Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu ổn định vách hào thi công trong dung dịch Bentonite theo trạng thái không gian ba chiều

Tuy nhiên, các công trình tường chống thắm thi công bằng biện pháp dio hào trong dung dịch Bentonite đều được thiết kế, kiểm tra chất lượng dựa theo kính nghiệm hay số liệu của các công

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUÝ LỢI

TÔ QUANG TRUNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2013

BO GINO DUC VADAO TAO BỘ NÓNG NGHIỆP VA PINT

TRUONG DẠI HỌC THUY LỢI

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian dài tập trung nghiên cứu và làm việc nghiêm túc, tác giả đã

hoàn thành luận văn đúng thời hạn theo quy định nhà trường đã giao.

C6 được kết quả trên, trước tiên tác giả xin bay tỏ lòng biết ơn đến thầy giáoPGS.TS Nguyễn Cảnh Thái đã dành nhiều thời gian, tâm huyết, tận tình hướng dẫn

48 ác giả hoàn thành luận văn này.

tình giảng dạy, giúp đỡ, truyễn đạt kiến thức tối tác giš trong suốt quá tình hoe tập

ở Đại học cũng như trong quá tình học Cao học

Tác gid xin trân trọng cảm ơn tới Ban lãnh đạo Viện Thủy công, trung tâm.

(Công tinh Ngim đã tạo điều điện thuận lợi về tồi gian dễ tác giã có thời gian

nghiên cứu và hoàn thành luận văn nay

Tic giá xin bày t lòng biết ơn đến Gia định 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 li cảm ơn chân thành đến bạn bề, những người đã

luôn nhiệt tinh giúp đỡ tác gia để hoàn thành tố luận văn này

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Tô Quang Trung

LỜI CAM KET

Tên tôi là: Tô Quang Trung

Học viên lớp: 19C12

Tôi xin cam đoạn đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những nội dung

và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bắt

kỳ công trình khoa học nào.

"Tác giả luận văn

Tô Quang Trung

MỤC LỤC

PHAN MỞ BAU 1

1 Tinh cắp thiết của đề tài 1

1V Phương pháp nghiên cứu 3

`V Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

'CHƯƠNG I TONG QUAN VE DAP VAT LIEU DIA PHƯƠNG 41.1 Vai td của nguồn nước và đập đất 4

12 Cúc sự cổ sông tình do dng thắm gây ra 51.3 Biện pháp chống thắm dạng truyỄn thing cho đập đất 8

1.3.1 Chống thắm thân đập 8

1.3.2 Ching thim cho nền đập, 10

1.4 Biện pháp mới chống thắm cho đập đắt 13

1.4.1 Chống thấm cho đập dat bằng màng dia kỹ thuật (Geomembrane) 131.4.2 Chong thắm bằng công nghệ khoan phụt ruyn thẳng 15

1.4.3 Công nghệ khoan phyt cao áp (Jet — grouting) 16

1.4.4 Chống thắm bằng công nghệ tường hào Bentonite 18

'CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LY THUYET TINH TOÁN ON ĐỊNH HAO BENTONITE

TRONG KHÔNG GIAN BA CHIEU 30

2.1 Sự én định của hào bentonite 30

2.2 Phương pháp cân bằng giới han trong không gian ba chiều (LEM-3D) 32

2.2.1 Một số dạng mặt trượt đã được để uất [12] 3

2.2.2 Lap công thức tính toán ôn định mặt trượt hình nêm 34

2.3 Phương pháp phần tr hầu hạn trong không gian bạ chiều (FEM-2D) 40

2.3.1 Nội dung cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn [2] 40

2.32 Giải bùi toán ôn định bằng phương pháp phin tử hữu hạn [] 40

3.4 Mô hình vật liệu trong phương pháp phần tử hữu hạn 4

2.4.1 Mô hình đàn hồi tuyén tin 442.42 Mô hình Mohr-coulom® (mô hình đèo tuyệt đồi 4424.3 M6 hình mễm (sof-soil) 4

2.44 Mô hình Hardening soil (Mô hình tăng bên kếp) 45 2.5 Lựa chọn mô hình vật liệu dé tinh toán 46

2.6 Lựa chọn phần mềm dé nh toán 46CHUONG 3 NGHIÊN CỨU ÔN ĐỊNH HAO BENTONITE TRONG KHÔNG

GIAN BA CHIEU 4

3.1 Đặt vấn dé 47

3.2 Tĩnh toán dn dinh vách hào bằng phương pháp cân bằng giới han (LEM) 48

3⁄3 Tĩnh toán ổn định vách hào bằng phương pháp phần tử hữu han (FEM) 52 3.3.1 Mô hình tính toán 2 3.32 Chi tiêu cơ lý trong tinh toán 53 3.3.3 Mô hình hóa các bước tinh tod, 33

3.44 Kết qua tính toán 5s

3.3.5 Kiểm chứng hai phương pháp tính toán LEM và FEM sr

3.4 Nghiên cứu ôn định vách hào bằng phương pháp LEM 59 34.1 Giới han nghiên cứu 39 3.42 Ảnh hưởng của kích thước hào dén sự ổn định vách hào trong dit dính oo

3.5 Anh hưởng của áp lực bentonite với ôn định vách hào 64

3.6 Ảnh hưởng của góc ma sát ọ và lực dinh C với dn định vách hào 67

3.6.1 Ảnh hưởng của góc ma sắt 6

3.6.2 Ảnh hưởng của lực dính C “9 3.7 Két luin chương 10

KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ n

1 Két nn n

2 Những hạn chế của để tà n 3.Kiến nghị 1

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.2: Mạch sii hạ lưu đập Am Chúa- Khánh Hòa 7

THình 1.3: Sình lầy do thấm hạ lưu đập Kim Son- Hà Tỉnh ?

Hình 1.4: Dap có tường lõi mềm 9

Hình! 5: Đập dit có trồng nghiêng mém 10

Hình 1.6: Đập đắt đồng chit có tường răng "

Hình 1.8: Chống thắm cho nén bằng bản cọc ụHình 1 Chống thẳm bằng tường nghiêng sân phủ nTHình 1.10: Chẳng thắm bằng vải dia kỹ thuật “

Hình 1.11: Phạm vì ứng dụng của các loại khoan phụt 1s

Hình 1.12: Sơ đồ công nghệ Jet- grouting thi công to tường chống thắm, "

‘bio vệ môi trường trong quá trình khai thác đầu mỏ 19

Hình 1.14: Gầu đào và quá tình lắp hào 9

Hình 1,15: Tường hào chẳng thắm bằng bentonite 20

Hình 2.1: Quá tình hình thành mang bentonite ở vách hào 30 Hình 2.2: Hình dang của các nêm trượt đã được nghiên cứu 33

Hình 2.3: Khối trượt hình nêm 3

Hình 3 6: Điều kiện áp lực nước s

Hình 37: Diều kiện ứng suất hiệu quả ban đầu 54Hình 3.8: Dung dich tong hào được thay thé bằng áp lực phân bổ s

"Hình 3.9: Lưới chuyển vị hào khi trượt dang 3D.

