Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu các biện pháp xử lý nền đập đất Hồ Duồng tỉnh Bắc Giang

Do thường xây đập trên các dòng sông, subi nên đặc diễm của nền đậpthưởng là các lớp phong hỏa, cuội sỏi, hoặc đá nit nẻ mạnh có độ mắt nướclớn...Do đỏ khi xây dựng dp dâng thường xả ra

LỜI CẢM ƠN Luận văn "Nghiên cứu các biện pháp xử lý nền đập đất hồ Duồng tỉnh Bắc

Giang" được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo Trường Đại

học Thuỷ Lợi, bạn bẻ đồng nghiệp, cơ quan va gia đình Có được thành quả nay là

nhờ sự truyền thụ kiến thức của các thầy giáo, cô giáo 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 luận văn xin được cảm ơn sâu sắc đối với thầy giáo hướng dẫn PGS.TS.Trịnh Minh Thụ đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo tham gia giảng dạy khóa cao học 19 trường Đại học Thủy lợi đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt cho tôi những tri thức khoa học quý giá.

Tác giả cũng xin cảm ơn Lãnh đạo trường Dai học Thuy lợi, khoa Sau đại học và Bộ môn Xây dựng Công trình thủy đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt

công việc nghiên cứu khoa học của mình.

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp

đã giúp đỡ, động viên, khích lệ dé luận văn tốt nghiệp được hoàn thành tốt đẹp.

Với thời gian và trình độ có hạn, luận văn không tránh khỏi những sai sót.

Rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp nhiệt tình của Quí thầy cô giáo và các

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu trích

dẫn là trùng thực Các kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa từng được người nào.

công bổ trong bit kỳ công trình nào khác

Lưu Xuân Chiến

MO ĐÀU

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE TINH HÌNH XÂY DUNG DAP Ở VIỆTNAM 41.1 TONG QUAN VE TINH HÌNH XÂY DUNG DAP Ở VIỆT NAM 4

1.2 ĐẶC DIEM KHÍ TƯỢNG THUY VAN Ở VIỆT NAM 7

1.3 DAC DIEM DIA CHAT CHUNG CUA NEN DAP DANG NƯỚC Ở VIỆT

NAM 8

13.1 Đất Aluvi 81.3.2 Đất sườn tàn tích va tàn tích trên nền đá Bazan 81.3.3 Đắt trên nền đá trim tích lục nguyên (bộ kết, cất kết 91.3.4, Đất trên nền đá phun trào (daxit, biolit, andnezit ) 101.3.5 Đất trên nền đá biến chat (Gonai) 10

1.3.6 Đắtrên nên đã xâm nhập sâu (Granit, Granodiort 0

1.3.7 Dit bồi tích lòng subi (cud, si, Hin đắt sét lô

14 KHÁI QUÁT VỀ CÁC VAN BE SỰ CÔ HAY HU HỎNG DAP 10

1.4.1, Khái quát về sự cổ công trình thủy lợi 101.42 Sự cổ dối với đập đất 21.5 TÌNH HÌNH SỰ CO DAP DE MAT ON ĐỊNH CUA NEN GAY NÊN 15KET LUẬN CHƯƠNG L 18CHUONG 2: CƠ SO LÝ THUYẾT -ss<<2-192.1, LICH SỬ PHÁT TRIEN CUA NGHIÊN CỨU THÁM 192.2 CÁC PHƯƠNG PHAP GIẢI BÀI TOÁN THÁM BANG LY THUYET CỎĐIỆN sold

2.2.1 Phương pháp cơ học chit ling 19

2.5 TINH UNG SUAT VA BIEN DẠNG CUA NEN THEO PHƯƠNG PHÁP.PTHH 23

2.5.1 Cơ sở của phương pháp PTHH dé giải bài toán 23

2.5.2 Các công thức tinh ứng suất 23

2.6 CÁC PHƯƠNG PHAP TINH TOÁN ON ĐỊNH NEN CÁC CONG TRÌNH

THUY CÔNG HIEN NAY 27

2.6.1 Nghiên cứu thực nghiệm 2?2.62 Nghiên cứu lý thuyết 22.6.3, Các phương pháp dũng mặt trượt giả định 31

2.7 TONG QUAN VE CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH ON ĐỊNH MALDOC 34

2.7.1, Cơ sở các phương pháp tinh ổn định trượt mái 3 2.7.2, Một số phương pháp tính én định mái theo phương pháp mặt trượt 35KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 40CHUONG 3 NGHIÊN CỨU CÁC BIEN PHÁP XỬ LÝ NEN

3.1 GIỚI THIEU CHUNG Al3.2 CÁC PHƯƠNG PHAP XU LÝ THAM TANG ÔN ĐỊNH 42

3.2.1, Nhóm các phương pháp gia cổ nền bằng thiết bj tiéu nước thẳng đứng

23.22 Gia ob nin bằng vải địa kỹ thuật 43.23 Nhóm các phương pháp gia cổ nỀn bằng chất kết dính 433.24 Nhóm các phương pháp vat ly gia cổ nén đất yêu 46

3.2.5 Dùng biện pháp thi công dé xử lý nền 46

3.3 CAC GIẢI PHÁP XU LÝ NHAM TANG KHẢ NANG CHONG THÁM CUA

AP DANG 4

3.31 Giải pháp chẳng thắm bằng tường nghiêng và sin phù 473.3.2 Giải pháp chẳng thắm bằng tường ring kết hop lai giữa 493.3.3 Giải pháp chống thấm bằng tường hào Bentonite Š0'3.3.4 Giải pháp chống thắm bằng khoan phụt 32

3.35 Giải pháp chẳng thắm bằng cọc xi mang - đất 33

CHƯƠNG 4 UNG DỤNG TÍNH TOÁN TÍNH TOÁN THÁM V,

CHON BIEN PHÁP XỬ LÝ NÊN CHO DAP DAT HO DUONG TINH BACGIANG 56

4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VE CÔNG TRÌNH s6

4.11 Vii địa lý s64.1.2 Đặc điểm địa hình, dia mạo Ving ling hồ và đầu mối 56

4.1.3 Điều kiện địa chat 58

4.1.4, Mục tiêu và nhiệm vụ của dự ấn 644.1.5, Ce thông số ky thuật chủ yếu và quy mô công trình 644.2 CƠ SỞ LY THUYET CUA PHAN MEM GEO-SLOPE 65

4.2.1, Giới thiệu phn mềm Geo - Slope 65

4.2.2 Tang quan về I thuyết “7 4.2.3 Mô hình hóa bãi toán 69

43, PHAN TÍCH THÂM, UNG SUAT - BIEN DANG CUA NEN THIEN NHIÊN

1 4.3.1, Mô hình hóa bài toán 74 4.3.2 Kết quả tinh oán 15 43.3, Nhân xét kết quả tinh toán T

44, PHAN TÍCH THÁM, UNG SUAT - BIEN DANG CUA NEN SAU KHI XỬ

444, Trường hop 5: Dùng tường nghiêng bằng đắt sét kết hợp đồng cit bệtông ở chân tường 83

KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHY LUC

DANH MỤC BANG BIEU

Bang 1.1: Một số hỗ dap lớn ở Việt Nam 5Bang 1.2: Hiện trang mot số đập trên địa bàn tinh Bắc Giang 7Bang 4.1: Cúc chi tiêu cơ lý đất đá nên dùng trong tỉnh toán 60Bằng 4.2: Cúc chỉ âu cơ lý VLXD đắt dùng trong tỉnh toàn của mỏ VLA, VIB và M10 7 63Bing 4.3: Điẫu chỉnh độ âm che bi (Webi) và dung trong khổ (geb) các lấp đất lẫn

«lam sạn >Smm của các mỏ VLXD đất VLA, VLB và VLC %4Bang 4.4: Ting hợp két quả tính toán các trưởng hop 85

Hinh 2.1: Phan tử tam giác ba điểm nút 25

Hinh 2.2: Kết qua thi nghiện bàn nên hiện trường 28

Hinh 2.3: Trang thái ing suấ- biến dang 0

Hinh 2.4: Sơ đồ tinh tosin tải trong giới hạn của nên 32

“Mình 2.5: Sơ đồ tink toán theo phương pháp mat trượt trụ tron với nén không đẳngchất 3Hinh 2 6: Sơ đồ tính toán én định mãi đốc theo phương pháp mặt trượn 36

Hinh 2.8: Sơ đồ tinh toàn 37 Hình 2.9: Sơ đồ tính toán 38Hinh 3.1: Nỗi tgp dip và nền 4

“Hình 3.2: Sơ đồ thắm qua đập có rồng nghiêng + sân ph 4Hinh 3.3: Sơ đồ tính thẩm qua đập có tưởng lồi + chân răng 49Hinh 3.4: Tưởng hào chẳng thắm bằng Bentonite: 50

Hinh 3.5: Ké ed dip đắt chẳng thắm qua nén bằng hoan phụt va xỉ măng 52

“Hình 3:6: Sơ đỗ trồng cục xỉ mang đẳt 3

"Hình 3.7: Mo ti quả trình thi công tạo tường chẳng thắm _Hinh 4.1: Bản dé dự án hồchứa nước Hỗ Dung 56Hinh 4.2: Mặt cit dia chat doc tm dap 70

Hinh 4.3: Mặt cat ngang lựa chọn tính toản 7

“Hình 4.4: Ma hình hoá mat cắt tính toán 72Hình 4.5: Sơ đô lưới phần tử tink toán và mặt cắt tính lưu lượng trường hợp 1 75Hinh 4.6: Đường bao hỏa trường hợp Ì 75

"Hình 4.7: Luu lượng thắm tại mặt ct tinh toán trường hợp L %6Hinh 4.8: Đường đẳng gradien tường hep 1 76

“Hình 4.9: Sự đồ mặt edt tinh thắm trường hợp 2 78

“Mình 4.10: So đỗ lưới phn tử tính toán và mặt cắt tính lưu lượng trường hợp 2.78

“Hình 4.11: Đường bão hỏa trưởng hop 2 79

am lượng thắm tại mặt cắt tính toán trường hợp 2

Mường đẳng gradien trường hop 2ring hop kết quả tính toán trường hợp 3Tổng hợp kết quả tính toán trường hop 4Tông hop ket qua tính toán trường hợp 5Hình 4.17: Kết qua tính toán 6n định cho trường hợp lựa chon

79 80 81

84

39

Đối với các công trình thủy lợi, đập chiếm một vị tí quan trọng trong cụmcông trình đầu môi của các hồ chứa hoặc các công trình dâng nước Ở nước ta, đập.đất được xây dựng rit phổ biến do đặc điểm an toàn, kinh tẾ và đảm bảo vệ sinh

môi trường xây dựng Đập dit có thể xây dụng trên nhiề loại nền, dễ thích ứng với

độ lún của n bị nứt nề g phá hoại đập Ngoài ra còn tin dụng được vt li dia phương, giảm giá thành, thi công đơn giản Do các đặc tinh tu việt đó nên đập

“đất ngày cảng được phổ biển rộng rãi ở nước ta cũng như trên thể giới

6 Việt Nam hiện nay dập dit đã xây dựng rất phổ biển do nó có nhiều ưu

điểm như: Giá rẻ, không tốn các vật liệu đắt khác như sắt, thép, xi măng; Cầu tạo

dion giản chống chin động tt; DE quản lý, tôn cao ngoài ra trên thé giới cổ nhiều

Kinh nghiệm về thiết kế, thi công cũng như quản lý van hành Do vay đập đắt

ngày cảng được sử dụng rộng rải không những ở nước ta mà còn rt nhiễu nước trênthé giới Do thường xây đập trên các dòng sông, subi nên đặc diễm của nền đậpthưởng là các lớp phong hỏa, cuội sỏi, hoặc đá nit nẻ mạnh có độ mắt nướclớn Do đỏ khi xây dựng dp dâng thường xả ra hiện tượng thắm mắt nước lớn, lún

nhiều và lún không đều gây mắt én định công trình

“Trong xây đựng các công trình thủy lợi, thiy điện công tác xử lý chống thắm,cho nén công trình thường không thé thiếu được Việc chống thắm cho nén thườngrất phúc tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tổ tự nhiền, giải pháp kỹ thuật và công nghệthi công Trong xu hướng phát tiển kỹ thuật xây dựng nồi chung và xử lý nén nóiriêng có rất nhiều tiến bộ, nhiều giải pháp đã được ứng dụng mang lại hiệu quả cao.Việc nghiên cứu lựa chọn giải pháp thích hợp với đặc điểm địa chất của nỀn mồng

và công nghệ thi công mang lại hiệu quả kinh t kỹ thuật cao

‘Tai Bắc Giang, nhiều công trình hỗ đập phục vụ cho việc điễu tit nước tưới,tiêu phục vụ sin xuất nông nghiệp và sinh hoạt đã và đang được xây dựng Với mụcdich nghiên cứu sâu hơn về các biện pháp xử lý nền đập đất, giúp cho quá trình tínhtoán thiết kế đập có giải pháp kỹ thuật thực sự an toàn, tạo cơ sở cho việc tối ưu hóa

về kết cấu và điều kiện kinh tế đối với các công trinh hồ đập ở địa bin tinh Bắc

cứu các biện pháp xử lý nền đập đắt hồDudng tỉnh Bắc Giang” là một yêu cầu thực sự cin thiết

Giang Việc thực hiện để tai "Na

'Với công trình hồ chứa hồ Dung tinh Bắc Giang có đặc điểm địa chất khá.

phức tạp và có những đặc trưng chung của dia chất khu vực xây dựng đập thuỷ lợitrên địa bản tỉnh Bắc Giang Địa ting tại tuyén trần gồm các lớp phủ pha tàn tích (lap 2b, lớp 2c, lớp 4a, và lớp ác) tương đổi diy và các đới đả phong hỏa mạnh, phong hoá vừa tương đối diy Các lớp dit 2b, lớp 2e là lớp phủ bồi tích của lồngsông và thêm bậc 1, có hệ s

cũng như dé quai thượng hạ lưu là yếu tổ không thuận lợi đồi hỏi phải có biện pháp

thắm lớn, gây thắm nước qua nền đập, đối với nền đập,

thiết kế phủ hợp đảm bảo én định công trình Việc lựa chọn một giải pháp cho phù

„ kế cấu công tỉnh này mang li hiệu quả nh tế vã bảo đảm điều kiện kỹ thật cho công trình.

2 Mục đích của đề tài:

= Tinh toán với các phương dn xử lý nền khác nhau với các điều kiện biên

khác nhau.

cde phương ấn xử lý nén đập hiệu quả đảm bảo tính kính tế và ky

thuật của công trình.

~ Kiến nghị phương pháp xử lý nền đập hợp lý cho công trinh đặp hồ Duỗnghuyện Lục Ngan - tinh Bắc Giang

3 Cách tidyp cận và phương pháp nghiên cứ

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về thắm và các biện pháp xử lý nền nhằm tăngkhả năng chống thắm, én định của nền để tính toán thấm và én định nền theo cácphương pháp khác nhan và đưa ra các biện pháp xử lý nỀn, Có sử dụng phần mềmGeo-Slope So sánh các phương án xử lý về điều kiện kinh tế kỹ thuật

4 Kết quả dự kiến đạt được:

Nắm được cơ sở lý thuyết về tinh thắm, én định của nén tổng quan cácphương pháp xử lý chồng thắm cho nén công trình và điều kiện ứng dung đồng thời

so sánh các phương án xử lý về điều kiện ánh tế kỹ thuật

i huyền Lục Ngoc tính Bắc Giang

CHƯƠNG 1

‘TONG QUAN VỀ TĨNH HÌNH XÂY DỰNG DAP Ở VIỆT NAM

1.1 TONG QUAN VỀ TINH HÌNH XÂY DỰNG DAP Ở VIỆT NAM

Theo Phó cục trưởng Cục Giái định Nha nước về it lượng công trình xây

dmg, Bộ Xây Dựng ~ Phạm Tién Văn, hiện nay trên cả nước có trên 7000 hỗ chứathuỷ điện, thuỷ lợi đã tích nước, trong đó 35 đập cao từ 50m trở lên (Đập thuỷ điện

32 si, đập thu lợi 03 edi) 605 Đập cao từ 15m đến Sôm hoặc cổ dung tích hỗ từ 3

ti a m3 trở én (Đập thuỷ điện 54 cái: Đập thuỷ lợi 551 cả): Công tình cao dưới15m và dung tích hồ chứa nhỏ hơn 3 triệu m3 khoảng trên 6000 cái phân bố ở 44/63tinh thành Ngoài ra côn một số đập có chiều cao thắp, dung tích hd nhỏ giao chocắp xã, huyện quản ý

