi lưu lượng thắm rò rỉ do được là 75 livgidy Theo báo cáo của Ban QLDA thủy điện 3, qua quan tắc và ghỉ

nhận độ mở khe nhiệt, đã có 10 khe nhiệt mở từ 2 - 6mm (chiếm 87% lượng nước thoát

ra) [6]

Hình 1 - 11: Nước thắm qua thân đập chảy ra mái hạ lưu đập,

1.42 Đập Thấp điện Hồ Hồ

Hình | - 12: Đập thủy điện Hỗ Hô ( Hà Tĩnh ) cao 50 m gặp sự có không mở được. cửa van rong khi xà If năm 2010 làm nước trần qua đính đập Im, đội xuống hạ ưu,

phá hỏng nhà máy thủy điện sau đập [7]

18

1 NI‘vy nghiên cứu của Luận văn

Nhiệm vụ nghiên cứu của Luận văn là fim rõ ảnh hưởng của động đắt đến On định hướng ngang của trụ đập tràn cao Xây dựng mối quan hệ giữa khả năng én định hướng ngang sửa trụ với các thông số ích thước khắc nhau như chiễu ao, độ mảnh của trụ, cấp (độ lớn) động đắc đề xuất các giải pháp công trình nhằm đảm bảo khả năng ôn định của các

trụ ở đập tràn cao.

1.6 Kết luận chương 1

“Trong chương 1 của luận văn đã nêu tỉnh hình xây dựng và lịch sử phát triển của đập bê tổng trong lục trên thé giới cũng như ở Việt Nam Tình bày cách bổ trí các bộ phận cụ

thể trên tràn trong đập bê tông lớn ở Việt Nam vả các vấn dé tiêu chí đánh giá an toàn

4n định hướng ngang của trụ đập tràn cao,

Trong thực t thiết kế đập bê tông ở Việt Nam hiện nay, việc các con đập lớn ở đây là chiều cao trụ lớn đến 20; 25; 30 m có thể làm ảnh hướng đến vẫn đề én định hướng ngang của trụ đập, nếu không xét đến có thé dẫn đến vige kẹt cửa van hoặc có thể khi xảy ra động đất là gãy sập hoặc nứt rất nguy hiểm cho con đập Vấn dé này trong thực Ế chưa được nghiên cứu nhiều Vi vậy luận văn đặt nhiện vụ nghiên cứu về khả ning "nứt gây try pin của đập trần khi nó có chiễu cao lớn và chịu tác dụng của động đắt hướng ngang Kết quả nghiền cứu sẽ xác minh được khả năng an toàn của tru và đỀ xuất giải pháp xử lý khi cần thếc

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU TONG QUÁT VE ÔN ĐỊNH HƯỚNG NGANG

CUA TRỤ DAP TRAN CAO

2.1 Cơ sở tính toán én định hướng ngang của trụ

2.1.1 Tác động của động dit lên try đập 2.1.1.1 Ảnh hướng của động đẫt lên cảng trình

Động dit là một hiện tượng thiên tai đặc biệt nguy hiểm đe dọa nhiều khu vực trên trái đắc Trên đất én, động đất gay tượt lở rong vùng nữi, gây biển dạng mặt đất nơi đồng bằng, làm biển mắt hoặc tạo thành các hd va dim lÄy, Ngoài biển, động đất mạnh làm thay đổi địa hình đáy biển, gây ra sóng than, tàn phá các vùng gin biển.

