Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu ảnh hưởng của giải pháp xử lý mái đến ổn định mái hạ lưu đập - áp dụng cho hồ chứa nước Trước Đông - Đà Nẵng

LỜI CẢM ONLuận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với để tai "Nghiêm cứu ảnh hưởng của giải pháp xử lý mái đồn én định mái ha lưu đập - áp dụng cho1d chica nước T

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả

nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một

nguồn nao và dưới bat kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Hà nội, ngày 05 tháng 10 năm 2017

Tác giả

Nguyễn Văn Thắng

LỜI CẢM ON

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với để tai "Nghiêm

cứu ảnh hưởng của giải pháp xử lý mái đồn én định mái ha lưu đập - áp dụng cho1d chica nước Trước Đông ~ Đà Nẵng” được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình củaQuý thầy cô giáo trong Khoa Công trình, Khoa Sau đại học, bộ môn Thủy công, cần

bộ trường Đại học Thủy lợi, cùng các đồng nghiệp, gia định và bạn bè.

Xin chân thành cảm ơn Quý cơ quan, Quý thầy cô, đồng nghiệp, gia đình và bạn bè đãluôn động viên khích lệ tạo nhiều thuận lợi cho học viên trong suốt quả trình học tập

và thực hiện luận văn tốt nghiệp này,

Đặc biệt tác giả xin bay tỏ lông biết on chân thành đến thầy giáo = TS Hồ Sỹ Tâm đãtận tình giúp đỡ, hướng din, go điều kiện để học viên vượt qua các trở ngại và hoànthành luận văn.

Tuy đã

này sẽ không tránh khỏi những sai sót Kính mong Qu

bạn bé góp ý xây dựng để học viên hoàn thiện để tài

những cố gắng nhất định, nhưng do thời gian và trình độ có hạn, luận văn

thay cô, Quý đồng nghiệp và

“Xin chân thành cảm ơn !

Hà nội, ngày 05 thắng 10 năm 2017

“Tác giá

Nguyén Văn Thắng,

MỤC LỤC

LỎI CAM BOAN iLOI CAM ON ii MỤC Luc ii

DANH SÁCH HÌNH ANH v

DANH SÁCH BANG BIEU vi

MG DAU 1CHUONG 1 TONG QUAN VỀ HO CHUA, DAP VÀ AN TOAN HO DAP 41.1 Tổng quan về đập, hồ chia 4

1.1.1 Nhiệm vụ, chức năng của đập, hồ chứa 4

1.1.2 Phân loại hồ, đập s1.1.3 Đặc điểm làm việc của dip vat liệu địa phương 7

12 Tổng quan về tinh hình sửa chữa và nâng cấp dip đất hồ chứa 912:1 Tình hình sửa chữa, năng cấp đập đắchồ chứa 91.2.2 Giải pháp sửa chữa nâng cấp đập dat va hồ chứa 121.23, Ning cao đập đất bằng biện pháp đắp áp trúc hạ lưu ụ

13 KếtluậnchươngH »'CHƯƠNG II: CƠ SỞ LY THUYET TÍNH TOÁN THÁM, ON ĐỊNH, BIEN DANGĐẬP DAT 20

21 Các hình thái đắp áp trúc mái hạ lưu 20

2.1.1 Các hình thái đấp áp trúc mái hạ lu 20

2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán thắm cho dip đắt 24

2.2.1, Mục dich tinh toin thẳm, 24 2.1.2, Các phương pháp tính thắm, 242.1.3, Giải bài oán thắm bằng phương pháp phần từ hữu hạn 262.2 Cỡ sởlý thuyết tính tin ổn định cho đập đất 31 22:1, Các phương pháp tin toán dn định mái 32.2.2, Tinh toán dn định mái theo phương pháp cân bằng giới hạn 32.3, Cơ sở lý thuyết, phân tích tinh toán ứng suất biển dạng của đập đất m23.1, Các biển dang trong đập và hậu quả 37 2.3.2 Tính ứng suất biển dang của đập đất theo phương pháp phần tir hữu hạn 38

2.4, Giới thiệu phần mém Geo-Studio 2007/w

2.5 Ứng dung phần mềm Geo-Studio trong nghiên cứu và phân tích tính toần

2.5.1 Trường hợp nghiên cu

2.52 Phân ich kết quả tỉnh oán thẩm

2.5.3 Phân ích kết quả tính toán ổn định

26 Kết luận

CHƯƠNG III: ÁP DỰNG HO CHUA NƯỚC TRƯỚC ĐÔNG - BA NANG

3.1 Giới thiệu hé chứa nước Trước Đông - Da Nẵng

3.1.1 Nhiệm vụ công trình.

3.1.2 Điều kiện tự nhiên

3.1.3 Hiện trạng công trình,

3.14 Điều kiện dia chất công trình

3.15, Điều kiện dân sinh, kính tế

3.2 Thông số thiết kế kỹ thuật

3.2.1 Cấp công trình

3.22 Chỉtiêu thế kế

3⁄23 Đặc trưng thủy văn

3.3 Thông số thiết kế nâng cao đập,

3.3.1 Cao trình định đập

3.3.2 Bé rộng và cầu tạo định đập

3.3.3 Mãi đập và bảo vé mái đập

3.4 Tính toán én định, biến dang đập.

3441 Tỉnh tod thim và én định thắm,

3⁄5 Kếthận

KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ

1 Kết quả đạt được của luận văn

TH Những bạn chế, tổn ti

MH Kiến nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

liệu tiếng Việt

Tải liệ tiếng Anh

59

60 61

6 63 6

65 65 66 66 67 67 1 B B

74

14

T5

5 75 T6

DANH SÁCH HÌNH ANH

Hình I-]: Phân bố đập và hồ chứa trên thé giới

Hình 1-2: Hiện tượng thắm qua thân đập.

nh 1-3: Hiện tượng sat lở mái đập,

Hình 2-1: Sơ đổ mình họa đắp thiết bị thoát nước kiểu ấp mãi

Hình 2-2: Sơ d minh họa đắp thiết bị thoát nước kiểu áp mái kết hợp đắp cơ đập,

Hình 2-3: Sơ đỗ minh hoa dip đồng đá tiêu nước nông ở chân đập

Hình 2-4: Sơ đồ minh họa đắp ding đá tiêu nước dưới sâu ở chân đập,

Hình 2-5: Sơ đồ minh họa đắp đồng đá tiêu nước dưới

Hình 2-6: Sơ đồ minh họa đắp đồng đá êu nước chân đập có rãnh tiêu và đắp cơ đập

Mình 2-7: Sơ đồ minh họa đắp lớp phủ bảo vệ ting lọc ngược kiểu ông khói.

inh 2-8: Sơ đồ mình họa dip

Hình 2

lang lọc ngược kiểu ống khói bên trong

Sơ đồ mình họa dip ting lọ cho mặt p giáp với đập cũ

Hình 2-10; Sơ đồ thắm qua đập

2-11: Sơ đồ tính toán dn định mái ốc theo phương pháp mặt trượt

2-12: Ứng suất tổng phương Y đập mới sau khi đắp đắt

Hình 2-13: Biểu đồ ứng suất mặt tiếp xác HBP

Hình 2-14: Biểu dé ứng suất mặt tiếp xúc HTCGC30

Hình 2-15: Biểu đỗ ứng suất mặt tgp xúc HGCSO

Hình 2-16: Biểu đồ ứng suất mặt tiếp xúc HTCGC50,

3-17: Biểu đồ ứng suất mặt tiếp xúc HTCGC,

3-18: Chuyển vị mới của đập sau đã áp túc.