Đập có độ cao 50m trở lên: 35 dip (13 đập bé tông RCC, 07 dip CVC, 08 đập dit, 04 đập đá đỗ bê tông bản mặt, 03 dip đá đổ chống thắm lõi sẻ) Các đậpnày không có tn tại lớn về mặt kỹ thuật, không có các biểu hiện bắt thường (kin,nứt lớn và nguy hiểm) Các giá tị quan trie về lún, chuyển vi biến dang đều nằm

trong giới hạn cho phép,

vị thắm có 07/13 đập bê tông RCC có thắm qua khe nhiệt vào hành langkiếm tra hoặc qua các mạch ding thi công thắm trên 2014: Thuỷ điện Bản Vẽ, Thuyđiện Sẽ San 4, Thuy điện Đồng Nai 4, Thuỷ điện Sông Tranh 2, Thuỷ điện KaNawk, Thuỷ điện Đồng Nai 3, Số đập còn lại có hiện tượng thắm nhẹ dưới 10sCác công trình này đã được tích cực xử lý chống thấm (Bơm keo Epoxy, Polyme,quét sơn chống thắm thượng hu ) va bước đầu cho thấy có hiệu qua

Đập có độ cao từ 15m đến 50m hoặc dung tích hồ chứa trên 3 triệu m3;

“rong số 54 đập chính dip thuỷ điện có 4 đập có thim nhẹ: Thuỷ điện Hương Sơn(Hà Tĩnh), Thuy điện Ea Krông Rou (Khánh Hoà), Thuy điện Đa Nhim (Lâm.

nền đập có hiện tượng thắm nước qua nền đá Bazan lỗ rỗng với lưu lượng thắm én

định, không ảnh hưởng đến an toàn đập Nhìn chung các công trình hiện dang vận

ảnh bình thường, ôn định, các hang mục qua kiém ta bằng trực quan không phát

chứa Sông Lòng Sông ~ Bình Thuận và đập Tân Giang ~ Ninh Thuận có kết cẩuBTTL) Các hiện tượng thường thấy ở các đập là: 44/551 đập có hiện tượng nứt,hiện tượng thắm xuất hiện ở 228/551 đập, biến dạng mái đập ở 101/551 đập Bbi

với tình trang thẩm thi edn được xử lý kịp thời nếu không sẽ nguy hiểm đối với đập

đất

Đập có độ cao dưới 15m và dung tích hd chứa dưới 3 triệu m3: Trên 80%đập được xây dựng từ trước những năm 1990, kết cầu chủ yếu bằng dat đắp từ vậtliệu tại chỗ, thi công bằng phương pháp thủ công Một số đập đã bị xuống cấp

nghiêm trọng tập trung ở một số địa phương như: Tuyên Quang 57/503 công trình,

“Thừa Thiên Huế 18/55 công trình, Quảng Trị 40/123 công trình, Quảng Ninh 69 công trình, Lạng Sơn 34/68 công trình, Phú thọ 107/613 công trình.

Danh mục một số hồ đập lớn ở Việt Nam theo tổng hợp của TS, Trịnh CôngVin được tổng hợp theo bảng 1-1

“Băng 1.1: Một s hồ đập ln ở Viết Nam

Chiều | Đang ‘i

Têncông nh | NHMXÂY | Tego" | QS goa | Bune ich

me Hmax bộ

(mì) (1m) (10m)

Hồ chứa nước núi Cốc ¡ 1973-1982 | 27 850 175.5 168

Hồ chứa nước Cảm Sơn | 1966-1974 | 4lŠ | 72684) 338, — 2277

Hỗ chứa nước Suỗi Hai ' 1958-1964 29 so) — 465 4

Ho chứa muse Pong | 969.1974 | 20 90) 10,5804

Mö-Hải Sơn l

Hồ chứa nước Đại Lai | 1959-1961 | 135 | 4746) 345 207

Hồ chứa nước Kế Gỗ 1976-1988 374 loss) 425 345

Hỗ chứa nước Sông Rác | 1987-1996 | 268 780, 1245) — 1098

Hỗ chữa nước Phú Vinh | 1993-1995 | 20 380) 22364) — 19164

Hi dứa huớNH Một | TORRID| BE | 28 BI — dH

MùcHemuÉcThẾ Top 1996 | 287 | | ss36| - tam

Nà chan AnH | 190-1989| 36 | HBF 9880 Tam ra min

HH chia nase Ds Tah | TR 1985 | 2A | cam] — HH, MP

rẽ“ | 500) 106] 96

Hà cia nabs Gy | TORSION| 254 | AM, Be

Weentanwte sons Toes | ao | se) om) ar

Dip Tn gg

Song Làm Sng

Em | ae | asm) isin) 10

mm: mmm mm HàRengbiihe — 20062010 [33 | HH0 1093 [983 min Ea smam mm

Hà lai 20Mea0l0| 3s | THỊ S13 ast

Tsing ay [ammsn10| 38 | am 213 [aes

Thủy điện Cần don 1999 70

Việt Nam hoàn toàn nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa với các đặc điểm khí

hậu nóng ẩm, mưa nhiều và mưa theo mùa Lãnh thổ Việt Nam nằm trọn trong vũng,

nhiệt đi, đồng thời nằm ở ria phía Đông Nam của phần châu A lục địa, giáp với

biển Đông (một phần của Thai Bình Dương), nên chịu ảnh hưởng rực tiếp của kiểukhí hậu gió mùa mau địch, thường thổi ở các vùng vĩ độ thấp

'Việt Nam nằm hoàn toàn trong vành đai nhiệt đới của nửa cầu bắc, thiên về:

chí tuyến hơn là phía xích đạo Nhiệt độ trung bình năm từ 22*C đến 27°C Độ dmkhông khí trên đưới 80% Số giờ nắng khoảng 1.500 - 2.000 giờ

Do ảnh hưởng gié mia, hơn nữa sự phức tạp về dia hình nên khí hậu của Việt Nam luôn luôn thay đổi trong năm, từ giữa năm này với năm khác và giữa nơinày với nơi khác (tử Bắc xuống Nam và từ hấp lên cao)

Miễn Bắc có lượng mưa trung bình 1.900 mm, 80% * 85% lượng mưa tập

trung vào mùa mưa từ tháng 5 tới tháng 10 Thời gian tháng 7, tháng 8 thưởng có lũ.

lớn Các thing 6 và 9 mưa tuy cổ cường độ lớn nhưng phạm vi hẹp, lũ lên nhanh

nhưng đình không cao.

Mùa mua ở miễn Trung từ thắng 9 thing 11 Lượng mưa bình quân năm

từ 1268theo không gian phân bé không đồng 2.399 mm Miễn Trung có

tn sudt mưa bão cao nhất chiém 61,8% cơn bão vào Việt Nam Vùng Tây Nguyên

có lượng mưa bình quân năm 1.200 đến 1.280 mm tập tung vào mùa mưa từ thắng

5 đến thing 9

Miễn Nam có mùa mua từ tháng $ đến tháng 11, lượng mưa bình quân của.

miễn Dông Nam Bộ tương đối cao từ 1,600 đến 2.300 mm

Độ Âm trung bình vượt 80%, thậm chi 90% trong mùa mưa và thời kỳ có

Gm có Aluvi sổ phân bổ ở các thung lũng sông lớn, và Aluvi hiện đại baogồm trầm tích sông, bã bồ va các bậc thém, Thường gặp là ác đất set, & set phân

bố trên các bậc thém song với chiều dày ít khi vượt quá Sm Ở điều kiện tự nhiên

421.6 Tím), độ âm W = 202%, trạng thái déo đến

cứng Khi bão hòa nước, đất có các thông số chống cắt ọ = 16” +20°, C = 0,Lz0,4.

kg/m’, hệ số thắm K = 10”+10Ý cm/s, Logi dat này có hàm lượng sét 15+35%, có.thể sử đụng đắp đập đồng chit hoặc lõi đập

đất có dung trong khô

Trong thực tế đắt Aluvi phát tiễn ở các bậc thém sông suối miễn núi hẹp, trừ

chỉ khai ứlượng it Phin lớn diện ch được canh tác le được một ít rong lông

hồ trước khi ngập nước

1.32 Dit sườn tần ích và tàn tích trên nền đá Bazan

Phụ thuộc độ tuổi hình thành và nguồn gốc tạo thành ma tính chất cơ ý của

1.3.2.1 Đắt sườn tần tích và tàn tích trên nền đá Bacan trẻ (RQU-IV)

Do đá được hình thành muộn, thời gian chưa đủ dé phong hóa triệt dé thành.

