Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng bentonite đến ứng suất, biến dạng của tường hào xi măng - bentonite. Áp dụng cho đập Vũ Quang tỉnh Hà Tĩnh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu độc lập của bản thân với sự giúp đỡ

của giáo viên hướng dẫn Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưađược công bố trong các công trình khác Những số liệu thu thập và tổng hợp của cánhân đảm bảo tính khách quan và trung thực Nếu không đúng như trên tôi xin hoàn

toàn chịu trách nhiệm về đê tài của mình.

Tác giả

Hà Văn Hạnh

LỜI CẢM ƠN

“ác giả luận văn in bảy tô lòng bit ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS Nguyễn Cảnh Tháilà người hướng dẫn trực tiếp túc gi thực hiện luận van, Xin cảm ơn thấy đã đìnhnhiều công sức, tr tuệ và thời gian hướng dẫn để tác giả hoàn thành luận văn nghiêncứu Tác giả xin cảm ơn Th.§ Phạm Huy Ding đã hướng dẫn và tạo diễu kiện trong

thời gian thí nghiệm tại phòng thí nghiệm Địa Kỳ Thuật trường Đại học Thủy Lợi“ác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã giing day trong thi gian học cao

học tai Trường Đại học Thuỷ li, các thầy cô giáo trong Khoa Công tinh Trường Đại

học Thuỷ lợi Hà Nội, phòng Đào tạo đại học và sau đại học đã tận tình giúp đỡ và

truyền đạt kiến thức để ôi có thé hoàn thành được luận văn ny.

Cudi cùng tác giả xin chân thành cảm ơn bạn bè và gia đình đã động viên, khuyếnkhích để tác giả hoàn thiện luận văn nghiên cứu.

Tác giá

Ha Văn Hạnh

MỤC LỤC

MO DAU

1 Tỉnh cắp thiết của đ ti 1'CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE DAP VAT LIEU DIA PHƯƠNG GIỚI THIỆU VETUONG HAO XI MĂNG - BENTONITE 31-1.Tổng quan về đập vat liệu địa phương 312 Các sự cổ công trình do dòng thắm gây ra và các biển php xử lý 41.2.1 Thắm qua đập đắt đá 41.22 Các biện pháp chẳng thắm cho đập đắt 613 Công nghệ chống thắm bing tưởng hảo xi mang-bentonite cho đập vit liệu dia

1.5.5 Quy trình thi công hào xi mang - bentonite 18

Kết luận chương 1 2CHUONG 2: CƠ SỐ LÝ THUYET THÍ NGHIỆM VÀ TÍNH TOÁN TƯỜNG HAO

BENTONITE ”

2.1 Các phương pháp thí nghiệm ảnh hưởng của hàm lượng bentonite tới trang thiứng su biển dang 252.1.1 Thí nghiện cắt trực tiếp 25

2.1.2 Thi nghiệm nén 3 trực 26

2.13 Thí nghiệm nên I trục 2

2.2 Phân tích các phương pháp tinh toán trang thái ứng suit biến dạng 312.2.1 Các phương pháp tính toán ứng suất biển dang (USBD) 312.2.2 Nội dung phương pháp phn từ hữu han 312.2.3 Giải bai toán ứng xuất biến dang va cổ kết bằng phương pháp PTHH 2

2.3 Lựa chọn phần mềm tinh toán, 41

Kết luận chương 2 4“CHUONG 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIEM CÁC YÊU TO ANH HUONG BENCƯỜNG ĐỘ CUA TƯỜNG HAO XI MĂNG - BENTONITE 433.1, Đặc điểm tính chất và thành phần của xi mang, bentonite, tro bay 43

3.1.1 Đặc điễn tinh chất và thành phần của bentonite “

4.1.2 Đặc điểm uinh chất và thành phan của xi măng 463.1.3 Đặc điểm dinh chất và thành phản của tro bay 43.2 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu vỀ cường độ của tưởng hào ứng với các himlượng khác nhau 313.2.1 Trộn hỗn hợp vật liệu và tao mẫu thí nghiệm SI3.3 Kết quả thí nghiệm và đánh giá, nhận xét “

3.3.1 Kết quả tí nghiệm “

3.3.2 Đánh giá, nhận xét két qua thi nghiệm 68

Kết luận chương 3 10CHUONG 4 ÁP DUNG TÍNH TOÁN CHO BAP VŨ QUANG TINH HÀ TĨNH 714.1 Giới thiệu về công trình m14.2, Qui trình xử lý và thi công tường bảo xi măng bentonite chồng thắm B4.3 Phân tích ứng suất, bién dang hào Xi mang ~ Bentonite đập Vũ Quang 143.1 Tài lậu cho trước 14.3.2 Mặt cắt nh toán 143.3 Kết quả tính toán 164.3.4 Nhận xết 78Kết luận chương 4 79

“TÀI LIỆU THAM KHAO 4

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Nước thắm qua thân dap ở hồ Nao Kon Doi huyện Dic Glong tinh ĐắcNông gây sat lở mái đập hạ lưu 5

Hình 1,2: Đập có tường nghiêng mm, 6Hình 1, 3: Đập có tường lõi mềm 7Hình 1.4: Đập dit đồng chit cổ tường răng 7Hình 1.5: Đập có tường lõi chân răng #Hình 1,6: Đập có tường nghiêng chân ring 8Hình 1.7: Chống thắm cho nén bing bản cọc 8Hình 1 Chống thắm bằng tường nghiéng, sân phủ 9Hình 1 9: Quá trình thi công chống thấm bing vai dia kỹ thuật cho đập 10Hình 1, 10: Sơ đồ bổ trí thiết bj thi công công nghệ Jet Grouting "Hình 1, 11: Tường chống thắm bằng xi mang ~ bentonite RHình 1,12: Quá trình thi công tường hảo xi măng ~ bentonite BHình L ng ủ vậ liệu 2»

Hình 1 15: Thi công theo thứ tự từ panel có số thứ tự bé đến panel có thứ ty lớn 22

Hình 2, Ì: Thiết bị đo cắt trực tiếp 3Hình 2.2: May nén 3 tue 26Hình 2,3: Máy nên 3 trục ELE 25-3518/01 2Hình 2.4: May thí nghiệm nén một trực 30Hình 2, 5: Các điều kiện biên 8Hình 2,6: Sơ đồ xác định lượng nước thắm qua biên 403.1: Khuôn mẫu thi nghiệm 52Hình 3.2: Dung dich bentonite khi ở trạng that huyền phù 55

Hình 3.3; Quá trình dùng sàng mắt nhỏ để trộn vật liệu sHình 3.4: Đỗ hỗn hợp vật liệu vio khuôn, 56Hình 3.5: Mẫu đã đông kết 563.6: Kết quả co ngót của vật liệu sau I ngày ST3.7: Kết qui co ngó của vt liệu sau 14 ngày 383.8 : Cit gọt mẫu theo tiêu chuẳn trước khi do cường độ 59

3.9: Tiền hành thí nghiệm nén 1 trục.3.10: Mẫu thí ngh

Hình 4,1: Sơ đổ mặt et inh toán.Hình 4, 2: Mô hình lưới phn tử.

-m sau khi thí nghiệm nén.