Lưới chuyển vị tại mặt cắt vách hào

‘in đầu hào

“Chuyển v tổng thể của mặt cắt giữ hào và mặt cắt g

Kết quả tinh toán én định vách hào, Msf = 1.123,

Biểu đồ L/H-Ps và biểu đồ L/H~ Hư với THL3 1,

Biểu đồ L/H-Fs và biểu đồ L/H~ Hư với THI.3 7

0.5kN/m”

11,0kN/mẺBiểu đổ LIH-Fs và biểu đổ L/H~ Hữ với THỊ.3, 7 = 12,0N/m”

Biểu đồ Fs ~ yy trường hợp H = 20m, L mm, Hy = Im, Hạ

55 55 56 6L

DANH MỤC BANG BIEUBảng 1.1 Thống kê một số công tình tường hào đất - bentonite đã xây dựng tiênthể giới [6] 26Bang 1.2 Thống kê một số tường hào đất - bentonite đã xây dựng ở Việt Nam [6]28

Bang 3.2 Xác định quan hệ H ~ Fs 50

Bang 3.3 Chỉ tiêu cơ lý của đất nén quanh vách hào, s

Bảng 3.4 Giả thiết một số tổ hợp địa chất đại diện tính toán 57

Bảng 3.5 Kết quả tính toán én định theo hai phương pháp 57

Bảng 3.6 Cúc chia dai hào tính toán s9

toán hệ số an toàn Fs, 7,=10.5kN/mÏTHI.3: yy =19kN/m”,I0(độ), C = 0KN/mẺ ¬

Bảng 3.7 Kết quả

(KN/mÌ,

Bảng 3.8 Kết quả tính toán hệ số an toàn Fs, „=l1.0N/m`/THI.3: Yu =19kN/nỶ,0KN/mỶ, ọ = 30(độ), C = 0kN/m” 62Bảng 3.9 Kết qua tính toán hệ số an toàn Fạ, ÿ=12.0N/m`:THI.: , =19kN/mỶ,

= 30(độ), C = 0kN/mẺ 63 Thy =20KNIm,

PHAN MỞ DAU

1 Tính cắp thiết của đề tài

Những năm gin đây công nghệ thi công chống thấm cho cho các công trình

dạng Bên cạnh những phương pháp truyền thong như: đắp sân phủ, đắp chân khay,tường lõi st, cử vấn chống thắm nhiễu công nghệ mới đã được nghiên cứu và ứng

dung như: Tường hào chống thắm Bentonite, công nghệ khoan phụt vữa áp lực cao

Jet-grouting, màng chống thắm bằng vải địa kỹ thuật

năm 1999 tại công trình thủy lợi Dầu Tiếng Hp đó là công tình Am Chúa, Islao,Easonp-Đắt Lắc, Dương Đông -

giá thành hợp lý Tuy nhiên, các công trình tường chống thắm thi công bằng biện

pháp dio hào trong dung dịch Bentonite đều được thiết kế, kiểm tra chất lượng dựa

theo kính nghiệm hay số liệu của các công tình đã có ở nước ngoài và số ít các

Ế, thísông tình trong nước, Điễu đó đã gây rit nhiều khó Khăn trong công te this

công và công ác đánh giá kiém định chất lượng tường chống thắm

Trong quá trình thi công, vách hào được giữ ôn định bằng dung dich bentonite.

Sau đó, bentonite được thay thể bằng vật liệu chẳng thẳm (xi mang - bentonite hayđất - bentonite) có chỉ tiêu cơ lý và trọng lượng tốt hơn nên vách hào càng én định.hơn, tiếp theo là xỉ mang thủy hóa hoặc dit cổ kết càng làm tăng độ én định cho

vách hào Như vậy, quá trinh hào được giữ én định bằng dung địch bentonite là quá

trình dễ gây mắt én định nhất trong toàn quá trình thi công hào chéng thắm Việc.nghiên cứu lý thuyết v tính toán sự ổn định của vách hào là rit ci thiết

TL Myc tiêu nj

Bentonite thi công trong nên ít dính theo trang thái không gian ba chiểu Phân tích.

éu tổ ảnh hưởng, cơ cl n định, hình dang mặt trượt đến sự én định vách.

hào Lập công thúc tính ổn định vách hào theo phương pháp cân bing giới hạn(LEM) 3D và kiểm chứng bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) 3D Nhằmtìm ra phương pháp tinh toán hợp lý cho tính toán én định vách hào có xét đến hiệu

nghiên cứu ảnh hướng của yếu tổ không gian ba chiễu và một số yễu tổ khác đến sự

ấn định vách hào.

THỊ Cách tiếp cận

a Tiép cận trên cơ sở đánh giá như cầu

Nhu cầu chống thắm cho các công tình thủy lợi đã và dang xây dụng là rấtlớn Hiện my có nhiều phương pháp xử lý chống thẳm như: Khoan phụt vữa

bentonite, vữa xi ming - Bentonite theo kiểu truyền thống, tường chống thim bằng

lắm Bentonite, Mỗicoe Xi măng: đắt tưởng cử, tường baet, tường hào chống

phương pháp xử lý đều có au nhược điểm và phạm vi nhắt định Tường hào chống

én độ thithắm bing Bentonite đang được áp dụng nhiều vi khả năng chỗng thắm,

công nhanh và giá thành hợp lý

b Tiếp cận trên cơ sở dam bảo các tiêu chuẩn hiện hành.

+ Các iêu chuẳn về thiết kế công tình,

Các iêu chuẳn về thắm, ứng suất, bién dạng

+ Các tiêu chuẩn về vật liệu

+ Tiếp cận với thự tiễn công tình:

Các công trình đập ngăn sông, dé, cống ngăn nước làm việc trực tiếp với áplực của nước, sự dâng hạ mực nước theo mia, theo cơn là hoặc chế độ thủy triều

cũng như ảnh hưởng của địa chất nén đến sự én định tổng thể của công trình Các

hỗ móng công trình nhà cao ting có sử dụng tường barst chống thắm làm việc

tong điều kiện nước ng sát mặt đất chiễu sâu đào him lớn để gay hiệ tượng

mắt én định công trình do thắm, Do đó, căn cứ: vào tình hình cụ thể để rà phương

ấn xử lý thích hợp.

4 Tiếp cận có kế thừa

Tiếp thu kinh nghiệm, kết qua từ các đề tài dự án được thực hiện trước đây Sửdụng các kiến thức đã được nghiên cứu trong và ngoài nước, phát huy sing tạo trên

nên ting sẵn có.

IV Phương pháp nghiên cứu.

- Phương pháp thu thập thông tin:

+ Thu thập từ các để tài, dự án liên quan đến xử lý chống thắm, ổn định mái

cốc cho đập vật liệu địa phương.

+ Điều tra, khảo sat, tong hợp số liệu, thu thập tà liệu thực tế, tài liệu tham

+ Thụ thập từ mang Internet và các nguồn khác.

trong các lĩnh vực,

= Phương pháp nghiên cứu trên mô hình toán: Sử dụng các phần mềm tính

toán hiện đại để mô phỏng bài toán nghiên cứu.

„ Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Tiếp cận công nghệ mới áp dụng vào thục tiễn khi xây dựng mới, nâng cấp sửa chữa các công trình ở nước ta

Phân tích với số lượng tổ hợp đủ để rút ra quy luật về ảnh hưởng của xế

không gian ba chiều đối với hào đào trong dung dich bentonite với đất nén ít dính.

CHUONG 1 TONG QUAN VÌ DAP VAT LIEU DJA PHƯƠNG

1.1 Vai trò của nguồn nước và đập dat

Nước chiếm vai trò rất quan trọng trong cuộc sống của con người là thành.phần quan trong nhất của sự sống trên trái đt Nguồn nước được sử dụng vào công

nghiệp nông nghiệp, sinh hoạt của con người chủ yếu là nước ngọt Trữ lượng nước.

ngọt chiếm tỷ trọng ít chỉ là một phần nhỏ trong tữ lượng nước toàn thé giới Do

vay việc giữ và sử dụng nước ngot làm sao cho hợp lý, đảm bảo đủ cung cấp cho

các ngành, nghề, sinh boại là rất quan trọng Hiện nay, do hiện tượng biến đổi khí

hậu toàn cầu tri dit nóng lên, nước biển ngày càng ding cao, ô nhiễm môi

trường Ngun nước ngọt ngày càng bị thu hẹp lại Cho nên yêu cầu cấp bách biện

nay của toàn thể g ớï nói chung và nước ta nói riêng là phải giữ va sử dụng hợp lý nguồn nước ngọt

nước ta, nguồn tai nguyên nước rit di dào phong phú trả đồ trong phạm vi

cả nước Nhưng phân bổ không đều theo thời gian và không gian, lượng nước ngọt

én mùa thì thừa nước mùa thì thế nước tập trùng chủ yếu vào mùa mưa lũ

Địa hình đốc mạnh từ Tây sang Đông do đó dong chảy tập trung nhanh gây ra là

cho hạ lưu và lượng nước này theo các sông subi nhanh chống chảy ra biển Vi vậy việc xây dựng các công tình thuỷ lợi nhằm mục dich giữ lại nước của mùa thừa

nước ung cấp cho mùa thiếu nước và điều tết để giảm 1 cho hạ lưu là rắ cần

thiết

Từ xa xưa đập đã được xây dựng nhiều ở các nước như Ai Cập, Ấn Độ, Trung

Qube và các nước Trung A với mục dich ding và giờ nước tưới: điển hình như đập

Moisis ở Ai Cập được xây dựng cách đây khoảng 5000 năm tạo ra hd chứa có dung

tích 12 triệu m’ nước Sau này đập càng đóng vai t quan trọng trong việc khai thác

lợi dụng tổng hợp tài nguyên nước Từ những năm 1950 trở lại đây với sự trợ giúp.

mạnh của khoa học kỹ thuật, với sự đòi hỏi yêu cầu ngày càng nhiễu vé nguồn nước.

phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp, phát điện

và nước sinh hoạt S lượng đập trên th giới được xây dựng ngày càng nhiễu, chiều

cao đập được nâng lên tính an toàn đập ngày càng hoàn thiện Hiện nay có khoảng

400,000 đập đã được xây dựng trên thể giới [6]

Đập đắt là công tình chủ yéu cấu thành hỗ chứa, theo thống kê về thể loi

đập của tổ chức đập cao th giới cho thấy đập đắt chiếm 78%, dip đá đổ chiếm 5%,

" ông trong lực 12%, đập vòm 4% Hiện có rit nhi đập

nước ta là đập đất, trong đó phần lớn các đập được xây theo hình thức đập đồng

ä được xây dựng ở

chất mái thượng lưu được bảo vệ bằng đá xếp, mái hạ lưu trồng cỏ trong các ô đỗ.soi Kinh tổ ngày càng phát triển như cầu ding nước ngày cing tăng lên các đậpngăn nước được xây dựng ngày càng nhiều và quy mô lớn như: đập Kẻ Gỗ - Hà

‘Tinh, đập Diu Tiếng - Tây Ninh, đập Am Chúa - Khánh Hoà 6]

1.2 Các sự cố công trình do dong thấm gây ra

thuật lý thuyết thắm, nghiên cứu ứng suất biến dang cia công tình và các biện

pháp thi công cơ giới nên có thé sử dụng được tat cả các loại đắt đá trong xây dựng.

để dip dip và mặt cắt đập ngày cing có khả năng thu hẹp lại Đập đất là công trình

được đánh giá là bền và chịu chấn động tốt tuy nhiên trong quá trình làm việc do tác

động cin các yếu tổ tự nhiên và yêu tổ sử dụng cia con người đã xảy ra tình trang

hư hỏng tại nhiễu đập đắt với nhiễu mức độ khác nhau Nguyên nhân chính có thể

kể đến là do hiện tượng thấm qua nền đập, vai đập và thân đập gây ra, Tác bại củađồng thắm thật là khó lường, nó không chỉ lầm mắt nước đ với các công trình tữ.

nước mà còn làm giảm ồn định của công trình và nền như: day nỗi, đẩy trượt, ôi

hỏng do đồng thắm gây ra là nguyên nhân lớn nhất gây nên sự cổ ở các đập vật liệu

địa phương, nó chiếm khoảng 35% - 40% tổng số các nguyên nhân gây hư hỏngsông tinh Thắm là tình trạng xảy rari phổ biến ở các đập dit, nhiều hồ chứa bịthắm rt nghiêm trọng mà việc xử lý Ini rất tốn kém khó khăn và gây tổn thất lớn vềkinh tế Sự cổ về thắm rit da dang, nó có thể xủy ra ngay khi công tinh mới hoàn

thành: điễn hình như hồ chứa nước mưa Nam Du - tinh Kiên Giang, khi thi công

xong hỗ cạn hết nước dẫn đến phải xử lý chống thắm rit tốn kém, hay như đập Cà

Giây - Bình Thuận khi chưa hoàn công (1988) đã xuất hiện thắm ra ở chân mái he

lưu với lưu lượng 5 + 7(phúU) sau đó lưu lượng tăng nhanh có nguy cơ vỡ đập.

Hoặc sau một vài năm làm việc hiện tượng thắm mới xảy ra mãnh liệt gây tổn hạirit lớn đến công tình như: sự cổ thắm gây vỡ dp đắt của hồ chứa Suối Hành, Suối

Triu, Am Chia -Khánh Hoa, đập Vực Tròn - Quảng Bình là một trong những ví

du điển hình Đó là những đập đã bi vỡ rồi còn những đập tuy chưa vỡ nhưng phải

xử lý thắm tắt tốn kém như đập Diu Tiếng -Tây Ninh, Easoup thượng - Đắc Lắc

ip MNDBT như hồ Phú Ninh, h

Đồng Mô - Nadi Sơn để hạn chế hiện tượng x6i ngằm và dòng thấm thoát ra mái

rồi một loạt hồ chita bị sự cổ thắm phải hạ

quá cao gây mắt ổn định mái hạ lưu đập Một số công tình bi hư hồng do đồngthắm rất mạnh gây hiện tượng sti đất ở nén đập như: đập Đồng Mô-Hà Tây, Suỗi

“Giai - Sông Bé, Vân Trục - Vinh Phúc Hiện tượng thấm mạnh sii nước ở vai đập

Khe Che - Quảng Ninh, Ba Khoang - Lai Châu, Sông Mây - Đẳng Nai 6]

Hình 13: Sin ly do thắn hạ lưu đập Ki Sơn- Hà Th

Sau một loạt các sự cổ đối với đập đắt ở một số các công tình hd chứa thì vẫn

48 nghiên cứu giải pháp chống thắm thích hợp nhất cho mỗi loại công tình là vô

cùng quan trong đảm bảo cho công trình làm việc bình thường trong quá trình khai

thác, Với tình hình làm việc của đập đắt như vậy hiện nay trong quá trình thiết kế

mới và sửa chữa nâng cấp các đập đất đã áp dụng khá nhiễu phương ấn và các giỏi

pháp kỹ thuật dé xử lý chống thắm cho thin dập và nén nhằm tránh các tác hại nguyhiểm do dong thấm gây ra

1.3 Biện pháp chống thấm dạng truyền thống cho đập đắt

Đối với các đập đất khi thiết kế xây dựng mới, nếu mức độ thắm của vật liệu

P đập hoặc địa chất nền đập không đảm bảo về lưu lượng thắm qua thân đập

và qua nền trong phạm vi cho phép thì người thiết kế sẽ áp dụng một số các biện

php ching thắm sau diy nhằm khắc phục các yéu 6 này

1.3.1 Chẳng thắm than đập

1.3.1.1 Đập đất có tường lỗi mềm

Lãi giữa bằng dit sét có hệ số thắm nhỏ có dang thẳng đứng nằm chính giữa

hoặc gần như chính giữa thân đập Theo cấu tạo bề dày đỉnh tường lõi không nhỏ.

hơn 0.8m, độ dầy 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 hon mực nước mao dẫn trong đất với độ vượt cao ö = (0,30.6)m taytheo cắp công trình

Phải đặc biệt lưu ý đến việc liên kết giữa tường lõi và nền Độ cắm sâu của

tường lõi vào nền đắt chặt í thắm nước phải lớn hơn 0,5 + 125m Bộ phận nỗitường lõi và nb đá phải làm rất cẫn thận v jc hình thức như để răng, hoặc tưởng,

răng bê tông cắm sâu vào khối đá tốt 0,6 + I,2m [8]

+ Kỹ thuật thi công phức tạp và châm hơn tường nghiêng.

