Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu trạng thái ứng xuất biến dạng của đập vật liệu địa phương theo mô hình phi tuyến. Áp dụng tính toán cho đập thủy điện Khao Mang Thượng - tỉnh Yên Bái

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI

NGHIEN CUU TRANG THAI UNG SUAT BIEN DANG CUA DAP

VAT LIEU DIA PHƯƠNG THEO MÔ HÌNH PHI TUYEN ÁP DỤNG TÍNH TOAN CHO DAP THUY DIEN KHAO MANG THUONG - TINH YEN BAI

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

LỜI CẢM ƠN

Sau quá tình nỗ lực của bản thân, sự giúp đỡ từ thầy hướng dẫn, các đồng

nghiệp, phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, khoa Công tình trường Đai học“Thủy Lợi, đến nay luận văn Thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trìnhthủy với để tải: “Nghi

phương theo mô hình phi tuyển Ap dung tính toán cho đập thuỷ điện Khao

cứu trạng thái ứng suất biến dang của đập vật liệu dja

Mang Thượng - tỉnh Yên Bái” đã hoàn thành

“Tác giả xin gửi lời chân thành cám ơn tới các đồng nghiệp trong Công ty Cổ

phần Tư vẫn Xây Dựng điện 1, người đã cung cắp các số iệu cho luận văn này

Đặc biệt tác giả xin được tô lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Cảnh

Thái, người đã trực tiếp hướng dẫn, và giúp đỡ tân tình tá giả trong suốt quá trình

thực hiện luận văn.

Do thời gian và kiến thúc có han, luận văn không th tn khôi những điễu

thiểu sót Tác gid rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, bạn bè.

đồng nghiệp và những quý vị quan tâm Mọi ý kiến đóng góp xin liên hệ theo địa‘chi email: canhpt_pece @ yahoo.com

Hà Nội, ngày 22 tháng 5 năm 2014Tác giả

Pham Tiến

BAN CAM KI

Tác giả xin cam kết rằng, nội dung trong luận văn này hoàn toàn được thực.

hiện bởi chính tác giả dưới sự hướng din của PGS.TS.Nguyễn Cảnh Thái Tắt cả

sấc số liệu sử dụng tính toán trong luận văn thuộc về sở hữu của Công ty Cổ phần

Tu vấn Xây dựng Điện 1 Tác giả tôn trọng bản quyền tác giả của các nguồn tài liệu“được sit dụng trong luận văn, tắt cả đều được trích dẫn cụ thể.

‘Tie giá xin cam kết những diễn tên là đúng sự thật Tác gi chị trích nhiệm với những gì mình cam kết

Hà Nội, ngày 22 thắng 5 năm 2014“Tác giả

Pham Tiến Cảnh

MỤC LUC

BANG BIEU

PHAN MỞ DAU.

CHƯƠNG 1 TONG QUAN

LL Tổng quan về đập vit ligu địa phương 4

LLL Médéu 4

112 Nhiện vụ chức năng của đập 6113 Uienhape điền đập vi lieu địa phương 6114 Mptsd dip vậtliệuđịaplương trên the gid va Việt Nam 71.2 Trạng thai ứng suất biển dang của đập "

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET PHAN TÍCH UNG SUAT - BIEN DANG

CUA DAP VAT LIEU DIA PHƯƠNG:

21 1g quan về mô hình vật liệu 13

211 Tổng quan về ứng mắt My

2.12 Tẳng quan về biển dụng 15

2.2 _ Một số mô hình vật liệu cơ bản 16

33:1 Mô hình vật liệu đàn hồi myễn tinh 16

2.2.2 Mô hình vt ligu din dẻo myệt đối (Mohr-Coulomb) 7

2.2.3 Mô hình vật liệu Hyperbolic (Duncan-Chang) 19

2.24 MG hình dé tang cứng Hardening Soil 2

2.3 Quy luậtbiển dang cơ bản của dit 25 24 Các biến dang trong đập và hậu quả 26

2.5 Ditt gay thay lực 30

CHƯƠNG3 CÁC YÉU TÔ ẢNH HƯỚNG ĐỀ! CUA DAP VAT LIEU DIA PHƯƠNG

3.1 Yếu tố về hình học của đập, 32

3.2 Lựa chon mô hình vật liệu 3

3⁄3 Lựa chọn chỉ tiêu của vật liệu 3334 Lưới phan tử 343.5 Quá tình thi công 353.6 Qua trinh tích nước 37

CHUONG 4, TÍNH TOÁN UNG SUAT BIEN DANG DAP KHAO MẠNG

THƯỢNG 39

4.1 Giới thiệu về đập Khao Mang Thượng 39

4.2 Phân ích số liệu, mô hình inh toán, mặt et inh toán 49

42.1 Khảo sát mo vật liệu dp đập 4

42.2 Công tác thí nghiệm vật liệu dip đập 50

42.3 Phin sich sổliệu 33424 Mô hình tink win 3342.5 Nic định chi tiéu sinh toán cho mô hình hardening soi 55

426° Các tinh toán ứng suất biển dang đập 5

43° Két qui tinh toán 584.3.1 — Ảnh hưởng mé hành tính toán, quá trình thi công, quá trinh tích mesic: Tỉnhcho mặt cắt 04100 5943.2 Anh hướng của hình dang mặt edt: Mat cất 0+75, 0+125, 0+ 150 70

43.3 Ảnh hưởng của khối gia tải hạ lưu: Mặt cắt 0475, 75 4.344 ˆ Tĩnh toán cho mặt edt doc trực đập 76

44 Kiến nghị 8

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

PHY LỤC.

HÌNH VE

Mình 2-1: Hệ trục tọa độ không gian tổng thể và ký hiệu ứng suất Hình 2-2: Không gian ứng suit chính

Hình 2-3: Quan hệ giữa ứng suất biển dạng ~ mô hình din hồi uyễn tính

Hình 2-4: Quan hệ ứng suất ~ biển dạng mô hình Mohr Coulomb

Hình 2-5: Mặt déo trong không gian ứng suất chính (C=0) Hình 2-6: Dường cong quan hệ giữa ứng suất ~ biến dang

Hình 2-7: Xác định module tham chiếu E,

Hình 2-8: Dung cong ứng suất biến dạng Hình 2-9: Quy luật biến dạng của đất

Hình 2-10: Biến dạng đều

Hình 2-11: Chén lệch chuyển vị do địa hình

Hình 2-12: Chônh lộ chuyển vị do vậ liệu đấp khác nhau

Hình 2-13: Chênh.“chuyển vị do thay đổi địa chit nén

Hình 2-20: Giảm ứng suất trong thân đập.

