Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình: Nghiên cứu ứng dụng bản mặt bê tông cốt thép để chống thấm cho đập đất

Sơ đồ chống thắm thân đập thường dùng nhất là đập có tường nghiêng hoặctường lõi bằng dit sét Tuy nhiên cũng cổ những trường hợp mà vị tí dp đập nằmcách xa mo đất sét, hoặc điều kiện khí

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 1

LOI CAM ON

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài:

“Nghiên cứu ứng dụng ban mặt bê tông cốt thép dé chống thâm cho đập đất” được

hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của các Thầy giáo, Cô giáo trong Khoa Công trình, Phòng đào tạo đại học và sau đại học, Bộ môn thủy công Trường đại học Thủy lợi cùng các bạn bè và đồng nghiệp.

Tac giả xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo, Gia đình, Bạn bè &

Cơ quan đã tạo điều kiện cho tác giả trong suốt quá trình hoc tập va thực hiện luận văn tốt nghiệp Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến GS.TS Nguyễn Chiến đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn tốt nghiệp.

Tuy đã có những cố gắng nhất định, nhưng do thời gian và trình độ còn

nhiều hạn chế, vì vậy cuốn luận văn này chắc chắn còn nhiều thiếu sót Tác giả kính

mong Thay giáo, Cô giáo, Bạn bè và Đồng nghiệp góp ý dé tác giả có thể tiếp tục

học tập và nghiên cứu hoàn thiện đề tải.

MỤC LỤC MỤC LỤC CÁC BANG BIE 2 MỤC LỤC CÁC HINH VE s

MỞ DAU 8

| TINH CAP THIET VA TINH KHOA HỌC CUA BE TAL 9

2, MUC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CUA BE TAL 9

3, NOI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 0 CHƯƠNG | "

TONG QUAN VE DAP BAT "

VÀ CÁC BIEN PHÁP CHONG THẤM CHO THAN DAP "

1 Tinh bình xây đựng đập dit ở trong và ngoài nước " 1-2, Ting quan về cc biện pip chẳng thm cho thân đập 1s 1.3, Nhu cầu và khả năng áp dung bản mặt bể tông chẳng thm cho dip đit 21 1-4, Giới hạn phạm vỉ nghiên cứ 2

CHƯƠNG2 a

NGHIÊN CỨU THÂM VA ON ĐỊNH CUA DAP DAT CÓ BAN MAT ”

BÊ TONG CHONG THÁM 2

1, Sơ đồ bổ tr bản mặt bé tông cốt thp, a 2-2 Nghiên cứu về thẳm qua đạp dit có bản mặt bê tông chống thắm ”

2.4, Nghiên cứu ôn định của bản mật b tông trên mái nghiêng ” CHƯƠNG 3 36

NGHIÊN CỨU UNG SUAT ~ BIẾN DANG THAN DAP VA ĐỘ BEN KET CAU BẢN MAT BE TONG COT THÉP 36

3-1, Nguyên lý phân tích ứng suit— bin dang thân đập 36

3+3 Tink toán cho các mô hình đập có chiều cao khác nhau 40 3:3, Phan tch kết qua tin tod 4

3-4, Tinh toán kế cấu bản mặt 39

J4-1- Mục dich tính toán 9

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật 3

F4-2-1- Bản mặt bê lông 6 4-2-2: Kích thước đập si

3-4-3: Phương pháp tính toi sĩ

3-4-4: Kế quả tink ton cho các trường hợp điễn hình cy F4-4-1- Xúc định My, (cho dim có b=Im) _

$-4-4-2- Xúc định M (cho dim có « 3 8- Phân tích ket quả tinh toán 64

CHƯƠNG4 66 ỨNG DUNG CHO DAP NƯỚC NGỌT (NINH THUAN) 66

4-1, Giới thiệu công trình hỗ chứa Nước Ngọt 66 4-2 Bồ trí mặt cắt đập và bản mặt bể tong chống thắm, 10

4-3 Phân tích ứng suit bị n dang thân dap (cho các trường hợp làm việc điển hình)

7

4-4, Kiểm tra điều kiện bên và ôn định của bản mat bê tông cốt thép, 16 4-5 Một số edu tạo chỉ tết 78

CHƯƠNG 5 81

5.1 Các kết luận chính của luận văn 81 5.2 Những tin tại và han chế 82

53, Kiến nghị 83

“TÀI LIỆU THAM KHAO 84 PHY LUC 1 86 KET QUA TINH TOAN DAP CAO 20M 86 PHY LUC 2 93 KET QUA TÍNH TOÁN DAP CAO 30M 93

PHY LUC 3 100

KET QUÁ TÍNH TOÁN DAP CAO 40M 100 PHU LỤC 4 10T KET QUA TÍNH TOÁN DAP NƯỚC NGỌT 10T

MỤC LỤC CÁC BANG BIEU

-1: Thông kế một số đập đất, đá lớn ở Việt Nam R

"Bảng 1-2: Thống ke mot số dap đất, đá lớn rên th giới 15 Bing 2-1 Chi tiêu cơ lý của đất dip dip và nên đập 26 Bang 2.2 Tổng hợp các giá tr lưu lượng thắm đơn vi & gradient trong các sơ đỗ

không có tường bé tông chống thắm thượng lưu 30 Bing 2.3 Tổng hợp các giá trị lưu lượng thắm đơn vị & gradient trong các sơ đổ có

tưởng bê ông chống thắm thượng lưu: 30 Băng 3-1, MNDBT ứng với các chiều cao đặp khác nhau 41 Bảng 3-2 chi tiêu cơ lý của vật liệu và nền đập 42 Bảng 3-3 Ứng suất ø-„, trong bản mặt bê tong (KN/mi 46 Bảng 3-4, Ung suit oom trong bản mặt bê tông (KNim2), 46 Bảng 3-5 Ứng suất , lớn nhất trong thân đập tìm (KN/m2) 48 Băng 36, Ứng suit ony lớn nhất trong bản mật bê ông (KINim2) 2

Bảng 3-7, Ứng sut cum nhất trong bản mặt bê tông (KN/m2) 32 Bảng 3-8, Ứng suit rong thân đập ta tim (KNim2) 3

‘Bang 39 Chuyển vi S lớn nhất ti tim đập %6 Bảng 3-10, Chuyển vị S,lớn nhất ti tìm đập 39 Bang 3-11, KẾt quả tinh Mis cho các phương én 6 Bảng 3-12, Kết quả tih M cho các phương én, « Bảng 4-1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của cụm công tình đầu mỗi 6 Bảng 42, Thông sốcơ bản mặt cắt dp +

Bảng 43 Chỉ iêu cơ lý của ậtiệu va nên đập n

Bảng 4-4, Kết qu tính Mạc cho đập Nước Ngọt n Bảng 45, Kết qui tinh Mạ cho dip Nước Ngọt (Tm) n

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật

MỤC LỤC CÁC HÌNH VEHình 1-1: Đập có tường li mềm

Hình 1-2: Kết cầu đập tưởng nghiêng mm.

3: Kết cấu đập dat có tường nghiêng va sân phủ trước mềm

Dap đất có tường nghiêng và chân răng mm.

Đập có màng chống thắm bằng khoan phụt vữa ximäng-Bentonie

p có tưởng chẳng thắm cứng

Sơ đồ bổ trí đập có bản mặt bê tông trên nền đá

Sơ đồ tinh thắm qua đập có tường nghiêng

Mit cắt tính toán theo sơ đồ 1

Mặt cắt tính toán theo sơ đỗ 2

Mit cắt tính toán theo sơ đồ 3

Mặt cất tính toán theo sơ đồ 4.