Hình 2-19: Biểu đồ chuyển vị của mặt tiếp xúc HBP

Hình 2-20: Biểu đồ chuyển vi của mặt tiếp xúc HGC3O

Hình 2-21: Biểu đồ chuyển vi của mặt tiếp xúc HGCS0

Hình 2-22: Biểu đỗ chuyển vị của mặt tiếp xúc HGC70

nh 2-23: Biểu đồ chuyển vi của mặt tiếp xúc HTCBP

ih 2-24: Biểu đỏ chuyên vị của mặt tiếp xúc HTCGC

Hình 3-1: Hồ chứa nước Trước Đông trên bản đồ vệ tinh

Hình 3-2: Hiện trạng đập đắt hồ Trước Đông,

3.3: Hiện trang đập đất hồ Trước Đông

3-4: Kết quả ứng suất - biển dạng đập Trước Đông khi đảo giật cấp

9 20 2I 2I 21

u ở chân đập và dip cơ đập 22

2

23

23 23 26 33 48 49 49 50 s0 31 3

54

5 35 35 56 56 59

60

61

n

DANH SÁCH BANG BIEUBang 1-1: Thông kê số lượng hỗ chứa của các địa phương,

Bang 1-2: Các hồ chữa được nâng cấp.

Bang 2-1: Phân loại chiều cao đập đắt

Bảng 3-1: Bảng chỉ tiêu vật liệu đất dip

Đăng 3-2: Theo tiêu chuẩn WB

Bảng 3-3: Đặc trưng hình thi lưi vực sông

Bang 3-4: Kết quả tính toán lượng mưa bình quan lưu vực các hồ chứa

Bảng 3-5: Phân phối mưa năm thiết kế

Bảng 3-6: Kết quả tính toán lượng mưa gây lũ trên lưu vực hồ chứa.

Bảng 3-7: Kết qui tính toán chun đồng chảy năm cho các lưu vực hỗ chứa

Bảng 3-8: Tổng hợp kết quả tin toán lưu lượng dinh lũ tại các tuyển đập

Bang 3-9: Kết quả tính toán điều tiết lũ cho phương án tran cải tạo, nâng cấp

Bảng 3-10: Kết quả tính toán cao trinh đình đập thiết kế

Bang 3-11: Gradien thắm cho phép của dat đắp thân đập (TCVN 8216-2009).

Bảng 3-12: Gradien thắm cho phép của đắt nén đập (TCVN 4253-2013)

Bảng 3-13: Kết qua tính toán thắm cho mặt cit dip thiết kế hỗ Trước Đông

Đăng 3-14: Kết quả tính toán

18

40 41 43 43

68

Cc)

1.Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam có một hệ thống hạ ting thủy lợi (hỗ, dp và hệ thông tới, i) thuộc loilớn trên thể giới Trong số gần 7000 dip có quy mô khác nhau, có hơn 675 đập được

hỗ chứa hơnxếp loại là đập lớn (c6 chiều cao hơn 15m hoặc từ 5 ~ 15m với dung

3 triệu m’) và số lượng đập nhỏ (c6 chiều cao dưới 5m và dung tích đập dưới 3 triệumm), ức tinh có hơn 6,000 dp và phần lớn trong số đó là đập đt Với nhiệm vụ chính

bữa thủy lợi hoặc thủy điện, tì khá nhiễu đập trong số những đập này có nhiệm

vụ đa mục tiêu, hỗ trợ điều tiết lũ và cung cấp nước với khối lượng lớn

Nhận thức được tam quan trọng của việc đảm bảo an toàn các ‘hit, nhằm duy trì

và tăng trưởng kinh tế, Chính phú đã đưa ra một Chương trình Quốc gia vé an toàn đập

vào năm 2003 Chương trình đã ra soát và đánh giá hiện trang an toàn đập trên cả nước.

và xác định khoảng 1.800 hổ chứa thủy lợi có nguy cơ mắt an toàn, cần được sửa chữa

nâng cấp Chi phí khôi phục các công năng thiết kế và cải thiện an toàn dp we tính Khoảng 17.000 tỷ đồng Sau hơn 10 năm thực hiện, bằng nhiều nguồn vốn (ái phiểu

“Chính phi, ODA, ngân sách địa phương), chương trình đã sửa chữa, ning cấp cho khoảng 600 hồ chứa (khoảng 30% so với nhu clu) với kinh phí đầu tr xắp xỉ 12.000 tỷ đẳng, dio tạo cần bộ quản lý và nhân viên vận hành cho một số địa phương và đơn vị

“quản lý hỗ chứa được sửa chữa Hiện nay Chương tình đang được ri soát điều chỉnh

và trình Chính phủ phê duyệt vio năm 2015, Theo sổ liệu thống kê từ Tổng cục thủylợi - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, côn khoảng 1.150 dip cần khôi phục

trợ cho các hoạt động tổng thé nhằm cải thiện an toàn đập từ cấp Quốc gia đến hệthống

Dự án Sửa chữa và nâng cao an toàn đập (DaRSIP/WBS) vay vốn Ngân hàng Thể giới

WB đang chuẩn bị thực hiện là một nằm trong các dự án hỗ trợ cho Chương trình bảo.

đảm an toàn hồ chứa của Chính phủ Mục tiêu của dự án là tăng cường bảo vệ cho người dân và cơ sở hạ ting kinh tế xã hội hạ du đập đang phải đối mặt với rủi ro của

sự cổ, tăng cường thể chế và ning cao năng lực quản lý an toàn đập ở cấp Quốc gia va

cắp hệ thống phủ hợp với định hướng phát triển ngành Pham vi thực hiện của dự ántại 34 tỉnh thuộc miền và miễn Trung - Tây Nguyên Kết quả chủ yêu của dự án là

450 dap có nguy cơ sự cổ cao sẽ được sửa chữa, nâng cấp để khôi phục các nhiệm vụ

thiết kế, t 1g cường én định, bảo dim thoát là và giảm thiểu rủi ro, nâng cao mức an toàn, được xác định bằng chỉ số rùi ro trước và sau quá trinh cải tạo; 718 hỗ chứa thủyJoi được thiết lập hệ thống giám sắt, hỗ rợ vận hành và cảnh báo lĩ hạ du;

Số lượng 450 hỗ chứa có nguy cơ mắt an toàn cao được xác định là có các hư hỏngthường gặp về kết cau như:

~ Thắm/ rò ri qua thân đập, thắm dọc công ly nước

= Lún/ chuyển vi tuyến và các bộ phân thân đập

- Sat lới x6i mon mái đậy inh đập.

= Không dù khả năng xà lũ

- Hư hỏng khớp nối và xối lờ đọc cổng lấy nước; các cửa van điều tiết của cổng lấy

nước gặp các hư hong như han vi, mục rg, tiết bị nâng hạ bị ke, bảu hết các hdchứa thiểu quy trình vận hành - bảo tri và kế hoạch ứng phó khả

Hiện nay, phương pháp dip áp tric là một tong nhữ phương phip thưởng gặp trong

việc nâng, Š chứa, cụ thể là đắp áp mai hạ lưu nhằm nâng cao đình đập và tăng én đình mái

Tuy nhiên, khi đắp thi công đắp ấp trúc theo tiêu chuẩn TCVN 8297-2009 thì đổi vớimái có hệ số mái lớn hơn 3 có thé không edn giật cắp Nhưng trên thực té thi công thìcác đơn vị thi công cho đảo giật cắp tăng độ ma sát với mái dip mới nhưng nó lại làmcho ving giật cắp bị dim khong chặt

Vi vậy, việc nghiên cứu đề tài này là cấp thiết để chỉ ra độ én định của mái đắp bạ lưu.