Hình 3-1; Ảnh hưởng của quá trình thi công đến trạng thái ứng suất biển dạng Hình 4-1: Thiết kế mặt cắt nang đập điễn hình

Hình 4-2: Biểu đồ cắp phổi hạ các khối dip

Hình 4-6: Thi công, nghiệm dip đá thượng lưu (khối 5) Hình 4-7: Thiết bị thí nghiệm nén 3 trục mẫu đất

Hình 4-8: Đang thí nghiệm nén 3 mẫu đt cổ kết | trục

Hình 4-9: Đường cong quan hệ o~€ thí nghiệm nén OedHình 4-10:

Hình 4-11

Hình 4-12: Chuyển vị theo phương đúng, kết thúc giai đoạn thi công,

Hình 4-13: Kết thúc giai đoạn thi công ~ Chuyển vị theo phương ngang

Hình 4-14:Hình 4-15:

Hình 4-16:

Kết thúc giai đoạn thi công - Ứng suất oy”

Kết thúc giai đoạn thi công - Ứng suất ox”

Hình 4-17: Kết quả ứng suất theo phương Y của giải đoạn thi công xong (miu 46)

và giai đoạn mực nước dâng bình thường.

Kết thúc giai đoạn thi công - Ứng suất ox Kết thúc giai đoạn thi công - Ứng suất oy" Kết thúc giai đoạn thi công - Ứng suit chính Cie điểm vẽ biểu đồ chuyển vị thẳng đồng.

Chuyển vị đứng các điểm do.

Chuyển vị đứng tăng thêm do tùng lớp

Cúc ứng suất hi

MNDBT ~ Áp lực nước lỗ rỗng

MANDBT - ứng suất hiệu quả oy"

MANDBT - ứng suất hiệu quả ox” MNDBT - ứng suất chính hiệu quả.

Chuyên vị thẳng đứng - MNDBT.

CChuyén vị thẳng đứng ~cu6i giả đoạn thi công

Mat cắt 0475 Kết thúc thí công - ứng uất hiệu quả oy.

Mặt cắt 0475 - Kết thúc thi công - ứng suất hiệu quả ox.

Mặt cắt 0475 - MNLTK - ứng suất hiệu quả oy

Mat cắt 04125 - Két thúc thi công - ng suất hiệu quả oy Mặt cit 04125 Kết thúc th công - ứng suất hiệu quả ox Mặt cắt 04125 - MNLTK - Ứng suất hiệu quả oy

Mặt cắt 0+150 - Kết

Mặt cắt 04150 - MNLTK - Ứng suất hiệu quả oy

sét cao trình 904m khi MNDBT,

thức thi công - ứng suất hiệu quả ey 04150 - Kết thúc thi công - ứng suất hiệu qua ox,

Ứng suất trong

Ma cit A-A

“Trường hop không có khối gia tải Max = 14,8em,C6 khối gia tai Max = Sem.

‘Thi công xong - chuyển vị theo phương XHình 4-45: Thi công xong - chuyển vị theo phương Y.Hình 4-46: Ứng suất Sx¬ mực nước 915.

70

BANG BIEU

Bang 1-1; Một số đập vật liệu địa phương có chiều cao trên 100m trên thé giới 8 Bảng 1-2: Các đập cao nhất Hoa Kỷ, bao gồm các đập cao từ 170m ở Hoa Kỳ đã

xây dựng xong, dang vận hành bình thường, Tinh đến thời điểm tháng 1/2007 9

Bảng 1-3: Một sé đập vậliệu địa phương được xây dựng ở Việt Nam 0Bảng 4-1: Bảng thông số các hạng mục công tinh thủy điện Khao Mang Thượng

giải đoạn TKKT 41

Bảng 4-2:Cip phối hat cát lọc (khối 3) 45 Bảng 4-3: Cấp phối hạt cá lọc (khi 4) 45 Bảng 4-4: Cp phối hạt đá đắp thượng lưu (Khối 5) 45

Bảng 4-5:Khối lượng công tác thí nghiệm trong phòng và hiện trường sĩ

Bảng 46: Chỉ iu tính toán kiến nhị theo sổ liều của chủ nhiệm địa chắt 53Bảng 4-7: Chỉ tiêu tỉnh toán đập KMT theo mô hình Hardening Soi 5sBang 4-8: Kết quả thí nghiệm nén 3 trục CU cho lõi sét 56Bảng 4-9: Kết quả thí nghiệm nén Oecd 56

Bang 4-10: Modulus đàn hồi trung bình cho các vùng vật liệu — kết thúc giai đoạn

thi sông orBang 4-11; Modulus din hồi trung bình cho các ving vật ligu~ Mực nước DBT 67

PHAN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tà

Từ mắy nghìn năm trước công nguyên, đập vật liệu địa phương đã được xây

chung nhiều ở Ai cập, An độ, Trung quốc và các nước Trung A của Liên xô với mục

dich ding và giữ nước để tưới hoặc phòng lũ VỀ sau, đạp vật liệu địa phương ngày

cảng đồng vai trò quan tong trong các hệ thing thủy lợi nhằm lợi dụng tổng hợp ti

nguyên ding nước

Đối với nước ta khi xây dựng những hồ chứa, đập vật liệu địa phương là loại

công trình dâng nước phd biển nhất Do đặc điểm về dia hình, địa chất, vật liệu xây

‘dung, phương tiện thi công cia nước ta, trong tương lai đập vật liệu địa phươngcồn 6 triển vọng phát iển rộng rãi hơn nữa.

Tính toán trạng thái ứng suắt- biến dang của đập vật liệu địa phương đã được.

thực hiện từ những năm 40 của thể ky 20 ớ CHLB Nga và các nước phương Tây

“Tuy nhiên do hạn chế về công cụ tính toán mà người ta buộc phải đưa vào quá

nhiều gid thiết nhằm đơn giản hoá các công thức tính toán Cé sông thức này lànhững biểu thức giải tích theo bài toán một chiỄu Cho tối nay các công thức đó chỉ

có ý nghĩa về mặt lịch sử.

‘Tinh toán trạng thái ứng suất biển dang của đập đất đã theo bai toán phẳng

hai chiều cũng đã được tiền hành vào những năm 60 của thé ky trước (sắn liền với sur ra đời của phương pháp phẫn tử hữu bạn ), và bài toán không gian ba chiều cũng

chỉ mới được bắt đầu tính toán vào những năm 70 của thể ky 20 Tắt cả các bài toánđồ đều được giải heo mô hình tuyễn tính,

Do thực tế xây dựng các dự án thủy điện lớn ở CHLB Nga và các nước

phương tây ngày cảng phát triển, nên các đập đắt đá cao cũng được ứng dụng nhiều

hơn Theo đó các nghiên cứu về lý thuyết và thực nghiệm của dip cao cũng phát triển và đã chứng minh ring các kết quả inh toán theo mô hình tuyển tinh đã không

phản ánh đúng thực té làm việc của công trình Để phản ánh đúng sự làm việc củacác đập cao cin phải đi tìm kiếm một phương hướng khác Đỏ là việc giải bài toán

với mô hình phi tuyển về mỗi liên hệ giữa ứng suất - biển dang,

‘Vin để nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tiên tiễn trong thiết kế các đập vật liệu địa phương ở Việt nam là can thiết và cắp bách.