~ Trong quá trình lún và cố kết dễ bị hiện tượng treo ứng suất (khi mô đun đàn.hồi của lõi và của khối đấp bên cạnh chênh ệch lớn)

Khi bị hư hông khó sửa chữa

Pham ví ứng dung

“Chủ yếu dù Sho những đập đất tương đối cao

1.3.1.2 Dap dit có tường nghiêng mm

Tường nghiêng dip bằng đít sét, dit thịt thắm nước được đặt ở sít máithượng lưu dip có tác dụng chống thắm cho thân đập, BE day tường nghiêng phụthuộc vào các yêu cầu cấu to và gradienthùy lực cho phép của đất dip tường, BE

day tường tăng từ tên xuống dưới BE day đỉnh tường không nên nhỏ hơn 0.8m.

“Chân tường không nhỏ hơn H/IO (H - cột nước tác dung), và không nên nhỏ hơn 23m Độ vượt cao của định tường nghiêng trên mực nước dâng bình thường ở

thượng lưu được dựa theo cắp công tinh 8 = 0.520 ãm [8] Dinh tường không được

thấp hơn mye nước tinh gia cường Trên mặt tường nghiêng có phủ một lớp bảo vệ

đủ dày (khoảng Im) để tránh mưa nắng Giữa tường nghiêng và lớp bảo vệ bố tríim@tting lọc ngược

Sự liên kết giữa tường nghiêng và nền phải tốt Nếu nền đập là đá thì liên kết

tường nghiêng với nền bằng các răng chống thắm Khi nền bị nứt né và thắm nước

bu sẽ xử lý bằng phụt vữa chống thẩm.

Hình! 5: Đập đắt có tường nghiêng mém

Lí điểm,

- Hạ thi

tăng thêm tinh én định của mái hạ lưu.

đường bão hoà rất nhanh lầm cho đất rong thân dip được khô ráo và

~ Thi công sửa chữa dé dang

“Nhược điểm:

- Lớp bảo vệ và tường nghiêng dễ bị mắt ôn nh trượt

+ Do nằm sét ngay mặt đập thượng lưu nên chịu tác động trục tiếp từ môi

trường bên trên như ánh nắng, rễ cây dé khắc phục yéu tổ này người ta đưa tường

chống thắm lùi vào trong thân đập một chút để có lớp dat đắp đủ dày phía thượng

lưu để giảm thiểu tác động có hại này.

dum tên nén thắm nước Vì vậy, đập đất xây dựng trên nền thắm nước cần thi

mắt nuphải có những biện pháp chống thắm cho nỀn đập nhằm hạn chế © ding

thời đỀ phòng biến dạng thắm trong nền đập Hình thức chống thim trong nén đập

1.3.2.1 Đập đồng chit xây trên nền thắm nước thì hình thức chẳng thắm cho nền

thông thường là tưởng răng, bản cọc hoặc màng xi măng.

Tường răng thích hợp đối với nén có ting thắm nước không sâu lắm (thưởng

T= 5m) và làm bằng chính vật liệu làm thân đập boặc bằng vật liệu chống thắm tốtnhư sét, á sé Nếu ting thắm nước lớn không thể xây dưng được tường răng thì

cần phải dùng bản cọc hoặc phun màng chống thắm xuống tan ting không thắm

nước Trong trường hợp ting thắm nước nằm quá sâu hoặc vô hạn thi bản cọc hoặc

tràng xi măng chỉ cắm uống một đoạn rong ng nễn

Hinh 1.6: Đập đắt đồng chat có mồng răng1.3.22 Đồi với dip không đồng chất có lõi giữa hoặc tường nghiéng) th vật chẳngthắm trong nÈn thường nỗi tiếp với vật chống thắm của thân đập,

Hình thức chống thắm có thé là tường răng, sin trước Dùng hình thức nào

tính chất đấphy thuộc vào chiêu sâu ting nền và kỹ thuật thi công

~ Tầng thắm nhỏ T < Sm dùng tường răng làm vật chống thấm cho nền và nỗitiếp với lõi giữa hoặc tưởng nghiêng của đập Tường răng cin cắm sâu xuống ting

không thắm một đoạn > 0,5m.

Hình 1.7: Đập có tường nghiêng chân rang, tường lõi chan

có thể là

+ Ting thắm nước tương đối sâu thi hình thức chống thắm cho

bản cọc Bin cọc cắm sâu vào lõi giữa hoặc tường nghiéng ng không thắm một

độ dài nhất định nhằm tránh không sinh ra xói ngằm cục bộ tại hai đầu mút bản cọc

ae

* * * ®

Hình 1.8: Chồng thẩm cho nên bằng bản cọc

~ Khi tầng thắm nước khá day hoặc sâu vô hạn thì sân phủ chống thắm là biện

thắm nhỏ kéo dài ra phíapháp hay ding Sân trước làm bằng vật liệu có hệ s

thượng lưu nên có hiệu ch giảm lưu lượng thắm qua nền và tăng ổn định thắm cho

“Theo điều kiện thi công chiề dày sân trước > 0 ấm đối với đập thấp và

cốt với đập cao Mat tiên của sân trước phủ một lớp dày 1,5 + 2,5m bằng các loại

vật liệu hạt lớn như: cát, sồi, cuội để tránh hư hong do nhiệt độ thay đổi và tác

cdụng của sóng khi tháo cạn hồ chứa.

pet

Hình 1.9: Chống thắm bằng tường nghiêng sân phủ

1.4 Biện pháp mới chống thấm cho đập đất

Khi thiết kể sửa chữa, nâng cấp cho đập dat thuộc các hd chứa đều dựa theo.nguyên lý làm việc của cúc biện phíp chống thắm kh thiết kế mới để ra Tuy nhiên

vấn để cơ bản ở đây là sử dụng biện pháp nào, áp dụng công nghệ nào để đạt hiệu.

‘qua cao trong thi công, rút ngắn thời gian xây dựng và hạ giá thành công trình Mật

số biện pháp điễn hình thường được sử dụng để xử lý chống thắm cho đập đã cho

hiệu quả rất tốt như:

~ Công nghệ chống thắm bằng màng dia kỹ thuật (Geomembrane)

~ Công nghệ khoan phụt cao áp (Jet-grouting).

- Công nghệ chẳng thắm bằng tường hào xi măng - Bnelonite

1.4.1 Chống thâm cho đập đất bằng màng dia kỹ thuật (Geomembrane)

ắm còn gọi là màng địa kỹ thuật, đầy là những tắm vật liệu mỏng

(1x10? + 1x10ˆ9en/s, Trong

Vai chống t

rất dễ uốn có hệ số thắm rit nhỏ có thé dat tới K

những năm qua trước sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp hoá chất người ta đã

chế tạo được nhiều loại polyme tổng hợp có độ bin cơ học cao, có khả năng chốngchọi với các điều kiện bt lợi của môi trường, Vai chống thắm phát hiển mạnh mẽ ởi

các nước Pháp, Mỹ, Hà Lan và các nước Châu á đặc bigt Ia Trung Quốc.

Nguyên lý áp dụng công nghệ: Sử dụng hình thức ching thắm kiểu tưởng

nghiêng cho mái thượng lưu bằng một lớp vải địa kỹ thuật lớp vải có khả năng

chống thắm tốt (hệ số thắm rất nhỏ 10” ems) hạn chế rắt lớn lưu lượng thắm qua

sông trình ĐỂ bảo vệ lớp vải địa kỹ thuật không bị Oxy hoá và suy thoái vật liệu do

ánh sáng mặt trời và biển đổi của nhiệt độ cằn phải phủ lên trên lớp vải một lớp đắt

ẩn định của vải trên mái đốc nghiêng cầndày ối thiểu Im Để đảm bảo sự àm v

bố trí hệ thống neo giữ vật liệu trên định đập.

tí điềm

~ Chống thắm tốt

= Độ bền cơ học cao, dễ vận chuyển

- Thi công sửa chữa dễ ding

- Giá thành rẻ thị trường cung cắp phong phú.

