Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu trạng thái ứng suất, biến dạng của hào Bentonite chống thấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn

pháp dio hao trong dung dich Bentonite được thi công ở nước ta từ năm 1999 thời điểm công trình đầu tiên ở nước ta được áp dụng công nghệ thi côngtường chống thấm bằng biện pháp đào hào

Tác gia xin chân thành cảm ơn các giảng viên khoa sau Dai học,

trường Đại học Thủy lợi đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ, truyền đạt kiến thức tới tác giả trong suốt quá trình học tập ở Đại học cũng như trong quá trình học

Cao học.

Tác giả xin trân trọng cảm ơn tới Ban giám đốc Sở NN&PTNT Nghệ

An, Phòng QLXD công trình đã tạo điều điện thuận lợi về thời gian dé tác giả

có thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Gia đình đã nuôi dưỡng, động viên

và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tác giả học tập và nghiên cứu.

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, những người đã luôn nhiệt tình giúp đỡ tác giả dé hoàn thành tốt luận văn này.

Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2012

Vũ Quý Phát

LỜI CAM KET

Tên tôi là: Vũ Quý Phát

Hoe viên lớp: I8C21

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riê 12 tôi Những nội

dụng và kết quả trình bảy trong luận văn là trung thực và chưa được ai công

bố trong bắt kỳ công trình khoa học nao

Tác giả luận văn

'Vũ Quý Phát

MỤC LỤC

PHAN MO BAU —

1 Tính cắp thiết của đề tài

CHUONG I: TONG QUAN VE DAP VAT LIEU DIA PHƯƠNG

LLY trỏ của nguồn nước và đập đất

1.2 Các sự cố công trình do dòng thấm gây ra

1.3 Những ign pháp chống thắm khi xây dựng công trình mới

1.3.1 Chống thm thân đập

1.3.2 Chẳng thắm cho nền đập

1.4 Những biện pháp chống thắm cho công trình đã xây dựng

1.4.1 Chống thắm cho đập đất bằng vai địa kỹ thuật

1.4.2 Chẳng thắm bằng công nghệ khoan phut chẳng thẩm

1.4.3 Chẳng thắm bằng công nghệ tường hào Bentonite

14.4, Công nghệ chồng thắm bằng tưởng hao

CHUONG I

DANG TƯỜNG HAO BAT - BENTONITE «

2.1 Trạng thái ứng suat- biến dang hào đất- bentonite và đắt nền

sentonite.

2.1.1 Trạng thái ứng suất tại chỗ ở đất đắp từ hỗn hợp dat-bentonite

2.1.2 Biển dạng của Tường chẳng thắm dat-bentonite va phan đắt xung

quanh

2.2 Các phương pháp tính toán ứng sudt- biến dang

13 Gi ï toán ứng suất- biến dang bằng phương pháp PTHH

2.3.1 Nội dung cơ bản phương pháp phẩn tử hữu hạn :

2.3.2 Giải bài toán US - BD và cổ két bằng phương pháp PTHH

2.4 Các mô hình vật liệu trong phương pháp PTHH.

2.4.1 Mô hình đàn hỗi tuyển tính

48

48

2.4.2 Mé hình Mohr ~ Coulomb (mô hình đẻo tuyệt đối) 49

2.4.3, Mô hình đất mém (soft soil) 49 2.4.4, Mé hình Hardening soil (M6 hình tăng bền kẻp) ee)

2.4.5 Mé hình tương tác giữa tường hào và đất trong PP PTHH SI

2.8 Lựa chon mô hình vật liệu trong tính toán ST

2.6 Lựa chọn phần mềm tính toán SICHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TRANG THÁI UNG SUAT BIEN DANGCUA TƯỜNG HAO ĐÁT- BENTONITE s2

3.1 Đặt vấn đề 52

3.2, Ảnh hưởng của bề rộng hào đến ứng suắt- biến dang hào

đất-bentonite trong quá trình cố kết 523.2.1 Mat cắt điển hình tính toán — son 52

3.2.2 Chi tiêu cơ lý trong tính toán 33 3.2.3, Mô hình hóa các bước tink toán trong tổ hop “

3.2.4 Kết quả tính toán 56KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 2

I KET ho ớớừớằớớ.-._ớ7ỨỬỪ.— 82

2 NHỮNG HAN CHE 83

3 KIÊN NGHỊ 83

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sự cố thắm mái hạ lưu đập Am Ch

“Hình 1.2 Mạch súi hạ lưu đập Am Chúa- Khánh Hòa.

Hình 1.3 Sinh lầy do thắm hạ lưu đập Kim Sơn- Hà Tĩnh

Khánh Hòa.

Hình 1.6 Đập đắt ding chất có tường răng

“Hình 1.7 Đập có tường nghiêng chân răng, tường lõi chân rang

“Hình 1.12 Phạm vi ứng dụng của các loại khoan phut

Hình 1.13 Sơ đô khoan phut có nút bịt

Hinh 1.14 Thi công cọc xi mang dat

"Hình 1.16 Thi công hào chẳng thắm

“Hình 1.17 Một số công trình hào đắt- bentonite được xây dựng

Hình 2.1 Ảnh hưởng của áp lực có kết đến hệ số thắm

Hình 2.2 Dé thị ứng suất theo chiều sâu của hào

Hinh 2.3 Biển dang nền do thi công tường hào.

10

Wn 12 1B

14 i“ 15

16 20

32Hình 2.4 Lún của nên lân cận do thi công tường hào (Cowland and Thorley

1985).

Hình 2.5 Ứng suất hiệu quả trong hào đất theo chiéu rộng

Hình 2.6 Cúc điều Kiện biên

“Hình 2.7 Sơ đồ xác định lượng nước thắm qua biên

“Hình 3.1 Mô hình sie dụng plaxis trong tính toán

“Hình 3.2 Mô hình lưới phần tử trong tính toán

Hinh 3.3 Phát sinh áp lực lỗ rồng ban đâu

4

47

4

46 4

$

45

Hinh 3.4 Phát sinh ứng suất hiệu quả ban đầu 56

“Hình 3.5 Lưới chuyển vị hào B=,12m sau c 57 Hinh 3.6 Chuyên vị đứng hào B=1,2m sau cổ kết 30 ngày 57

Hinh 3.7 Ung suất ting oy hào B=1,2m sau cổ két 30 ngày 58Hình 3.8 Ứng suất tổng oy hào B=1,2m sau có kết 30 ngày, 58

2m sau cổ kết 30 ngày 59Hình 3.9 Ứng suất hiệu quả thẳng đứng hào B:

Hình 3.10 Ủng suất hiệu quá o'y hào B—1,2m sau cổ kết 30 ngày 59

Hình 3.11 Lưới chuyển vị hào B=1,2m sau có kết 60 ngày 60

ế 60 ngày 0

Hình 3.12 Chuyển vị đứng hào B=1,2m sau có

Hình 3.13 Ung suất ting ay hào B=1,2m sau cổ két 60 ngày or

Hinh 3.14 Ứng suất tổng oy hào B=1,2m sau cổ kết 60 ngày 61Hinh 3.15 Ứng suất hiệu quả thang đứng hào B=1,2m sau cổ kết 60 ngày 62Hình 3.16 Ứng suất hiệu quả o'y hào B=1,2m sau có kết 60 ngày 62

“Mình 3.17 Lưới chuyển vị hào B=1,2m sau cổ kết 90 ngày 68

“Hình 3.18 Chuyển vi đứng hào B=1,2m sau cổ kết 90 ngày: 63

Hình 3.19 Ứng suất tổng oy hào B=1,2m sau có kêt 90 ngày 64Hinh 3.20 Ung suất tong oy hào B=1,2m sau có kết 90 ngày 64Hinh 3.21 Ủng suất hiệu quả thẳng đứng hào B=1,2m sau cổ kết 90 ngày 65