Sự phát triển gin đây của các chương trình máy tinh địa kỹ thuật phân tích

ứng sudt-bién dạng theo phương pháp phần từ hữu hạn đã đem lại hiệu quả cao

trong thiết kế công trình Tuy nhiên, thách thức không nhỏ đối với người thiết kế là

việc lựa chọn đúng din mô hình phân tích cũng như các tham số của mô hình đắt

ĐỀ tải "Nghiên cứu trạng thái ứng suất - biến dang cia đập vật liệu dia phương theo mô hình phi tuyến Ap đụng tính toán cho đập thuỷ điện Khao

Mang Thượng - tỉnh Yên Bš nghiên cứu trang thi ứng suất ~ biển dạng theo

mô hình phi tuyến xác định ứng suất và biển dạng trong thân và nền đập Khi biết

được sự phân bố ứng suất sẽ dự kiến được khả năng phát sinh vết nứt trong đập- là

một trong những nội dung quan trong khi thiết kế đập cao và có địa hình phúc tạp

(như vai đập vách dốc, độ dốc thay đổi lớn ) Đề tài sẽ áp dụng phân tích ứng suất

biến dạng theo mô hình din hồi phi tuyển = mô hình đt tăng cứng Hardening soil

cho đập thủy điện Khao Mang Thượng, đập đá đỗ lõi sét.

2 Myedich nghign cia

- Nghiên cứu trang thái ứng suất — biến dang của đập vat liệu địa phương theomô hình phi tuyến phản ánh đúng sự làm việc của đập.

- ĐỀ xuất giải pháp thiết kế hợp phù hợp cũng như biện pháp xử lý trong thời

kỳ thi công- Nghiênvà giảm3

su trang thai ứng suất — biến dang giúp ting khá năng an toàn đập is thành công trình đặc Bie It những đập có điều kện địa inh phức tạp

‘ich tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

1g hợp các số liệu lưu trữ về đập vật liệu địa phương.~ _ Nghiên cứu một số mô hình din hồi phi tuyễn

~ _ Nghiên cứu các yêu tổ ảnh hưởng đến ứng sắt biển dang của đập

~ _ Kết hợp nghiên cứu lý thuyết với iệc tính toán áp dụng cho một công trình

cụ thể là đập thủy diKhao Mang Thượng ~ đập đá đổ,

~ _ Từ kết quả tính toán áp dụng rút ra kết luận và kiến nghị.

Kết qua và dự kiến dat được h

Phân tích ứng suất biển dạng theo mô hình din hồi phi tuyển cho đập thủy

điện Khao Mang Thượng

"ĐỀ xuất các biện pháp nâng cao an toàn cho đập

Kết quả để tài có thể sử dung làm tài liệu tham khảo phân tích ứng suất - biển

dang cho các đập vật ligu địa phương

"Nội dung luận văn

Nội dung luận văn gồm các phần như sau

KET LUẬN KIÊN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO.

PHY LUC

inh toán ứng sut biến dang đập Khao Mang Thượng

CHƯƠNG 1 TONG QUAN1.1 Tổng quan về độ p vật liệu địa phương

Hình 1.1, Anh đập vật liệu địa phươngLLL Mỡ

Đập vật liệu địa phương được hiểu một cách đơn giản là đập được x!khô

dựng từ.các vật liệu Li tại địa phương có công trình xây dựt 1g phải vận chuyển,xa, không qua công nghệ chế biến phức tạp Vì vậy đập vật liệu địa phương còn

urge gọi là đập vật liệu ti chỗ

Tuy nhiên về mặt cơ học đắt đá, đập vật iệu địa phương được hiển là đập được xây dựng trục tifp từ các sin phẩm phong hoá (íc loại đắt e L sôi) và chưa

phong hoá (đá đổ, đá dim) của vỏ trái đất Về nguyên tắc bắt cứ loại vật liệu gì là

sin phim phong hoá của v6 tái đắt đều có thé dùng để xây dụng đập

Đập vật liêu địa phương là loại đập không tràn có nhiệm vụ dng nước và gitnước trong các hồ chứa hoặc cùng với các loại đập và công trình khác tham gia

nhiệm vụ ding nước, tạo hồ chúa trong các hệ thống thủy lợi thủy điện bay xây

“dựng nhằm mye đích chính trị đồng sông.

Từ miy nghìn năm trước công nguyên, dp dit đá đã được xây dựng nhiều ở

Ai cấp, An độ, Trung quốc và các nước Trung A của Liên xô với mục dich dâng và

giữ nước để tưới hoặc phòng lũ Về sau, đập đất ngày cảng đồng vai trồ quan trong trong các hệ thống thủy lợi nhằm lợi dụng tổng hợp ải nguyên dng nước,

Ngày nay, nhờ sự phát iển của nhiều ngành khoa học như cơ học đất lý luậnthắm, địa chất thủy văn và địa chất công tình v.v cũng như việc ứng dụng rộng

rãi cơ giới hóa và thủy eo hóa trong thi công cho nên đập đất cảng có xu hướng phát triển mạnh mẽ, Cho đến nay, các nước đã xây dựng hing nghìn đặp dit (riêng Nhật đã có 1281 đập đắt cao hơn 15 m) trong đó có tiên 70 đập cao hơn 75 m

Các công trình thuỷ cô ự nối chung và đập vậ liệu địa phương néi riêng được

sử dụng rất ph biển ở tất cả các nước trên thé giới khi xây dựng các dự án thuỷ lợi, thuỷ điện, giao thông thuỷ v.v Các đập dit đã xuất hiện khá sớm, từ hàng nghìn

năm trước công nguyên (như ở Trung quốc thồi cổ đại đã có dé đập ven sông

Hoàng Hà, ở Ấn Dộ đã thời cỗ cũng đã có để đập ngăn nước lũ của sông Hằng, ở Việt Nam từ thời Lý đã có dé ven sông Hồng v ) Ở nước ta, trong những năm ‘qua đã xây dựng nhiễu đập dit đồng chất, đập đất nhiều khối, đập đắt đá hồn hợp,

đổ rong đầu mỗi công trình thủy lợi, thủy điện

Đặc điểm chính của các đập đắt đá là thường xuyên chịu áp lực nước tĩnh và

động Qua phân tích sự làm việc và tong kết các công trình đã được xây dựng, khai

thác vận hành người ta nhận thấy ring các công trình thuỷ công như các đập đất đá

là foaj công tình có nhiễu vấn để kỹ thuật hơn cả Sự có mật thường xuyên của

đồng thắm trong thân và nén của các công tình thuỷ công đã dẫn dén sự tăng kíchthước mặt cắt ngang của chúng cũng như đòi hỏi quá tình thi công nghiêm ngặt,

cho nên giá thành công trình cao hơn rit nhiễu giá thành các công trình khong chịu tác dụng của đồng nước (vi như so với các công tình kiến trúc trên mtd

Để hạn chế tới mức tối thiểu nhất tác hại các loi ngoại lực bên ngoài tác động lên các dip đất đá mà vẫn đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật nhất thiết phải hiểu được bản chất của của các loại nội lực phát sinh trong thân và nền công trình.