- Nghiên cứu tính én định và biến dạng của hồ chứa Trước Đông về mặt tich nước hồ

chứa được đánh giá cố xem xé một cch đặc biệt ổn an toàn đập

Quá trình đắp ấp trúc không rút cạn hồ chứa

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Bu Cách tig

= Xuất pháttừ thực tiễn, tìm hiễu tổng kết đánh giá các phương pháp đắp áp trúc ning

cao ôn định mái.

+ Hệ thống hồ chứa trên thể giới nói chung và Việt Nam nói riêng tuy còn nhiều tổn tai, khiếm khuyết cần được khắc phục nhưng nó chiếm một vị thé rất quan trong trong phát tiển kinh tế- xã hội và bảo vệ môi trường ở mỗi quốc gia, vùng lãnh thỏ, Đó là

sản phẩm vô cùng quý giám kết quả của bao thể he dX diy công nghiên cứu, đầu tr vềsức lực, trí tuệ và vật chất rất đáng trân tro

32, Phương pháp nghiên cứu

- Tha thập ting hợp và ké thừa ti liệu từ nhiều ngun ding tn cậy

- Nghiên cứu lý thuyết

~ Sử đụng mô hình tính toán Geoslope

4, Kết quả đạt được

Tổng quan vỀ ôn định mái hạ lưu đập

-Ki tra ảnh hưởng của phương pháp xử lý mái đến ôn định đập đất

~ Đánh giá phương án tối ưu cho từng loại đập dat,

CHUONG I TONG QUAN VE HO CHUA, DAP VA AN TOÀN HO DAP

1.1 Tổng quan về đập, hồ chứa

1.1.1 Nhiệm vụ, chức năng của đập, hỗ chứa

Hình 1-1: Phân bỗ đập va hỗ chứa trên thé giới

Hồ chứa là những công trình sử dụng tổng hợp nguồn nước và mang tính đa chức

công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạc hỗnăng Hỗ cấp nước cho các ngành sẵn x

điều tiết dòng chấy, phòng chống lũ Iu, chẳng hạn, hỗ tao nguồn thuy năng cho phitđiện, nuôi trồng thuỷ sản, giao thông, du lịch, thé dục thé thao, y té, hồ cải tạo cảnh

quan môi trường, sinh thái, cắp nước duy trì dòng chảy trong sông vẻ mùa kiệt Khi

một hồ chứa nước được xây dựng, sẽ tạo sự Sn định và phát triém kinh tế xã hội cho cả

một khu vực; tạo công ăn việc làm, giải quyết that nghiệp, phân bỏ lao động, lập các.

trang tâm dân cư mới Mặt khác, trong một số trường hợp còn gép phần dim bảo anninh, quốc phòng

1.1.2 Phân loại hồ, đập

11.2.1 Phân loai theo nguồn gắc

Hỗ chứa nước tự nhiên: được hình thành một cách tự nhién do sự vận động của vỏ tráiđất có tác dụng giữ cân bằng cho môi trường sinh thái và được con người cải tạo nâng

cấp theo hướng phục vụ lợi ích con người và xã hội.

Mỗ chứa nước nhân tạo: do con người chủ động xây dựng để sử dụng tổng hợp nguồn.

nước phục vụ sự phát iển dn sinh, kinh tế, quốc phòng, an ninh

Thing kê sơ bộ theo số lượng hỗ ở Việt Nam thì hồ tự nhiên chiếm 5,17%, hổ nhân

tạo chiếm 94,83%,

1.1.2.3 Phân loại theo nhiệm vụ chính

HH chứa xây dựng để tưới là chính (kết hợp môi cá, ải tạo môi trường), ở Việt Namtính the số lượng loại này chiếm 96,76%6(10)

ỗ lượng loại này chiếm

1.2.2.3 Phân loại theo lãnh thổ 6648 hôi

“Theo thống kê mới nhất, cả nước hiện có 6.648 hỗ chứa [3] nước thủy lợi các loại,

Bảng 1-1: Thống kể số lượng hỗ chứa của các địa phương

S lượng hồ oa, dung ích triệu m3)

4 Yeni fas as Tot | ion i

1 Tuyên Quane fae nN LM |‡m 4

14 HANG vis pos a | To

15 BieGiane | 1 a fae as ape aan ar16-Ouine Ninh — 1 rita Họ 6 i

17 Hải Dươm h cla fe | ni:

18 Hồi Binh 4Ó MU C8 | CO 5

19 Ninh Binh aa fa fa a fa

20 Tanh Hát ata eo tis tis To nf ss 0 |

ine Bin “la lee] a

Lạt ouine Trị ofits woe a | us |e

31 hin Hòa rịa pio

32 Kom Tum h wlan» | os

m 1 2 nw |

sta ao Laie) 20 [6 La

Số lượng hồ (loại, dung tích triệu m

‘Ting cộng 16 106 | 68 | 84 | 459 | 710 | 1082 | 2.466 | 4182 6648(Trich tài liệu báo cáo kiểm tra an toàn các hô chứa của TCTL bảo cáo Bộ tai vănbản số 774/TCTL-OLCT ngày 13/8/2012)

1.1.3 Đặc diém lầm việc của đập vật liệu dja phương.

Dap đất thường là loại không tràn nước: Để đảm bảo tháo lũ, lẫy nước tưới hoặc cungcấp nước phải xây dựng nhưng công trình riêng như đường tràn tháo lũ: cổng lấy

“Thắm qua thân đập và nén: Khi mực nước thượng lưu dng cao, trong thân đập sẽ hình thành đồng thắm tử thượng lưu về hạ lưu Trong thân dip có mặt bão hoà: phía trênđường bão hoà có khu nước mao dẫn, Độ cao khu mio din tuy thuộc vào loi đấtDưới đường bão hoà đất chịu diy nỗ của nước và chịu lực thuỷ động do thắm

Hình 1+ ; Hiện tượng thắm qua thân đập

Chiu tác hai của nước và nhiệt độ: Trong thời gian mưa, một phin nước sẽ thắm vào

hiện trợng này tiếpdạng, Trong thiết kế dp cần có

đập và một phẫn chảy trên mái đập có thể gây bào mòn và x6i

lâm giảm mặt cắt đập, gây bi

nước mưa ở đỉnh và mái đập nhằm tập trung nước vào các rãnh xây và chuyển xuống

hạ lưu không cho chảy tran lan trên đập Khi nhiệt độ thay đổi, có thé gây nứt nẻ thân

đập, nhất là các loại sét, pha sét có tinh co ngót rt lớn

ing thoát

Ảnh hưởng của nước thượng, hạ lưu đối với mái đập: Mực nước thượng, hạ lưu đập.

có thé gây phá hoại đắt ở mái đập Dưới tác động của sóng các kết cấu bao vệ mái đập

có th bị phá vỡ gây xi lỡ thân mái, âm tô các tng bảo vệ.