Hình 4.3: Các điểm bị chảy déo (6 vuông mẫu đen) sau khi ích nước.Hình 4.4: Phân bổ ứng suất hiệu quảø, sau khi xây dựng đập.

Hình 4.5: Phân bổ ứng suất hiệu qua ay su khi xây dựng dp va tích nước.Hình 4.6: Phin ng suất hiệu quả ogy sau khi xây dụng đập.

7Hình 4 7: Biến dang tổng của nền đập Vũ Quang khi xây dựng xong dip và tích nướcT8

DANH MỤC BANG BIEUBảng 1.1: Thông số áp dụng xây dựng tường hảo ở Việt Nam,

Bang 3.1: Hàm lượng vật liệu theo các ty lệ.

Biểu đồ 3.1: Biểu đồ quan hệ ứng sắt và thời gian

Biểu dé 3.2: Biểu đồ quan hệ ứng với 53 Kg bentonitc/m`Biểu đồ 33: Biểu đồ quan hệ giữa img suit và hàm lượng cát

4: Biểu đồ quan hệ biết

Biểu đồ dạng lún và thời gian.Bảng 4 : Bảng thông số kỹ thuật đập dâng Vũ QuangBảng 4 2: Bảng thông số cổng lấy nước Vũ QuangBảng 4, 3 Tải liêu tính toin cho rước

15563656666nB7”

MỠ ĐẦU.1 Tinh cắp thiết của dé tài

Từ trước đến nay, ở nước ta cũng như trên toàn thể giới đập vật liệu địa phương là loại"hình ngăn sông được sử dụng phổ biển Tận dụng được nguồn vật liệu sẵn có phổ biểntại khu vực xây dung công trình, giá thành xây dựng rẻ hơn rit nhiều so với loại hìnhngăn sông khác Là hang mục quan trọng của hỗ chứa nước có nhiệm vụ tích gi nướeđể phục vụ sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, cải tạo khí hậu môi trườngsinh thái, cảnh quan khu vực, VỀ sau, đập đất ngày cảng đóng vai t quan trong trongcác hệ thống thủy lợi nhằm lợi dụng tổng hợp ti nguyên ding nước Tuy vậy, trong

quá trình sử dụng một số đập đã xuất hiện những sợ cổ, hư hỏng, mắt én định công

trình Nhiều công trình đã xây dựng bằng đập vật liệu địa phương trước đấy có hiệntượng thắm mạnh cin phải cố các biện pháp khắc phục xử lý thắm đảm bảo an toàncho đập Trong những năm gin đây công nghệ thi công chống thấm cho các công trìnhxây dựng nói chung và công trình thủy lợi nói riêng dang phát triển rất mạnh và rt dadang, Trong đó có công nghệ chống thắm bằng tường hảo xi ming-bentonite đã khắcphục được tương đối tốt vin đề thắm đặt ra, đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế“Công nghệ này tạo nên hỗ móng hẹp, dai và rắt sâu, vách hỗ móng được giữ ổn địnhbing dung dich xi mang-bentonite, ngoài ra tưởng hào có cường độ khá cao nên rtthích hợp với những noi đồi hỏi yêu cầu cao về khả nang chịu lực.Tuy nhiên các công,trình tường chồng thẩm thi công bằng phương pháp đào hào trong dung dich bentonitetừ trước tới nay ở nước ta (từ năm 1999) đu được tiết kế và im tra chất lượng theo

số liệu của công trình đã có ở nước ngoài và 1 số ít công trình trong nước, Điều này đãgây ra nhiều kh khăn cho công tác thiết ké thi công cũng như đảnh giá kiểm địnhchất lượng về khả năng chống thấm cũng như khả năng chị lưc của tường hảo Hiệnnay công te thiết k, nâng cắp, sta chữa nhằm mục tiêu an toàn hd dp trong phạm vica nước dang rit được chủ trọng nên việc ứng dụng công nghệ xây dựng tường hàochống thắm xi mãng-bentonite có tinh khả thi và hiệu quả cao, Do đồ việc thí nghiệm,nghiên cứu

đã được tr

sổ thể tự kiểm tra chất lượng và so sánh visố liệu của các công trình

12 dung công nghệ này trước đây là rất cn thiết

~ Ứng dung tinh toán cho đập Vũ Quang tỉnh Hà

4 Phương pháp nghiên cứu

~ Điều tra thống kê và tổng hợp tài liquan đến đề

- Nghiên ei cử sở lý thuyết

Tiến hành thí nghiệm trong phòng thí nghiệm

~ Lựa chọn các phương pháp tính toán và phần mễm hợp lý để tinh toán ứng suất biểndang của tường bảo,

5 Kết quả đạt được

tố ảnh~ Tìm ra được sự thay đổi ứng suất, biển dạng của tường hào qua các yết

hướng như hàm lượng vật iu, tôi gian, đi kiện dưỡng hộ

~ Tinh toán kết quả cho công tinh đập Vũ Quang tỉnh Hà Tĩnh,

'CHƯƠNG 1:HIỆU VỊ

ÔNG QUAN VE DAP VAT LIEU DIA PHƯƠNG GIỚI.TƯỜNG HAO XI MĂNG - BENTONITE,

1-1- Tổng quan về đập vật ịu địa phương.

"Đập vật liệu địa phương được hiểu một cách đơn giản là đập được xây dựng từ các vậtliệu lấy ngay tại địa phương có công trình xây dựng, không phải vận chuyển xa,không qua công nghệ chế biến phức tạp Vi vậy đập vật ligu địa phương côn được gọilà đập vật liệu tại chỗ (các tên gọi này được sử dụng khá phổ biến trong các tải liệuchuyên môn của Liên Xô cũ và của CHLB Nga ngày may) Tuy nhiên về mặt cơ họcđất, đá đập vật liệu địa phương được hiểu là đập duge xây dựng trực tiếp từ các sànphẩm phong hoá (các loại đắt, cát, sỏi) và chưa phong hoá (đá đỏ, đá dim) của v6 tráiđất lu có.Š nguyên tắc bắt cứ loại vật liệu gi là sản phẩm phong hoá của vỏ tráithể dùng để xây dựng đập Tuy nhiên trong thực tế xây dựng phổ biển hơn cả vẫn là

đập đắt ~ đá Ngay cả khi xây dụng đập đắt đồng chit thi bit buộc vẫn phải có thế bịtiêu nước (hoc lãng trụ hoặc lát mai) bằng đá đỏ đá dm và cất, Như vậy xé về tổngthể nó không còn là đồng chất nữa nên đập vật liệu địa phương, đập vật liệu tại chỗ,đập đã dỗ lõi giữa, đập 48 đỗ tường nghing, đặp đắt đã hỗn hợp (không chọn lọ),đập đất đồng chất v.v đều gọi chung là đập đắt - đá [1]

Dp đất đá có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng cơ giới hóa cao khi thi côngvà trong đa số trường hợp có giá thành hạ nên là loại đập được ứng dung rộng rãi nhấttrong hiu hết các nước Đập đắt đá là loại đập không tràn có nhiệm vụ ding nước vàgiữ nước trong các hồ chứa hoặc cùng với các loại đập và công trình khác tham gianhiệm vụ dâng nước trong các hệ thống thủy lợi hay xây dựng nhằm mục đích chỉnhtrị dong sông Tir mẫy nghìn năm trước công nguyên, đập dit đá đã được xây dung

nhiều ở Ai cập, Án độ, Trung quốc và các nước Trung Á của Liên xô với mục đíchdâng và giữ nước để tưới hoặc phòng lũ VỀ sau, dip đắt ngày cảng đông vai td quantrong tong các hệ thống thủy lợi nhằm lợi đụng tổng hợp ti ngơ én dong nước Ngày

nay, nhờ sự phát tiễn của các ngành khoa học như cơ học đất, địa chất thuỷ văn, địa

chất công tình, ý luận thắm v cũng như ứng đụng rộng rã cơ giới hoá rong thicông nên đập đất đá cảng có xu hướng phát triển mạnh mẽ.