“Hình 3.22 Ủng suất hiệu quả o'y hào B=1,2m sau cổ két 90 ngày 65

Hình 3.23 Lưới chuyển vj hào B=1,2m sau có kết 180 ngày 66

Hinh 3.24 Chuyén vị đứng hào B=1,2m sau có kết 180 ngày 66Hình 3.25 Ứng suất tổng oy hào B=1,2m sau có kết 180 ngày 67

Hình 3.26 Ủng suất tổng oy hào B=1,2m sau có kết 180 ngày 67

Hinh 3.27 Ứng suất hiệu quả thang đứng hào B=1,2m sau cổ kết 180 ngày68

Hành 3.28 Ủng suất hiệu quả oy hào B=1,2m sau c

Hình 3.29 Chuyên vị mặt hào 0.9m theo thời gian ó9

Hình 3.30 Chuyển vị mặt hào B= 2m theo thời gian 72

“Hình 3.31 Chuyén vị mặt hào B=1,5m theo thời gian 73 Hinh 3.32 Chuyén vị mặt hào B=1,8m theo thời gian 75

Hình 3.33 Ứng suất, chuyển vị hào sau thời gian cổ kết 30 ngày 76Hình 3.34 Ứng suất, chuyển vị hào sau thời gian cổ kết 60 ngày 7Hình 3.35 Ứng suất, chuyển vị hào sau thời gian cổ kết 90 ngày 78

Hinh 3.36 Ung suất, chuyển vị hào sau thời gian cổ két 180 ngày 79Hình 3.37 Kết quả quan trắc lún 30

Hình 3.38 Ủng suất hiệu qua thẳng đứng tính toán theo công thức (2.2) 80

DANH MỤC BANG BIEU

"Bảng 2.1 Thống ké một số công tình tường hào dt - bentonite

Bang 3.1 Chuyển vị hào B=0,9m có kết theo thời gian

Bang 3.2 Ung suất hiệu quả hào B=0,9m có kết theo thời gian

Bang 3.3 Chuyển vị hào B=1,2m cổ két theo thời gian,

Bang 3.4.

Bang 3.5 Chuyển vị hào B=1,5m có

ing suất hiệu quả hào B=1,2m cổ kể theo thời gian

theo thời gian.

Bang 3.6 Ung suất hiệu quả hào B=1,5m có kết theo thời gian

Bang 3.7 Chuyển vị hào B=1,8m có kết theo thời gian

Bang 3.8 Ủng suất hiệu quả hào B=1,8m có kết theo thời gian

d9

70 7

lì

72 7 7

7z

PHAN MỞ DAU

1 Tinh cấp thiết của đề tài

Dp vật liệu địa phương là loại hình ngăn sông được sử dụng pho biến

ở nước ta cũng như trên toàn thể giới Tận dụng được nguồn vật liệu sẵn có.phổ biến tại khu vực xây dựng công trình, giá thành xây dựng rẻ hơn rất nhiều

so với loại hình ngăn sông khác Trong quá trình khai thác sử dụng một số

đập đã xuất hiện một số những sự cố, hư hỏng, mat én định công trình Có rất

nhiều nguyên nhân dẫn đến sự cố, hư hỏng của đập đắt như đầm nén khôngtốt, sử lý tiếp giáp kém, thiết bị thoát nước bị hỏng, ảnh hưởng của đồng

thấm Theo các báo cáo tổng kết trên thể giới, công trình thuỷ lợi làm bằngvật liệu địa phương bị hư hỏng do ding thấm gây ra là nguyên nhân lớn nhấtchiếm khoảng 35 + 40% tổng số các nguyên nhân gây ra hư hỏng Vì vậy việc

sử lý thấm cho đập, nền lúc thiết kế mới và lúc sửa chữa đóng vai trò rất quan

trọng đảm bảo cho sự hoạt động hiệu quả và an toàn của đập.

Những năm gin day, đã có nhiễu biện pháp chống thấm mới được áp

dụng cho các công trình thuỷ lợi nói chung và công trình đập dat nói riêng, đãkhắc phục được thấm tương đối tốt van đề đặt ra, đáp ứng được yêu cầu về kĩthuật và kinh tế Trong đó cần phải kể đến công nghệ tường chống thắm thicông bằng biện pháp đảo hao trong dung dich Bentonite Công nghệ nay tạonên các hố móng hẹp dai và rất sâu, vách hố móng được giữ ổn định bằng

dung dich Bentonite Ở nước ta một số đập như đập Diu Tiếng, Am chúa,Takao, Easoup-Dik Lắc, Dương Đông-Kiên Giang đã được sử lý chống

thắm bằng công nghệ này và đều cho hiệu quả chống thấm tốt va giá thành.hợp lý Tuy nhiên tắt cả các công trình tường chống thắm thi công bằng biện

pháp dio hao trong dung dich Bentonite được thi công ở nước ta từ năm 1999

(thời điểm công trình đầu tiên ở nước ta được áp dụng công nghệ thi côngtường chống thấm bằng biện pháp đào hào trong dung dich Bentonite) cho tới

nay đều thiết kế hay kiểm tra chất lượng dựa theo kinh nghiệm hay số liệu củacác công trình đã có ở nước ngoài va số ít các công trình trong nước Điều đó

đã gây rất nhiều khó khăn trong công tác thiết ki„ thi công va công tác đánh

giá kiểm định chất lượng tường chống thắm Hiện nay công tác thiết kế, nâng.cấp, sửa chữa nhằm mục tiêu an toàn hỗ đập trong phạm vi cả nước đang.được chú trọng Việc ứng dụng công nghệ xây dựng tường hảo chống thắmBentonite có tính khả thi và hiệu quả cao Do đó đặt ra vấn đề cần có sự

nghiên cứu đầu tư kĩ lưỡng, đề xuất biện pháp tiêu chuẩn thiết kế, thi côngthích hợp đơn giản là yêu cầu rat bức thiết

TT, Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng hào trong quá trình thi công.tường chống thắm đắt — bentonite Tính toán và phân tích kết quả, lập ra cácbảng biểu đồ thi giúp cho người thiết kế có thé lựa chọn nhanh hơn các thông

số kỹ thuật hợp lý.

= Ứng dụng tính toán cho một công trình cụ thể.

IIL Phương pháp nghiên cứu

~ Thu thập tài liệu: Trình tự thiết kế, thi công, cấp phối vật liệu, kích

thước tưởng hảo ở một số công trình đã xây dựng

- Ứng dụng phần mềm Plaxis V8.5 tính toán trạng thái ứng suất biến

dang cho các tổ hợp khác nhau.

1V Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

= Áp dụng công nghệ mới kết hợp máy tính để giải quyết những vin

để ứng suất biến dạng của vách hào phục vụ công tác thiết kế, thi

công.

~_ Tiếp cận với công nghệ mới áp dụng vào thực tiễn khi xây dựng

mới, nâng cắp sửa chữa công trình ở nước ta

đảm bảo đủ cung cấp cho các ngành, nghề, sinh hoạt rất quan trọng Hiện nay,

do hiện tượng biển đổi khí hậu toàn cầu trái dat nóng lên dẫn đến băng tan

nước biển ngày cảng ding cao, 6 nhiễm môi trường dẫn đến những chu

trình tuin hoàn của nguồn nước không còn như tự nhiên trước đây Nguồnnước ngọt ngày càng bị thu hẹp lại, đứng trước nguy cơ thiếu nước sinh hoạt,

phục vụ nông nghiệp, công nghiệp trong giai đoạn phát triển tiếp theo Việc

giữ, sử dụng hợp lý nguồn nước ngọt đang là nhu cầu cấp bách hiện nay của

toàn thể giới nói chung và nước ta nói riêng

Ở nước ta, nguồn tài nguyên nước rất dồi dio phong phú trải dai trongphạm vi cả nước Nhưng phân bố không đều theo thời gian và không gian,lượng nước ngọt tập chung chủ yếu vào mùa mưa lũ dẫn đến vấn dé mùa thìthừa nước mùa thì thiếu nước Địa hình đốc mạnh tir tây sang đông do đó

nhanh chóng chảy ra biển.Vì vậy việc xây dòng chảy tập chung do mưa s

dung các công trình thuỷ lợi nhằm mục đích giữ lại nước ở mùa thừa nước

cung cấp cho mùa thiếu nước, góp phần vào quá trình phòng chống lũ cho hạ

lưu, Xây đập giữ nước dang là hình thức phổ biển và hữu dung cho vie tích trữ và phân bố nguồn nước hợp lý cho các mùa Đập vật liệu địa phương mà

cụ thể là đập đất được sử dụng rộng rãi trên toàn đất nước.

Cé thể nói công trình thuỷ lợi đã và đang góp phần không nhỏ vào công,

cuộc phát triển kinh tế Từ năm 1955 đến nay đã có hơn 5000 công trình thuỷ

lợi được xây dựng đưa vào sử dụng đã và dang góp phần vào công tác pháttriển kinh tế ôn định xã hội của nước ta Điều hoà không khí, phòng chống lũcho hạ lưu, ngăn xâm nhập mặn Van dé đặt ra lớn nhất trong các năm gi

đây đó là nâng cao sự én định của hỗ đập, đảm bảo được nguồn nước đủ cung,

cấp cho các nhu cầu về nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt

1.2 Các sự cố công trình do dòng thấm gây ra

Việc xây đập giữ nước đã được tiễn hành từ rit sớm trên thể giới chủ

yếu nhằm mục đích phục vụ tưới tiêu và sản xuất nông nghiệp Đập vật liệu.địa phương được sử dụng phổ biến và thông dụng Trước đây, quá trình xâydựng hồ đập chỉ dựa chủ yếu vào kinh nghiệm nên đã có rất nhiều sự cổ công.trình xảy ra gây thiệt hại không nhỏ cho vùng phạm vi ảnh hưởng của hồ

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đặc biệt là sự phát triển của ngành địa kỹ thuật, thuỷ văn công trình Đã góp phẩn vào hoàn thiện cơ bản

các lý thuyết khi tiễn hành thiết kế đập đất Các sự có công trình xảy ra do.nguyên nhân sức chịu tải của nền không đủ dẫn đến trượt, lật thường lỗi saisót trong thiết kế, thi công những trường hợp nay chiếm ty lệ không nhiều Sự

cố công trình tập chung chủ yếu vào lý do dòng thấm gay ra, chiếm tỷ lệ cao.hơn tới 3/4 các công trình bị hỏng Một số đập đất ở nước ta đã bị hỏng như:

đập Am Chúa, Hé Dau Tiếng

Hinh 1.2 Mach sti ha lưu đập Am Chúa- Khánh Hoa

Hiện tượng thấm xảy ra do nhiều rất nguyên nhân khác nhau, do địachất nền công trình, do thi công phần tiếp giáp với bê tông kém, do nén lún.

không đều Trong quá trình khai thác sử dụng dòng thắm do những nguyên nhân này gây ra có thể gây ra hậu quả khó lường trước được.

Sự cổ công trình do thắm gây ra xảy ra rất khác nhau, ngay cả với côngtrình vừa mới thi công xong Điển hình như hỗ chứa nước mưa Nam Du- Kiên

Giang, khi thi công xong hỗ cạn hết nước dẫn đến phải sử lý chống thắm rấttốn kém, đập Cà Giây- Bình Thuận khi chưa hoàn công (1988) đã xuất hiệndong thắm ở chân hạ lưu với lưu lượng 5-7(1/phút, sau đó dòng thắm tingnhanh có nguy cơ vỡ đập Hoặc sau một vai năm hoạt động dòng thắm mới

xảy ra mãnh liệt gây tổn hại lớn đến công trình như sự cố: Gây vở đập hồ

chứa nước Suối Hành, Suối Trầu, Am Chúa- Khánh Hoà, đập Vực Tròn

Quảng Bình là một trong các vi dự điễn hình Đó là những đập bị vỡ rồi

còn những đập chưa vỡ nhưng phải sử lý thấm rất tốn kém đó là Đập DiuTiéng- Tây Ninh, đập Easuop Thượng- Đắc Lắc rồi một số đập bị sự cố.thắm phải hạ MNDBT như hồ Phú Ninh, hồ Đồng Mô- Ngai Sơn để hạn chế

hiện tượng xói ngim và dòng thấm thoát ra ở mái quá cao gây mắt én địnhmai hạ lưu đập Một số công trình bị hư hong do dòng thắm rất mạnh gây hiện

tưởng sủi đất ở nền như đập Đồng Mô- Hà Tây, Suối Gai- Sông Bé, VânTrục- Vinh Phúc Hiện tượng thắm mach siti ở vai đập Khe Chè —QuangNinh, Ba Khoang- Lai Châu, Sông Mây- Đồng Nai thim mạnh nơi tiếp giáp

giữa trần và cổng như đập Vĩnh Trinh- Đà Nẵng

Với những sự cố công trình do dòng thấm gây ra muôn hình muôn vẻ

Việc nghiên cứu giải pháp chống thắm thích hợp cho từng công trình lả vô

“cùng quan trọng đảm bảo công trình hoạt động bình thường như thiết kế trong,

quá trình sử dụng Hiện nay, với mục tiêu để ra là an toàn hỗ đập trong mùa

mưa lũ, én định công trình trong khai thác sử dụng Đã và đang được các don

vị trong cả nước quan tâm, nghiên cứu dé xuất rất nhiều phương pháp thích.hợp đáp ứng được yêu cầu đề ra

1.3 Những biện pháp chống thấm khi xây dựng công trình mới

'Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, lý thuyết về dòng thấm đã

được rất nhiều các nhà khoa học trên thé giới quan tâm, Lý thuyết dòng thấm

đã được hoàn thành tương đối cơ bản Do đó các biện pháp phòng, chốngthấm đã được nghiên cứu dựa trên các cơ sở lý thuyết đã công bó Đối với các

công trình mới xây dựng khi vật liệu xây dựng tại địa phương không đáp ứng

nhu cầu chống thấm cần phải có những biện pháp công trình phù hợp Hiện

nay có các biện pháp chống thắm cơ bản như sau:

1.3.1, Chẳng thấm thân đập

a) Đập đất có tưởng lõi mém

Lõi giữa bằng đất sét có hệ số thắm nhỏ có dạng thẳng đứng nim

chính giữa hoặc gần như chính giữa thân đập Theo cấu tao bề day đỉnh tường,

lõi không nhỏ hơn 0,8m, độ dày chân tường không nhỏ hơn 1/10 cột nước.

nhưng phải đảm bảo > 2m, Dinh tường lõi phải đảm bảo không cho nước phía

thượng lưu vượt quá đồng thời phải cao hơn mực nước mao dẫn trong đất với

độ vượt cao ö = (0,3+0,6)m tuỷ theo cấp công trình

Phải đặc biệt lưu ý đến vì Độ cắm kết giữa tường lõi và

của tường lõi vào nền đất chặt, ít thắm nước phải lớn hơn 0,5 + 1,25m Bộ

phận nỗi tường lõi và nền đá phải làm rất cần thận với các hình thức như đểrăng, hoặc tường răng bê tông cắm sâu vào khối đá tốt 0,6 + 1,2m

- Kỹ thuật thi công phúc tạp và chậm hơn tường nghiêng,

- Khi bị hur hong khó sửa chữa

nghiêng phụ thuộc vào các yêu cầu cấu tạo và gradien thủy lực cho phép của

đất dip tường Bề dày tường tăng từ trên xuống dưới Bề dày đình tường,

không nên nhỏ hơn 0,8m Chân tưởng không nhỏ hơn H/10 (H - cột nước tác cdụng), và không nên nhỏ hơn 2 + 3m, Độ vượt cao của đỉnh tường nghiêng trên mye nước ding bình thường ở thượng lưu được dựa theo cấp công trình 6 =

0,5+0,8m Đỉnh tường không được thấp hon mực nước tinh gia cường

“Trên mặt tường nghiêng có phủ một lớp bảo vệ đủ dây (khoảng Im) để

tránh mưa nắng Giữa tường nghiêng và lớp bảo vệ bố trí một tang lọc ngược

Sự giữa tường nghiêng và nền phải tốt Nếu nên đập là đá thìliên kết tường nghiêng với nén bằng các răng chống thắm Khi nền bị nứt nẻ

‘va thắm nước nhiều sẽ xử lý bằng phụt vita chong thắm

Hình1.5 Đập dat có tường nghiêng mém.

*Ưu điểm:

- Hạ thấp đường bao hoà rất nhanh làm cho đất trong thân đập được

khô ráo và tăng thêm tính én định của mái hạ lưu.

- Thi công sửa chữa dé ding,

101.3.2 Chống thắm cho nền đập

Nền đập vụ thân đập nói chung đều thấm nước Khi mực nước thượng.lưu dâng cao trong thân đập sẽ hình thành dng thắm từ thượng lưu về hạ lưu

Vì vậy, đập đất xây dựng trên nền thắm nước cần thiết phải có những biệnpháp chống thắm cho nền đập nhằm hạn chế sự mắt nước đồng thời đề phòng,biến dang thắm trong nền đập Hình thức chống thắm trong nền đập phụ thuộc.vào loại đập, chiều sâu tang nền thắm nước và địa chat của nền

4) Đập đồng chất xây trên nền thắm nước thi hình thức chẳng thắm cho nên thông thường là tường răng, bản cọc hoặc màng ximang.

- Tường răng thích hợp đối với nền có ting thắm nước không sâu lắm

(thường T < Sm) và làm bằng chính vật liệu làm thân đập hoặc bằng vật liệu

chống thấm tốt như sét, 4 sét Nếu ting thấm nước lớn không thể xây dựngđược tường răng thì cần phải dùng bản cọc hoặc phun màng chống thấm

xuống tận ting không thắm nước Trong trường hợp tang thắm nước nằm quá

sâu hoặc vô hạn thì bản cọc hoặc màng xi măng chỉ cắm xuống một đoạntrong ting nên,

b) Đi với đập không đồng chất (có lõi giữa hoặc tưởng nghiêng) thi

vật chồng thẩm trong nên thường nổi tiép với vật chẳng thắm của thân đập

- Hình thức chống thắm có thể là: tường răng, sân trước Dùng hình

thức nào phụ thuộc vào chia sâu ting nén, nin và kỹ thuật thi

công,

+ Tầng thắm nhỏ T < Sm dùng tường răng làm vật chống thắm cho

và nối tiếp với lõi giữa hoặc tường nghiêng của đập Tưởng răng cần cắm sâu

ig không thắm một đoạn >0.5m

“Hình 1.7 Đập có tường nghiêng chân răng, tưởng loi chân rang

+ Tầng thấm nước tương đối sâu thì hình thức chống thấm cho nền có thể là bản cọc Bản cọc cắm sâu vào lõi giữa hoặc tường nghiêng và ting không thắm một độ dai nhất định nhằm tránh không sinh ra xói ngầm cục bộ

tại hai đầu mút bản cọc

"Hình 1.8 Chẳng thắm cho nên bằng bản cọc+ Khi tng thấm nước khá đầy hoặc sâu vô hạn thì sân phủ chống thắm

là biện pháp hay dùng Sân trước làm bằng vật liệu có hệ số thấm nhỏ kéo dai

ra phía thượng lưu nên có hiệu ích giảm lưu lượng thắm qua nén và tăng ổn

định thắm cho nền Theo điều kiện thi công chiều dày sân trước > 0,5m đốivới đập thấp và > Im đối với đập cao Mặt trên của sân trước phủ một lớp diy

t liệu hạt lớn như: cát, sôi, cuội để tránh hư 1,5 + 2,5m bằng các loại

hỏng do nhiệt độ thay đổi và tác dụng của sóng khi tháo cạn hỗ chứa

“hồng thắm bằng tường nghiêng san phú

1.4 Những biện pháp chống thấm cho công trình đã xây dựng

Đối với các công trình đã xây dựng, việc tiến hành xử lý các biện pháp.chống thắm hoặc xử lý các vin đề mắt dn định công trình khác đều phải dambảo công trình phải hoạt động theo đúng ý đồ của người thiết kế ban đầu Vấn

để đặt ra cho quá trình xử lý thắm là công tác xử lý nhanh, tiết kiệm kinh phí,

đảm bảo được yêu cầu kĩ thuật Hiện nay một số công nghệ đã được áp dụng,

chống thấm cho đập đắt cho kết quả tốt như sau:

1.4.1 Chong thắm cho đập dat bằng vai địa kỹ thuật

Vai địa kỹ thuật là một loại vải (sản xuất từ polymer như polypropylene

hoặc polyester) có tinh thắm, được sử dụng để lót trong đất do có khả năng

phân cách lớp đất, lọc thắm thoát nước, giữ lại các hat đắt có kích thước nhỏ;

bảo vệ và gia cường các tính năng cơ lý của đất mà đặc biệt là tính chịu kéo

để phân bố lại lực gia tải, có hệ số thấm rất thấp K=10-12 +10-16cm/s, có khả

năng chịu lực, bền trong các điều kiện bắt lợi của môi trường Hiện nay côngnghệ sản xuất được phát triển rộng rãi trên toàn thể giới và có khả năng cung

ứng day đủ cho yêu cầu của xây dựng các công trình

Nguyên lý áp dụng công nghệ: Sử dụng sử dụng chống thấm kiểu tường nghiêng cho mái thượng lưu đập sử dụng rải một lớp vải địa có khả

năng chống thấm tốt, hạn chế tốt đa lưu lượng thắm qua bản thân đập Dé bảo

vệ cho lớp vai địa khỏi bị 6 xi hóa, hư hỏng do tác động của ánh sing, môi

trường, cần phải phủ lên lớp vải này một lớp đất tương đối day, có hệ thống

coe neo giữ cho vải được nằm đúng vị trí khi công trình đưa vào vận hành.

"Hình 1.10 Chẳng thắm bằng vai địa kĩ thuật

Uu điểm:

= Chống thẩm tốt

~ BO bền cơ học cao, dễ vận chuyển

~ Thi công sửa chữa dễ ding

~_ Giá thành rẻ, thị trường cung cấp phong phú

- Phải ết hợp một số vật liệu khác mới phát huy được hết hiệu qua và

độ bên

= Không thi công được trong nước, trong quá trình thi công phải hạ

~ _ Phải có biện pháp bảo vệ chống rách cũng như vải lão hóa, thời gian

sử dụng ngắn.