CChấn động động đất gây phá hủy nhà cửa và các công tình tần phá các thành phổ, cướp di của cải và sinh mạng của nhân loại

Nguyén nhân của động dit rt phức tạp, ó thể rit khác nhau: hoạt động kiễn tạo, ni lửa, sập hang động ở vùng carster, các vụ nỗ Nhưng với quan điểm công tình thì người ta quan tâm nhất tối động đất ki tạ, tức là động đất liên quan tới sự ích lãy và giải phông năng lượng trong một phần rộng lớn của võ trái đất gây ra bởi sự chuyển động liên tục của các địa khối (vận động kiến tạo) Người ta quan tâm nhất tới dạng động đất này bởi lẽ nó có khả năng lap lại thường xuyên, giải phóng một năng lượng:

lớn và tác động trên một diện rộng Có nhiều quan điểm khác nhau về cơ chế phát sinh động đất kế tạo nhưng ngày nay, quan điểm được thữa nhận rộng rãi nhất và được chứng minh diy đã bing quan sát thực t là quan điểm cho rằng động đắt kiến ạo phát

sinh do dịch chuyền đột ngột của các khối theo các đứt gay địa chất Trong các trận động.

ất đầu từ một điểm nhất định và lan truyền nhanh chóng theo đất mạnh dich chuyể!

chiều dai đứt gay.

Nang lượng của động đất là rất lớn Ví dụ để có năng lượng sóng dja chắn tương đương với năng lượng của động đắt có manitude MI7,3 cằn phải nổ một quả bom khoảng 50

Động dt o te độngtớicông tỉnh được coi như tải trọng động đít ti rong đặ bit Động đất tác động trực tiếp vào công trình do dao động nền tạo ra lực quán tính động

20

đất làm tăng áp lực nước, áp lực bùn c gây nên sự biến đổi về tị số, sự phân bổ ứng suất bắt lợi cho công trình.

2.1.1.2, Động đất ở Việt Nam

“Trong lịch sử tử năm 114 đến năm 2003 Việt nam đã ghi nhận được 1645 trận động dit mạnh từ 3,5 độ Richter trở lên Đó là trận động đắt cắp 8 xây ra vào năm 114 ở bắc Đồng

Hới, các trận động đắt cắp 7, cấp 8 xây ra ở Hi nội vào các năm 1277, 1278, 1285 ; động.đất cắp 8 ở khu vực Yên Định - Vĩnh Lộc - Nho Quan vào năm 1635; động dit cắp 8 vào năm 1821 ở Nghệ An, cấp 7ở Phan Thiết vào các năm 1882, 1887 Trin động dắt lớn nhất 6 Việt nam trong vòng 100 năm qua là tận độn ig đất 6,8 độ Richter ở Tay Nam - Điện Biên Phủ vào nim 1935 với cấp động dat bề mat là 8+9 Tiếp theo là trận động đắt 6,7 độ Richter ở Tuần Giáo năm 1983 Lim nhiều nhà sụp đỏ.

Những kết quả nghiên cứu quy luật iểu hiện động đất mạnh trên lãnh hổ Việt năm đều có điểm chung là động đất mạnh chi xảy ra rên những đới đút gầy sâu hoạt động phân chia các địa khối Cũng qua nghiên cứu các nhà khoa học đã phát hiện Thủ đô Hà nội

nằm trong vùng đứt gây sông Hồng - sông Chay, nơi xây ra các trận động đất mạnh. 5.1258 độ Richter, Chủ kỷ lp ại động đắt mạnh 4 độ Richter ở Hà nội là 1100 năm và trận động đất mạnh cuối cùng xảy ra cách đây đã hơn 700 năm (1285) Hiện Hà Nội đang trong thời kỳ yên tinh nhưng trong tương lai hoạt động động đắt có thể tăng lên và động đất có thé xây ra Ngoài ra, Ha nội còn phải chịu tác động của động đất mạnh xảy Trở những ving đứt gay lân cặn như đứt gãy sông Lô, Đông Triễu, Sơn La

Ấn Độ Dương (cĩ phần Đại Duong và phần tiêu lục địa An Độ) xơ vào mảng châu A động đắt ở Việt nam là tiếp nhận năng lượng từ vận động đồn măng giữa mắng