Tính đến nay ác nước đã xây dựng hàng nghin đập đất — đã (i©ng Nhật đã có 1281

đập cao trên 15m) trong dé có trên 70 đập cao hon 75m Ở Mỹ, nếu tính từ 1963 trở

lại đây thi đập vật liệu địa phương mà chủ yếu là đập đất chiếm 75% trong toàn bộ số.đập đã xây dựng Cũng trong thời gian đó ở Canada chỉ xây duy nhất 1 đập bê tông

côn lại đều là đập vật liệu đại phương Ở Anh, trước 1964 đập đất ~ đá chỉ chiếm 45%

tổng số các loại đập ma sau 1964 tr lại đây đã nâng lên 67% Đặc biệt các nước như

Trang Quốc, Nea hign đang phát triển rắt mạnh mể loại dip này

Đối với nước ta, đập đất dé là công tình dâng nước phổ biển nhất khi xây dựngnhững hồ chứa Do đặc điểm về địa hình, địa chất, vật liệu xây dựng, phương tin thisông, gid thành của nước ta nên ngoài rit nhiều những công trình lớn đã được xâyưng như Hoà Bình, Dầu Tiếng, Trị An trong tương lai dip vật liệu địa phương côn

có triển vọng phát triển hơn nữa

1.2 Các sự cố công trình do đồng thắm gây ra và cácn pháp xử lý:1.2.1 Thắm qua đập đắt đá

Cac công trình đập vật liệu địa phương đã xây đựng trước đây yếu dựa khả nhiễu vàokinh nghiệm có sẵn nên đã có nhiều sự cố công tinh xảy ra gay thiệt hại không nhỏ.cho vùng phạm vi ảnh hưởng của hỗ đập Ngày nay với sự phát triển của các ngànhđịa kỹ thuật thuỷ văn công trinh làm cơ sở để hoàn thiện các lý thuyết khi ign hànhthiết kế, xây dựng đập đắt đá Các sự cố công trình xảy ra do một số nguyên nhân như.site chịu tải của nén không dit dẫn đến trượt, lt hoặc sai sót trong thí công, thết kểnhưng những trường hợp này chiếm tỷ lệ không nhiễu Sự cố công trình chủ yếu dođồng thắm gây ra chiếm tỷ lệ cao hơn tối 3/4 các công trình bị hỏng Một số đập bihồng ở nước ta cũng do dòng thắm gây ra như đập Am Chúa, Dẫu Tiếng

“Thắm là tinh trạng xảy ra rất phổ biến ở các đập đất, nhiều hồ chứa bị thấm ritnghiêm trong mà việc xử lý lạ ttn kém khó khăn và gây tổn tht lớn về kính Sựsố về thắm rắt muôn hình muôn vẻ, nó có thể xây ra khỉ công trình mới thi công xong,điễn hình như hỗ chứa nước Nam Du ~ tinh Kiến Giang: thi công xong hỗ cạn hếtnước phải xử lý chống thắm rất tốn kém, hay đập Cả Giấy ~ Bình Thuận khỉ chưa

hoàn công (1988) đã xuất hiện thắm ở chân mái hạ lưu với lưu lượng Š + 7 (l/phúU),

sau đồ lưu lượng tăng nhanh dần có nguy cơ vỡ đập Hoặc nhiều công trình sau mộtvải năm hiện tượng thắm mới sây ra mãnh liệt gây tốn hại ắtlớn đến công tinh như:

Trầu, Am Chúa ~ Khánhsự cổ thắm gây vỡ đập đất của hỗ chứa Suối Hành, Su

Hoà, đập Vực Tron ~ Quảng Bình là một trong những ví dụ diễn hình Còn những

đập chưa vỡ nhưng phải xử lý rất tốn kém như Dầu Tiếng - Tây Ninh, Easoup

Sau nhiễu sự cổ đổi với đập đất ở một số công trình hỗ chia thì vấn để nghiên cứugiả pháp chống thắm thích hợp nhất cho mỗi loại công tình là vô cũng quan trọng

đảm bảo cho công trình lim việc bình thưởng trong quá trình khai thác Với tỉnh hìnhlâm việc của đập như vậy, hiện nay trong quá nh thiết kế mới và sia chữa nang cắpử lý chống.

ác đập đất đã áp dụng khá nhiều phương án và các giải pháp kỹ thuật

thắm cho thân đập và nỀn nhằm trình ác thie hại do dòng thắm gây ra |2]1.2.2 Các biện pháp chẳng thấm cho đập đắt

1.2.2.1 Chẳng thắm cho những công trình mới xây dựng.

a, Chong thấm cho thân đập~ Tưởng nghiêng mềm.

“Tường nghiêng thường dip bằng dit st, đất thịt cổ hệ số thắm nhỏ, thắm nước đặt ởsát mái thượng lưu có tác dụng chống thắm cho thin đập, BE dày của tưởng tăng từtrên xuống dưới Bề dày đinh không nhỏ hơn 0,8m, chân tưởng không nhỏ hơn H/10(sới H là cột nước tác dung) và không nên nhỏ hơn 2:âm Độ vượt cao của địnhtường so với mực nước dâng bình thường ở thượng lưu dựa theo cấp công trình:3-0,5:0 ãm, Trên mặt tường nghiêng có phủ một lớp bảo vệ đủ diy(khodng Im) đểtránh nắng mưa Giữa tường nghiêng và lớp bảo vệ bổ tri một ting lọc ngược Phintiếp gip giữa tường nghiêng và nên em liên kết tốc Nếu nên là đ thi lên kết bằng cácring chống thắm, Nếu nền bị nút nẻ và thấm nước sẽ xử lý bằng phụt vữa chống thắm,

~ Tưởng lỗi mềm.

