Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu lựa chọn mặt cắt hợp lí của hồ chứa Hà Động- Quảng Ninh

LỜI CẢM ƠN

Véi sự nỗ lực của bản thân cùng sự giúp đỡ tận tỉnh của thầy cô, đồng

nghiệp, bạn bè và gia đình đã giúp tác giả đã hoàn thành luận văn.

Tác giả xin chân thành bày tổ lông biết on sâu sắc đến PGS.TS NguyễnCảnh Thái, người da hướng dẫn trực tiếp và vạch ra những định hướng khoa hoccho luận văn

Xin cảm ơn Nha trưởng, các thầy cô giáo trong Trường Đại học Thủy Lợi,Phòng đảo tạo Đại học và sau Đại học vẻ sự giúp đỡ trong thời gian tác giả hoctập và nghiền cứu

Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong Viện kỹ thuật ải nguyênnước ~ Trường đại học thủy lợi đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho tác giã trong quảtrình học tập cũng như hoàn thiện luận văn.

Chối cùng tác giả xin bay tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha me, các anh emtrong gia đình tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành qué tỉnh học tip và viết luận

Hà Nội, ngày 22 thắng 08 năm 2014Học viên cao học

Nguyễn Văn Trưởng

Tên dé tài luận văn: “ Nghiên cứu lựa chọn mặt cắt hợp lý của hd chứa Hà.Động — Quảng Ninh”

Tôi xin cam đoan dé tải luận văn của tôi hoàn toàn là do ôi làm, Những kếtquả nghiên cứu không sao chép từ bắt ky nguồn thông tin nào khác, Nếu viphạm tôi xin hoàn toin chịu trách nhiệm, chịu bắt kỹ các hình thức kỹ luật nàocủa Nhà trường,

Hạc viên

Nguyễn Văn Trưởng

Mục lục

Mục lục 3Danh mục hình vẽ 6Danh mục bang biểu 1Mỡ đầu 1CHUONG I.TÔNG QUAN BAP VAT LIEU DIA PHƯƠNG VA GIẢI PHÁP

CHONG THÁM CUA BAP 5

1.1 Tổng quan về đập vậtliệu địa phương 51.2 Nguyên nhân gây ra đồng thắm và các yếu tổ ảnh hưởng 101.3 Phân loại bai toán thắm và mục đích của việc tinh thắm "L4 Mots giải pháp chẳng thắm của đập được dùng phổ biển hiện nay L2

1.4.1 Thiếtbị chống thắm cho thân đập 1B

1.42 Thiétbjchéng thắm cho nên đập 18

15, Mots dang mite dp dit due ding ph bign hi nay i Vigt Nam, 2

1.5.1 Đập có màng chống thim mong: a1.52 Đập đồng chất 21.5.3 Đập nhiều ki 2316 Kếtuận chuong 1 ”'CHƯƠNG 2.CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THÁM, TÍNH TOÁN ONĐỊNH QUA DAP 262.1 Miụe dich va so dé tính toán 262.1 Miụe đích tinh toán 262.1.2 Sơ đồ tính toán: 262.2 Các phương pháp tinh toán thấm 28

‘Tinh toán thắm bằng phương pháp phân tử hữu hạnCac phương pháp tỉnh ổn định

Tĩnh toán ôn định bằng phương phip cân bằng giới

Tính toán én định bằng phương pháp phần từ hữu hạnLựa chọn phần mềm tính toán

Giới thiệu tổng quan vé SEEPWGiới hiệu tổng quan về SOLPEAW

Kết luận chương 2.

3838'CHƯƠNG 3.TÍNH TOÁN, PHAN TÍCH CÁC LOẠI MAT CAT, CÁC HÌNH.

‘THUC CHONG THÁM CUA HO HÀ ĐỘNG.

"Đặc điểm địa chất tuyển đập.

"Đề xuất một số mặt cắt hợp lý cho hỗ Hà Động ~ Quảng NinhPhương án 1

Phương án 2Phương án 3Phuong án 4:

“Tính toán thấm, én định cho các mgt cit của hồ Hà Động = Quảng NinhKết luận chương 3.

40

CHƯƠNG 4.LỰA CHỌN MAT CAT BAP BAT KINH TẾ CUA HO HÀDONG

Đề xuất ánh tế cho các mặt cắt đập

Tĩnh toán khả năng tận dụng vat liệu cho các mặt cắt dapTình hình vật liệu đắp đập tại dia phương

Vat ligu sử dụng dip đập.

Tinh toán kinh tế cho các phương án mặt cắt đập.Lira chọn phần mẫn tính toán

Tính toán linh tế cho cúc phương énKết luận chương 4

Kết luận và kiến nghị

Tàitham khảo,

75

Hình L2

Hình 13.Hình L4Hình L5Hình 1.6Hình L7Hình 18Hình L9Hình 1.10.Hình LIIHình L12Hình 2.1Hình 22Hình 3.1Hình 32.Hình 33.Hình 34Hình 4.1Hình 4.2.Hình 43

"Đập thủy điện Thác Ba (đá đổ, lõi giữa)

"Đập chính hồ Gò Miu (Thi Nguyên) và đập bồ sông Si (Ninh Thuận)

Vj trí tường chồng thẩm trong thân đập.

Nổi tgp thiết bị chống thim và nền

“Tường nghiêng chẳng thắm bằng chit déo

Mặt cit đập đá đô dùng bản mặt bê tông chống thắm.Sân trước kết hợp tưởng nghiêng chẳng thắm

“Cử chẳng thắm

ap có tường nghiêng mém (đãDip dồng chit

Mặt cắt đập nhiễu khốiSo đồ khối xác định cận trên

Minh họa mặt ham xắp xi H của phan tử.Mat cất đập phương én L

Mặt ct đập phương in 2Mit eft đập phương án 3Mat ct đập phương in 4

Biểu dé hệ số an toàn ứng với MNDGC của các phương ánBiểu dé hệ số an toàn ứng với MNDBT của các phương án

giá tị tổng mức đầu tư.

Bang 1.1Bang L2Bang 2.1Bảng 3.1Bang 3.2.Bảng 3.3.Bang 34Bang 3⁄5Bang 36,Bang 37.

Bảng 3.8

Bang 39.Bang 3.10.Bang 3.11Bang 3.12.Bảng 4.1Bang 4.2.

Bảng 43.

Bang 4.4Bang đã,Bang 46Bang 4.7.

Danh mục bảng biểuTh1g kế một số đập VLDP ở nước ta

Độ vượt cao của tường chống thắm so với MNDBT.Hệ số an toàn én định

“Các thông số cơ bản của đập PAL

(Chi tiêu cơ lý của khối đất đắp trong thân đập PAL“Các thông số cơ bản của đập PA2.

(Chi tiêu cơ lý của khối đất đắp trong than đập PA2“Các thông số cơ bản của đập PA3.

“Chỉ tiêu cơ lý của khối đắt đắp trong thân đập PA3“Các thông số cơ bản của đập PAS.

“Chỉ tiêu cơ lý của khối đắt đắp trong thân đập PA4“Trị số [I]„ ứng với loại đất và cấp công trình

Hệ số an toàn bn định nhỏ nhất của mái đập [KÌ.;

“Tông hop Gradient thắm các phương án

“Tổng hợp hệ số an toàn ôn định cúc phương ân,Bảng tổng hợp thông số của 4 phương énBảng tổng hợp Gradient thắm các phương án

Bảng tổng hợp tính toán hệ số dn định các phương án,Bảng các chỉ tiêu cơ If1a đất đắp từ các mỏ vật liệuBảng thống kê trữ lượng các mỏ vật liệu.

58586566Bang tổng hợp khối lượng va cự ly vận chuyển của các phương án70.Bảng tổng hợp mức đầu tư của các phương án.n

Đập vật liệu địa phương được sử dụng rộng rãi rên thể giới và ở Việtti

Nam do có nhiều ưu điểm: Sử dụng vật liệu tạ chỗ, giá thành rẻ, công nại

công đơn giản, phù hợp với nhiều loại địa hình địa chất

“Trên tlgiới có những công trình đập đắt cao hàng trăm mét như đậpOroville ở Mỹ cao 224m, đập Xero Pôngxông ở Pháp cao 122m, đập Mattmarkở Thụy sĩ cao 115m,

6 Việt Nam: Đập vật liệu địa phương cũng rất thông dụng, chiếm đại da5 liệu điều tra 1992, không kếcác hồ đập lớn do ngành năng lượng quản lý có đến 445 hồ cao trên 10m và hàng.

5 trong tổng số các loại đập trong cả nước Theo

ngần đập nhỏ Có những đập cao hàng trim mét điễn hình như đập thủy điện HòaBinh cao 120m, đập Diu Tiếng Tây Ninh đập Kế gỗ Ha Tình

Bên cạnh những ưu điểm trên, đập vật liệu địa phương thường dễ rủi ro

hư hỏng Một số sự cố về đập vật liệu dia phương như: Vo đập Vệ Vừng NghệAn, đập Sông Mực Thanh Hóa sự cố đập Cà Giây tinh Binh Thuận mà diénhình là đập Suối Trằu xây dựng năm 1977 bị vỡ đến 4 lần: lần thứ nhất vỡ đập.chỉnh năm 1977, lần thứ hai vỡ đập chính năm 1978, lẫn thứ ba sự cổ rõ đậpchính năm 1980, lần thứ tư vỡ đập phụ năm 1983.

C6 nhiều nguyên nhân gây hư hỏng: La tràn đình đập, sat mái thượng lưu.do bão lớn, Thắm mạnh và si ở nén và vai đập rong đó nguyễn nhân chính làdo thắm đồng vai trò quan trong Ding thắm qua nền và qua thin Đập đã gây ảnhhưởng trực tiép hoặc gián tiếp đến sự ôn định của công tinh

“Trong thực t thiết kế công trình thủy lợi, việc nghiên cứu và tính thắm đã.được quan tâm đặciệt Nhưng do đặc điểm của công trình thủy lợi thường chịunhiều ảnh hưởng và sự tàn phá của thiên nhiên, các mô hình và phương pháp tính

toán đều chưa thể phản ảnh đầy đủ quy luật tác động phức tạp của thực tế.

Việc tính toán khả năng sử dụng vật liêu địa phương trong quả tỉnh xâydựng như: Trữ lượng, các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu, cự ly vân chuyển vật liệu sử:

dụng khối lớn có ảnh hưởng trực tip tối tính an toần và hiệu quả kinh tế củacông trình

Qua đó ta có thể nhận thấy đây là đ nghĩa khoa học và thựccao vi nó liên quan trực tiếp đến hiệu quả của hệ thống đồng thỏi cũng là vấn đề

(phiên.cứu lựa chọn mặt cất hợp lý của hồ chứa Hà Động = Quảng Ninh" để nghiêncấp thiết của ngành thủy lợi hiện nay Vì vậy tác giả lựa chọn đề tài *

3 Mye tiêu nghiên cứu

Tìm hiểu sự quan trong của vật liệu địa phương trong khu vực xây dựngđập hỗ chứa, mỗi liên hệ giữa vật liêu dip đập tới tinh an toàn đập và hiệu quảkinh tế của công tình,

Tim hiểu các phương pháp tính toán thấm và én định trong đập đất Sosinh ưu nhược điểm của các phương pháp đó, từ đổ lựa chọn phần mém tính toánphù hợp nhất với các đặc điểm của công trình

Lựa chọn mặt cắt hợp lý của đập đất trên cơ sở đảm bảo an toàn về thắm,ôn định nhằm tận dụng vật liệu địa phương đảm bảo an toàn kỹ thuật và hiệu quảkinh tế

Ấp dung cho hồ chứa Hà Động ~ Quảng Ninh3 Phương pháp nghiên cứu của luận văn

= ˆ Phương pháp điều tra thực địa và phân tích thống kế

_ Phương pháp kế thừa trong nghiên cứu

~ Phuong pháp sử dụng các mô hình toán4 KẾt quả dự kiên đạt được

~ Tổng quan v đập vật liệu địa phương.

= _ Tổng quan về vẫn đề thẳm và ổn định của đập dt hiện nay của Việt Nam

= Các yếu tổ ảnh hưởng đến việc thắm và én đình trong đập.

= Dinh gid so sánh các mặt cắt đập ứng với từng loại vật liệu địa phương

đảm bảo an toàn kỹ thuật và hiệu quả kinh tổ Áp dụng cho đập Hà Động —

1-1 Téng quan về đập vật liệu địa phương.

1.2 Nguyên nhân gây ra đồng thắm và các yếu tổ ảnh hướng.1.3 Phân loại bài toán thắm và mục dich của việc tính t

1.4 Mật số giải pháp chẳng thắm của đập được dung phổ biển hiện nay.

1.5 Mật số dang mặt cắt đập được dùng phổ bién hiện nay tại Việt Nam

16 Kết luận chương 1

CHUONG 2: Các phương pháp tính toán thắm, tính toán ôn định qua

2.1 Mục đích và sơ đồ tính toán.

tinh toán thắm 2.2 Cúc phương phi

2.2.1 Tính toán thắm bằng phương pháp cơ học chất lỏng.

2.2.2 Tính toán thắm bằng phương pháp phân tứ hữu hạn.2.3 Cle phương pháp tinh in định

2.3.1 Tinh toán in định bằng phương cân bằng gỉ

tụ phương pháp phần tử hữu hạn.24 Lapa chọn phần mém tính toán.

2.5 Kắt luận chương 2.

CHUONG 3: Tính toán, phân tích các loại mặt cắt, các hình thức chống

thấm của hồ Hà Dong.

4tự quan về đập Hà Động ~ Quảng Ninh.

4.2 Đề xuất một số mặt cắt hop ý cho hồ Hà Động = Quảng Ninh.3.3 Tính toán thắm, én định cho các mặt cắt của hỗ Hà Động ~ Quảng.3.4 KẾ luận chương 3.

CHUONG 4: Lựa chon mặt cắt đập đất kinh tế của hd Hà Động.4.1 Đề xuất kink tếcho các mặt cắt đập

4.2 Tính toán khả năng tận dụng vật liệu cho các mặt cẮt đập.

4.3 Tính toán kinh tẾ cho các phương án mặt cắt đập444 Kết luận chương 4.

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

LA Tổng quan về đập vật liệu dja phương

Đập vật liêu địa phương (VLĐP) là một loại đập xây dung bằng các vật

liệu địa phương sẵn có trong vùng như: i Dap cósấu tạo đơn giản, vững chắc có khả nding cơ giới hóa cao khi thi công và trong dasố các trường hợp có giá thành hạ nên là loại đập được ứng dụng rộng rãi tronghầu hết các nước trong đó có Việt Nam

Ngày nay, nhờ sự phát triển của nhiều ngành khoa học như cơ học đắc lý

luận thắm, dia chất thủy văn vi địa chất công trình vv cũng như việc ứng dungrộng ri cơ giới hóa và thủy cơ hóa trong thì công cho nên dip VLDP căng có xuhướng phát triển mạnh mẽ

`Với nhịp độ phát tiễn kinh tế của đt nước, cũng như tốc độ phát triển củangành thủy lợi, năng lượng như hiện nay, chắc chắn rằng rong tương lai các đậpVLDP ở các công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện sẽ còn được xây dựng nhiều.hơn nữa ở nước ta

Đặc điểm chính của các đập VLĐP là thường xuyên chịu áp lực nước tĩnh.và động Qua phân tích sự làm việc và tổng kết các công trình đã được xây dựngkhai thác và vận hành người ta nhận thấy rằng các công trình thủy lợi, thủy điệnnhư các đập VLDP la loi công tình có nhiễu vin để kỹ thuật hơn cả Sự có mặt

thường xuyên của đồng thắm tong thin và nền của ching đã dẫn đến sự tăng

kích thước của mặt cit ngang của chúng cũng như đỏi hỏi quá trình thi công,nghiêm ngặt, cho nên giá thành công trình cao hơn rit nhiễu giá thành các công.inh không chịu tác động của dòng nước (ví dụ như các công trình kiến trúc trênmặt dit )

nhất khi xâydụng những hồ chứa Những hỗ chứa nước đã xây dựng ở nước ta hẳu hét là sử

6 nước ta, đập đất - đá là loại công trình dâng nước phổ bi

dung đập VLBP, trong đồ đập đất chiếm đại da số, Một đập VLĐP ở nước ta

.được thống kê như bảng 1-1

3 | SuốHm | HaTây [PALE T3409 | 1863

4 | Thuong Tuy | HàTinh | Đấđồngchá | 2500 | 196

©) Takeo | LangSon | Đầồnghả| 3500 | T92

7) CimSon | BieGiang | Đẩuhồnhợp | 450 | 197%©) VweTrông | Ha Tinh Dit 3280 | 19749 | ĐồMô | HàTy | Dit hinhop | 2L00 | 197%10 | TiếnLang | Quing Binh Dit 3230 | T9

16 | YénMy | Thanh Hoa Dit 2500 | 1980

I7 | Yênlập | Quing Ninh | AVDA | 4000 | 1980

18 | Vinh Trinh | Quảng Nam Dat 23,00 1980

I9 | TiệSơn | Quing Nei Dit 2900 | 1981

20 | PhúNinh | Quing Nam Dat 3940 1982

21 | SôngMực | Thanh Hoa Dat 33.40, 1983

22 | QuấtĐộng | QuảngNinh Dat 2260 | 198

23 | XaHương | VĩnhPhúc Đất 4100 1984

24 | Hoà Trung Đà Ning Dat 26,00 1984

25 | Hoi Son Binh Dinh Dat 29,00 1985

26 | ĐầuTing | Tay Ninh Dat 2800 | 1985

27 | Bién He Gia Lại Dit 21,00 1985

28 | NGMột | Binh Dinh Dat 3000 | 1986

29 | VụcTròn | Quảng Binh Đất 2000 1986

30 | TuyểnLâm [Lim Bing Dat 3200 | 198

31) DaBin Khánh Hoà Dat 42,50 1988

32 | KheTin | QuảngNam Dat 2240 | 1989

33 | KinhMôn | Quang Tri Đất 2100 1989

34 | Khe Che | Quing Ninh Dat 2520 | 1990

35 | Phú Xuân Phú Yên Dat 23.70 1996.

36 | Gòmiểu | Thai nguyen Dat 3000 | 1999

37? | CaGiiy | Ninhthuận Đất 30,00 1999

38 | ĐAMI | GAR Dine | Đáđổ.lõigiữa | 7200 | 2001

39 | Yaly Gialai |ĐáđổHiạiBa| 75600 | 2003

40 | Song Hinh | PhúYên Dat 5000 | 2000

42 Ì Song Si | Ninhthuận Dit 2 2007

43 | HàĐộng | Quang Ninh Bit 3000 | 2009

Dưới day là một số hình ảnh đập VLDP đã được xây dựng ở nước ta, xem

hình 1.1 đến hình 1.3.

Hình 1.3 Đập chính hỗ Gò Miéu (Thái Nguyên) và đập hỗ sông Sat (NinhThuận)

Do đặc điểm về địa hình, địa chất vật liệu xây dựng, phương tiện thcông của nước ta, trong tương lai đập VLĐP còn có triển vọng phát triển rộng

cũng như quy mô công trình là do nhiều nguyên nhân, trong dé có những nguyênnhân chủ yếu sau

Yeu cầu chất lượng của nền đối với đập VLDP Không caonhững loại khác Đập VLĐP hầu như có thể xây dụng với bắt ky điều

hình, địa chất và khí hậu nào Những vùng có động đất cũng có thể xây dựngđược đập VLĐP Ưu diém này ắt cơ bản, bởi vì căng ngày những tuyén hẹp, có

địa chất thích hợp cho các loại đập bê tông càng ít cho nên các nước dẫn dần đi

vào kh thác các tuyển rộng, nên yÊ, chỉ tích hợp ch sử dụng bằng vật iệ ti

"Với những dl inh tựu nghiên cứu trong lĩnh vực cơ học đất, lý luận thắm,trang thái ứng suất cùng với sự phát triển của công nghiệp do làm vật ligu chốngthắm, người ta cổ thể sử dụng được tit cả mọi loại đắt đã hiện có ở vùng xâydựng dé đắp đập và mặt cắt đập ngày càng có khả năng co hẹp lại Do đỏ giá.

thành công trình ngày càng hạ thấp và chiều cao đập ngày cảng được nâng cao.

Sử dung phương pháp mới dé xây dựng những màng chống thim sâutrong nền thắm nước mạnh Dae biệt dùng phương pháp phun các chất kết dínhKhác nhau như xi ming sét vào đất nỀn, Có th tạo thành những màng chốngthấm sâu đến 200m.

C6 khả năng cơ giới hóa hoàn toàn các khâu đảo đất, vận chuyển và đắpvới những máy móc có lớn do đó rút ngẫn được thời gian xây dựngng

hạ giá thành công tinh và hầu như din din có thể loại trừ hoàn toàn lực lượng

lao động thủ công

Giảm xuống đến mức thấp nhất việc sử dụng các loại vật liệu khan hiểmnhư sắt thép, xi mãng và từ đó giảm nhẹ được các hệ thống giao thông mới vàphương tiện giao thông.

Do những thành tựu về nghiên cứu và kinh nghiệm xây dựng ác loi côngtrình tháo nước, đặc biệt là do việc phát triển xây dựng đường him mà giải quyếtđược vin đề thảo nước ngoài thin đập với lưu lượng lớn

Xu hướng hiện nay trong thiết kế và xây dựng người ta thường dùng dip

đá hop và đập bê tông bản mặt.

Dap dit da hỗn hợp có ưu diém tội hơn về đập đồng chit về việc tân dụngcác loại vật liệu ở công trường, nhất là các loại dat đào hố móng và có thể sử.dạng để quai bằng đã ở hạ lưu để lâm thân đập, làm cho giá thành công tình rẻ

mà vẫn bảo đảm các yêu cầu kỹ thuật nên loại đập này hiện đang có xu hướng.

phát triển mạnh, nhất là ki cin xây dựng những đập cao.

1.2, Nguyên nhân gây ra dòng thấm và các yếu 16 ảnh hưởng.

Mỗi trương đất gỗ các hại phân tin, khoảng rỗng giữa chúng hoàn toàn

thông với nhau nên nước chiy tự do được ở bên trong khỗi đất Trong môitrường rồng như vậy nước sẽ chảy từ vùng có áp lục cao đến vùng có áp lực thấpNguyén nhân gây ra dang thắm là do truyền động, hy chính là Gradien cột nướcthủy lực Khi nghiên cứu các bài toán thắm, áp lực được biểu thị bằng cột ấp lựchay cột nước Theo phương trình Bemouli, tổng cột nước H tạo ra dang thắmbằng tổng ba cột nước thành phần:

ayỞ aay

h, Viet hay cao trình cột nước.

“Cật nước áp lực do ấp lực lỗ rồng

“Cột nước vận ốc khi vận ốc đồng thắm là

Do đất có kết cấu hạt đồng thắm chịu sức cản lớn nên v thường quá nhỏ

vì vậy bỏ qua cột nước vận tốc trong các bài toán thắm Cột nước gây ra dong

thắm trong khối đất sẽ chỉ con hai phần thôi Công thức (11) trở thành

a Phân loại bai toán thắm,

Can cứ vào đặc điểm cin dòng thắm, đối tượng nghiên cứu và điều kiệnmôi trường thắm mà người ta chia ra thành nhiều loại bài toán thẩm khác nhau.

Theo thi gian: Dong th ẩn định và không én định

‘Theo trang thái chảy: Dòng thấm chảy tang (tuân theo định luật thấm.đường thing) và đồng thẳm chảy rối

Theo tính chất của môi trường thắm : Thắm đồng chất, đẳng hướng, không

đồng nhất không ding hướng, phụ thuộc vào hệ số thắm của mỗi trường theo cáchướng khác nhau,

“Theo đặc điểm, chất của biển trên miễn thắm: Dang thắm có áp vàdòng thắm không áp

Theo không gian: Dòng thắm một hướng, đồng thắm hai hướng (thấm

phẳng) đồng thắm ba hướng (không gian)b Mục dich của việc tính thấm

Xie định của việc nghiên cứu thắm nhằm giải quyết những vin đề sauđây

~_ Xác định lưu lượng thấm qua công trình để quyết định vật liệu đắp đập,biện pháp và vật liệu cỉ ông thắm nên qua nén,

= Xée định gradient thủy lực của dng thắm để kiểm ta bn định xói ngầmvà ôn định mái công trình dé thi¢ tật liệu thoát nước.

Xie định vite đường bão ha, từ đồ quyết định hình thức và lựa chọn vậtliệu làm lọc thoát nước.

~ Xe định v trí áp lực khe rồng để tinh ứng suất bién dạng quá tinh cổ kết

lún theo thời gian.

= Xác định áp lực thắm tác động lên đáy công trình.

= _ Đối với công trình đập có ting phủ hệ số thm nhỏ mà nén là lớp có hệ sốthắm lớn cần phải tinh toán kiểm tra để có giải pháp ổn định ting phủ,thiết kể biện pháp giảm áp, phân áp

~ _ Ngoài ra còn có các mục dich khác như thiết ké thi công quai sanh, biện

phip tiêu nước hỗ mỏng, tính toán lưu lượng trong khai thác nước ngằm,khai thác dầu ma,

1.4 - Một số giải pháp chống thắm cia đập được dùng phổ bién hiện nayĐặc diém của đập VLDP là

48 đắp đập như đá, đất đá hỗn hợp để giảm giá thành, phần nhiều những vậtin dụng vật liệu tại vùng xây dựng công trình.

liệu này có tinh chống thắm không cao, Ngoài ra, do yêu cầu nỀn không co, đậpsố thé được xây dựng trên những nn có hệ số thắm lớn Trong những trường

phải có một số giải pháp chẳng thắm cho thân và nén đập để hạn

chế hư lượng thắm, hạhợp trên,

đường bão hoà trong thân đập, tăng độ ôn định máivà dé phòng các hiện tượng biến dạng của đất dưới tác dụng của dòng thắm.hình thức cỉ ng thim trong thân và nén đập thường dưới dạng trồng nghiêng lõigiữa, sản trước, tường răng, mang xi ming, màng sét hoặc các loại khác

Vat liệu làm thiết bị chống thắm cho thin và nén đập có thể là loại déonhư sét, á sét, than bùn, nhựa đường, các loại chất déo hoặc loại cứng như kimloại, bê tông cốt thép, gỗ Tuy nhiên, phổ biển nhất vẫn là vật liệu dẻo Vật liệuchống thắm chỉ hiệu quả khi hệ số thắm của vật liệu chẳng thắm lớn hơn hệ sốthấm của vật liệu thân, nền đập 50 lần trở lên.

1.4.1 Thiết bị chống thấm cho thân đập.

Với đập VLDP, thiết bị chống thắm thường là hình thức tường nghiêng

nằm dọc theo mái dốc thượng lưu hoặc tường lõi có thé nằm ở tim đập hay dich

về phía thượng lưu (xem hình 1.4) Đập có tường nghiêng đặt ở sắt mái thượng

lưu có ưu điểm hạ thấp đường bão hoà xuống rất nhanh, làm cho phin lớn thinđập được khô réo làm tầng tính én định của mái hạ lưu Tuy nhiên, khi nằm sátmái tự nhiên, tưởng nghiêng chịu ảnh hưởng trực tiếp của các phá hoại do thời.tiết do vậy dễ bị hư hại hơn

1.4.1.1 Đập chống thấm bằng tường lỗi mềm.

Rit nhiễu đập VLDP sử dụng thiết bị chống thẩm li tưởng lõi mềm nhưđập Hoà Binh, đập Thuận Ninh, đập Yali, đập Thanh Lanh Thiết bị tường lõichống thấm mềm đặt trong thân đập có ưu điểm rõ rệt như chống chắn động tốt,lún dễ đề

Hinh 1.4 Vir tường chẳng thấm trong thân đập

Theo cấu tạo, bé diy đỉnh tường lõi đắp bằng dit sét hoặc đất sét pha

không nên nhỏ hơn 0,8m Độ dày chân tường không được nhỏ hơn 1/10 cột

nước, nhưng phải bảo dim > 2m Nếu tường lõi đắp bằng đất có hàm lượng sétlớn không lợi cho thi công và én định thì có thé giảm bớt kích thước tường lõi

Đổi với đất ít dính, ví dụ chỉ số déo < 15 + 17, người ta dựa vào trị số gradient

thắm cho phép [] để tinh b& dầy của tường

Dinh tường lõi phái bảo đảm không cho nước phía thượng lưu vượt quá,đồng thời phải cao hơn mực nước mao dẫn rong Ait Cao tinh tường lõiđược xác định dựa vào mực nước dâng bình thường trong hồ chứa với độ vượtcao d (03 + 0.6m, tuỷ theo cấp công tinh Trên đình tường có đắp một lớp đtbảo về có độ dây đủ chống lạ các ảnh hướng xéu của thời it Nếu đập có lầmthêm tường chắn sóng, người ta thường in kết chặt trời‘hin sóng với tường.hải đặc biệt lư ý đến việc lên kết giữa tường lõi và nền Độ cắm sâu củatường lõi vào nên đất chặt, ít thắm nước phải lớn hơn từ 0,5m + 1,25m Bộ phận.

nối tường lõi và nên đá phải làm rét cn thận với các hình thúc như để răng, hoặc.

tường răng cắm sâu vào khối đã tốt 0,6 + Lôm Những chỉ tết cfu tạo nổi tiếptường lõi và nén dé được tình bày trong bình 1.5, Tường lõi trong đặp đá hoặc

vật liệu hỗn hợp thường có lớp chuyên tiếp ở mãi thượng và hạ lưu

Hình 1.3 Nổi tiếp thiết bị chống thắm và nễn

bão hoà xuống rất nhanh, làm cho đại bộ phận đất thân đập được khô ráo và tăng

thêm tính dn định của mái hạ lưu Tường nghiêng có thể dip bằng đắt set, đt thie

hoặc bêtõng đắt é

Bề dây tường nghiêng tăng từ trên xuống đưới và phụ thuộc vào yêu cầucấu tạo và gradient thuỷ lực của đắt đắp tường Bé dày đỉnh tường không nên nhỏ.hơn 0,8m Bé diy chân tường không nhỏ hơn H/10 (H là cột nước tác dụng) vàkhông nên nhỏ hơn 2 + 3 m Độ vượt cao của định tường nghiêng trên mực nước.ding bình thường phụ thuộc vào cấp công trình và được tra theo bang 1.2 Binhtường không được thấp hơn mực nước tỉnh gia cường,

Bang 1.2 Độ vượt cao của tường chẳng thắm so với MNDBT

Độ vượt cao ca tường chẳng thấm (mn) rên mục nước dngLoại tne bình thường tỷ cấp công tình

CpI | GỹH [ GạM | CiplaTưữngngbông | 08 97 06 05

Tường lỗi 06 os 0á 03Tiến mặt tường nghiêng can phũ một lốp bảo vệ đã diy (khoảng Tm) để

tránh mua nắng, nhiệt độ Độ đốc mái tường nghiêng phải đảm bảo lớp bảo vệ.

ổn định không bị trượt rên mặt tung Giữa lớp bảo vệ và tường nghiêng phải bổtrí tng lục ngược Trong quá tình thế kế và thi công cũng như tưởng lõi, phảiđảm bảo tường nghiêng được liên kết tốt với nên, có thé tạo các răng cưa để tăng

kết giữa tường và nền.

1.4.1.3 Đập chống thắm bằng vật liệu dẻo

"Ngày nay, với sự phát tiển của công nghiệp hoá chất, đặc biệt là sự tiến1g chất déo để làm.bộ của việc sản xuất chất do, nhiễu nước phát triển đã sử d

vật chống thắm cho công tình thuỷ lợi nói chung và cho đập VLĐP nói riêng.

ĐỂ dễ ding sửa chữa, chất déo làm vật chống thắm cho đập thuờng có dang

"Đặt chất déo vào giữa hai bản b tông doc theo mái đốc,

Kết cấu chỉ tết tường nghiêng bằng chất déo đặt trực tiếp lên t

trên mái đốc có dạng như hình 1.6

NT dink sẽ 1: Đá gu cổ 3 áp đi qui độ 3 Mang chi i

Hình 1.6 Tường nghiêng chồng thẩm bằng chất déoất déo trên mái đố

Để tang độ ổn định cho tắm cl - ở đình thường xếp timchat dẻo có dang dich dic còn ở gối tựa đáy cũng cần giữ tim chất déo giữa haikhối bê ông mà mặt tiếp xúc của chúng cing không phẳng Tường nghiêng chỉAgo được đặt tiên một ting đệm hạt lớn như cát lớn pha cuội sỏi và mặt ngoàiđược bảo hộ bằng một lớp đất quá độ rồi mới gia cố đá Để cho tường nghiêng

hoạt động tắt vật liệu làm ting đệm cần phải lựa chọn edn thận1.4.1.4 Đập chống thẩm bằng vật liệu cứng

Thiết bị chống thẳm cứng thường được làm bằng bê tông, bê tông cốt

thép, sổ, thp Đập có thiết bị chống thắm bằng vật liệu cứng ít được sử dụng, ở

Việt Nam mới chỉ có đập Trà Vinh ~ Quảng Ninh có sit dụng tường lõi bê tông.để cl g thắm, Logi dp đất có thiết bị chống thắm cứng ít dùng, vì có nỉnhược điểm là edu tạo phức tạp, dé sinh nứt nẻ khi nhiệt độ thay đổi hoặc thân

n tất

đập lần, giá thành đất Gỗ vì không bên và kim loại vi qua đất được

dùng Khi có đá tại chỗ và xét hợp lý có thể xây tường lõi chống thắm.

“Tường lõi bằng bê tông cốt thép có bể dày khá mỏng Thưởng có hai hìnhthức kết cấu lõi cứng: loại nguyên khối và loại có khớp ni Lõi cứng nguyênkhối nỗi tếp với nền bằng gối quay để khi lõi bị biển dạng có thể không gâyhư bỏng Lõi cứng có khớp nối gồm nhiều bản nỗi tiếp nhau bằng những khớpnối gằm nhiễu bản nổi tiếp nhau bằng những Khóp nối ngang nhằm tăng độ biến‘dang cho lõi Những khớp nối cần phải chắc chin và chống thắm tốt Đối với đậpvừa và thấp có thé dùng tường lõi có kết cấu đơn giản như hình thức cổ định.Tưởng lõi bằng vật liệu cứng phải bảo đảm bề day thích đáng Đối với lõicứng, kích thước chính xác của nó phải được xác định trên cơ sở tính toán én

định và cường độ, chiều dày tại đnh lõi không bé hơn 0.5z1m Đối với lõi bê

tông hoặc bê tông,đây bằng (1/12:

Phía mặt thượng lưu của lõi cứng cần có một lớp quá độ bằng nhựa đường hoặc.túi

cốt thép bé rộng ở đình tường không nên nhỏ hơn 0.3m và ở/15) H hoặc bé hơn một it, trong đó H là chiều cao của đập.

@ phòng khi lõi bị nứt nẻ Phía mặt hạ lưu cẩn có lớp vật liệu thoátnước tốt để đưa nước thắm xuống hạ lưu ĐỂ tường lõi bằng b‡ông cắt thépkhông bị nút gãy, cần bổ trí những Khe lún thẳng đồng cách nhau (15 + 25)mbj chống thắm như đối với khớp nổi

theo trục đập Tại các khe phải có Ú

Ngày nay, với sự phát uiển của công nghệ thiết kế và thì công, một hình

thức đập chống thấm bằng tường nghiêng cứng la đập đá đỗ kết hợp với tưởng.nghiêng bằng bê tông cốt thép (hay còn gọi la đập đá đổ bê tông bản mặt) ngàycảng được ứng dụng nhiều (xem hình 1.7).

Bin mặt bê tong, day 30cm = 60em 5 Khối gia tải thượng lưuĐá đồ Dyas = 60em 6 Tường chan sóng

Đá đổ Dygx = 150cm 7 Mang khoan phutVing chuyển tiép

Hình 1.7 Mặt cắt đập đá dé dùng bản mặt bê tông chỗng thắm

Uu điểm của loại đập này là có thể xây dựng đập với chiều cao lớn độ énđịnh và chống thắm tốt Tường nghiêng bê tông được nối tiếp với nền bằng chânbê tông hay còn gọi là bản chân, cắm sâu vio đã tốt hon Im Khi cần thiết có thể

tiến anh phụt vữa làm mang chồng thắm dưới bản chân Giữa tường nghiêng và

bản chân cin thiết kế khớp nồi để chịu được biển dạng và chống thắm tốt

Tai Việt Nam, đập đã đỗ bê tông bản mặt đang được đưa vào sử dụng cóchiều cao lên tới 128m đã và đang được hoàn thiện dé đưa vào sử dụng và khaithác

1.42 Thiết bị chống thắm cho nền đập

CCho đến nay có nhiều biện pháp chống thắm cho đập đã được ứng dụng

'Với từng điều kiện địa chất cụ thể, chiều cao đập khác nhau, người ta có những.

biện pháp chống thim khác nhau1.42.1 Lam sân trước chống thắm

Với nén có ting cuội sỏi đầy, phương pháp kim sân trước chống thắmthường hay được sử dụng (xem hình 1.8) Phương pháp này có tru điểm là thisông trên diện rộng, kỹ thuật dễ hiệu qua chống thắm tốt, giảm lưu lượng thắmvà đảm bảo ổn định của nén đập Với các đập tương đối cao thì phương pháp nay

kinh nghiệm thực tế Đối với loại đập đất tương đối cao thi kinh nghiệmthực tế còn it, Nhưng theo lý luận vẫn có thé ding sin trước để chống thắm nếu

đảm bảo thi công tốt Tuy nhiên do thực tin và kinh nghiệm ít nên kh định làmJn trước chống thấm cần nghiên cứu kỹ các vấn để sau đây: kích thước sân

trước (bể day, bé dài) trong trường hợp cột nước cao, nỗi tp sân trước với hai

bờ, vẫn để kiểm tra sửa chữa, vẫn đề dio mương ở hồ móng và din đồng.

“Tường nghiền„ ng nghiêng

“Sản tước chống thấm,

Hình 1.8 Sân trước kết hop tường nghiêng chẳng thắm

Người ta đã nghiên cứu giải quyết v lý luận và tiễn hành thí nghiệm rấtnhiễu nhằm xác định kích thước sản trước, lưu lượng thắm Ket quả cho thấy nếutính thắm nước tương đổi của sân trước càng nhỏ thì hiệu quá chống thắm càng.

Chiều đài và chiều day sân trước phải bảo đảm ổn định thẩm của nền và

gradient thắm của cửa ra phải nhỏ hơn [1] của nén, Ở hạ lưu phải có tổng lọc

ngược tốt để chống xói ngầm Dùng sin trước chéng thắm khi lớp sỏi cuội trong

đầy có thể tiêu hao lưu lượng thắm lớn Đặc biệt khi cột nước thắm lớn, địachất nén phức tạp cần xét biện pháp làm tường răng béténg hoặc min chốngthắm.

1.4.2.2 Dùng cử chống thắm

Cử thường được đóng tại vị trí chân tường nghiêng, tường lõi chồng thắm.

(xem hình 1.9)

Hình L9 Cừchông thim1.4.2.3 Lâm tường răng chẳng thắm

Tường răng có thể làm bằng đắt sét hoặc bétOng Người ta dng lực xungkích hoặc chin động để khoan những giếng đường kính 0.5 + Im và đỗ bê tổnghoặc đất sét lắp lại để tạo nên một tường răng chống thẳm,

1.4.24 Phụtvũa để tạo nên mang chống thắm,

Ding vita xi ming hoặc đắt sét phun lap các kể hở trong nền đá để chống.thắm Có nén đập đã dùng š hàng lỗ khoan phut vita đất sét tạo thành một ming

chống thấm rộng 30m đã giảm được hệ số thắm xuống mắy trăm lần

thường ding là vữa xi măng hoặc vita đất sét khai thác tạ chỉxẻ và bảo dim yêu cầu

thì không bên vàgm cho thấy dùng loại vật liệu này tương

phòng chống thấm tốt Tuy vậy nếu dùng thuần tuý vừa đất

có thé chỉ coi là biện pháp chống thắm tạm thổi.

Khi thiết kế màng chống thắm phải dựa vào yêu cầu phòng chống thắm,phải thông qua thí nghiệm ngoài hiện trường để xác định khoảng cách các lỗ

khoan, độ khoan su, áp lực phụt vữa, ý ệ thành phn vữa, v.v Độ đầy màngchống thắm được xác định dựa vào thin im và gradient thẩm cho phép [J]

Phương pháp xử lý này không những thoả mãn các yêu cầu ổn định và.chống thắm của nén mà còn tiết kiệm được sức lao động Các nhược điểm của.phương pháp này là ding cơ giới nhiễu, tốn vữa xi ming và khó thi công nếu lưu

tốc thắm lớn

[Niue vậy có rit nhiễu biện pháp chống thắm cho cả thin dip và nén đập,những nghiên cứu trước đây đã dua ra các thiết kế cho thiết bị chống thắm, tuy

on những thiết kế này chủ yêu là dang bảng tra, phạm vi ứng dụng, chưa xétđến nhiều các yt inh hưởng.

Lễ Mot số dạng mặt cit đập đất được dùng phổ biến hiện may tại ViệtNam

Khi xây đựng công trình cần lựa chọn loại đập (đập đắt, đập đá đổ, đập bê

tông hoặc kết cầu các loại đập rên) Khi việc lựa chọn loại đập dẫn đến lựa chọn

ap đất một quyết định nữa cần được đưa ra là lựa chọn loại đập nào.

“Trong luận văn này chi đề cập đến dập đắt dim nén là loại đập được xây

<img rộng rãi iện nay Đồi với loại đặp này phần lớn được dip thành từng lớp

im chit Vật liệu được vận chuyển từ bãi vậliệu đến vị tí ấp a „ được

san ủi và được tưới nước (nếu cần thiế) để tạo thành các lớp có chiều diy giới

hạn và độ âm thích hợp Những lớp này được dm chặt bằng các loại may đầmĐập dit dim nén gồm 3 loại cơ bin: Đập có thiết bị màng chống thắmmỏng, đập đồng chất và dip nhiều khối

1.5.1 Đập có màng chống thắm mỏng:

Véi mặt cắt đập loại này phần lớn dip được dip bằng các vật liệu có hệ số

thắm lớn (đất pha lẫn sạn, các cuội sồi, đá) và bộ phận chống thắm méng bingvật liga có hệ số thắm nhỏ để tạo nên mảng ngăn nước Vị trí của màng chốngthắm này thay đổi từ tường nghiêng phía thượng lưu đến tường lõi của đập Vậtliệu làm màng chẳng thắm số th là đắt sét, lông, bê tông asphalt, vai địa ky

it chống thấm đưc

là màng chống thẳm có chia dầy tại cao trinh nào đó nhỏ hơn chiều cao từ đó

thuật hoặc các loại vật liệu khác Tường nghiêng và nói

đến định đập hoặc nhỏ hơn 3,0m, Nếu chiễu day của lớp đắt chẳng thấm vược

qua kích thước đề cập ở tiên mặt cắt đập được coi là đập nhiễu khối Do lớptràng chống thắm cần phải hực hiện bắt sức cd thận

Mặc dù đã có nhiều đập có màng chéng thẳm trong thin đập được xâydựng thành công, loại đập này được khuyến cáo là ít nên dùng Tất cả màngchống thắm bên trong đập bao gồm các loại được làm bằng đắt, hay c: loại vật

Hiệu cứng như bê tông đều rt dễ bị nứt nẻ do chuyển vị không đều gây ra quá

trình cổ của đập, sự thay đổi của mực nước thượng lưu, lún không của

nền Xây dựng màng chẳng thắm bằng dit trong thin đập yêu cầu phải có ting

lọc, trong quá trình thì công cần phải được kiểm soát chặt chế hơn so với đập

bình thường Màng chống thắm cứng cỗ nhược điểm là rất khó kiểm tra, sữachữa nếu bị nứt nẻ do lún trong đập và nền.

“Tường nghiêng bằng đất phía thượng lưu cũng ít được dé cập do có khókhăn và tốn kém trong thi công các lớp lọc, hon nữa lớp tường nghiêng này cinđược bảo vệ chống lại tác động sói mòn của sóng do đó việc kiểm tra và xỉchữa gặp rit nhiễu khỏ Khăn Trong trường hợp vật liệu ching thắm có khốilượng hạn chế không di làm đập nhiều khối màng chống thắm bằng vật liệu nhântạo đặt ở phía trước thượng lưu thường được sử dụng Màng chống thắm thượng.ưu cũng hay được sử dụng khi mực nước thượng lưu rút nhanh hay xảy ra, ví dụở các hỗ tích năng.

nước thượng lưu rút nhanh Ở hạ lưu, sau một thời gian dòng thấm sẽ xuất hiệntrên mái ở vị tí khoảng 1/3 cột nước trước đập

hy khi thiết kế các

Mặc dit đập hoàn toàn đồng chit rit phổ biến trước

đập nhỏ, mặt cắt hoàn toin đồng chất ban đầu đã được cải tiến trong đó mộtlượng nhỏ vật liệu có hệ số thẩm lớn được đắp ở phía hạ lưu để kiểm soát dong

thắm cho phép đập có mái dốc lớn hơn Đập cũng được cot i đập đồng chit nếutại mặt eft in nhất của đập một loại ật liệu nào đồ chiếm hơn 80% th tích

Nếu vật liệu có cắp phối thích hợp sin có loại thiết bị thoát nước kiểu gốiphẳng có thể sử dụng Thiết bị thoát nước va ting lọc phải được thiết kế phù hopam bảo yêu cầu lọc các lớp đất xung quanh Hiện nay để tránh những ảnhbưởng bit lợi do khiếm khuyết trong qué trình thi công như các lớp đắt khôngđược đầm chặt, lign kết không tốt giữa các lớp đất đắp, xen kẹp của lớp đất có hệsố thắm lớn, dit đắp có tính tan rã, loại thiết bị thoát nước kiéu ống khói được sử‘dung phổ biến,

Đập đồng chit thường được lựa chọn ở những khu vực mà vật liệu đắpđập có hệ số thắm thay đổi it, Dap dồng chất dễ bị hư hỏng do hiện tượng xốingầm Không được chọn đập đồng chất nếu vặt liệu dip đập có tính tan rã đễ x6imòn như đất hạt bụi hoặc cát min, đất có tinh trương nở.

cất có hệ số thắm lớn hơn được gọi là lớp võ Các lớp vỏ này giữ ồn định bảo vệ

snến được sử dụng ring rãi nhất biện nay là đập nhiều

thấm nhỏ được đái là các khối.6 giữacho lõi thắm Lớp v6 thắm nước phía thượng lưu giữ cho đập ổn định khi có hiệntượng nước thượng lưu rút nhanh Miền vật liệu thắm nước phía hạ lưu hoạt độngnhư một thiết bị thoát nước để kiểm soát dòng thắm và hạ thấp đường bão hòa.“Trong nhiều trường hợp cần phải bổ trí ác lớp lọ ở giữa lõi chống thắm và lớp

vỏ hạ lưu và thiết bị thoát nước đưới đáy lớp vỏ hạ lưu Để đảm bảo kiểm soát

hạ lưu và dong thắm về phía thượng lưu khi nước rút nhanh.đồng Ú

ví các miễn vật liệu có hệ số thấm tăng din từ trong ra ngoài vậtthắm nước có thé bao g6m cát, cuội, sỏi, đá hoặc hỗn hợp của các loại trên Đập.<uge coi la nhiều khối nếu chiều rộng theo phương phấp ngang của khối vật liệu

chống thắm tại một cao trình đó đến định đập và không nhỏ hơn 3,0m Chiều

rộng lớn nhất của khối vật liệu chống thắm được khổng chế bởi tiêu chuẩn thắm,n định và lượng vật liệu sẵn có,

Nếu tại khu vực xây đựng công trình cổ nhiễu loại vật liệu khác nhau loại

đập nhiễu khôi nên được chọn vi những ưu điểm của loại đập này dẫn tồi giảm

giá thành xây dựngng trình

Mặc dù, nên tránh sử đụng c loi đắt tan rã, trường nỡ, co ngót để dipđập, nhưng tại nhiều khu vực do vật iệu khan hiểm vẫn phải sử dụng các loại đắcnày, khi đó sử dụng mặt cất đập nhiều khối có thé khổng chế các tác hại só thể

Xây ra

Hình 1.12 Mặt edt đập nhu khốiL6 Kếtuận chương

Trong chương này đã nêu được các vin : tổng quan vỀ đập VLDP,

nguyên nhân gây ra đồng thấm và các yếu tổ ảnh hưởng, phân loại bài toán thắm,

và mục đích của việc tinh thắm, một số giải pháp chống thdạng mặt cit đập được dùng phổ biển ở Việt Nam hiện nay

Đập VLĐP là loại công trình ding nước phổ biến nhất khi xây dung hồ.chứa nước phù hop với đặc điểm địa bình, địa chắt, vật liệu xây dựng, phươngtiện thi công ở nước ta Tuy nhiên đập VLĐP đặc biệt là đập đắt thường hay gặp

những rủi ro, sự cố gây mắt an toàn cho đập nếu trong công tác thiết kế và thi

công không đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật Do dip làm bing các VLĐP thườngxuyên chịu tác dụng của cột nước, khi có chênh lệch cột nước sẽ hình thành dongthắm tong thân đập và nỀn, nêu không kiểm soát tốt đồng thắm có thể gây ra mắtnước, hư hông công tình, thậm chí côn ảnh hướng ti sự an toàn cho vũng hạ lưuđập Vi vậy, việc nghiên cứu các gii pháp chống thắm là một khẩu quan trong

và thi công đập VLĐP.trong thiết

211.1 Mục dich tink toàn thắm

Cần phải tính toán thắm qua thân dập, nền dip dé làm cơ sở tính toán ônđịnh mái, kết cấu chống thắm, kết cầu của các bộ phận tiêu nước hợp lý và kínhtế nhất

‘rong tính toán thắm, cin phải xác định các thông số của dong thắm ở

thân đập, nn dip và bở đập như sau

+ Xác định lưu lượng thắm qua thân đập và nền đập,

+ Xie định v tr đường bão hào,

- Xúc định gradient thắm (hoặc lưu tốc thắm) của dong chày trong thânđập, nền đập nhất là chỗ có dòng thắm thoát ra ở phía hạ lưu.

2.1.1.2 Mục dich của tính toán én định

On định mái đập dẫn đến công tinh mắtn định là một vẫn đề được quantâm lớn trong các công trình thủy lợi Trượt mái thường gây ra thiệt hại lớn chongười và công trình Do đó, mục dich của iệc tính toán ôn định là xác định hệ sốan toàn én định nhỏ nhất của mái đập Kminmin > [Kmin] trong các trường hợp.tính toán

2.1.2 Sơ đồ tính toán:

Tính toán thắm và ôn định cho cúc trường hợp giả thiết khi hệ số mái đập,

chiều cao dip và góc nghiêng củafn thay đổi Từ đó, thiết lập được các quan hệgiữa lu lượng thắm Q, hệ số én định mái K và chiều cao đập H, giữa Q, K vàgóc nghiêng a của nén, giữa chiều cao đập biến đổi Hạ, và ơ.

a, Bước 1: Chon mye nước thượng lưu tinh toán Z,, =Z.„„ —MNDBT.

AH Qa)

Z : mực nước thượng lưu lớn nhất ứng với mực nước lã lớn nhấtsố thé xây ra

a: sốđoạnch.

b Bước 2: Giải bài toán thắm:

+ Xée định lưu lượng thắm qua thân và nén đập:

= Xác định vị ti đường bão hòa;

~ Xtc định gradient thẩm của dong chảy tong thân và nên đập,

Bude 3: Tinh toán én định mái hạ lưu đập có sử dụng kết quả bài toán thắm,cd.- Bước $: So sánh hệ số ôn định Kạ„ với [K,, ]

~ Nếu K, >[K,,]_—>mái đập ôn định => quay Iai bước l

= Nếu K,„„„, <[K, ]-—>mái đập không ôn định cần thiết kế ại

Lap lại các bước tinh toán đến khi tim được mực nước thượng lưu tương.

ứng với hệ số ổn định mái hạ lưu K„„ =[K,„]

Sơ đồ hóa các bước tính toán như sau:

Tab eiscảnh mái dip

Hình 2.1 Sơ đỗ khối súc định cận trên

Hệ số an toàn én định nhỏ nhất của mái đặp cho phép phụ thuộc vào cấpcông trình và tổ hợp tính toán, được cho trong bang 2-1

Bảng 2.1 Hệ sé an toàn én địnhCấp đập

Té hợp tác dụng

T " "TW

inh thường (eơ bản) |150 |135 [130 |125

Đặc biệt 120 |5 [110 H05

2.2, Các phương pháp tính toán thâm.

Các phương pháp tinh toán thắm hiện nay do nhiều tác gi đỀ xuất gbmsố

Phương pháp giải tích: sồm có phương pháp cơ học chất ling, phương

pháp cơ học chất lỏng gần đúng, phương pháp thủy lực.

Phương pháp thực nghiệm: gồm có các phương pháp thí nghiệm máng

kính, phương pháp thí nghiệm trên mô hình khe hẹp, phương pháp thí nghiệm tự.điện thủy động

1 cách vẽ lưới thắm,én định

Phương pháp mô hình số: là phương pháp giải gin đúng phương trình viphân, bao gồm có phương pháp sai phân, phương pháp phần tử hia hạn

Qua các phương pháp nêu ở trên cho thấy phương pháp cơ học chất lỏng,và phương pháp phần tử hữu hạn có nhiễu mu điểm và được sử dụng rộng rãi hiệnnay Sau đây, tác giả tình bày những ưu nhược điểm của hai phương pháp tínhtoán thắm như snu:

2.2.1 Tính toán thắm bằng phương pháp cơ học chất lỏng.

Phuong pháp này dùng toán học làm công cụ dé xác định những đặc trưng.

của đồng thấm như lưu lượng lưu tốc, gradient, áp lực, đường bão hòa tại bắt

kỳ một vị trí nào trong môi trường thắm Do khi tính toán không đưa nhiều vào

những gi thiết cho nên phương pháp cơ học chit ông cho kết quả chính xác

a Uudiém:

Phương pháp cơ học chit lông chủ yễu 66 tằm quan trọng vỀ mặt lýthuyết, phân ánh đứng bản chất vật và toán học của bà toán ng dụng nhữnglời giải của cơ học chất lỏng ta có thé lập được những biểu đò tính toán để dùng.trong thực tẾ

b Nhược điểm:

Phương pháp này chi sử dụng được trong trường hợp bài toán có sơ đổđơn giản Khi gặp những sơ đồ phức tạp (điều kiện ban đầu và điều kiện biênphức tạp) thì cách giải này gặp nhiều khỏ khăn về mặt toán học và trong nhiều.trường hợp gin như bể tắc, Do vậy trong thực tế tiết kế tính toán thắm, phương:pháp này ứng dụng rit hạn chế.

2222 Tính toán thắm bằng phương pháp phân từ hữu hạn

Phương pháp phần tir hữu hạn (PTHH) là một phương pháp rat tổng quátvà hữu hiệu, cho lời giải khá chính xác đối với các bùi toán kỹ thuật khác nhau

cấu công trình thủy.

“Từ việc phân tích trang thái ứng suất biển dang trong các

lợi xây dựng dân dụng giao thông đến các bài oán của lý thuyết trường như:Lý thuyết tuyỄn nhiệt, cơ học chất lỏng, thủy đàn hồi, khí din hồi, điện từtrường

‘Trinh tự giải bài toán bằng phương pháp PTHH

a Chia miền tính toán thành nhiều miền nhỏ gọi là các phần tử, các phần tử.được nối với nhau bằng một số hữu hạn các điễm nút, Các nút này có th làđình của các phn tử, cũng có thể à một số điểm được quy ớc rên cạnh củaphần từ

b._ Rồi rac hóa miễn xác định

Trình tự tính toán của phương pháp PTHH được nghiên cứu iy đủ rong

đập, gradientt thắm và tổng lưu lượng dòng thấm Ở đây cột nude áp lực được.toán thắm ôn định phẳng Cin phải xác định sự phân bổ cột nước áp lực dướixem là hầm chưa biết H Mặt trơn của hàm H được xắp xi bing một bộ các minhmặt phẳng tam giác dạng i’, ’, k (xem hình 2.4) xác định trên miễn con tam giác

j,k thuge miễn nghiên cứu trong mặt phẳng xy.

Vi tí mặt phẳng trong không gian được xác định đơn tị bằng 3 điểmkhông nằm trên một đường thẳng, Hiển nhiên là để xắp xi hàm tron H bằng cácmảnh mặt phẳng thì các PTHH i,j, k phải là phần tử tam giác.

Hình 2.2 Mink hoa mặt hàm xdp xi H của phần từ

Độ si lệch của mặt phân mảnh xắp xỉ so với mặt trơn thực ế sẽ càng lớnKhi độ cong của mặt trơn cing lớn và kich thước phin tử càng lớn, từ đồ rút a

‘uy tắc cơ bản xây dựng lưới các phần tử là làm day đặc lưới tại những nơi có

gradient hàm cin tim cao, chẳng hạn như các cột ấp

Công cụ toán học của phương pháp PTHH là đảm bảo đưa ra bài toán ích

phân phương trình vi phân song điều bòa về phép giải hệ thống các phương trình.

dai số tuyến tính, tong đồ giá tị cột áp tại các nút phần từ hiện diện như là các

Pham vi của mỗi phần tir giả thiết một dang phân bổ xác định nào đồ của‘ham cần tìm Đối với bài toán thắm thi hàm xắp xi có thé là ham cột nước.

Thường giả thết hàm xắp xỉ là những da thức nguyên mà hộ số của nó

.được gọi là các thông số Trong phương pháp PTHH, các thông số này được biểu

diqua cá trị số của hàm và có thé là trị số của đạo hàm của nó tại các điểmnút của phần tử, Dạng đa thức nguyên của hàm x4p xi phải chọn đảm bảo để bàitoán hội tụ Nghĩa là khi tăng số phin tử lên kớn thì kết quả tính toán sẽ túcận đến kết quả chính xác,

"Ngoài ra hàm xấp xi của bài toán thắm duge chọn phải được đảm bảo tuântheo định luật Darey Song dé thỏa mãn chặt chẽ tất cả các yêu cầu thì sẽ gặp.nhiều khó khăn trong việc lựa chọn mô hình và lập thuật toán giải Do đó trongthực té người ta phải giảm bớt một số yêu cầu nào đó nhưng vẫn đảm báo được.nghiệm đạt độ chính xác yêu cầu

đ Dựa vào phương trình cơ bản của bài toán nghiên cứu dé tim các đại lượng.

khác Đôi với bài oán sử dụng định luật Darcy để tìm trường lưu tốc thắm,

trường gradient thắm, lưu lượng thắm, vv

2.3 Các phương pháp tính én định

Để tính toán ổn định trượt của mái đcó thể diing hai phương pháptính toán ổn định mái đốc: Đó là phương pháp phân phẩn tử hữu hạn, hoặcphương pháp cân bằng gihạn dựa trên cơ sở giả định trước mặt trượt (coi khốitrượt như một cổ thé); và phân tích trạng thái cân bằng của các phân tổ đắt trênmặt trượt gid định trước đó.

2.3.1, Tính toán én định bằng phương pháp cân bằng gi

Phuong pháp cân bằng giới hạn dựa vio mặt trượt giả định trước (cân.bằng giới hạn cổ thé,

Mức độ ôn định được đảnh giá bằng tỷ số giữa thành phần lực chốngtrượt (do ma sắt và lực dink) của đất nếu được huy động hết so với thành phần

gây trượt (do trong lượng, áp lực đất, áp lực nước, áp lực thắm ) Mức độ ổn

dinh của mái đốc được đánh giá định lượng qua hệ số an toàn ổn định, gọi tit làhệ số an toàn Và theo quan điểm của phương pháp này gọi là bệ số an toànchung

Theo quan điểm này, hệ số an toàn én định K được định nghĩa như tỷ sốgiữa ting moment chống trượt của đất dọc theo mặt trượt với ng moment gâytrượt do ti trọng ngoài và trong lượng đất của khối lượng dắt trượt gây nền

Mạ: tổng moment gây trượt do tải trong ngoài và trọng lượng bản thân

của khối đất trượt.

Khi xác định tổng moment chống trượt, coi đất dọc theo mặt trượt ở

trạng thái cân bằng giới hạn, tức giữa cường độ chồng cắt của đắt to và ứng suấtvuông góc với mặt trượt ơ thỏa mãn biểu thức Coulomb:

t= (6-0) Igy" tết G6)Trong đó

cứng suất tổng vuông gốc với mặt trượt N

ur áp lực nước lỗ rồng ti điểm mặt trượt qua a€°: góc ma sát và lực dinh đơn vị ứng với thí nghiệm cắt thoát nước,Với mặt trượt trụ trồn tâm O bán kính R, tị số My (chống trượt) đượcxác định như sau:

Mạ = RÍ, t,ải= RJ, [(Ø — u)teg’ + cal en

"Và trị số My (gây trugt) được tinh theo công thức

Rit dl 08)