- Mi vải rit trơn nên vật liệu phủ lên trên dễ bị xô trượt, đặc biệt khi

trời mưa xuất hiện dong chảy trên bề mặt vải với lớp vật liệu đề phủPham vi áp dụng: Ap dụng xử lý cho những công trinh đập vừa và nhỏ

1.4.2 Chống t

Ap dụng cho những công trình trong quá trình thi công có những ting

bằng công nghệ khoan phạt chẳng dlđịa chất yếu chưa được xử lý, gia cố thêm cho nền và đập nhằm tăng 6n định

nhau, dẫn đến nền móng của công trình bị rò ri và rỗi đất Quá trình khoan

phụt không làm ảnh hưởng đến kết cấu, hình dang của công trình

cs

es

Hinh 1.11 Nguyên lý một số công nghệ khoan phut chẳng thm

Hình 1.12 Pham vi ứng dung của các loại khoan phụt

4) Khoan phut truyén thống:

Khoan phụt tuyển thông RURAL VY ỐNG co SP RAP ARHUE MEU ó

thực hiện theo sơ đồ hình 2 Mục tiêu của phương pháp là sử dụng áp lực phụt

để ép vữa xi mang (hoặc ximăng — sét) lắp đầy các lỗ rỗng trong các kẽ rỗng

của nền đá nứt nẻ Gin đây, đã có những cải tiến để phụt vữa cho công trình

đất (đập đất, thân đê, ).Phương pháp này sử dụng khá phổ biến trong khoan

phụt nên đá mit nẻ, quy trình thi công và kiếm tra đã khá hoàn chỉnh Tuy

nhiên, với đất cát mịn hoặc đất bùn yếu, mực nước ngâm cao hoặc nước có áp

di theo hướng nào,

n soát được đồng vita s

“Thao dỡ chuyển mấy)

Hình 1.13 Sơ đô khoan phụt có nút bịt+b) Khoan phut kiểu ép đắt

Khoan phyt kiểu ép đất là biện pháp sử dụng vữa phụt có áp lực, ép vữachiếm chỗ của đất

©) Khoan phụt thâm théw

Khoan phụt thẩm thấu là biện pháp ép vữa (thường là hoá chất hoặc

1g Do vật liệu sử ximăng cực mịn) với áp lực nhỏ để vữa tự đi vào

dung có giá thành cao nên phương pháp này ít ap dụng.

4) Khoan phut cao dp (Jet — grouting)

Công nghệ trộn xi mang với dit tại chỗ- dưới sâu tạo ra cọc XMĐ đượcsọi là công nghệ trộn sâu (Deep Mixing-DM) Hiện nay phổ biến hai công

nghệ thi công cọc XMB là: Công nghệ trộn khô (Dry Mixing) và Công nghệ trộn ướt (Wet Mixing),

Công nghệ jet grouting là một công nghệ trộn sâu dạng wot (wet

mixing),

Công nghệ khoan phụt cao áp (KPCA) được phát minh ở Nhật Ban năm 1970.

Sau đó các công ty của Ý, Đức đã mua k

công ty xử lý nền móng hàng dau thé giới hiện nay như công ty Layne

‘Christensen (Mỹ), Bauer (Đức), Keller (Anh), Frankipile (Uc) đều có sử dụngcông nghệ này Trải qua hơn ba mươi năm hoàn thiện và phát triển, đến naycông nghệ này đã được thừa nhận rộng khắp, được kiểm nghiệm và đưa vàotiêu chuẩn ở các nước phát triển trên thế giới Khoan phụt vữa cao áp là mộtquá trình bê tông hoá đất Nhờ có tia nước va tia vita phun ra với áp suất cao(200400 atm), vận tốc lớn ( 100 m/s), các phan tử đắt xung quanh lỗ khoan bị

Xöi tơi ra và hoà trộn với vữa phụt đông cứng tạo thành một khối

phát minh trên và đến nay nhiều

lồng nhất - tạm gọi là xi mãng-đất

Hình 1.14 Thi công cọc xi măng đắt

‘Cong nghệ Jet gruoting xử lý nén đất yếu bing công nghệ khoan phụtcao áp Phương pháp này dựa vào nguyên lý cắt nham thạnh bằng dong nước

áp lực Khi thi công trước hết phải đưa máy khoan để đưa ống bơm có voiphun bằng hợp kim vào tới độ sâu phải gia cố ( nước+ xi măng) với áp lực

>20 Mpa từ voi bơm phun xả phá vỡ ting đá Với lực xung kích của dòng

phun và lực lí tâm, trọng lực sẽ trộn lẫn dung dịch vữa rồi xắp sếp lại theo

một tỷ lệ có quy luật giữa đất và vữa theo khối lượng hạt Sau khi vữa đông

cứng lai tạo thành cọc xi măng đất

"Nếu thi công chồng lẫn lên nhau sẽ tạo thành tường chống thắm bằng xi

măng đắt, đường kinh cọc xi măng phụ thuộc vào loại đất nền, áp lực vòiphun và tốc độ xoáy và rút cần, tùy thuộc vào thiết bị với thiết bị lớn có thẻ

tạo ra các cọc có đường kính lớn hơn 3m Vật liệu sử dụng tạo cọc xi măng đất bao gồm: chất kết dính, nước, phụ gia dé ngăn ngừa vữa khỏi bị quá chảy.

hoặc chậm ninh kết Xi măng, vôi và hỗn hợp của chúng là những chất kết

lính thường dùng nhất, Theo kinh nghiệm ham lượng xi măng trong khoảng

50-300kg/m’ là phủ hợp với tỷ lệ xi măng thay đổi theo từng toa đất

Cưởng độ chịu nén của cọc xi mang đất là 50-100( kg/em2) phụ thuộc.vào loại vữa, hàm lượng xi mang, ty lệ nước/xi mang và loại nền Khả năngchống thắm của cọc XMD phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản hàm lượng của ximăng và bentonite trộn vào trong đất (kg/m”) ngày tuổi của xi măng đất sau

khi khoan phụt, cột nước tác dụng Như vậy cường độ và khả năng chốngthấm của cọc XMĐ phụ thuộc vào nhiều yếu tổ chủ quan va khách quan

Uu điểm:

~ Pham vi áp dụng rộng, thích hợp mọi loại dat, từ bùn sét dén cuội sỏi

- Có thể xử lý các lớp đất yếu một cách cục bộ, không ảnh hưởng đến

các lớp đất tốt

- Có thể xử lý dưới móng hoặc kết cấu hiện có mà không cin ảnh hưởng đến công trình

= Thi công được trong nước

~ Mặt bằng thi công nhỏ, ít chan động, ít ồn hạn chế tối đa ảnh hưởng,

đến công trình

1.4.3 Chẳng thắm bằng công nghệ tường hào Bentonite

Trong những năm gần đây công nghệ làm tường hào chống thắm xi

măng- bentonite đã và đang được quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trên cả

"Nguyên lý công nghệ:

“Tường hào xi ming- bentonite là loại tường chống thấm được thi công

bằng biện pháp chung là đảo hảo trong dung dich bentonite, sau đó sử dụnghỗn hợp vật liệu xi măng, bentonite, phụ gia sau thời gian đông cứng tạo

thành tường chống thắm cho đập va nên Thanh phần chính của hào chống

thấm bao gồm bentonite, xi mang, phụ gia và nước.

Hao bentonite có chiều rộng thông thường 0,5-1,2m , chiều sâu hào tùythuộc vào yêu cầu chống thắm của công trình Ở nước ta hiện nay loại máy thi

công đang được áp dụng tại công trường có kích thước gàu đào b=0,6m, chiều.

đài I-2,8m các công trình thi công cụ thể: Hồ chứa nước Dầu Tiêng- TâyNinh, Đông Dương- Phú Quốc Để vách hao được én định trong quá trình

công phải luôn luôn bơm dung dich bentonite day trong hảo giữ cho vách hảokhông bị sập trong quá trình thi công cũng như ninh kết Sau khi ninh kết hệ

số thấm của hào có thé đạt đến k=10°-:-107m'/s, nên dòng thắm được ngăn.cản rất nhiều khi gặp tường nảy

Uu điểm:

= Chống thấm đạt hiệu quả cao(hệ số thắm nhỏ k=10-:-10”mỶ/s)

= Dung dịch xi mang- bentonite được trộn theo đây truyền công nghệ

theo tiêu chuẩn thống nhất nên thuận tiện trong thiết ké thi công vận.chuyển và kiểm soát chất lượng

~_ Thi công hiệu quả trên nền cát có hệ số thắm lớn ting thấm nằm rit

sâu

~_ Khi địa hình xây dựng chat hẹp vẫn áp dụng được công nghệ thi công nay.

Nhược đi n:

- Máy móc thi công công kénh phức tạp

~_ Không thi công được khi nền lẫn đá mé côi, đá tảng

- _ Giá thành công trình cao,

Pham vi áp dụng

= Chi yếu sử dụng công nghệ này để sửa chữa chống thắm cho các

đập đất, xây dựng các tường panen ngăn chuyền vị khi thi công các.công trình liền ké trong thành phố

- Sử dụng khi địa hình thi công chật hẹp, yêu cầu chống thắm cao.tầng thắm nước sâu và hệ số thắm rat lớn

Các công trình đã áp dụng thực tế:

“Tường chống thấm bằng vữa xi ming- bentonite là một trong những,giải pháp chống thắm rất hiệu quả Ở Việt Nam đã áp dụng công nghệ này để

xử lý thắm cho một số công tình lớn: Diu Tiếng- Tây Ninh, Am

Chúa-Khánh Hòa, Dương Đông- Phú Quốc

chua | PTM Diu tếng Am | le | Đông | Easoup

vì | HIRH2 [| H23HB0 SuốiĐã | Chúa | Kao | Dương | thượng

R Thân | Than | Nền | Thân

Viti Néncit | Nénedt | Nén cit aa

- Đồi với thân đập: Ngoài chức năng chống thắm như tường lõi các vật

liệu làm tường khi ở trạng thai long sẽ tự động lắp nhét các khe nứt thi công,

những khiểm khuyết về chất lượng do thắm không đều Đối với công trìnhmiễn trung Việt Nam nơi vật liệu đất đắp có chất lượng khó kiểm soát bởi

tính trương nở cao thì hào bentonite sẽ là giải pháp hữu hiệu trong th

Thi cing hào Bentonite chống thấm

Hinh 1.16 Thi công hào chẳng thắm

1.4.4 Công nghệ chống thắm bằng tường hào đắt-bentonite

Day là công nghệ được dùng khá phổ biến Mỹ và Canada, công nghệnày được sử dụng tại những nơi không yêu cầu cường độ cao Việc sử dụng

công nghệ này đem lại hiệu quả rat lớn về nâng cao khả năng chống thấm và

giảm giá thành công trình Trong luận văn này tác gid tập chung vào nghiên

cứu về công nghệ chống thấm bằng tường hảo đất - bentonite, chỉ tiết về

tường hảo bentonite sẽ được miêu tả như sau

Ứng dụng của hào Dit - Bentonite

“Theo thống kê ở Mỹ hiện nay các hào bentonie xây dựng vào khoảng

2000 công trình, lớn hơn nhiều so với các giải pháp khác vi dụ như hào DXB

chi chiếm khoảng 50 ~ 100 công trình Cho hau hết các trường hợp về quản lydòng chảy ngầm tại những nơi không yêu cầu cao về cường độ như ngăn chặn

nước ngầm thoát ra từ các bai thải, ngăn chặn hoặc giảm thiểu hiện tượng

thấm qua nén và thân Đập ~ Dé, ngăn chặn nước mặn xâm nhập sử dunggiả pháp hao đất- bentonite luôn dem lại hiệu quả kinh tế tốt hơn Thông quatính toán sơ bộ cho thấy thi công một hảo DB với kich thước dai - rộng - sâu:

20 - 0.6 - 10 (m) sẽ giảm được 20 — 30 % giá thành so với hào xi

mang-bentonite tai thời điểm hiện hành Và hệ số thấm cũng giảm đáng kể 10” vớihào đắt-bentonite và 10° với hào xi măng - bentonite,

Bang 2.1 Thing lẻ một. cong trình tường hào đất - bentonite

“Chồng thâm cho bãi.

Ithaca 2003 | s80 | 09 | 10 | E0Ric thi

Ngăn chân nước

‘Marysville | Ching thim cho dé | 1996 | 2859 | 061 | 192 | <100E9

‘Sydney- | Ching thim cho

: 20M | 925 1 198 | 16.09

Australia nền đập

Ngân chin nguy cơ

‘Yuba City-| phá hoại đề gây ra

Hình 1.17, Một số công trình hào đất- bentonite được xây dung

Cúc yêu cầu của tường hào đất — bentonite:

'Yêu cầu về mặt kỹ thuật

~ Đảm bảo lượng nước thắm qua đập nhỏ hơn lưu lượng thắm cho phép

của công trình.

- Đảm bảo ổn định hai bên vách hảo, không xói ngằm đối với nén công,trình,

~ Giảm được áp lực thắm lên bản day công trình

- Phù hợp với điều kiện kỹ thuật và năng lực máy móc thiết bị hiện nay.'Yêu cầu về kinh tế: Phương án được đặt ra có giá thành rẻ hoặc ở mức có thể.chấp nhận được Đôi khi phương án được chọn chưa hẳn là phương án rẻ nhất

mà là phương án tối ưu nhất trên cơ sở phân tích so sánh cả về kinh tế và kỹ:

thuật

Cấp phối vật liệu đắt bentonite

Việc thiết kế cấp phố bentonite phụ thuộc vào nhiễu

yếu tổ như loại đất, điều kiện của dự án, giá của vật liệu, và bảng liệt kê về

yêu cầu kỹ thuật.

Qua tham khảo các tài liệu trên thế giới và kết quả thí nghiệm trongphòng và hiện trường thấy rằng hàm lượng Bentonite chiếm khoảng từ 3 -5% so với khối lượng đất khô đối với Bentonite Úc và khoảng 4 — 7 % đối với

Bentonite Việt nam tủy thuộc vào tinh chất của đắt cũng như yêu cầu cụ thể

của công trình Ngoài ra để cải thiện một số tính chất của hỗn hợp việc chothêm tro bay vào hỗn hợp cũng đã được xem xét Khi thay thế một phanbentonite bằng tro bay các tính chất kỹ thuật của hỗn hợp được cải thiện,

lượng nước dùng sẽ giảm, khả năng chống thắm và cường độ được cải thiện.

Độ sụt của hỗn hợp đất- bentonite phù hợp với điều kiện thi công nằm

trong khoảng 100 ~ 200 mm, và tốt nhất là khoảng 130 ~ 160 mm Tương ứngvới độ sụt nói trên thì ham lượng nước chiếm khoảng 30% - 35% trong hỗn

hợp đất- bentonite.

Kích thước hào bentonite:

‘Theo kinh nghiệm hảo bentonite thường có bể rộng từ 0.5 + 1.2m, bề

rong của hao phụ thuộc vào cột nước trước hảo, hệ số thấm của dat đào hào và

bản thân hào Tay theo yêu cầu kỹ thuật người thiết kế sẽ đưa ra kích thước hảo,hợp lý, đảm bảo điều kiện chống thắm, điều kiện ôn định của hao và điều kiện

máy móc hiện có trên thị trường Thông thường khi chiều sâu hào không lớn

lắm sử dụng máy xúc thủy lực cần dai để dào hao bề rộng của hào 60 - 80 cm,

đối với công trình có chiều sâu lớn để phù hợp với điều kiện của máy thicông đặc biệt là dung tích của gầu đảo (thường hay sử dụng cầu nặng 60 tin có

gầu đảo loại cáp treo kích thước 2.8m*0.6m*6m, nặng 7.5 tan)

tí điểm.

- Thi công hào theo phương pháp này vách hảo có khả năng én định

cao, có thé sử lý chống thắm tại những khu vực có chiều sâu tương đối lớn

-Tân dụng được khả năng máy móc thi công, một máy có thé làm nhiều

nhiệm vụ (ví dụ: Máy ủi có thé dùng để san, trộn vật liệu và đồ vật liệu vào.hào; Máy dio thủy lực có thé dùng dé đào hảo và trộn vật liệu ), vật liệu lắphào chủ yếu được lấy ra từ hào hoặc phải chế bị thêm đất ở nơi khác (nếu vật

liệu đào ra từ hào không đảm báo chất lượng) qua đó giảm chỉ phí xây dựng

công trình

-Khéng đòi hỏi khắt khe tiến độ thi công; khi hào bị hỏng dé dang tiền

hành sửa chữa.

-Mô dun đàn hồi của hào xắp xi với mô dun đàn hồi của đất bên cạnh

do đó mặt tiếp giáp của hao và đất bên vách hảo én định hơn so với công nghệ

thi công hao ximăng - bentonite

Nhược điểm.

-Cường độ của vật liệu làm hào không cao, do đó không thẻ xây dựng

hảo tại những vị trí yêu cầu cường độ cao.

*Tém lại qua thực tiễn xây dựng và nâng cấp đập đất thời gian quachúng tôi nhận thấy rằng: Khó khăn lớn nhất là chong thấm cho nền đập có

lớp cát-cuội-sỏi day không thể bóc bỏ được, vùng xây dựng công trình lại

khan hiểm đất sét làm vật chẳng thắm, nễu sử dụng khoan phut cao áp hoặc

vải vai dia kỹ thuật thì hiện quả chẳng thẩm không cao, hơn nữa địa hình xâydung lại chật hẹp Trong trường hợp này giải pháp chồng thắm thích hợp

nh ig tl

rất hiệu quả nhưng còn khá mới mẻ ở Việt Nam Những công trình trước đây

là làm tưởng hào betonite, đây là một trong những giải pháp c

khi vận dụng vật liệu xi mang- bentonite dẫn đến giá thành rat lớn, do vậy dé

giảm giá thành ma vẫn đảm bảo kt thuật, nghiên cứu áp dụng thêm loại hình

tường hào đất — bentonite Tuy nhiên trong khi thiết kế một câu hỏi được đặt

ra là cần chọn kích cỡ hào, dung trọng ảnh hưởng của quá trình có kếtnhự thé nào? Dé trả lời câu hỏi này chúng tôi tiễn hành tính toản và phântích các số liệu thu được trong các chương tiếp theo

CHUONG IT

CO SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN UNG SUAT- BIEN DANG

TƯỜNG HAO DAT - BENTONITE

2.1 Trang thái ứng suất- biến dang hào đất- bentonite và đất nền

2.1.1 Trạng thái ứng suất tại chỗ ở đất đắp từ hỗn hợp đẳt-bemtonite

Trạng thái ứng suất tại vị trí cuối cùng ở tường chống thắm đất

bentonite ít được biết đến nhưng lại có vai trò quan trọng vì nhiều lý do.

Tương ty, ứng suất tại vị trí cing cao thì khả năng chống chịu của.tường chống thẳm trước các vết nứt thủy lực và sự tác động của hóa chất lạicảng cao (Filz 1995) Trạng thái ứng suất cuối cùng cũng ảnh hưởng đến

những biến dạng xuất hiện trên tường và các khu vực xung quanh tường

Khi hỗn hợp dit-bentonite ban đầu được đổ xuống hao, hàm lượng

nước rất cao và hàm lượng của hop dat-bentonite còn rất thay

xung quanh trôi vào hào Khi hảo được lip day từ dưới lên trên với hợpđắc-bentonite, hỗn hợp trên sẽ từ từ cố kết lại và chịu tác dụng từ khốibentonite bên trên và các lực ở nền đắt xung quanh Các kết quả nghiên cứu

cho thấy trạng thái ứng suất cuối cùng trong hỗn hợp đắt-bentonite thườngmang ít áp suất địa tĩnh hơn va hiện nay đang có hai lý thuyết đưa ra dự đoán

về các ứng suất Hai lý thuyết nay, thuyết hiệu ứng vòm va thuyết nén ngang

ý thuyết hiệu ting vòi

“Thuyết hiệu ứng vòm là một lý thuyết đương đại được trích dẫn để lýgiải các ứng suất thẳng đứng ở các hảo đắt-bentonite thường nhỏ hơn áp suấtđịa tĩnh hơn (Evans và các đồng nghiệp 1995; Rad và các đồng nghiệp 1995)

Terzaghi (1943) phát biểu rằng hiệu ứng vòm là "hiện tượng áp suất di

chuyển từ một khối đất chảy sang các thành phần tinh liễn kể nó” và thuyếthiệu ứng vom là một trong những biéu hiện phố biển của dat Thuyết hiệu ứng

‘vom thường được ding để mô tả các áp suất do các hạt tạo ra lên silo, các tảiđứng trên các đường ống ở hào, áp lực trên tường chắn và các ứng suất trong

các lõi đất sét hẹp của các đập (Terzaghi 1943; Blight 1973; Handy 1985).

‘Theo như Terzaghi (1943), thuyết hiệu ứng vòm dự đoán rằng áp suất ởkhoảng đất dip chảy trên một hào đứng sẽ tăng với tốc độ thấp hon áp suấtđịa tinh và sẽ tiền dan đến giá trị tới hạn

Evans và các đồng nghiệp (1995) ứng dụng thuyết hiệu ứng vòm vào.tường chống thắm Lim từ hỗn hợp dat-bentonite Độ lún của hỗn hợp đất-bentonite chuyển tai tới các mặt đứng của hào vốn được coi là chắc và cốđịnh Khối lượng của hỗn hop đắt-bentonite một phin được đỡ bởi lực cản do

ma sắt hướng lên dọc theo các mặt của hao, Evans và các đồng nghiệp (1995)

đưa ra một giải pháp cho vấn đề đó Ung suất đứng của tường đắt-bentonite

được coi như là một him số của độ rộng của hào, dung trọng của bentonite, hệ số áp lực bên của đất của hỗn hợp đắt-bentonite và ma sát bemặt giữa đắt-bentonite và tường hào Hình 2.2 có đưa ra ví dụ về cách dự.đoán các ứng suất ở một đoạn hào rộng 90em theo như thuyết hiệu ứng vòm

đất-“Các điều kiện địa tinh cũng được thể hiện ở trong hình Sử dụng các đặc tính

hợp lý của đất, hình trên cho ta thấy thuyết hiệu ứng vòm dự đoán rằng các

ứng suất thắng đứng trên tường dat-bentonite có thé nhỏ hon ứng suất địa tinh

Bên cạnh Thuyết hiệu ứng vòm, Thuyết nén ngang (Filz 1996) là một

lý thuyết khác dé dự đoán các ứng suất tại chỗ trên tường đắt-bentonite Theo

lý thuyết này, người ta giả thiết rằng các tường hào có thẻ biến dạng và độ lớn

cũng như hướng của dich chuyển sẽ ảnh hưởng đến các ứng suất trong hỗn

hợp đất-bentonite Sau khi đổ hỗn hợp dit-bentonite vio hao, các khoảng

tường hẹp và dài được giả định sẽ dich chuyển vào trong vì sự cổ kết của

hợp dat-bentonite Cột dat-bentonite được coi như một thí nghiệm cổ kết ]-D.thông thường nghiêng 90 độ Người ta giả định rằng các lực trượt dọc theotường hào là đủ để đỡ khối lượng của lớp đắt-bentonite bên trên Môdun biến

dang M được dùng để chỉ mỗi quan hệ giữa ứng suất ngang trong hỗn hợp

đắt-bentonite với biến dạng ngang Khi các tường hào dich chuyển vào trong,ứng suất ngang tại nền đất xung quanh có thể được ước tính từ mối quan hệ

của Clough và Duncan giữa hệ số áp lực ngang của dat , Ks, và chuyển động

ngang Các ứng suất trong hỗn hợp đất - bentonite và ở nền đất xung quanh.được lập phương trình dé tim ra ứng suất ngang như lả một ham số của chiềurộng hào và mô-đun bắt buộc Ứng suất thing đứng trong hỗn hợp đất-bentonite có thể được tính nhờ sử dụng các điều kiện K, được giả định cho độ

cố kết ngang 1-D ở trong hảo Theo Filz (1996), các ứng suất có kết lớn hơn

được dự đoán theo thuyết hiệu ứng vòm và thuyết nén ngang nên được giả định để kiểm soát Thông thương, hiệu ứng vòm kiểm soát phần trên của hảo.

‘va hiện tượng nén ngang kiềm soát phan dưới sâu hơn

Trong thuyết nén ngang, ứng suất hiệu quả theo phương thẳng đứng làứng suất chính bé nhất và ứng suất ngang là ứng suất chính lớn nhất Ứng suấtchính hiệu qua lớn nhất được thể hiện với trong mỗi quan hệ với độ sâu tronghình 2.2 như là một ví dụ cho việc áp dụng thuyết hiệu ứng vòm Thuyết nén

ngàng dự đoán các ứng suất thấp hơn so với các điều kiện địa tĩnh nhưng caohơn các ứng suất mà Thuyết hiệu ứng vòm dự đoán đối với hầu hết độ sâu củahảo Hình 2.2 cho thấy người ta có thé giả định các ứng suất có ich trong một

khoảng rộng Khoảng nay có ảnh hưởng quan trọng khi xét đến hệ số thắmcủa tưởng chống thắm và khả năng chống chịu của tường trước các vất nứt

thủy lực và sự tác động của hóa chai.

Dit liệu thuce dia về trang thái US tại chỗ của đắt dip tie hỗn hop dét-bentonite

Evans và các đồng nghiệp (1995) đã thực hiện các thí nghiệm tại hiện trường và các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm trên một tường hảo 4 năm tuổi, một bức tường 10 năm tuổi và một bức tường đắt-betonite vừa mới

được xây Các kết quả cho thấy các ứng suất tại chỗ ở hào thấp hơn áp suất

địa inh:

= Thí nghiệm SPT cho thấy các vật mẫu dịch chuyển lên do tác động của

“trong lực búa” đọc theo chiều sâu của hào

- Các ứng suất hiệu quả theo phương thẳng đứng, được ước tính từ các thí

nghiệm máy do giãn n địa tinh,

~_ Các thí ngh

độ sâu và nhỏ hơn độ

tăng theo độ sâu nhưng nhỏ hơn áp su

:m cắt cánh cho thấy độ bền chịu cắt gần như không đổi theo

cắt do ứng suất địa tinh tạo ra,

- _ Các thí nghiệm cổ kết trên các mẫu nguyên dang cho thấy nhiều phân tin

nhưng các áp lực tiền gia có nhỏ hơn áp suất dia tĩnh

Khoury và các đồng nghiệp (1992) đưa ra các dữ liệu về ứng suất tại chỗ

từ một bức tường chống thắm đắt-bentonite xây dựng tại đập Manasquan.Tường chống thắm có độ sâu tối đa 22.5m với một vài đoạn rộng 90cm, một

số đoạn khác rộng 1.5m Cảm biến ứng suất và các thiết bị đo được đặt vào

trong tường sau khi xây dựng Các cảm biến ứng suất sẽ do tổng ứng suấtngàng theo tất cả các hướng song song, Ohya, và vuông góc, Then, với trụccủa đập Sử dụng các áp lực lỗ rỗng đo được, u, tổng các áp lực ngang đođược ở hỗn hợp đắt-bentonite và các giá trị ước tính của hệ số áp lực ngang,của đất, K,, các tác giả ước tính tổng áp lực thẳng đứng, o,, 3 đơn vị độ sâu

dùng phương trình 2.2.

đụ =Ku(G =u)+u em)

Tổng các áp lực thing đứng được dự đoán là 66%, 78%, và 82% thấp hơn so với các áp lực tĩnh ở độ sâu tương ứng là 8.4m, 12.9m, 15.9m.

2.1.2 Biển dang của Tường chẳng thắm ddt-bentonite và phản đắt xung quanh

Trong quá trình thiết kế tường chống thắm đắt-bentonite, cần phải cânnhắc kĩ lưỡng hiện tượng biến dạng vì nhiều nguyên nhân Đối với tường

chống thắm ở các đập lớn, điều quan trọng là tường chống thắm có thể chịu

được các biến dạng lớn mà không bị rạn nứt Tại các công trường mà có các

k lu xung quanh, điều quan trọng là cần hạn chế các biến dang của nền đất

để tránh ảnh hưởng tới các kết cấu xung quanh đó (Filz 1996)

Nếu các vách hào có thé biến dạng, như giả định trong thuyết nén ngang,các biến dạng có thể xảy ra trong quá trình xây dựng (Filz 1996) Như trong

Hình 2.3, các vách hảo có thể dịch chuyển vào trong trong khi đào dưới lớp

dung dich vữa bentonite-nước Điều này có thé làm lún phần mặt đất và kết

quả là có thé ảnh hưởng đến các kết cầu xung quanh Trong quá trình dip, lớp

dung dịch vữa bentonite-nước được thay thé với lớp dat-bentonite có trọnglượng lớn hơn Điều này có thể làm cho các vách hảo dich chuyển ra ngoài và

giảm độ lún bề mặt Trong quá trình gia cổ đắt-bentonite, các vách tường có.thé lại dịch chuyên vào trong, càng làm lún bé mặt

luan

CươtWal —]

3)Trereheeavulonunder —— b)PosblerboundđườngøÌ- ©) Consolation othe so-bentonite

tbentonitewoter ry bentonite back placement backlill ae placmet.

Hình 2.3 Biến dạng nên do thi công tường hào

Phần này trình bày các thông tin thu thập được từ các tải liệu về cácbiến dạng do xây dựng tưởng chống thắm đắt-bentonite Ngoài ra còn có một