Lõi giữa thân đập có dang thẳng đứng, lâm bằng đắt sét có hệ số thắm nhỏ Dộ dày

của định tường lõi không nhỏ hơn 0,8m, độ day chân tường không nhỏ hơn 1/10 cột

ước nhưng phải dim bảo 22m Dinh twimg lõi phải cao hơn mục nước thượng lưu và

mực nước mao dẫn trong đất với độ vượt cao ô~0,3°0,6m tuy theo cắp công trình Độ

Chống thắm cho nền đập cũng rất quan trọng Khi mực nước thượng lưu ding cao.trong thân đập sẽ hình thành đồng thắm nên đập dit xây dựng trên nền thấm nước cinphải có những biện pháp chống thắm cho nền nhằm hạn chế sự mắt nước, tránh biểndang thắm trong nén đập Hình thức chống thắm cho nền đập côn phụ thuộc vào loạidập, chiều diy và địa chất của nền

Đối với đập đồng chất xây trên nề thắm nước thì thông thường chọn hình thức chốngthấm cho nền là tường răng, bản cọc hoặc tường xi măng Tường răng áp dụng với nềnthắm không sâu lắm (Ts!

làm thân đập nếu có hệ số thim nhỏ hoặc một số vật liệu chẳng thắm tốt như đất st,chính bằng vật liệun), vật liệu làm tưởng răng có thể

sét Nếu tng thắm nước lớn không xây dựng được tường răng thi cần phải dũng bảnsge hoặc phun màng chống thấm xuống tận ting không thấm nước, Nêu ting thắm,quá sâu thi bản cọc hoặc xi mang chỉ cắm xuống 1 đoạn trong dit nén [3]

„`.nd 2

Hình 1.4: Đập đất đồng chất có tường răng.

Đối với đập không đồng chit (có lõi giữa hoặc tường nghiêng) thi phần chống thắm,cho nén thường nối tiếp với chống thắm cho đập Dùng hình thức ndo phy thuộc vàochiều sâu ting nền, tính chất đất nền và kỹ thuật thi công Khi ting thắm T < 5m dùng.tường răng làm vật chống thắm cho nén và nối tiếp với vat chẳng thắm cho thân nhưtường nghiêng, tường lõi Tường răng cin cắm sâu xuống một đoạn > 0,5m.

Hình 1.6; Đập có tường nghiêng chân răng.

Khi ting thắm tương đối sâu thì có thể chống thắm bằng hình thúc bản cọc, Bản cọccắm sâu vào lõi giữa hoạc tường nghiêng va ting không thắm một độ dài nhất định dễ.

tránh không sinh ra xôi ngằm cục bộ tại đầu mút bản cọc,

‘Theo điều kiện thigiảm lưu lượng thấm qua nén và giúp ting én định thắm cho nẺ

công chiều dây sân trước 20,5m đối với đập thấp và >ìm đối với đập cao Mat trên

của sân trước phủ một lớp day 1,5 + 2,5m bằng các vật liệu hạt lớn như cuội, si, cát

để tránh hư hong do nhiệt độ thay đi và tác dụng của sóng khi tháo cạn hồ chứa

Mình 1.8: Chống thẩm bằng tường nghiêng, sân phủChẳng thắm cho các công trình đã xáy đựng trước de

biện pháp điển hình thường được sử dụng để xử lý chống thắm cho đập đã chohiệu quả rắt tốt như:

Công nghệ chống thắm bằng vải địa kỹ thuật (Geomembrane)

Vai địa kỹ thật là loại vả có tính thắm, được sử dung để lót trong đắt nên có khả nănghân cách lớp đt, lọc thắm thoát nước, gi các hat đất cổ ích thước nhỏ, bio vệ vàlại lựcgia cường các tính năng cơ lý của đắt mà đặc biệt là tính chịu kéo để phân bố

gìn ti, cổ hệ số thẩm rt thấp K = 107 = 10° emis có khả năng chịu lự, bén trồng

các điều kiện bắt lợi của môi tường Công nghệ được áp dụng theo nguyên lý: sửdụng chống thấm kiểu tường nghiêng cho mái đập thượng lưu rải một lớp vai địa kỹthuật có khả năng chống thắm tốt, hạn chế tối đa lưu lượng thắm qua bản thân đập Đểbảo vệ cho lớp vải không bị 6 xi hoá, hư hong do tác động của môi trường cần phải

phủ lên lớp vải này một lớp đắt tương đối dày, có hệ thống cọc neo giữ cho vai được

đúng vị trí khi công trình được đưa vào vận hành J4]

Hình 1.9: Quả trình thi công chống thấm bằng vải địa kỹ thuật cho đập

ir dụng công nghệ này có ưu điểm là chống thắm tốt, độ bén cơ học cao, dé thi công,

sửa chữa, giá thành rẻ, Tuy nhiên nhược điểm của công nghệ này la phải kết hợp vớivật liệu khác mới phát huy được hiệu quả và độ bén, không thi công được trong nước,

mặt vải trơn nên vật liệu phủ bên trên dễ bị xô trượt, phải có biện pháp chống rách

căng nh vải lão hoá, thời gian sử dụng ngắn.

~ Công nghệ khoan phụt cao áp Jet — Grouting

Phương phip này dựa vào nguyên lý cắt nham thạch bằng đồng nước áp lực Khi thicông, trước hết dùng máy khoan để đưa ống bơm có vòi phun bằng hợp kim vào tớiđộ sâu phải gia cổ (nước + XM) với áp lực khoảng 20 MPa từ vòi bơm phun xả phávỡ ting dit Với lực xung kích của dng phun và lực lỉ tầm, trọng lực sẽ trộn lẫndung dịch vita, rồi sẽ được sắp xếp lại theo một tỉ lệ có qui luật giữa đất và vữa theokhi lượng hạt Sau khi vữa cổng lại sẽ thành một khối xỉ mang dit đồng nhất

10

Hình 1.10: Sơ dé bố trí thiết bị thi công công nghệ Jet Grouting.

Uiu điểm của công nghệ này là phạm vi áp dụng rộng, thích hợp mọi loại đất, xử lýcđưới móng hoặc kết cầu hiện có ma không cần ảnh hướng đến công trình, mặt bằng thi

công nhỏ, it chẩn động, ít tiếng ôn, hạn chế tối đa ảnh hưởng đến các công trình lân

cận, thiết bị nhỏ gon có thé thi công trong không gian có chiều cao hạn chế và chướngngại vật, khả năng xử lý lĩnh hoạt trong những điều kiện khó khăn: dưới đáy côngtrình, cục bộ dưới sâu, đặc biệt thích hợp cho các công trình có kết cấu lớn.

"Nhược điểm của công nghệ này là thiết bj thi công hoạt động ở chế độ áp lực cao đồi

hỏi công nghệ thiết bị phức tạp, đặc biệt là bơm cao áp [5]

= Công nghệ chống thắm bằng tường hào xi mang ~ bentonite

Công nghệ chống thắm bằng tường hào xi măng — bentonite áp dụng cho đập đất khi

đã làm việc trong thời một khoảng thời gian từ 5 năm trở lên mã công trình bị thắm,mạnh cần được xử lý Đây là công nghệ có giá thành cao nhưng hiệu quả chống thấm.tốt và lâu dai, qua trình thi công không mẫy khó khăn, mặt bằng thi công khá gọn.

in

Mi h

vn ((((((((((/((((((((((((((ì

Hình 1.11: Tường chống thắm bằng xi măng — bentonite.

Tuy nhiên, vấn dé là sử dụng biện pháp, công nghệ nào thích hợp để đạt hiệu quả caotrong thi công, út ngắn thời gian thi công cũng như đảm bảo giá thành hợp lý còn tuỳthuộc vào mỗi công tinh cần xử lý Trong phạm vi ncứu của luận văn nảy tácgiả chỉ đi sâu nghiên cứu công nghệ chống thắm cho đập và nén bằng tưởng hào xi

măng ~ bentonite

1.3.Cong nghệ chống thắm bằng tường hào xi ming-bentonite cho đập vật liệu

địa phương.