Ngày nay, cùng vớ

là sự phát triển cực kỳ nhanh chóng của các phần mém ứng dụng, đã cho phép.

sự phát triển như vĩ bão của các loại máy tính, đặc biệt

chúng ta gai quyết được rit nhiều vin đề khoa học và công nghệ phức tap đặt ra đối

với các công trình thuỷ công như các đập vật liệu địa phương.

112 Nhiệm vụ, chức năng của đập

Dap vật liệu địa phương là loại công tình tận dụng vật liệu tại chỗ, có nhiệm

vụ ding nước và giữ nước trong các hỗ chứa hoặc cùng với các loại đập và công,trình khác tham gia nhiệm vụ dâng nước, tạo hỗ chứa trong các hệ thống thủy lợi,thủy điện hay xây dựng nhằm mục đích chính trị dòng sông.

1.1-3 Un nhược diém đập vật liệu địa phương

1.1.3.1 điền

‘Yeu cầu chất lượng của nén đối với đập ậtệu địa phương không cao lắm sovới những loại đập khác Dap vật liệu địa phương có thể xây dựng được với bắt ky

điều kiện dia chất, địa hình và khí hậu nào Những vũng cố động dit cũng có thé

dựng được đập đắt Ưu điểm này rit cơ bản, bởi vì càng ngày những tuyển hẹp,

6 địa chất tốt thích hợp cho các loại đập bê tông càng it cho nên din dẫn đi vio

khi thác các tuyén rng, n hợp cho đập bằng vật liệu tại hỗ,

Với những thành tựu nghiên cứu trong các lĩnh vực cơ học đất, lý luận thắm,

trang thái ứng suất cing với sự phát triển của công nghiệp chất déo làm vật chống thấm, người ta có thé sử dụng được tất cả mọi loại dat hiện có ở vùng xây dựng đẻ.

<p đập và mit cắt đập ngày căng có khả năng hẹp lại Do đó giá thành công trinh

ngày càng hạ thấp và chiều cao đập càng được nâng cao Người ta đã tính được rằng

nếu lựa chọn được loại đắt có thành phẫn hại thích hợp và dim nén tốt thì ứng suất cho phép trong thin dip có thể đạt đến 110 kgfem” và như vậy có thể xây dụng được đập cao đến 650 m.

C6 khả năng cơ giới hóa hoàn toàn các khẩu đảo dit, vận chuyển và dip đất với những máy móc có công suất lớn do đó rút ngắn được thời gian xây dựng, hạ giá thành công tình và hầu như din dẫn có thể loại trừ hoàn toần lực lượng lao

động thủ công,

"Tôm ai điểm của đập vật ig địa phương bao gồm: Có cấu tạo đơn gian nhưng rt phong phú, giá thành hạ:

‘Yeu cầu địa chất nền khong cao, có thé xây dựng trên mọi loại néns

Vat lgu không cần xử lý nhiều, tận dụng được các vật hêu ti chỗ:

Kỹ thuật thi công đơn giản, cho phép cơ giới hóa các công đoạn thi

công từ khai thác vật liệu, chuyên chở, đi nén Công tác chuẩn

bị trước khi xây dựng không tồn nhiều công sức như các loại đập khác.

Kinh nghiệm trong thiết kế, thi công và quản lýip được tích lũy quathời gian đài.

Làm việc tin cậy kế cả ở vùng có động đất DB quán lý, lộn cao, đắp đầy thêm,

1.1.3.2 Nhược điểm

Khối lượng đập lớn, đo mái thượng lưu và hạ lưu dp thoái;

Không cho nước tran qua đình đập Nếu nước tràn qua đỉnh đập sẽ bịhư hỏng hoặc bị phá hủy do tác động gây x61 mòn của đồng nước;Đập lún nỈ

Dễ bị xói

du, lún phân bé không đều;

mòn bên trong thân đập

1.1.4 Một xố đập vật liệu địa phương trên thé giới và Việt Nam

Trên thé giới, đập vật liệu địa phương được xây dựng từ thời xa xưa Đập

Ceytou (Xrilanea) cao 21.5m, khối lượng đất dip I3.000000m` được xây dựng tir

năm 504 trước công nguyên Tử đó đến nay, cùng với sự phát triển của khoa học kythuật đập vật liệu dia phương được mở rộng vé ching loi, chiễu cao, Dap không

chỉ côn được xây dung từ đất, mà còn có th từ đã đổ, bê tông kết hợp đất để đổ Chiều cao đập đã lên tới 335m (đập Rogun ở Tajikistan — hoàn thành năm

2015), trở thành loại đập 66 chiều cao lớn nhất trên thể giới, vượt qua đập bê tông

Bakhtiari (315m) và đập vòm Jinping-1 (305m).

Bảng 1-1: Một số đập vậ liệu địa phương có chiều cao trên 100m trên thể giới

Số "Tên đập “Tên nước

1 | Rogun Taijkistan 335 2 | Nurek Taijkistan 315 3 Shuangjiangkou Trung Quốc 312 4 | Linnghekou Trung Quốc 295

5 |Changheba Trung quốc 240 12 | Matmac (Mattmarh) Thuy sĩ 115

la | Bemô in Tây Lan no

Bang 1-2: Các đập cao nhất Hoa Kỷ, bao gồm các đập cao từ 170m ở Hoa Ky

.đã xây dựng xong, đang vận hành bình thường Tính đến thời điểm tháng,

Viti XD Chiucao [NămhoànTT | Ten dip “Trên sông | (Bang) đập (mét) — | thành,

1 | Oroville Feather California 262.4 19682 | Hoover Colorado | Nevada 2488 1936

N Fork

3 |Dwonhak | Clearwater_—_| Idaho 244 1973

4 |Glen Canyon | Colorado [Arizona 220 1964

New Bullards

S| Bar North Yuba | California 219.8 19696 | Seven Oaks Santa Ana |CaMomia 72154 19997 |New Melones | Stanislaus | California 213,0 1979

B | Mossyrock | Cowlitz Washington | 206.5 1968 9) Shasta /Sacramento | California | 205.2 195 10 [Don Pedro | Tuolumne | California 1994 i971

S Fork

11 | Hungry Horse | Flathead Montana 1922 1953

12 | Grand Coulee | Columbia [Washmgton 187.4 1942

13 | Ross Skagit Washington 184.0 1949 14 | Trinity Trinity California iat 1962 IS | Yellowtail | Bighorn ‘Montana 1789 1966

1S Fork

16 | Cougar MeKenzie | Oregon 1769 1964

17 | Gorge Green Utah mt 1964

6 Mp, nếu inh từ 1963 trở lại đây thì đập bằng vật liệu địa phương, trong đồ chủ yếu là đập đắt chiếm 75% trong toàn bộ những đập đã xây dựng trong cùng thời

gian Ở Canada cũng trong thời gian đó chỉ xây dựng 1 đập bê tông duy nhất còn là ap bằng vật liệu địa phương Ở Anh, trước 1964 đập bằng vật liệu địa phương chỉ

chiếm 45 tổng số các loại đập mà từ 1964 lại đầy đã nâng tỷ s lên 67%.

Đối với nước ta, đập vat liệu địa phương là loại công trình dâng nước phổ

biển nhất khi xây dưng những hỗ chứa Nhĩng hỗ chứa nước đã xây dựng ở nước ta đập đất chiếm tuyệt dai da số.

Ming Lẻ Mặt sổ đập ệ iu ja phương được xây dựng ViSit | KY hiệu công trình Toại đập

1 |The bi Bi giữa 45,00

2 ấm sơn in hợp 42,00

3— [im ly Đã xập tường nghiêng | 30,00+ Takeo Đất đồng chất 30.00

5 | Khuén thin Dit, đồng chất 27.00 © [Sabi hai Dit, tường nghiêng | 24, 80

7 [Thwone wy Đất đồng chất 21,503 Dong naw Dit, đồng chất 23,00

9 | Bai ii Dik, tường nghiêng | 20, 00TÔ | Neti som Dit, hỗn hop 20, 001T [Bing mo Đắt hỗn hợp 17,50

15 [Tanga Dik, tưởng nghiêng 17,00 T5 | Van tre Đắt đồng chất 16, 00 14 | Da nim (don dương) Dik đồng chất 200

15 | Trị an (đập chính) Đắt-đá hỗn hop 4500.

16 [Trian (suổi rộp) Dit, đồng chất 4200.

T7 | Thác mơ (đập chính) Đắt- đá hôn hop 48,00

18 “Thác mơ (đức hạnh) ‘Dat, đông chất 46,0019 [Panhim(đ Dương) Đất, đồng chất 4300

30 — | Hàm thuận(đ chính) Đã db, lỗi giữa 94.00

21 | Ham thuận(đập phụ) ng chat 38.00

1.2 Trạng thái ứng suất biên dang của đập.

Dưới ảnh hướng của trọng lượng bản thin đập và của áp lực nước các biến

dang của thân đập xảy ra theo các hình thức lún thẳng đứng và chuyển vỉ ngang

Nếu trong trường hợp này đập không được xây dựng trên nỄn cứng thì còn xảy ra cả

cácdang của

Nghiên cứu trạng thái ứng suất biển dạng của đập vật liệu địa phương nhằm.

tìm ra mặt cắt đập hợp lý, phân vùng hop lý vật liệu, tim ra các nguy cơ ảnh hưởng

xấu đến sự én định của đập như đứt gãy thủy lực, nứt, đưa ra các dự bảo lún để có

biện pháp xử lý thích hợp

Tính toán trạng thái ng suắt- biển dang của đạp đất đá đã được thực hiện từ

những năm 40 của thế ky 20 ở CHLB Nga và các nước phương Tây Tuy nhiên do hạn chế vỀ công cụ tỉnh toán mà người ta buộc phải đưa vào quá nhiều giả thết nhằm đơn giản hoá các công thức tính toán Các công thức này là những biểu thức

giải tích theo bài toán một chiều Cho tối nay, cc công thức đỏ chỉ cổ ý nghĩa vềmặt lich sử

Tính toán trang thái ứng suất biển dang của dip dit đã theo bài toán phẳng

hai chiéu cũng đã được tiến hành vào những năm 60 của thé kỷ trước (gắn liền với

sur đời của phương pháp phin tử hữu han ), và bài toán không gian ba chiều cũng chỉ mới được bắt đầu tính toán vào những năm 70 của thé kỹ 20 Tắt cả các bài toán đó đều được giải theo mô hình tuyến tính.

Do thực tế xây dựng các dự án thủy điện lớn ở CHLB Nga và các nước

phương tây ngày càng phát triển, nên các đập đắt đá cao cũng được ứng dụng nhiều.

hhon.Theo dé cúc nghiên cấu về lý thuyết và thực nghiệm về đập cao cũng phốt triển

và da chứng minh rằng các kết quả tính toán theo mô hình tuyển tính đã không phản

ánh đúng thực té im việc của công trinh, Để phản ánh đồng sự làm vig

đập cao cin phải đi tim kiếm một phương hướng khác Đó là việc giải bài oán của

đập với mo hình phi tuyén về mỗi liên hệ giữa ứng suất và biển dạng

rong những năm gin đây, cing với sự phát tiễn về cơ học phi tuyén của môi st không gian đã đi đến kết luận rằng

~_ Đất, đã là những vật iệu thể hiện ph tuyển rit mạnh, ngay cả kh tải

trường rồi vàtrạng thái ứng strọng nhỏ.

~_ Khi chịu tải trọng lớn nhất thiết phải kể đến ảnh hướng của ứng suấtnến trang gian ø; tức là phải tính đến trang th ứng suất không giancủa phần tử đắt đá dang xét

Mặt khác, việc giải các bài toán không gian (ba chiều) khi so sánh với bài toán phẳng đã đưa đến kết luận rằng chỉ có bai toán không gian mới phản ảnh ding sự

làm việc tự nhiên của đập Những kết luận như vậy cũng đã được các cơ quan thiết

kế thừa nhận Chính việc xây dựng các đập có tuyển cong như Kugar (Mỹ), Ragun (CHLB Nga), Hòa Bình, Yaly (Việt Nam) là đã sử dụng các kết quả của bài toánkhông gian

CHUONG2, CƠSỞLÝTHU ỨNG SUAT- BIẾN

DANG CUA DAP VAT LIEU DIA PHƯƠNG.

21 Tổng quan về mô hình vật liệu

"Mô hình vật liệu là một tập hợp của các phương trình toán học mổ tả quan

“hệ giữa ứng suất và biển dạng của vật liệu ” 2UT Tổng quan về ứng suất

‘Ung suất là một tensor có thể được thể hiện bởi ma trận trong hệ tọa độ

Cartesian như sau:

oy en

Do đó

Tensor ứng suât là đối xứng, do đó o,,=0,,, ở, =ơ„ Và oy

tensor ứng suất thường được biểu diễn đưới dạng vector bao gồm 6 thành phần khác.

a, 0, 0, 7, @2

Minh 2-1: Hệ trục toa độ không gian tổng thé và ký hiệu ứng suất

Theo Terzaghi, ứng suất trong đất được chiara hành ứng suất hiệu quả ổ và áp lực nước lỗ rồng 6, Do đó ứng suất tổng được vit đưới dạng

23)

Nước được coi như Không chịu cắt do đó ứng suất cắt hiquả luôn luôn

ig ứng suất cắt tổng.

Thông thường, các thành phin ứng suất chính (ø, <ơ; <c,) được sử dụng thanh cho các thành phần ứng suất Cartesian với quy ước ứng suit mang dẫu âm là

ứng suất nến, mang dấu dương là ứng suất kéo.

Hình 2-2: Không gian ứng suất chính

"Ngoài ứng suất chính hai thành phan ứng suất bắt biển không phụ thuộc vàohệ tọa độ cũng thường được sử dụng Đó là:

trong th nghgm nén 3 ục ding hướng io; =ơ, H4 =lz

‘Ung suất chính có thé viết lại đưới dạng hàm của ứng suất bắt biển như sau:

2/2 2,)

«2gan(0-21) es)

“Trong đó Ø là góc Lode được định nghĩa qua công thức:

26)

2.1.2 Tổng quan về biến dang

Biến dang là một tensor có thể được biểu điễn thông qua ma trận trong hệ trục

tọa đô Cartesian như sau:

my en

Theo lý thuyết biển dang nhỏ, chi có ting các thành phần biển dang cắt z„ và «6, dẫn đến ứng suất eft, Tổng biễn dạng này được biễn diễn đưới dạng biến dạng sắty „Do đồ thay vì sử đụng e,.e,.e„.e,ø,„e, tì z,.7,./,„ được sử đụng tương cứng Vì vậy, tensor biển dạng thường được biểu diện qua vector chuyển vị bao gồm

6 thành phầm

Trong đó

Voi u, u,,u, lần lượt là chuyển vị theo hướng ba trục x, y, Z trong hệ tọa độ

Cartesian Trong điều kiện bài toán biển dạng phẳng ø„ =y,„ =>,„ =0.

Cũng giống như ứng suất, biến dang mang dấu âm thể hiện vit liệu bị nén, ngược Ii mang đấu dương thể hiện kéo

Tương tự với thuật ngữ ứng suất bắt bin, biến dang bắt biến thường được sử dụng là biến dạng khối tổng ¢, , được định nghĩa theo công thức:

he tế, 29)

Biến dang thé tích có giá trị âm thé hiện cho sự nén, dương thé hiện cho sự"trương nở thể tích.

"Với các mô hình din déo, bi dạng gồm 2 thành phin biến dang din hồi z

và biển dang déo ø°

2.2 Một số mô hình vật

"Dưới sự tác dung của tái trong, vịliêu bị biến dang Quan hệ giữa ứng suất

biển dạng gọi là ứng xử của đắc Ứng xử của đắt rất phức tạp, mỗi một loi vật liệu thi ứng xử đều khác nhau Người ta cổ gắng mô tả ứng xử của đất thông qua các

sông thức toán, các công thức này gọi là mô hình toán học của đắc, hay mô hình vật

liệu Không có một mô hình vật liệu nào có thé đúng cho tat cả các loại vật liệu, đặc biệt đối với vật liệu là đã dip, đấ Mỗi một mô hình thường chỉ có phạm vỉ áp

“dụng cho một vài loại vật liệu cụ thể Sau đây là một số mô hình phổ biến.

-32.1 Mô hình vật liệu đàn hồi myễn tính

luan hệ giữn ứng suất biến dạng ~ mô hình đàn hồi tuyển tính

th này, biển dang tỷ lệ thuận với ứng suất vả tuân theo định luật

Hooke, được thể hiện như công thức sau:

r, 0

Trong đó

~ E- Module đàn hồi, hay Young Module

=v =H số Poisson

Theo công thức trên khi v tến tới giá tỉ 05 mẫu số trong phương trình Ta tế tối vô cùng, do đó biễn dang sẽ tin tới 0 Điều đó có nghĩa là

Hình 2-4: Quan hệ ứng suất - biến dang mô hình Mohr Coulomb.

Đường quan bệ ứng suất bien dang ong mô hình Mohr Coulomb gồm 2 đoạn

thẳng, Trước khi đạt đến trạng thấ chảy, ứng suất biến dạng tý ệ thuận với nhau vàtuân theo định luật Hooke Sau đó, đường quan hệ này là một đường nằm ngang.

‘Quan hệ giữa ứng suất biển dạng được mô tả theo công thức:

{ao} =((c.-[¢, ae} G10)

Trong đó:

= {der}: Vecto vũ phân ứng suất

= [Ce]: ma trận dan hồi

~ [Cp] ima trận déo, phụ thuộc vào hàm dẻo và hàm thé năng dẻo

{de}: Vecto vi phân biển dang gồm 2 thành phần, đàn hồi và đèo

{ae} =[de"} +{ae"} G12) 3} "

Trong đó.

= G: Ham thé năng déo

~ 4 Hệ số dẻo phụ thuộc vào hàm déo

2.2.2.1 Điễu hiện déo

4 40,

Hình 2-5: Mặt déo trong không gian ứng suất chính (C=0)

ầm déo Mohr Coulomb được viết dé dạng như su

Khi / <0 đắt ở trạng thái đàn hồi

Điều kiện déo đầy đủ bao gm 6 hầm do như sau:

2.2.2.2 Him thé năng dẻo

Sáu phương trình của ham thé năng do như saw

~øi)42(øi xøi)dny

Hàm thé năng déo bao gồm ba thành phần ứng suất chính va góc nở 7

3.2.3 Mô hình vật liệu Hyperbolic (Duncan-Chang)

Đường cong phi tuyến quan hệ giữa ứng suất - biến dạng của Duncan và

Chang là một đường hyperbolic giữa độ lệch ứng suất và biến dạng tương đối dọc

Bi 619

Trong đó: Ø —Ø; : Độ lệch ứng suất: z : Biến dạng tương đối dọc trục: Mô đun tiếp tuyến.

Hình 2-6: Đường cong quan hệ giữa ứng suất - bih dang.

Module tiếp tuyển Et được xác định theo công thức

Trong đó

~ Bi: Modun ban đầu, là hàm số phụ thuộc ứng suất bên ở,

- Ka: Số modun gia tai không có don vị ~ Pa: Ap suất khí quyén

~_Ø;: Ung suất hông

~ _ n số mũ thể hiện quan hệ giữa áp lực hông và mô dun ban đầu

=e: Lực dính của vật liệu

~ _ @: Góc ma sắt trong của vật liệu

kháng cắt lớn nhất của đất Rf được định nghĩa bằng công thức

ve ) Tang DS lech ig sult ph

Trong trường hop dỡ tải, mô dun tiếp tuyế

Trong đó

~_ Kur: số mô dun đỡ tải Thông thường K,.=3K,,

~_n,Pa: giống công thức (2.15)

Hệ số poison có thé là một hing số độc lập hoặc tính toán từ modun thé tích

theo công thức

= Kb: Số mô đun thể tích không đơn vị

~_ Pa: Ap suất khí quyển

mũ mô đun thê tích.

2.24 Mô hình đắt tăng cứng Hardening Soil

Khác với mô bình din dẻo tuyệt đối, khi mà mặt dẻo là cổ định trong không

gian ứng suất chính, mặt déo của mô hình dit cứng có thể mỡ rộng do biển dạng

Ago, Sự khác biệt trong ứng xử của đất có thé chia ra làm 2 loại tăng cứng, tăng

cứng cắt (shear hardening) va tăng cứng nén (compress hardening) Tang cứng cắt

được dùng để mô tả biển dạng không din hồi (không thể đảo ngược) do độ ch tải gây ra, trong khi đó tăng cứng nén được dùng để mô tả biển dang déo không đản hoi

(OED test) hoặc nén đẳng,do lực nón gây ra trong thí nghiệm nén cị

hướng,

Mô hình đất tăng cứng là một mô hình tiên tiền để mô tả ứng xử của nhiề loại

Schanz (1998) Khi tăng độ lệch tai,

đất cổ xu hướng dng thời giảm độ cổng và bin dang déo phát triển Đặc biệt rong “đất khác nhau, bao gồm cả đắt cứng va đất yết

trường bgp nén ba trục thoát nước (CD traxials test), quan hệ ứng suất biển dạng có

thể được mô tá gin đúng bởi đường cong hyperbol (được dùng trong mô hình

Duncan-Chang phần 2.2.3) Điểm khác biệt giữa mô hình Duncan-Chang và mô

hình tăng cứng là Duncan-Chang sử dụng lý thuyết đản hồi trong khi mô hình tăng cứng sử dụng lý thuyết deo!

~ Các thông số cơ bản của mô hình đất ting cứng bao gdm: =m: Sự phụ thuộc của độ cứng vào ứng suất theo him mũ.

~ _ Eg : Đặc trưng cho biển dang déo do độ lệch ứng suất= ES): Đặc trừng cho biến dạng déo do lực nổn

~ By: Die trưng cho quá trình đỡ tải

= ượ, và Các thông số đặc trưng cho tiêu chuẩn phá hoại Morh-Coloumb,

"Nhiều thí nghiệm cho thấy có thể lấy xắp xi EZ/~ EZ'

Đặc điểm cơ bản của mô hình đất tăng cứng là sự phụ thuộc của độ cứng đất

ào trang thái ứng suất Với thí nghiệm OED ta có mỗi quan hệ:

~=Í G18)

Trong đó

ứng suất tham chiếu,

EZ% module tuyến tính tại điểm ứng với pTM trên đường cong ơ~e Các xác

định £75 từ đường cong 6~& của thí nghiệm nén OED như hình 2-7:

Pais Masia! Manul P5.

Hình

2-"Với thí nghiệm nền 3 trục CD ta có đường cong miêu tả

Xie định module tham chiếu £7

quan hệ giữa độlệch ứng suất và biến dạng như bình 2-8

THình 2:8: Đường cong ứng suất biển dang

Biển dang đọc trục được tính theo công thức:

Trong đó

= sl-Biến dang đọc tre= q¢ BO ch ứng suất

= gá~ Độ lệch ứng suấtiệm cận đường hyperbolic

E,, được tính theo công thức.

(= (= TT) "

p” cot)

Với Eợ là module tham chiếu tương ứng với ứng suất hông tham chiếu p7 Độ cứng thực tế của đất phụ thuộc vào áp lực hông ø;, chính là ấp lực buồng hiệu.

«qu trong thí nghiệm nén 3 trục CD, và dp lực này mang giá tỉ âm (chịu nén) Quan

hệ phụ thuộc là quan hệ hàm số mũ m, Theo các nghiên cứu, m có giá trị năm trong

khoản từ 0.5 đến 1

Xuất phát từ tiêu chuẫn phá hoại Moth Coloumb, độ lệch ứng suất khi phá

hoại được tính theo công thức:

Độ lệch ứng suất tiệm cận q được tinh theo công thức

Tỷ số giữa q, và q được sắc định qua tỷ số phá hoại R luôn luôn nhỏ hơn Ì

Đối với trường hợp dỡ tải, module đỡ tải E2" được sit dung

hông thám chiếu p'”, Trong rit nhiều trường hợp, thông thường E; Các thí nghiệm xác định bộ thông số cho mô hình gm

- Tir thí nghiệm nén 3 trục không thoát nước CD Xác định các thông số

cø bằng cách vẽ vòng tròn Moh £4! , Ry dược xác định từ đường congquan hệ giữa độ lệch ứng suất và biến dạng.

~ Tir thí nghiệm nén OED, xác định module tham chiếu E7 Các thông.

xổ 6.9 có thể xác định từ các thí nghiệm hiện trường hoặc nến 3 trục

không thoát nước có do áp lực nước lỗ rồng CD.

23° Quy luật biến dạng cơ bản của đất

St dưới tác dụng của ải trong S gồm biển dạng tức thời ‘Ting biến dang của

Se, biển dạng có kết Se và biển dạng từ biển Scr.

Quy luật biến dang của đất

-Biến dang tức thời Se: xay ra ngay khi tai trọng tác dụng Đối với vật liệu rời (đá đắp, cuội sỏi, cát ), biến dạng này là chủ yếu, xảy ra so sự thay đổi hình dạng hạt, các hạt bị phá vỡ, trượt lên nhau dưới tác dụng của tải trọng và sắp xếp lại, gây ra sự thay đổi về thể tích Đối với các vật liệu dính.

(đấu, biến dang này là sự bóp méo, làm thay đổi hình dạng, không làm thay

đổi thé tích và do sự thoát một phần khí ra khỏi lỗ rồng của dat.

Biến dạng cé kết thắm: Kiém soát bởi sự tốc độ thoát nước dư trong lỗ rỗng của đất — quá trình chuyển hóa từ ứng suất tổng sang ứng suất hiệu quả cho tới khi biến thiên áp lực nước lỗ rỗng dư bằng 0 Với đắt hạt mịn (đất sét), biến dang này chiếm khoảng 90% tổng biển dạng có thé.

Biến dang từ biến: Khi áp suất hiệu qua không đồi, vật liệu vẫn tiếp tục

bị biến dạng do đá bị sm hóa”, "phong hóa”, dohat tiếp tục trượt lên

nhau qua màng nước liên kết

3⁄4 Các biến dang trong đập và hậu quả

Tit cả các đập dang làm việc đều biển dạng, Biển dạng của dip là nguyên

nhân chủ yếu gây lên hư hỏng của đập trừ các trường hợp đập bi phá bủy đột ngột

do động đắc lũ lục Việc biển dạng quá mức gây ra giảm chiều cao đập, hình thành

kế nứt bên trong đập sây ra hiện tượng nước tràn qua định đập, rò rỉ trong thân đập,din đến đập bị phá hoại

Chuyển vị của một điểm trong thân đập gồm ba thành phần, chuyển vi thẳng

đứng (hay còn gọi là lún), chuyển vị theo hướng thượng hạ lưu (chuyển vị ngang).

chuyển vị theo hướng vuông góc với trục đập (chuyển vị đọc trục).

‘Tay thuộc vào chuyển vị của các phần tử trong thân đập, gây ra các biển dạng

khác nhau trong thân đập.