CCác nha địa chắn hoe theo thuyết "kiến tạo mảng” đã chứng mình rằng hiu hết biển động của lục địa châu Á ngày nay cĩ liên quan đến hành vi của đối ranh giới giữa hai mảng thạch quyển nĩi trên Đới này cĩ hình ving cung từ nơi tip giáp giữa tiêu lục địa Án Độ với diy Himalaya, vịng xuống vàng biển phấi Tây bản dio Mã Lai rồi chạy xuống biển phía Tây Nam các đáo Sumatra và Java của Indonesia, là nơi xảy ra động đắt Aceh ến vị nội n hệ này, các

tạo ra thâm hoa sĩng thin ở Ấn Độ Dương vừa qua Vì mỗi

lục địa ở châu A luơn gắn lễn nhưng xảy ra muộn hơn các biến vị của đới ranh giới mảnh nĩi trên Nên sau động đắt Aceh, đã xảy ra dồn đập các động đắt yếu hơn, muộn hơn và phân tán trên lãnh thổ Việt nam Thời gian lan truyền và giải tộ năng lượng này cịn tiếp diễn và động đất cịn cĩ thể xuất hiện ở nước ta trong thời gian tới

Ving Tây Bắc la nơi xây ra động đất nhiều nhất ở Việt Nam,

Đứt gây Điện Biên - Lai Châu và Điện Biên - Sơn La cĩ thể gây ra động đt nguy hiểmnhất Việt nam Sau đĩ là đứt gãy sơng Mã cĩ thể gây ra động đất cắp 9, đứt gãy sơng ng cĩ thể gây ra động dit cắp 8 Các đút gãy khác cĩ thể gây ra động đất cấp 7 trở xuống, Miễn Nam nước ta là nơi cĩ động đắt yếu và t gây hại

"Dựa trên các tải liệu phân ving động đắt của trung tâm vật lý địa cầu thuộc viện khoa

học Việt nam những vùng cĩ khả năng động đắt mạnh cĩ liên quan đến đặc điểm kiến

tạo, mỗi vùng gắn liễn với một đới đút gầy sâu và các thơng số địa cl

~ Ving Đơng Bắc trung du Bắc bộ :Cấp7

= _ Vũng Sơng Hing, Sơng Chay : Cip 7-8

BIIIHI :«e¡LILLI

Hình 2 - 1: Bản đỗ phân vùng động đất và sự phân bổ cường độ động dat tôi đa trên. lãnh thé Việt Nam [9]

Đặc biệt với miền Bắc Việt nam các nhà nghiên cứu về động đắt dựa trên các đặc điểm. kiến tạo phân ra các vùng cổ khả năng động đắt mạnh như sau:

Bang 2-2: Thông số cơ bản của các vùng nguồn phát sinh động đắt mạnh miễn Bic Việt Nam [9] 2.1.2 Cơ sở phân tích ứng suất ~ biển dạng của đập khi có động đắt

2.1.2.1 Các phương pháp phân tích ứng suất- biển dạng

Tính toán ứng suất ~ biển dạng trong thân đập bê tổng trong lực nhằm xác định tr số, phương, chiều vàtình hình phân bổ củ các ứng suất đưới te dụng của ngoại lực và ảnh

+ sự thay đổi nhiệt độ, sự phân chia hưởng của các nhân tố khác như biển dạng của nd

giai đoạn thi công thân đập Trên cơ sở các số liệu tính toán được tiến hành kiểm tra

khả năng chịu lực của vật liệu, phân vùng đập để định các số hiệu bê tông khác nhau,

phủ hợp với điều kiện chịu lự từng vũng, bổ tử cấu tạo các bộ phận công nh thích ứng với điều kì n làm việc của chúng.

Vige tính toán ứng suất thân đập được tiền hành theo các trường hợp sa:

Trường hợp khai thác: Trường hợp này đập làm việc dưới tác dụng của hai loại tổ hop

lực: tổ hợp lực cơ bản và tổ hợp lực đặc biệt

Trường hợp thi công: Đập vừa thi công xong hồ chứa có nước tác dung Trong thực tẾ có nhiều công trình người ta tiến hành khai thác ngay trong thời gian thi công, cột nước trước đập chỉ ding đến một độ cao nào đó, trường hợp này cũng được tiễn hành xemxét

z

Trường hợp sửa chữa: Tùy theo tình hình hư hong mà có thể tháo cạn toàn bộ hỗ, hay một phần (đến một cao trình xác định) để sửa chữa đập,

Trong tinh toán thiết kể và nghiên cứu đập bể tong trong lục hiện nay thường sử dụng "ba phương pháp tinh toán sau để phân tích ứng suất ~ biển dạng của đập.