~ Nguyên lý của công nghệ:

Tường hào xi mang — bentonite là loại tường chống thắm được thi công bằng biệnpháp dio hảo trong dung dịch bentonite, sau đó sử dụng hỗn hợp vật liệu ximăng +bentonite + phụ gia + nước, sau một khoảng thi gian nhất định đông cứng tạo thinktường chống thắm cho thân đập và nên đập Hào thường có chiều rộng từ 0,5 + 1,2m,nhưng thực tế những công trình nước ta thỉ công gần đây như: Dầu Tiếng - Tây Ninh

Dương Đông- Phú Quốc bề rộng hào thường là 0,6m do trong quá trình thi công berộng hào phụ thuộc vào thiết bị thi công là giu đảo Hiện nay với công nghệ kỹ thịtiên tiến, chúng ta có thể thi công những bảo có chiễu su tử Š + 130m Vi dụ như đập

đất của nhà may thuy điện Kureika của Nga có hào bentonite sâu 120m.

Khi thi công hảo cần phải du tiên te hỗn hợp bentonie diy trong hào để giữ chovách hảo luôn được dn định vì hào có chiều sâu là rất lớn Khi tường hào đông kết hệ:số thắm của tường khá nhỏ (K (0° + 10” emis) nên cỏ tác dung chống thắm rit tốt

atHình 1.12: Quá trình thi công tường hảo xi mang ~ bentonite

- Đối tượng áp dụng

+ Đối với nền đập: Nền cát hay cát cuội soi, không áp dụng với nền đá nứt ne

B

+ Đối với thân đập: áp dụng cho các đập thi công chất lượng không tốt như dimkhông đều, hoặc vật liệu dip đập cắp phối chưa hợp lý, khi thi công tường hào ở trang

thái lông sẽ nhét đầy vào các lỗ rỗng, kế hở.

Un điểm:

+ Có tác dung chống thắm đạt hiệu quả cao(hệ số thắm nhỏ K = 10° + 10”em/s)theo+ Dung địch xi ming - bentonite được trộn theo đây chuyển công ngt h

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

ing tường hào Bentonite ở Việt Nam

“Tường chống thắm bằng vữa xi măng - bentonite là một trong những giải pháp chống,thấm rat hiệu qua, ở Việt Nam đã áp dụng cho một số công trình lớn như: Dầu Tiếng —Tây Ninh, Am chúa ~ Khánh Hoa, Dương Đông ~ Phú Quốc sau đây là một sốthông số đã được áp dụng để xây dựng tường chống thắm cho một số công trình ở.

Bang 1.1: Thông số áp dụng xây dung tường hào ở Việt Nam.Diu Tiếng

Don Am Dương | Easoup

Nam 2011, PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái cùng Ths Bùi Thị Tha Hà đã nghiên cứu ảnhhưởng của thời điểm thi công tường hào chống thắm đến trạng thái ứng suất trongthân hào, các tác giả đã nghiên cứu vỀ một số trường hợp:

Nghiên cứu trang thi ứng suất biến dạng của tường hào với các độ cứng khácnhau

- Nalcứu trạng thai ứng suất - bidang của tưởng bảo tại các thời diém khácnhau trong quá trình làm việc của tưởng hào.

"Nghiên cứu trang thai ứng suất - biển dang của tường hảo với các thời gian cẻkhác nhau

Qua nghiên cứu tính toán thông qua các trường hợp, các tác gid đã phân tích, đánh giávà đưa ra một số kết luận quan trọng về ảnh hưởng của quá trình xây dựng hảo, vậtliệu làm hào tới ứng suất biến dạng, khả năng làm việc của tường hào xi măng.bentonite.[6]

Tuy nhiên cho đến nay vẫn còn quá ít các nghiên cứu như trên, phần lớn các tường.

hào được thiết kế và th công dựa theo kinh nghiệm và đựa theo một số tai liệu ở nướcngoài nên cổ rất ít các nghiên cửu về khả năng chống thắm cũng như ứng suất biếndang của tường hào ở Việt Nam Vì thể, trong phạm vi luận văn này, tác giả sẽ nghiên.ci về một số yếu tổ ảnh hướng đến ứng suất, biển dạng của tường hào bằng phương,pháp thí nghiệm để từ đó làm tà lệu tham khảo phục vụ cho việc xây dựng các côngtrình sau này,

1.5.Giới thiệu chỉ tiết tường chống thắm bằng xi ming-bentonite,1.5.1 Công dung của tường hào xi ming ~ bentonite

Chống thắm cho thin và nền dap, khả năng chống thắm của trồng hảo phụ thuộc viocác yếu tổ như: vật liệu làm tường, do các mảng ngăn hình thành trong qua trình thisông do độ lưu động, độ mịn của các hat bentonite khi xâm nhập vio các lỗ rỗng củađất làm tăng khả năng chống thắm,

Tăng khả năng chịu lực cho đập đất vì tường hào có cường độ khá cao nên rt thíchhop với những công trình có yêu cầu cao về khả năng chịu lực, giúp dn định về cường.

++ Phù hợp với kỹ thuật và my móc, thiết bị hiện nay

+ Cường độ vữa xi măng - bentonite sau 28 ngày R > 1,5 kg/cm”

Yeu cầu về kinh

Vì giá thành để thì công tường hào không rẻ nên phương án tối ưu nhất trên cơ sởphân tích so sánh cả về kin tế và kỹ thuật, chất lượng

1.5.3 Cấp phối vật liệu của xi mang - bentonite.

Đối với yêu cầu kỹ thuật của tường chống thắm, đặc tinh lý hoá và tính chất cơ họccủa vữa xi ming - bentonite edn phải lựa chọn vật liệu và tỷ lệ pha trộn hỗn hợp vậtliệu hợp lý Hỗn hợp vật liệu gồm có xi ming + bentonite + phụ gia + nước, Xi minglả cốt liệu chính để nâng cao cường độ của tường hào, bentonite vừa có tác dụngchống thấm vừa có tác dụng tạo hiệu qua cơ học giữ vách hảo không bị sat lở trongduy trì độ nhớtquá trình thí công Phụ gia làm chậm thời gian đông kết của xi ming

thấp trong thời gian dii để phục vụ cho việc vận chuyển vật liệu thi công dễ dingHn hợp cần phải có tỷ lệ bentonite phù hợp để khi trương nở có thể chui vào lắp đầycác lỗ rỗng nhằm đáp ứng yêu cầu chẳng thấm va giữ én định thành vách hào trongquê trình thi công Hàm lượng thành phần không chỉ liên quá đến yếu tổ kỹ thuật mã

côn ảnh hưởng đến giá thành công trình Thông thường quy định dung trọng, độ nhớt,độ tách nước và cường độ của vật liệu lâm tưởng như sau:

= Độ mht 28 = 30"Độ tách nước: 4%

~ Dung trọng của hỗn hop: 1.13 + 1.15 (Tim).- Cưỡng độ sau 28 ngày: R> L.5(kglemÊ)

Trên cơ sở tài liệu và kinh nghiệm dưa ra ty lệ pha trộn trên Im” hỗn hợp như sau

- Xi ming: 3002400(kg)

~ Bentonite: 45:55 (kg)

~ Phụ gia đông kết chậm Sika: 1.5 (kg)

- Nước: 910 (Lí)

1.5.9 Kích thước tường hào

Theo kinh nghiệm hào bentonite thường có bé rộng từ1,2m, bề rộng của hảo.

phụ thuộc vio cột nước trước hảo, hệ số t hào và bản thân hào Đi

mỗi công trình khác nhau thì b rộng hào cũng khác nhau, tuy nhiên trong thục tế cáccông trình ở nước ta chủ yếu lấy bé rộng hảo b = 0,6m để phủ hợp với điều kiện củamáy thi công đặc biệt là dung tích của gầu đảo (thường sử dụng cầu nặng 60 tấn có

cầu dio loại cáp treo kích thước 2,8*0,6*6m nặng 7,5 tắn) Hảo đảo cảng sâu cảng dễ

mit én định đặc biệt là kh trong nén xuất hiện mực nước ngằm Ở Việt Nam hàođược thi công sâu nhất là 39m của đập Dầu Tiếng Hệ số thắm yêu cầu từ 10` + 107(cm/s) hệ số thắm cảng nhỏ sẽ anh hưởng nhiễu đến chit lượng thi công và giả thànhcông trình, hầu hết các tường xi mang - bentonite ở nước ta đều có K = 10 (cm/s)|7]

1.5.5 Quy trình thi công hào xi măng ~ bentonite

Môi trong những khâu quan trọng ảnh hướng đến chất lượng của công nghệ là quytrình đào hảo khử thi công Các yếu tổ ảnh hưởng đến quy trình đảo hảo là: lựa chọn

thiết bị dio, bổ trí sơ đổ đảo, tường ất bị thi nghiệm và antoàn lao động.

~ Bentonite và nước được trộn với nhau nhờ máy trộn với tốc độ cao, thời gian trộnvữa > 10 phút

~ Vita bentonite và nước được đưa lên silô ủ vita > 6giờ, cứ 1 giờ quấy vữa ít nhất 1

~ Vita bentonite + nước trộn với xi măng và phụ gia bằng máy trộn tốc độ cao, thờigian trộn > 10 phút

~ Sau đó hỗn hợp được đưa vào bể chứa và bơm vào hảo,

mỗi mẽ trộn và lấy mẫu kiểm tra vữa tại bảo,

Quy trình kiểm tra hỗn hợp vữa.

chống thắm được thực hiện theo đúng quy định của thichủ đầu tư.

Mặt bằng của máy đảo : Do sử dụng may dio có tải trong lớn nên đường di chuyểncửa may phải được tinh toán gia cổ sao cho không bị li, đảm bảo bằng phẳng, an

toàn cho máy hoạt động

1.5.5.2 Tạm chọn tr thie bị, dụng cụ Miễn ta, tí nghiệm

- Lựa chon máy rộn vữa, mấy bơm theo quy Hình sản xuất văn phủ hợp với yêu cần

của từng công trình.

Hình 1.13: Hệ thống ủ vật liệu

Do tính chất của công nghệ và kích thước từng panel nên máy đảo là loại thiệt bịnặng, yêu cầu l loạichuyên ding Máy đảo dùng cần cầu có sức nặng 60 tắn,đào có kích thước : 2,8mx0,6“6m , nặng 7,5 tấn

“Trong điều kiện bề rộng khoang đào hep (b= ,6m), hảo lại được dio ở những độisâu khác nhau, địa chat thay đổi, đôi khi có thé gặp ting đắt cứng, gặp đá mồ côi nênphải ding giu dio có súc nặng lớn.

~ Thước thủy: để kiểm tra độ thẳng đứng của vách hảo.

~ Dụng cụ để kiểm tra dung trọng , độ nhớt va độ cách nước của dung địch.

1.5.5.3 Bổ trí tường dẫn

Do thiết bị thi công là cin cầu nặng có lắp glu kích thước lớn đồng thời lạ thi côngđảo hảo có bể day mỏng, cho nên việc thi công sẽ khó khăn, tiến độ đảo chậm, hào débị cong, bị lệch Dé khác phục khó khăn này cin phải thiết kế bổ sung trởng dẫn bingBTCT có kích thước như sau: Tường dẫn hướng gồm bai tường bằng bê tông cốt thépM200, mỗi tường có tiết diện hình thang chiễu rộng 30em ở trên, 22em ở dưới, cao80em, hai tường cách nhau 63em.

20

Hình 1.14: Mô hình tường dẫn.

~ Tường din có nhiệm vụ định vi cho gầu đặt đúng vào hào,giúp cho thao ti thi công

nhanh chính xác, hào không bị cong.

1.5.5.4 Bé trí sơ dé đào.

Việc thi công hào cin phải được tiến hành theo một quy trinh riêng không thể tiếnhành dio một cách liên tục về một hướng như đảo đất thông thường Trén cơ sở kíchthước giu dio, sinh chất của dung dich xi măng - bentonite, bổ tr kích thước panel vàtrình tự dio như hình 1.15, Panel đào sâu phái cách panel đào bên cạnh một khoảng,thời gian tôi thiểu là 24 giờ để vữa xi măng ~ bentonite đông cứng đến một cường độnhất dinh, không bị trượt vào khoang hảo dang dio Khi thi công hào được đào theoting panel, panel sơ cắp là panel được đào trước tiên ở mỗi đoạn tường, panel thứ cấplà panel được đào ở giãn hai panel sơ ấp, chỉ phải chồng vàođây của panel thứ.các panel sơ cắp 40em để đầm bảo tinh liên tục của vật liệu làm tường Trong suốt quátrình đảo hào dung dịch bentonite được bơm đầy vào hào, trược khi bơm vào hào.dung dịch luôn được khuấy đều đồng thời đảm bảo tỷ trong, độ nhớt và độ tích nước.theo yêu cầu, Hảo đảo đến đâu dung dich bentonite được bơm vào đến đó cho đến khiđạt tới độ sâu thiết kế thì dimg lại Nếu yêu cầu chống thắm của tường khoảng K =

10 en/s thì để vữa bentonite trong hảo có thời gian đông cứng lại tạo thành tường,

chống

én hành hútNếu tường yêu cầu hệ số nhỏ hơn nữa khoảng K = 10° + 10” (ems hi

‘vila đã dùng trong quá trình đảo ra ngoài và bơm lượng vữa có chất lượng tốt hơn vàohảo tạo thành tường chông thắm Hau hết ác tường bentonite ở nước ta trong thờigian qua được thi công theo hình thức đầu tiên để giảm giá thành công trình nhưngvẫn bảo đảm yêu cầu chống thắm.

Như vậy dựa vào đặc tính cia bentonite và xỉ ming người ta đã nghiên cứu sẵn xất rãvữa xi ming ~ benlonie ding để xây dựng tường chống thắm Trong công nghệ nàyvữa xi ming ~ bentonite vữa cổ tác dụng chống giữ thành hào vừa được giữ hi làmvật liệu chống thắm lâu dai cho công trình Chất lượng, h gu quả của tường chốngthấm phụ thuộc rit lớn vào chất lượng vật ligu,ty lệ pha trộn, quy trình chế tạo vữa ximăng ~ bentonite và quy trình đảo hào Vì vậy khi thi công phải lựa chọn vật liệu dâm

bao yêu cầu kỹ thuật, tỷ lệ pha trộn chính xác, tuân thủ nghiêm ngặt quy trình sản xuất

vita và quy trình đảo hào.

Hình 1.15: Thi công theo thứ tự từ panel có số thứ tự bẻ đến panel có thứ tự lớn.

(Qua thực tiễn xây dựng và nâng cắp đập dit thời gian qua nhận thấy ring : Khó khănlớn nhất là chống thắm cho nền đập có lớp cát — cuội - sỏi dày không thé bóc vỏ được,ving xây dựng công tình lại khan hiểm đắt sét làm vật liệu chống thắm, néu sử dựngKhoan phụt cao ấp hoặc tải vải địa kỹ thuật thì hiệu quả chống thắm không cao Trongtrường hợp này giải pháp chống thấm thích hợp nhất là kim tường hào xi măng —bentonite, đây là một trong những giải pháp chống thắm rất hiệu quả nhưng còn khámới mẻ ở Việt Nam[8]

chương 1

Qua các tải liệu trước đây về tưởng hảo xi ming - bentonite, có nhiều nghiễn cứu vềhệ số thim của tường hảo nhưng có rất i tả liệu nghiên cứu vỀ cường độ Có nhữngcông trình ngoài yêu cẩu vẻ hệ số thắm còn rit cần yêu cầu về cường độ để tăng tỉnhn định, Như một s6 công tình tường hào đã xây dựng tại nước ngoài họ cổ thể thicông tường hào với hệ số thắm giảm bớt đi nhưng cường độ lại gia tăng lên, khi đótường hào còn có thé làm tưởng chin mà vẫn đảm bảo tinh ổn định cho công trnh Vìthể trong phạm vi luận văn này, tác giả di sâu vào thi nghiệm nghiên cứu các yếu tố

nh hưởng đến cường độ của tưởng hảo xi măng ~ bentonite để đưa ra nhận xét cũng

như để làm tai liệu tham khảo để xây dựng các công trình sau này,

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET THÍ NGHIỆM VÀ TÍNH TOÁNƯỜNG HAO BENTONITE.

“Trong hỗn hợp vật liệu để tạo thành tưởng hảo xỉ măng - Bentonite, mỗi loại vật liệucó một chức năng, công dụng riêng Tinh chất thuỷ hoá của xi mang tạo nên chất kếtdãnh liên kết tt cả các thành phần cầu thành khác, chính vì thé xi măng là vật liệu cóảnh hưởng lớn đến giá trị ứng suất, biến dạng của tường hào Thông thường hàmlượng xi ming trong bỗn hợp vit iệu cảng lớn thì khả năng kết dính vật i iecao nên giá tri ứng suất đo được cũng sẽ cao vi thé tường hao xi mang - bentonite sẽe6 khả năng chịu lực cao hơn, biến dang ít hon, Tuy nhiên cho nhiều hàm lượng ximăng sẽ làm ảnh hướng tới hệ số thắm cũng như tăng gi thành xã dựng nên cầnphải lựa chọn hàm lượng xi măng phù hợp Đối với bentonite có thành phần chính là‘montmorilloninên nó cũng cỏ một số đặc tỉnh của sét như trương nở, co ngói, ép co.và biến dang, vì thé độ biển dang của tường hào bị ảnh hưởng khá nhiều bởi các đặc

tinh này của bentonite Trong quá trình thí công tường hảo, Bentonite vừa etc dụngchống thắm vừa có ác dụng tạo hiệu quả cơ học giữ vách hào không bi sat lở trongcquá trình thi cônkhi bentonite trương nở có thể chui vào Kip đầy các lỗ rồng nhằmđắp ứng yêu cầu chống thắm và giữ én định thành vách hảo trong quả trnh thi công

Trang thái phân bổ ứng suất ở tường hào ít được biết đến nhưng lại có vai trò khá

quan trọng, có ảnh hưởng đến hệ số thắm: cỗ kết tường hảo càng chặt chẽ thì hệ số.thắm cảng nhỏ Ứng suit tại vị tri cảng cao thì khả năng chống chịu của trởng hảo

trước các vết nứt thủy lực và sự tác động của hóa chất cảng cao(Filz 1995), Đối với

tường hào khi xây dựng để chống thắm cho đập và nền cảng xuống sâu thi phân bổ,đứng suất cảng cao nên phần phía dưới của tường hảo sẽ đỏi hỏi yêu cầu về cường độ.

cao hơn phần đình tường hảo [9]

Ngoài ra, còn một số yếu tổ ảnh hưởng đến ứng suất, biến dạng của tường bảo nhưthời gian đông kết của vật liệu hay điều kiện dường hộ tường hào nên để biết được kếtqua chỉ tiết cần phải thí nghiệm kiểm tra, đưới đây là một số phương pháp thí nghiệm

kiểm tra giá trì ứng suất, biển dang của tường hảo xi mang ~ bentonite

2.1 Các phương pháp thí nghiệm ảnh hưởng của hàm lượng bentonite tới trạngthái ứng suất biển dang.

ĐỂ xác định các thông số về ứng suất, biển dạng của mẫu vật liệu trong phòng thínghiệm có thé xác định bằng các phương pháp: thí nghiệm cắt trực tiếp, thí nghiệm.nến 3 trục, thí nghiệm nên Ï trực

2.11 Thí nghiệm cắt trực tp

“Thi nghiệm cắt trực tip là thí nghiệm cổ nhất và đơn giản nhất để xác định các thông

số sức chống cắt của mẫu thí nghiệm, Thi nghiệm được tiễn hành với mẫu hình lãngtrụ trin hoặc vuông được giữ và cất theo mặt phẳng nằm ngang trong khi mỘt áp lựctác dung thẳng góc với mặt phẳng đó Sức kháng cắt gây ra bởi mẫu thi nghiệm khicho một phần của mẫu trượt lên phần khác được do sau từng phần dịch chuyển đềuđạn Sự phú hoại mẫu xảy ra khi sức kháng cắt của mẫu đạt gia tị cục đại mã mẫu cóthể chịu được, Nhờ tiến hành trên một tập hợp mẫu thí nghiệm tương tự của cùng mộtloại vật liệu thí nghiệm dưới những giá trị áp lục nén khác nhau, ta thu nhận đượctương quan ứng suất cắt và ứng suất nén tác dụng từ đó tim ra được lực dính C và góc

ma sit 9

Hình 2.1: Thiết bị do cắt trực tiếp.

= Uu điểm của phương pháp

25

+ Chuẩn bị mẫu đơn giản đặc biệt là các mẫu rời, ở trang thái hữu hiệu+ Cổ thể cắt trực tiếp với đất san sôi

'Vông cao su làm kin

JHE Binh chia miu

Mô ta và thực hiện

“Thông thường trong thí nghiệm nén 3 trục, mẫu thí nghiệm hình trụ phải chịu lực nén.và áp lực dọc trục (áp nhốt) đến khi mẫu bị phá hủy, Mẫu hình trụ thường có chiềudài gp 2 đến 2,5 lần đường kính và thường sử dụng là 100 mm đường kính và 200mm chiều cao Các mẫu được bọc trong một lớp mảng mỏng Việc chun bị mẫu vậtphụ thuộc vào từng loại đất và mục đích nghiên cứu Mẫu có thể được chuẩn bị từmẫu cổ kết hoặc mẫu Không cổ kết Đôi với mẫu không cổ kết, mẫu trụ được hìnhthành bởi khuôn để duy tr hình dang yê cầu.