đất Chiễu đây lớp phong hóa thường nhỏ hơn Sm, gém dit sé, sét mẫu nâu đỏ,

6 chứa nhiều đá tng đủ các loại kích thước và dim sạn Tính theo trọng lượng đất

chiếm tỷ lệ rit it so với đá, do đó rất khó khai thác chúng để đắp đập

ican cổ (BN2-Q1)

Loại đất nảy phân bố rộng rai ở Tây Nguyên và vùng Đông Nam Bộ ở điều

1.3.2.2 ĐẮT sườn tan tích và tan tích trên nén đá Bị

kiện tự nhiên đắt có khối lượng riêng hạt in lớn, dung trong khô thắm hệ số rỗnglớn, các chỉ tiêu cơ học (p, C, E) thuộc loại trung bình Tính chất cơ lý của chúng.thay đổi theo vị tí địa ý và địa hình Chiễu diy ting phong hỏa 2030 em, chiathành 3 lớp kể từ trên mặt xuống như sau:

* Lớp 1 (edQ): Bit sét á sét nâu đố, him lượng kết vn laterit không đáng

kể (khoảng 5%) Độ ẩm thay đổi nhiều theo mùa mưa và mùa khô Ở day lớp 1

thông thường trên mặt cắt địa chất đều cỏ lớp von kết mảng (dạng đá ong) dày13m, rit cứng chắc Nhiều công ình thực tế đã sử dụng loại đất này để dip đập

rốt,

* Lớp 2 (eQ): ĐẤT sết - á sỉ

Bazan thay đối trong phạm vi rộng, có chỗ đạt đến 60+70% loại hạ có đ>2mm (tính

mẫu loang 16, Ham lượng kết vén laterit và dim

theo trọng lượng) Tủy từng nơi các vin kết laterit có dạng tròn đặc sit hoặc méo

mồ sắc cạnh

* Lớp 3 (eQ): Dat sét và á sét màu tim gan gà, đốm trắng phớt các màu khác.

Lớp dit này có dung trong khô thấp so với 2 lớp trên, vi vậy ít sử dụng nó để dip vào những vị tr xung yêu của đập

1.13 Dit trên nền đá trim tích lục nguyên (bộ kết, cát kết )

Đặc điểm của loại đắt này là nếu được phân bổ trên những vàng đồi thoải thilớp trên mặt (lớp 1-edQ) cổ nhiễu him lượng vốn kết ateri, thuc loại đất vun khô,tinh thấm nước lớn Néu chúng được phân bổ ở ác sườn đốc thì him lượng von kết

không đáng kể 6 day lớp 1 thường có lớp mỏng hoặc thấu kính vén kết dang mỏng

nda

trim tích Iue nguyên tương đổi tốt, nhưng đất có tinh trương nở thuộc loại trung

bình đến mạnh.

1.34, Dit trên nền đã phun trio (đaxit biolt andnezit

Chi tiêu cơ lý của loại đất này thuộc loại trung bình Do bé diy bé nên thực.

tẾ chưa được sử dụng nhiễu.

1.35, Đắt trên nén đá biển chất (Goma

“Tính chất eo lý của loại đất này thay đổi trong phạm vi rộng Khi sử dụng.chúng để đắp đập cin phân chi bai vật liệu thành nhiều lớp để chọn lựa chỉ tiêu cơ

lý tương đối đồng nhất

1.3.6, Đất trên nên đá xâm nhậ xâu (Granit, Granodi it)

Trong lớp (edQ) của dit này thường có đá tang tin, thậm chi có cả ting lăn

sỡ lớn Dung trong khô thiên nhiên cia đất thấp, uy có cao hơn đắt Bazan, Nhiềusông tình đã sử dụng đắt này để đắp đập Riêng lớp 2 của loại đắt này thường là ácát có chứa nhiều mica nên không thuận lợi cho việc đắp đập

137 éi tích lòng suối (cuội, si, lẫn a

“Cấu trúc đất này thường gặp tại nơi có địa hình tích tụ (nơi các bãi bồi cát sóinhỏ, các bãi đã ting Kin có bé diy và kích thước thay đổi theo mùa) Đặc trưng của địa ting này từ rên xuống đưới như sau:

Bên trên là lớp phủ có nguồn gốc bồi tích (a) gồm: Cắt hạt thô chứa nhiễucuội söi, bão hôa nước, kết cầu chặt Chiều day của ting phủ này từ 34m Đây làlớp thắm rất mạnh Tiếp theo là các lớp á sét, á sét chứa dam sạn đến hỗn hợp dim

(deQ), kết

cấu chat ~ đây là lớp thẩm vừa, mạnh Tiếp đến là tảng lan, tảng lăn á sét lẫn sạn

san và các tng ồn có ích thước trơng đối lớn, nguồn gốc pha tần

söi, sỏi cát lẫn bụi sé

L4 KHÁI QUÁT VE ÁC VẤN ĐÈ CO HÃY HU HỎNG DAP

14.1 Khái quát về sự cố công trình thủy lợi

"Để tìm hiểu các vin đề về sự cố hư hỏng đập chúng ta cần quan tâm tới đặc,

điểm của các công trình thủy lợi Các công trinh thủy lợi có những đặc điểm cơ bản

- Củi tạo thiên nhiên, khai thie các mặt lợi và khắc phục các mặt có hại để

phục vụ cho nhu cầu của con người

- Phải thường xuyên đối mặt trực tiếp với sự tin phá của thiên nhiên, trong

đồ có sự phá hoại thường xuyên và sự phá hoại bat thường.

= Lä kết quả tổng hợp và quan hệ mặt thiết về lao động của rắt nhiều ngườitrong nhiều lĩnh vực, bao gồm từ công tác quy hoạch, nghiên cứu khoa học, khảosát, thiết kể, chế tạo, thi công, đến quản lý khai thác,v.v

Tinh vực khoa học.

= Chita đựng rất nl ÿ thuật xây dựng khác nhau

~ Vốn đầu tư thường là rat lớn

- Thời gian để ra đời một mg trình thủy lợi phải mắt nhiều năm, và hàng

chục năm đối với công trình lớn Có tuổi thọ công trình là hàng chục đến hàng trăm

năm tủy theo cắp công trình

Sự cỗ các công trình thủy lợi có quan hệ mật thiết với những đặc diém đãnêu trên Vì vậy nếu để xây ra kém chất lượng 6 bất kỳ khâu nảo, trong thời gian

nào cũng có thé dẫn ti sự cổ lớn hoặc nhỏ.

Qua thực tế nhận thấy sự cổ các công trình thủy lợi có những đặc

khảo sit (địa hình, địachất công tình, dia chất thủy văn, thy văn công tinh), thiết kế hủy công, cơ kh

~ Do một hoặc nhiều ngụ nhân gây ra, trong đi

điện), chế tạo lắp đặt, thì công và quân lý khai thác Tuy nhiên thực tẾ nguyên nhânphổ biển là: Khảo sắt, thiết kế, thi công

~ Sự cố lớn thưởng xây ra đối với các công trình thủy công (đập dat, công lấynước, trăn xả lũ)

~ Sự cổ xây ra không phải chỉ có ngay sau khi hoàn thành công trình ma

thường là sau nhiễu năm Tuy nhiên sự cổ lớn và nghiềm trọng thường xảy ra khỉgặp lũ cực lớn và trong quá trinh thi công (vỡ đập Sông Mực ~ Thanh Hóa, sự cổ 3lần vỡ đập Suối Tra — Khánh Hòa, đập Cả Giấy ~ Bình Thuận)

~ Những sự cỗ lớn và nghiêm trọng thường xảy ra rất đột ngột, trong một thời

gian tất ngẫn, không kịp ứng phó.

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

ra tổn thất lớn về tinh mạng, tải sin của nhân dân và tài sản quốc gia có ảnh hưởng

xấu về kinh tế và tình hình xã hội.

1.42 Sự cổ đối với đập đất

"Đập đất là hạng mục quan trọng nhất đối với đầu mỗi công trình thủy lợi Sự

8 về dip đắt rt nghiêm trong và không lường hết được hậu quả DSi với dip đắtnhững sự cổ thường gặp và nguyên xảy ra sự cổ được tổng kết như sau:

14.2.1 Lit tràn qua đĩnh đập

Do các nguyên nhân sau đây gây ra:

~ Tính toán thủy văn sai

= Cửa đập trăn bị kẹt

~ Lũ vượt tin suất thiết kế, không có trin dự phòng,

~ Đình đập đ

1.4.2.2 Sạt méi thượng ew

lắp thấp hơn cao trình thi

Do các nguyên nhân sau đây gây ra

~ Biện pháp gia cổ mái không đủ sức chịu đựng sóng do bão gây ra

~ Thi công lp gia cổ k n chất lượng.