~ Phương pháp sức bền vật liệu: còn gọi là phương pháp phân tích trọng lực hoặc phương pháp phân tích tuyén tính Phương pháp nảy đơn giản cho kết quả đã độ tn cậy trong sắc bài toán thiết kế đập bẻ tông trong lực cổ cấu tao mat cất cùng nén không phức tạp ~ Phương pháp lý luận din hồi: phương pháp này xem thin đạp li một mỗi trường liên

và biến dạng trong phạm vi in i của vật liệu tục, đồng ahi, dng hướng, ứng x

tuân theo định luật Hic, Nồi chung với những đập cao các giả thiết đỏ cơ bản phù hợp.

với tình hình thực tế, Phương pháp này có thé giải quyết được những vấn để đặc biệt

như ứng suất tập trung, ứng suất nhiệt mà phương pháp sức bền vật liệu không giải

quyết được

~ Phương pháp phần từ hữu han: ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn cổ thể phân tích một cách gin đúng trạng thái ứng suất của dip bê tông trọng lực kể cả các đập có điều kiện bit phúc tap, giải được các bài toán phẳng và cá bài toán không gian, các bài toán có xét đến trạng thái làm việc đồng thời của môi trường vật liệu làm đập và nền Nhờ có sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin nên hiện nay phương pháp nay

đang được ứng dụng một cách rộng ri trong tính toán và nghiên cứu đập bêng trọng

2.1.2.2 Phân tích ứng suất biển dang theo phương pháp phan tử hữu han.

Phương pháp phin từ hữu hạn là phương pháp tìm dạng gin đúng của him chưa biết trong min xá định của nó bằng cách thay min tính ton bằng các min con gọi là phần điểm nút được chọn trêntử: Các phần tử này xem như chỉ được nối với nhau ở một

mặt hoặc trên cạnh biên của phin tử Thông thường him xắp xi được biễu diễn qua các giá trị của ham tại các nút này và thường được chọn đưới dang him đa thức nguyên, Dang của ham da thức này phải chọn sao cho thỏa mãn điều kiện hội tụ của bai toán, đó là “Ham xấp xi phải phản ánh được trang thai chuyển động của phần tử khi coi là vật

rắn tuyệt đối”, đ sao cho ting số phần tử lên khá lớn thi kết quả ín toán phải kết quả thực.

Tay theo ý nghĩa của him xắp xi, trong bài toán kết cầu người ta chiara làm ba loại môi hình dưới đây [10]

M6 hình tương thích: biều diễn gần đúng dạng phân bé của chuyển vị trong phan tử, các ấn số là các chuyển vị được xác định từ hệ phương trình được thiết lập trên cơ sở nguyêný biển phân Lagrange hoặc định lý dừng của thé năng toàn phần.

MG hình cân bằng: iều diễn gin ding dạng phân bé của ứng suit hoặc nội lực tong phần tử, các Ấn này là ứng suất hoặc nội lực được xác định từ hệ phương tình được Ì lập trên cơ sở nguyên lý biến phân Castigliano.

Mo hình hỗn lợp: biều diễn gần đúng dạng phân bỗ của cả ứng suất lẫn chuyển vị tong

phần tử, coi ứng suất và chuyển vị là hai yếu tổ độc lập nhau, các ấn số là ứng suất và

chuyển vị được xác định tử hệ phương trình được thílập tên cơ sở nguyên lý biếnphân Hellinger ~ Reissner.

Trong ba mô hình trên thì mô hình tương thích được sử dụng rộng rai hơn cả và thíchhợp cho bài toán tính toán kết céu.