“Nhược điểm

- Phải kết hợp một số vậtiệu khác mới phát huy được hết hiệu quả và độ bền

- Không thi công được trong nước, trong quá trình thi công phải hạ thắp mực.

nước hồ

~ Phải có biện pháp bảo vệ chống rách cũng như vả lão hóa, thời gian sử dụng

ngắn

Mặt vai wom nên vật liệu phủ lên trên dễ bị xô trượt khi trời mưa xuất hiện

đồng chảy trên bé mặt vải với lớp vật liệu đè phủ

Phạm vi dp dựng

~ Chủ yếu ứng dụng cho đập vừa va nhỏ

- Mặt bằng công trình bằng phẳng có thé làm sân phủ hoặc tường nghiêng để

kéo dai đường viền thắm

- Chống thắm cho kênh

Cong trình thực tổ ứng dung:

Một số công trình áp đụng biện pháp rải vải chống thắm có hiệu quả khá tốtnhư: Hé Diu Tiếng, hỗ Nhà Đường - Hà Tĩnh, hỗ Sóc Sơn - Hà Nội

1.4.2 Chẳng thắm bằng công nghệ khoan phụt truyền thống

Ap dung cho những công trình trong quá trình thi công có những tầng địa chất

yếu chưa được xử lý, gia cổ thêm cho nén và đập nhằm tăng ổn định công trình Sau

nhiều năm vận hành sẽ hình thành các cấp bậc thấm khác nhau, dẫn đến nén móng

của công trình bị tò ri và tồi đất Quá trình khoan phụt không làm ảnh hưởng đến

kết cấu, hình dạng của công trình.

WE th en te no} >

“Hình 1.11: Phạm vi ứng dung của các loại khoan phut

Khoan phụt truyỄn thống (còn được gọi là khoan phụt có nút bị) sử dụng áplực phụt để ép vữa xi măng (hoặc ximang ~ sé)

tổng của nên đá nứt nẻ Gần đây, đã có những cải tiến để phụt vita cho công trìnhđất (đập đắt, thân đê, ) Phương pháp này sử dụng khá phổ biến trong khoan phụt

yy các lỗ rỗng trong các kế

nền để nữt nd, quy tình ti công và kiểm ta đã khá hoàn chỉnh Tuy nhiên, với đắtcất min hoặc đất bùn yếu, mục nước ngằm cao hoặc nước có áp thì không kiểm soát

được dong via sẽ đi theo hướng nào

a) Khoan phụt kiểu ép đắt

Khoan phụt kiểu ép đắt biện pháp sử dụng vita phụt có áp lực ép vữa chiếmchỗ của đất

b) Khoan phụt thắm thấu

Khoan phụt thim thấu là biện pháp ép vita (hường là hoá chit hoặc ximang

‘ove min) với áp lực nhỏ để vữa tự đ vào các lỗ rỗng, Do vật liệu sử dụng có giá

thành cao nên phương pháp này ít áp dụng.

1.4.3 Công nghệ khoan phụt cao áp (Je ~ grouting)

Công nghệ Jet - grouting được phát minh năm 1970 ở Nhật Bán Đến nay đã

có nhiều nước sử dung va phát triển công nghệ này trong cải tạo nỀn mồng và xây

dựng công trình ngằm như: Trung Quốc, Mỹ, Đức

“Nguyên lý công nghệ:

Công nghệ Jet - grouting còn được gọi là công nghệ khoan phụt vữa kiểu tia,

phương pháp lý cắt nham thạch bằng dòng nước áp lực Khi thidựa vào nguyêt sông trước hết ding máy khoan để đưa mũi khoan có vòi phun bằng hợp kim ti độ sâu phải gia cổ (nước + xi ming) với áp lực > 20MPa từ vôi bơm phun xa phá vỡ

tang đắt Với lực xung kích của đồng phun và lực ly tâm, trọng lực sẽ trộn lẫn

dung dịch vita rồi sắp xếp lại theo một ty lệ có quy luật giữa dat và vữa Sau khi vữacứng lại sẽ thành cột xi mang - đắt (ME) Nếu th công chẳng bin lên nhau có the

tạo thành một tưởng xi măng - đất, đường kính cọc xi măng đất phụ thuộc vào loại

áp lực phun, tốc độ xoay và rút cin, tuỷ thuộc vào loại thiết bị với thiết bị lớn

có thé tạo ra các cọc có đường kính đến 3m Vật liệu sử dung tao cọc xỉ mang - đất bao gdm: xi măng, bentonite, nước và phụ gia Theo kinh nghiệm hàm lượng xi

măng trong khoảng (50 + 400)kg/m" là phù hợp và ty lệ ximăng thay đổi theo từng,

loại đất

Cường độ chịu nén của cọc ximăng đất (5 + 10)kg/em” phụ thuộc vào loại vitathầm lượng ximăng và tỷ lệ nước/ximäng) và loại đất nén Khả năng chống thắm

của cọc XMB phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản: hàm lượng của ximăng và bentonite

trộn vào trong đắt (kg/m’), khả năng chống thẩm của cọc XMĐ phụ thuộc vào nhiều

yếu tổ, cả yêu tố chủ quan và khách va khách quan, ngày tuôi của ximăng đất sau

"hi khoan phục Hệ số thắm của cọc xi măng - đất làm trờng chẳng thẩm thường đạt

(125.10 ems [6]

Hinh 1.12: Sơ đổ công nghệ Jet-grouting, thi công tạo tường chống thắmđiểm:

Thi công nhanh quá trình thi công í ảnh hưởng đến công tinh xung quanh

Có thể chống thắm cho nén là cất sỏi rồi đến đất bùn ét

-C6 lễ xuyên qua các lớp đất cứng hoặc các tắm bê tông

~ Khả năng xử lý sâu, thi công được trong điều kiện khó khăn mặt bằng chật

hẹp, bị ngập nước, xử lý được phần nền nằm dưới bản đầy

năng chẳng thắm của tường

= Xi ming bị hạn chế quá trình thuỷ hoá khi thi công rong nên đất có kiểm(đất phèn)

~ Hệ số thắm cọc xi măng - đất phụ thuộc vào địa chat công trình cụ thể cho.

nên trước khi lựa chọn thông số th công đại trà cần phải ti hành thi công cọc thứ

Điều kiện áp dụng:

Công nghệ Jet-grouting có phạm vi ứng dụng cho phạm vi từ cát sỏi hạt rời

cđến đất bùn sét, kích thước hạt từ 60mm đến 0002mm Không áp dụng cho nền đá,

Cong trình thực tế đã ứng dụng:

Công nghệ Jet-grouting đã được ứng dụng thi công tường chống thắm cho

nhiễu công tình sửa chữa như: hồ Đá Bạc - Hà Tĩnh Cổng Trai - Nghệ An, Đập Nà

Danh- Cao Bằng, đập Khuôn Cát - Lạng Son, đập Hao Hao - Thanh Hóa, Công Mai

Hà Nam Ứng

dụng làm tường chống thắm cho nén công tinh xây dựng mới đập Núi Mật - Ninh

Thuận

“Trang, cống Vĩnh Mộ - Ha Nội, Công D10 và cống Tắc Gian;

1.4.4 Chẳng thắm bằng công nghệ tường hào Bentonite

Tưởng hào được xây dựng bing cách dio hào trong dung dịch bentonite, Dung

dich bentonite thường là hỗn hợp nước-bentonite có tác dụng giữ ổn định của vách

hào bằng cách tạo nên một màng mong trên bề mặt của vách hào và cân bằng áp lựcđất Ngay sau khi hào được dio xong hào được nhanh chóng lắp diy bằng vữa xỉ

mãng-bentonite hay hỗn hợp dit-bentonite, ngoài ra có một loại ít phổ biển hơn là

loại tưởng hào bê tông do

Công nghệ này mặc dit cho giá thành cao hơn một số công nghệ khác nhưng.

