Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu đánh giá các giải pháp chống thấm cho nền đập đất

Lương Văn Ngự - lớp CHI7C __._ -7- _ Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy.LỜI CẢM ƠN Luận văn "Nghiên cứu đánh giá các gi pháp chống thắm cho nền đập đất" được hoàn thảnh nhờ sự giúp đ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VA PHÁT TRIEN NÔNG THÔN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LƯƠNG VĂN NGƯ

LUAN VAN THAC Si KY THUAT

BỘ GIÁO DỤC VẢ ĐÀO TẠO BO NÔNG NGHIỆP VA PHÁT TRIÊN NÔNG THÔN

TRUONG ĐẠI HỌC THỦY |

NGHIÊN CUU DANH GIA CAC GIẢI PHÁP CHONG THẤM

CHO NEN DAP DAT

Chuyên ngành: XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THUY

Mã số : 60-58-40

LUẬN VAN THẠC SĨ KY THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRINH MINH THU,

'TP.Hồ Chí Minh - 2012

Lương Văn Ngự - lớp CHI7C ._ ~1- _ Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy.

MỤC LỤC

LOI CẢM ON

CHUONG MO ĐẦU : TÍNH CAP THIET CUA DE TÀI

1 SU CAN THIẾT PHAI NGHIÊN CỨU CÁC BIEN PHÁP XỬ LÝ \

I NHŨNG VAN ĐÈ ĐẶT RA CAN GIẢI QUYẾT

I MỤC DICH NGHIÊN CỨU CUA DE TÀI 9

IV NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CUU 9CHUONG 1; TONG QUAN VỀ TINH HINH XÂY DUNG DAP Ở VIET NAM

VA CÁC BIEN PHAP CHONG THÁM lô1.1 Tổng quan về tinh hình xây đựng đập ở Việt Nam 01.2 Đặc điểm chung của nền đập dâng nước ở Miễn Nam 121.3 Khi quất về cdc win đề sự cổ gây hư hỏng đập trên th giới và Việt Nam 19

1.3.1, Khái quát về sự cổ công trình thủy lợi 19

1.3.2 Đặc điểm làm việc của đập dat 21.3.3, Đặc điểm về sự cổ của đập đất 21

1.3.4, Một số sự cổ về đập đất đã xy m ở Việt Nam 25 1.4 Tinh hình sự cỗ đập do biển dạng thắm gây a 2

1.4.1, Các biển hình thắm của đắt và biện pháp phòng chẳng 21.4.2 Sự cổ đập do biến dang thắm gây ra ở nước ta 291.5, Các phương pháp tinh toán thắm qua nền thủy công hiện nay 301.5.1, Thấm qua nén đồng chất đưới đầy công trình 301.5.2 Thắm qua nền không đồng nhất dưới đấy công trình, a1CHUONG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYET 32

2.1 Lich sử phát tiễn của nghiền cứu thắm 2

2.1.1, Giới thiệu chung 32

2.1.2 Tam quan trong của lý thuyết thẩm, 332:2 Môi trường thắm và nguyên nhân gây ra thắm 332.2.1 Mai trường thắm, 33

2.2.2, Nguyên nhân gây thắm 4 2.3 Phin loại dng thấm, 35 2.3.1 Theo trang thái chây 35

Luong Văn Ngự - lớp CHIC =2- _ Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy.

2.3.2, Theo thời gian 36 2.3.3, Theo tinh chất mỗi trường thắm „

2.34, Theo đặc điểm, tính chất của biên miễn thẩm, 372.3.5 Theo tinh chất không gian của miễn thắm 38

2.4, Cúc định luật thắm cơ bản ”

2.4.1 Định luật thắm đường thẳng, 39

2.4.2, Binh luật thắm phi tuyến 39

2.5 Các phương pháp giải bai ton thắm bằng lý thuyết cổ đề 40

2.5.1 Phương pháp cơ học chit long 40 2.5.2, Phương pháp thủy lực 41 2.5.3 Phương pháp thực nghiệm 4 2.54, Phương pháp số 2

2.6 Giải bài toa bằng phương pháp phần từ hữu hạn 42.6.1 Trinh tự giải bài toán bằng phương pháp PTHH 4“2.6.2 Giải bài toán thắm bằng phương pháp PTHH 45CHUOMG 3: NGHIÊN CUU CÁC GIẢI PHÁP CHONG THÁM CHO NÈN 5I

3.1 Giới thiệu chung Si

3.2 Giải pháp chống thắm bằng trơng nghiêng va sin phủ, 513.3 Giải pháp tường răng kết hợp lõi giữa 5

3.4 Giải pháp tưởng hão Bentonite 54 3.5 Giải pháp khoan phut 56

3.6 Giải pháp cọc dit —xi mang 59CHUONG 4: UNG DUNG TÍNH TOÁN XỬ LÝ NEN BAP ĐẮT HO CHUANƯỚC CAU MỚI TUYẾN VI TINH DONG NAI 2

4.1 Giới hiệu chung về công trình 62

4 Viti diay 6 4.1.2, Đặc điểm địa hình 6

4.1.3 Điều kiện địa chất 64

4.1.4 Mục tiêu và nhiệm vụ của dự án 69 4.1.5 Các thông số kỹ thuật chủ yêu và quy mô công tình, 69

42 Cơ sở lý huyết của phn mém Geo ~ Slope m4.2.1 Giới thiệu phần mm Geo - Slope 7

Lương Văn Ngự - lớp CHI7C _ =3- _ Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy.

4.2.2 Cơ sử lý thu của Modul SEEP/W n

43 Phân tích thẩm qua nén và thân đập 1 4.3.1, Các trường hợp tính toán T3

4.3.2, Mô hình hóa và điều kiện biên bai toán 2B

4.3.3, Phân tích kết quả inh toán 15

Văn New-lip CHI7C _ ~4-._ Chuyên ngành: Nay dựng công trình thấy

THONG KE CÁC BANG BIEU

Thong kê một số đập dat, đá lớn ở Việt Nam

Bảng thống kê một s sự cổ dip ở Việt Nam

Một số công trình xử lý nền bằng phương pháp khoan phụt

Đặc trung lưu vực tu) ng tình

Cac chiêu cơ lý để nghị tinh toán của đất nền đập

‘Cac chỉ tiêu cơ lý đề nghị tính toán của dat đắp đập

Các thông số cơ bản của hồ chứa Cầu Mới tuyển VI

“Các thông số cơ bản của tràn xã lũ và cổng ly nước

Cac thông số chính của dip dit tuyển VI

Hệ số thắm các khối đất đắp và đắt nén

Kết quá lưu lượng thắm đơn vị qua đập

Kết quả tinh toán lượng mắt nước của hd

Bảng 4-10: Kết quả tính Jra và Jxt

Bảng 4-11

Bảng 4-12

Bảng 4-13

Kết quả tính tôn thất nước hd khí độ sâu khoan phụt lÔm

Kết qua tính tổn thất nước hỗ khi độ sâu khoan phụt 15m

hiên thất nước hỗ khi độ sâu khoan phụt 20m

25 37 6 or 68 69

70

T0

1

98 lôi

lôi

os 04 105

Lương Văn Ngư - lớp CHI7C _ -$- _ Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy.

1-1: Biểu đồ phân bổ hi chứa nước tén toàn quốc

2-1 : Minh họa mặt him xp xi H của phần từ

2 Sơ đồ thắm qua đập.

3-1: Sơ đổ thắm qua dip có tường nghiệng + sân phủ

3⁄2 : Sơ đồ tính thắm qua đập có tường lỡi + chân răng

3.3 - Tường hảo chống thắm bằng Bentonite

3-4 : Kết cầu đập đắt chống thắm qua nỀn bằng khoan phụt vữa xi mang

Sơ đồ tường cọc xi măng dat

3⁄6 Mô tà au

4-1: Cấu tạo mặt cắt ngang đập

rinh thi công tạo tường chống thẳm

4-2: Bản đỗ vị tr công trình

4-3: Mặt cất địa chất tuyển đập

4-4: Mặt cắt tính toán và điều kiện biên.

4-5: Mặt cất khoan phat sâu 20m

4-6 : Sơ đồ lưới phần từ tính toán tại mặt cắt lòng suối.

4-7: Két quả ính lưu lượng thắm qua đập, mặt cất lòng ssi

4-8 ¡ Kết qua tính lưu lượng t n qua dap, mặt cắt vai đập

4-9 Đường đẳng gradient thim toi mặt cắt lòng suối

4-10: Kết quả tính thắm trường hợp la, mặt ct lòng suối

4-11 : Kết quả tính thắm trường hợp 1a, mặt cắt vai đập.

-Ƒ12: Đường đẳng gradient thắm trường hợp la, mặt cắt lông subi

4-13 DS thị rường phân bổ gradient rong màng thắm TH la

4-14: Kết quả tính thắm trường hợp 1b, mặt cắt lồng suỗi

4415 : Kết quả tính thắm trường hợp 1b, mặt cắt vai đập

4-16 : Đường đẳng gradient thắm trường hợp Tb, mặt cắt lòng suối

4-17: Đỗ thị trường phân bổ gradient rong màng thắm TH Ib

“4-18 : Kết qua tính thắm trường hợp 1e, mặt cắt lòng suối

4-19 : Kết quả tỉnh thắm trường hợp le, mặt cắt vai dp

4-20: Dưỡng đẳng gradient thắm trường hợp le, mặt cất lông subi

4-21 : Dé thị trường phân bố gradient trong mảng thắm TH le

10

43 45 52 33

34

56

59

60 62

86 87

Lưng Văn Ngự - lớp CHI7C _ =6-._ Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy.

Két quả tính thấm trường hợp 2b, mặt cắt lòng suối

Đường ding gradient thắm trường hợp 2b, mặt cắt ling su

Kết quả tính thắm trường hợp 2e, mặt cắt lòng suốiĐường ding gradient thắm trường hợp 2c, mặt cất lông subiKết qua tinh thắm trường hợp 3a, mặt cắt lòng suối

Đường ding gradient thim trường hợp 3a, mặt cất lông suỗiKết qua tính thắm trường hợp 3b, mặt cắt lòng subi

Đường đẳng gradient thắm trường hợp 3b, mặt cắt lòng suối

Kết qua tinh thấm trường hợp 3e, mặt ct lòng suốiĐường đẳng gradient thẩm trường hợp 3e, mặt cất lòng subiQuan hệ lưu lượng thắm qua nén đập với chiều sâu khoan phụt(Quan hệ lưu lượng thắm qua thân đập với chiều sâu khoan phụ!

Quam hệ lưu lượng thắm qua nén với chiễu diy ming khoan phụt

Quan hệ giữa Gradient cửa ra với chiều sâu khoan phụt

Quan hệ giữa Gradient cửa ra với chiều dày màng khoan phụt

Quan hệ giữa Gradient xuyên thủng với chiều, tu khoan phụt

88 89 90 1

1

9

9

9 95 96 9 98 100 100 10L 102 103 103

Lương Văn Ngự - lớp CHI7C ._ -7- _ Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy.

LỜI CẢM ƠN

Luận văn "Nghiên cứu đánh giá các gi pháp chống thắm cho nền đập

đất" được hoàn thảnh nhờ sự giúp đỡ nhiệt tinh của các thầy cô giáo, bạn bèđồng nghiệp, cơ quan và gia đình

C6 được thành quả này là nhờ sự truyền thụ kiến thức của các thầy, côgiáo trực tiếp giảng dạy và công tác tại Trường Đại học Thủy lợi trong suốt

thời gian tác giả học tập tại trường,

“Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đờ của các thay cô giáo Trường

Dai học Thủy lợi trong thời gian học tập tại đây, sự quan tâm giúp đỡ của BanLãnh đạo Công ty cổ phần đầu tư và xây 40, gia đình, bạn bè đồng nghiệp trong.công tác va học tập dé hoàn thành luận án này

Tac giả xin bay tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS — TS Trịnh Minh Thụ đãtận tỉnh hướng dẫn chi bảo và cung cấp các tà liệu edn thiết cho luận văn này

TP.HCM, nị yy 27 tháng 8 năm2012.

Lương Văn Ngư

Lương Văn Ngự - lớp CHI7C _ =8- _ Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy.

CHƯƠNG MO ĐẦU : TÍNH CAP THIET CUA DE TÀI

1 SỰ CẦN THIET PHẢI NGHIÊN CỨU CÁC BIEN PHÁP XỬ LÝ NEN DAP

Đập thường chiếm một vị trí quan trọng trong cụm công trình đầu mỗicủa các hồ chứa hoặc các công trình dâng nước Ở nước ta, đập dat được xây

đựng rit phổ biến do đặc điểm an toàn, kính tế và đảm bảo vệ sinh môi trường

xây dựng Đập đất có thé xây dựng trên nhiều loại nén, dé thích ứng với độ lún

của nền, it bị nút né gây phá hoại đập Do các đặc tính wu việt đó nên đập đất

ngày càng được phé biến rộng rai ở nước ta cũng như trên thé giới

“Trong thời gian gin đây hàng loạt các công trình mắt én định do vin đểbiến dạng thắm gây nên (Đập Suối Hành, Đập Phú Ninh, Đập Cà Giây, đập

Ngai Sơn Đông Mi

các công trình thủy công đã được nghiên cứu và ứng dụng khá phổ biến ở Việt

) Cho đến hiện nay, các vẫn đề xử lý chống thấm cho nền

Nam, tuy nhiên mỗi phương pháp chống thắm thường chỉ phù hợp và mang lạinhững hiệu quả nhất định ứng với từng kiểu cấu trúc đất nền Do đó việc nghiên

cứu e c biện pháp chống thấm cho các công trình thủy công nói chung và cho

đập đất nói riêng là vấn đề hết sức cấp bách có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

bách đã đặt ra, đề

Dé giải quyết được các vấn tập trung nghiêncứu các giải pháp chống thắm nền các công trình thuỷ công đã, đang được áp

ông tá

trình cụ thể, trên cơ sở đó phân tích những ưu nhược điểm của mỗi phương

dụng tại nhiều nước trên thé giới Tính toán cl xử lý nền cho công

pháp tử đó kiến nghị giải pháp chống thắm xử lý nền hữu hiệu đảm bảo an toàn

và kinh tế.

Il NHUNG VAN DE ĐẶT RA CAN GIẢI QUYẾT

Cho đến nay, các vấn dé xử lý nền các công trình thủy công đã đượcnghiên cứu và ứng dụng khá phổ biến ở Việt Nam, tuy nhiên mỗi phương phápthường chỉ phủ hop và mang lại những hiệu quả nhất định ứng với từng kiểucấu trúc đất nền

Trong tương lai, các công trình đập dat xây dựng mới sẽ yêu cầu về tiến

độ, hiệu quả kinh tế và chất lượng công trình ngày một càng cao Bên cạnh đó,các đập đá dang được xây dựng cũng in được ngl lh

Lương Văn Ngự - lớp CHI7C ._ =9- _ Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy.

tình trạng hoạt động, điều kiện địa chất nền, các biện pháp xử lý nền đã chọn(nếu có) dé dự báo và chủ động ứng xử kịp thời với các sự cố mắt an toàn công.trình

(Qua phân tích ở trên cho thấy vấn để đặt ra cần giải quyết là: Cần thiếtphải tiến hành việc nghiên cứu các biện pháp xử lý nền đập đất mang tính tổng

hop, chuyên sâu đối với công tác xây dựng đập dat, công tác dự báo sự cô nênđập và lựa chọn biện pháp xử lý nền đập nói riêng

II MỤC DICH NGHIÊN CỨU CUA ĐÈ TAL

= Nêu cơ sở khoa học và thực tid của mỗi phương pháp chống thấm

~ Tính toán thấm qua nền đập dat cho mỗi phương pháp xử lý nên Phântích tính ổn định va tinh kinh tế cho mỗi phương án tính toán Tìm ra các giảipháp xử lý chống thắm nền hữu hiệu

~ Kiến nghị phương pháp xử lý nền đập hợp lý cho công trình hồ chứa.nước Cầu Mới tuyến VI, huyện Long Thanh, Cam Mỹ tỉnh Đồng Nai

IV NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

+ Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết về tinh thắm qua nền và thân đập

+ Các phương pháp xử lý chống thấm cho nền thắm nước mạnh

+ Tính toán thắm qua nền thắm nước mạnh bằng phương pháp giải tích và

phương pháp phần từ hữu han ứng với tùng giải pháp chống thấm xử lý nền+ Phân tích về mặt kinh tế và kỹ thuật của từng phương án xử lý nền, kiếnnghị giải pháp xử lý nén hữu hiệu cho công trình tiêu biếu

2 Phạm vi nghiên cứu

Để tai tập trung nghiên cứu va áp dụng tính toán cho một công trình cụ thể đó

là hồ chứa nước Cầu Mới tuyến VI, tại tỉnh Đồng Nai nơi có ting đá phong hóanứt nẻ, thắm nước mạnh dưới nền công trình đập đất

Lưng Văn Ngự ~ lip CHI7C _ -10-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

CHUONG 1: TONG QUAN VE TINH HÌNH XÂY DỰNG DAP Ở VIỆT

NAM VA CAC BIEN PHAP CHONG THAM

1.1 Tổng quan về tình hình xây dựng đập ở Việt Nam

Theo con số thống kê của Bộ NN&PTNT năm 2002 cả nước ta đã có 1.967

hỗ (dung tích mỗi hồ trên 0,2.10° m’) Trong đó có 10 hỗ thủy điện có tổng.dung tích 19 tỷ mỶ còn lại là 1.957 hồ thủy nông với dung tích 5,842 tỷ mỶ Nếu.chỉ tính các hồ có dung tích từ Hưiệu m’ nước trở lên thì hiện nay có 587 hồ có

nhiệm vụ tưới là chính.

ác hồ ứa phân bố không đều trên phạm vi toàn quốc Trong số 61 tỉnh

thành nước ta c6 41 tỉnh thảnh có hỗ chứa nước (xem hình 1-1) Các hồ xây

dựng không đều trong từng thời kỳ phát triển của đất nước Tính từ năm 1960trở về trước khu vực miễn Bắc và miễn Trung xây dựng khoảng 6% Từ năm

1960 đến năm 1975 xây dựng được khoảng 44%, Từ năm 1975 đến nay xây dụng khoảng 50%.

Hình 1-1: Biểu đồ phân bố hồ chứa nước trên toàn quốc

6 nước ta đập vật liệu địa phương đóng vai trò chủ yếu Đập vật liệu địaphương tương đối đa dạng Đập dat được đắp bang các loại đất: Dat pha tan tích.sườn đồi, đắt Bazan, đất ven bién miễn Trung Phin lớn các đập ở miễn Bắc và

Lương Văn Ngự - lớp CHIC =~ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thấp

miền Trung được xây dựng theo hình thức đập đất đồng chất hoặc nhiều khiMột số năm gần đây, công tác thiết kế, xây dựng đập đất đã sử dụng một sốcông nghệ mới như tường lõi chống thắm bằng các tắm bê tông cốt thép liên kết

khớp ở đã Tring Vinh, thảm sét bentonite cho đập Núi Một, hảo bentonite cho

đập Faksup - Bak Lắc Vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ phải sir dụng đất

có ham lượng sét cao, sử dụng nhiều loại dat không đồng chat, sử dụng các hình.thức đập nhiều khối có bổ trí thiết bị thoát nước kiểu ông khói đã cải thiện được

tỉnh hình dòng thắm qua đập.

“Thống kê một số đập dit, đá lớn ở Việt Nam

TT Tình — [ LaạiĐập | Himax (m) | Năm hoàn thành

1| Suỗi Hai — |HàTây Dit FD 1964

2[ĐaNhm [Lim Ding | Dit 38 1963 3| suối Hai — | Hà Tây Dit 29 1964

4| Thượng Tuy | Ha Tin it 25 1964

3[TháeBà | Yen Bai Di 45 1964(XD)

6| cảm; Quảng Bình [Dit 30 1965

T [Ta Keo LangSon | Đất 35 1972

3| Cẩm Sơn —_ | Bie Gian Dit a5 1914 9| Vục Thông [Ha Tin Dit lợn 0| Đảng Mo — | HàTà Dit lợn

1 [Tién Lang | Quang Binh | Đất Ts

12 [Pa Khoang — |LaiChâu Dit 1978

13 [Hoa Bioh |HòaBinh | Đưđã | 12 1978XD)

14 YênM: Thánh Hoá | Dit 1980

15| Yen Lip — |QuảngNinh| Divi | 40 1980

16] Vinh Trinh | Quing Nam | Dat 3 1980

I7|NHMột — |[BmhDịh | Dứt 325 1980

18| Ligt son | Quing Ngai | it Fa 1981

19] Pha Ninh | Quang Nam | Đất 40 1982

Thai

Nii Cốc — | Nguyên it Pa 1982

Xa Huong | Vinh Phic | Đặt 4 1932

Sing Mye [Thanh Hod | Đất 334 1933

Quit Đông | Quing Nin | Dit 1983

XaHương |VinhPhúc | Đặt 4 1984

Hod Trung | Di Ning Dit 26 93

HỏiSm | Binh Dinh | Đặt 29 1985

e |TNnh | Đất 28 1985

Gia Lai Dit 21 1085

Lương Văn Ngự - lớp CHI7C _ -12-_ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thấp

2 NaMa [Bak Dah [Die] 30 T6

37 Phi Xuin |PMuYn | ĐứC | AM 1996 38] Song Réc |HaTmh | Dit | 268 1996 39] Thuja Ninh [Binh Doh | ĐíC | 292 1996 40] Ding Nghe DiNing | Đặc | 23 1996

41 [Sin Qui | Binh Thuin | Đi | 40 97

S1[ Hi Ding [Quing Ninh | ĐÁ | 30] Dang nim

52 Cia Dat [Thanh Hoa | Đáđô | 1S | — Dang ty dg

ð|Mihah |ETHml | ĐÍC | 56 | Dangady dng

Re tông

3| Nhớc trong “| QuảngNgai | dims | 72 | Dang ay dung

5ø|HoaSm |KhahHba | Dit | 29 | Dang nly dim

Bèiông 56|ĐhBih |BmhĐbh | dimiin | S50 | Dangxiy dim

5 ung acuik | Dà | 32 | Dang viy dai

1.2 Đặc điểm chung của nền đập dâng nước ở Miền Nam

‘Nam Trung Bộ, Đông Nam Bộ và Tây Nguyên thuộc khu vực Trường Son

‘Nam, có cầu trúc địa hình, địa mạo khá phức tạp, bao gồm một hệ thống núi vàcao nguyên với những thung lũng và đồng bằng giữa núi Địa hình cao nguyênnhiều bậc là dạng đặc trưng nhất của bộ mặt khu vực này, từ độ cao trên 1.500m

của sườn tây day Trường Sơn như cao nguyên Da Lạt với đỉnh Ngọc Linh cao

Lưng Văn Ngự ~ lip CHI7C _ -13-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

tới 3.143m và thấp dần về phía Đông giáp với biển Đông, thuận chiều đón gid

‘Tay Nam,

Mang sông suối phát triển dày đặc và có quá trình xâm thực mạnh, do độ

đốc địa hình đáng kể Day núi Trường Sơn Nam là phân thủy giữa lưu vực sông

Mê Kông và các hệ thống sông đỗ về Biển Đông như Sông Ba, Sông Đà Ring,

Sông Đồng Nai, còn dong sông chính đỗ vẻ phía Tây nhập với sông Mê Kông la

sông Sẽ Rê Pok (Sẽ San) Đặc điểm cơ bản của hệ thống sông suối trong khu.vực nghiên cứu là trắc diện dọc chưa dat được trạng thái cân bằng, lòng sông códang phân bậc rõ ring và nhiều ghénh thác Sông thường được chia thành bađoạn chính có độ đốc khác nhau : đoạn miền núi, đoạn qua miễn cao nguyên và

đoạn qua vùng đồng bằng bóc mòn Pediment Ở ct

chuyển xuống Pediment thường tạo thành hi

Các thung lũng sông miễn núi thường hẹp và có sườn d „ đây sông tro đá

gốc, đá tảng, cuội sỏi, nhưng khi dé ra bÈ mặt cao nguyên hay bề mặt đồngbằng thì thung lũng sông thường mở rộng, tạo vùng bồi tích rộng nhưng thường

là không dày, phủ trực tiếp lên trên các bé mặt bóc mòn phong hóa cổ, đôi khi

phủ trên trim tích Neogene hay Basalt

Các cao nguyên và bình sơn nguyên phan bổ ở nhiều độ cao khác nhau, tir

300 - 400m đến 1.500 + 1.700m và có tuổi khác nhau từ Paleogen đến Đệ Tứ

“Chúng là mặt bán bình nguyên Peneplain hoặc tiền sơn nguyên Pediment có vỏ

phong hóa diy tới 50m Nhìn chung các cao nguyên thuộc khối ting nâng cao

chú yếu có Basalt tudi cô hơn, còn các khối tảng nâng yếu là Basalt trẻ hơn Caonguyên Đà Lạt được giới hạn ở tat cả các phía bởi vách đốc, gồm hai bề mặt có.cao độ 1.700 + 1.900m và 1.300 + 1.600m được thành tạo từ cuối Paleogen đếnMiocene Còn các cao nguyên khác, ma thực chat chưa phải là cao nguyên điểnhình, thường là các bề mặt Basalt được tích tụ trong các thung lũng, hd cổ hoặcPediment Các bề mặt đó được hoạt động tân kiến tạo nâng lên dạng vòm hoặc.bậc và đều bi chia cắt mạnh Về hình thái chúng có thể được chia thành haikiểu: kiểu thứ nhất là các bề mặt nằm ngang được giới hạn một phía là sườn núi

Lưng Văn Ngự ~ lip CHI7C _ -14-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

bậc cao hơn và một phía là sườn vách chuyển xuống bậc thấp hơn như cao.nguyên Di Linh, Kon Plông, Ma Drak; kiểu thứ hai có bé mặt dạng vòm, nổicao ở giữa và dốc thoải dần ở xung quanh như Pleiku, Buôn Mê Thuột, ĐăkNông.

ia Ang thi trừ phần đồng bằng ven biển, khu vực nghiên cứu gồm hai

lớn là các đá

ôi địa chất lớn là khối nâng Kontum với đặc điểm phân bổ phải

cỗ và khối hoạt hóa Mezozoi muộn- Kainozoi sớm Đà Lạt với đặc điểm phân bổ

rong rãi trim tích lục nguyên J,; và các đá trẻ hơn.

Theo đặc điểm cấu tạo dia ting, nền địa chất miền Đông Nam Bộ có thểchia ra các loại chủ yếu theo nguồn gốc là đất Aluvi và đất sườn tản tích hoặc

đất tin tích trên các loại đá gốc khác nhau Các loại đất thường gặp ở Miễn

‘Nam có thể chia ra làm 6 nhóm sau:

Nhóm 1: at tram tích sông cổ và trẻ (aQ) phân bố ở các thung lũng sông :

Gồm Aluvi cổ phân bố ở các thung lũng sông lớn: Sông Pô Cô, SôngĐồng Nai ; Aluvi hiện đại gồm các tram tích lòng sông bãi bồi và các bậc.thêm, Chúng thường cấu tạo bởi các loại đắt sét hoặc á sét phân bé trên các bậc

thêm s thường từ (15235)%ng với độ dày thường nhỏ hơn Sm, Hàm lượng ss

có thể sử dụng để dip đập đồng chất hoặc lõi của đập không đồng cl Trong

„ đất Aluvi phát triển ở các bậc thêm dọc sông sui

thực miễn núi rit hẹp, trữ.lượng ít Phan lớn điện tích được canh tác nên chỉ khai thác được một ít trong

lồng hồ trước khi ngập nước.

Cie trầm tích sông hiện đại phân bố ở lòng sông và bãi bồi, chúng chưa.được cổ kết tự nhiên tốt Thành phần chính là bùn sét, bùn sét pha, cát rời kémchặt Khảo sát từ lớp mặt trở xuống, tính chất cơ lý của các lớp như sau:

* Lớp 1: Bùn sét, bùn a sét, Với các chỉ tiêu cơ lý như sau:

~ Dung trọng tự nhiên: _ y„ =(1,41,7) Tim’,

Lương Văn Ngư ~lớp CHI2C ~15-.- Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Phan dưới của lớp 2 là các tram tích cỗ hơn vả cố kết tốt hơn

"Nhóm 2: Sườn tàn tích (edQ) và tin tích (eQ) trên đá Bazan trẻ (BQ,

Phân bố rộng rãi ở Xuân Lộc, Long Khánh, Vĩnh Cửu tỉnh Đồng Nai,lớp nay thường có chiều day khá mong (nhỏ hơn Sm) và thường có lẫn đá tingchưa phong hóa hết bên trong Vì thời gian phong hóa ngắn nên đá chưa bị

phong hóa triệt để thành dit, do đó lớp đất nảy thường có lẫn đá dim sạn, đá

cục với mức độ rắn chắc không đều, phần dưới lớp phủ này là đá Bazan lỗ rỗngxen kẹp đặc xit có chiều dày phân bố không đều Tính chất cơ lý của tầng địa

phủ (edQ không phân chia) như sau:

~ Dung trọng tự nhiên: _ y„ =(1,68+1,73) Tim’,

Nhóm 3: Sườn tàn tích (edQ) và tàn tích (eQ) trên đá Bazan cỗ (BN; -Q);

Có nhiều ở tinh Bình Phước và hầu hết Tây Nguyên, xuất hiện rải rác ởĐồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu, bề dày phong hoá thường khá lớn, từ 10 đến 30n

tuỳ thuộc vào vị trí địa lý và địa hình Đá gốc thường là đá Bazan đặc xit xen it

Bazancó lỗ rồng Các đơn nguyên theo thứ tự từ trên xuống

Lương Văn New - lớp CHI7C -16-_ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thấp

~ Lớp 1 (edQ): Sét mau nâu đỏ lẫn khoảng 5% sạn Laterit, dạng hình cầucứng chắc, chiều dày trung bình từ (2 + 5)m, ở dạng tự nhiên đất có độ âm và hệ

số rỗng cao, độ chặt thấp, có các chỉ tiêu cơ lý như sau

~ Dung trong tự nhiên (1,5521,65) Tím”

- Độ sé:

~ Gốc ma sắt trong:

~ Hệ số thắm K=10

~ Lớp 2 (eQ): Sét mu nâu đỏ lẫn khoảng (20* 60) % san Laterit, Laterit

cứng chắc, kích cỡ từ (I+ 3)em, chiéu diy trung bình từ (2 + 4)m, lớp này cómặt không thường xuyên trên mặt cắt, xuất hiện nl ở nơi có địa hình cao như.

Bình Phước, Lâm Đồng (cao trình >190m) Ở những nơi thấp hon chỉ có mặt rải

rác ở một số mặt cắt, như ở Đồng Nai, Bà Rịa - Vũng Tau Lớp 2 khác lớp 1 ởthành phan sỏi sạn nhiều hơn, nên độ ẩm nhỏ hơn, độ chặt cao hơn, có các chỉ

tiêu cơ lý như sau

~ Dung trọng tự nhiên: _ y„ = (1,7+1,8) Tim’,

~ Dung trong tự nhiên: _ ÿ, (15:16) Tim’,

- Độ sét: B<00.

Lưng Văn Ngự ~ -1- lip CHITC “Chuyên ngành: Xây đụng công trình thấy.

Phân bố rộng rãi và khá liên tục tạo thành các khoảng không gian lớn,

loại đất này có chiều dảy phong hóa khá lớn, có mặt ở nhiều nơi thuộc miễn

Đông Nam Bộ (Bình Phước, Đồng Nai ) Đặc điểm của ting phong hoá này

là nếu phân bổ trên những vùng đổi thoải thi lớp mat (edQ) có lẫn nhiều dam

sạn laterit, nếu phân bố trên vùng sườn núi đốc thì ham lượng laterite khôngđáng kẻ Tong chiều dày trên toàn mặt cắt từ (8 + 15)m Mặt cắt đại diện bao.gồm các lớp như sau

+ Lớp 1 (edQ): Sét màu nâu đỏ, ít đốm trắng lẫn (30 + 70)% dim sạnlaterit, chiều dày trung bình từ (2 + 3)m

Lương Văn Ngự - lớp CHI7C

18-Chi tiêu cơ lý của lớp đất

~ Dung trong tự nhiên

laterit, nằm dưới lớp 1, chi day trung bi

Chỉ tiêu cơ lý của lớp di

aya = 0,015 = 0,025 em/kG

K=105+ 107 emis, Sườn tàn tích (edQ) va tàn tích (eQ) trên xâm nhập (Granit,

Lưng Văn Ngự ~ lip CHI7C _ -19-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

Phan bố rộng rãi và khá liên tục tạo thành các khoảng rộng lớn (Bảo Lộc,Định Quán, Bình Thuận ) Trong lớp edQ của dit này thường có các tảng lin,

dung trọng khô thiên nhiên của dit không cao Các đơn nguyên theo thứ tự tir

trên xuống và tính chất có lý của khu vực như sau:

* Lớp I (edQ): Sét xám vàng, nâu đỏ, Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất:

Chi tiêu cơ lý của lớp đất

- Dung trọng tự nhiên: yy = (1,65=1,75) Tim’,

1.3 Khái quát về các vấn đề sự cố gây hư hỏng đập trên thé

Nam

1.3.1 Khái quát về sự cố công trình thủy lợi

Khi tìm hiểu các van đề về sự cỗ hư hỏng đập chúng ta cần quan tâm tớiđặc điểm của các công trình thủy lợi Các công trình đó có những đặc điểm

{quan trọng sau:

~ Cải tạo thiên nhiên, khai thác các mặt lợi va khắc phục các mặt có hại dé

Lưng Văn Ngự ~ lip CHI7C _ -20-_ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

phục vụ cho nhu cầu của con người

~ Phải thường xuyên đối mặt trực tiếp với sự tan phá của thiên nhiên, trong

đó có sự phá hoại thường xuyên và sự phá hoại bắt thường

- Là kết quả tổng hợp và có quan hệ mật thiết về lao động của rất nhiều

người trong nhiều lĩnh vực, bao gồm từ công tác quy hoạch, nghiên cứu khoa

học, khảo sát, thiết kế, e! é tạo, thi công, đến quản lý khai thác, v.v

~ Chưa đựng rất nhiễu lĩnh vực khoa học kỹ thuật xây dựng khác nhau

~ Vốn đầu tư thường rit lớn

- Thời gian dé ra đời một công trình thủy lợi phải mắt nhiễu năm, và hing

chục năm đối với công trình lớn Tudi thọ công trình là hàng chục đến hang

"Những đặc điểm trên có ảnh hưởng trực chất lượng của công trình.thủy lợi u để xảy ra kém chất lượng ở bắt kỳ khâu nào, trong thời gian

nào cũng có thé dẫn tới sự cổ lớn hoặc nhỏ Điều đó cũng có nghĩa là sự cổ các

công trình thủy lợi thủy lợi có quan hệ mật thiết với những đặc điểm đã nêu trên

Sự cố các công trình thủy lợi có những đặc điểm:

- Do một hoặc nhiều nguyên nhân gây ra, trong đó có khảo sát (địa hình,

(thủy công,

địa chất công trình, địa chất thủy văn, thủy văn công trình), thiết k

), chế tạo lắp đặt, thi công và quản lý khai thác Tuy nhiên thực tế

ién là: Khảo sit, thiết k thi công.

- Sự cố lớn thường xảy ra đối với các công trình thủy công (đập dat, cống

lấy nước, tràn xa 10)

- Sự cố xảy ra không phải chỉ có ngay sau khi hoàn thành công trình màthường là sau nhiều năm Tuy nhiên sự cố lớn và nghiêm trọng thường xảy ra

khi gặp lũ cực lớn va trong quá trình thi công (vỡ đập Sông Mực - Thanh Hóa,

sự cổ 3 lần vỡ đập Suối Trầu - Khánh Hòa, đập Cả Giây - Bình Thuận)

- Những sự cố lớn và nghiêm trọng thường xảy ra đột ngột, trong một

thời gian rất ngắn, không kịp ứng phó

- Hậu quả do sự cổ gây ra thường là nghiêm trọng, việc xử lý rit tốn kém

Lưng Văn Ngự ~ lip CHI7C _ -21-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

gây ra tổn thất lớn về tinh mạng, tai sản của nhân dân va tai sản quốc gia có ảnhhưởng xấu về kinh tế và tình hình xã hội

1.3.2 Đặc điểm làm việc của đập đắt

Đập đất là công trình dang nước, xây dựng bằng các vật liệu địa phương

(đất, đá) nên trong quá trình khai thác đập đất mang những đặc tính sau:

= Đập đất là loại đập không tràn có nhiệm vụ dâng nước và giữ nước.trong các hỗ chứa hoặc cùng với các loại đập khác tham gia nhiệm vụ dângnước trong hệ thống thủy lợi

- Có khối lượng lớn và chịu tác dụng của ngoại lực khá phức tạp, nên

thân đập cần đảm bảo điều kiện chịu lực Đặc biệt phải đảm bảo điều kiện ổn

định chống trượt của hai mái dốc và nên

~ Mái đập thượng lưu thường xuyên chịu tác động của gid, sóng trong hồ,mưa gây sat lở làm giảm khả năng ổn định của công trình Vi vậy mái đập đắtthường có các biện pháp gia cố dé bảo vệ

~ Dòng thắm trong thân đập không chi làm giảm kha năng ổn định chống.trượt của mái mã nó còn có thé gây ra xói ngằm làm hư hỏng công trình Dongthấm xuất hiện ở cả trong thân đập, nền đập và vai đập, tại các vị trí tiếp giáp

cửa ra do gra ent của dòng thắm lớn thường gây ra hiện tượng trôi đất, vì vậy

kết cấu đập phải bố trí các thiết bị lọc ngược trong thân đập hoặc mái hạ lưu.đập.

~ Theo thời gian đập còn bị lún xuống do tác dụng của tải trọng bản thân

đập và do quá trình cố kết thấm

1.3.3 Đặc điểm về sự cố của đập đất

1 Lũ tran qua đỉnh đập

Do các nguyên nhân sau đây gây ra

- Tính toán thủy văn sai

- Cửa đập tràn bị kẹt

~ Lũ vượt tan suất thiết kế, không có tràn dự phòng

- Dinh đập đắp thấp hơn cao trình thiết kế

Lưng Văn Ngự ~ lip CHI7C _ -22-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

2 Sạt mái thượng lưu

Do các nguyên nhân sau đây gây ra

~ Tính sai cấp bao

- Biện pháp gia cố mái không đủ sức chịu đựng sóng do bão gây ra

- Thi công lớp gia cé kém chất lượng,

- Dat mái thượng lưu đầm nện không chặt hoặc không bat mái

3 Tham mạnh hoặc sti nước ở nền đập

Doe: nguyên nhân sau đây gây ra

~ Đánh giá sai tình hình địa chất nền, để sót lớp thấm nước mạnh không,

được xử lý.

pháp xử lý nền không đảm bảo chat lượng

lượng xử lý nền kém: Khoan phụt không đạt yêu cầu; bóc không

sạch lớp ‘h; thi công chân khay, sân phủ kém dẫn đến thủng lớp cách

nước.

~ Xử lý tiếp giáp nền và thân đập không tốt do thiết kế không dé ra biện

pháp xử lý, hoặc do khi thi công không thực hiện tốt biện pháp xử lý.

4 Tham mạnh he si nước ở vai đập.

Do các nguyên nhân sau đây gây ra

+ Thiết kế không dé ra các biện pháp xử lý hoặc biện pháp xử lý dé rakhông tốt

- Không bóc hết lớp phong hóa ở vai đập

~ Đầm nện đất trên đoạn tiếp giáp ở vai đập không tốt

~ Thi công biện pháp xử lý tiếp giáp không tốt

5, Tham mạnh he siti nước mang công trình

Do các nguyên nhân sau đây gây ra:

- Thi kế đề ra biện pháp xử lý hoặc biện pháp không tốt

- Đất dip ở mang công trình không đảm bảo chất lượng: Chất lượng đấtdip không dược lựa chọn kỹ, không dọn đẹp vệ sinh sạch sẽ để vứt bỏ các tapchất trước khi đắp, đầm nện không kỹ

Lưng Văn Ngự ~ lip CHI7C _ -23-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

- Thực hiện biện pháp xử lý không đảm bảo chất lượng

~ Hong khớp nỗi công trình

- Cổng bị thủng

6, Thắm mạnh be ặc sii nước trong phạm vi thân đập

Do các nguyên nhân sau đây gây ra:

~ Bản thân dai đập có chất lượng không tốt: ham lượng cát, bụi damsạn nhiều, hàm lượng sét ít, đất bị tan rã mạnh

~ Kết quả khảo sát sai với thực tế, cung cấp sai các chỉ tiêu cơ lý, lực hoc

do khảo sắt sơ s i, khối lượng khảo sát thực hiện it, không thí nghiệm day đủcác chỉ tiêu cơ lý lực học edn thiết, từ đó đánh giá sai chất lượng dat dip

- Chọn dung trọng khô thiết kế quá

đất yết ngang trong suốt cả bề mặt lớp đảm

~ Thiết kế va thi công không có biện pháp xử ly khớp nối thi công do phân

đoạn đập để đắp trong quá ih thí công

~ Thiết bị tiêu nước bị tắc

trong thân đập do chênh lệch đột biển vẻ địa hình

~ Dit dip đập có tính lún ướt hoặc tan rã mạnh nhưng khi khảo sát khôngphát hiện ra, hoặc có phát hiện nhưng thiết kế kết edu đập không hợp lý

Lương Văn Ngự - lớp CHI7C -24-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thấy

8, Nút đọc đập.

Do các nguyên nhân sau đây gây ra

- Nước hồ dâng cao đột ngột gây ra ải trọng trên mái thượng lưu tăng đột biến

- Nước hỗ rút đột ngột gây ra giảm tải đột ngột trên mái thượng lưu,

~ Nền đập bj lún trên chiều dai dọc tim đập

- Đất dip đập khối thượng lưu có tính lún ướt hoặc tan rã mạnh nhưngkhông khảo sát phát hiện ra hoặc có phát hiện ra nhưng thiết kế kết cấu đập

không hợp lý

9, Nứt né sâu ặt hoặc mái đập

Do đất đắp đập thuộc loại trương nở tự do mạnh

10 Trugt sâu mái thượng lưu

Do các nguyên nhân sau đây gây ra

~ Bão lớn sóng to kéo dai, đầu tiên phá hỏng lớp gia cố, tiếp đó phá khốiđất ở phần thượng lưu thân dap

~ Nước hỗ rút đột ngột ngoài dự kiến thiết kết

lập không đảm bảo các yêu cầu của thi

kế chọn tổ hợp tải trọng không phủ hợp với thực

kế chọn sai sơ đô tính toán 6n định

- Chat lượng thi công đắt đắp đập không đảm bảo yêu cầu thiết kế

- Địa chất nền đập xấu không được xử lý

11 Trượt sâu mái hạ lưu

Do các nguyên nhân sau đây gây ra

của thiết kế do khảo sát đánh giá khôngđúng với thực tẾ

- Sức bén của đất đắp đập kém hon so với dự kiến của thiết kế do đánh giásai các chi tiêu về chất lượng dit

- Nền đập bị thoái hóa sau khi xây dựng đập nhưng khi khảo sit và thiết kế

đã không dự kiến được

Lương Văn Ngự - lớp CHIT -25-_ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thấp

~ Thiết kế chọn sai tổ hợp tải trọng

~ Thiết kế chọn sai sơ đồ hoặc phương pháp tính toán

- Chất lượng thi công đất đắp đập không đảm bảo

- Thiết bị tiêu nước bị lâm dang cao đường bão hòa

- Tiêu thoát nước mưa trên mái hạ lưu không tốt, khi mưa kéo đài toànthân đập bị bão hòa nước ngoài dự kiến của thiết kế

1.3.4 Một số sự cố đập đất đã xây ra ở Việt Nam

Bảng 1-2: Bảng thống kê một số sự cố đập ở Việt Nam

Biện pháCông trình | Địa điểm Sự cổ (năm), Nguyên nhân -

khắc phục

~Khom phụt xử ly

-V0 180m đập | Chủ yéu do khảo sắt | thắm nền dp

Hỗ Huygn Cam | ieclnetiy lub ằằann

tt phi cổng iy | tiết kế không hop |- Lựa chon ini kết

Suối Hành | Ranh Tỉnh p iy rene h ,

: nước bat hiểu kinh sâu đập

(Đập đấ) - | KhánhHòa

-Năm 196 [nghiệm = Chọn hi ch tiêu

cơ lý dit dip đập[BSiMiaRfvat |= Chon a dt dipcôn đập, kết cấu đ

~ 3 lần sự cỗ vỡ ° ù "

h = Thiết kế chưa đạt đạp chính I

nỗ HuyệnNih | EPS chỉ iu đ

"Š ` na

4 hi ~ Năm 1977, P pups

(Đập đấ) | KhánhHòa tip giấp mang côn

ain Đơn ao | SPs mnesine

năm 1983 n

- Thi công chưa dim

bảo chất lượng

The Kế Khảo st] Clas THERE DS

chưa đánh gi h — | sung ting lee ngược

Ha Phi — | Huygn Tam |-Siinước mạnh | khảnăng thắm nước |tổt phía ngoài phạm

Ninh Kỳlinh — |đậphính —— |nồnđệp vi chân đặp hạ lưu,(Đipđấ) |QuảngNam |-Nim1979 | -Thicéng: Chin - |chọysuốtchẩnđặp

khay chống thắm có | Lin 2: Lim 2d một số đoạn thi |lọcxuyên qua lop

Lương Văn New - lớp CHITC -26- “Chuyên ngành: Xây đụng công trình thấy.

sông không dam bao

Hồ Huyện Như thay đổi phương ấn

ong qué win | Xử ý ại mong đập

sing Mục | Xuan sinh dẫn dng, để nước

7 - Năm 1978 eee ees

vodip

|= Dom vi thi cing sĩdụng đt dip độ

-Thấm dip | Khong dng quy h

măng sốt vào thin

Hồ ` ashen |

: sien Bắc |-Thimeua dap halssasas, | Khô hôn ip

0 uyên Bắc | -Thim quađập | - Do lin nén va

` aban | tai đoạn đập bị sự

sắc năm thi công -Ắtiên toàn tuyển

BNN&PTNT dang | Đangchữÿ Kiba kt

Hỗ Huyện ~ Vỡ đoạn đập điều tra nguyên luận về nguyên Cửa Đạt — |ThườngXuẩn|chínhphíabở — |nhân(nhànđịnhaơ |nhân

(Đipdáđổ | inh Thanh [hữu bộ do 0 dẫn đồng

bản mã) — |Hóa - 1072007 thi công vượt quá

tần suất thiết kế,

Lưng Văn Ngự ~ lip CHI7C _ -27-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

công trình

- Xi lý chẳng xói ngầm cơ học: Vùng nguy hiểm về xói ngằm là chỗ dòng

thắm thoát ra hạ lưu Để chống xói ngằm cơ học cần phải làm thiết bị thoátnước dang ting lọc ngược

b) Xói tiếp xúc

~ Hiện tượng: Khi dòng thắm chảy song song với mặt phân cách các lớpvật liệu hạt rời, nếu cắp phối hạt của các lớp không hợp lý vả gradient thắm đủlớn thi sẽ xây ra hiện tượng các hat của lớp nhỏ bị cuốn trôi vào khe hở của lớphạt lớn và bị trôi theo dong thấm

~ Để đề phòng xói tiép mic, cần chọn hệ số chuyển tiếp cỡ hạt của các lớp

kể nhau Thường chọn hệ số š< 3=10 (Phụ thuộc vào tỷ số đường kinh bình

quan của lớp hat lớn (Dp) và đường kính bình quân của lớp hạt nhỏ (d))

©) Đàn đất do thắm (Đẩy trồi dat)

~ Hiện tượng: Đây trồi đất xảy ra trên nên đất dính, tại vùng cửa ra của

dong thắm, khi áp lực đẩy ngược của dòng thắm vượt quá lực giữ khối đất(trọng lượng bản thân, lực dính và ma sát với các khối xung quanh)

Trị số gradient thắm giới hạn của day trồi đắt: J„ = ”+-(I-ø)_ (1-1)

z

Trong đó: — -y:: Trọng lượng riêng của đất khô

~ y: Trọng lượng riêng của nước

~ n: Độ rỗng của đất nền

Lưng Văn Ngự ~ lip CHI7C _ -28- _ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

Trong thực tế tại vùng cửa ra của dong thắm nếu J„„ > J„› thì khối đất sẽ bịday trồi từ dưới lên trên, làm công trình bị mắt ôn định

~ Phòng chống day trôi đất: Giảm J,, và có thé trực tiếp làm ting gia trong

ở khu vực cửa ra

4) Đàn đất tiếp xúc

- Hiện tượng: Đôi với at dinh, khi thié ing gia trọng đẻ tránh hiện

tượng day trôi đất cả mảng lớn ở hạ lưu, Nếu tang gia trọng cá tạo bằng vậtliệu hòn lớn và giữa các hòn có khe hở thì đồng thắm có thé day bong từng phầnđất nền tại các vị trí khe hở Đó là hiện tượng đùn đắt tiếp xúc

~ Phòng chẳng hiện tượng đùn đất tiếp xúc: Cần hạn chễ khe hở giữa cáchòn của ting gia trọng bằng cách đặt một lớp đệm trung gian bằng cuội hoặc

dam dang ting lọc ngược

©) Các biến hình thắm đặc biệt

Ngoài các biến hình thấm thông thường, trong môi trường thắm còn có thể

đặc biệt do tồn tại khe hở, khuyé

xảy ra các biến hình thắt tật trong đó, Các khe hở khuyết tật này được hình thành do nhiều nguyên nhân khác nhau: (xói

ngầm, lún không đều, vết nứt trong dat, rễ cây mục nát, động vật dao hang )

Vị trí các khuyết tật có thể ở bất cứ chỗ nào trong miễn thấm và nói chungkhông thể dự kiến được

Khi trong nền hay công trình có tồn tại các khe hở, khuyết tật như vậy,đưới tác dụng của cột nước thắm sẽ hình thành các hang thắm tập trung Dongthấm sẽ di theo con đường ngắn nhất nối các hang thắm tập trung, khi đó chiềuđài đường thấm bị rút ngắn, gradient thấm tăng nhanh, khả năng phá hoại của

biệt,

dong thấm là rất lớn Dạng phá hoại nảy của dong thấm gọi là phá hoại đặc

không thé dự kiến được vị trí, quy mô và mức độ hư hong của nền và công, trình.

Để kiểm tra khả năng phá hoại đặc biệt của nén va công trình, chỉ có thể sử.dụng các đại lượng gradient thắm trung bình cho toàn miễn, gọi là độ bền thắm.đặc biệt hay độ bền thấm chung:

Lưng Văn Ngự ~ lip CHIC -29-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

Jk <Kxcr (q2)

Trong đó: - Jx: gradient thắm chung của nền hay công trình

- Ixcr: gradient thắm chung cho phép của nền hay công trình

(phụ thuộc vào loại đất và cấp công trình, có bảng tra)

Tri số Jx đối với nền đất công trình có thể xác định theo phương pháp do Viện

nghiên cứu khoa học Thủy lợi toàn liên bang - VNIIG (Liên Xô cũ) đẻ nghị:

Hn

Jk Tye (3)

Trong đó: - H: Cột nước thắm

~ Tụ: Chiều sâu tính toán của nền

~ BG: Tổng hệ số sức cản tại các bộ phận của miễn thắm

1.4.2 Sự cố đập do biến dang thắm gây ra ở nước ta

Theo thống kê của GS,TS Phan Sỹ Kỳ về sự cỗ một số công trình thủy lợi

ở Việt Nam thì sự cố do thắm chiếm 15,06 % (xét riêng những hồ chứa lớn

chiếm tới 31,11%)

Bang 1-2 thống kê một số sự cổ đập ở Việt Nam cho thấy sự cỗ do nguyên.nhân tha ảnh hưởng rit lớn tới an toàn đập đất Don cử như sau:

ối Hanh:

- Xói ngằm chân khay: do không có lớp lọc nên không ngăn chặn được

tình trạng xói ngim đổi với chân khay

~ Không dé ra biện pháp xử lý nên đập: các khe nứt ở nên đập không được

bịt kín, đặc biệt là các khe nứt lớn tới 3-4em trở thành các đồng chảy ngầm

trong nén đập tir thượng lưu về hạ lưu khi +h nước Phan đất đáy đập tiếpxúc với các kế nứt sẽ bị xói xói rửa kéo trôi nhất là đối với loại dat có tính tan rã

mãnh liệt khi bão hòa nước như đập Si

đất xây ra rất nhanh và hình thành các hành lang ngằm

Hành, thi quá trình xói ria kéo trôi

nước chảy trong

thân đập góp phần gây ra sự cổ

+H

Lưng Văn Ngự ~ lip CHIC -30-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

- Sự cố lần thứ nhất do dòng thắm chảy men theo vách cống Lim vỡ một

đoạn đập dai trung bình 18m

~ Sự có lần thứ hai đòng thấm chảy qua lớp đất ở cao trình +22 do thiết kế

chọn dung trọng khô thiết kế không đúng va thi công dim nén không đảm bảo

làm vỡ đoạn đập đài 50m

~ Sự cỗ lần thứ ba do hình thành tuyển hang thắm từ thượng lưu về hạ lưu

ở ving tiếp giáp giữa sườn đồi bên phải và thân đập Rét may là sự cổ say ratrong quá trình thi công và ở phía sườn đồi cao trình gần đỉnh đập nên không

gây vỡ đập nhưng phải đào toàn bộ phần đập phía vai đắp lại

+ Hỗ Phú Ninh:

sự ‘ii nước mạnh ở đập chính do một mạch nước từ kẽ nứt trong nền

đá, mạch nước này liên thông với nước trong hỗ Quá trình khảo sát đã không

phat hiện được dé xử lý nền

Vue Tròn:

- Sự cố thắm qua đập chính làm ướt sũng mái hạ lưu với chiều dai 630m

Để an toàn cho đập phải tiễn hành khoan phụt thân đập đắt

Ngoài ra còn nhiều sự cố do thắm đối với công trình trần xả lũ, cống lấynước cũng gây ảnh hưởng đến đập, trong phạm vi của luận văn tác giả khôngtrình bảy hết được Với đặc thù công trình thủy lợi luôn luôn tiếp xúc với nước

vì vậy mà yếu tố dong thắm phải được quan tâm xem xét, tính toán én địnhthấm được đặt lên hàng đầu

1.5 Các phương pháp tính toán thấm qua nền thủy công nay

1.5.1 Thắm qua nền đồng chất dưới đáy công trình

Lương Văn Ngự - lớp CHI7C _ =31-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thấp

15 Phương pháp thực nghiệm

+ Phương pháp tương tự Darey ~ Poison + Phương pháp thí nghiệm máng kính trên mô hình cát + Phương pháp thí nghiệm trên mô hình khe hẹp Hele ~ Shaw + Phương pháp thí nghiệm tương tự thủy động.

1.5.1.3 Tính thấm bằng phương pháp sử dụng lưới thấm

1,4,1,3, Tính thắm bằng phương pháp sử dụng lưới thắm,

Lưới thắm được hình thành bởi hai họ đường cong trực giao nhau Các

đường cong nay thể hiện hình ảnh chuyển động của các hạt nước trong môi

Tai các vị trí đường ding, đường thé gần sát với nhau Li nơi có dòng thắm.

mạnh (gradient lớn), ngược lại tại vị trí các đường ding, đường thé thưa là nơi

có dong thắm

“Có thể sử dung các phương pháp khác nhau dé xây dựng lưới thắm:

+ Phương pháp giải ích + Phương pháp thí nghi + Phương pháp vẽ lưới bằng tay

1.5.1.4 Tính thấm bằng phương pháp số

+ Phương pháp sai phân

+ Phương pháp phần tử hữu han1.5.2 Thắm qua nền không đồng nhất dưới đáy công trình,

Việc giải bài toán này có thể sử dụng một trong số sơ đồ sau đã cho kết

‘qua khả quan

Hệ số thấm trung bình

+ Dòng thắm chảy dọc theo các lớp.

+ Dòng thắm chảy thẳng góc với các lớp

Lưng Văn Ngự ~ lip CHI7C _ -32-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

'CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYETich sử phát triển của nghiên cứu thấm

| Giới thiệu chung

Những hiểu biết đầu tiên về sự vận động của nước dưới đắt phát sinh vào

thể kỷ 18 và liên quan đến tên tuổi của các nhà khoa học Nga nhưM.V.Lômônôxôp, D.Becnoulli, Euler Trong tác phẩm nỗi tiếng “ Về các lớp vỏ.trái đất” 1750 Lômônôxôp đã viết “ Nước dưới dat liên hệ chặt chẽ với đất đávay quanh Nước dưới đất là dung dich tự nhiên ở trạng thái tuần hoàn liên tục”

“Chính ông đã đặt cơ sở đầu tiên để phát triển khoa học về sự vận động của nước

dưới đất

Hiện tượng thắm của nước dưới đất trong môi trường lỗ rỗng được Darcy

nghiên cứu từ năm 1856, trên cơ sở thực nghiệm Darcy đã xác định quy luật

thắm của nước trong môi trường lỗ hồng, đó là định luật thắm đường thẳng

Lý thuyế

năm 1898, sau khi N.E.Jucôvxky công

hiện vào đầusuy rộng về sự vận động của nước dưới đất xuấ

tác phẩm “ Nghiên cứu lý thuyết vậnđộng của nước ngằm” Ông đã đưa ra khái niệm lực cản, lực khối lượng khi

thắm và lần đầu tiên ông đã đưa ra phương trình vi phân về sự vận động củanước dưới đất Chính Jucôvxky đã đặt cơ sở khoa học để tiếp tục phát triển lý

thuyết t

im 1904, Boussinesgue đã lập ra hệ phương trình vi phan không én định

và biện pháp tuyến tinh hóa phương trình.

Năm 1902, N.N.Pavlôpvxky đã đề nghị dùng phương pháp điện - thủy

động lực tương tự dé xác định các thông số của dòng thấm mà cho đến nay nó

vẫn là một trong những phương pháp hiện đại nhất áp dụng cho bao hòa đắt.Những vấn đề về lý thuyết vận động không ổn định đã được Boussinesque

nghiên cứu đầu tiên (1904) Phương trình vi phân vận động không én định do

ông thành lập cho đến ngày nay vẫn được coi như là phương trình vi phân cơ

bản của vận động không ổn định của nước dưới đất

Lưng Văn Ngự ~ lip CHITC ~_ Chuyên ngành: Xây đụng công trình thấy.

Ngây nay lý thuyết thắm vẫn không ngừng phát triển và được ứng dung

vào nhiều chuyên ngành khác nhau.

2.1.2 Tâm quan trọng của lý thuyết thấm

Sự vận động của chất long trong môi trường lỗ hồng hoặc khe nứt gọi là thấm Cách định nghĩa nay quá chung chung chỉ cho ta biết sơ lược đối tượng

nghiên cứu mà không cho ta khái niệm vật lý của hiện tượng thắm

Lý thuyết về sự vận động của chất lỏng (nước, dầu mỏ, hơi nước ) trongđất, đá nứt nẻ hoặc trong môi trường xốp nói chung, gọi là lý thuyết thấm Việcnghiên cứu vận động của chất lỏng trong môi trường đất đá có ý nghĩa quantrọng trong thực tế Nhiều vấn dé cần giải quyết bằng lý thuyết thắm như: Khai

thác nước ngim, khai thác dầu mỏ, rửa mặn bằng tiêu nước, tổn thất nước dothấm, nước mưa, nước tưới thắm vào mặt đất, thắm qua nền các công trình ngăn

nước.

Với công trình thủy lợi, lý thuyết thấm đóng vai trò quan trọng như cầnxúc định các đặc trưng của dong thắm qua đập dat, dé quai thi công hố móng,thắm vào hố móng, thắm dưới đáy công trình bê tông, thắm vòng qua vai đập,

thấm vòng quanh bờ Trong thiết kế công trình thủy lợi phải tính toán x:

định các đặc trưng của dòng thắm như áp lực thấm, lưu lượng thẳm, gradientcũng có nghĩa là giải quyết xong bài toán thắm, khi đó mới có đủ điều kiện để

đánh giá ôn định và độ bên công trình.

2.2 Môi trường thắm và nguyên nhân gây ra thấm

3.2.1 Môi trường thấm

* Môi trường đất và trạng thái của nước:

Môi trường đất là đối tượng chủ yếu được dé cập trong luận văn

- Môi trường đất là hỗn hợp nhiều pha: Pha rắn là các hat cốt đất, pha lỏng

là nước, pha khí là không khí trong lỗ rỗng giữa các hạt cót dat

- Nước trong đất có thé ở những trang thai khác nhau: nước ở thể hơi, nước

ở thể bám chặt, nước ở thé mang mỏng, nước mao dẫn, nước trọng lực

Lưng Văn Ngự ~ lip CHIC -34-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

Nước mao dẫn chứa đầy ở các khe rỗng của dat, chịu tác động của sức.căng mặt ngoài và trọng lực Nước mao dẫn có thể chuyển động trong đất và có.thể truyền áp lực

Nước trong lực (nước ngằm) là nước tự do chứa day ở tắt cả các khe rỗngcủa đất từ các thể tích rất nhỏ có thé chứa không khí Nước trọng lực chịu tác

dụng của trọng lực va nước ngằm, chuyển động được lả do tác dụng của tronglực, Nước trọng lực có thé truyền được áp lực

Nước trong đất có trạng thái liên tục chuyển động tạo thành dòng nướcngầm, hay còn gọi là dòng th Cũng giống như chuyên động của nước mặt,chuyển động của nước ngằm có thé coi là chuyển động có áp hay không áp

“Trong chuyển động không áp ở phía trên được giới hạn bởi mặt tự do còn gọi là

mặt bão hòa, áp suất tại các điềm trên mặt đó bằng hằng số và bằng áp suất khí

quyền (chưa xét hiện tượng mao dẫn)

Không khí trong lỗ rồng của dit ngoài tương tác với nước ở dang hơi,

không khí còn hòa tan ở trong nước, khoảng 2% thể tích nước.

Theo tinh chất bão hòa nước, môi trường nước thắm chia ra làm hai loại: đất bão hòa nước và đất không bão hòa.

Đất bão hòa, là môi trường chỉ bao gồm hai pha là cốt đất và nước chứadiy trong các lỗ rỗng Dat không bão hòa là hỗn hợp nhiều pha Ngoài ba pha:

cốt đất, nước, không khí thì mặt phân cách khí nước nơi ra sức căng mặt

ngoài, còn được xem là một pha độc lập thứ tư.

* Nước thấm qua môi trường đá nứt nẻ hoặc môi trường đắt đá hon lớn làdong thấm chảy rối không tuân theo quy định luật Darcy Trong luận văn nảy

chỉ điểm qua mà không đi sâu khảo sát

2.2.2, Nguyên nhân gây thấm

Nguyên nhân chính gây thấm trong đất bão hỏa nước là do thé chuyên

động của đỏng thắm hay chính là Gradient cột nước thắm Nguyên nhân gay

thắm trong đất không bão hỏa ngoài tác nhân chính 1a Gradient cột nước thủy

lực (bao gồm Gradient áp lực và Gradient cao trình) còn do Gradient độ ẩm

Lưng Văn Ngự ~ lip CHITC = Chuyên ngành: Xây đụng công trình thấy.

Gradient hút dính là Ua ~ Uw Trong đó Ua chính là áp lực khí lỗ rỗng Uw là

áp lực nước lỗ rỗng

* Thế chuyển động của dòng nước thấm

“Tổng năng lượng tại điểm A có thể biểu thị năng lượng trên trọng lượng, đơn vị được gọi là vị ế hay cột nước thủy lực

Tùy theo các yếu tố khác nhau mà người ta tiến hành phân loại dòng thấm

Dong thắm được phân loại như sau:

* Đồng thắm chảy rồi

Khi nước vận động trong. c lỗ rỗng và khe mit lớn của đá thì có dạng

chảy rối, tức là không tuân theo định luật thấm đường thẳng Loại dòng thấmnay xảy ra trong môi trường đất rời hòn lớn, môi trường cuội soi, đá hộc, đá

đăm và môi trường đá nứt nẻ.

* Đồng thắm chảy ting:

Lưng Văn Ngự ~ lip CHI7C -36-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

Tương tự thủy lực, lý thuyết thắm cũng dùng hệ số Raynôn giới hạn diễn

ra trạng thái chảy ting Lúc đó dòng thắm tuân theo định luật Dacry “ Lưulượng thắm tỷ lệ bậc nhất với Gradient thủy lực” theo Pavlôpxki thi:

na cua l5 +9/0Mỗi nhà khoa học theo kinh nghiệm của mình đưa ra một công thức để x:

định hệ số Raynôn nên giá trị Rey cũng khác nhau.

Trong thực tế, dòng thấm chảy ting xảy ra ở môi trường đất sét, đất 4 sét,đất cát, hạt cát min (đ<Immm), với điều kiện cốt dit không dịch chuyển

Dòng thắm được phân loại như sau:

a, Dong thấm én định

Dòng thắm được coi là én định khi các đặc trưng của dòng thấm như lưu

lượng Q, lưu tốc V, áp suất thủy động P, Gradient J không phụ thuộc vào thời

gian mà chỉ phụ thuộc vào các tọa độ không gian Các đường dòng cũng không

đổi theo thời gian và trùng với quỹ đạo chuyển động của chất điểm

5, Dong thắm không én định

Dòng thắm được coi là không ổn định khi các yếu tố đặc trưng của dòng

thấm không những phụ thuộc vào toa độ không gian mà còn phụ thuộc vào thời

gian Khi dòng thắm chuyển động không én định, ở mỗi điểm trong dòng tha

véc tơ tốc độ thay đổi theo thời gian, nên các đường dòng cũng thay đổi theothời gian Các đường dòng này cho biết hướng và các trị số của tốc độ ở những.thời điểm khác nhau trên nó tại một thời điểm cho trước (t;) Còn quỹ đạo vận.động của chất điểm là đường cong di chuyển của chất điểm ở những thời điểm

khác nhau (ty, t )

Do đồ khi chuyền động không én định đường dòng không tring với đường

quỹ đạo

Lưng Văn Ngự ~ lip CHI7C _ -37-._ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy.

2.3.3 Theo tính chất môi trường thắm

Theo tinh chất của môi trường thắm, có dòng thấm trong môi trường đồngnhất, không đồng nhất, đẳng hướng, không đẳng hướng Môi trường thấm có

thể được xác định là (6 hop của hai tính chất đồng nhất và đẳng hướng Ví dụmôi trường thắm đồng nhất đẳng hướng, đồng nhất không đẳng hướng, không

đồng nhất ding hướng, không đồng nhất không dang hướng

Khái niệm không đồng nhất dé chi mức độ thắm nước theo một phương

pháp xác định, không giống nhau theo tọa độ không gian trong môi trường, thấm Kh niệm ding hướng để chi múc độ thấm nước theo các hướng làkhông giống nhau

2.3.4 Theo đặc điểm, tính chất cia biên miền thấm

Dòng thắm được phân loại như sau:

quyển, thuật ngữ có áp được hiểu theo nghĩa có áp lực dư) Thắm qua đáy công

trình thủy lợi, qua ting cát dưới dé thông nước trực tiếp với sông thuộc loại

đông thắm có áp

b, Dòng thắm không áp

Khi biên trên của miền thắm là mặt bão hòa hoặc mặt dat thì dòng thắm.không bị giới hạn và là dòng thấm không áp Giao tuyến của mặt phẳng thẳng

đứng với mặt bão hòa tao nên đường bao hòa Trên mặt bão hòa áp lực nước

thắm bằng áp lực khí trời (áp suất trên mặt bão hòa bằng áp suất khí quyển,

thuật ngữ không áp được hiểu theo nghĩa không có áp lực dư) Trong trường

hop dong thắm ôn định thì đường bão hòa chính là đường đầu tiên thắm qua đề,qua thân đập dat, thắm qua bờ kênh, thắm vòng quanh bờ các công trình thủy

lợi là các dong thắm không áp,