Khi phân tích trang thái ứng suất — biển dang của đập bê tông trọng lực bằng phương pháp phần từ hữu hạn, người ta chia đập thành các phần từ và xác định các tải trọng tác dung vào các điểm nút phần tử, Giải bài toán bằng phương pháp phần tie hữu hạn lúc này dẫn đến giải hệ thống phương trình đại số tuyển tính Hệ thống phương trình này được xác lập dựa trên mối quan hệ giữa các lực tác dung và các chuyển vị 6 các điểm. nút của phần tử Môi quan h dưới dạng ma trận [II]

Đây là phương trình.“Sau khi

(nút có chuyển vị hoặc không chuyển vị da biết trước) thì hệ này hoàn toàn có thể q bằng lực tại toàn bộ các nút của kiện biên được, Kết qua giải hệ phương trình trên cho ta chuyển vị của toàn kết cấu ở hệ toa độ chung, ừ đồ sẽ tìm ra chuyển vị nút của mỗi phần từ trong hệ toa độ riêng của phn từ sau đó sẽ xác định được nội lực, ứng suất, biển dạng của điểm bắt kỳ trong phần tử 2.1.2.3 Phân tich ứng suất — biển dang trong trường hợp có động đắt

Động dắt có tác động tối công tình được coi như là ải trọng động đất, đây ti tong đặc biệt Động đất tác động trực tiếp vào công trình do dao động nên tạo ra lực quán

tính động a làm tăng áp lực nước, áp lực bùn cát gây nên sự biến đổi về số, sự phân bổ ứng suất bắt lợi cho công trình.

2.13 Hệ sỐ an toàn bn định hướng ngang cia trụ đập

Khi có động đắt với giatốc theo phương trục đập, các trụ đập sẽ chịu tác động cia động dat gây ra lực xô ngang, trang thái chịu lực khi đó là nén ILh tim ( nên + tốn ) ngsuất kéo lớn nhất sin ra ở mép chân trụ Điều kiện an toàn của trụ à không bị nút do tốn ngang Với các trụ cao tác dung uốn ngang là chủ yếu nên để an toản, có thể xác định như kết cầu chịu uốn Theo giáo trinh kết cầu bê tông cốt thép [I2] điều kiện giới hạn về nứt là

AM, =zRjvW, (2.2)

hay đ, == ra; (2:3)

WooTrong dé 1 ứng suất kéo giới hạn gây nứt;

1 là hệ số xét đến bin dang déo của bé tông miễn kéo zị =m 7 (2.4) mà hệ số ảnh hưởng của chiều cao định (ỡ đấy là bề đầy trụ D) với h = Im, công thúc xác định m, là [12]

1m, =0.9+0,1h 2.5)

‘rong đỏ h tinh bằng m, làhệ chảy déo của bé tông, với mặt cắt chữ nhật lấy = 1,75

Goi 8; là tr số ứng suất kéo lớn nhất sinh ra tại mép cia chân trụ khi có động đắc Khi đồ điều kiện dn định chống nứt của trụ sẽ là:

Kỹ thuật kháng có liên quan đến việc phân ving động đất trạng thái động lực học của công tình, các phương pháp tinh toán kết cấu của công trình vi tính kinh t khi kế công trình

“Các phương pháp tính hiện nay có thể chia làm hai nhôm: phương pháp tĩnh và phương pháp động lực học [13]

2.2.1 Phương pháp tĩnh.

"rong quá tình động dit, vỏ quá đắt bị rung động din hồ với chu kỳ T 2 giây và gia tốc 7 Khi đó, công trình chịu tic động của lực động đắt Có nhiều phương pháp, tính lực động đất

Phuong pháp sinh lực được áp dung rộng răi trong những năm trước đây, đầu thể kỹ 20 Phương pháp này tương đối đơn giản, khi tỉnh toắn người t coi công tình chịu tác động của các ngoại lực tăng thêm một hệ số tinh toán có xét đến do động đắt gây ra

28