~ Đắt mái thượng lưu đằm ngn không chặt hoặc không xén mái

14.2.3 Thâm mạnh hoje sii nước ở nền đập

Do các nguyên nhân sau đây gây rẻ

~ Đánh giá sai tình hình địa chất nền, để sót lớp thắm nước mạnh không được.irl

~ Biện pháp xử lý nền không đảm chất lượng.

= Chất lượng xử lý n kém: Khoan phụt không dat yêu cầu, hốt không sạchlớp bồi tích; hi công chân khay, sân phủ kém dẫn đến thủng lớp cách nước

~ Xử lý tiếp giáp nền và thân đập không tốt do thiết ké không để ra biện pháp,

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

14.2.4 Thắm mạnh hoặc sii nước ở vai đập

Do cóc nguyên nhân sau đây gây ra:

- Thiết kế không đề ra các biện pháp xử lý hoặc biện pháp xử lý đề ra không

ti

= Không bóc hết lớp phong hóa ở vai đập

~ Thĩ công biện pháp xử lý tiếp giáp không tốt

1.4.2.8 Thắm mạnh hoặc sii nước ở mang công trinh

Do các nguyên nhân sau đây gây ra

~ Thiết kế đề ra biện pháp xứ lý hoặc biện pháp không tốt

- Đắt dip ở mang công trinh không dim bảo chất lượng: Chất lượng đắt dip

không được lựa chọn kỹ, không được dọn dep vệ sinh sạch sẽ để vứt bỏ các tap chất

n nên không kỹ,

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

trước khi dip, đ

~ Hồng khóp nỗi công trình.

ống bị thủng

14.2.6 Thắm mạnh hoặc sũi nước trong phạm vi thin đập

Đo các nguyên nhân sau đây gây ra

= Bản thân dip đập có chất lượng không tố: Hàm lượng cát, bụi im sonnhiều, hàm lượng sét, đất bị an rã mạnh

~ Kết quả khảo sát sai với thực té, cung cắp sai các chỉ iêu cơ lý, lực học do

khảo sắt sơ sài, khối lượng khảo sát thực hiện ít, không thí nghiệm dy di các chỉtiêu cơ lý lực học cần thế, từ đó đánh giá sai chất lượng dip đập

ip, nên đất sau khi đầm vẫn tơi xốp, rời bở,

Không có biện pháp thích hợp để xử lý độ âm, do đó độ âm đắt dip không

~ Chọn dung trọng khô thiết kế quá tl

„ chỗ khô chỗ ẩm, làm cho đất sau khi đắp có chỗ chặt, chỗ vẫn rời rae tơi xốp.

do: Lớp di dây quả quy định, số lần

= Đầm ngn không đủ độ chặt yêu cả

đầm ít, nên đất sau khi đắp có độ chặt không đồng đều, phân lớp, trên mặt thì chặt

phía dưới vẫn còn tơi xếp không đạt độ chặt quy định, hình (hành từng lớp đất yêu

nằm ngang trong suốt cả bé mặt lớp dim,

~ Thiết kế và thi công không có biện pháp xử lý khối nỗi thi công do phân

đoạn đập để đắp trong qué tình thi công,

Do các nguyên nhân sau diy gây ra

= Nước hồ đăng cao đột ngột gây ra tai ong trên mái thượng lưu tăng đột

biển

~ Nước hồ rút đột ngột gây ra giảm tải đột ngột trên mái thượng lưu.

~ Nén đập bị hin trên chiều dài đọc tìm đập

- Đắt dip đập khối thượng lưu có tính lún ớt hoặc tan rã mạnh nhưng không

khảo sát phát hiện ra hoặc có phát hiện ra nhưng thiết kế kết cầu đặp không hợp lý.

14.2.9, Nitt né sâu mặt hoặc m

Do dit dp thuộc loại rương nở tự do mạnh

1.42.10 Trượt sâu mái thượng ri

Do các nguyên nhân sau đây gây ra

~ Bao lớn sóng to kéo dai, đầu tiên phá hỏng lớp gia có, tiếp đó phá khối đắtphần thượng lưu thin đập

~ Nước hỗ rút đột ngột ngoài dự kiến thiết kế

~ Sức cầu của thiếtin cin đất đắp đập không đảm bảo các y

+ Thiết kế chọn tổ hợp tải trong không phi hợp với thực té

= Thiết kế chọn sai sơ đổ tính toán ôn định

+ Chất lượng thi công đắt dip đập không đảm bảo yêu cầu thiết kể.

~ Địa chất nin đập xiu không được xử lý

1.4311 Trượt âu mái hạ im

Do các nguyên nhân sau đây gây rẻ

~ Địa chất nền xấu hơn dự kiến của thiết kế do khảo sát đánh giá không đúng.với thự tẾ

~ Sức bền của lớp dat dip đập kém hơn so với dự kiến của thiết kế đo đánh.giá sai các chỉ tiêu về chất lượng đất đắp đập

+ Thiết kế chọn gai tổ hop tải trong.

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

~ Chất lượng thi công đắt đắp đập không đảm bio.

~ Thiết bị tiêu nước bị tắc làm dâng cao đưi

- Tiêu thoái

1g bão hoa,

ít nước mưa trên mái ha lưu không tốt, khi mưa kếo di ton thân

ap bị bão hòa nước ngoài dự kiến của thiết kế

15, TINH HÌNH SỰ CÓ DAP DE MÁT ON ĐỊNH CUA NEN GÂY NEN

“Theo thống kế của GS.TS Phan Sỹ Ky về sự cỗ một số công trình thủy lợi ở

"Việt Nam thì sự cố các loại ở hỗ chứa nước như sau:

1 Sat mii thượng lưu: 25.84%:

Trong các loại sự có ở trên thi các sự có đập do mắt ôn định của nền gây nên

là khá lớn, Nền đập mắt én định là nguyên nhân chỉnh dẫn đến các sự cổ sau:

- Thắm mạnh hoặc si nước ở nên đập, vai đập;

Gây nứt dọc, nứt ngang đập:

= Gây trượt sâu má thượng lưu, mái hạ lưu đập.

‘Theo tài liệu "Sự cổ một số công trình thuỷ lợi ở Việt Nam và các biện phápphòng tránh - GS.TS Phan Sỹ Ky" cho thấy sự cố do nguyên nhân mắt én định của

nền gây ảnh hưởng rt lớn ới an toàn dp dt Một số công trình cụ thể như sau+ Hồ Suỗi Hàn!

~ S6i ngằm chân khay: do không cổ lớp lọc ngược nên không ngăn chặn được

tình trạng xói ngằm đối với chân khay

- Không dé ra biện pháo xử lý nén đập: Các khe nứt ở nn đập không được

bit kín, đặc bit là các khe nứt lớn tới 3-4 em trở thành các đồng chảy ngằm trongnên đập từ thượng lưu về hạ lưu khi hỗ tích nước Phin đắt đấy dip tip xúc với các

ke nút sẽ bị xóirữa kéo trôi nhất là đối vớ loại đ

hòa nước như đập Suỗi Hành,

thinh cúc hành lang ngim dn nước chấy trong thân đập gp phần gây m sự cổ

+ Hồ Suối Trâu:

có tính tan ra mãnh liệt khi bão,

má trình xói rửa kéo trôi đắt xây ra rất nhanh và hình

- Sự cổ lần thử nhất do đồng thắm chảy men theo vách cổng làm vỡ một

đoạn đập dài trung bình 18m,

+ Sự cổ lẫn thứ hai dòng thắm chảy qua lớp đấy ở cao trình +22 do thiết kếchọn dung trọng khô thiết kế không đúng và thi công dm nn không đảm bảo làm

vỡ đoạn đập dai 50m.

- Sự cổ lần thứ ba do hình thành tuyển hành lang thắm từ thượng lưu vé hạ

lưu ở vũng tiếp giáp giữa sườn đồi bên phải và thân đập Rất may là sự cổ xảy ratrong quá trình thi công và ở phía sườn đồi cao trình gin đỉnh dp nên không gây vỡđập nhưng phải dio toàn bộ phin đập phia vai dip lại

+ Hồ Phủ Ninh:

- Sự cỗ sii nước mạnh ở đập chính do một mạch nước từ kẽ nứt trong nn

đá, mạch nước này liên thông với nước trong hồ Quá trình khảo sát đã không pháthiện được để xử lý nền.

+ Hồ Vực Trin:

= Sự cổ im qua đập chính là ớt sing mái hạ lưu với chiều đãi 630m, Để

an toàn cho đập phải tiến hành khoan phụt thân dip đắt

Ngoài ra còn nhiều sự cố do thấm đối với công trinh trăn xã lũ, công lấynước cũng gây ảnh hướng đến đập, trong phạm vi của luận văn tác giả không hình.

bay hết được Với đặc thủ công trình thủy lợi luôn luôn tiếp xúc với nước, vi vậy

mà yếu tổ dng thắm phải được quan tâm xem xét, tính toán bn định thắm được đặtlên bàng đầu

Ngoài ra còn nhiều sự cổ do thắm đối với công trnh trần xả 10, cổng lấynước cũng gây ảnh hưởng đến đập, trong phạm vi của luận văn tác giả không trìnhbày hết được Với đặc thù công trình (hủy lợi luôn luôn tiếp xúc với nước, vì vậy

mà yêu tổ dòng thắm phải được quan tâm xem xét, nh toán én định thim được đặtlên hang đầu

Tại Bắc

nghiệp & PTNT Bắc Giang tại một số đập có dung tích > 3uiêumÌ hoặc chiều cao

lạ, Kết quả kiểm tra trực quan của Chỉ eye Thuỷ lợi - Sở Nông

đập >15m trên địa ban tinh năm 2013 có kết quả như thống kê tại bảng 1-2

"Băng 1.2: Hiện trạng một số đập trên địa bàn tinh Bắc Giang

TTỊ Tên hồ đập Dia điểm a dang núi

lưu đập.

T [HOD Ong | Huyén Ven ThE

soi Huyện Hữu Lũng

2 |HồCimSm [hàn

H Huyện Lục Nam

4 Huyện Lục Nam

5 | Hồ Khuân Thân | Huyện Lục Ngạn x x x

6 | H6 Lang Thum | Huyện Lục Ngạn x x

7 | Hồ Chai Muối _ [ Huyện Lue Ngan x x

13 H6 Cau RE | Huyén Yen The x x

14 | Hồ Suối Cay Huyện Yên Thể

15 | Hỗ Khuôn Thắm | Huyện Sơn Động

1ó [HệKhe Hing |HuyệnSonDộng |x x

TT | Hỗ Khe Chio | Huyện Son Dong

18 [HO Khe Ding |HuyệnSonĐộng | x x

KET LUẬN CHƯƠNG 1

6 nước ta đập vt iu địa phương đồng va r chủ

tương đối da dang Đập dit được dip bing các loại đắc Đắt pha tin tich sườn đồi, đấtBazan, đất ven biển miễn Trung Phin lớn các đập ở miễn Bắc và miễn Trung được xây.dụng theo hình thức dip đất, dng chit hoặc đập có it bị chẳng trởng nghiêng, tường

1 Dap vật liệu địa phường

tâm, chân khay bằng dat sét Một số năm gần đây sử dụng một số công nghệ mới như:

tường lồi chẳng thắm bằng các lắm bê tông cốt thép lên kế khép ở đập Trảng Vĩnh thảmếthenlonie cho đập Núi Một hảo bentonite cho đập Eaksup Đăk Lắc

“Trong quá trình sử dụng, vận hành một số đập xây ra các hiện tượng mắt ôn định

và sự cỗ gây hr hông đập Vì vy cin phải nghiên cứu các biện pháp thiết kế và thì côngphù hợp với từng công trình cụ thể để đạt được hiệu quả về chất lượng cũng như kinh tế cho công tinh

CHUONG 2: CO SỞ LY THUYE2.1 LICH SỬ PHÁT TRIEN CUA NGHIÊN CỨU THA:

Hiện tượng thắm của nước dưới đất tong môi trường lỗ rỗng được Dareynghiên cứu từ năm 1856, trên cơ sở thực nghiệm Darey đã xác định quy luật thấm

của nước rong môi trường lỗ hồng, đó là định luật thẩm đường thẳng

Lý thuyết sy rộng về sự vận động của nước dưới đắt xuất biện vào đầu năm

1898, sau khi N.E.Juedvxky công bổ tác phẩm * Nghiên cứu lý thuyết vận động củanước ngim” Ông đã đưa ra khái niệm lực edn, lực khối lượng khí thấm và lần đầutiên ông đã đưa ra phương trình vi phân vé sự vận động của nước dưới đất Chính.Jucôvxky đã đặt cơ sở khoa học để tiếp tục phát triển lý thuyết thắm

Năm 1904, Boussinesque đã lập ra hệ phương trình vi phân không ổn định và biện pháp tuyển tỉnh ha phương trình.

Năm 1902, N.N.Pavlôpvxky đã để nghị dùng phương pháp điện - thủy độnglực tương tự để xác định các thông số của ding thắm ma cho đến nay nó vẫn là mộttrong những phương pháp hiện đại nhất áp dụng cho bão hòa đất

Những vấn đề về lý thuyết vận động không én định đã được Bou

nghiên cứu đầu tiên (1904) Phương tình vi phân vận động không ôn định do ông

inesque

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

động không én định của nước dưới đắt

Nady nay lý thuyết thẩm vẫn không ngừng phát triển và được ứng dụng vàonhiễu chuyên ngành khác nhau

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN THÁM BANG LÝ THUYẾT

CÓ ĐIỆN

2.2.1, Phương pháp cơ học chất ling

Phương pháp này dùng toán học lam công cụ để xác định những đặc trưng củadng thắm như lưu lượng, lưu ốc, gradient, áp lực, đường bão hồa tạ bắt kỳ một

ví tí nào trong môi trường thắm Do khi tính toán không đưa nhiều vào những giảthiết cho nên phương pháp cơ học chất lỏng cho kết quả chính xác

Uu điểm: Phương pháp cơ học chất lòng chủ yếu có tim quan trọng về mặt lý

thuyết trên eo sở đồ người ta có thé đưa ra các giải quyết gần đúng Ứng dụngnhững lời giải của cơ học chất ling ta có thé lập được những biểu đỗ tinh toán đểdig trong thực tế

Nhược điểm: Phương pháp này chi sử dụng được trong trường hợp bai toán có.

sơ đồ đơn giản Khi gặp những sơ đồ phúc tạp (điều kiện ban đầu và điều kiện biên

phức tạp) thì cách giải này gặp nhiều khó khăn về mặt toán học và trong nhiều

trường hợp tc, Do vậy trong thực inh toán thắm, phươngpháp này ứng dụng rt hạn chế

Phương pháp thủy lực cho ta kết quả tính toán heo phương pháp thủy lực học

là cho những đặc trưng trung bình của đòng thắm.

Ưu điểm: Phương pháp thủy lực cho lời giải cúc thông số dng thắm dướidang biểu thức don giản, dễ tính toán, Độ chính xác của phương pháp này dip ứngđược yêu cầu kỹ thuật và thiên vé an toàn nên trong thực tế được dùng phổ biếnnhất Hằng loạt bai toán thắm qua đập đất từ đơn giản đến phúc tạp đã được giải

“quyết theo phương pháp thủy lực

Nhược điểm: Do phải dia vio một số tiên đề, giá thiết nhất định nên phươngpháp này có độ chính xác không cao

2.2.3, Phương pháp thực nghiệm

Trong nhiều trường hợp, khi điều kiện biên bài toán phức tạp, khó giải được

bằng lý thuyết, nên ding phương phip thực nghiệm Nhất là khi phải mô tả trangthải chuyển động của dòng thắm trong trường hợp chất long chịu nén, môi trườngđất bị biến dang hoặc môi trường đất bão hỏa - không bio hòa, thường phải tiếnhành thực nghiệm thắm.

mắng thắn): Phương pháp này nghiên cửu

1g kênh, khó

+ Thí nghiệm trên mô hình vật lý

.được trụ tiếp bản chất các quá nh thắm, nhưng có nhược điểm là

chế tạo mô hình, khó khổng ch tỉnh không đồng nhất của mô hình

~ Thí nghiệm thắm khe hẹp Hele-shaw: Phương pháp này dùng hợp lý nhất khi

nghiên cứu đồng chảy không áp, hoặc tác dung tương hỗ giữa nước mặn vả nước nhạt,

nhưng có khó khăn về phương pháp v kỹ thuật.

= Phương pháp tương tự điện thủy đồng: Mô hình này cổ thé ứng dụng rộng tầicho nhiều bài toán thắm khác nhau: mô hình không gian, mô hình phẳng đứng, mô hình

phẳng ngang có xét đến sự bỏ sung nước mặn, mô hình dòng phẳng ngang không áp.

tít điểm: Phương pháp nay được ứng dụng rộng rã vì khá tiện lợi, có thégiải quyết được những sơ đồ thẳm phúc tạp

“NHược điển: Giá thành thi nghiệm cao, kết quả thí nghiệm phụ thuộc viođiều kiện thí nghiệm cũng như chủ quan của người làm thí nghiệm

2.24, Phương pháp số

Khi nghiên cứu thắm thường din đến các phương trình vi ích phân phi tuyển,

phương pháp số giúp ta giải gần đúng các phương trình này Phương pháp số

từ hữu thường ding để giả là phương pháp sa phân hữu hạn và phương pháp pl

giải rất chính xác đối với các bai toán kỹ thuật khác nhau Từ việc phân tích các

trang thải ứng suit biển dang trong các kết cấu công tình thu lợi, xây dựng dindạng giao thông đến các bai toán của lý thuyết trường như: Lý thuyết truyềnnhiệt cơ học chit lòng, thuỷ đàn hồi, khi din hồi, điện từ trường

Phương pháp phần tử hãu han là một phương pháp số, nó cho phép giải các bãi

toán thắm có:

= Miền tính toán có dạng bat kỳ, kể cả điểm góc

© Cổ diều kiện biên bắt kỷ:

= Miền thắm có thé đồng chất hoặc không đồng chất

(Chia miễn thắm ra thành các phần từ dang tam giác, tử giác nổi với nhau ticác điểm nút Tọa độ tại mỗi điểm bắt kỳ bên trong phần tử x, y được xác địnhthông qua tọa độ các điểm nút

x=<N>[X] en

y=<NelY) G2)

z=<N>|Z] 63)

“Trong 6: - <N> - Him dang của phần từ

~ 1X}, VY), 1Z) - Tọa độ các điểm nút của phần từ

“Cột nước thắm h tai mỗi điểm trong phần tử được xác định như sau:

h=<N>IH] G0

- 1H] - Cột nước thắm tại các điểm nút

‘Qué trình thiết lập và tinh toán cho cột nước thắm tại các điểm nút trong miễnthắm, các thông số khác của đồng thắm như građien thắm, lưu lượng thắm đượctinh từ cột nước thấm.

Voi sự hỗ trợ của máy tính điện tử, phương pháp phần tử hữu hạn đã trở thành

thông dung vả là một công cụ mạnh để gi các loại bài oán thắm khác nhau: có ấp

‘va không áp, ôn định và không én định, phẳng và không gian.

m trên mô hình toán, tác gid sử dụng phần mém SEEPAW trong bộ

GEO-SLOPE,

Nghiên

chương trình phần mềm địa kỹ thuật Geosudio của hãng phần mì

‘Canada dé giải quyết bài toán thắm

24 KHÁI QUAT CHUNG VE TÍNH UNG SUAT BIEN DẠNG

Trong những năm 1960 - 1970, việc giải các bi toán cơ học dit thường đượcphân chia làm hai nhóm: trạng thải giới hạn và biển dạng Nhôm thứ nhất bao gồmsắc bài toán xác định kha năng chị tải của móng, ôn định của mái dốc, của khối đắtđắp, áp lực bên của tường chắn Nhóm thứ hai là các bài toán tinh lún của nền dit

dưới tic dung của tải trong có kể đến cố kết thắm, kiểm tra độ bằn của các côngtrình bằng cách so sánh ứng suất với tính bền của đất đá.

Hai nhóm bai toán này nghiên cứu sự làm việc của đắt với các quan điểm

Khác nhau và thậm chí đòi hỏi các đặc trưng của đất khác nhau: đối với các bài toán

thuộc nhóm giới han các đặc trưng là lực dinh đơn vị C và góc ma sắt trong @, cònđối với bài toán thuộc nhỏm biến dang các đặc trưng là mô dun din hỗi wt hệ số

Khi giải các bài toán thuộc nhôm thứ nhất, biển dạng của đất không được xét

én và được giả thiết là vừa đủ để huy động toàn bộ sức kháng Ở nhóm bài toánthứ hai, ứng suất và biển dang được giá thiết là khá nhỏ vùng trang thi iới hạn côn

chưa hình thành hoặc nhỏ đến mức có thể bỏ qua Tuy nhiên trong tắt cả các bài

thực tếtoán có ÿ ngh ủa cơ học đất lại xảy ra biển dang hỗn hợp cña cả hai kiểubiển dang dan hồi và biến dạng dẻo Khi độ lớn vũng déo nhỏ thì người ta bộ quachúng và coi là bài toán đàn hồi Khi biến dạng déo phát triển đáng kể thi cần phải

kể đến chúng và giả bãi toán hỗn hợp,

Với các môi trường không đồng nhất thì khó có khả năng giải được các bàitoán hỗn hợp bằng phương pháp giải ích Hiện nay phương pháp phần từ hữu hạn

là phương pháp có hiệu quà nhất ding để giải các bài toán phức tạp theo các điều

kiện biên và tinh chit mai trường của chúng,

2.5 TINH UNG SUAT VÀ BIEN DANG CUA NÊN THEO PHƯƠNG PHAPPTHH

2.5.1 Co sở của phương pháp PTHH để giải bài toán

Bài toán phần tir hữu hạn được dựa trên hai nguyên lý cơ bản sau: Nguyên lýcông kha di và Nguyên lý cực tiểu thé năng

2.5.2 Các công thức tính ứng suat

2.5.2.1 Các giả t + bản, phiém hàm thé năng

Bài toán phẳng của lý thuyết din hồi bao gồm hai trường hợp riêng của ứngsuất biến dang

Trang thải ứng suất phẳng và trạng thấi biến dạng phẳng nhưng cô hai

trường hợp, tắt cả các trang thai của ứng suất biển dang chỉ phụ thuộc vào hai biến

độc lập x, y còn các phương trình cơ bản của hai loại bài toán này chi khác nhau ở

phương tình vật lý, cụ thể l chúng khác nhau ở ác hệ số din hồi

Đối với bài toán ứng suất phẳng chính là bài toán đổi với một tắm chịu tácđụng của ti trọng theo chiều diy của tắm Do tắm rất mỏng lại chịu lực theo

phương song song với mặt của tắm và không biển đổi theo chiều dày nên có thể coi

các ứng suất cũng thay đổi theo chiều day, tức là:

“Trong trường hợp này có thể chọn hàm xắp xỉ chuyển vị là đa thức bậc nhất:

roe s sie ein

‘Vee tơ chuyển vi nt pl Us [awa yal!

‘Thay các tog độ nút của phan tử được:

“Trong đồ N.: hàm dang của phần tử:

‘Véi tli chiều dày của phản tử

“Thay biểu thức của D và B vào (2-20) xác định được ma độ tận cứng của

phần tứ tam giác phẳng có ba điểm nút

2.5.2.3, Phương trình cơ bản của phương pháp phần tử hữu han

“Theo nguyên lý cự tu thể năng:

Ta có KA=F (2-22)

Day là hệ phương trình cơ bản của phương pháp PTHH.

“Trong đó: K: là ma trận cứng của toàn kết

F; Véc to tải của toàn kt4: Vee to chuyển vị nút của toàn kết cầu.

25.24 Giải lệ phương trình cơ bản

Sau khi tig lap được hệ phương

biên và giả hệ phương trình trên bằng phương pháp khử Gause Sau kh giải ta xác

nh cơ bản của bài toán ta xử lý điều kiện

định được những chuyển vị nút và sử dụng các phương trình của lý thuyết din hồi

(2-16) và (2-19) để tim ra nội lực và biến dang.

2.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ON ĐỊNH NEN CAC CÔNG TRÌNHTHUY CÔNG HIỆN NAY

Đối ví c tinh toán én định nền tức là cầnén các công trình thuỷ công,

tính toán xác định giá trị lớn nhất của cường độ tải trọng được truyền bởi đáy móng

tới nền đất lâm cho khối đất dưới nền bị phá hoại cất hoặc lún quá lớn Hiện nayviệc nghiên cứu nội dung này rit phong phú, da dạng và được tiền hành theo cả 3 hướng

2.61 Nghiên cứu thực nghiệm,

Để nghiên cứu ổn định của đắt nén, từ lâu nhiều nhà khoa học đã dùng mô.hình thí nghiệm hiện trường được gọi là bản nén chất tải và dùng phương pháp chụp ảnh, rải bột mau thành lớp để tiện quan sát mặt trượt trong đắt nền khi bị phá hoại (nhà khoa học Nga V.I Kurdumov - 1889, nhà khoa học Mỹ A.R Jumikis - 1933 ) Người ta đã dùng các phương pháp chất ti

~ Tải trong thing đứng tác dụng đúng tâm,

- Tải trong thing đứng tác dụng lộch tâm.

~ Tải trong xiên (gdm tải trọng thẳng đứng và tải trong ngang)

Các thí nghiệm thưởng tiến hành trên mô hình đối với bai toán phẳng hoặc

không gian đối xứng trục, Nền đắt thí nghiệm thường là cát khô, điều này cho phép

loại trừ được ảnh hưởng của độ ẩm, lực dinh kết

Biểu đồ đường cong nén lún S ~ có thể phân thành 3 gsi đoạn biến dạngcủa nén khi tải trong tăng dẫn:

“Mình 2.2: Kés quả thi nghiệm bàn nén hiện trường

a, Giai đoạn biển dạng đường thẳng ~ Oa: Khi tải trọng chưa lớn (0 < P < P,quan hệ S ~ P gin như đường thẳng Giai đoạn này được gọi là giai doan nén chất

“Tải trọng kết thúc ở giai đoạn này ky hiệu là P, - gọi là sai tong giới han tuyến tính,

b Giai đoạn biển dạng trượt eye bộ ab: tái trọng vượt quá P, và ở trong phạm.

vị B, < P < P,y thi quan hệ S ~ P là đường cong.

© Giai đoạn phá hoại trượt nén — be: tải trọng tiếp tục tăng và khi P > Pyy, Giaiđoạn này gọi là giai đoạn phá hoại nên Tải trọng Pạ, gọi là tải trọng giới hạn - ảitrọng phá hoại

Tuy nhiên do did thước bảnnén như kích thước móng thực nên việc dựa vào kết quả thí nghiệm bản nén kích

thước nhỏ ở hiện trường mã suy ra tải trọng giới han của móng thực là không chính

xác, Hiện nay ở nước ta, thí nghiệm bản nên đắt ngay tại hiện trường chủ yếu để xácđịnh trị số mô đun biến dạng của đất Các thí nghiệm bàn nén trong phòng thì hầunhư không được chú ý vì điều kiện mô hình khó có thể thực hiện được Ngày nay,

các phương pháp lý thuyết đã phát triển khá phong phú va đa dạng nhưng nhỉ:

trường hop từ thí nghiệm lại cho những kết quả tin cậy hơn và không thể thiêuđược, đặc biệt là khi sự phá hoại cắt trong nền không thé hiện rõ rệt như đối với nền.cát rời xốp hoặc móng đặt sâu khi đó, lún mới là yếu tổ chính dé xác định mức độ

dn định của nền Vi vậy, hướng nghiên cứu tính toán ổn định của nén bằng thựcnghiệm vẫn là phương pháp nghiên cứu có cơ sở khoa học cẳn duy trì vả phát huy.2.6.2 Nghiên cứu lý thuyết

2.6.2.1 Dựa vào lời giải các bài toán đàm hoi loặc đàn déo

Tir kết quả thi nghiệm chất tai trong thẳng đứng lên bản nén thấy rằng lúc đầu

chỉ phát sinh một vùng đắt nhỏ ngay đưới mép đáy móng bị đầy trượt (đạt trang thái cân bằng giới hạn -vùng biến dạng dẻo), quan hệ độ lún và tải trọng vẫn còn là

tuyển tính, côn ứng suất tại những điểm khác (rong vùng cân bằng bn) ngoài vingbiển dạng déo vẫn có thé dùng lý thuyết biển dạng tuyển tính (lý thuyết đản hồi) déxác định

2.6.2.2 Dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn (déo thun tuý)

+ Giả thiết cơ bản:

Lý thuyết cân bằng giới hạn (CBGH) dựa trên giả thiết chính cho rằng cácthành phin ứng suất của mỗi điểm trong khối đất trượt đều thoả mãn trạng thái ứngsuất giới hạn dựa theo tiêu chuẩn phá hoại dit của Cu lông (t= ơtgo + C) Việc mộtđiểm bị phá hoại là do biến dạng cắt khá lớn, còn nén bị mắt én định là do côngbiến dạng trượt (vùng dẻo) phát triển khá lớn và khí tính toán coi như mọi điểm.trong nền dat trang thái ứng su giới hạn

ng xuất

Tưng Ngàn Min

Hinh 2 Trang thải ứng sud - biển dang

Lý thuyết CBGH ở đây hồn tồn khơng xét đến biển dang thé tích của đất,

nghĩa là trạng thái ứng suất biển dang theo mơ hình cứng - đo lý tưởng (bình a) Mặc dù vậy, nĩ cũng đã mơ phịng gần đúng sự làm việc của nền khi mắt ổn địnhNhững năm gan đây, khi nghiên cứu lý thuyết CBGH, người ta đã chú ý nêu ra mơhình thống nhất cho tinh chit của đất, trong đĩ các trạng thải ứng suit và trang thaithể tích cĩ mỗi quan hệ mật thiết Khi một điểm trong đắt chuyển sang dẻo (bị phá.hoại trượt hoặc cẻ các thành phần ứng suit của chúng thộ mãn điều kiện trang

thải ứng suất giới bạn tương ia

ch

1g với thể tích giới hạn, nghĩa là đất chuyển từ tínhđàn hồi thuẫn tuý sang tính chất đàn - déo (hình b,©)

= Bid kiện cân bằng giới hạn của một điểm

Khi một điểm A bắt kỳ trong nền đạt trang thái CBGH thi phải thoả manbiểu thức Coulomb:

Một điểm trong khối đắt cĩ trang thai ứng suất được đặc trưng bằng vịng

thì

vịng Moth ứng suất được xác định hồn tồn Khi một điểm đạt trạng thái CBGH,Morh ứng suit, Trong bài tốn phẳng, bit 304 tạ hoặc oy; oti một đi

theo thuyết phá hoại Morh - Coulomb, vòng Moth ứng suất với điểm

với đường bao của đất

Do vậy, các thành phần ứng suất 04:64: ta tai một điểm thoả mãn haiphương trinh cân bằng tĩnh viết theo 2 phương vuông gốc x z và phương nhtrạng thái:

(6, -0,F +Ar =Íø, + ø, +2n)sing 2-26)

“Trong đó X, Z là lye thé tích đơn vị theo phương x và phương 2.

2.6.3 Các phương pháp đùng mặt trượt giá định

Khác với phương phập CBGH, phương pháp mặt trượt công nhận mặt trượt có

một hình dang nhất định Đến nay các nhà khoa học đã dùng nhiều hình dang khác

nhau: gây, cong, dang logarit, cong tròn Cũng có không ít nha khoa học để nghị lấy mặt trot theo dạng xác định được từ phương pháp CBGII

Mặt trượt phân cất khối đất thành hai phần: phần đất dưới mặt trượt và khốiđất trượt và chỉ những điểm thuộc mặt trượt ở trạng thái CBGH Đắt thuộc khốitrượt được coi như ở trạng thái cân bằng bén Ý tưởng này đã được Coulomb đềxuất từ thời xa xưa và cũng được nghiệm chứng bằng thực nghiệm

Do khuôn khổ của luận văn và từ thực tế sử dụng phố biến nên trong phần nàychỉ đề cập đến phương pháp mặt trượt theo lý thuyết CBGH và phương pháp mặt

trượt trụ tròn.

2.6.3.1 Phương pháp mặt trượt theo lý thuyét cân bằng giới han

“Trước hết dùng phương pháp lý thuyết để xác định tải trong giới hạn (Py)

gây phá hoại nén hoàn toàn sau đó chia py cho hệ số an toàn F >1 (thưởng lấy

+3) sẽ nhận được giá trị sức chịu tải của nền

G27)

* Nguyên if cơ bản: Sơ đồ tính tod tải trọng giới hạ của nền như hình dưới