Biến dụng đều: Có sự chuyển vi đồng đều giữa các điểm trong thân đập Loại biển dang này không gây ra nút né trong than đập nhưng làm thấp cao độ định đập,

điểm lân cận hoặc giữa các bộ phận trong thin đập Biu này gây nên các mit nẻtrong thân đập,

Hình 2-1 : Chênh lệch chuyển vị do địa hình

Hình 2-12: Chênh lệch chuyển vị do vật liệu dip khác nhau

secrion A-A

Mình 2-14: Chênh lệch chuyỂn vị do vét nứt kiến tạo chạy đọc theo phương

dong chảy

Biển dạng ngang: Đập bi dịch chuyển theo phương ngang do tác dụng của

nước, tải trong bản thân hoặc do lún cia nên Biển dang ngang lớn gây ra khe nứtdoc trục đập,yy mắt bn định đập.

Hình 2-15: Biến dang theo phương ngang

h 2-16: Lin nền đập

Biến dang cia đập la nguyên nhân chủ yến gây ra hình thành các vết nứt trong thân đập, Nước chui vào các vết nứt này và dẫn đến hiện tượng x6i, dẫn dẫn phá hoại đập C6 bạ loại vt nứt hay gặp

Vét nứt vuông góc trực đập: Loại vết nứt nat xảy ra khi biển dạng kéo do

chuyển vị đọc trục gây ra vượt quá khả năng chịu đựng của vật liệu Chuyển vị dọc

trụ có thể gy ra bởi khả năng chịu nền không đều của nề, một phần nin yếu có

tinh nén lún lớn hoặc cỏ sự thay đôi đột ngột ở vai đập Đập làm việc như một dim

chịu uốn được cổ định ở hai đầu Vết nút xut hiện khi đường cong lún hướng cong

lên trên.

Trong trường hợp vai đập dốc có xu hướng dich chuyển từ vai đập vào phía

trung tâm của thung lũng Điễu này có thể gây kéo, tạo nên vết nứt tách đập ra khỏi

ai đập, đặc biệt tại vịt phía trên của đập, Hoặc làm giảm p lực tip súc giữa đập

và vai tạo diều kiện thuận lợi cho nứt gãy thuỷ lực xây ra

Sự hình thành các khe nứt vuông góc với trục đập chủ yếu không chế bởi hình

dang đường cong biên lún Khi đường cong có bề lõm hướng lên trên đập chịu nén.và không có nguy cơ xây ra nút vuông góc với trục đập Trong trường hợp ngược.

lại sẽ dẫn đến trạng thái ings kóo và gây ra nứt

-Vet nứt ngang: Các vết nứt ngang xây ra do vật liệu làm lõi hoặc dat nén phía.

dưới lõi có độ nền in cao so vớ lớp vỏ bên cạnh Khi lõi có xu hướng lún xuống so với lớp vỏ ứng suất tiếp tại bé mặt tiếp xúc giữa lõi và lớp vỏ có xu hướng cản trở.

chuyển vị của lõi dẫn đến hình thành vết nút ngang ở trong lõi khi đó phần phía

dưới tích ra khỏi phần phia trên dang bị treo do ứng suất tiếp ở hai bên cạnh gây ra Trong trường hợp này dù lõi chưa bị nứt theo phương ngang thi áp suất nén trên

mặt phẳng nhngang cũng giảm nhỏ đến mức khi hỒ chứa nước sẽ gây ra nứt gãy

thuỷ lực Hiện tượng nứt ngang này rất nguy hiểm bởi vì ta không nhìn thấy được và t chỉ it kh dòng thắm nguy hiểm xuất hiện

Vee mitt doe:vết nứt dọc it nguy hiểm hon so với các vết nứt ngang và vết

nứt vuông gốc với true dip vi chúng không tạo ra đường thim từ thượng lưu về hạ lưu Tay nhiên chúng có th tạo nên sự nổi tiếp của các khe nứt vuông góc tạo nên một trạng thái nguy hiểm Vết nứt dọc quan trắc được ở nhiều đập và thường xuất

hiện ở phía thượng lưu.

- Hình 2-18: Vết nứt ngang .

Các vết nứt đọc thường xuất hiện ở cuối giai đoạn tích nước lần đầu tiên do

chênh lệch lún giữa lớp vỏ và lớp lõi bên trong Lớp vỏ bị lún vi ngập trong nướccòn lớp lõi chịu áp lực nước phía thượng lưu.

ao hơn

Néu lớp võ là đó đổ có tính nén lún cao hơn lớp lồi độ lún của nó

1 của lớp lõi lớp vo lún xuống sẽ kéo tho lớp lõi biển dạng nhiễu hơn Vt nút

doc có thé sẽ hình thành do chuyển vị xuống và hướng ra ngoài, trong khi đó lõi đập.

bị uốn về phía sau

Khe nứt đọc ở trong đập cũng có thẻ hình thành do chênh lệch lớn giữa độ.

cứng của các lớp vật liệu iễn nhau và sự thay đổi đột ngột hình dạng của nén ví dụ

như chân khay chồng thắm của đập có mái dốc lớn được dip lại bằng đắt sét mém

số độ nền hin cao hoặc ngược Iai khi trờng chống thắm cứng xuyên vào lớp lõi \Vée nút đọc đồng thời cũng xuất hiện trong các đập đồng chit do khối đt phía thượng lưu bị bão hoà Nếu khối đất đó không được đầm chặt hoặc được đầm ở độ.

âm nhỏ hơn độ âm tối ưu

“Chênh lệch lún của đập dim néo tao nên biển dạng do đó làm thay đổi sự phân bổ ứng suất Do hiện tượng này ứng suit ở một số vị tr tăng lên và giảm di ở một

số nơi khác Tại một số nơi eye bộ có thể có trường hợp ứng sult hiệu quá chính

nhỏ nhất giém ti gn gi tị thậm chí hình thành ứng st vat ligu dip

đập có độ dính đủ lớn để chịu kéo Khi mực nước hồ ding cao hơn, những vi tr có

ứng suất nhỏ, nước có thé chui vào qua một khe tập trung nhỏ, khi áp lực nước lớn hơn ứng suất ti d6 nước tigp tục chui vào khetập trung đó Với mực nước hỒ tiếp

tục ding cao áp lực nước trong khi tiếp tục ting lên, lõi bị biến dang và khe nứt

được mở rộng ra áp lực nước để mở rộng kẻ nứt này không cin quá lớn Thực tếcho thấy nhiều trường hợp cột nước ở phía trên chỉ từ 2 ~m cũng đủ gây ra nứt gaythuỷ lực Thực nghiệm cho thấy khi áp lực nước lớn hơn ứng suất nền nứt gãy thuỷ

lực xuất hiện.

Dé kiểm tra nứt gãy thủy lực, ta sử dụng các kết quả phân tích vé ứng suất

Kiểm tra nút gây thủy lực theo mặt đứng: