Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Phân tích nguyên nhân sự cố thấm ở các đập vật liệu địa phương, giải pháp xử lý và áp dụng cho đập sông Biêu

+ Phương pháp mô hình hoá: Sử dụng mô hình để tỉnh toán bài oán hiện trang, từ đó Sơ bộ xác định nguyên nhân các sự cỗ trong đập vật liệu địa phương ~ Áp dụng tính toán cho công trình cụ

MỤC LỤC

LOI CAM 829905567 ::‹:1 i

8989.) 09 penne ii DANH MỤC HINH VE 2 1011111111111 2221555555151 1 1111k re Vv DANH MỤC BANG BIEU 0.0.0 cccccecccccceeeeeeececeeeuueeeeeseessaeeeeseteannaes viii "9219175 ix CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE DAP DAT VA ANH HƯỞNG CUA THÁM DEN ON ĐỊNH DAP ooueeecccssssssssessessessessessessessessessessessesaessessesstssessessessessesaeeseeseeaes 1 1.1 Tinh hình xây dựng đập vật liệu địa phương trên thế giới ở Việt Nam và Ninh ¡0 3S 111 1

1.1.1 Tình hình xây dựng đập vat liệu dia phương trên thé giới: |

1.1.2 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương ở Việt Nam: 1

1.1.3 Quá trình xây dựng hồ đập trên địa ban tỉnh Ninh Thuận: - 2

1.2 Ảnh hưởng của dòng thấm đến đập vật liệu địa phương: ‹ .« - 8

1.2.1 Sự hình thành dòng thấm: - 2-2 2 22 +2 £+E£EE£EE£EE2EE2EE2EEZEerEerxerkerkrree 8 1.2.2 Tác hại dòng thấm lên công trình: - 2: 2 2 ++£x+£x++E++zxerxrrxezreered 8 1.3 Các sự có gây hư hỏng đập vật liệu địa phương: -2¿©2¿©5++cxz>xz5s+2 8 1.3.1 Các sự cô hư hỏng đập vat liệu địa phương trên thé gidit eee 8 1.3.2 Các sự có về đập vật liệu địa phương ở Việt Nam: - ss+ 10 1.3.3 Các sự cé về đập vật liệu địa phương ở Ninh Thuan: - 5+ 13 1.4 Các hiện tượng và nguyên nhân sự cố thấm xảy ra ở đập vật liệu địa phương: 14 1.4.1 Hiện tượng thấm gây sui nước ở hai bên vai đập: -:-: 14

1.4.2 Hiện tượng thấm gây sui nước ở nền đập: - + s¿+s++c++zxsrsees 15 1.4.3 Hiện tượng thắm gây sui nước trong phạm vi đập (hoặc trên mái đập): 15

1.5 Những nghiên cứu vé an toàn đập đã thực hiện Is

1.5.1 Trên thé giới 15

1.5.2 6 Việt Nam: 16

1.6 Một số giải pháp xử lý chống thắm hiện nay đã được sử dụng; 161.6.1 Tường nghiêng chân răng chồng thắm: 161.6.2 Tường nghiêng bằng min HDPE ching thắm: 01.6.3 Chẳng thim bing công nghệ khoan phut truyền thống: 181.7 Kết Luận Chương 1 19

CHUONG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET VE THẤM VA ANH HUONG CUA

THÁM TRONG BAP VAT LIEU DIA PHƯƠNG 202.1 Cơ sở lý thuyết về thắm: 20

2.1.1 Các nghiên cấu quan trọng trước đầy về thắm: 20

2.1.2 Môi trường thắm gây ra hiện tượng thắm: 20

2.1.3 Đường cong đặc trig Dit - Nước: a

2.1.4 Dang nước thắm nước qua đất 22.1.5 Định luật thắm áp dung cho đắt không bão hoà: 232.1.6 Hàm thấm, quan hệ giữa hệ số thấm va độ hút đính 2

2.1.7 Phương trình vi phân cơ bản của bài toán thắm ”

2.1.8 Các phương pháp giải bài toán thấm: 36

2.1.9 Lựa chọn phương pháp và phần mềm để giải bài toán thắm: ”

2.2 Phân tích én định mái cho đập vật liệu địa phương: 30 2.2.1 Bài toán én định trượt của mái đốc: 30

2.2.2 Các phương pháp giải bai toán ôn định trượt của mái đốc hiện nay 302.2.3 Lựa chọn phương pháp giải và phần mm sử dụng phục vụ tính ton 40

3.3 Các giải pháp công trình sửa chữa xử lý thắm trong đập.

3.3.1 Giải pháp sử dụng công nghệ khoan phụt cao áp Jet-Grounting:

2.3.2 Giải pháp sử dụng công nghệ tường hảo chống thắm Bentonite:

2.3.3 Tường hảo đất ~ Bentonite:

2.3.4 Tường hào ximang — Bentonite:

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THẤM VA BIEN PHÁP PHÒNG THÁM AP

DỤNG CHO ĐẬP SÔNG BIÊU TỈNH NINH THUẬN

3.1 Giới thiệu chung về hỗ chứa nước ng Biểu

3.1.2 Thông số ky thuật chủ yếu các hạng mục của hỗ chứa nước Sông Biểu:

3.2 Hiện trang làm việc của hồ chứa nước Sông Biêu

3.3 Tính toán, đánh giá thắm cho đập Trả Van và đập phụ Sông Biêu:

3.3.1 Tai liệu sử dụng tính toán, vị trí tính toán:

3.3.2 Số liệu sử dung và các trường hợp tinh ton

3.3.3 Tính toán và đánh giá hiện trạng thắm tại các mặt cắt đã chon

3.4 ĐỀ xuất các biện pháp xử lý thắm cho đập đất Sông Biêu

3.4.1 Tưởng nghiêng sân phủ bằng vật liệu chồng thắm (đắt sé:

3.4.2 Khoan phụt ao áp, sử dung cọc ximang đắt (Jet ~ Grouting)

3.43 Tưởng hào đất ~ Bentonite:

3.5 Tính toán kiểm tra xử lý chống thắm cho hỗ chứa nước Sông Bigu:

3.53 Xứ lý chống thim bằng phương pháp coc ximang đất (Jet-Grounting): 60

3.5.4 Phân ích, so sánh hai giải pháp và chọn ra gii pháp hợp ý: o

3.5.5 Tinh dn định cho hỗ chứa nước sông biêu sau khi xử lý thắm: 633.6 Kết luận chương 3 6tKÉT LUẬN VA KIÊN NGHỊ 66TÀI LIEU THAM KHẢO: 6

PHY LUC TINH TOAN: 68

MỤC LUC HÌNH VI

Hỗ chứa nước Sông Sắt ~ Dung tích hữu ích 69,3 triệu m*

HOS ing Trầu, Dung tích chứa 31,5 triệu mẺ

16 Lanh Ra — Dung tích 13,88 triệu mỸ

Hồ Trả Co, Dung tích chứa 10 triệu mỸ

Hình 1 - 5 : Hồ Ông Kinh — dung tích 0,83 triệu m*

Hình 1-6: Sự cổ p thủy điện la Krel 2

Hình 1 - 7 : Sự cổ vỡ đập Tây Nguyên tinh Nghệ An.