Doe theo mẫu là một mảng mỏng và mẫu được đặt giữa hai đầu cứng bên trong mộtkhoang áp suất Tim ép trên có thể di chuyễn theo chiều doe và tạo ấp lực dọc tre vớimẫu Lực ép được kiểm soát thông qua sự chuyển động của trục dọc này, Ngoài ra, áplực sung quanh được kiểm soát bởi các áp lực nước xung quanh trong buồng áp lựcSự thay đổi thé tích của mẫu cũng được kiểm soát bằng cách do thé tích chỉnh xác của

nước Quy trình kiểm tra hoản toản có thể thực hiện bởi máy nén 3 trục ELE theo các

tiêu chuẩn quốc tế

“Tùy thuộc vào sự kết hợp của mẫu va điều kiện thoát nước, kiểm tra nén đất 3 trục có.

thể phân ra 3 hình thức thí nghiệm chính:

+ Mẫu đầm nén — để thoát nước (CD)

+ Mẫu đầm nén ~ không thoát nước (CU)

+ Mẫu không xáo trộn ~ không thoát nước (UU)‘Uu điểm của thí nghiệm nén 3 tye

+ Sự phân bổ ứng suất trên mặt phá hủy là thống nhất++ Mẫu được sẽ bị phá hủy ở mặt yêu nhất

+ Có thể điều khiển hoàn toàn hệ thống thoát nước

28

+ Thay đỗ áp lực dư và những thay đổi th ích có thể được do trực tiếp

4+ Các quá trình nén ép ở tắt cả cúc giai đoạn từ trung gian đến khi phá hủy đều đượcđiều khiển Các vòng Mohr có thể được rút ra ở bắt kỳ giai đoạn cắt

+ Thi nghiệm nén 3 trục thích hợp cho công việc nghiên cứu doi hỏi độ chính xác vàcác yêu cầu đặc biệt như kiểm tra mớ rộng và kiếm tra nén khác.

Nhược đicủa thí nghiệm nén 3 trục:+ Máy nền 3 trục khá phúc tạp

4+ Kiểm ta nén 3 trục đễ thoát nước mắt nhiều tdi gian hơn so với không thoát nước+ Không thể xác định diện tích mặt cắt ngang của mẫu vật néu buồng chứa không tốt+ Sự biển dang trong mẫu là không đồng đều do ma sát bai tắm ép và dia bộ Đi này

«din đến sự hình thành của các "vùng chết” ở mỗi dầu của mẫu.

2.1.3 Thí nghiệm nén 1 trục

~ Thi nghiệm nén 1 trục là phương pháp được áp dụng khá phd biến hiện nay dé xác

định cường độ kháng nén của mẫu Trong thí nghiệm này, mẫu thí nghiệm là một hìnhp đôi lần đường kính đượctrụ trin có đường kinh từ 38 đến 100 mm và chiều cao

cho vào mấy nên I lực đọc trục (hay còn gọi là nền nở hông) với tốc độ đều cho đến

khi mẫu bị phá huỷ Mẫu được làm từ mẫu cổ kết có thé làm từ khuôn được chuẩn bịsin hoc cất gọ theo đúng kí thước tiêu chuẩn rước khi đơa vào thí nghiệm

Hình 2.4: Máy thí nghiệm nén một trực

~ Uu điểm của thí nghiệm nén 1 trục:

+ Phương pháp thí nghiệm đơn giản, d& thục hiện

+ Nhanh chóng cho kết qua đo cường độ của mẫu, mắt ít thời gian+ Sự phân bổ img suất trên mặt phá hủy là thống nhất

+ Mẫu sẽ bị phá huỷ ở mat yêu nhất+ Cho kết quả với độ chính xác cao.

~ Nhược điểcủa chí nghiệm nên 1 trục:

+ Hình thành ving chết ở mỗi đầu của mẫu do ma sát bởi thắm ép và dia bệ dẫn đếnbiển dạng không đều trong mẫu,

+ Khibị phá huỷ không di xác định mặt cắt ngang

2.2 Phân tích các phương pháp tính toán trạng thái ứng suất biến dạng.2.21 Cúc phương pháp tinh toán sng suất bién dạng (USBD)

Có nhiều phương thức để nghiên cứu trạng thái ƯSBD của đập và nền như: phương.

pháp Sức bền vật liệu phương pháp Lý thuyết din hồi, phương pháp sai phân hữu,hạn, phương pháp phần tir hữu hạn, các phương pháp thí nghiệm mô hình

Giới hạn trong luận văn này là sử dụng phương pháp phần từ hữu hạn (Finite Element

Method-PTHH ) dé giải bai toán USBD của đập và nền Phương pháp này có thể giải

tới bất kỳ độ chính xác cần thiết nào, đồng thời nó có thể xét đến hình các hình dạng.phức tạp, các điều kiện phúc tạp và phi tuyến tinh của vật liệu Đó là những diều kiện

mà phương pháp giải tính khó có thé xét đến được.

2.2.2 Nội dung phương pháp phần tử hữu hạn

Phương pháp PTHH ra đồi vào cuỗi những năm 1950 nhưng nổ rit it được ứng dụngvì công cụ tính toán còn chưa phát triển Vào euhang năm 1960, phương pháp.

PTHH đặc biệt phát triển nhờ sự phát triển nhanh chóng và sử dung rộng rãi của may

tính điện tử Đến nay có thể coi là phương pháp PTHH là một phương pháp có hiệu

qua nhất để giải các bài toán kỳ thuật khác nhau, từ bài toán phân tích trạng thải ứng

xuất biển dang trong kết cấu các công tình thủy lợi xây đựng dân dụng, giao thôngén các bài toán trường như : Lý thuyết truyền nhiệt, cơ học chất lỏng, thủy đàn hồi,khí din hồi, điệ- từ trường

Nội dung cơ bản của phương pháp PTHH như sau:

‘Thay thể kết cấu thự tế bằng một mồ hình, dụng để nh toán bao gồm một số: hữuhan ti điểm nức, tại các din nút tổ tại các c tương te biểu thị tác động qua lại củace phần từ kề nhau, Như vậy có nghĩa là thay bài oán tinh bệ iên tục bệ thực tf cóbậc tự do vô hạn bằng bài toán có bậc tự do hữu hạn Chỗ phần cách giữ các phi trhữu han gọi là biên của phẩn tử hữu hạn Tay từtrường hợp cụ thể, biên của các

các mô hình đó,

phin tir hữu hạn có thé là các điểm, các đường hoặc các mặt Từ

31

hành phân ích trang thái thắm, trang thi ứng xuất

trình Thủy lợi, xây dựng dân dụng, Giao thông v v {10]

Nước trong lỗ rỗng không nén được.2.2.3.2 Các phương trình cơ bản4, Phương trình cân bằng

"rong môi trường liên tục, phương trình được biễu diễn bằng:

.b Quan hệ ứng xuất ~ biển dang:

0 2.2)

23)