Bi dang của nén va thân đập: Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, đố thân đập

cao của đập Biên dạng làm đập

mi cho đập|5]

fn bj biển dạng Chuyển vị đứng làm giảm chiề

và các thiết bị chống thắm bằng đất nứt nẻ, gây nguy

Sự phong hóa vật liệu: Do quá trình xây dựng, hình thành đập từ rất lâu, thí công bing

phương pháp thi công din đến chit lượng thi công không đảm bảo tốt nhất Vật liga

đắp đập bi phong héa theo th gian gây khả năng mắt ôn định đập ngày cing lớn

Hình 1-3: Hiện tượng sat lở mái đập

“Tiểm ẩn nhiều nguy cơ sự cố: trong quá trình làm việc, đập vật liệu địa phương có các

"nguy cơ sụ lún do điều kiện thời tiết biến đi, tổ mối, bang chuột

1.2 Tống quan về tình hình sửa chữa và nâng cấp đập đất, hồ chứa

1.2.1 Tình hình sửa chữa, nâng cấp đập đắt,hỗ chứa

121.1 Tink hình sửa chit, nâng cp đập dt, hỗ chứa trên thể giới

‘Theo thống kê của hội đập lớn quốc tế (ICOLD) tinh đến năm 2009 hiện có hơn 33000(đập lớn trên thể giới, số lượng đập vừa và nhỏ chưa thống kế hết được trong đồ Trung

“Quốc là quốc gia đớng đầu về số lượng đập và hỗ chứa trên thé giới chiếm tới 50%,

"Việt Nam đứng thứ 16 số lượng đập va hỗ chứa trên thể giới Tuy nhiên các đập và hồchứa đã được xây dựng từ rt âu, công nghệ cũ kết hợp bién đổi khí hậu toàn cầu dẫn

én 35% nguyên nhân mắt an toàn đập là do nước tràn định, xuất hiện lũ vượt tin suấtvới tuần suất dây hon dẫn đến sảy ra hỏng hóc sat lở, nguy cơ vỡ đập ting cao Ví dụ

như ; Tháng 8 năm 1975, mưa đặc biệt lớn ở thượng nguồn sông Hoài dẫn đến trận

"Đại hồng thủy, 2 trong tổng số 10 bd nude lớn (hd nước Bản Kiểu và hỗ nước ThạchMạn Than) cùng với 58 hỗ nước vừa và nhỏ khác vùng Zhumadian (Trú mã điểm) tỉnh

Henan (Hà Nam) Trung Quốc bị vỡ đập do nước tràn đình, 11 triệu mẫu đất nông

"nghiệp bi phá hoại, 11 triệu người bị bị ảnh hưởng, hơn 26 nghìn người chết, 5.96 triệu

ngôi nhà bị phi hủy, cuỗn ôi 3.783 triệu con ga súc gia cằm, 102 km tuyển đườngBắc Kinh ~ Quảng Châu dọc tuyển Nam Bắc Trung Quốc bị phá hoại, ách tắc giao thông 18 ngày, thiệt hại kinh tế gần 10 tỉ NDT, trở thành một trong những thăm hoa vỡđập lớn nhất trên thé giới Sự kiện này được thể giới gọi chung là "Sự kiện vỡ đập hỗnước Bản Kiều”, Dúng trước thách thúc lớn đó hiện nay trên thể giới đã có nhiều giải

pháp nang cao an toàn đặp và trong số đó phương pháp sửa chữa và nang cao đập và

hồ chứa được ứng dụng nhiều trên thé giới

Trên thé giới, hiện nay có rất nhiều nghiên cứu ky thuật về vin để sửa chữa và nâng

cắp hồ chứa Một số ni in cứu có thể ké đến dưới đây:

Nic Lane đã đi sâu phân tích những rủi ro của đập, các biện pháp quản lý an toàn dip,han chế những thit hại do đập hư hong gây ra, và một số biện pháp ning cấp đập đất

@ Mj Dây là bảo cáo được chun bj cho các thành viên của Hạ nghị viện Mỹ,

T Tingsanchalia, S Tanmaneeb đã tiến hành nghiên cứu đánh giá sự an toàn của Đập Sruai, Chaing Rai, Thái Lan theo tiêu chí về thủy văn Các phương pháp tính toánmưu, lũ lớn nhất khả năng đã được áp dụng từ đó xác định chiều cao đập và so sinh

‘cao đập thiết kế dé đánh gid tính an toàn của đập

'Yuefeng Sun, Haotian Chang, Zhengjian Miao, Denghua Zhong đã tập trung nghiêncứu an toàn đập dựa trén việc phân tích những nguyên nhân dẫn đến tràn đập như

phương pháp tính toán chiều cao đập, sóng, gió, tần suất thiết kế, từ đó thiết lập một

phương pháp mô phòng và đánh giá nguy cơ trân đập đất

1.2.1.2 Tình hình sửa chữa nâng cấp đập đất và hé chứo tại Việt Nam

Những tin thất có thé do các sự cổ mắt an toàn đập, những vấn đề tồn tại tiềm tingtrong hệ thống các hồ đập đã đề cập ở tr „ công với những hệ lụy của việc biển đổikhí hậu, mật độ dân cư đông đúc cũng như yêu cầu phát triển kinh tế xã hội ở khu ha

du đập đã nối lên yêu cầu bức thiết của công tác quản lý an toàn đập ở nước ta

Các hỗ chứa có dung tích trên 100 triệu mỖ hẳu hết đã được sửa chữa nâng cấp (hoặc

mới xây dựng) theo các dự án VWRAP, WBS, WB7 , nhị

tích trên 100 triệu mỶ đã đâm bao an toàn trong điều kiện thời thiết không quá bắtthường.

hung thi các hồ có dung

Phin lớn các hỗ có dung tích (10 + 100) triệu m? đã được Bộ NN&PTNT, các tinh đầu

tư sửa chữa, nâng cấp các

đảm bảo an toàn.Tuy nhiên, hiện vẫn có hư hỏng công trình đầu mối ở một số công

sác hồ nàycông trình đầu mé cơ bản có đủ khả năng

10

trình cả sửa chữa ngay, đa phần là ở đập vật liệu địa phươngĐối với đập đất, các hiện tượng hư hồng gồm:

“Thắm qua thân đập và thắm nên, thắm vòng qua ha vai đập,

~_ Xói lở mái hạ lưu và hư hỏng lớp gia cố mái thượng lưu.

~_ Mỗi xâm hại thân đập đất gay sụtlún trong thân đập, mái đập và làm thắm mắt nước.

= Cổng lầy nước: bê tông thân cổng bị xâm thực, thắm hai bên mang cổng

= ‘Trin không đủ năng lục xã, thim qua mang tràn và xói lỡ bể, sản tiêu năng.

ic hd cổ dung tích từ (3 + 10) triệu m3, theo báo cáo của các địa phương, một số hỗ bị

hư hỏng công trình đầu mối tương đối nặng Hiện tượng hư hỏng như đã nêu ở trên.

nhưng mức độ trim trọng hơn Thậm chí có hồ tràn bằng dat không được gia cổ, rò ri cửavan nặng ở công và tràn Nói chung, ngoài các công trình đã được sửa chữa, nâng cấp,

các hỗ còn lại đều không đảm bảo khả năng chống lũ theo tiêu chun hiện hành nên mức

độ đảm bao an toàn rong mùa mưa lũ rit hạn chế.

“Các hồ có dung tích dưới 3 triệu m3, đây là các hỗ chiếm phần lớn các hổ chứa ở nước

ta (6393/6648) Đánh giá chung về mức độ an toản, ngoài một số lượng nhỏ các hồ đãđược sửa chữa, nâng cấp, các hồ còn lại đều ở mức an toàn không cao Phin lớn các hỗnày đều được đầu tư xây dựng từ những năm 1960 = 1970 nên thiểu tải liệu thiết kế(nhất là tài liệu thủy văn), chất lượng thi công không tốt, công tác duy tu bão dưỡng.

không được quan tâm thích đáng nên nên công trình bị xuống cấp nghiêm trọng Tinh trang mắt an toàn phổ biến gdm: Đập không đủ cao độ chống lũ theo QCVN 04-

05:2012/BNNPTNT và các

tự như các công trình nêu ở mye trên nhưng ở mức độ nghiêm trọng hơn

êu chuẩn hiện hình, công trình đầu mỗi xuống cắp tương

“Các hồ có dung tích dưới 3 triệu mỔ, đây là các hỗ chiếm phin lớn các hỗ chứa ở nước

ta (6393/6648) Đánh giá chung về mức độ an toàn, ngoài một số lượng nhỏ các hỗ đãđược sửa chữa, nâng cấp, các hồ còn lại đều ở mức an toàn không cao Phin lớn các bồ

nảy đều được đầu tư xây dựng từ những năm 1960 + 1970 nên thiếu tà liệu thiết kế (nhất là tài liệu thủy văn), chất lượng thi công không tốt, công tác duy tu bão dưỡng

không được quan tâm thích đáng nên nên công trình bị xuống cấp nghiêm trọng Tinh trạng mit an toàn phổ biến gồm: Đập không đủ cao độ chống lũ theo QCVN 04-(05:2012/BNNPTNT và các tiêu chuẩn hiện hành, công trình đầu mồi xuống cấp tương

tự như các công trình nêu ở mục trên nhưng ở mức độ nghiêm trong hơn.

in

1.22 Giải pháp sửa chữu nâng cắp đập đắt và hồ chứa

Can cứ vào số liệu kiểm định, đánh giá hiện trạng để đề ra các giải pháp công trình thực sự s

trình edn tập trung theo các nội dung sau

toàn theo tuần suất lũ cực hạn (PME) Nội dung bao gồm : mở rộng và nâng cao đỉnh

đập, xử lý xi, sat lờ mái thượng, hạ lưu, kiểm tra chất lượng dit dip đập để quyếtđịnh về sự cần thiết phải đắp áp trúc, âm bồ sung ting lọc ngược,

+ ‘Thue hiện tốt việc xử lý triệt để thấm trong thân và nền đập Công tác này muốn xử

lý tiệt để cần phải khoanh vũng ảnh hướng thật chỉ tiết Xứ lý thắm thông dụng vẫn làgiải pháp khoan phụt, dé phát huy hiệu qua và giảm chỉ phí nên áp dụng công nghệphạt tuẫn hoàn cho nén dit và thân đập, công nghệ phụt 2 nút cho nén đá Thục hiện

khoan phụt không bổ trí quá nhiều hàng gây ling phí nhưng cũng không nên quá its sẽ

không phát huy tác dụng Công tác sửa chữa nâng cắp nên bố trí khoan phụt theo 3hàng trong đó 2 hàng ngoài giữ và vách nông hơn, hằng giữa phụt chính thức theo thiếtkế

= Bỗ sung thiết bị quan trắc còn thiểu theo tiêu chun hiện hinh, Việc có diy đủ số liệu quan trắc và được phân tích sẽ góp phần quan trọng cảnh báo sớm sự cổ đập, ngăn

từ xa các sự cố hư hong, vỡ đập.

1.23 Nâng cao đập đất bằng biện pháp dip áp trác hạ lưu

Hiện nay biện pháp dip áp trúc là biện pháp được áp dụng phổ biến nhất 48 nâng cao

an toàn đập dat, có bai phương án chính dé là đắp áp trúc thượng lưu va đắp áp trúc ha

ưu Trong phạm vi luận văn tác giá chỉ xin đề xuất nghiên cứu và ứng dụng phần mềmGeo studio dé tính toán va phân tích về biện pháp đắp áp trúc phía hạ lưu,

Uu nhược điểm của biện pháp đắp áp trúc mái hạ lưu

- Uuđiểm:

+ Vat ligu thi công có sẵn tại khu vực có dự án, sử dụng vật liệu tại chỗ dễ thi công,

và tạo thành đập đồng chất

+ Tang én định cho đập đất mái hạ lưu.

+ Tinh phổ biển cao, tiết kiệm chỉ phí hơn các giải pháp sửa chữa đập đắt khác

~ Nhược điểm

+ Do lớp đập cũ đã được đưa vào vận hành lâu năm lớp đắt đắp đã cổ kết nên khi đắplớp mới vào có sự chênh lệch giữa hai lớp đất

+ Diện tích giải phóng mat bằng phía hạ lưu lớn

++ Khối dip phía hạ lưu có hệ số thắm lớn hơn tránh trường hợp đẩy rỗi đt khi đập cũ thắm mạnh

Hiện nay da số các nhà thầu tư vin đều đưa ra biện pháp xử lý chỗ tiếp giáp giữa hai

lớp dit bằng biện pháp dio giật cấp nhưng chưa có tigu chudn cụ thể nào quy định củthể chiều cao dio giật cấp hay dio giật cấp thing hay đào giật cấp nghiêng, Đã cónhiều công trình xử lý bằng biện pháp đảo bạt phẳng Vậy trong nghiên cứu này sẽ chỉ1a biện pháp nào có tính én định cao hơn trong các biện pháp được đặt ra

B

HìnhSTT| (HO ten TRANG SỬA CHỮA MAT CAT NGANG Thức

tip

"Mãi đập thượng, hạ

Hồ chứa key Mở rộng đình đập tir

1 | móc | Nhân | 5m tinh Sm dip

na

-(G0-406m)

Dip tôn co mirring

Qua quá tình hoat | mặt ct đập về phía hạ

động đãcó nhiều | lưu theo mate thi

hư hông xuống cắp | ke: dit ip có hệ số

| Metis | amiathnng| nero

Teh | tshmede vàtmới | Dinh đập due gia eb

tiêu, gây nguy eo

mat an toàn phía

Đối với mái hạ lưu Bóc lớp đất thực vật,

xử lý mặt ấp xúc với Khối đấp mới: Dũngđất đắp lạ theo hệ số

mái el, Gia cố trồng

HO CHỮA.

18 năm nào cũng bị sập, gly Hệ thông

đo đường bảo hòa

Bị cong vênh, mắt tác dụng, một số

"Nâng cấp bề rộng mặt

để, hoàn thiện mặt cắt

để, mở rộng 2 bên mỗi dể

Bạt

phẳng

HìnhSTT| CHỦ, | HIỆNTRẠNG | SỬACHỮA MAT CAT NGANG Thức

(1m,2m)

Mating din dip

7 | HồBan lên 6,5m dip áp trúc

mái hạ lưu.

Conk đính gi về

đập ing như sà TỤ gp wae

Chit đất không —_ | Tôn cao, ấp trúc đập Giật cấp90 | gic dat cao tinh inh

dim bảo (1b kếthợp

am bio CHÚ Ở | +420m nhằm ting

rong và hệ số thẩm: tần suất đâm bảo tưới bạt phẳng

in, ép, a lát mái |? : thuật từ

St mit Í nước cho sinh hoại và :

long ng, x6.sut_ | MSE cho sinh oat sao tình

bênh bắn dẹp | Ene neindim bio 35.00

cũng chưa đủ để p làm vi

chịu dp lực thẳm, TIC An | BE rng dinh dip | Dip ap we md rong

lọ | tang | Bem xuithiga | dink dip B-6m, giữ

Quảng | dong thm bén vai nguyén cao trình nh

Nam |ưiiphahalu, |đập

STT| (HO ten TRANG SỬA CHỮA MAT CAT NGANG Thức

sip Dip magata xây

yg năm 1960 sa

Đập | nhiềunămasử dụng | Dip ép te mai be ost

10 | Magala- | cônhiềuhơhỏng | lưu,ạo thành đập dit ie

Pakistan | nặng nên đến năm nhiều lớp ph

2008 đã sia chữa

bí

1

Đp ấp trúc mái hạ

Dyke hệ thong magala thành đập đất nhiều phẳng.

Hiện nay, cả thé giới đang phải d6i mặt với các vin để biến dồi

inh, Nam Dịnh và Hà Nam còn tit cả các tỉnh khác đều có

í hậu, trong đó có hiện

tượng mưa lũ vượt qua các quy luật thông thường trong điều kiện mưa lũ lớn như vậy các

hồ đập rit de bị tổn thương và hư hỏng năng Trước những tỉnh hình như vậy đã có nhiềugiải nhấp được đưa ra để nâng cao khả năng phòng li và an toàn của đập dit rong 46 gai pháp dip áp trúc mái hạ lưu nâng cao đình đập dang được xem là giải pháp tối ưu và phổbiển nhất hiện nay Song chưa cỏ hướng dẫn hay tiêu chuẩn ou thé về biện pháp xử lý mái

đi và cũ nên biện pháp đưa ra dang không được đồng nhất và

iu giải pháp lựa chọn biện pháp xử lý mái mang ý nghĩa thực tiphần nào giúp các nhà chuyên môn có cái nhịn và đánh giá đúng din hơn Từ đó giúp cho

việc đưa ra các giải pháp thiết kế, thi công đảm bảo chất lượng vả hiệu quả kinh tế cho các

dự án nâng cao an toàn đập dat đã và đang được triển khai

'CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN THÁM, ON ĐỊNH, BIEN

DANG DAP DAT

2.1 Các hình thái đắp áp trúc mái hạ lưu

21.1 Các hình thái đắp áp trie mái hạ lưu.

- Đắp thiết bị thot nước kiễu áp mái (hình 42): Hình thúc này được ấp đọng tong tỉnh

im thoát ra ở trang khi mà dong ¢ mặt mai đập hoặc phần diện tích cuối chân đập.Đông thấm tại vị tí thoát ra có 1

giải pháp thâm lọc là sự lựa chọn kinh tế nhất làm giảm gradien cho dòng thắm Trong giải pháp này, tại lớp tiếp giáp với đập và đất nên có chức năng lọc, lớp lọc bên ngoài sẽ có

chức năng thoát nước (thưởng là vật liệu soi), thiết kế để thắm một cách an toàn Trong

hầu hết các trường hợp, cổng thoát nước sẽ được đặt bên trong lớp thoát nước để tập trung

và đo đạc dòng thấm.

din đến xỏi mòn đường dẫn hoặc xói ngắm đất, khi đó,

Hình 2-1: Sơ đỗ mình hoa đắp thit bị thoát nước kiễu áp mãi

= Dip thiết bị thoát nước kiểu áp mái kết hợp đắp cơ dip hình 4.3): Cơ đập có thé cung

cấp 2 chức năng: Thứ nhất, nó cỏ thé bảo vệ lớp sôi thoát nước khỏi nhiễm bụi ban hoặc bị

hư hạ, thứ hai, nổ gi ng trong lượng để chống ại áp lực đấy nỗi tắc dung lên lớp lọ vàthoát nước, p phối của vit liệu làm cơ đập tốt sẽ lim cho lớp lọ và thoát ước tươngthích với nhau Vật liệu của lớp lọc hoặc lớp phân chia phù hợp với vật liệu giữa lớp thoát

nước và cơ đập để ngăn chin 6 nhiễm xâm nhập qua cơ đập đến lớp thoát nước Có thể sử

dụng lớp tổng hop thông thường thay vì cát lọc vì cát lọc đất tiễn hơn Vải địa kỹ thuật

cũng có thé được xem xét ở phương diện này.

Hình 2-2: Sơ đồ mình họa đắp thiết bị thoát nước kiểu áp mái két hợp dip cơ đập,

nông ở chân đập (hình 4.4): Lựa chọn áp dụng khi không có mặt đập và hạn chế thấm ra khỏi đập hoặc dòng thắm chung,

giới hạn trong lớp địa chat phía trên Hình thức nảy thường bao gồm ống đặt bên trong lớp.

vũng thoát nước cho phép lựa chon, do đạc độ rò ri Nếu ống được che phủ bằng lớp vậtTiện tốt thì sẽ cần một lớp lọc hoặc lớp phân cách ở giữa Ống thoát nước với lớp phủ Xâyđựng phương án này có thé cin hạ thấp mye nước thượng lưu hỗ chứa trước khi đào

một đồng thẩm nào

Hình 2-3: Sơ đồ minh họa dip đồng đá tiêu nước nông ở chân đập

= Bip đồng đá tiêu nước dưới âu ở chân đập (hinh 4.5): Lựa chọn áp dụng khi không có 1

ấm nào trên bề mặt đập hoặc một lượng lớn đồng thắm thot a khối nên hoặc thẳm,

Hình 2-4: Sơ đồ mình hoa dip đồng di tiêu nước dưới sâu ở chân đập

~ Đắp đồng đã tiêu nước dưới sâu ở chân dip và dip cơ dip (hình 4.6); Cơ đập có thể có

2 chúc năng tương tự như lớp phù lọc vả thoát nước: báo vệ vàchẳng đ nỗi Hình 46 mình họa 1 ống khỏi thoát nước kéo đài lên đến mái nghiêng giữa đập và cơ, sẽ bio

mặt khối dip hạ lưu đập,

2

Hình 2-5: Sơ đồ minh họa đắp dong đá tiêu nước dưới sâu ở chân đập và đắp cơ đập.

~ Dip đồng đá tiêu nước chân đập có rãnh tiêu và đắp cơ đập (hình 4.7): Tưởng thoát

nước chân đập sẽ bảo vệ bộ lọc và tập trong dòng thắm cho ting nền móng Trong hầu hếtcác trường hợp, mực nước ngằm sẽ nằm gin hoặc ngay tại mặt đắt Trong những trườnghợp này, các rãnh có thể được xây dựng bằng cách sử dụng phương pháp đảo tường chốngthắm trong đất Hỗ móng sẽ được đỡ bằng các tường đất Các rãnh sau đó được lip đầybằng vật liu lọc phù hợp với đất nén, Các rãnh sau khi lấp đầy sẽ được xử lý để trở vềhình dang ban đầu, khôi phục lại khả năng thắm của bộ lọc Ưu điểm của phương pháp nay1à tường thoát nước có thể được xây dựng mà không cin làm khô hoặc làm hạ thấp hỗchứa Một bắt lợi là chức năng lọc có thé bị ảnh hướng bởi phương pháp xây dựng Mặc dùTình thoát nước được đặt thành công bằng phương pháp này nhưng có những trường hopbùn không được hoàn trả đầy đủ hoặc bị suy thoái làm giảm đáng kể độ thắm của tưởng,

thoát nước.

nh 2-6: Sơ đồ minh hoa dip đồng đ tiêu nước chân đập cổ rãnh tiêu và dip cơ đập

~ Dp lớp phủ bảo vệ ting lọc ngược kiêu ông khói (hình 4.8): Trong trường hợp nàybit kỳ lớp đất mặt hay lớp thực vật nào cũng bị bóc ra khỏi bé mặt khối đắp phía hạ lưuđập Bộ lọc kiều ông khói được đặt ở trên đập và được phủ bởi lớp bảo vệ bằng vật liệu.dip đập Phương pháp này giúp bảo vệ bộ lọc và mái đập khỏi dòng thắm Tủy thuộc vào

độ sâu của bộ phận thoát nước dưới chân đập mà nó có thể được xây dựng thay thé mà

không cần phải hạ thấp đập.

Hình 2-7: Sơ đồ minh họa dip lớp phủ bảo vệ ting lọc ngược kiểu dng khói

~ Bip ting lọc ngược kiểu ống khói bên trong (hình 4.9, 4.10): Hình thức này được áp

dung khi muốn giảm mực nước sâu bên trong đập, hoặc bộ lọc không tương thích giữa lõiđập và khối đắp đập Để xây dựng được thi cần phải ha thấp hỗ chứa để tạo sự an toàn khixây dựng, phần hạ lưu đập sau đó bị pha ra, bộ lọc sẽ được lắp đặt vào bên trong sau 46đắp li khối hạ lưu, H chứa trở về độ cao ban đầu

Hình 2-9: Sơ đồ ‘minh họa đắp ting lọc cho mặt tiếp giáp với đập cũ

2B

Trong phạm vi luận văn, tác giá đề ra 2 trường hop tinh oán bit lợi nhất của biện pháp dip

áp trúc đó là đắp áp trú không tôn cao toàn mái đập và đắp áp tric tôn ao toàn mỗi đập

2.2 Cơ sử lý thuyết, tinh toán thắm cho đập đất

2.2.1 Mue dich tink toán th

‘Van dé thắm qua thân, nền đập từ thượng lưu vẺ hạ lưu trong quá trình khai thác vanhành là một trong những van đề quan trọng trong việc đánh giá én định của đập Thắm gây

nén hiện tượng mắt nước, xói ngầm, din sti mắt đất làm biển dang đập dẫn để vỡ đập gây

thiệt hai người và vật chất nghiêm trong Vì vậy cần phải nghiên cứu, tính toán các đặctrmg về ding thắm như: lư lượng, đường bão hod, gradient, áp lực thắm ứng với các điều Kiện biên khác nhau để đánh giá an toàn công trình trong quá tình vận bảnh khai thác

2.1.2 Các phương pháp tính thim

212.1 Phương pháp cơ hoe chit ling

+ Phuong pháp này dùng toán học lim công cụ để xéc định những đặc trưng của dingthắm như lưu lượng, lưu tốc, gradient, áp lực, đường bio hỏa bắt kỳ một v tí nàotrong mỗi trường thắm, Do khi tính toán không đưa nhiễu vào những giả thiết cho nênphương pháp cơ học chất ông cho kết quả chính xác,

+ Ưu điểm: Phương pháp cơ học chất lồng chủ yếu có tằm quan trọng vé mặt lý thuyết,trên cơ sở đó người ta có thé đưa ra các giải quyết gin đúng Ứng dụng những lời giải của

cơ học chất long ta có thé lập được những biểu đồ tính toán để dùng trong thực tế

+ Nhược điểm: Phương pháp này chỉ sử dụng được trong trường hợp bài toán có sơ đồ

đơn giản Khi gặp những sơ đồ phức tạp (điều kiện ban đầu và điều kiện biên phức tp) thi

cách giải này gặp nhiều khó khăn về mặt toán học và trong nhiễu trường hợp gần như bétic Do vậy trong thực ế thiết kể tỉnh toán thắm, phương pháp này ứng dung rất hạn chế

2.122 Phương pháp thủy lực

+ Phuong pháp thủy lực cho ta kết quả tinh toán theo phương pháp thủy lục học là chonhững đặc trưng trung bình của dng thấm

+ Ưu

chính xác của né dip ứng được yêu cầu kỹ thuật, nên được áp dụng rộng rồi

Có thể gii được những trường hợp phúc tạp trong thực tế Mặt khác, độ

4

+ Nhược điểm: Do phải dựa vào một số tiên, giả thiết nhất định Nên phương pháp này kếm chính xác

2.1.23, Phương phúp thực nghiệm

~_ Nghiên cứu thực nghiệm là dùng mô hình đẻ xác định những đặc trưng của dòng thắm.

Phuong pháp này bao gồm những loại chính sau:

~ _ Thí nghiệm bằng máng kính: Việc thí nghiệm được tiến hành trên mô hình trong máng.kính để xác định lưu lượng, áp lực, đường bão hòa

= Thí nghiệm khe hẹp: Dựa vào sự tương tự giữa chuyển động của chất lỏng có độ nhớtlớn (các loại đầu nhồn) trong khe hẹp vơi sự chuyển động của nước trong môi trường rỗng(chay ting) mà xác định những đặc tg dòng thắm trên cơ sở do đạc những đặc trưngcủa đồng chây cia đầu trong khe hẹp

= Phương pháp tương tự điện thủy động (EGDA): Ding tính tương tự giữa dang điện và

đồng thắm để gii quyết những bài toán thắm trên mô hình đồng điện

~ uđi

thấm phức tạp

= Nhược điểm: Giá thành thí nghiệm cao, kết quả thí nghiệm phụ thuộc vào điều kiện thi

nghiệm cũng như chủ quan của người làm thí nghiệm.

21.24, Phương pháp số

+ Phương pháp số là phương pháp gần đúng để giải bai toán Phương pháp này được đề

nghị thắm từ cách đây nữa thể kỹ, tuy nhiên nó mới phát triển và ứng dung rộng ri rong

n: Được ứng dụng rộng rãi vi khả tiện lợi, có th giải quyết được những sơ đồ

30 năm tở lại đây cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ máy tính Hai phương pháp chính đem lại kết quả khá chính xác là phương pháp sai phân và phương pháp phần từ hữu hạn.

++ Phương pháp số đôi hỏi phải giải một hệ phương trình đại số tuyển tính lớn do đó đểgiải bài toán cần có công cụ máy tinh mạnh, Hai phương pháp số nêu trên thích hợp cả vớisắc bài toán thấm phẳng và thắm không gian cổ điều kiện biên phúc tap trong mỗi trườngthấm đồng nhất và không đồng nhất Trong thực t, với ưu đi n của việc chia lưới phần titmột cach linh boat cô kích thước thay đổi và hình dạng khác nhau, phương pháp phần ihữu hạn có thể giải quyết các bài toán có mặt cắt, điều kiện biên phức tạp nên được dùng.rong rai trong việc giải quyết bài toán thắm Vi vậy trong phạm vi luận văn, tác giả áp.dụng phương pháp phin tử hữu hạn dé tính toán thắm qua đập đắt,

2.1.2.5, Phương pháp giải bài toán bằng phân te hữu han

25

Phương pháp phin tử hữu hạn sử dụng sự gần đúng v it vật lý của môi trường Viggiải bài oán chính xác trong mỗi trường lin tục được xp xi bing tập hợp hùu han cácphần ừ liên kế với nhau ở các điểm nit, Theo phương pháp này, miễn thim được chiathành những miễn con gọi là các phan tứ Các phần tử thường được sử dụng trong bai toán.

phẳng là phần tử tam giác và phản tử tứ giác Trong miễn thắm, các phần tử có kích thước

và hình dạng khác nhau đẻ phù hợp với các điều kiện biên hình học va tinh chất của dòng.

thắm tại các khu vực khác nhau (khu vực có cường độ thắm mạnh thi chia thành các phin

tự có kích thước nhỏ và ngược Iai) Giá trị cật nước thắm tại một v tí bắt kỳ ở trong phiin

tử được xác định dựa vào giá trị cột nước tại các điểm nút của phần tir

2.1.3 Giải bài toám thắm bằng phương pháp phan tử hữu hạn

2.1.3.1 Giải bài toán thẩm bằng phương pháp PTHH

Do đặc thi của đập đắt thường có chiỄu dt lớn so với chiều cao Do vậy việc nghiên cứubài toán thắm trong phạm vỉ luận văn chỉ dùng lại ở mô hình bài toán phẳng, thắm én định.Lite đầu có thể cắt một đoạn đập dài bằng đơn vị để nghiên cứu như hình 1-11

‘Ma tận độ cứng phần từ và của hệ thống các phần tử

~ Minh mặt phẳng xắp xi him ot nước trên một phần tử cỏ phương trinh dạng da thứctuyến tính.

"1" Quy

Trong đó: a), 0y là các hing số,

= Tại các điểm nit i,j k của các phần tứ, các giá tị cột áp bằng H, H, Hạ và chúng đượcxác định bằng phương tinh (2-1) khix, y lầ lượt bằng x, yi XX Yo Hệ thức này có théviết dưới dạng ma trận

T: Vée tơ chuyển trí

Giải hệ phương ình tuyên tính (2-1) đối với véc tơ ø

“Thực hiện hoán vị vòng quanh ta có

Gia thiết q = hằng số trên biên của các phần từ

6-13)

n: Số phần tử trong miễn xết

~ Điều kiện cực tiểu của phiểm ham L =0 (1)

Thay (2-12) vào (2-14) được.

Vée to F chỉ được xác định các nút trên biên.

kiện biên: Trên hình 1-16 có các điều kiện in trong bà toán thắm không ấp

trên Riêng biên BC: Dưỡng bão hòa cần thoa mãn điều kiện (S,) và (S2 Dĩ

tự thda mãn trong quá trình thiết lập hệ phương trình cơ bản bài toán Còn điều ki

“Trong tinh toán phải ding phương pháp lặp để xác định đường nay Trinh tự tién hành như

Đầu tiên xác định đường bão hòa thắm bằng một phương pháp đơn giản nào đó hoặc tự giảthiết, Như vay ta tạm thời xác định được miễn tin toán Ti tục rời rac hồn miễn tinh

30

ii bải toán này bằng lưới các phần tử án với lưới phần tử này xác định véc tơ H tạisắc điểm nút của các phẫ tử Kiểm tra điều kiện biên (Ss) bằng cách so sinh giá tị H, ticác điểm nút trên đuờng bão hòa, với tọa độ Z, của điểm đó Nếu chúng thõa mãn điều

kiện biên (S,) với sai số cho trước là được, tức là:

|#,~Z,<s| 220)

Nếu chưa thda man yêu cầu trên ta Iai giả thiết lại đường bão hỏa thắm và lặp lại quá trình

trên cho đến khi thỏa mãn được (2-20).

Sau khi xác định đuợc vị trí đường bão hòa, có thể xác định được các thông số của ding

thắm như gradien thắm, lưu lượng thắm Gọi J, là gradien dòng thắm theo phương x và

Véi: -m:Phương phip tuyén gi tt diện dang xết

~ Jy Gradient thấm tại tiết điện dang xét theo phương n.

2.2 Cử sở lý thuyết, tính toán ấn định cho đập đất

2.2.1 Các phương pháp tính toán dn định má

ĐỂ tinh toán ôn định mái đốc, có hai phương pháp: phương pháp cân bằng giới hạn vàphương pháp phân tích giới hạn

2211, PÄươngphập côn hằng giới hon

Phương pháp cân bằng giới hạn (CBGH) dựa trên cơ sở giả định trước mật trượt (coi khối trượt như một cổ thé) và phân tích trang thải CBGH của các phân ổ đất trên mật trượt giả

định trước Mức độ bn định được đánh giá bằng tỷ số giữa thành phần lực chống trượt (do

3

ực mã sắt và lực dinh) của đắt nếu được huy động hết so với thành phần lự trượt (dotrong lượng, áp lực đắt, áp lực nước, áp lực thém, ) Hiện đã có kết quả nghiên cứu chobài toán ba chiều (phương pháp Wike, Lone) tuy nhiên rong thực té nhiều công trình cókích thước một chiều khá nhiều như: đẻ, dip, tường chắn di nên có nhiều phương pháp.

giải quyết đối với bài toán phẳng: Fellenius, Bishop, Spencer, Janbu

2.212 Phương pháp phôn tích giới han

Phương pháp phân tích giới han dựa trên cơ sở phân tích ứng suất tong công trình (khối

đất dip: 48, dip ) và nền của chúng Dũng các thuyết ben: Mosh Coulomb, Hill

-Tresea, Nises - Shleiker kiểm tra ổn định cho từng điểm trong toàn miễn Công trình

n định tạo thành mặt trượt liên tục, được coi là là mắt dn định khi tập hợp các điểm n

Giải quyết vấn đề này cần sử dụng các ki thức của sức bÈn vật iệu, lý thuyết đản hồi vàdũng phương pháp sai phân để tính toán Trong khuôn khổ luận văn, học viên giới thiệumột số phương pháp giải thông dụng theo phương pháp cân bing giới hạn dựa vào mặttrượt gia định trước cho kết quả tin cậy và phù hợp với thực ế nhiều công tinh

2.2.2 Tĩnh toin dn định mái theo phương pháp cân bằng gi,

2.2.2.1 Phương pháp mặt trượt trụ tròn bỏ qua các lục tương tác Phương pháp Fellenius với hệ sé an toàn chưng

Phương pháp công nhận các thỏi của khối đất trượt làm việc độc lập:

E |

E, =7, =0

1g số an toàn ôn định K của khối đt được sác định theo định nghĩa

K = Tổng momen chống trượt Tổng momen gây rượt

32

2) MOV) = Was WR sina ĐÌMGO=TR=WRsinn

Minh 2-11: Sơ đồ tính toán én định mái đốc theo phương pháp mặt trượt

“Các momen được lẫy với tâm O, bán kính R của cung trượt đang tính như hình trên

Trọng lượng của thỏi đất W được phân làm 2 thành phần

- Thành phần tiếp tuyển T tin theo công thức + T.= Wsine tạo nên sự trượt của hôi theo

3

2.22.2 Phương pháp mặt trượt bắt kỳ vd bỏ qua các lực tương tác Phương pháp ding

hệ số uy động cường độ chẳng cắt của đất

HE lực tác dụng vào thôi đất được trình bây như hình bên.

trong đó W là trọng lượng của thoi đất N và T, lả phản lực

của khối đất nền lên thỏi đất Hai thành phần phan lực này

số quan hệ với nhau theo định luật Mohr - Coulomb và có

xét đến hệ số huy động cường độ chống cắt của đất F

Tụ „— (Øig+©)L — (ơligp + el)

voir m, =cosa+Lsinang 2-31 pinatee 231)

‘Vim, có chứa F nên cần tính lặp để xác định F Mat trượt nguy hiểm nhất là

trị số F nhỏ nhất

34