Hình 1-8 (a) Sự cố p Z20 tỉnh Hà Tĩnh; (b) Sự cổ đập Khe Mơ tỉnh Ha Tĩnh

5 10

"

2

Hình 1-9 (a) Vo đập Phân Lân (Vĩnh Phúc) ;(b) Vỡ đập Đakme 3; (c) Vỡ đập lakret

h 1< 10: Đập Lanh Ra bị vỡ kh lĩ về

Hình 1 - 11 : Đập có tường nghiêng chân răng chống thắm

Hình 1 - 12: Chống thắm bằng phương pháp màn địa kỹ thuật (HDPE)

Hình 1 - 13 : Cấu tạo mũi khoan phụt hai nút

Hình 2-1 : So đồ các pha trong đất

Hình 2 - 2 : Đường cong đặt rong nước -đÍt

Tình 2-3 : Gradien áp lực và hút dĩnh qua một phân ổ đất

Hình 2 - 4 Quan hệ giữa hệ số thm và độ hút dính

2-5 : Các loại phần tử thường dùng trong phương pháp phần từ hữu hạn

inh 2-6 : Mái dc đập vật liệu địa phương

Hình 2 - 7 : Các lực tác dụng và mặt cắt hình học mái đốc với mặt trượt trụ tròn,

h2 <8: Các lực ác dung và mặt cắt hình học mãi đốc với mặt trượt hỗn hợp

Hình 2 - 9: Các lực tác dung và mặt cắt hình học mái dốc với mặt trượt bắt kỳ

THình 2 Ì0 Mặt trượt tr tr,

Hình 2 - 11 : Các lự tác dung trong phương pháp Fellenius cho ha dai 5 và di 6

Hình 2 - 12 : Dạng mặt trượt trụ tròn.

"2 4

„ 18

18

21

36

37

Hình 2 - 13 : Đa giác lực theo phương pháp BiShop đơn giản.

Hình 2 - 14 : Chống thắm sử dung công nghệ JET - Grounting.

Hình 2 - 15 : Sơ đỗ bố trí cọc ximang ~ dat (1 hang)

Hình 2 16 Sơ đồ b tri cọc ximang ~ đắt (2 hàng)

Hình 2 - 17 : Phương pháp chống thắm bằng tường hào Dat - Bentonite

Hinh 2 - 18 : Thiết bị đảo hào bentonite chống thắm cho hồ Diu Tiếng

Hình 2 - 9 : Màng địa kỹ thuật chống thắm HDPE.

Hình 3 Sơ đồ bằng tổng thể hồ chứa nước Sông Biêu

Hình 3 - 2 : Mặt bit ng thể phần đập trin Sông Biêu

Hinh 3 3: Dang thim ti vị tip giáp với trăn bể tông của dp Sông Điêu

Hình 3 - 4: Dòng thắm tạ vị tiếp giấp với trần bê tông của đập Sông Biểu

Hình 3 - 5 ; Mặt bing vị trí tính toán của đập phụ Sông Biêu

Hinh 3 - 6: Sơ đồtính toán hiện trạng mặt cắt E32 đập phụ Sông Biểu

Hình 3 -7 : Mô hình chia lưới phần tử và điều kiện biên mặt cắt E32

Hinh 3 - : Sơ đồ tính toán hiện trang mặt cắt E4I đập phụ Sông Biêu

Hình 3 -9 : Mô hình chia lưới phần tử và điều kiện biên mặt cắt E41

Hinh 3 10 : Sơ tinh toán hiện trạng cho mặt cắt D7 đập Trà Van

Hình 3 11 : Mô chia lưới phần tử và gần điều kiện biên mặt cắt D7

Hình 3 12 Sơ đồ tính toán hiện trọng cho mặt cắt D9 đập Trả Van

Hình 3 I3 : Mô hình chia lưới phần tử và gin điều kiện biên mặt cắt D9

Minh 3 - 14 : Sơ đồ bổ trí các lỗ khoan

Hình 3 I5 : Mô hình chia lưới phần tr và điều kiện biên cho mặt cất E41

38 4

41

4

46 48

Hình 3 - 17 : Đường đẳng gradient TH2:-MNTL = 102,93 hạ lưu không có nước.

Hình 3 - 18 : Đường ding gradient TH3:MNTL = 103,43; hạ lưu không có nước.

Hình 3 - 19: Mô hình chia lưới phần từ và điều kiện biên cho mặt cắt E41

s ø0

60

Hình 3 - 20 : Đường đẳng gradient XY THI:MNTL = 102.25; hạ lưu không có nước.

61 Hình 3 - 21 : Đường đẳng gradient XY TH2:MNTL = 102.93; hạ lưu không có nước,

61 Hình 3 - 22 ; Đường ding gradient XY TH3:MNTL = 103,43 ; hạ lưu không có nước.

62 Hình 3 - 23 : Xác định tâm và bán kính cung trượt mái hạ lưu; MNHL = 102,25 ha lưu không có nước 6 Hình 3 - 24 : Kiểm tra ổn định mái hạ lưu mặt cắt E41 THỊ: MNTL = 102,25m; hạ

ưa không nước (K= 1,575) 6 Hình 3 - 25 : Kiểm tra én định mái hạ lưu mặt cắt E41 TH2: MNTL = 102,93m; hạ lưu không nước (K = 1,576) 64

‘Hin 3 - 26 : Kiểm tra ôn định mái ha lưu mặt cắt E41 TH3: MNTL = 103,43m; hạ

lưu không nước (K = 1,574) “

MỤC LUC BANG BIEU

Bảng 1-1: Bảng ting hợp số hỗ chứa thuỷ lợi trên cả nước 2

Bảng 1 2 : Tổng hợp các hồ chứa được xây dung rên dia bin tinh Ninh Thuận

Bảng 3-1 : Thông số thiết kể hỗ chứa nước Sông Biểu a7Bảng 3< 2 : Các chi tgu cơ ý của đắt đắp đập Sông Biêu 50Bing 3= 3 Các chỉ tiêu cơ ý của đắt dip đập Trì Van sỉBang 3 - 4 : Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đắt nền tuyển đập Sông Biêu SIBing 3= 5 : Tổng hợp các chi téu cơ ý đắt nền tuyến đập Trà Van siBảng 3-6 : Mục nước tinh toa của hồ chứa nước Sông Biểu 52

Bảng 3 -7 : Các trường hợp tinh toán kiểm tra thắm 32

Bing 3 - 8 ; Kết quả tinh thắm các mit et đã chọn 5

Bảng 3-9 : Các trường hợp tinh toắn 38

Bing 3 - 10: Kết quá tinh toán xử lý thim bing cọc ximang-<it (Jet-Grountin) 60

Bảng 3< 11: Kết qua tỉnh toán xử lý thắm bằng tưởng hào bentonite Ximang ~ dt 62

Bang 3 - 12 : Bảng so sánh các phương án xử Ìý cho hồ Sông Biêu 62

MỞ ĐẦU

1 Tính cắp thiết của Đề tài:

Với sự phát triển của kính t ngày nay nhủ cầu ding nước và các sin phẩm phụ thuộc vào nước ngày cing cao, đời sống sinh hoạt con người ngày cảng được cải thiện nên

yêu cầu về cả chất và lượng cảng phải đáp ứng tốt Dé điều chỉnh nguồn nước cho phù

hợp với yêu cầu sử đụng, vì thé nên vai trỏ của các hd chứa là rt quan trong trong việcđáp ứng nhu cầu sử dụng nước cũng như phát triển kính tế của một huyện, tinh, haymột quốc gia

"Như đã biết từ at lâu đập đất đã được xây dựng nhiều ở Ai Cập, An Độ, Trung quốc

và các nước trung A, ví mục đích dân nước, trữ nước để tưới hay để phỏng lũ Về sau đập đất ngiy cảng đồng vai trồ quan trong trong các hệ thống thủy lợi nhằm lợi dụng

tổng hợp tải nguyên nguồn nước Nhờ sự phát triển của các ngày khoa học, các nhảKhoa học đã đưa ra và chứng minh được nhiều lý luận của các môn khoa học cơ sở như

cơ học đất, lý luận thắm, địa chất thủy văn và địa chất công trình, đưa ra được các phương trình, ‘ing như mô hình hóa v.v công với việc ứng dụng rộng rồi cơ giới hóa trong th công nên đập đắt ngày cảng đảm bao chất lượng đồng thời giá thành và

yêu cầu về nén của đập đắt thấp hơn rit nhiều so với dip bê tang có cùng quy mô nênđập đất được sử dụng khá rộng rãi Tuy vậy trong những năm gin diy củng với sự phổbiển của đập đất người ta cũng đã ghi nhận được rat nhiều sự cố ở loại đập này trên thế.igi cũng như ở Việt Nam, Đã có rit nhiều người thiệt mạng, hoa mâu bị tin phá thiệt

hại nhiều tỷ đồng, chính vì thể việc tìm ra nguyên nhân và khắc phục các sự cố đập là v6 cũng quan trọng.

Riêng đối với huyện Thuận Nam tỉnh Ninh Thuận được biết tới là một huyện nghèo,khí hậu nóng và khô hạn quanh năm, với thu nhập chủ yếu là từ nông nghiệp thì việcnhà nước quyết định đầu tr xây dựng hỗ chứa nước Sông Biêu thì đây được coi là một

tin hiệu mừng cho bà con nơi đây, khi có thể chủ động được nước phục vụ sinh hoạt

sản xuất, Tuy nhiên kể từ sau khi thi công và trong quả trình đưa vào sử dụng hd liên

tue bị thắm dẫn tới mắt nước và có nguy cơ gây nguy hiểm cho công tỉnh khiến don

vi quản lý không thể chủ động ích nước phục vụ sản xuất Chính vi vậy học viên lựa

chọn đề tả: “Phin tích nguyên nhân sự cổ thấm ỡ các đập vật liệu dja phương.

giải pháp xử lý và áp dụng cho đập Sông Biêu " để nghiên cứu.

2 Mye đích của ĐỀ

- Luận văn sẽ tập trung nghiên cứu vỀ nguyên nhân do hiện tượng thắm trong đập vật liệu địa phương.

~ Ap dung và đề xuất giải pháp chống thấm cho Hé Sông Biêu.

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp kế thừa: Nghiên cứu có chọn lọc những nghiên cứu có liền quan đến

đề tài, kế thửa các kết quả nghiên cứu đã được công nhận trong nước và trên thể giới+ Phương pháp thống ké và phân tích: Thu thập các ti liệu, số liệu và khảo sát hiệntrạng Phân tích định tỉnh và định lượng các công thức, phương pháp tinh toán thấm,

tính toán én định trượt mái hạ lưu sử dụng phương pháp số dé tinh toán.

+ Phương pháp mô hình hoá: Sử dụng mô hình để tỉnh toán bài oán hiện trang, từ đó

Sơ bộ xác định nguyên nhân các sự cỗ trong đập vật liệu địa phương

~ Áp dụng tính toán cho công trình cụ thể (hồ chứa nước Sông Biêu), từ đó cảnh báo.

khả năng mắt dn định do dng thắm và đề a được biện pháp xử lý

NỘI DỤNG LUẬN VĂNCHUONG 1: TONG QUAN VỀ DAP DAT VA ANH HUONG CUA THÁM.

DEN ON DỊNH DAP

1.1 Tình hình xây dựng đập vật

“Thuận:

1.1.1 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương trên th

"Đập vật liệu địa phương là công trình thủy công được xây dựng từ tất âu rên thể giới,

được người Ai Cập, An Độ, Trung Quốc và các nước Trung A xây dựng với mục đích giữ nước ding nước đỂ tưới hoặc phòng lũ Và ngày cảng đồng vai rd quan trong

trong các hệ thống Thủy lợi nhằm lợi dụng tổng hợp ti nguyên nước

Sử dụng chính vật liệu tự nhiên sẵn có tại khu vực xây dựng công trinh là một trongnhững yêu tổ ảnh huận lợi của đập đt, 1g thời với công nghệ thi công đơn giản

43 làm giảm chỉ phí cho công trình, chính vì vậy, dip vật liệu địa phương được xây

dựng phổ biến ở khái với các hỗ chứa nước loại

nhỏ Ngày nay, nhờ sự phát triển của nhiều ngành khoa học như cơ học đất, lý luận

thắm kết hợp với thiết bị sơ giới hign đại năng suất nhiều đập lớn đã được

xây dựng như:

~ Đập Oroville ~ Mỹ: cao 262,4m, dai 2358m.

- Đập Swift — Mỹ: cao 156m dai 640m, được hoàn thành năm 1959.

~ Đập Serre Ponson (Serre-Pongon) - Pháp: cao 122m dài 600m, hoàn thành năm 1960.

~ Đập maltmark ~ Thụy sĩ: cao 115m, đải 780m, boàn thành năm 1960.

1.1.2 Tình hình xây dựng đập vật lig dia phương ở Việt Nam:

6 Vigt Nam các hồ chứa được xây dựng nhiều từ sau khi thống nhất đt nước (năm1975) giai đoạn này nông nghiệp là ngành kinh tế chính của Việt Nam nên nhu cầu vềnước cũng ngày cảng cao Ké từ đồ đến nay số hồ chứa xây dựng mới chiếm 67% phát

triển không ngimg cả vé số lượng và quy mô Hiện nay, chúng ta đang xây dựng nhiều

hồ lớn có đập cao, ngay cả những nơi có điều kiện địa hình, địa chất phức tạp,

“Theo bảo cáo của Tổng cục thuỷ lợi về công tác quản lý an toàn hỗ chứa nước viotháng 10 năm 2015 thi cả nước ta hiện có 6.886 hồ nước trong đó có 6.648 hồ chứathủy lợi (chiếm 96,5%) vả 238 hỗ chứa thuỷ điện (chiếm 3,5%) Với tổng dung tích.khoảng 63 tỷ mẺ nước

Bảng 1-1: Bảng tổng hợp số hồ chứa thu li trên cả nướcQuy mô (Triệu m) | V>10/ V=3+10,H> 15m | V=lz3 | V=02:1| V<02

Số lượng (hd) 124 578 363 2335 | 3248

1.1.3 Quá trình xây dựng hồ đập trên địa bàn tink Ninh Thuận:

Sau giải phỏng hơn 43 năm, Ninh Thuận đã có nhiều đổi thay cũng như thành tựu,

trong đồ có sự đóng góp rit lớn của ngành nông nghiệp nói chung và đặc biệt là các hỗ chứa nước nói riêng cũng như bản thân đập vật liệu địa phương.

“rước năm 1975, hệ thông thủy lợi trén địa bản tỉnh chưa có một hd chứa nào, chỉ có

hệ thống Nha Trinh Lâm Cém lấy nguồn nước từ thủy điện Ba Nhim, Lâm Đồng tưới

cho khoảng 13,000 ha nguồn nước không chủ động, diện tích canh tác không lớn.

Sau năm 1975 Đảng và Nhà Nước có những chủ trương mới dy mạnh công tác Thủy

lợi nhằm phục vụ phát triển các ngảnh kinh tế, lay trọng tâm là nông nghiệp Tinh cho.đến năm 2000 tổng số hồ chứa trên địa bàn tinh Ninh Thuận là 4 hỒ chứa gồm: hồ Suỗi

Lớn, hỗ Thành Sơn, hồ CK7 và hồ Ông Kinh với tng dung tích hữu ich là hơn 6 triệu.

mm nước, phục vụ diện ích tưới 720ha, Diện tích thực tế tưới bằng các công trình hồ

chứa này chỉ chiếm tỷ trọng rắt nhỏ so với nhu cầu dùng nước cả vé nông nghiệp cũng

như sinh hoạt trên địa ban tinh thời bấy giờ

“rước tinh hình khó Khăn về nước như trên, qua nhiều chủ trương, quan tâm của nhà

nước đến tinh đến năm 2016 tổng số hồ chứa vừa và nhỏ trong địa bàn tinh đã lên tớihơn 20 hồ với ting dung tích khoảng hơn 192 triệu m’, vi tip tục đầu tư xây dung các

hồ vào những năm tiếp theo trong đó lớn nhất là hồ Sông Cái thuộc hệ thống thủy lợi

‘Tan Mỹ có dung tích 209 triệu m”

Hình | Hỗ chứa nước Sông Sắt ~ Dung tích hữu ích 69,3 triệu m`

Hình 1 - 3: Hỗ Lanh Ra ~ Dung tích 13,88 triệu m?

Bing I 2 Tổng hợp các hồ chúa được xây dụng trên địa bản nh Ninh Thuận

Dung

Năm | Chiều Ũ

› tich | Hình thức Kết cấu mặt cắt ngang

TT Tên hồ | hoàn | cao đập |“.

Kinh 1999 13,00 083

Dip đất đồng chất thượng lưu đã xây,

hạ lưu trồng cỏ, đồng đá tiêu nước hạ hu

Đập đất đồng chat, thượng lưu đá lát,

hạ lưu trồng cỏ, đồng đá tiêu nước hạ lưu

Ma Trai 2005 11,00 048.

Dap dat dong chat, thượng lưu đá lát,

hạ lưu trồng cỏ, đồng đã tiêu nước hạ

lưu

Nước

Ngọt 2006 22,80 1,80

Đập đất đồng chat, thượng lưu BTCT,

hạ lưu trồng có, 1g đã tiêu nước hạ lưu

Dap hon hợp 03 khôi, thiết bj thoát

nước thân dip Ông khối + gối phẳng

và đồng đó, Mái TL bê tong, mái hạ

B Trà Có 2011 26.70 1009 Dap hỗn hợp 03 khối, thiết bị thoát

nước thân đập Ông khối + gối phẳng

và đồng đá, Mai TL bé tông, mái hạ

lựa trồng cổ.

Cho Mo 2011 2600 8.79

Dap hỗn hợp 03 khối, thiết bị thoát

nước thin đập Ông khối + gỗi phẳng

và đồng da, Mái TL bê tông, mái hạ

lưu trồ l có Phước

Đập dit đông chit, thượng lưu đã Tat,

hạ lưu trồng có, đồng đã tiêu nước hạ lưu

Phước

Trung 2012 2610

Đập hỗn hợp 02 khối, thiết bị thoát

nước thân đập Ông khói + gối phẳng

vã đồng đá, Mái TL bê tông, mái hạ lưu trồng cỏ.

Bà Râu 2012 2670

Dp hỗn hop 03 khỗi, thếtbị thoát

nước thân đập Ông khói + gối phẳng

và đồng đá, Mái TL bê tong, mái hạ lưu trồng cô

9 2012 26,10 2040

Dap đồng chat, Mái TL bê tông dưới

lot ming chống thắm Bentomat, mãi

‘ha lưu trong co

Dip 02 khối chong thâm bing tường

"hảo xi ming đất, Mái TL bê tông, mái

hạ lưu trong cổ

1.2 Ảnh hưởng cia dang thắm đến ật liệu địa phương:

1.2.1 Sự hình thành đồng thắm:

Lớp đắt phía dưới nén va hai bên vai công tình trừ trường hợp đã được xử lý hoặc là

lop đá tốt không nút nẻ, hay lớp đất sét chất thì thường li loại thắm nước Khi đập vật liệu địa phương làm việc tong điều kiện có chênh lệch cột nước giữa thượng và hạ lưu Dòng nước sẽ đi qua các khe ring trong đất nền và hai bên phía vai công trình

(nơi thắm nước) tạo thành đồng thắm

'Trên thực thé dòng thắm trong môi trường dat rỗng được chia thành hai loại:

Diing thắm có áp: Là đồng thắm có mặt tip xúc iting không thắm, không tiếp xúc

với khí trời, chuyên động của dong thấm giống như dong chảy trong ống có áp.

“Thường đồng thắm này xuất hiện ở dưới đây các công nh

~ Đồng thắm không áp: Là đồng thẩm không bị giới hạn phía trên bởi công tình Đây

số thể là đồng thắm từ bai bên vai công tình hoặc dòng thắm qua đập di, giới hạn

phía trên của dòng thắm này là mặt thoáng tại đây có áp suất chỉnh bằng áp suất khí

ti

1.2.2 Tác hại đồng thắm lên công trình:

Đất là môi trường xốp có chứa lỗ rỗng, khi có đủ điều kiện (kế rổng và chênh lệch cột

nước) sẽ hình thành đồng thắm, nếu không có biện pháp kiểm soát được dang thắm có

thể gây ra một số sự cổ như:

~ Lâm mắt nước hỗ chứa

~ Đường bão thắm trong thân dip qua cao có thể gây lẫy đất, sat lở mái hạ lưu gây ảnh

“hưởng tới an toàn công trình.

~ Gây áp lực lên các bộ phận công trình giới hạn miễn thấm (bản đáy, tường chắn),

~ Lim dich chuyển những hạt đắt về phía dng thắm gây hiện tượng xói ngằm, bìnhthành các hang thắm tập trung

13 Các sự cố gây hư hỏng đập vật liệu địa phương:

1.3.1 Các sự cố Ine hỏng đập vật liệu địa phucong trên thé giới:

Nhu đã biết việc sự cổ dẫn để

đối với con người, thiệt hại là thực sự to lớn khi hàng ngàn mét khối nước đổ ập

vỡ đập luôn là một trong những thảm hoạ kinh hoảng

xuống Trong quá khứ đã có rit nhiều bai học cay đắng khi những công trình được xây

‘dung với mục đích có lợi lại trở thành thảm hoạ cướp di mạng sống hàng nghin người

vả gây thiệt hai lớn về kinh tế Một vai sự cổ vỡ đập trên thé giới được ghi nhận như:

ách

Dip Tenton tại Hoa Kỹ bị vỡ được giới thiệu trong cuốn sách “Dip và an toàn về đập

“Dam and Public Safety” do Văn phòng Cải tạo đập của Mỹ xuất bản năm 1933.

ip Tenton là đập đất cao 93m, dung tích hồ 289 tiệu m” trên sông Tenton Từ

ngày 10/4/1976 mực nước hồ tăng nhanh do có lũ lớn Ngày 3/6/1976 xuất hiện hai

vị trí thắm cách chân đập 400m vé phía hạ lưu với lưu lượng thấm khá lớn Ngày

4/6/1916 phát hiện một vỉ tí thắm nhỏ ở bờ bên phải cách chân hạ lưu dip 45:60m

với lưu lượng thắm 20 gallon/phút Ngày 5/6/1976 từ 7 giờ sáng xuất hiện thắm lớnhơn trong thân đập, sau đỏ đồng thắm lớn dẫn rồi xuất hiện dng nước xoây ở thượnglưu hồ chứa Đến 11 giờ 30 xuất hiện các vết nứt lớn, phát tiển nhanh phá vỡ toàn bộđập, Như vậy, ừ khi phát hiện cổ thắm ở phía hạ lưu đập đến khi vỡ dip chỉ có 5 giờ

đồng hd Thiệt hại về người tuy không nhiễu, nhưng cỏ đến 25,000 người bị mắt nhà

cửa, nhiều đường xá, cầu công, ruộng đồng bị hư hại vùi lắp, thiệt bại ước tính khoảng

400 triệu USD.

Vao tháng 10 năm 1963 tại Italia, một trong những con đập cao nhất thé giới mang tên

Vajont nằm trên sông Vajont bắt ngờ đổ sập hơn 260 triệu mét khối nước đã bao trầm

toàn bộ khu vực khiển khoảng 2000 người thiệt mạng,

Tại Trung Quốc, vụ vỡ dip thủy điện Bán Kiễu được coi là sự cổ vỡ đập tồi nhất

trong lich sử nước này Đập Bản Kiều được xây trên sông Hoài Nam năm 1952, tỉnh

Hà Nam, Trung Quốc được mệnh danh là đập thủy điện quy mé lớn đầu tiên của

“Trung Quốc Nhưng tới năm 1975, siêu bão Nina (I trong 5 siêu bão gây thiệt hại lớn

nhất thể giới) đỗ bộ vào nước này, lượng mưa đo được trong 3 ngày lên đến 1605,3

mm Không chịu được site nước, đập Bản Kiều đã sụp đổ, khiến Trung Quốc thiệt hại

lớn Vụ vỡ đập này đã khiến khoảng 171.000 người thiệt mạng khoảng 11 triệu dân

trở nên vô gia cư khi hơn 5 triệu ngôi nha bị phá hủy, không những thé lượng điện

năng của nhà mấy này cung cấp đến 1/3 nhu cầu sử dung vào lúc cao điểm của cả

nước Trung Quốc.

Gần đây nhất vào ngày 8 tháng 2 năm 2017 nhà chức trách đã yêu cầu di tan hơn 200

000 người sống đưới đập nước Oroville miền bắc California ngay sau khi cơ quanchức năng báo cáo tinh trang khan cấp do đập phụ của đập Oroville bị thủng, dongthắm đưa nước cuộn qua thân đập phụ lim ạt lở sườn trải đập dẫn đến nguy cơ cả đậpnước sụp đỏ Được biết đập Oroville là một trong số 20 con đập lớn nhất thé giới vàcũng là đập nước có chiều cao cao nhất ở Hoa Kỹ (213 m)

1.3.2 Các sự cổ về đập vật liệu địa phương ở Việt Nam:

6 Việt Nam vào thang 6 năm 2013, đập dâng của thủy điện la Krél 2 có công suất thiết

kế 5,5 MW đã bị vỡ cổng din dòng Hơn 5 triệu mết khối nước tích trong lòng hỗ đổ

xuống hạ nguồn gây thiệt hại hơn 200 ha cây trồng, hoa màu cùng nhiều tài sản khác

của đồng bào dân tộc thiểu số, nhưng may mắn là không có thiệt hại về người Tuynhiên hơn 200 ha cây trong và nhiều hoa mâu và tài sản của nhân dân đã bị cuốn trôi

gây thiệt hại hơn 3,6 ti đồng.

Ngoài ra theo thống ké của tổng cục thuỷ lợi trong bảo cáo cáo công tác quản lý antoàn các hd chứa thi thời gian gin đây đã ghỉ nhận rắt nhiều đập bị sự cổ về đập như:

= Năm 2009: sự cổ vỡ dip hỗ Z20 huyện Hương Khê tinh Hà Tĩnh

- Năm 2010: vỡ đập hồ Khe Mơ tính Hà Tĩnh, hd Phước Trung tinh Ninh Thuận

~ Năm 2011: hỗ Khe Làng, hồ 271 tinh Nghệ An, hỗ Đồi Vung thuộc tinh Hodinh có nguy cơ vỡ khi đang trong quá tình thi công cổng lấy nước

= Năm 2012: Vo đập Tây Nguyên tinh Nghệ An.

- Năm 2013: Vỡ đập hồ Thung Cối tính Thanh Hod, vỡ đập hồ Phân Lân tỉnh

vĩnh Phúc,

~ Năm 2014: Xay ra sự cổ vỡ đập phụ hồ chứa Đầm Hà Động, tinh Quảng Ninh

được bit nguyên nhân là do nước tin đỉnh đập gây vỡ đập.

"

đa) (6)

Hình 1-8 (a) Sự cổ đập 220 tin Hà Tĩnh; () Sự cổ đập Khe Mơ tỉnh Hà Tĩnh

Hình 1 - 9 (a) Vỡ đập Phân Lân (Vinh Phúc) ; (b) Vo đập Dakme 3; (c) Vỡ đập Iakret

1.3.3 Các sự cổ về đập vật liệu dia phương ở Ninh Thuậ

Do tình hình thay d6i thời tết trên địa bản tinh nên gần đây đã xuất hiện nhiều hơnnhững hiện tượng thời tiết tiêu cực nên một số đập trên địa bản tỉnh đã xảy ra những

sự cỗ gây ảnh hưởng lồn đến điều kiện sinh hoạt, sản xuất của khu vực mã những hồnày điều tiếc Sau đây là một số sự cổ đáng chủ ý trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận được

tổng hop tại phòng quản lý nước và công trình của đơn vi quản lý công tình thủy lợi tỉnh

Vào tháng 11 năm 2010 xảy ra mưa lớn trên toàn tinh, lượng mưa trên lưu vực hồ.

Phước Trung dạt tới trên 700 mm, theo bio cáo của Ban chỉ huy phòng chống lụt bãotại hồ Phước Trung thì lượng mưa quá lớn và thời gian mưa kéo dài dẫn đến mực nước.trong hồ ding cao đột ngột Do đặp đắt mới thi công xong, đất chưa có đã thời gian cổ

kết cộng với chiều dài đập lớn nên khi gặp lũ lớn nước trong hồ dâng nhanh dẫn tới

đập không chịu được áp lực dng thẳm ti những vi tri dp mới hoàn thinh gây rõ

nước qua thân đập cuối cing gây vỡ dip.

Khi thi công Hồ Lanh Ra vào những ngày cuối tháng 5 năm 2011 xảy ra mưa lớn kéo.dải nhiều ngày nên lượng dòng chảy trong lưu vực tập trung vé hồ lớn,đơn vi thi công.đã cho một phần được dẫn dòng qua công dưới đập chính và đập phy, một phần đượctích lại trong hỗ, trong 2 ngày sau đó mục nước hỗ vẫn thấp hơn cao trình lũ iểu mãn (

ứng với tin suắt 10%) là 2,2 m và thấp hơn khối đắp thượng lưu đến 2,8m, Tuy nhiên

ến ngày 30/5/2011 xuất

cảng mở rộng, đến ngày 31 tháng 5 thì xảy ra vỡ khối thượng lưu đập đài khoảng 10m.

hiện những lỗ nước thắm từ chân mii tluy trần ra và ngày

Bước đầu qua kiểm tra đánh giá nguyên nhân là do quá trình đắp đập không đảm bảo.tiến độ theo thiết kế được duyệt(khối đất đắp đập thi công chênh lệch lớn dẫn đến quátrình cổ kết đất không đạt theo yêu cầu thiết kế gây xuất hiện những lỗ rò nước

Hình 1 - 10 : Đập Lanh Ra bị vỡ khí lũ về

Tại hỗ Bà Râu ngày 31/5/2011 đơn vị thi công đã phải chủ động phá bỏ đoạn một phinđoạn mặt cit da dip đập để din nước qua nhằm giảm mực nước trong lòng hỗ và đảmbio an toàn cho tuyển đập, nguyên nhân được biết là do thi công không đám bảo tiến

độ theo thiết kế được duyệt kết hợp với mưa lớn trong 4 ngày trước đó (tổng lượngmưa đo được lên tới 177,1 mm dẫn đến nước tràn qua đập gây de dọa đến an toàn của

toàn tuyển đập vừa mới thi công,

1.4 Các hiện tượng và nguyên nhân sự cổ thắm xảy ra ở đập vật liệu địa phương:1.4.1 Hiện tượng thắm gây sti mước ở hai bên vai đập:

~ Do thiết kế chưa dé ra bit pháp xử lý hoặc có dé ra nhưng biện pháp không.

khi áp dụng vào công trình thực tế,

~ Đo không bóc hết lớp phong hoá ở bai bên bai đập

~ Do dim nện trên đoạn tiếp giáp ở vị tri vai đập chưa đủ yêu cầu kỹ thuật

- Do quá tinh thi công xử lý không đều

1.42 Hiện tượng thắm gây sùi nước ở nền đập:

= Do quả trình khảo sát không kỹ, đảnh giá sai mặt cắt địa chất của nén, bỏ xót tin

thắm mạnh chưa được xử lý

~ Do thiết kế chưa để ra biện pháp xử lý hoặc có đề ra nhưng biện pháp không hiệu quả khi áp dụng vào công trình thực tế.

~ Quá trình thi công không đạt yêu cầu thiết kế.

1.4.3 Hiện tượng thắm gây sui mước trong phạm vi đập (hoặc trên mái đập):

~ Do kết quả khảo sát các chỉ tiêu cơ lý của đắt đắp đập không đúng, không thí nghiệm.diy đủ các chỉ tiêu cơ lý cần thiết từ đó đánh giá sai chất lượng đắt đắp

~ Do đắt dip cỏ chất lượng cắp phối không tốt, bụi dim sạn nhiều him lướng sét ít đắt

8 bị lan rã

= Do trong quá trình thiết kế chọn dung trọng khô quá thắm , nên đất sau khi dim vẫn

tơi xốp, không chặt được,

= Do quá trình thi công không có biện pháp thích hợp để xử lý độ ẩm, dẫn đến độ imcủa dit dip không đều khiển cho đất sau khi đầm có chỗ rời rac, chưa chặt

~ Do quá trình thi công đắt được dim chưa đến độ chặt yêu cầu khi thit kể tổ chức thi

sông, cổ thé do lớp dit rãi quá dày, số lần dim còn ít thiết bị đầm chưa đủ công công

suất

~ Do thiết ki in phip chồng thắm chưa thực sự hiệu quả

- Do qué trình thi công màng chống thắm ( hoặc các thiết bị chống thấm) không dim

bao yêu cầu thiết kế,

- Do khi thi công, hoặc hi đưa vào sử dụng thiết bị thoát nước phía hạ lưu bị tắc dẫn

đến đường bão hoà trong đập dâng cao và đi ra phía mái gây sạt lở mái hạ lưu

1.5 Những nghiên cứu về an tiàn đập đã thực hiệp

1.5.1 Trên thé giới:

‘Megan R.Sheffer và Ken Y.Lum đã tiến hành nghiên cứu, đảnh gid các phương pháp.địa vật lý nhằm phát hiện thim thấu và xói ngằm bên trong các đập đất Ngoài ranghiên cứu cũng đưa ra một số phương pháp đơn giản, không cần đến thiết bị quantrắc để giải quyết vin dé nay, nói lên được ưu và nhược điểm của từng phương pháp.Nie Lane đã đi sâu phân tích những rủi ro đập, trong đó có sự cổ thắm trong đập vật

liệu địa phương và các biện phấp quản lý an toàn đập, hạn chế những thiệt hại do đập

hư hỏng gây ra

152 OVigt Nam:

"Ngày nay vấn đề an toàn đập vật liệu địa phương ngảy càng trở nên cấp thiết và được

quan tâm nhiều hơn Đã có nhiều nghiên cứu được sử dụng như tài liệu tham khảo để

đánh giá an toàn đập, thiết kế và thi công, một số công trinh nghiền cứu có thé kể đến

như

Nghiên cứu GS.TS Phan Sỹ Kỳ về "Dòng thắm không én định qua khối đắt chữ nhật

đồng chit trên nén không thắm nước nằm ngang" năm 1986 nhằm chỉ rõ động thi củadling thắm trong dip đắt nhằm phân biệt sự khác nhau về trạng thải rong đập đất

‘Thiy Nguyễn Văn Mạo và nhóm nghiên cứu (ĐHTL) năm 2010 đã +

khoa học để từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn cho các công

tghiên cứu cơ sở

trình xây đựng trong điều kiện thời tết bắt thường ở miễn trung Việt Nam

GS.TS Phan Sỹ Kỳ đã thông kế sự cổ một số công trình thủy lợi ở Việt Nam và tim ra

nguyên nhân, đề ra biện pháp phòng trinh được nhà xuất in nông nghiệp, Ha Nội xuất

bản năm 2007.

‘TS Lê Thị Nhật năm 2003 có nghiên di bai toán thắm cho đập vật liệu địa

phương có biên phức tạp” với mục đích thiết lập mô hình tinh toán và mô hình vật lý

tác giả đã đưua ra lời giải tương đối chính xác phản ánh được đồng thắm trong thân và

nền đập vật liệu địa phương khi xét ti biên phúc tạp

1.6 Một số giải pháp xử lý chống thắm hiện nay đã được sử dụng:

1.6.1 Tường nghiêng chân răng chẳng t

Bay là phương pháp được sử dụng rộng lở nước ta C6 tác dụng kế đãi đường viễn thắm Đối với nền có ting thắm có chiều diy dưới 10m thì đây là big n pháp xử lý ắt

tốt Tường nghiền và chân khay chẳng thắm được làm bằng vật liệu it thắm (set), cắmsâu vào ting không thắm Tuy vào nền là đá hay dit và chit lượng nền có thé chọn

kich thước chân khay hợp lý.

Điều kiện ấp dụng: chỉ sử dụng kh ng thắm nước dưới nén T<10m,

Một sổ công trình đã áp dụng: đập Phú Ninh tỉnh Quảng Nam, đập Gò Miễu tinh Thái Nguyên, đập Nei Sơn tp Hà Nội

[<10i

Hình 1 - L1 : Đập có tường nghiêng chân răng chống thắm

1.6.2 Tường nghiêng bằng màn HDPE chống thắm:

Phương pháp này đã được áp dụng ở một số công trình vừa và nhỏ, với nguyên lý kéo,dài đường viễn thắm phía thượng kro, làm giảm áp lực thấm phía hạ lưu Mà chốngthắm địa kỹ thuật (HDPE) có hệ sé thắm rắt nhỏ khoảng 5.10" emi, chiều diy 0.5

20 mm với tuổi thọ hơn 20 năm Man chống thắm HDPE thường được sử dụng làm.

tường nghiêng và sin phủ chống thắm cho đập đất thay cho đất séttrayén thống

Một số công trình đã áp dung: chỗng thấm mái đập Sông Biêu tinh Ninh Thuận, sửachữa hồ Diu Tiếng tinh Tây Ninh, hay đập Đá Bạc và đập Nhà Đường ở Hà Tinh

Hinh 1-12 : Chống thắm bing phương pháp man địa kỹ thuật (HDPE)1.6.3 Chẳng thắm bằng công nghệ khoan phut truyền thống:

Sử dụng cho những công trinh trong quả trình thi công có ting địa chit có hệsố thắmlớn Khoan phụt bằng công nghệ truyền thing sử đụng áp lye db p vữa (st

1 trong kế đá nút né Đây là phương pháp được sử

dạng rất phổ biến, quy trình thi công đã khá hoàn chỉnh Tuy nhiên với đất, cát mịnhoặc bùn đất yếu, mye nước ngầm cao sẽ khó kiểm soát được độ di động và hướng di

chuyển của vữa

Hình 1-13: Clu tạo mũi khoan phụt hai nút

17 Kết Luận Chương 1:

Dap vật ligu địa phương là loại dip được sử dụng rộng rã nhất rên th giới, với ưuthé là tận dụng được vật liêu tại địa phương nên giá thành hạ DE thi công công với sự

phát triển của công nghệ máy móc hiện nay phát triển thi đập vật liệu địa phương ng:

cảng đảm bao hơn về chất lượng Tuy nhiên song song với việc phát triển thì bên cạnh

6 cũng có rất nhiều đập xây ra sự cổ gây thiệt hại lớn cả về người và của

Trong phạm vĩ chương một tác giả đã nêu được tổng quan về tình hình xây dựng đập

it ở nước ta trên thể giới và trong địa bản tinh Ninh Thuận tính đến nay Nêu được

3g tình thuỷ Đồng tời thống kể lại một số

cảnh hưởng tiêu cực của đồng thắm l

hại liền quan đến đập vật liêu địa phương Thông kẻ các sự cổ về thắm ở

sự cổ và thiệt

đập vậtliệu địa phương đồng thời chỉ ra nguyên nhân của sự có Liệt ké những nghiêncứu liên quan đến dé tài đã được hoàn thành trước đỏ cả trong nước va thé giới, sau đó.iới thiệu một số giải pháp chống thẩm cho dip vật liệu dia phương hiện nay đã và

dang được sử dung ở Việt Nam.

CHUONG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET VE THÁM VA ANH HUONG CUA THAI

‘TRONG DAP VAT LIEU DIA PHƯƠNG

3.1 Cơ sở lý thuyết vé th

2.1 Các nghiên cứu quan trọng trước đây về thắm:

Từ thé kỷ 18 các nhà khoa học người Nga Lômônôxôp đã cho ra đời những tác phẩm

nỗi tiết ự về sự vẫn động của nước dưới đất, trong tác phẩm Các lớ v6 tri đắt" đượcxuất bản năm 1750 ông đã viết "Nước dưới đất iên hệ chặt chế với dé vây quanh

‘Nude dưới đất là dung dịch tự nhiên ở trạng thái tuần hoàn liên tục” Chính ông đã đặt

cơ sở để phát triển của môn khoa học về sự vận động của nước dưới đất

Năm 1856 trên cơ sở thực nghiệm Darcy đã xác định được quy luật thắm của nướctrong mi trường lễ rỗng, sau: "Vận tốc đông thắm nước qua khối

tỷ lệ (quan hệ bậc nhất tuyến tính) với gradient cột nước thuỷ lực

Năm 1898 nhà khoa học N.E.lueôvsky công 6 tác phẩm *Nghiên cứu lý thuyếtđộng của nước ngằm” Ông đã nêu được khái niệm lực cản, lụ khối lượng khi thắm vàđầu tiên đưa ra phương trình vi phân về sự vận động của nước dưới đắt đây chính là co

sở khoa học quan trọng để phát triển lý thuyết thẩm sau này

Năm 1930 Viện sỹ Pavlopsky đã tổng quất các bài toán chuyển động không đều của

nước ngim, Ông cũng nghiên cửu các dạng của cúc mặt tr do nhận được Năm 1934

ông đã phát triển lý thuyết thuỷ lực thắm rối đến năm 1936 ông đã soạn thảo ra

phương pháp từng mảnh để tinh toán độ thấm dừng Và đến năm 1956 M.A,Lavrenchey đã ứng dingj phương pháp biến phân trong các bai toán thắm đừng cui

nước,

Naiy nay lý thuyết về thắm vẫn không ngừng phát triển và được ứng dung trong rất

nhiều lĩnh vực

2.1.2 Môi trường thắm gây ra hiện tượng,

Mỗi trường nghiên cứu thắm trong phạm vi luận văn chủ yếu là môi trường đất

"Như đã biết, đất được tao thành bởi 3 thể chính: thé

sia 3 thể trên trec a phân được ra hai loại đắt chính:

„ thể long, và thé Kl tuỷ vào tỷ

lệ phân

= Dit bão hoà: Đắt bão hoà chỉ chứa hạt rn và nước lỗ rng chứa dy nước, nên

hị0,= V/V = VV môi trường gdm 2 pha, độ bão hoà: V_/V.= 1, độ chứa nước thể

=n, độ ring (a): n= WY:

~ Đắt không bão hoà: Dit không bão hoà chứa hạt rắn, khí và nước: môi trường 3

pha, lỗ rổng chứa cả kh và nước, độ bão hod: V,/V,Z 1, độ chứa nước th tích: =

Bt Bao hoa Bat Không ao hoa Sơ đô LT đất KBH

Hình 2< 1: Sơ đồ các pha trong đắt2.1.3 Đường cong đặc trưng Đắt ~ Nude:

Đường cong quan hệ giữa lượng chứa nước thể tích trong đất và lực dinh hút (u,uy) Với các giá tỉ đặc trưng gồm:

Độ ẩm dư hay độ bão hoà dư: độ bão hoà thấp nhất khi nước trong các lỗ rỗng,

không liên thông.

Giá tr khí vào tới hạn: độ hút dinh ứng với lúc khí có thé thấm vào các lỗ rỗng

lớn nhất

Hình 2 - 2 : Đường cong đặt trưng nước dit.

2.1.4 Đồng nước thắm nước qua đắt

“Trong dit không bão hod, gradient hút dính đôi khi được xem như thhé truyền

động của ding thắm nước Tuy nhiên, dòng thắm nước không phụ thuộc chủ yếu vàdiay nhất vio gradient hút dinh, Hình 2 « 7 giải tích ba trường hợp giả thiết ở noi cácsradient ấp lực khí và nước được kiểm soát qua một phân tổ đất không bão hoi tại một

cao tình cổ định Trong cúc trường họp đó các p lực hơi nước và kh ở phía bên tri lớn hơn áp lực ở phía bên phải.

Tình 2 3: Gradien áp lực và hit dính qua một phân tổ đắt

Độ hút dinh ở bên tii cổ thể nhỏ hơn ở bên phải (rường hợpl), bằng bên phải

(trường hợp 2) hoặc lớn hơn bên phải (trường hợp 3) Song dù gradient hút đính như

thể nào, để phân ứng la gradient áp lực trong các ph riếng bị

tir tai sang phải Ngay cả rong trường hợp 2, nến có gradient hút dính bằng không khí

và nước vẫn thẳm,

Dang thắm có thể được xác định thích hợp hơn theo gradient cột nước thuỷ lự (túc là

gradient cột nước áp lực trong trường hợp này) cho mỗi pha Do vậy, gradient hút dính.

không phải là thể truyền động cơ bản cho đồng thắm nước cho dit không bão hoà

Trong trường hợp đặc biệt, nói gradient áp lực khí bằng không, gradient hút dính về trị

số bằng gradient áp lực trong nước Đồ là tình hình phd biến trong tự nhiên và cổ th lànguyên nhân cho việc đề nghị đưa dạng hút đính vào dng nước thắm Tuy nhiên, sau

446 phải bỏ di thành phần cột nước cao trình

Dang nước thắm qua đất không chi bị khổng chế bai gradien áp lực mà cũng còn bởi

gradient do độ chênh cao trình Gradient áp lực và gradient cao trình được kết hợp lại

để cho một gradient cột nước thuỷ lực như là một thể tniyén động cho dòng thắm

trong pha nảy Điều này đúng cho cả đất bão hoà và không bão hòa.

2.1.5 Định luật thắm áp dụng cho đắt không bão hoà:

Vio năm 1856 Đácxi đã tiến hành nhiễu thí nghiệm và đưa ra định hit cơ bản vềthấm: lưu tốc thắm ty lệ bậc nhất với gradient thủy lực (gradient cột nước)

V=kJ a) Trong đó:

A 75p +0,23) 22)6

“Trong đó

pe độ rồng;

1: hệ số nhớt động học tính (em"/s dd: đường kính của hat đất tính (em);

'N: hệ số không đổi nằm trong khoảng S0=60

2.1.6 Hàm thắm, quan hệ giữa hệ số thắm và độ hút dink

Biểu điễn mỗi quan hệ giữa hệ số thắm và độ hút dính.

K

Gió trị khí vào tới hạn

Đốt không bão hòo

K=f[S,0,{u,—u„‡]

Đốt bão hòa

K= const

thấm va độ hút đính.