Khả năng chống thắm cho hiệu quả lâu dit, Đây cồng chính là vẫn để mà các nhà

thiết kế quan tâm.

Hình 1.13: Thi công Tường Hào Bentonite Albian, Ft McMurray, Alberta xây để

bảo vệ mai trường trong quá trình thai thác dâu mo.

Hin 1.14: Gd đào và quá trình lắp hào

“Tưởng hào là biện pháp công tình xử lý chống thắm trong nén được sử dụng

rộng rai để giảm thắm, ngăn chặn nước ngằm bị ô nhiễm và sửa chữa các đề, đập

thuỷ lợi cũ bị xuống cấp Từng diều kiện cụ thé của khu vực xây dựng công trình sẽ

“quyết định loại tường bào nào thích hợp và hiệu quả nhắc

Hình 1.15: Tường hào chẳng thẩm bằng bentonite

1.4.4.1 Lịch sử của phương pháp tường hào [6]

Phuong pháp này được ứng dụng đầu tiên bởi US Army Engineer District,

Memphis, vào tháng 9 năm 1945, dé xây dựng tường ngăn 1 phần dọc dé sông

Mississipi trên phía Arkansas, ngay dưới Memphis, Tennessee (Clay 1976 và Kramer 1946).

`Ý tưởng cho việc này có thể được bắt nguồn từ việc sử dụng cùng lúc tưởngđắt sét nhão được kết hợp sử dụng vữa khoan cho việc khoan đào cải iến Một thiết

bị trộn được tạo ra cho việc làm vữa long từ đất sét tự nhiên Hào được sử dung

máy đào hào tới độ sâu 20 feet và tới độ sâu 35 feet sử dụng máy đào giu Vật liệu

lắp được được trộn trong máy trộn ở công trường và đưa vào hào bằng máy ủi khichiều đầi của hào gin bing 2 lin chiễu sâu của hào BG Hans Kramer đã nhận thấy

có thể sử dụng hào vữa cho việc xây dựng tưởng chống thắm cho đập Điễu đáng ngạc nhiên là sau 38 năm, phương pháp này vẫn giống như nó được phát hiện Kin

đầu tiên bởi Quin Memphis Tường hào dit bentonite được xây dựng dướiKennewick, cạnh sông Columbia, nằm trong đập MeNary ở Was

Walla Walla vào năm 1952 (Ione 1961) Tường hào đắt bentonite lần đền in được

ington bởi quận.

ứng dụng để chống thắm cho một đập lớn là đập đắt chính Wanapum trên sống sông

Columbia ở Washington vào năm 1959 (La Russo 1963) Sau

bentonite được sử dụng chống thắm ở 1 số đập: đập Menary, đập Hanapum và đập

tường hào đất

Wallt ng Colombia, Wash hỗ chứa Yards Creek, New Jersey, đập Comanche - hỗ 2

sông Mokelumme, Califonia

Hào xi mang bentonite được sử dụng đầu tiên ở vai đập Razana trên sông

Euphrates ở Iraq vào năm 1969 (Soletanche 1969) Sau đó, tường xi măng bentonite

Auge sử dụng để xử lý thắm qua dip và nn cho 4 dip đang hoạt động ở Mexico từ

năm 1970 tới năm 1972 (Soletanche 1970, 1971, 1971-1972, 1972) Như được chỉ

trong bảng 1.2, tng hào xi măng: bentonite đầu tiên ở Mỹ được xây dựng ở dự án

Tilden Taiing để trữ chit thải từ Tilden Mine ở Michigan vào năm 1976 (Meier và

Rectberg 1978), Tường xi ming: bentonite đầu tiên được xây dựng ở đập ding hồ

chứa ở Mỹ được hoàn thành vào năm 1978 là trong đập Elgo (ước ki là đập San Carlos) ở Arizona (Anonumous 1978 và miller va Salzman 1980),

Tưởng vữa dit-bentonite được nhận bing sang chế ở Mỹ số 2757.514 ngày

7/8/1956 cho "phương pháp xây dựng tường chống thẩm ở các địa hình khác nhau”

với tên tác giả là Harold T.WyatL Bằng này hết han vào năm 1973 Tường hào vữa

y 1809/1973 cho tác gia

xi ming-bentonite được nhận bằng sáng chế ở Mỹ số 3.759.044 nị

cho “Phuong pháp xây dựng tường dit sử dụng vừa Bentonite xi mans

Pháp là Claude Caron và Jean Hurtado, France, chuyển nhượng cho: Soletanche,

Paris, Pháp

1.4.4.2 Các loi tring hào và tu nhược điểm, điều kiện áp dụng

4 Tường hào xi mang - bentonite

"Nguyên lý công nghệ

Tường hào ximing - bentonite là loại trởng chống thim do công ty Bachy

Soletan phát minh, được sử dụng rộng ri tai Pháp và các nước châu Âu Tường hào

ximäng - bentonite thi công theo hai phương pháp sau

Phương pháp 1: Đào hào trong dung dịch ximing - bentonite - phụ gia, hỗn

thành tường chống thắm cho thân đặp và nền đập

Phương pháp 2: Đào hào trong dung dich bentonite, sau đó dung dịch

bentonite được thay thé bằng dung dich ximăng - bentonite - phụ gia, sau thời gian.nhất định hỗn hợp này đông cứng tạo thành trờng chống thắm,

Hào betonite thường có chiều rộng (0.5 + L2)m, nhưng thực tẾ những công

in diy như: Diu Tiếng - Tây Ninh, Dương Đông - Phú

ng hào phụ

trình nước ta thi công gi

Quốc bể rộng hào thường là 0.6m, do trong quá trình thi công bề

thuộc vào thiết bị thì công mà cụ thé là glu đào Với kỹ thuật tiên tiễn, công nghệ

hiện đại ngày nay chúng ta có th thi công được những hào có chigu sâu rất lớn từ (6 + 120)m như: đập đắt của nhà máy thuỷ điện Kurcika của Nga có hào bentonite

chống thắm cho thân và nỀn đập sâu 120m

Để có thể dio hào rit sâu và duy ì được mái dốc thẳng đứng như vậy trong

quá tình thi sông phải duy tr liên tục hn hợp bentonite diy trong hào giữ cho

vách hào luôn được ôn định Hệ số thắm của tưởng hào ximăng - bentonite đạt được.

khoảng k = 10°=10"em/s nên dòng thắm bị hạn chế rit đáng kế khi đi qua tường.chống thắm này

ie điền

~ Ưu điểm nổi bật khi thi công hào theo biện pháp này là hỗn hợp có khả năng

giữ ôn định vách hào cao, có thé sử chống thắm ở chiều sâu lớn (đến 50 mì.

- Khi đào hào trong dich bentonite (phương pháp 2), hào đào xong được thay

thé bằng dung dich ximing - bentonite - phụ gia lim cho hào được đồng nhất,chống thắm dat hiệu quả cao (hệ số thắm nhỏ k = 1010" ems)

~ Dung địch giữ ôn định v:

«qua đồ tết kiệm chỉ phí phương pháp 1)

fh e6 thể được sử dụng để hình thành hào sau này,

Dung dich ximang - bentonite được trộn theo diy truyền công nghệ theo tiêu

chuẩn thống nhất nên thuận tiện trong thiết kể, thi công, vận chuyển và kiểm soát

chất lượng

- Khi địa hình xây dựng chật hep vẫn dp dụng được công nghệ thi công này Nhược điền

~ Máy móc thi công công kénh phức tạp,

- Không thi công được khi nền lẫn đá lăn, đá tảng.

- Khi thi công bào theo phương pháp 1 trong quá tinh đào, đất sẽ bị rơi lẫn

vào trong hỗn hợp ximang - bentonite - phụ gia làm giảm chất lượng hào, điển hình

là sẽ lầm giảm khả năng chống thắm cia hào

= Khi th công theo phương pháp 2 sẽ phải tốn thêm chỉ phí cho dung địch

bentonite giữ ổn định vách dẫn đến giá thành công trinh cao.

Phạm vỉ ứng dung

~ Chủ yếu sử dụng công nghệ này để sửa chữa chồng thấm cho các đập đất

- Sử dụng khi địa hình xây dựng chit hẹp yêu cầu chống thắm cao ting thấmnước sâu và hệ số thắm lớn

b Tường hào dit-bentonite

Canada, được sử dụng tại những nơi không yêu cầu cường độ cao Việc sử dụng

công nghệ này đem lại hiệu quá rất lớn về nâng cao khả năng chống thắm và giảm

giá thành công trình

Cap phối vật liệu đắt - bentonite [6]

Việc thiết kí Jp phối cho hỗn hợp dit - bentonite (BB) phụ thuộc vào nhiều

yếu tổ nhự loại đắt, điều kiện của dự án, giá của vật liệu, và bảng liệt kê về yêu cầu

kỹ thuật.

Qua tham khảo các tài liệu, hàm lượng Bentonite chiếm khoảng từ 3% - 59% so

với khối lượng đắt khô đổi với Bentonite Ue và khoảng 4 ~7 % đối với Bentonite

Việt nam tùy thuộc vào tinh chit của đắt cũng như yêu cầu cụ thé của công tỉnhNgoài ra, để cải thiện một số tính chất của hỗn hợp việc cho thêm tro bay vào hỗnhợp cũng đã được xem xét Khi thay thé một phần bentonite bằng tro bay các tinh

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 hop BB phù hợp với fu kiện thi công nằm trong khoảng 100

= 200 mm, và tốt nhất là khoảng 130 ~ 160 mm Tương ứng với độ sụt nồi rên thì

khoảng 30% - 35% trong hỗn hợp DB.

hàm lượng nước chiế

tí ân

~ Thi công hào theo phương pháp này vách hào có khả năng On định cao, có.

thể xử lý chống thắm ti những khu vực có chiều sâu trong đối lớn

-Tận dụng được khả năng máy móc thi công, một máy có thể làm nhiều

nhiệm vụ (ví dụ: Máy ai có thé ding để san, trộn vật li và đỗ vật liệu vào hào;

Máy đào thủy lực có thể dùng dé đào hào và trộn vật liệu ), vật liệu lắp hào chit

yếu được lẫy ra từ hào hoặc phải chế bị thêm dit ở nơi khác (nêu vật liệu đào ra từhào không đảm bảo chất lượng) qua đồ giảm chỉ phí xây dựng công tình

~ Không đòi hỏi khắt khe tiến độ thi công; khi hào bị hỏng dé dàng tiến hành

sửa chữa

~ Mô dun đàn hồi của hào xắp xi với mô đun đàn hồi của đắt bên cạnh do đó

hào ximãng - bentonite.

“Nhược điểm:

những vị trí yêu cầu cường độ cao.

c Hào đắt xi ming-bentonite

Trong những năm gin diy việc sử dụng tường hào chống thắm bằng hỗn hợpđắt ximäng-bentonie ở những nơi có tải trọng ngoài tác dụng nhằm ngăn chặn sựxâm nhập của mạch nước ngằm đang được ứng dụng ngày càng nhiều thay cho hỗn

hợp đắc bentonit thông thường không đáp ứng được yêu cầu cường độ Do có bd

sung thêm thành phần chất kết dính xi ming vào đắt nên nó góp phần tạo nên một

hệ thống cứng có khả năng chịu được tai trọng lớn hơn.

Thiết kế hỗn hợp đắcximăng-bentonie là một vin đề phúc tạp vì nó có liênquan đến những mâu thuẫn của các vật lệ thành phần Trong khi tường

lại là vấn để

ximäng-bentonite có thể cho cường độ cao, thì khả năng chống €

cẳn xem xét khi dem so sánh với tường đắt-bentonite thông thường Với loại tườngiming-bentonte, chi iêu kỹ thuật cho thấy hg số thắm thông thường đạt được

là IxI0 cm/s Nếu có những chứ ý đặc biệt đến vin đề liên quan đến vật liệu cùng

im có thể đạt được là 5x10 em

với công nghệ thi công thì hệ số tÍ

Thành phần vữa dit-ximing-bentonite diễn hình có thể gồm 18:39kgbentonite, 3089kg ximăng poocling và lượng nước vào khoảng 35% trộn với Im`đất khô, C6 thể tện các vật liệu vào đắc ở dạng hỗ bentonite hay vữa ximăng saocho đạt được yêu cầu chống thắm Vi dụ: nếu dit khô có dung trong là 1785kg/m`

với lượng xi măng thêm vào được xác định là 5% thì trơng ứng với khổi lượng

9kg

Liên quan đến tường hào dit-bentonite ở Mỹ, con số được ước tính fa khoảng

2000 công tình trong khi số tưởng dùng dit-ximang-bentonite tương đối nhỏ,

khoảng 50-100 công trình tính én thời điểm này

4 Tường hào bê tông

Tường bê tông déo là hỗn hợp của nước, bentonite, xi măng, cốt liệu bê tổngHin hợp trên được để cho tự đông cứng trong hào tạo nên tường chống thắm Hào

duge đào theo từng panel trong dung địch bentonite, sau khi đào hào xong bê tông

dẻo được bơm vào hào thông qua một ống dẫn vào đáy hào, hỗn hợp bê tông có

‘dung trong lớn hơn đẩy dung dịch bentonite ra ngoài

Vin điền

Hệ số thắm nhỏ, í chịu ảnh hưởng của hoá chất đổi với tưởng hào, có cường

độ cao, it biến dạng

“Nhược diễn

- Giá thành làm tưởng hào cao.

- Phương pháp đào hào bentonite và sử dụng trồng ngăn bề tông chống thắmAuge sử dụng cho là

sông Volurmo ở Venalro, gin Naples, Italy (Veder 1963, Veder 1975 và Franke1959), Ké từ năm 1950, tường ngăn bể tông được xây dụng bằng cách đổ b tông

n vào năm 1951 ở thủy điện Volturno-Garigliano trên

trong hào bentonite được sử đụng cho nhiều công trình trên thé giới Tường ngăn bê

tông sâu nhất tới nay được xây dựng ở đập Manicouagan 3 ở Quebec, Canada, vào

năm 1972, với 2 tường bê tông song song, day 2 fi, cách nhau 10 ft và 430 ít sâu (Anonymous 1972).

+ Tưởng hào bê tông sử dụng hiệu quả khi chiều sâu của những nén có tính thắm lớn lớn hay khi nên bao gồm sỏi, đá cuội, và hang đá vôi, Sử dụng phương,

tông đức sin liên tục đúc ti hiện trường được xây đựng bằng

trong hào bentonite Do tưởng ở dang cấu kết màng cứng đơn giản

hơn, động đất có thể gây ra vỡ, do đó tường ngăn loại này không được sử dụng ở

District,

những nơi mà động đắt mạnh thường xuyên xây ra (US Army Engines

Pittsburgh 1965)

1.4.4.3 Các công trình đã áp dụng thực tế:

@ Các công trình chỗng thắm bằng tường hào bentonite ngoài nước

Trên thể giới tường hào bentonite đã được xây dựng ở rất nhiều nước 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 Cho hau hết các trường hợp về quản lý dongchảy ngầm tại những nơi không yêu cầu cao về cường độ như ngăn chặn nước ngắm

thoát ra từ các bãi thi, ngăn chặn hoặc giảm thiểu hiện trợng thắm qua nén và thân Đập + Đề, Ngăn chặn nước mặn xâm nhập.

Bing 1.1 Thông ké một số công trình tường hào dt - bentonite đã xây dụng trên

2 | Neweastle | Ngan chin | 9997 | 1500 | 0.91 49 1e-9Stellwork | nhiễm độc.

ước ngẫm cho ving Neweaste

steelworks

Ngăn chin

Song nhiễm độc

3 | Hamer- | nude nsim | 2006 | s30 | 09 | 49 | E9

Australia | XÂm nhập vào

dồng sông Sông "

5 | chaorvoix | TRYN | | 65 | os | 6 | testonhập vào nước

ngâm của địa phương

6 | PO Ossy | Chong thin | 2p | 2550 | a1 | 20 | 19omy | cho nen dip

Chẳng bấm

7 | thica | choMMmáe | 2003 | 3330| 09 | 10 | E9

dại Ngân chân

| [ca tes vst [2000/09 | 36 |

-lạc dâu Phanam | Chốn thấm :

o | Palanan | ching min | ea | - | 075 | 24 | IEI0

10 | Mayeile | Chữg IMM | Yo95 | 2959 | 61 | 192 | HE

Sydney

Nein chin

Yuba city - | REBY cơ phí 10000

| YHCG | ode ive | 2004 | 199) 09 | 22 | tớ

ai hiện tượng.

trong mùa lũ

Xử lý rie thải | sony

Các công trình chẳng thắm bằng trồng hào bentonite trong nước

Hào xi mãng-bentonite được thi công lin đầu ở đập chính hỗ Đầu tiếng do

công ty Bachy - Soletance thực hiện, sau đó hào xi mang-bentonite chống thắm

được áp dụng để sửa chữa ở một loat các công tinh khác như Easoup Thượng,

TAKAO, đập phụ suối Đá hồ Dau tiếng, đập Am chúa, đập Dương đông Trong đó

đập Dương đông hoàn toàn do Công ty tư vẫn Thuỷ lợi 2(HEC?) thực hiện

Bang 1.2 Thing kê một số tường hào đất - bentonite đã xây dựng ở Việt Nam [6]

tìh | Te ey | Bàodm) | EN? | eit KE emis) | tế(eM9)

“Tóm lạ, qua thực tiễn xây đựng và nông cấp đập đất thời gian qua cho thấy:

Khó khăn lớn nhất là chống thắm cho nén đập có lớp cát-cuội-sỏi day không thể bóc

‘bo được, vùng xây dựng công trình lại khan hiểm dat sét làm vật chồng thắm, nếu

sử dung khoan phụt cao áp hoặc rãi vải địa kỹ thuật thì hiệu quả chống thắm khôngcao Quá trình đào hào còn gặp nhiễu khó khăn trong việc tính toán ôn định vách

hào để có thé diều chỉnh được giá thành thi công hop lý và xây dựng biện pháp thi

công phù hop Với sự phát triển lý luận vé tính toán dn định trong không gian bachiều và các phần mém tiên tiến hiện nay như Geo-slope,plaxis (2D và 3D) giúp

cho công việc tính toán trở nên đơn giản Việc cần thiết ở đây là phải nghiên cứu

sấc yêu tổ ảnh hưởng đến sự ổn định cin vách hào đào trong dung dịch bentonite

Luận văn tập trung vào tính toán và phân tích các yêu tổ ảnh hưởng đến ổn dịnh

vách hào đào trong nền đất ít dính được ôn định bằng dung địch bentonite

2.1 Syn định của hào bentonite

Tưởng hào được xây dựng bing cách đào hào trong dung dich bentonite Ngay

khi hào được đào xong, bentonite trong hào được thay thé bằng vữa xi ming

-‘bentonite hay hỗn hợp dat - bentonite Để đảm bảo an toàn trong quá trình thi công,

ẩn định vách hào rong quá tình đào hào là một vấn để được đặc biệt quan tim, Qué trình dung dịch bentonite xâm nhập vào vách hào Do chênh lệch về áp

lực giữa dung dịch vữa và nước ngầm Trong quá tình này một số hạt bất đầu

chiếm chỗ ở các vị tí 18 rồng giữa các hạt đất tong vách hào (hình 2.1a) Quá trình

xâm nhập tiếp tục dẫn đến có nhiều hạt hơn tích lũy trong lỗ rồng của đất Cho đếnKhi các hạt nhỏ này lắp đầy các lỗ rỗng của đắt tạo nên một lớp màng đặc có hệ sốthấm nhỏ Màng này sẽ được tiếp tục phủ bởi một màng gồm các hat bentonite gọi

là màng bentonite (bentonite cake, hình 2.1e)

Đất ¡ Dung dich Đất | Dung dich Đất | Dung dich

Dung dịch thâm nhập

Mang

không thấm

Sự én định của vách hào được chồng đỡ bởi: (i) áp lực thay tinh của vữa; (i)

sự keo hóa của lớp vita đã thâm nhập vào trong đất địa phương và (ii) các hiệu ứng.

ba chiều

Cơ chế quan trong nhất mà dung dich vữa bentonite chống đỡ vách hào là áp

lực hông của vữa Hiệu quả của sự chống đỡ này phụ thuộc vào sự hình thành lớp

màng có hệ số thắm nhỏ ở vách hào để áp lục thủy tinh do dung địch bentonite tạo

ra có thể truyễn hoàn toàn lên vách hào Lớp vữa dính bám trên vách hào đồng thời

ngăn ngừa sự dịch chuyển của các hạt riêng lẻ của đắt tại vách hào tránh hiện tượng mắt ôn định cục bộ.

“hông thưởng lớp màng mỏng bentonite được giả thiết là được hình thành vàvách hào sẽ én định nếu mức dung dich trong hào được giữ cao hơn mực nướcngầm ở khu vực bên cạnh và dung trong của dung dich đủ lớn để tạo nÊn áp lực giữ

cân bằng

Các phương pháp tính én định được d xuất da trên ấp lực thủy tinh của vữa

Piaskowski và Kowalewski (1965) và Hunder (1972) đã đề xuất các phương pháp

g ứng suit, trong đó áp lực của vita phải bằng hoặc vượt quá áp lực hông chủđộng của đất tại mọi điểm trong hào Duguid và các cộng sự (1971) lại chứng mìnhring các phương pháp đẳng ứng suất đánh giá thấp sự én định tổng thé của hào.Nash và Jones (1963) đã phát triển phương pháp cân bằng lực, phương pháp này sau

đó được tông quát bởi Morgenstern và Amir Tahmasseb (1968), dé tính toán cho

ce mức khác nhau của vita tong hào và mực nước ngẫm trong đắt Morhgenstern

và Amir Tahmasseb cũng đã chỉ ra sự quan trọng của việc sử dụng trong lượng riêng của vữa trong hào hơn là sử dụng trọng lượng riêng của vữa tươi 6]

Sự dính bám của vữa lên vách hào tạo nên một lớp màng mỏng giúp én định

các hạt đất riêng lẻ, nhưng bản thân lớp màng mỏng không có đủ cường độ đẻ có

thể tạo nên ảnh hưởng đáng kể đến sự ôn định tổng thể của hào

‘Theo Elson (1968) và Gill (1980), ảnh hưởng của sự xâm nhập và đông kết

ở vách hào Mặt khác, Muller Kirchenbauer của vita làm tăng cường độ của

(1972) chỉ ra ring sự xâm nhập của vữa làm giảm cường độ của đất ở vách hào [6]

Đổi với các hào đài được đào trong dung dich bentonite, hiệu ứng ba chiềukhông được xét đến như là một nhân tổ quan trọng: trong khi đó, đối với những

khoang đào ngắn thì hiệu ứng ba chiều có thể rất quan trọng, ví dụ như Piaskowki