& quả tính toán theo sơ đỗ 1Kết quả th toán theo sơ đồ 2

Hình 2-9: Kết qua tính toán theo sơ đỗ 3.

fh 2-10: Kết quả tính toán theo sơ đồ 4

finh 2-11; Sơ đồ tính ôn định trượt mái

Hinh 2-12: Sơ đồ tính toán én định của bản mặt bê tông trên mái nghiêng

Hình 3-1: Mặt cắt tính toán không xét đến ảnh hưởng của nền,

Hình 3-2: À fat cắt tính toán có x: dn ảnh hưởng của nỀn

Hình 3.3: Các vịt cin phân tích trạng thi ứng suất ~ biển dạng

Hình 3-4: Đường ding ơ, ~ Thi công xong.

inh 3-5: Đường đẳng o, ~ Thi công xong.

Hình 3-6: Đường đẳng ø, — Hồ tích nước.

„ 1s 9 20 20 2i

23 2s 2s 25 26 29 29 29 30 32

Al Al

4B B

Hình 3.7: Đường đẳng ơ, ~ Hồ tích nước.

Hình 3-8: ƯSmax bản mặt BT-Thi công xong không xót ảnh hưởng nền,

Hình 3-9: USmin bản mặt BY-Thi công xong không xét ảnh hưởng nền

Hình 3-10: USmax bin mặt BT-H6 tích nước không xét ảnh hưởng nên

Hình 3-11: USmin bản mặt BT- Hồ ích nước không xét anh hưởng nền.

44 45

Hình 3-13: US thân đập theo phương Y -Hồ tích nước không xét ảnh hưởng

Hình 3-14: Đường đẳng ơ, — Thì công xong

Hình 3-15: Đường đẳng 6, — Thì công xong.

Hình 3-16 Đường ding 6, HỖ tích nước

Hình 3-17: Đường đẳng 6, - H tích nước

Hình 3-18: USmax bản mặt BT-Thi công xong xét nh hưởng nền.

Hình 3-19: USmin bản mặt BT-Thí công xong xét nh hưởng nn

"Hình 3-20: USmax bản mặt BT-Thi công xong xét ảnh hưởng nén.

Hình 3-21: USmin bản mặt BT- Hồ tích nước xét ảnh hưởng nền

Hình 3-22: US thân đập theo phương Y-Thi công xong xét ánh hướng nén

Hình 3-23: US thân đập theo phương Y-HỖ tích nước xét ảnh hưởng nền,

Mình 3-24: Biển dạng 8, — Thị công xong.

Hình 3-25: Biến dạng S, ~ Thi công xong.

Hình 3-26: Biển dang S, - Hồ tích nước.

Hình 3-27: Biển dạng S,~ Hồ

4

48

4g 49 4g so 50 50 so sỉ st st s4 ss s Hình 3.28: Chuyển vi theo phương Y- Thi công xong không xét ảnh hưởng nên

Hình 3-29: Chuyển vị theo phương Y- HỖ tích nước không xét ảnh hưởng

5

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật 7

Hình 3-30: Biển dạng S, ~ Thi công xong 37

Minh 3-31: Biến dang , ~Thi công xong 37Hình 3-32: Biển dang S, ~ Hồ tích nước 37

Hình 3-33; Biến dang $,- Hồ tích nước 38 Hình 3-34: Chuyén vi theo phương ¥-Thi cng xong-xé ảnh hướng nền S Hình 3-35: Chuyển v theo phương Y- Hồ tích nước-xét ảnh hưởng nỀn S8

Hình 4-1 : Bố trí mặt cắt đập-MC B16, T0Hình 4-2 : Chỉ tiết bé trí chân mái đập-MC ĐI6 10Hinh 4-3 : Bồ tí mặt eit đập-MC D20 10Hình 4-4 : Chỉ ết bd bí chân mãi độp-MC B20 m

Hình 4-5 : Cắt dọc tuyển dip hồ subi Nước Ngọt n Hình 4-6 : Đường đẳng ứng suất ơ, ~ Thi công xong 73 Hình 4-7 + Dưỡng ding ứng suất o, ~ Thỉ công xong T3 Hình 4-8 : Đường đẳng ứng suất ơ, = Hỗ ích nước 14

Hinh 4-9 + Đường ding ứng suất 6, — HỖ tích nước 4

Hình 4-10; USmax bản mặt BT-Thi công xong 75

Hình 4-11: ƯSmin bản mat BT-Thi công xong 15 Hình 4-12: ƯSmax bản mat BT-H6 tích nước T5Hình 4-13: USmin bản mặt BT- Hồ tích nước 7Hình 4-14: USmax thân đập theo phương Y ~ Thi công xong 15

Hình 4-15: USmin than đập theo phương ¥ ~ Thi công xong 7

Hình 4-16: USmax thân đập theo phương Y ~ tích nước 76

Hình 4-17: USmin thân đập theo phương Y ~ Hồ tích nước 16

Hình 4-18: Một số cấu tao chỉ tiết đập, 78

Hình 4-21: Một số hình ảnh đập Nước Ngọt 7

MO ĐẦUDap dit loại công trình được xây dựng bằng các loại dit hiện có ở ving xây

dụng Bap đất có cầu tạo đơn giản, vũng chắc, có khả năng cơ giới hóa cao khi thị

công và trong đa số trường hợp có giá thành hạ n là loại đập được ứng dụng rộng.

rãi nhất ở hầu hết các nước

Dap đất thường là loại không trin nước, có nhiệm vụ ding nước và gia nước

trong các hồ chúa hoặc cùng với các loai đập và công tình khắc tham gia nhiệm vụ

dâng nước trong các hệ thống thủy lợi hay xây dựng nhằm mục đích chính trị dòng

sông

‘Tit may nghìn năm trước Công nguyên, đập dat đã được xây dựng nhiều ở Ai Cập, An Độ, Trung Quốc với mục dich ding va git nước để tưới hoặc phòng lũ, VỀ

sau, đập đất ngày cảng đồng vai trỏ quan trọng trong các hệ thông thủy lợi nhằm lợi

dụng tổng hợp tai nguyên dng nước,

Ngày nay, nhờ sự phát triển của nhiều ngành khoa bọc như: Cơ học đắt, lý

thủy văn và dia chất công trình cũng như việc áp dụng rộng rãi

luận thẩm, địa chí

cơ giới hóa vả thủy cơ hóa trong thi công cho nên đập đất cảng có xu bướng phát mạnh mẽ Cho đến nay, các nước đã xây dựng hàng nghìn đập dat lớn nhỏ

Là một loại công trình dâng nước ma xây dựng bằng vật liệu địa phương (các

loại it) cho nên trong quá tình khai thác dip đất mang những đặc tinh như:

- Đập đất có khối lượng lớn và chịu tác dụng của các ngoại lực khá phúc tạp

cho nên thin và nền dp cần bảo đảm điều kiện chịu lục (trang thai ứng suất Đặc

biệt là phái bảo đảm điều kiện chống trượt của 2 mái dốc trong mọi trường hợp

= Do tắc dung của sông gié trong hd chứa tác dụng lên dip đất gây hư hồng

mái đốc thượng lưu Vì vậy mái đốc thượng lưu cần được dùng những hình thức g

cổ chắc chắn Mưa rio và sự thay đổi nhiệt độ cũng gây nên hư hỏng mái dốc hạ fra

cho nên cũng cần phải có những biện pháp bảo vệ mái dốc hạ lưu

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật 9

Do nước thắm qua thân đập, nén đập và thim vòng quanh bi làm mắt nước ở

hồ chứa và có ảnh xấu đến ôn định của đập (xói ngằm và trượt mái đốc), cho nên.cần phải cỏ những biện pháp chống thẩm Ngoài ra thắm côn gây nguy hiểm ở

những vùng tiếp xúc của đập đắt với những công trình khác hoặc ở vùng dòng thắm.

ra mái đốc hạ lưu, cũng như đối với trường hợp nước trong hỗ chứa hạ xuống đột

ngột

Việc bổ trí bản mặt bê tông cốt thép ở mái thượng lưu vừa có tác đụng chốngthắm vừa làm nhiệm vụ bảo vệ mai rit ing được quan tâm nghiên cứu và là đốitượng nghiên cứu của luận văn này

1 TÍNH CAP THIẾT VA TINH KHOA HỌC CUA ĐÈ TÀI

"Đập đất là loại đập được sử dụng phd biến nhất ở nước ta hiện nay Khi đất

đắp đập thuộc loại thắm mạnh thi edn thiết phải có thiết bị chống thắm cho thân

đập Sơ đồ chống thắm thân đập thường dùng nhất là đập có tường nghiêng hoặctường lõi bằng dit sét Tuy nhiên cũng cổ những trường hợp mà vị tí dp đập nằmcách xa mo đất sét, hoặc điều kiện khí hậu có mưa nhiều không thuận lợi cho việcthi công dip đắt sit, Khi đồ có thé xem xét các sơ đồ chống thắm khác, mà mộttrong các số đó là ding tường nghiêng bằng bẻ tông cốt thép Hình thức này ginlây đã được ứng dung tất thinh công cho loại dip đá đ Tuy nhiên với loại đập đất dip thi sơ để chống thắm bằng bản mặt bê tông chưa được chú ý nhiều Để ứng

dung được sơ dé này cần lam rõ các vấn đề kỹ thuật như ảnh hưởng của biển dangcủa thân dip đến độ bÈn, tgp giáp giữa bản mặt với nền, vớ thân đập, kết cầu khớp

nối, biện pháp thi công Do đó dé tải “Nghiên cứu ứng dụng của bản mặt bê tông.

cốt thép để chống thắm cho đập đắt” là có tính cắp

2 MYC DICH NGHIÊN CUU CUA ĐÈ TÀI

= Chi rõ được các đề kiện và phạm vi dp dung trởng nghiêng bằng bê tôngcốt thép cho đập đá

- Nghiên cứu các đặc trưng biển dang của đập đất có ảnh hưởng đến độ ben

của tường nghiêng bằng bê tong cốtthếp

= Nghiên cứu kết cấu nối tiếp tường nghiêng với nền, với thân đập, chống,

thấm tại các khớp nối của bản mặt

- Nghĩ thiểu đểđảm bảo độ bin và dn định của đập và bản mặt b tông cốt thép

cửu các biện pháp xử lý (nếu quả trình tinh toán thi

~ Tinh toán áp dụng cho công trình thực tế

3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

~ Đưa ra các điều kiện và phạm vi áp dung tường nghiêng bằng b tông cốt

thép cho đập đất

- Nghiên cứu các đặc trưng biển dạng của đập

cia tường nghiêng bằng bé tông cốt thép

- Nghiên cứu kết cầu nối tiếp trờng nghiêng với nên, với thin dip, chống

thắm tại các khớp nổi của bản mặt

= Tĩnh toán áp dung cho công trình thực tế

- Ung dung tính toán cho đập Nước Ngọt ~ Ninh Thuận.

- Phân tích đánh giá kết quả

- Đưa ra những nhận xét chung, những ÿ kiến đối với công rnh

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật "

CHƯƠNG 1TONG QUAN VE DAP DAT

VA CÁC BIEN PHÁP CHONG THÁM CHO THAN DAP

1-1 Tình hình xây dựng đập dat ở trong và ngoài nước

Đổi với nước ta, đập đất là loại công trình dâng nước phổ biến nhất khi xâydựng những hồ chứa Những hồ chứa nước đã xây dựng ở nước ta hầu hết là sử

dụng đập bằng vật liệu địa phương, trong đó đập dat chiếm đa số Do đặc điểm về.

dia hình, địa chất, vật liệu xây dựng, phương tiện thi công của nước ta, trong tương lai đập đất còn có triển vọng phát triển rộng rãi hơn nữa.

Việt Nam là một trong những nước có nhiều hỗ chữa Theo điều tr của dự án

UNDP VIE 97/2002 thì Việt Nam có khoảng 10.000 hồ chứa lớn nhỏ Trong đó hồ

đập lớn có khoảng 460 cái đứng vào hing thứ 16 trong các nước có số liệu thống kếcủa Hội đập cao thể giới

Theo con số thống ké của Bộ NN&PTNT năm 2002 cd nước ta đó 1967 hồ(dung tích mỗi hồ trên 2.10" m) Trong đó có 10 hd thủy điện có tổng dung tích 19

tỷ mỶ còn lại là 1957 hỗ thủy nông với dung tích 5,842 tỷ m’, Nếu chỉ tính các hồ có.dung tích từ 1 iệu mỀ nước trở lê thì hiện nay có 587 hồ có nhiệm vụ tưổi là

chính

5 61 tỉnh

Các hd chứa phân bố không đều trên phạm vi toàn quốc Trong

thành nước ta có 41 tinh thành có hồ chứa nước (xem bình 1-1), Các hỗ xây dựng

không đều trong từng thời kỳ phát triển của đắt nước Tinh từ năm 1960 trở về trước khu vực miễn Bắc và miễn Trung xây dựng khoảng 6% Từ năm 1960 đến năm.

1975 xây dựng được khoảng 44%, Từ năm 1975 đến nay xây dựng khoảng 50%, Trong 5 năm gin đây bằng nguồn vốn vay ADB, AFD, WB, vốn trái phiếu

Chính phủ bằng loạt các hồ chứa lớn do ngành NN&PTNT quản lý đã và dang được

xây dựng ở Miễn Bắc, miễn Trung và Tây Nguyên: hồ Dim Hà Déng (QuảngNinh); hồ Cửa Đạt (Thanh Hóa): hồ Tả Trạch (Thừa Thiên Huế); hồ Nước Trong

(Quảng Nea; hỗ Định Bình (Bình Định) hd Hoa Sơn (Khánh Ha); hồ Tân Giang,

ắt (Ninh Thuận); hd Lòng Sông (Bình Thuận); hồ Jamo (Dak Lắk) và rất

hỗ Sông

nhiều các hồ chia khác dang trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật: Ta Rue, Sông Cho

(Khánh Hòa); Mỹ Lâm (Phú Yên).

Ở nước ta đập vật liệu địa phương dong vai trồ chủ yếu Đập vật liệu địa

phương tương đối da dạng, Đập đất được đắp bằng các loi đc Bt pha tn ch

Trùng Phi miễn Trung được xây dựng theo hình thức đập đ

sườn đổi, đất Bazan, dit ven biển mié ắc vàlớn các đập ở miễn

đồng chất hoặc đập có thiết bị

chống tường nghiêng, tường tâm, chân khay bằng dat sét Một số năm gần đây sửdung một số công nghệ mới như tưởng lõi ching thắm bằng cúc tim bê tông cốtthép liên kết khớp ở đập Tràng Vinh, thảm sét bentonite cho đập Núi Một, hào.bentonite cho đập Eaksup Dak Lắc Vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ phải sửdung đất có him lượng sớt cao, sử dụng nhiều loại đắt không đồng chất, sử dụng cáchình thức đập nhiều khối có bố trí thiết bị thoát nước kiểu ống khói đã cải thiệnđược tinh hình dòng thắm qua thin đập

Bang I-1: Thống kê một số đập đắt, dé lớn ở Việt NamTTỊ Tint max (m) [ Năm XD

1| SuốHh HaTây 2900 | 196

2 | ĐaNhm LâmĐồng | Dit | 3800 | H963

3 Suối Hai Hà Tây Đất 29.00 1964

4 | Thuong Tuy Hành | Đấ | 2500 | 1968

5 | ThếBà YênBä Da 4500 | 196

6 | CimLy | Quing Binh Đấ | 3000 | 1965

7| Takeo LangSon | Dik | 3500 | 1972

W | CimSon BấeGang | Dit | 4150 1974

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật

13] HồaBình | Hoa Binh 12800 | 1978

HÀ CYênMỹ — Thanh Hoá 25.00 1980

15 | YénLap | QuingNinh | ĐấƯĐá | 4000 1980

l6 j Vinh Trinh 7 QuingNam | Dat 23,00 1980

17 ‘Nai Một, Binh Dinh Đất 32,50 1980

18 | Lig'Son | QuảgNgi | Dit 29,00 Tost

25 | HoàTmmg Da Ning Dat 26.00 1984

26 Hội Sơn Binh Dinh Dat 29,00 1985

27 | “Tây Ninh Dit 28,00 1985

28 Gia Lai Dat 21,00 1985

2» Binh Dinh Dit 3000 1986

30) VueTron Quing Binh Đất 2900 1986

31) TuyểnLâm lâmĐồng Đất 32.00 1987

32) DaBin | KhinhHoa Đất 250 1988

33 | KẽGŠ Hà Tĩnh Dat 37.40 1988

M4) Khe Tin | QuingNam [Dit 2240 1989

35.) Kinh Mon | Quing Ti | Đất 21,00 1989

36 | KheChè | QuingNinh [Dit 25.20 1990 37) Pha Xuan Phú Yên Dit 23.70 1996

44] Ayun He Gia Lai 36,00 1999

34 | Nước Trong Quang Ngai 72,00 2010

55 Hoa Son Khánh Hòa Dat 29,00 2010

Bê tông inh Bin! inh Địn h 50 0

56 | Dinh Binh Binh Dinh | gs | 5350 2009

DI Jamo DakLik | Dat | 32,00 2010

Cling như trong nước trên thé giới đập đất ngày càng phát triển mạnh mẽ, đếnnay Thể giới đã xây dựng những đập đất e6 quy mô và chiều cao lớn Đập Nurekhay còn gọi là Norak, là đập đất cao nhất thé giới ~ tính đến năm 2005 Đập đượcxây dựng trên sông Vakhsh ở Tajikistan, cách thủ đô Dushanbe khoảng 75km về

phía Đông

Nhiệm vụ của hỗ là phát điện với công suất lắp máy 3.000MW, chẳng lũ và tưới

cho khoáng 700km2 (70.000 ha) đất nông nghiệp.

Đập được bất đầu xây dưng từ năm 1961, hoàn thành năm 1930 kiTajikstan dang còn là một quốc gia thuộc Liên Xô,

ap cao 310m, lõi giữa bằng BTCT Thể tích đập là 54 tiệu mồ Có 9 tổ

mấy phát điện Tổ máy đầu tiên được lắp năm 1972, ổ cuối căng năm 1979

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật 15

Bang 1-2: Thing kê một số đập đắt, đá lớn trên thé giới

TT Tendap Nước — | Lagidip | CHES | Nim xD

T | Anderson Ranch My Dit 139 | 1950

2 | Swift My Dit 186 | 1958

3 | Navajo My Dit lãi | 1960

4 | Serre Poncon Pháp Dit 122 | 1960

5 | Hicks My Đất 122 1960

6 | Mattmark Thụy ĩ Đã 15 1960

7 Benmo ‘Tan Tay Lan Dat 110 1960.

3 |Demlam Pakistan Dit H0 | 960

9 [Beane WAC | Canada Dit 183 1967

10 | Oroville My Đất 237 1968

H [Mien Canada | ĐẩUHđồ | 243 1972

12 | Keban ‘Tho Nhĩ Ky Davida đỏ 207 1974

1-2 Tổng quan vé các biện pháp chẳng thắm cho thin đập

Nén đập và thân đập nói chung đều thấm nước Khi mye nước thượng lưu

1 cao trong thin dp sẽ hình thành đồng thắm từ thượng lưu về hạ lưu

“Trong thân đập, có mặt bão hòa, trên mặt cắt ngang đập thể hiện là đường, bio hia, Phía trên đường bão hòa có khu nước mao dẫn, Độ cao khu mao dẫn tùy

thuộc vào lại đất Dưới đường bão hòa dit chịu diy nỗi của nước và chịu lực thủyđộng do thắm.

Thắm có ý nghĩa rit lớn trong việc xây dựng và khai thác những công trinhthủy lợi nói chung và riêng đối với đập đất thắm lại cảng có ý nghĩa đặc big Làmột loại công trình ding nước và lâm bằng vật st xốp (dit), đập dit chiu tác dung

cia cột nước và hình thành dòng thẩm di xuyên qua thân đập và nền (nền đất hoặc

444 nứt né) từ thượng lưu xuống hạ lưu Sự xuất hiện đồng thắm qua đập đất gây nênnhững tác hai nhiều lúc rất lớn về mặt tổ thất lưu lượng cũng như về tinh bền vững

kế và xây dung đập đất vấn đề nghiên cứu, đánh

‘ea công trình Do dé trong thiết

giá những đặc trưng cơ bản của dong thấm là một khâu quan trọng và không thể

thiến được

Mục dich nghiên cứu thắm qua đập dt nhằm giải quyết những vấn dễ sau

~ Xác định lưu lượng nước thấm qua thân đập, nền và bờ để đánh giá tốn thấtnước trong tính toán kính tế và cân bằng hỗ chứa Đẳng thời trên cơ sở tính toán đó

mã quyết định những bình thức chống thắm cho thân đập và nên

+ Xác định vị tí của đường bão hia để bổ tí vật liệu xây dựng thân đập và

đánh giá sự ôn định của mái đốc hạ lưu Việc xác định vị trí của đường bão hòa còn.

số mục dich lựa chọn hình thức thoát nước thích hợp công kích thước của nó nhằm nâng cao ổn định mái đốc hạ lưu

- Tính toán Gradien thắm để đánh giá mức độ xôi ngằm chung và xói ngimeve bộ nhằm mục đích xác định kích thước hợp lý của thân đập, của những kết cầuchống thắm, thoát nước vã thành phin của ting lọc ngược

Để chống thắm cho đập đất có rất nhiều biện pháp Dưới đây là một số biện

pháp thường dùng

1 Đập có tường lỗi mềm:

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật „

Hình 1-1 Đập có tường lai mém

Trong trường hợp khổi trung tim bằng đất sết pha cát, hệ sổ thắm nhỏ khả

năng chống thắm trở thành tường lõi mm.

Yêu cầu chủ yếu đối với đất sét làm vt Higa chống thắm là it nước và cổ tínhdẻo, phải dim bảo hệ số thắm của đất thân đập ( 50-100) lần Đồng thời đắt Limtường li chống thắm phải đủ do, dễ thích ứng với biển hình của thân đập, mà

không gây nứt né Tính déo biểu thị bằng chỉ số déo (Wn) phải đảm bảo yêu cầu

W>7 để đ th công, Dit sét béo Wn>20 là loại vit liệu không thích hợp vì cổ him

lượng nước quá lớn khó thi công đễ sinh ra áp lực kẻ ng lớn làm n

đập.

Theo cấu tạo bề dầy tưởng lõi đắp bằng đất st không nhỏ quá 0.8m, độ diychân tường lỗi không nhỏ hơn 1/10 cột nước, người ta dựa vào trị số Gradient thắm.cho phép [J] để xác định bề diy của tường lõi Khi xây dựng dip trên nề thắm, Độcắm sâu trồng lõi vào nền đất ốtí thắm nước, Binh trờng lõi cao hơn mục nước

dâng bình thường (MNDBT) 0,30-0,60m

Kết cấu đập tường lõi mềm không được xây dựng phổ biên ở khu vực Nam.

‘Trung Bộ và Đông Nam Bộ do khan hiểm ngu vật liệu và kỹ thuật thi công phúc

tạp,

- Ưu điểm:

+ Khả năng cl + Lin dé đều

= Nhược điểm:

++ Khan hiểm nguồn vật iệu đất sét chống thắm tại chỗ+ Bổ tr th công phức tp (Do phải dp en đều cả 3 khối)

2, Kết cầu đập tường nghiêng mềm:

Hình 1-2 Đập có tưởng nghiêng mễm

Trong trường hợp khối lãng trụ thượng lưu ( vùng A) bằng đất sét chống

thắm, kh ing trụ thượng lưu trở thành tường nghiêng chống thắm trong thân đập.

Tường nghiêng đặt ở sắt mái thượng lưu đập có wu điểm hạ thấp đường biohoà xuống nhanh, làm cho đại bộ phận đắt thân dip được khô ro và tăng thêm tính

ổn định của mái hạ lưu.

Đập Đá Ban ( Khánh Hòa) và đập Núi Một ( Binh Định) thuộc loại kết cầu

này

Be y tưởng nghiêng phụ thuộc các yếu cầu cấu tạo và gradient thuỷ lực

cho phép của dit đắp tường, Bê dây tường nghiêng tăng từ trên xuống dưới BE dày

đinh tưởng không nhỏ hơn 0.âm, chân tưởng nghiêng không nhỏ hơn 1/I0N( H: cột nước tác dung), nhưng không nhỏ hơn 2-âm, Dộ vượt cao của đỉnh tường nghiêng

trên MNDBT ở thượng lưu tuy theo cấp công trình = 0,5-0,&m Dinh tường không.đươc thấp hơn mục nước tinh gia cường

Trên mặt tường nghiêng có phủ một lớp bao vệ đủ day ( khoảng Im ) để

tránh mưa nắng, giữa tường nghiêng và lớp bảo vệ có bố trí ting lọc

Khi xác định độ

trượt trên mặt tưởng, đồng thời lớp bao vệ và tường nghiêng phải ổn định ( không

mái tường nghiêng phải dim bảo lớp bảo vệ không bi

trượt),

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật 19

đập đất có tường nghiêng và sin phủ trrớc mềm:

Hình 1-3 Đập có tường nghiêng và sản phú trước mồmKhi dip dip có tường nghiêng trên nền có lớp đất thắm mạnh hoặc khi ting thắmnằm sâu, người ta thường xây dựng thêm 1 sân phủ phía trước chống thấm bing

cùng một loại đất với tường nghiêng nối liền với nhau.

Sân trước có tác dung nhiều mặt nhưng chủ yéu là tăng chiều dài đoạn đường

viễn không thắm đề giảm áp lực thắm và lưu lượng thẳm qua nỄn

Kết cấu và kích thước sân phủ trước phải thoả man yêu cầu cơ bản sau: ítthắm nước, có th mm déo dễ thích ứng trước biển hi

Chiều day sân trước: Chiều day sân trước đựợc xác định theo các yêu cầukinh tế và kỹ thuật phụ thuộc nhiều yế tổ như: chênh lệch mye nước thượng bạlưu đập, chiều dài sân phủ thường lấy theo king nghiệm.

.

H: Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu đập.

Chiều di ti đa của sin trước có th tính theo công thức của Ughintrut

Trong đó: _ k,knÖn: hệ số thắm của vit ig làm sân trước và nền

1: bể dây trung bình của sân trước

Tb đầy ng thắm nước trong nền

4 Đập dit có tưởng nghiêng và chân răng mm:

tình 1-4 Đập có tường nghiéng và chân rng mâmTrường hop tường nghiêng trên nén có lớp đắt thắm mạnh và ting không thấm nằm

không sâu, người ta xây dụng một chân khay qua nén cắm sâu vào ting không thắm

Độ cắm sâu của chân khay vio ting không thắm 0,5-1,25m,

5 Đập có mảng chồng thắm bằng khoan phụt vita ximing-Bentonite

Hình 1-5 Đập có màng chỗng thẩm bằng khoan phụt vữa ximang-BentoniteTrường hợp dit nén là lớp bồi tích dy hơn 10m, phía dưới là đ phong hoá nứt nẻmạnh, hoặc trong lớp bồi tích có lẫn đá lăn, đá tảng lớn không thé đóng ctr chốngthắm được thi biện pháp xử lý ốt nhất là khoan phụt vữa, Khoan phụt vữa dungdịch vữa ximäng sé có các phụ gia cần thiết tạo mảng chống thắm trong thân đập

và nền đập Kết cầu này thi công thuận lợi, cổ hiệu quả trước mắt, nhưng độ bền vàtuổi thọ không cao

6 Đập có tường chống thắm cứng:

Loại đập đắt có tường nghiêng chẳng thắm cứng ( như bitông, BTCT) ít

độ thay đôi được dùng, vì nhược điểm: cầu tạo phức tap,

hoặc thân đập lún, giá thành cao.

+ Tưởng cử chẳng thắm bằng bêtông cốt thép phải đảm bảo: bé diy ở định

tường không nhỏ hơn 0,3-0,5m, chiều dây day tường bằng khoảng ( 1/12-1/15)H.

Dé hạn chế nứt gây tường lõi BTCT, cin bổ tri những khe lún thing đứngcách nhan 15-25m và gia cổ thêm một lớp đất sét chống thắm ở mặt phía trước của

tường lồi

Tường chẳng thắm bằng cử thếp

+ Trưởng hợp chỉ cin chống thắm cho đập đất trong phạm vi lớp bồi ch,trong đó không có đá lăn, đá ting, chiều day lớp bồi tích T<12m ( là chiều day cửthép có thể đạt được) giải pháp đơn giản nhất là dùng cử thép đóng trực tiếp trong

chân khay, thay vi phải đào hết cát sỏi rồi lắp lại

1-3 Nhu cầu

đất

khả năng áp dụng bản mặt bê tông chống thấm cho đập,Dip dit i loại đập được sử dụng phổ biển nhấ ở nước ta hiện nay Khi đấtđắp đập thuộc loại thắm mạnh thi cin thiết phải có thiết bị chống thấm cho thân

đập, Sơ đồ chống thấm thân đập thường dùng nhất là đập có tường nghiềng hoặctường lõi bing đắt sét Tuy nhiên cũng có những trường hợp mà vị trí đắp đập nằmcách xa mô đất sét, hoặc điều kiện khí hu có mưa nhiều không thuận lợi cho việc

thi công dip đất sét Khi đó có thể xem xét các sơ đồ chống thắm khác, mà một

trong các số dé là dùng tưởng nghiêng bằng bé tông cốt thép Hình thức này ginđây đã được ứng dụng rất thành công cho loại đập đá dip Tuy nhiên với loại đậpđất dip thì sơ đỏ chẳng thắm bằng bản mặt bê tông chưa được chú ý nhiều Để ứngdung được sơ đồ này cần làm rõ các vấn đề kỹ thuật như ảnh hưởng của biển dangcủa thân đập đến độ bèn, tiếp giáp giữa bản mặt với nền, với thân đập, kết cầu khớp.biện pháp thi céng Do đó đề tải “Nghĩ

sốtthép để chống thắm cho đập đất” à có tính cắp thiết và có ý nghĩa thực tiễn

cứu ứng dung của bản mặt bê tông

1-4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu.

~ Chỉ rõ được các điều kiện và phạm vi áp dụng tưởng nghiêng bằng bê tông

cốt thép cho đập đất

~ Nghiên cứu các đặc trưng biển dang của đập đất có ảnh hưởng đến độ bềncủa tường nghiêng bằng bé tông cốt thép

~ Nghiên cứu kết cấu nối tiếp tường nghiêng với nên, với thân đập, chống

thắm tại các khớp nỗi của bản mặt

~ Nghỉ u quá trình tính toán thấy cẩn thiết) đềđảm bảo độ bin vi ôn định của đập và bản mặt bê tông cốt thép

cứu các bi pháp xử lý (

~ Tỉnh toán áp dụng cho công trình thực tế.

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật 33

CHƯƠNG 2NGHIÊN CỨU THÁM VÀ ÔN H CUA DAP DAT CÓ BẢN MAT

BÊ TONG CHONG THÁM

2-1 Sơ đồ bồ trí bản mặt bê tông cốt thép

Hình 2-1: Sơ đồ bổ trí đập có bản mặt bẻ tông trên nên đá

2-2 Nghiên cứu về thắm qua đập đắt có bản mặt bê tông chống thắm

Mit trước của tường ngâm trong nước là một mat thé Vi vậy các đường dòngthấm qua tường đều vuông góc với mặt ngoài của tường

Lưu lượng thắm qua một phân tổ thuộc phần trên của tường tinh theo công thúc:

Đối với phần đưới, mặt sau trồng xem là mặt thé, mi chiễu cao cật nước của

ống đo áp luôn luôn bằng chiều cao hs của đường bão hoà Vi vậy:

Lưu lượng tổng cộng qua tường

“ 5)

Đối với phần nước thắm qua thân dip, dựa vào những nguyên tắc tỉnh thắm để

thiết lập công thức tính lưu lượng và phương trình đường bão hoà, ta có:

G6)

3-2-2 Các sơ dé tính toán

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật 35

"Để nghiên cứu về thắm qua đập đất có bản mặt bê tông chống thắm Tiénhành tính toán cho một đập điển hình có chiều cao là 20m, mái thượng lưu m=3,mái hạ lưu m=2.75 Ta có các sơ đồ tính toán như sau:

~ Sơ để 1: Đập đất không có bản mặt bê tông chống thắm trên nền không

thắm, MNTL là MNDBT, hạ lưu không có nước

Hình 2-3: Mặt cắt tính toán theo sơ đỗ 1

- So đồ 2: Đập đất không có bản mặt bê tông chống thắm trên nền thắm

nước, MNTL là MNDBT, hạ lưu không có nước

Hình 2-4: Mặt edt tính toán theo sơ dé 2

+ So đồ 3: Dap đất có bản mặt bé tông chống thắm trên nén không thắm,

MNTL là MNDBT, bạ lưu Không có nước

Hình 2-5: Mặt cắt tính toán theo sơ đồ 3

- So đồ 4: Đập đất có bản mặt bê tông chống thắm trên nén thắm nước,MNTL là MNDBT, hạ lưu không có nước

Hình 2-6: Mat cất tính todn theo sơ đồ 4

2-2-3 Tài liệu tính toán

Tải liệu về tính toán bao gồm tả lệu v8 mực nước, tai liệu vẺ các chỉ tiêu cơ

lý của vật liệu làm đập và nộ

Tài liệu về mực nước, dit đắp đập cũng như nền đập lấy theo công trình hồ

chứa Nước Ngọt lim thông số tinh toán

Bảng 2-1 Chỉ tiêu cơ lý của dit dip đập và nền đập

pitaip » [m= [ef e K

(KN/m) | (KNm) @ (KPa) (m/s)Khôi dat dip iss | 207 | 12 | HH | e0m10"Đất nền iss | 199 | 12 | 24 | soso”

Công thức áp đụng : Phương tình vi phân cơ bản của đồng thắm

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật 2

“Trong đó;

Hi: Cột nước áp lực.

K,, K, : Hệ số thắm theo các phương x, y Thm đẳng hướng K,

Q: Lưu lượng áp dụng tại biên

©: Lượng chứa nước theo thé ích.

Với yao trinh,

‘yw! dung trọng của nude.

áp lực kê rỗng uy suy ra từ (t,1) như sau:

n=rH-y) — (2)

“Thay (L2) vào (L0) ta được (L3)

2@=m,y,Ê=y) (E3) Thay (L8) vào phương trình cơ bản ta được (L4)

2(42H) 2,2) 0 “

aa) ae a)

Do cao trình y được giữ khôn

(t4) sẽ trệt tiêu, ta có (L8)

DU:

Phương trình phân tử hữu hạn theo phương pháp Galerkin ấp dụng cho (5):

“Trong đó;

[B]: ma trận Gradient, C]: ma trận hệ số thắm của các phần tử (H): vée tơ cột nước tại nt

Dems

[NI TN] = [M] ma trận khối lượng.

(Ht: Thay đổi cột nước theo thời gian.

ự = lưu lượng đơn vị qua cạnh phần tử

Cho bài toán thắm hai chiều, độ day của các phần tử coi như là hằng số, (1.6) được

viết lại như sau;

đây, là độ day của phần tử.

Dang rút gon của phương trình phần tử hữu han

[KI: [H] + (MJ [HỊ:

[K]=:ƒ,[øÏ[cJe}a = [ Íø†[cIø]ahA

(Ql (8)

[KJ]: là mà trận đặc tính của các phần tử

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 29

[M) = Ma trận khối lượng

J (AL Ww haa =f Lv Ew ea

[Q]: véc tơ lưu lượng áp dung:

Iø]=ø{.[NƑ ke = af VT Rb

‘Sau khi tinh toán cho một mặt cắt với các trường hợp ta được kết quá tính

toán như sau:

lm

Tình 2-8: Kế quả tính toán theo sơ đồ 2

Hinh 2-9: Két quả tính toán theo sơ đỏ 3

Hinh 2-10: Kết quả tính toán theo sơ đồ 4

Bang 2.2 Tổng hợp các giá trị lưu lượng thắm đơn vị & gradient trong các sơ

đỗ không có tường bê tông chống thắm thượng lưu:

Sods | Lưulượngdsig

aden XY (va adien XY (ra)

tinh toán (n3is-m) Gratien XY (rho) | Gratien XY (e)

sbi 80107 t8 E— 8i

SBB 16510" 08 oe

Bing 2.3 Tổng hợp các giá tr lu lượng thắm đơn vi & gradient trong các so

đồ cổ tường bê ông chống thắm thượng lưu:

Sod] Lam rong dvi q

-Gradien XY (vào) -Gradien XY (ra) tính toán (m3/s-m)

SD3 sang 12 00

Sb4 a0 Tế 003

So sánh kết quả tinh toán từ các bảng 2-2 và 2-3 cho phép nhận xét như sau:

a) Về lưu lượng thắm,

- Khi đập trên nén không thắm, so sánh kết quả tinh cho sơ đồ 1 và sơ đổ 3

cho thấy lưu lượng thắm khi có bản mặt bê tông chống thắm giảm gin 143 Lin so.

với sơ đồ đập đồng chất (bing đất o6 hệ số thấm lớn)

~ Khi đập trên nền thắm nước, so sánh kết quả tính cho sơ đồ 2 và sơ đồ 4

cho thấy lưu lượng thắm khi cổ lim bản mặt bê tong chống thắm kết hợp với chân

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật 31

răng ở nén giảm tới hon 115 lin so với sơ đổ dip đồng chất (bing dit thim mạnh)trên nền có thắm:

‘Tuy con số chỉ mức độ giảm lưu lượng thắm của sơ đồ 3 so với số đỗ 1, sơ

48 4 so với sơ đồ 2 sẽ thay đổi nhiễu tùy thuộc vào hệ số thắm của vật liệu dip đập,

im của nn, của chân răng Song cổ thể khẳng định chắc chin

= T số lạ phn vào của thân dp ở cức sơ đồ 3 và đạt số L2 và lá

“Theo 14TCN 157-2005, ti số gradient giới hạn cho phép ở thân đập bằng dita cất

là Jy = 2 Vì vậy với các sơ đồ đang xét, mặc đủ Ju, có tăng so với trường hợp.

ki

không làm bản mặt bẽtông nhưng vẫn bảo đảm diễu kiện bém thắm của đt thân đập

~ Khi có bản mặt bê tông chống thắm, trị số J1„„ ở phần ra của thân đập sẽ:giảm so với trường hợp không có bản mặt chống thắm Điều này lim tang khả năng

ổn định thắm của khối thân đạp Vi dụ với đập cắp II, khi đắt thân đập loại á cát tị

radient cho phép của thân đập là J„ = 0,5 (theo I4TCN 157-2005), Do đồ ở sơ

đồ 1.66 Jinn 0.57 > Joy, cồn ở sơ đồ 3 có Jinys = 0,02 nhỏ hơn rất nhiều so với

“Từ những phân tích trên diy cho thấy khi đất thân đập có hệ số thắm lớn thiviệc làm bản mặt bê tong chống thắm ở mái thượng lưu sẽ đạt được hiệu quả cao cả

về ;á về giám gradient thắm tại cửa ra Ngoài ra bản mặtse giảm lưu lượng thắm,

bê tông cũng đảm nhận cả chức năng của lớp bảo vệ mái thượng lưu.

2.3, Phân tích ôn lh của bản mặt bê tông trên mái nghiêng

2.3.1 Các khả năng mắt ẫn dn cia bản mặt bê tông trên mái nghiêng

Bản mặt phẳng đặt trên mái nghiêng chịu tác dung của trọng lượng

bản thân, áp lực nước, sóng gió (rong trường hợp hỗ có nước) Khi bản mặt đã đảm.bio điều kiện bên thì khả năng mắt ôn định trên mái cỗ thé xây ra như sau:

a) Trượt trên mặt mái: Khi lực day trượt theo chiều mái nghiêng thắng lực

tra ắt giữa bản mặt và khối thân đập

b) Quay lật quanh trục nằm ngang đi qua chân mái Khi sóng rút hoặc mựcnước hồ út nhanh, vì phia đưới bản mặt hình hình áp lực diy ngược, ao m mô

tren quay tt ti bản mặt, Nếu mô men quay it ching mô men git do trong lượng

"bản thân và áp lực nước thượng lưu gây ra thi sẽ xảy ra quay lật

Việc tính toán ôn định của bản mặt trên mái là nhằm lựa chọn hệ s6 mái dốc.thượng lưu hợp lý trong trường hợp có sử dung bản mặt bể tông chẳng thắm

2.3.2 Công thức kiểm tran định:

(2.3.2.1 On định trượt trên mai

4) Trường hợp thượng lưu không có nước.

‘al

Hình 2-11 So dé tinh dn định trượt mái

5,-6.sing, N,=6,0084,

Bỏ qua lực giữ ở chân (khóp nối giữa bản mat va bản chân) thi hệ số an toàn

về trượt là tỷ số giữa lực ma sắt ở day (T,) và lực đẩy trượt (S,)

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật 33

.€058/1EØ _ 189 (9.1) Gsina, ig

“Trong đó;

ay; Góc nghiêng của mái thượng lưu

(9: Góc ma sắt khi tắm trượt trên mặt mái

“Thường thì mặt đưới của tắm không hoàn toàn phẳng vả mặt trượt sẽ đi qua

đinh của các mẫu lỗi của tắm về phía thân đập và thực chất là mặt trượt nim trong

khối đắt thân đập Như đã nêu ở trên, bản mặt chống thấm chỉ áp dụng trong trường,

hợp đắt dip dip có hệ số thắm lớn, thường là các loại đắt eft cỏ tính định rắt nhỏ

và có thé bd qua và trong công thức tính lục giữ của tắm chỉ xét đến lực ma sắt (T).

Từ công thức (2-1) cho thấy góc nghiềng mới thượng lưu chi yu phụ thuộc vào góc ma sét trong của đất thân đập và diy là cơ sở để chọn t số của a

(hay mị)

b) Trường hợp thượng lưu có nước

Kết quả tính thắm ở phần trên cho thấy do chênh lệch lớn về hệ số thắm giữa

bản mặt va đắt thân đập nên độ hạ thấp của đường bão hòa khi đi qua bản mặt là rất

lồn và đường bão hòa trong thin đập gin như nằm ngang (theo cao trình mực nước

hạ hm Vì vậy áp lực nước lê tắm chủ yếu là áp lực nước từ phía thượng lưu theo

phương vuông góc với bản mặt và chiều hướng vào thân đập, lam tăng thêm lực ma.

sit ching trượt ở đầy bản mặt, trong khi lực đấy trượt không thay đổi Như vậy

trường hợp này hệ số ổn định trượt phẳng của bản mặt sẽ cao hơn so với khi hồ.

không có nước

2.3.2.2 Ôn định quay lit quanh trục nằm ngng di qua chân mái

“Trường hợp này chỉ có thể xảy ra khi có lực day ngược từ phía dưới tim, Phân tích các trường hợp xây ra áp lực đẩy ngược như sau:

a) Trường hợp mực nước hồ út nhanh:

- Đổi với đập không có bản mặt chống thắm, khi mực nước hồ rit nhanh, đường bãohòa trong thân đập sẽ ở vị trí cao hơn mực nước hồ, do đó hình thành dong thắm.ngược từ dip ra hồ, tạo ra lực thắm ngược từ thân đập vé phía thượng lưu

~ Đối với đập có bản mặt chống thấm thi như trên đã chỉ rõ là đường bão hòa trongthân đập nằm ở vị tr rt thấp (ngang với mực nước hạ lưu) nên sẽ không có dòng

thắm ngược từ đập về phía hồ, do đó cũng không có lực dy ngược tr phía dưới bản

mặt

b) Trường hợp sóng vỗ vào và rút ra:

Đối với các tim bảo vệ mái hông thường có bổ t ting lọc ngược phía dust

‘va lỗ thoát nước liên thông mặt dưới và mặt trên tắm thì khi sóng rút cũng sẽ có áplực diy ngược từ phia đưới tắm (xác định theo QPTL C1-78) Với bản mặt chống

thắm không có sự liên thông giữa mặt dưới và mặt trên nên cũng sẽ không có áp lực đẩy ngược

.©) Trường hợp mưa lớn làm dâng cao đường bão hòa trong thân đập.

Khi mưa lớn, lưu lượng thắm được bỗ sung từ lượng mưa rơi trên dinh và

mặt mái hạ lưu ngắm vào thân dap sẽ làm dâng cao đường bão bòa trong than đập.

dip Đốivới đập có bin mặt chống thắm, do đường bão hòa ở vị trí thấp và hệ số thắm của

Mite độ dâng cao phụ thuộc vào cường độ mưa và hệ số thắm của đ

đất thân đập lớn nên mức độ đâng cao đường bão hòa là không lớn và sẽ không thêtạo nên dp lực ngược lâm quay lật tim Những trường hợp có mưa đặc bit lớn và

công trình đặc biệt quan trọng sẽ được xem xét riêng,

Như vậy về oo bản đổi với bản mặt bé tông chống thắm ở mái thượng lưu

đập đất, lực đây ngược từ phía dưới bản trong mọi trường hợp là không đáng kể và

khả năng quay Kit tắm quanh 1 trục nằm ngang là không thé xây ra, Do đồ việc kiểm

tra dn định của bản mật chỉ tập trung vào ổn định trượt và áp đụng công thie (2-1)

3.4 Nghiên cứu dn định của bản mặt bê tông trên mái nghiêng

“Trong đó:

5\=G, sing, N.=G,eosa,

6 Góc ma sắt trong của đất (lấy

a: Góc nghiêng của mái thượng lưu Với mái TL m=3 thì a= 179) Thay số và tinh toán được K,= 1.27 1K 15

Vay lớp gia cỗ mái thượng lưu đảm bảo an toàn không bị trượt.

CHƯƠNNGHIÊN CỨU UNG SUAT- BIEN DẠNG THAN DAP VÀ ĐỘ BEN KET

CAU BAN MAT BE TONG COT THÉP

3-1 Nguyên lý phân tích ứng suất ~ biến dang thân đập

Trong những năm 60-70 việc giải các bài toán cơ học đất đá thường được.

phân chị làm hai nhóm: trang tái giới hơn và biến dang Nhỏm thử nhất bao gồmcác bài toán xác định khả năng chịu tit của móng, én định của mái đốc, của khối

ba nén dưới

ip, áp lực của tường chắn Nhóm thứ hai là các bài toán tinh lú

tác đụng của ti trong có kế đến ob kết thấm, kiém tra độ bền của các c

bằng cách so sánh ứng suất với tinh bén của đắt đá

Hai nhóm bi ton này nghiên cứu sự làm việc của đất đã với các quan điểmkhác nhau và thậm chí đỏi hỏi các đặc trưng của đất khác nhau: đối với các bài toán.

thuộc nhóm giới hạn các đặc trưng à lục dinh của đơn vị C và gốc ma sắt rong @,

ôi với bài toán thuộc nhóm biển dang các đặc trưng là mô dun din hồi E và hệ

Khi gi các bài toán thuộc nhóm th nhất, biển dang của đất không được xế

đến và được gia thiết là vừa đủ dé huy động toàn bộ sức kháng Ở nhóm bài toánthứ ha, ứng sut và biển dạng được giá thiết là khá nhỏ, vũng trang thi giới hạncòn chưa hình thành hoặc nhỏ đến mức có thé bỏ qua Tuy nhiên trong tắt cả các baitoin có ý nghĩa thực tế của cơ học đất đã Ini xây ra biến dang hỗn hợp của cả hai

kiểu biến dạng đản hồi và biến dang đẻo Khi độ lớn vùng dẻo nhỏ thì người ta bỏ

aqua chúng và coi là bài toán dn hai, Khi biển dạng do phát trgn đăng kể thi cầnphải ké én chúng và giải bài oán hỗn hợp

Véi các môi trường không đồng nhất thì khô cỏ khả năng giải được các bàitoán hỗn hợp bằng phương pháp giải ích Hiện nay phương pháp phần từ hữu han

là phương pháp có hiệu quả nhất dùng để giải các bài toán phức tạp theo các điều kiện biên và tính chất môi trường của chúng.

Luận vẫn thạc sĩ kỹ thuật 37

- Nội dung cơ bản phương pháp phần tử hữu hạn

Phuong pháp PTHH là một phương pháp rất tổng quát và hữu hiệu cho lời

giải số nhiều lớp bài toán kỹ thuật khác nhau Từ việc phân tích trạng thái ứng suất,

biến dạng trong các kết cấu công trình thuỷ lợi, xây dựng dân dụng, giao thông

én các bài toán của lý thuyết trường như: lý thuyết truyền nhiệt, cơ học chất lông

thuỷ din hồi, khí dan hồi, điện — từ trường Với sự giúp đỡ của ngành công nghệ

tin học nhí 1 bài toán phức tạp nhự: tính toắn trạng thái ứng suất biến dạng trong

dập có nhiều vật liệu khác nhau, nén cỏ nhiễ lớp, với diều kiện biên phức tạp cũng

đã được giải quyết

Phương pháp PTHH cũng thuộc loại bài toán biến phải „ song nó khác với

các phương pháp biến phân cổ điển ở chỗ nó không tìm dạng hàm xắp xi của himcần tìm trong toàn miỄn xác định mà chỉ trong từng miễn con trong miễn xác địnhcủa nó, Điễu này rắt thuận lợi khi giải những bài toán mà miỄn xác định gồm nhiều

miễn con có những đặc tính khác nhau.

“Trình tự giải bài toán bằng phương pháp PTHH có các bước sau:

) Chia miễn tính toán thành nhiều các mién nhỏ gọi là các phẩn tử Các

phần tử được nối với nhau bằng một số hữu hạn các điểm nút Các nút này có thể là

inh các phần từ, cũng có thé là một số điểm được quy ước trên cạnh của phần tử Tuy thuộc ba toán cần giải có thể sit dụng ede loại phần tử dạng thanh, dang phẳnghoặc phần từ khối

b) Trong phạm vi của mỗi phần tử giả thiết một dạng phân bổ xác định nào

446 của hàm cn tìm Đối với bài toán kết cấu thì him xp xỉ có thể li hàm chuyển vi

hoặc him ứng suất hoặc cả ham chuyển vị và hàm ứng suất

“Thường giải thiết him xp xỉ là những da thức nguyên mà hệ số của nó được

sợi là các thông số Trong phương pháp PTHII, các thông số này được biểu din

aqua các tị số của hàm và cố th là tị số của đạo hàm của nó tại các nút của phần tử,

Dang da thức nguyên của hàm xp xi phải được chọn đảm bảo để bài toán hội tụ.

Nghĩa là khi tăng s tắn tử lên khá lớn thi kết quả tính toán sẽ

“quả chính xác

Ngoài ra him xp xi còn phải chọn sao cho đảm bao một số yêu cầu nhấtđịnh, trước tiên là phải thoải mãn với các phương trình của lý thuyết đàn hồi (bàitoán kết cấu), hoặc định luật Darcy (bài toán thắm) Song để thoả mãn chặt chế tit

cả các yêu cầu thì sẽ gặp nhiều khó khăn trong việc lựa chọn mô hình và lập thuật

toán giải Do đó trong thực tẾ người ta phải giảm bớt một số yêu cầu nào đồ nhưng

vẫn đảm bảo được nghiệm đạt độ chính xác yêu cầu

©) Thiết lập phương trình cơ bản bai toán.

Dé thiết lập hệ phương trình cơ bản bài toán giải bằng phương pháp PTHHthường đựa vào nguyên lý biển phân Từ các nguyên lý biển phân rất ra được hệ

phương trình đại số tuyển tinh ở dang.

K]lal= trì ®

Trong đó: _ -[K]: Ma trận độ cứng

~ {A}: Vée vo chuyển vị

~ AF}: Véc tơ tải

4) Giải phương trình cơ bản (*) sẽ tìm được các him an của miền xét tại các điểm nút (Giá trị hàm hoặc đạo him của nó)

Để giải hệ phương trình trên thì một yêu cầu rất quan trọng là ma trận độ cứng K không được suy in, có nghĩa là det(K) Dễ đáp ứng được yêu cầu này khỉ

giải ta có thể xử lý bằng điều kiện biên Thường có thể xử lý điều kiện biên bằng 2cách sau trong khi lập trình

*A# l iu gắn 0:

Giả sử ta có điều kiện biên A,=A, , để đảm bảo khi ta giả được nghiệm thỏa mãn

điều kiện này cần xử lý như sau

"Với cách Iy giải như trên ta có phương trình thứ 2 là

OA, + LAs + O.As + 0.45 = A

Tức là A,

* Xử lý bằng số vô cũng lớn

Đối với phương pháp này người ta ding một số đương A vô cùng lớn, với

máy tinh điện tir có thé lấy A>10””, sau đó xử lý như say

lần Kyy = Koy A; Fy= (Kent Oy

Sau khi xử lý biên được:

3-2 Tính tốn cho các mơ hình đập cĩ chiều cao khác nhau

3-2-1 Mặt cắt đập điển hình:

ác dụng chủ yếu của tắm bản mặt là chống thắm Độ dy tắm bản mật thay

day ở độ cao tương ứng tính theo cơng thức:

t=02 +0/0035H Trong đĩ: _ t; Chiều diy ban mặt (m)

Hi: Chiều cao thẳng đứng từ định đập tới vị trí tính tốn

Tương ứng với 3 chiều cao dip ta cĩ chiều dy bản bé ơng chống thắm ở đình,

va ở đấy (2 lần lượt là

0=34em

20cm, ( 7cm; Oem; và t1=20cm, 20cm, 1

+ Sơ đỗ 1: Nền đá (xem nền cứng tuyệt đối)

+ So dé 2: Nền đất, tính tốn giới hạn với chiều dày nén t=Hy

3-2-2 Trường hợp tính tốn

"Để phân tích trạng thái ứng suất biển dạng trong thân đập và trong bản mặt bê tơng, trong luận văn này đưa ra các trường hợp tính tộn sau:

~ Trường hợp 1: Hồ thi cơng xong chưa tích nước

- Trường hợp 2: Hồ tích nước đến MNDBT, hạ lưu khơng cĩ nước

“Tổng số các trường hợp tinh tốn là 12 trường hợp.