2.1.7 Phương trình vi phân cơ bản của bài toán thắm

Phương trình vi phân cơ bản trong phân tích thắm 2 chiều là

Trong đó:

k,: hệ số thấm theo phương ngang;

k,: hệ số thắm theo phương đứng;

Q: Lưu lượng phụ thêm ( Lưu lượng biên tác dung);

©: hâm độ âm thể tích (Volumetie Water Content Funetion);

“Trường hợp t có nghĩa là

“Trường hợp thắm không ổn dink z0, sự thay đổi đối với hàm lượng nước phụthuộc vào sự thay đổi trạng thái ứng suất và thay đôi tính chất của đắt

“rang thải ứng suất cho ca hai trường hợp bão hòa và không bão hòa được biểu diễn

tương ứng (-u, ) và (u,- uy) đó là ứng suất tổng, u, là áp lực khí lỗ rỗng, uy là áp lực nước lỗ rỗng

Hai fa thiết cơ bản của phương trình vi phân đối với dong thắm hai chiều: trang tháiứng suất tổng và áp lực khí lỗ rồng không thay đổi Có nghĩa: (ơ-u,)_ không thay đổi

và không ảnh hưởng đến sự thay đổi của tỷ lệ hàm lượng thể tích nước Sự thay đổi của tỷ lệ hầm lượng thể tích nước thực sự chỉ phụ thuộc vào sự thay đổi của (u,-u,) ma

u, không đổi nên chỉ phụ thuộc vio sự thay đổi của áp lực nước lỗ rồng Như vậy:

29=m, êI, (5) Phương trình cột nước tổng:

2.1.8 Che phương pháp giải bai tán thắm:

Một bài toán thắm yêu cầu phải giải quyết được các vin để về: Giá trị gradient và vận.

tốc thắm, vị trí lường bão hòa và lưu lượng thẳm, Các phương pháp giải oán thắmtính đến nay được chia ra 2 nhóm phương pháp chính là phương pháp cổ điễn vàphương pháp số

2.1.8.1 Cúc phương pháp tink thắm bằng phương pháp cổ didn

~ Phương pháp cơ học chất lỏng: Phương pháp này do viện sỹ Pavlovski đề xuất đểgiải bài toán thắm bằng cảch sử ding những công cụ toán học để xác định các vẫn để

của dòng thắm Ưu điểm của phương pháp là phản ánh khá đúng bản chất vật lý và

toán học của bai ton, tuy nhiên phương pháp này chi sử dụng đối với những bãi ton

6 biến đơn giản Khi gặp những trường hợp phức tạp, dòng thắm dang đa chiều thì

gặp nhiễu kho khăn vi vậy nên được sử dụng rất hạn chế tong tỉnh toin thực t hiện

nay.

- Phương phúp thực nghiệm: phương pháp này sử dụng mô hình thực tế để tính toán đặc trưng của dong iy là phương pháp được ứng dụng rộng rãi vì khá tiện lợi

và có thể giải quyết được những sơ đỗ thắm phúc tạp Tuy nhiên giá thành thực hiện

thí nghiệm còn cao, kết quả thí nghiệm phụ thuộc vào điều kiện thi nghiệm cũng như tính chủ quan của người làm thí nghiệm,

2.1.82 Các phương pháp giải bài toán thắm bằng phương pháp sé:

Các cơ sở giải bài toán thấm theo phương pháp số chính là phương trình vi phân (2-10)

kết hợp các điều kiện biên và điều kiện ban đầu Có thể giải bài toán theo hai phương

pháp sau

"Phương pháp sai phân hữu hạn(PPSPHHI): Là phương pháp rời rac kiễ toán học nó không thay đổi gì min tinh toán mà chỉ phù lên miễn tính toán một lưới và nó thay thé

một một him xác định trong một miỄn liên tục bing một him lưới bằng một tập hợp

rời rac hữu hạn các điểm có dao him được thay thé bằng tỷ số vi phân.

~ Phương pháp phan tir hữu hạn (PPPTHH): Day được xem là phương pháp rat tổng.quit và hữu hiệu, cho lời giải khá chính xác với các bai toắn kỹ thuật như phân íchứng suất biến dang trong kết cấu công trình, những bai toán về lý thuyết cơ học chấtlông nh tự ính toán của phương pháp phẫ tử hữu hạn gồm:

+ Chia miễn liên tục (mi "hữu hạn các miền con tính toán hay vật thể) thành một

có kích thước hữu hạn( mỗi miền đó được gọi là một phần tử) Các Các miễn này liên

kết với nhau tại một hữu hạn điểm trên biên (gọi là các điểm nit),

+ Các đại lượng cần tim ở nút sẽ là ẩn số của bài toán Điều kiên trên các phần tử cũngđược đưa về các nút

Trong mỗi phản tử, đại lượng cin tim được xắp xi bằng những biểu thức đơn giản thường là các nguyên hàm) và có thé biên diễn hoàn toàn qua các ân số nút

sn Toads chung (xy) 160)

Hình 2 - 5: Các loại phần tử thường dùng trong phương pháp phần tử hữu hạn.

‘Toa độ mỗi điểm bất kỳ bên trong phần từ x, y được xác định thông qua ọa độ của các

điểm nút:

@10

Trong đó:

ÁN): hàm dang của phần tử;

{X],{Y]: Toa độ các điểm nút của phần tứ;

Cột nước thắm h tại mỗi điểm trong phan tử được xác định như sau

h=(N).|H}

“Trong đó:

{H}: Cột nước thắm tại cc điểm nút

Gradient thắm theo các phương xy.

ch

(214) 2

Áp dụng phương pháp PTHH Galerkin ta có.

j(BI [clIb]]a+IH) +[£(9'@Jeim+ ~4[((NỶ @9)4A

Biến thiên cột nước thắm theo thời gian

4: Lm lượng thắm vào biên của phi

Ma tận khối lượng: [M]=t{(2(N)" (n)]dA.

Vecto lưu lượng (nit): {Q} =q1{((N)]dU

2.1.9 Lựu chọn phương pháp và phần mềm dé giải bài toán thắm:

Biến đi và giải rực

15)

2-16)

17)

@-18) 0-19)

từ phương tình vi phần là phương pháp số, ưu điểm nỗi bật của phương pháp số là có thể giải được với sơ đồ tổng quát nhất và cho lời giải tương

cđối chỉnh xác với các giả thiết sát với thực tễ nhất, nhưng bên cạnh đó khôi lượng tính

toán lớn cho nên thường chỉ phát huy có hiệu quả khi thực hiện trên máy tính điện tử.

29

Phương pháp số được sử dụng rộng ri hiện nay là phương pháp Phin từ hữu hạn.

in nay có rit nhiều công cụ tỉnh toán sử dụng theo lý huyết phần tử hữu hạn để tinhtoán thấm và cho ra kết quả khá chinh xác với các điều kiện thực té nên chọn pfươngpháp phần tử hữu han dé iải quyết bài toàn thắm là tốt hơn cả

Do quá trình tinh toán với khỏi lượng lớn, nên dé nhằm đầy nhanh quá trình tính toán

ẩn định tác giả sử dụng modul SEEPAW trong bộ phần mềm GEO-STUDIO của

International Ltd Canada để phục vụ tính toán.

2.2 Phân tích 6n định mái cho đập vật liệu địa phương:

2.2.1 Bài toán 6n định trượt của mái dốc:

Nhìn chung én định mái đập vật liệu địa phương phụ thuộc vào chiều cao mai dốc (H),

độ dốc (ÿ), khả năng chống cắtlực dinh (C), góc ma sit (9) Trong đó, chiễu cao và độdốc cảng ting thì sự Ổn định cing giảm và nếu giữ nguyên độ đốc nhưng khả năng

chống cắt tăng thi sự ôn định mái đốc tăng lên Trong thực ế, nền đất không đồng nhất

và ải trọng phân bổ phức tạp nên người ta thường phân mảnh khối trượt để tim hệ số

an toàn én định.

Hình 2 - 6 : Mái đốc đập vat liệu địa phương2.2.2 Các phương pháp giải bài toán dn định trượt của mái dốc hiện nay

2.2.2.1 Phương pháp phản mảnh (thỏi hoặc dai):

a Nguyên lý chưng của phương pháp: