Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu ảnh hưởng của cột nước tràn đỉnh tới ổn định đập đất

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Đào Trọng Toàn, học viên lớp cao học 22C21, trường Đại hoc Thủy Lợi,chuyên ngành xây dựng công trình thủy khóa 2014-2016 xin cam đoan luận văn thạc

sỹ kỹ thuật: “ Nghiên cứu ảnh hương của cột nước tràn đỉnh tới 6n định của đậpđất ” là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những nội dung và kết quả trình bàytrong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bat kỳ công trình khoa học

Tác giả

Đào Trọng Toàn

LỜI CẢM ON

`*Nghiên cứu ảnh hước của cột nước trần đình tới dn định của đập đất” là kết quả

nghiên cứu nỗ lực và nghiêm túc của tác giả trên cơ sở trau dỗi lý luận từ các tài liệu,

sich bio đã được các nhà khoa học, chuyên gia nghiên cứu và công bổ, cùng với sự

hướng din, góp ý chuyên môn của các Thầy, cô giáo khoa Công Trình trường Đại học

Thủy Lợi.

‘Tie giả xin bay tô lòng biết ơn sâu sắc đến TS Hồ Sỹ Tâm, là thầy giáo trực tiếphướng din khoa học, giấp đỡ tận tình tác giả trong suốt quá tình thực hiện luận văn,Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trường đại học Thủy Lợi khoa Công Trình.

phòng: Bio Tạo đã giúp tác giá trau dồi được nhiều kiến thức quý báu trong nhữngnăm học tập tại trường.

Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2016

“Tác giá

"Đào Trọng Toàn.

MỤC LỤC

MỞ DẦU 1'CHƯƠNG 1 : TONG QUAN VE DAP DAT, HIỆN TƯỢNG NƯỚC TRAN ĐỈNHDAP VA CÁC VAN Dé VE ON DỊNH DAP.

1.1 Tổng quan về 4

1.1.1 Tình tạ 4

1.1.2 Ting quan về dip dit 5

1.2 Các vin đề về an toàn đập ?

1.2.1, Tình trạng an toàn hỗ đập ở Việt Nam T

1.2.2 Các hướng nghiên cứu để đảm bảo an toàn hỗ đập, 101.3 Các phương phíp tinh thắm và én định đập đt R

1.3.1 Mục dich va nhiệm vụ của tính toán thấm 12

1.3.2 Các phương pháp tỉnh toán 1 ớ

13.3 Ôn định đập đắt 161.3.4 Ứng dụng phần mềm Geo ~ Slope vào tinh toán bn định đập đắc 20

1.4 Kết luận chương, 24

CHUONG 2: NGHIÊN CỨU ANH HƯỚNG CUA MYC NƯỚC HO CHUAKHI VƯỢT DINH DEN ON ĐỊNH DAP DAT

2.1, Dit vin để 262.1.1, Đặt vin đề về bn định đập đắt rong trường hợp lũ vượt thiết kế 26

2.1.2, Các trường hợp tinh toán mr

22 Ảnh hưởng của mực nước hồ khi không cho nước trần định đến ôn định mái đập 31

2.2.1, Tải trọng tác dụng lên thân đập 34

2.2.2, Thiết kip mô hình PTHH, tính toán thm qua thân đập 352.2.3 Tinh toán ổn định đập đắc 362.24, Kết quả tinh toán 722.5, Binh giá kết quả tính toán 38

2.3.3, Thiết lập mô hình PTHH „3.3.4 Tính toán én định đập đất.

2.3.5 Kết quả tinh toán

2.3.6 Banh gid kết quả tinh toán.

3.1.3, Điều kiện khí hậu, khí tượng.

3.1.4 Hiện trang công trình đầu mỗi hỗ chứa nước Chin Sơn

3.1.5 Lũ vượt thiết kế đối với hỗ chứa nước Chin Son

3.2 Tính toánxuất giải pháp đảm bảo an toàn khi mye nước lũ vượt đỉnh đập.3.2.1 Tính toán giải pháp đảm bảo an toàn cho đập khi I

3.2.2 Tính toán điều tiết lũ

3.3 Tính toán ảnh hưởng của mực nước hồ khi trin định đến én định mái đập

3.3.1 Tinh toán thủy lực mai hạ lưu đập khi nước trần đình3.3.2 Tính toán én định đập khí nước trần định

KET LUẬN VÀ KIEN NGHỊTÀI LIỆU THAM KHAO

PHỤ LỤC

707

DANH MỤC HÌNH VE

Hình 1.1 Biểu đồ tỷ lệ phần tim phân loại số lượnghỗ đập theo dung tích tữ 4Hình 1.2: Sơ đồ tính ôn định mái dip theo Gheexevanop, "Hình 1.3: Sơ đồ xác định vị tr cung trượt nguy hiểm theo Filennit 18Hình 1.4: Sơ đồ xác định vj trí cung trượt nguy hiémkér hợp Fandéep và W.Fellenius

Hình 1.5 : Sơ đồ tinh dn định theo phương pháp Bishop 23

Hình 2.1 : Kích thước đập trường hợp ngăn không cho nước tràn đỉnh 28Hình 2.2 : Kích thước đập trường hợp cho nước tran đình 28

Hình 2.3 : Gia cổ đinh và mái dip cho phép nước tần qua 31

Hình 2.4: Sử dung giải pháp gia cổ bờ sông vào bờ hỗ đập: 33

finh 2.5 : Biểu dé áp lực nước tác dụng lên thân đập khi không cho nước tràn định 35

Hình 2.6: Mô hình PTHH tính thắm qua dip dit trường hợp ngăn nước trần định 36

Hình 2.7: Mô hính tính ổn định đập đắt trường hợp ngăn nước tr đỉnh 36Hình 2.8: Biểu đồ quan hệ h~K khi nước vượt đỉnh đập 372.9: Két quả tính toán én định đập trường hợp ngăn nước trần đỉnh 382.10 : Biểu đồ nước tác dụng lên đập trong trường hợp nước trản đỉnh 40

Hink2.11 : Sơ đồ tính toán đường mặt nước trên dốc nước 4

Hình 2.12: Mô hình PTHH và các điều kiện biên tính toán trường hợp nước trần định46Hình 2.13 : Mô bình tinh én định đập đất trường hop nước tein đình 46

Hình 2.14 : Biểu đồ quan hệ h~K khi cho nước tràn đỉnh đập đất a7

Hình 2.15 Tải trong nước tinh tác dụng lên khối trượt trường hợp nước tran dinh 49

Hình 3.1 : Dường quá trình lũ đến bồ Chin Sơn 52

Hình 3.2 Đình đập nhìn từ vai phải s4Hình 3.3 Binh đập nhìn từ vai tai ““

DANH MỤC BANG BIEU

Bing 2.1 Bảng thông số các trường hop tính toán én định dip đắtBing 22 Chỉ tiều cơ lý dit dip đập

Bảng 2.3 : Bảng số liệu địa chất phục vụ tính toán.

Bing 2.4 ;Bảng kết quả tính toán dn định dp khi không cho nước trần định

Bảng 25 :Bảng tinh độ sâu mặt cắt đầu mãi đập hạ lưu khi cho nước trần đỉnh

Bảng 26 ‘Bang tổng hợp cột nước cuối dốc mát he lưu khỉ nước trần đính

Bảng 27 :Bảng kết quả tính toán ôn định đập khi cho nước trần địnhBang 3.1: Các chi tiêu đặc trưng của lưu vực.

Bing 32: Thông sổ cơ bản của công trình đầu mỗi hồ chứa nước Chấn Son

Bảng 33 : Thông số tràn xả lũ hiện trang hồ Chin Sơn

Bảng 3.4 Kết quả tinh toán khả năng thio của trần hiện trang hỗ Chin SơnBảng 35: Bảng kết quả tính toán điều tết lĩ nước trần định

Bing 36: Bing

Bảng 3.7: Bing số liệu địa chit đập Chin Sơn

ết quả tính toán thủy lực mái đập Chin Sơn cho nước tràn định

6S

1 Tính cấp thiết của để tài

6 nước ta hiện nay có rat nhiều hồ chứa vừa và lớn, trong đó các đập trong công trình.đầu mỗi có số lượng lớn nhất là đập vật liệu địa phương (dip đất, đắp đắt đá hỗnhợp ) Do có nhiều ưu điểm và lợi thể nên đập đất càng được sử dụng nhiễu so với

các loại đập khác như đập bê tông, đá xây

“Theo cần to, đập dt được phân thành các loại như xa: đập đồng chất, dip đất khôngđồng chit, đập có tường nghiêng mềm hoặc cứng, đập có tường lõi mềm hoặc cứng,đập hỗn hợp Những đặc diém làm vige chủ yếu của đặp đắt

~ Thắm qua thin đập và nn;

~ Ảnh hưởng của mực nước thượng hạ lưu đối với m

= Chịu ảnh hưởng của nước mưa và nhiệt độ

~ Biển dang của nề và thân đập

"Đập đắt thường là loại đắt không tràn nước, để đảm bảo thio lũ hay lấy nước phải xâycdựng các công trình riêng: Công trình tháo lũ, cổng.

Tuy nhiên hiện nay có nhiễu hd chứa đã được xây dựng từ 30 - 40 năm trước, quá

trình bồi lắng đã làm thay đổi dung tích hồ theo hướng bắt lợi, giảm khả năng điều tiết

Ii của hồ Cùng với ự thay đổi của thôi tiết đã làm tăng mưa lũ cực đoan, hiện tượng

tập trung dong chảy lũ nhanh do thay đổi tằng phủ đã làm cho mực nước lũ của nhiềuhỗ chứa vượt qua đính đập đất Trong trường hợp này, giải pháp lựa chọn của các đơn.

vi quản lý thường ding là đắp con chạch bing các bao ải đất để ngăn không cho nước

trân dinh đập.Điều này về lý thuyết là đúng, tuy nhiên, việc mục nước hồ dâng cao có

thể gây xối hai bên mang trần hoặc làm giám hệ số ổn định đập đất Với các hồ chứa

nước vượt qua đỉnh đập khi cho nước tràn đỉnh và không cho nước tràn đỉnh là cần

Tình 1: Hỗ Chấn Sơn ~ cho nước tin định đập2 Mye đích của để tài

- Đánh giá được mức độ ổn định đối với các công trình đập đất khi có hiện tượng mực.

~ Từ thực tế: Các trường hợp xây ra hiện tượng nước tràn qua đình đập đất

- Từ thực tring oie công trình là đập dit: đã xây dựng từ lâu, do dia phương dipkhông theo thiết kể, chưa có vốn để nâng cắp sửa chữa

- Tiếp cận từ các điều kiện kinh tế kỹ thuật Công tình phải dim bảo điều kiện bổn,ổn định và kinh tế.

3.2 Phương pháp nghiền cứu.

= Tha thập thông tn, kể thừa các kết quả nghiên cứu đã có,

~ Thu thập tài liệu phục vụ đánh giá an toàn về ôn định của đập đất.

- Tử các tài liđã có, xây dựng mô hình bài toán, áp dụng các phần mém thích hợp đểtính toán, kiểm tra ôn định công trình.

~ Ung dụng cho công trình thực tế.4 Kết quả dự kiến đạt được.

~ Đánh giá được mức độ ổn định đối với các công trình đập đất khi có hiện tượng mực

nước trin đình

“Từ kết quả đánh giá ở trên, để xuất các biện pháp ứng xử phù hợp cho công trình đập

đất khi có hiện tượng mực nước vượt đình đập

5 Nội dung luận văn

+ Chương 1: Tổng quan về đập dit, biện tượng nước tràn định đập và các vin đề

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE DAP DAT, HIỆN TƯỢNG NƯỚC TRANDINH DAP VÀ CAC VAN DE VE ON ĐỊNH DAP.

1.1 Tổng quan về hồ chứa va đập đất ở Việt Nam

LLL Tình trạng hỗ chứa ở Việt Nam

Hồ chứa nước là công trình tích nước và điều tiết dòng chảy nhằm cung cắp nước chocác ngành kinh tế quốc dân, sin xuất điện năng, cắt giảm lũ cho ving hạ lưu v.v ỞViệt Nam theo Báo cáo của Bộ NN&PTNT hiện nay, cả nước có gần 7.000 hồ chứathuy lợi với tổng dung tích trữ khoảng 11 tỷ m3, trong đó 560 hỗ chứa lớn có dung tíchtrữ trên 3 triệu m3, 1752 hỗ có dung tích trữ từ 0,2 đến 3 trigu m3, còn lại là 4336 hồ

có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m3 [1]

Tình 1.1 Bid đồ lệ phần tram phân loại số lượnghŠ đập theo dung tích trữHiện nay ở nước ta có nhiều hồ chứa đã được xây dựng từ 30 - 40 năm trước Các

công tình này phin lớn xây dụng bing phương tiện thô sơ, huy động sức dân bộ đội,

công nhân nông trường tại địa phương, sử dụng vật liệu đất đá có sẵn tại khu vực, chất

lượng vật liệu đắp không được thí nghiệm kiểm định, quy trnh dip không dim biotheo các quy tình quy chuẳn, kiểm định chit lượng vé lớp dip, kỹ thuật dip, vit liệuip, độ đầm chặt, hàm lượng các tạp chất trong đắt Chất lượng của nhiều đập đắtkhông đảm bảo gây m các hiện tượng như thắm, lún nhi làm giảm chiều cao dip, tức

giảm hệ số an toàn dap.

Hầu hit các hỗ nhỏ từ khi đầu tr xây đựng đến nay không được bảo tr, củi tạo dothiếu nguồn vốn đầu tư, nguồn lực huy động của người dân trong vùng hưởng lợi

4

thường rit, do hẳu như người dân trong vũng đều nằm trong khu vục khó khăn về

kinh tế, ha ting xã hội Ngay cả việc đánh giá các nguy cơ tiém tang, thu thập số liệu

ve hoại động cia các hỗ hu như là không có, Việc bảo tì hỗ chủ yếu là don cỏ re, ví

‘iu sat lo từ những người quản lý vận hành.

Anh hưởng tiêu cực do BĐKH: Các hỗ dip vừa và nhỏ không có khả năng điều tiếthoặc khả năng điều tiết kém, việc tích nước và cấp nước theo năm, theo mia và thậm

chí là phụ thuộc hoàn toin vio điều kiện tự nhiên của dong chảy đến, nên trong những

tháng kiệt thì mực nước trong các hồ xuống thấp trim trọng, có hỗ hoàn toàn không có

nước Trong những thing lũ, các hỗ thưởng không có dung tich phòng lũ, điều tiết là

qua tràn tự do bằng hình thức tran đắt hình thức đập tràn đỉnh rộng, hay đập tràn thực.

dụng 6 phi xé ốp, rất ít hỗ có điều tết bing cổng thio lũ, giếng tháo lũ, tran tự lit,tràn có điều tí

1.12 Tổng quan về đập đắt

Dip đất là một loại đập được xây dựng bằng các loại vật liệu địa phương sẵn có tại

vàng xây dựng như ¡ đắt sét, á sét á ác cấu sỏi, cud Đập đắt có cầu tạo đơn giản,

vững chc, có khả năng cơ giới hóa cao khi thi công và trong da số trường hợp có giá

thành thấp nên đập dit được ứng dụng rộng rã nhất trong hầu hết các nước trên thégiới nói chung và nước Việt Nam nói riêng [4]

Dip dit là lại đập không tràn có nhiệm vụ giữ nước và dâng nước rong các hỗ chữa

hoặc cùng với các loại đập và công tình khác tham gia ding nước tong các hệ thông

thủy lợi hay xây đựng nhằm mục dich chỉnh tị đồng sông

Nhờ sử dung các thành quả ngày càng hoàn thiện của các ngành kỹ thuật, lý thuyết

thắm, nghiên cứu ứng suất và biến dạng công trình và biện php thi công cơ giới nên

hình thức kết cầu đập vừa hợp lý, vừa kinh tế.

Thực tạng hiện nay ở nước ta đập đất là loi đập phổ biến nhất khi xây dựng hỗchứa Những hỗ chứa đã được xây dựng ở trong nước hiu hết là sử dụng vật liệu địa

phương, trong đó đập đất chiếm t ệ lớn.

Sở di trong những năm gin đây đập vật liệu địa phương trong đó có đập dit, đang phát

triển với một tốc độ nhanh chóng như vậy và hiện đang có xu hướng phát triển nhanhhơn nữa về số lượng cũng như quy mô là do nhiều nguyên nhân, trong đó có nhữngnguyên nhân chủ yếu sau đây:

= Yêu cầu chất lượng của nén đập đất không cao lắm so với các loại đập khác Đập đắc

hầu như có thi diy dựng được với bắt kỳ điều kiện dia chất, dia hình và khí hậu nào,

những ving động đất cũng có thể xây dựng được đập đất

~ Với những thành tựu nghiên cứu trong cơ học đt, lý luận thẩm trạng thái ứng suất

cùng với sự phát tiễn của công nghiệp chit déo làm vật liệu chống thắm, người ta có

thể sử dung được tắt cả mọi loại đắc hiện có ở vùng xây dựng để dip đập và mặt cắtđập ngày cùng có khả năng hep li Do đồ giá thành ngày cảng có khả năng hạ thấp và

chỉcao đập ngày cảng tăng cao.

Sử dụng phương pháp mới để xây dựng nhiing màng chống thắm sâu trong nén thắm

nước mạnh Đặc biệt dùng phương pháp phun các chất dính kết khác nhau như xỉ

ming đắt sét vào dit nén, Có khả năng tạo thành những màng chẳng thắm sâu đến

= C6 khả năng cơ giới hoá hoàn toàn các khâu đảo đất, vận chuyển và dip đất vớinhững máy móc có công suất lớn do đồ rút ngắn được thời giân xây dựng, hạ giá thành

công trình và hầu như có thể loại hoàn toàn lực lượng lao động thủ công.

= Giảm xuống đến mức thấp nhất việc sử dung các loại vat liu hiểm như xi măng, sắt,thép à từ đó giảm nhẹ được các hệ thống giao thông mới và phương tiện giao thông

= Do những thành tu về nghiên cứu và kinh nghiệm xây dựng các loi công tinh tháo

nước, đặc biệt là do phát triển việc xây dựng đường him mà giải quyết được vin đề

tháo nước ngoài thân đập với lưu lượng lớn.

Dip dit được xây dưng bằng vật liệu địa phương nên trong quả tinh khai thác đập đất

mang những đặc tính sau

= Đập đắt có khối lượng lớn và chịu tác dụng các ngoại lực khá phức tạp cho nên thân

và nền đập cin dim bảo điều kiện ôn định chống trượt của 2 mái dốc trong mọi trường

= Do tác dụng của gió, sóng trong hồ chứa tác dụng lên dập gây hư hồng mái dốc

thượng lưu Vì vậy đổi với mái thượng lưu đập cần phải ding những hình thức gia cổ.chắc chin để chống lại sự phá hoại đó.Mưa và sự thay đổi của nhiệt độ cũng gây nên

hur hỏng mái dốc hạ lưu cho nên cũng cần thiết phải có những biện pháp bảo vệ máiđốc hạ lưu

= Đo nước thắm qua thân dip, nén đập và thắm xung quanh bờ làm mắt nước ở hồ

chứa và có ảnh hưởng xấu đến ổn định của đập ( xói ngằm và trượt mái dốc ), nên cẳnphải có những biện pháp chống thim khi cin thiết ngoài ra thắm còn gây nguy hiểm ở

những vùng tiếp xúc của đập đt với những công tình khác bê tông, thép ) hoặc

ở vùng đồng thắm ra mái đốc hạ lưu, cũng như đối với trường hợp nước trong hỗ chứa

hạ xuống đột ngột

1.2 Các vấn đề về an toàn đập

1.2.1 Tình trạng an toàn hồ đập ở Việt Nam

‘Theo số liệu Bộ NNPTNT như mục 1.1.1 đã nêu: cả nước có gin 7.000 hỗ chứa thuỷlợi với tổng dung tích trữ khoảng 11 tỷ m3, trong đó 560 hồ chứa lớn có dung tích trữ

trên 3 triệu m3, 1752 hồ có dung tích trữ từ 0,2 đến 3 triệu m3, còn lại là 4336 hồ có

cdung tích nhỏ hơn 0,2 triệu mã, [2]

Các công trình hỗ đập được đầu tư với các nguồn vốn khác nhau: ngân sách nhà nước,

sác doanh nghiệp tự nhân, các nông trường, hợp tác xã, trong đồ, nguồn vẫn từ ngân

sich nhà nước là chủ yễu Việc xây dụng nhiễu hồ chứa đã gp phn rit lớn vào phát

triển sản xuất nông nghiệp, phát điện, chống lũ, cấp nước sinh hoạt và bảo vệ môi

động iêu cục đến mỗi trường, xã hộitrường Tuy nhiên hd chứa cũng gây ra các

Những ôn ại ong thiết é hi công và quân ý hồ chứa cũng như những biển đổi bắt

loại vừa và nh loại công tình này có tiêu chuẩn thiết kế (về lä cũng như an toàn

công trình) thấp hơn, đặc biệt đối với các hỗ đập được xây dựng trong những năm 70,

30 của thể kỹ trước mà hầu hết đập ding của các hỗ chứa này được xây dựng bằng vật

liệu địa phương (đập đắt, đá)

‘Vé mặt đầu tư, do thiểu kinh phí xây dựng nên các hạng mục công trình không được

Một số hồ chứa

năng lục xa, không được xây dựng một cách chắc chin, Một số đập mái thượng lưu

đầu tư xây đựng diy đủ và có độ kiên cổ cin n xã là không đã

không được gia cổ Nhiễu hỗ chứa không có đường quản lý, gây khó khăn cho công tácquản lý

và nhỏ,

ng cứu khi hồ có sự cố.Trường hợp này xây ra phổ biến ở các hỗ loại vừa

‘Ve mặt khảo sát thiết kế, việc hạn chế các tài a về khí tượng thủy văn, địa hình địt

cũng như các phương pháp tính toán dẫn đến việc các hồ sơ thiết kế không sit với

thực É, chưa dim bio mức độ an toàn đặc biệt là những hỗ nhỏ Tiêu chuẫn lũ ấp dụng

cho thiết kế hỗ chứa được lựa chọn chủ yếu căn cứ vào quy mô đặc điểm của công

trình mã chưa xem xét đến đặc điểm khu vực hạ du đập.

Về mặt thì công, do thiết bị thi công thiểu, ky thuật thi công lạc hu, ở các hd nhỏ đậpđược thi công bằng thi công dẫn đến chất lượng th công không bào đảm Rt nhiễu

đập bị d

đến chin; kỹ thuật đắp không đạt yê cầu

im do vật liệu không đảm bảo chất lượng: nền đập không được xử lý đến nối

`VỀ quản ý, mặc dẫu Nhà nước đã ban hành nhiều văn bản, quy định trích nhiệm quân

ý, khai thác và bảo vệ công trình thủy lợi thủy điện nói chung và các hỗ đập nối riêng,nhưng nói chung, năng lực về quản lý, theo đối và vận hành hồ đập tại Việt Nam còn

nhiều bắt cập,

Cong tác tổ chức quản lý chưa diy đủ, kém hiệu quả và chưa được quan tâm đúng

mức Ở các hồ chứa nước lớn và vừa do các Công ty Khai thác công trình quản ly,

sông the này đã được chú ý hơn nhưng so với yêu cầu đặt ra trong các vin bản, quy

định thì cồn một khoảng cách khả xa, Đối với các hỗ vữa và nhỏ, nhiễu hỗ được giao

cho các xã, HTX, nông tường quản lý nhưng không được hỗ trợ đầy di cán bộ kỹ

thuật và đảo tạo về chuyên môn, tình trạng này cũng tương tự đối với các hỏ thủy điện

do các công ty cổ phần tư nhân quản lý Vì vậy công tác quản lý chưa đi vào nề nghiệu quả còn thấp.

Nguồn nhân lực quản lý đập chưa đáp ứng các yêu cầu về công tác quản lý: nhiễu nơi

thiểu cán bộ về thủy lợi, đặc biệt là các vùng miễn núi Công tác đào tạo không được

tiến hảnh thường xuyên, thiểu cán bộ quản lý đập được đảo tạo về quản lý an toàn đập.Ở các hỗ gì

‘quan lý không có đủ trình độ chuyên môn, thiếu kiến thức về quản lý an toàn di

cho xã, HTX và các nông trường hoặc công ty tư nhân quản lý, cán bộ, khitình hung là lạt xảy ra không có hoặc thiểu lực lượng cần bộ kỹ thuật chuyên ngành

để xử lý ngay từ đầu Đây là một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng vỡ mộtsố đập nhỏ đã xảy ra

Tinh hình trên đã cho thấy nếu việc thiết kể, xây dựng và quản lý vận hành đập khôngtốt, không an toàn để xây ra các sự cổ vỡ đập hoặc xả lũ lớn bắt thường thì ngoài thiệt

rà tổn

hi cho bán thân công tình, phá hoại hoặc ngưng t sản xuit, còn có thé g

thất nặng né về sinh mạng, tài sản ở vùng hạ lưu đập, làm ách tắc giao thông gây thiệt

hại to lớn cho kinh tế, quốc phòng và an ninh của đất nước, Mức độ tác hại của sự cổ

phụ thuộc vào quy mô vỉ tri công trình cũng như đặc điểm khu vực hạ du nhưng di ở

mức độ nào thì tổn thất do sự cé vỡ đập gây ra sẽ là rất đáng ké về mặt kính tế, chưa.nói các tổn thất vé sinh mạng tài sản và làm đảo lộn môi trường sinh thái ở một khu

vực nhất định.

Những năm sau này, những thiếu sót, hạn chế trên đã từng bước được khắc phục đối

với các hồ được xây mới Tuy nhiên, tình hình nhìn chung vẫn chưa được cải thiện

nhiễu Thêm vào đó, dign biển thời tiết ngày càng bit lợi, công với rừng đầu nguồn

của hd chia bị tần phá làm cho lượng ld tập trung về hồ nhanh và lớn hơn, tăng mức:49 nguy hiểm cho công trình.

Những tén thất có thể do các sự cổ mắt an toàn đập, những tại tiềm tầng

1.32 Cúc hướng nghiên cứu dé đâm bảo an toàn hồ đập

Do đặc điểm dia hình, địa chit thủy văn, thời gian xây dựng của các dip là rất khácnhau nên việc nghiên cứu và đảnh giá an toàn h đập cũng phải được thực hiện riêng

cho từng công trình cụ th Tuy nhiên, tong nghiên cứu có thể phân ra các hướng như

1.2.2.1 Nghiên cứu vé thấy win và tran sự cố

‘Tinh toán lại thủy văn-lũ của h-đập với việc cập nhật các tà liệu mới nhất về khí

tượng, thủy van, yếu tố mặt đệm bị thoái hóa do phá rừng, đảo bới trên lưu vực“Trên cơ sở số liệu tính toán thủy văn-lũ dé nghiên cứu, thiết kế bổ sung tràn sự cố nếucẩn thiết

Nghiên cứu các mối quan hệ giữa các số liệu khí tượng ~ thủy văn phục vụ cho việccảnh báo, dự bảo lũ đối với hỏ-đập Công tác này là rất quan trọng đối với các hồ chứaớn, có nhiệm vụ phòng lồ cho hạ du.

1.2.2.2, Nghiên cứu các win đề vỀ an toàn của công tình thio lũ

= Khả năng tháo của công trình tran với các điều kiện biên thực tế.

~_ Các vấn đề tiêu năng, chống x6i ở hạ lưu trần

~ _ Các vấn để vé mạch động, nung động công trình

_ Các vấn để về khí thực mặt tàn, đốc nước

= Vấn để hàm khí, thoát khí ở công trình thio nước

1.2.2.3, Nghiên cứu về khả năng thoát la và an toàn cho ving ha du đập,

= Khả năng thoát lũ ở hạ du khi tràn xà lũ thiết kể, ũ kiểm tra

- _ Sự truyền sống lũ trong sông hạ lưu vớ các kịch bản vỡ đập khác nhau

= VỀ chỉ giới thoát lũ và các biện pháp đảm bảo an toàn cho vùng hạ du

1.2.3.4 Nghiên cứu các vẫn dé về an toàn đập đặc biệt là đập đắt

Nghiên cứu khả năng chống thắm qua thân và nền đập, các giải pháp đảm bảo an toàn

về thấm,

Nghiên cứu ôn định của mai dp ong những điều kign bắt lợi như mưa lớn làm toàn

bộ đất thân đập bị bão hòa nước; thiết bị chốithẩm bị thủng; thiết bị thoát nước bị

Nghiên cứu kha năng xói và giải pháp bảo vệ mái hạ lưu đập, én định đập khi có nudetran định đập,

Với thực trang về hỗ chứa vừa và nhỏ ở Việt Nam đã nêu ở tén đặc biệt với những

biển đổi bất lợi của khí hậu, tình hình mưa lũ diễn biến bất thường, mưa lũ lịch sơ,

đồng chảy lũ về hỗ lớn đột biến tong thời gian ngắn dẫn đến khiển cho mực nướctrong hồ chứa dâng cao có những lúc vượt dinh dip tiểm ấn nhũng nguy cơ xạ lở

mạnh ở thân đập, tràn gây vỡ đập, tràn ánh hưởng thiệt hại lớn sản xuất nông nghiệp,cân sinh kinh tế và có thể cả tính mạng và tài sản của người dân hạ du.

“Trước những tình hình bắt lợi đó chúng ta đã có rit nhiều biện pháp cải tạo nhằm nângcao khả năng tháo lũ cho hỗ chia để hạ thấp mục nước trong hỗ để giảm bớt những

nguy cơ bit lợi cho đập như : trin tự at, tràn tự vỡ, mở rộng b rộng tàn, bổ tí trần

phụ, cổng thio lũ, giếng tháo Ii Tuy nhiên những biện pháp trên đòi hỏi những điềukiện về địa hình, dja chit cần được khảo sát kỹ, cin nguồn vẫn đầu tư và nằm trongnhững dự án cải tạo nâng cấp nên không có khả năng ứng phó kịp thời khi mưa lũ đến

thường Hiện nay đẻ ứng phó ví thì biện phápnhững trường hợp mưa lũ khẩncải tạo đối với đập dâng như: nâng cao định đập dâng, hạ thấp định đập dâng cho nướctrân qua đính dip ha cấp gia cố đỉnh đập ding thio lũ qua đỉnh đập dâng là nhữngbiện pháp đã từng được ấp dụng Với biện pháp cải tạo trên sẽ làm suy giảm khả năng,

chống trượt của mái đập, giảm hệ số ôn định của đập đất nên cần tính toán kiểm tra kỹ

lưỡng sự thay đổi hệ số ổn định của đập khi nước tràn định và khi nâng cao đập dâng

1.3 Các phương pháp tính thấm và 6n định

13. Muc dich và nhiệm vụ cia tính toán thắm,

= Xác định lưu lượng thắm qua thắm và nên đập tờ đó tim lưu lượng tổn thất do thẳmgây ra từ đó âm biện pháp phòng chẳng thắm

~ Xác định vị trí đường bảo hỏa dé tính én định của đập.

~ Xác định T thắm ở cửa ra để kiém tra hiện tượng xói ngầm, chiy đt và xácdịnh các

kích thước cầu tạo tằng lọc ngược.

13.2 Cúc phương pháp tính toán thắm

Có nhiề cách tính toán thắm, thông dung nhất là các phương pháp phân tích lý luận,

Phuong pháp phân tích lý luận bao gồm phương pháp cơ học chất long, phương pháp.

phần từ hãu han và phương pháp thủy lực.

1.3.2.1 Phương pháp cơ học chất ling

Phuong pháp cơ học chat lỏng xét dòng thám chuyển động 6n định (không giới hạnxét chuyển động biển đổi chim) trong môi trường đồng nit, ding hưởng Ding các

công cụ toán học dé giải phương trình Laplace Phương pháp cơ học chit lỏng có thể

giải quyết được các bài toán thắm ổn định biển đổi gắp như thắm dưới đầy công tình

thuỷ lợi, thấm qua đê, đập đất

Phuong trình cơ bản của dong thắm ổn định cháy tng như sau

Với điều kiện biên giới cụ thé, tìm ra hàm số cột nước h(x,y) Chuyển động thoả man

điều kiện trên là chuyển động không xoáy - chuyểnđộng thé

-Uấu didn: Phương pháp cơ học chất lng chủ yếu có tằm quan trọng về mặt lý thuyết

trên cơ sở đó người ta có thé đưa ra những cách giải quyết gin đứng, ứng dụng những

lời giải của cơ học chất lông ta có thể lập được những biểu đỗ tinh toán để dùng trongthực tế

-Vhược diễn: Phương pháp này chỉ sử dụng được trong trường hợp bài toán có sơ đồdion giản, môi trường thắm đồng nhất đẳng hướng Với những sơ đồ phúc tạp (điều

kiện ban đầu và điều kiện biên phức tạp) thì phương pháp này gặp nhiễu khó khăn về

mặt toán học và trong nhiễu trường hợp tic Vì vậy, trong thực tẾtính toán thắm, phương pháp nàyáng dụng rất hạn chế

1.3.2.2 Phương pháp thủy lực

Khi tính toán thắm qua đập đắt theo phương pháp thủy lực, cần chú ý đến một shạn và giả thết sau đây:

Chỉ giới hạn xét dong thắm ổn định, biển đổi dẫn, tuân theo định luật Darey.

- Đất là môi trường đồng chit và đẳng hưởng, nước không thể ép co được và chứa diy

các khe rỗng trong đắt

“Trong miễn thắm không có điểm tiếp nước cũng như không có điểm rút nước.

-Chi xét với bài toán phẳng

Không xét đến sự rao đỗi nước thắm giữa thân và nền đập

-Chỉ xét mặt ting không thắm nước nằm ngang

Sir dụng tiên đề Dupuy, giả thiết Cozeny khi có thiết bị thoát nước thẩm.

-Sử dung một số phép biến đổi sơ đồ tương đương để đưa đến các sơ đổ đơn giản ciabài toán đã biết (ví dụ như biến đổi mái dốc thượng lưu về mái thing đúng, biến đổi

Phương pháp thuỷ lục cho li giải các hông số dòng thắm dưới dạng biểu thức tính

"Độ chính xác của phương pháp này đáp ứng được yêu cầu ky thuật nên được ứng dụngrộng rãi

-Nhược dim và điều kiện ứng dụng

Két qua tính toán thắm theo phương pháp thuỷ lực cho những đặc trưng trung bình của

dòng thắm tong một khu vực thắm hoặc toàn miễn thắm.

im (hoãn biển) Do ở khu vực tam giác thượng lưu đường dong có độ cong lớn,

không thoả mãn điều kiện dang thim biển đổi chim, vì vậy nhiễu tác giả đã dùng cácphép bién đổi tương đương để tính toán gần đóng lưu lượng thắm qua phần nêm

thượng lưu.

Để tính toán thắm qua dip dit phải sử dụng một số tiễn 2 giả thiết và ơ d hoá mặtcắt tính toán của đập Sơ đồ hoá là yêu cầu thường gặp và bắt buộc khi mặt cắt thựccủa đập đất không thoả min các giả thiết, các điều kiện biên yêu cầu của phương pháp,

thuỷ lực Phương pháp thuỷ lục chỉ xét mặt ting không thắm nước phing (phẳng

nghiêng hoặc phẳng ngang) Vì vậy phải so đổ hoá mặt ting Không thắm nước cong,gỗ ghŠ về mặt phẳng, Đôi với đập dit còn cin phải sơ đỗ hoá về mặt nằm ngang.

Nguyên tic sơ đồ hoá trong mọi trường hợp là phải đảm bảo lưu lượng thấm giữa sơ

đỗ thực và sơ đồ biển đổi không vượt quá sai số cho phép,

1.3.2.3 Phương pháp phan nữ hữu hạn

Phương pháp mô hình số tong cơ học nồi chung và cho dòng thắm nói riêng (còn goi

là phương pháp máy tính số hoặc phương pháp mô hình toán học) gồm các môđun mô.tả chuyển động và trạng thái của dng thắm bằng các phương tình vi phân đạo him

riêng, thuật toán dé giải các phương trình vi phân và chương trình máy tính dé tính.

toán mlời giải các thông sổ của dong thắm bằng kết quả số và inh vẽ |6]

So với mô hình thắm sai phân hữu hạn, mô hình thắm phần tử hữu han có nhiều ưu

hơn vì các phần từ được chia linh động hơn, phù hợp hơn với các mỗi

trường thắm phân lớp, thuật toán giải mềm déo và hiệu quả hội tu tốt, ễ lập chương

trình tính, thuận lợi để tự động hoá tính toán hàng loạt lớp bài toán có kích thước, hình

14

dạng, iều kiện biên về thim khác nhau, Đặc biệt có thể giải được các bài toán cổ biên

phức tạp mà các phương pháp thuỷ lực hoặc phương pháp cơ học chất lỏng khó giảiđược

Phương pháp phần từ hầu hạn không tim dạng sắp xi của hàm cần tim trong toàn miễn

xác định mà chỉ trong từng miễn con thuộc miễn xác định (các phần tử) Do đó,phương pháp phần tir hữu hạn rất thích hợp với những bài toán vật lý và kỹ thuật,

trong đó hàm cin tim phải được xác định trên những miễn phức tạp bao gdm nhiều

vùng nhỏ có đặc tính khác nhau, Ma trận chủ yếu lập nên trong phương pháp phần tửhữu hạn sẽ là ma trận bảng làm cho việc tính toán càng thêm thuận lợi Bay à những

lý do chính khiến phương pháp phin tử hữu hạn ngày càng được sử dụng phổ biển

rộng rai và chiếm ưu thể nỗi bật trong các phương pháp số hiện nay.

“Trong phương pháp phần tử hữu hạn, hàm xép xi được biểu diễn với các giá trị số củahàm hoặc có khi cả ác tr số đạo hàm cin nó ở một số điểm xác định trên miễn con.

CCác t số này được coi là các ấn số và được xác định từ những điều kiện rằng buộc cụ

thể của từng loại bài toán,

Việc đầu tiên khi áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn fa cin thay thể miễn tính toán

(9í đụ miễn thấm) bing các min con, gọi là các phần tử (phương pháp rời rae hoi)

CCác phần từ này xem như chỉ nối với nhau ở một số điểm xác định trên các mặt hoặc

các cạnh biên của phần tử, gọi là các điểm nút Thông thường, các hàm xắp xi được

biểu diễn bằng các tị số của hàm tại các điểm nút này và có thể ở cả một số điểm nútbên trong phần tử nữa Hình dạng của các phần tử được lựa chọn sao cho xắp xi với

hình dang mặt biên của miễn tinh toán Với bài toán phẳng, thường sử dụng các loạiphần tử tam giác hoặc tứ giác Các phần tử được liên kết với nhau qua một số hữu hạn

các điểm nút Các điểm nút này là định của các phần tử và có thé là một số điểm quy

tước trên cạnh của các phần tử.

Phương trình cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn giải bài oán thắm phẳng là

phương trình quan hệ giữa lưu lượng điểm nút và cột nước áp lực tại điểm nút

“Trong min kin của đồng thắm én định khi biển thiên cột nước áp lực khả di thi công

bù của đồng thắm trên đường vòng quanh miễn kín phải bằng công bù tương ứng trong.

phạm vì miễn đớ

Dùng phương pháp phần từ hữu hạn để giải bài toán thấm qua dip dit trên nền cónhiều lớp, có hệ số thắm nước khác nhau là hiệu quả nhất so với các phương pháp,

khác, Đây

trưng trung bình của dong thắm và khó đạt được độ chính xác edn thiết, dùng phương

bai toán thắm phức tp, ding phương pháp thuỷ lục chỉ tim được các đặc

khó khăn không giải quyết được do tính không

đồng nhắc, không đẳng hướng của môi trường thắm,

Kết quả lời giải theo phương pháp phần tử hữu hạn không những cho chúng ta bidthông số chính là trường phân bổ cột nước áp lực thắm tạ các nút phần từ mà cồn chobiết lưu lượng thắm, đường bão hoà thắm mà còn cho chúng ta biết trường phân bốsradien cột nước đo áp cia dòng thắm tại wong tâm các phần tử, trưởng phần bố lưu

tốc, các đường đẳng cột nước áp lực nước lỗ rỗng, hình ảnh phân bổ các véc tơ vận tắc

-Nhược điễn: khối lượng chuẳn bị để tính toán và các bước tính toán của phương pháp,

này lớn, người inh toán phải có kiến thức sâu về máy tính và phần mm.

1.3.3 Ôn định đập đắt

Công thức tổng quát để tính ôn định mái đập là

PMc : Tổng mô men chống trượt với tâm O

Mr : Tổng mô men gây trượt với tim O.

16

[Kep] : hệ số an toàn trượt cho phép tùy thuộc vào cấp công tình

Để thiết lập công thức tính toán, nghĩa là tinh tong số mô men gây trượt và mô men.

chống trượt của Khôi đất ta chia khỗi đất thành nhiề rải nhỏ có chiều rồng

R: Bán kính cung trượt.

m Hệ số bắt kỳ lấy bằng 10:20

* Tính én định đập đất theo Phương pháp N.M Ghecxévandp

Sử dạng công thức của NM Ghecxêvanôp, giả thiết khối trượt là một vật thể rắn vànhư vậy có thé chuyển áp lực thắm thành áp lực thủy tĩnh tác dụng lên mặt trượt và

hướng tâm.

Tri số áp lực này bằng y,h trong đó h là chiều cao cột nước từ đường bão hòa tới điểm.

đang xết mặt trượt

Phương pháp này mới chỉ đưa ra được tính toán én định khi đã có cung trượt, chưa

dra ra được cách tính cung trượt và tâm trượt, cần phải kết hợp với các phương pháp

xác định cung trượt và tâm trượt của các tác giả khác như phương pháp V.V.Fanđôep,

W.Fellenius tiên cơ sở bài toán phẳng.

CCéng thức tinh hệ số én định mái đập K như sau:

9a Cụ : góc ma sắt trong và lực dinh đơn vị tai dãi n

Lạ: chiều dai đoạn cung trượt tại dai thứ n

‘Tam trượt nguy hiểm nằm ở lân cận trên đường MM, (hình 1.4), điểm M, là giao

điểm của hai đường thing có đi qua điểm A và B, tạo gócœ;, œ; phụ thuộc hệ số mái

dap được xác định ở bang

"Bảng 1.1: Bảng tra góc giao tìm tâm cung trượt theo Filennit

Độ đốc | Gée nghiêng go | Pode] Gốc nghiềng „mái đập | mái đập mái đập | mai dip

Qua điểm F giữa mái đập kẻ một đường thing đúng và một đường hợp với mái đốc

một góc 85° Hình quạt tạo bởi các cung trồn (âm F bán kính R, và R; và bai đường,

thẳng trên chứa tâm trượt nguy hiểm Bán kính Rụ, Re phụ thuộc vào chu cao đậphệ số mái dốc đập

Bang 1.2: Bảng tra R, r xác định vùng tâm cung trượt

Mái dốc đập 1 2 3 4 3 6

KH 7150 175 | 230 3,75 480 | 5,50

cit 075 | 075 7 T00 | Tã0 7 220 | 3.00

+ Kết hợp cả hai phương pháp V.V.Fandéep và W.Fellenius, tạ có tâm trượt nguy

hiển nhất ở lân cận đoạn CD

Hinh 1.4: Sơ đồ xác định vị trí cung trượt ngay hiémkés hop Fandéep và W.Fellenius1.3.4 Ứng dụng phần mém Geo Slope vào tinh toán ân định đập đắt

Trong phần nghiên cửu tính toán ổn định của dip đất Dé giải quyết bài toán = Tính

toán ôn định của đập đất trong trường hợp cho nước tràn đỉnh và ngăn không cho nước

trân đình khi có lồ vượt thiết kể, tác giá sử dụng phin mềm SEEP/W và SLOPE/W'trong bộ phin mềm Geo-Slope, Canada đễ phục vụ tính toán

Phin mềm SEEP/W mg trong phân tích thắm được lập trên cơ sở phương pháp phin

tử hữu hạn Phin mềm SEEP/W được dùng để dua áp lực nude lỗ rổng vào chươngtrình tính toán, phim mém SLOPE/W được dùng để tính toán ôn định mái dốc, phương:

pháp tính toán là cân bằng giới han phân thai

13.4.1 Cơ sở lýthuyết của S 'EP/I

SEEPIW là phần mềm dao én đồ họa, ding để mô hình hóa chuyển động của nước

và phân bố 1g trong môi trường đất đá theo phương pháp phần tử hữu

2u 24, sư

2 aH, ou 17ox Têy ey” ay Or oD

20

“Trong đó:

Hs tổng cột nước

ky hệ số thấm theo phương x.

ky: hệ số thấm theo phương y

Q: lưu lượng biên áp đặt cho phần tử,4s lượng chứa nước thé tích.

+¡ thời gian

1y, : trọng lượng đơn vị của nước

mạ : hệ số góc của đường cong lượng chứa nước với áp lự lỗ rỗng

13.4.2 Cơ sở lý thuyết của SLOPE/IP

SLOPE/W sử dụng lý thuyết cân bằng giới hạn về lực và momen để tính toán hệ sộ antoàn chống trượt,

‘Theo lý thuyết phân tích ứng suất hiệu quả, cường độ chống cắt được xác định như

8)ba Ite

+ (65

-“Trong đó

+ - cường độ chống cắt,

0, - ứng suất pháp tuyển tổng; uy — áp lực nước lỗ rỗng;

©’ — lực dính hiệu qua; 6” — góc ma sát trong hiệu quả.

Với phân tích ứng suất tổng, các tham số về cường độ chẳng cit được xác định đướidạng các ứng suất tổng và các trị số áp lực nước lỗ rỗng có thể không cần nữa.

Việc phân tích ôn định bao gồm di chuyỂn một mặt trượt qua khối đất và chia khối

trượt thành các thỏi thẳng đứng Mặt trượt có thể là trụ tròn, phức hợp hoặc mặt trượtXác định tước tạo nên bởi chuỗi các đoạn thẳng.

Ở những vị uf nằm trên mực nước ngằm, áp lực nước lỗ rổng trong đất mang giá trâm ứng với áp lực khí lỗ rỗng Ap lực nước lỗ rỗng âm này thông thường được nhắcđến như là lực hút dính của đắt Trong điều đất được coi là không bão hòa

(hay dit có áp lực nước lỗ rổng âm), phương tinh xác định cường độ chống cắt là:

THe # (G, — 0,)tgổŸ + (= 0,)tgửŸ ay)

đình sự tăng cường độ chống cắt do độ hút din ting

Các phương pháp cân bằng giới hạn phân thối được sử dụng trong SLOPEW là

Ordinary hay Fellenivs; Bishop đơn gin Janbu đơn giản; Janbu tổng chất; Spencer,Morgenstern-Price; GLE

Trong luận văn tác giả sử dụng phương pháp Bishop và Janbu dé phân tích én định

mái đốc đập.

+ Phương pháp Bishop

Phương pháp Bishop sử dụng bé mặt trượt trụ tròn và chỉ áp dụng phương trình cân

bằng mô men đối với khối trượt và phương trình cân bằng lực theo phương thing

1,: Chiều đãi đầy dai thứ ¡

by: Chiều rộng dai thứ ï

`W, : Trọng lượng bản thân đã thứ ï

IN: Lực pháp tuyén trên đây của dai có chiều dài

4) | Góc giữa tiếp tuyển với đáy dai i và phương ngang.

uu: Ứng suất trang hòa tại điểm giữa của độ dai ung trượt 1, của đãi thứ ¡

‘Vi trong công thức tính ổn định F, có hệ số én định F, tong mạ, dùng phương pháp

tính thử dần để xác định vị tr mặt rượt nguy hiểm nhất và hệ số an toàn nhỏ nhất Cin

giả thiết nhiều mật trượt khác nhan, img với mỗi mặt trượt, bằng cách tính thử dẫn xác

định được hệ số K an toàn tương ứng Vị tr mặt trượt nguy hiểm nhất vị trí có hệ số

an toàn K thấp nhất

+ Phương pháp Janbu

Sử dụng bề mặt trượt dạng bit ky và chỉ dùng phương trình cân bằng lực đối với khối

trượt, phương pháp Janbu cho biểu thức tính hệ số an toàn

9 in lượt là lực dính đơn vị, góc nội ma sát của đắt trong khá niêm ứng

suất hiệu quả.

b : bề rộng theo phương ngang của dai tinh toán

1.4 Kết luận chương

Nội dung chính của chương đưa ra là đánh giá được các vẫn để ảnh hưởng tới én định

của các công trình đập đất Ding thời đưa ra các biện pháp tính toán ôn định của đậpđất dựa trên các à liệu đã thu thập từ trước

An toàn cho hồ-đập là một vẫn 48 cắp bách hiện nay Trong điều kiện biển đổi khí hậumưa lũ bắt thường, các hỗ đập nói chung, đặc biệt là các hồ-đập vừa và nhỏ có mức độ

an toàn không cao, nguy cơ lớn xây ra sự cổ vỡ đập.

Để từng bước nâng cao độ an toàn của hỗ-dập, cần phải thục hi‘ede nghiên cứu cụ.

thể đối với từng nhóm đề tai nêu trên Nhà nước cin sớm hoàn chỉnh các tiêu chuẩn và

24

chế đối với vấn để an toàn hi đập, cổ chính séch đầu tư đúng hướng và nhất quán

đối với sự nghiệp Thủy lợi nói chung và công tác an toàn hồ-đập nồi riêng

Đối với các giải pháp đối với hồ dip trong điều kiện mưa là vượt thiết kế đã nêu trên,

giải pháp nâng cao dinh đập dâng ngăn không cho nước trần dinh đập và thio nướcqua đình đập là giải pháp đã từng được áp dụng trong một vai công trình cụ thể Vì vậy

để hệ số dn định của đập đất sẽ thay đổi như thé ào trong từng trường hợp cho

nước tràn đình va ngăn không cho nước tràn định cin được kiểm tra, tinh toán để đưa

ra được biện pháp xử lý cho đập khi có mưa lũ vượt thí

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ANH HƯỚNG CUA MỰC NƯỚC HOCHUA KHI VƯỢT ĐỈNH DEN ON HM DAP DAT

2.1 Đặt vẫn đề

2.1.1, Đặt vẫn đề về in định đập đắt trong trường hợp ta vượt thế KẾ

QL Đặt vấn để

Trước những tác động tiêu cực của các vấn đề về biến đổi khí hậu, đặc biệt là hiện

tượng mưa lồ vượt ra ngoài những quy luật thông thường, dng chảy lũ tập trung,lớn vượt thiết ur hiện nay, Giải pháp đảm bảo an toàn hồ đập cần được g

én hành

nghiên cứu và

Ở Việt Nam hiện nay, đối với các hỗ đập vừa và nhỏ giải pháp cho nước trân định đập,

khi có lũ lớn vượt thiết kế dã được nghiên cứu lý luận cụ th [3] Dựa trên những cư sửý luận trên, tác giả nghiên cứu đánh giá sự thay đổi ôn định của đập đất đối với các

trường hợp nước tràn đỉnh và ngăn không cho nước trin đỉnh Dùng kết quả tinh toán

của mỗi trường hợp dé tổng hợp, phân tích, so sánh đưa ra giải pháp cho hồ chứa vừa

và nhỏ trong điều kiện mưa lũ lớn khẩn cấp như hiện nay.

2.1.1.2 Đối tượng nghiền cứuc

Với thực trạng hỒ chứa ở Việt Nam hiện nay như đã nêu da số những hỗ chứa vita và

nhỏ đã được xây dựng và đưa vio sử dụng từ khá lâu do thiết bị thi công thiểu, kỹ

thuật thi công lạc bậu, ở các hồ nhỏ dip được thi công bing thủ công dẫn đến clượng thì công không bảo đảm Rat nhiều đập bị thắm do vật liệu không đảm bảo chấtlượng; nên đập không được xử lý đến nới đến chốn; kỹ thuật đắp không đạt yêu cluNhững công tình này hiện nay đã xuống cấp, chưa có điều kiện sửa chữa nâng cấp

niên khó đáp ứng được tình trạng mưa lũ thất thường như hiện nay Giải pháp cấp bách.đã được áp dụng trong một vài công tình cụ thể khi có mưa Ii xây đến, mực nước hỗding cao vượt đình dip là ngăn nước trn đỉnh hay cho nước trin định tạm thi qua

đình đập và mát hạ lưu đập có gia cổ.

26

"Để phục vụ nghiên cứu ảnh hướng của cột nước trăn đỉnh tới ôn định của đập đất ta

giả thiết một số thông số của đập đắt và các cột nước vượt đỉnh khác nhau để tính toán

„ sơ sánh và kiểm tra sự thay đổi hệ số én định của đập đất ứng với từng trường hợp.

khác nhau

2.1.2 Cúc trường hợp tính toán

2.1.2.1 Các thông số hình lọc

Đối tượng nghiên cứu tính toán là hỗ chứa vừa và nhỏ nên kích thước đập lựa chọn để

tính toán có chigu cao nhỏ hơn 15m, Trong luận văn tác giá tính toán với các chiều cao

đập giả thiée: H= ấm ,H=8m,, H= 10m ,H= 12m

- H ố mái đập m, , m;lựa chọn theo công thức kinh nghiệm.

+ Hệ số mái thượng lưu : m, = 0,05H + 2

định của tiêu chuẩn này.

Tuy nhiên hiện nay các hỗ chứa đã được xây dựng và đưa vào vận hành khai thác ở

Việt Nam thường có bề rộng mặt đập dao động B = ám + 8m, Do đồ tác giả lựa chọn

đỉnh đập dang có bé rộng B= 4m , B= 6m để tinh toán

- Lựa chọn cột nước vượt đình tinh toán : trong luận văn tác giả lựa chọn các cột nước.

+ Cột nước vượt đỉnh tính toán : h = 0.3m , h = 0.5m,,h=0/7m,h= Lim

“Con chạch ngân

(MINE wart jt kế "nước tan nh,

Hình 2.1 : Kích thước đập trường hợp ngiin không cho nước trần định:

Hình 2.2 : Kích thước đập trường hợp cho nước tran đỉnh

Trong đó

H: Chiều cao đập (m)

B : Bé rộng đập (m)

h : Chiều cao cột nước vượt đình ( m )

m; „ m; : Hệ số mái thượng lưu và hạ lưu đập,

28

Baing 3.1 + Bảng thông số các trường hợp tính toán dn định đập đắt

“Chiều cao đập | BE rộng định đập | Hệ số mái [HE sb mái [ Chiểu cao cột

H(m) Bom) TL HL nước vượt định

mị mạ đập

03055 4 225 |175 Os1103Os8 6 25 J20 08im03oS10 6 215 |225 OsII

2.1.2.2 Tài liệu địa chất phục vụ tính toán

Trên cơ sở thống kế ti

đất đắp đạp là đất st và đất sét pha, Ha loại đắt này có các chỉ

động như sau: [11]

Being 2.2 : Chỉ tiêu cơ lý dat đắp đập

đất đắp đập của một số hỗ chứa, tác giá đã phân ra hai loại

col Cy, @ dao

TT) Loại dit dip | Lực dink © | Góc nội ma sát | Dung trọng | Hệ số thấm K

(kgiem?) 9 (49) (Tim) | (1.10 em)

1 Đất sét (2420468 | 14'20'+17!13' | 1332162 | 14228762 | Ditsé pha | 0072031 13223” | 136164 | 8242434Từ đồ chọn ra được 2 nhóm chỉ tiêu cơ lý tong ứng phục vụ cho tính toán , cụ thé

như sau

2.2 hiện pháp gia cb chống xói với đập khi cho nước trần đỉnh2.21 Gia cố đình, mãi đập bằng kết cấu vật liệu cứng

Là loại đập đất được gia cổ mi bằng các vậtliệu truyễn thống như tim bê tông,bê tong cốt thép, các tắm cầu kiện đúc sẵn lấp ghép hay xây, lit đá mồi đập, làm ro

thép hay có thể sử dutác vật liệu công nghệ cao mới như thảm bê tông FS (Thambe tông tkhuôn lầm bằng soi tng hop ải ra trên mái đập sau đó phun bê ông áp lực

vào to thành thim), Lũ được thio trấn trên dinh đập và mát hạ lưu đã được gia cổ

chủy v8 kênh tháo Vi chọn giải phấp tần một

phần hay tràn toàn bộ đập tùy thuộc điều kiện thực tế công trình [3]

‘Yong HL hồ Yong eng

cho nước tràn qua định đập có «

= Do thio nước qua dinh đập nên có thé chọn b rộng ngưỡng thio nước lớn,

chỉ cả tháo cột nước thấp trên đỉnh độ cũng có thé phát huy khả năng tháo được lưu.

lượng lớn, hi trợ tốt cho ten

~_ Khi mái hạ lưu được gia cố tốt thì khả năng chống xói cho mái đập cao, tháo

cđược lưu tốc lớn trên mái đập.

h tháo lũ lớn Kh cấp

-— Chie6l ip đụng cho giải pháp nâng cấp củi go hoặc xây mới để ứng phố

với lồ vượt tổn suất thiết kế, không áp đụng được ngay trong công tác quản lý phòng

chống lũ lớn khẩn cắp ở những hd dp chưa có điều kiện cải tao

~ Cin phải có nguồn vn lớn để thực hiện dự án cải tạo nâng cắp như vốnđầu tư xây đựng cơ bản, vốn ti rợ của các tổ chức phi chính phủ, vẫn vay nước ngoàiADB, WB,

s& Điều kiện áp dụng:

Ap đụng cho các hỗ đập vita và nhỏ khi các giải pháp cải tạo, ning cấp dip

khác không thực hiện được như xây dụng thêm tràn, mở rộng trìn, nâng cao định

Ap dung cho hồ đập xây mới trên lưu vực có là lớn mà điều kiện xây dụng các

giả pháp công tình tháo khác khó áp dung do tính chit k thuật xây dựng, quản lý phúctạp, hay do tén kém hơn về mức đầu tư Cụ thể như ấp dụng cho các hd có dung íchnhỏ, nguy cơ tiềm tầng rủ ro khi xây ra sự cổ có thiệt hại nhỏ, hỒ có nhiệm vụ phục vụ

cho điện tích sản xuất nông nghiệp, cap nước sinh hoạt, chăn nuôi, phòng chống cháyrằng trong kha vực nhỏ Đặc điểm của các hd này là được tạo nên nhờ đập chin ngang

các dòng suối tự nhiên nh, hay các khe nước núi Dòng chảy đến hỗ không có tính chất

thưởng xuyên chỉ xuất hiện khi có mưa, lũ Các hỗ này chỉ có một đập đãng là đặp chính

kết hợp với đập màn xả lũ nằm ti vai đập Với đặc điểm này không thé bổ tr thêm đập

1g như mở rộng tràn Vì vậy giải pháp cho nước trin đỉnh đập có tính khả thi2.2.2 Gia cổ định, mãi đập bằng kết cấu vật liệu mềm

Gia cỗ đỉnh đập và mái đập bằng vật liệu mềm có khả năng chống xói cao như.

các vật liệu truyền thống vải bat, phên nữa, bao tai đất, bao tải cát, hay vat liu côngnghệ mới như vai dia kỹ thuật, vải soi tổng hợp cường độ cao hay sợi nilon đã được

ia cổ ở nhiều công trình bờ s

ứng dung ng, bờ kè biển, Ngoài ra với xu thể

giải pháp công trình xanh, thân thiện môi trưởng với các hỗ chứa nước nhỏ, đập thấp

số lưu tốc đồng chy mái dip Không cao có thể sử dụng thảm phủ thực vật có khả năng:

chống xéi như thảm cỏ Vetive có bộ rễ ấn sâu từ 1 đến dm,

Phân loại các hình thức gia cổ theo loại vậtliệu mm này như sau:

+ Gia cổ đình mát hạ laa bằng vải bạt chẳng thắm

32

+ Gia cỗ đình bằng bạt, bao tai đựng đất bao tải cát ( Vật iệu bao tải đựng là

bao ải đứa, bao ải gai)

+ Gia cổ múi đập bằng vậtiệu công nghệ mới như vải dia kỹ thuật, vải sợi tổng

hợp, sợi nilon để làm bao ti đựng đất xếp trên mai đập hoặc tạo thành thảm rãi trên

mái để bảo vệ mái đập

+ Mãi đập trồng thảm thực vật diy có khả năng chống x6i như cỏ Vetive hoặc

các loại tương tự.

Hinh 3.4: Sử dụng giải pháp gia cổ bờ xông vào bo hỗ đập

Giải pháp thảm túi cát chẳng xi kề bở sông Sài Gòn (hình bên tái) và thâm tắm bê

Lông liên lễ bằng dy nilon chống xói dy sông Trường Giang ( Trung Quốc) ( lành

bên phải)® Ưuđiểm:

Khả năng tháo lũ tốt do mái đập lúc này hoạt động như một đập tràn đỉnh rộng.

hay thực dụng với bề rộng ngưỡng trần là đỉnh đập dâng.

Chi phí đầu tư thấp, tính chủ động cao, vường hợp gia cổ đình và mái hạlưu bằng bạt có th thực hiện được ngay, nhanh chồng trong trường hợp cần thio nước

lũ lớn khan cấp để dam bảo an toàn cho đập dâng trước nguy cơ vỡ đập.

& Nhược

Chi có thể tháo được với oft nước thấp, lưu tốc nhỏ nim trong giới hạn chốngxói của cỏ và chống đẩy nội của bạt Khi cột nước qua đập và trên mái hạ lưu cao tạora lu tốc lớn phá hủy k a lớn thảm cò hay làm phá hỏng bạt chin do nước thắm

«qua mat tiép xúc giữa mật đập và bạt tạo dòng diy nỗi bạt, ga tăng nguy cơ vỡ dip.

& Điều kiện áp dụng:

Áp dung trong điều kiện ứng phó tam thời để xử lý các tinh bung xấu khi có

diễn biến lũ bắt lợi gây nguy cơ vỡ dap cao mà chưa có điều kiện để cải tạo ning cắp

đập và các công trình tháo lũ khác.

Việc gia cố đập bằng vật liệu mềm được áp dụng rộng rãi cho các trường hop

phòng, chống lũ khan cắp cho các hồ đập vừa và nhỏ Với các hồ đập dung tích lớn từ

0, 3 trigu m! không cho phép nước trần qua đình đập, xong do điều kiện hỗ xuống

cấp, lại gặp mưa lũ lớn gây sat 16 mái đập thượng lưu, hạ lưu, sụt kin đỉnh đập nghiêm.

trong, thời gian mưa lũ vẫn đang kéo dài, cần phải có giải pháp tinh thé để phòng

trường hợp nước tràn đỉnh đập khi tran xa li không đảm bảo điều kiện tháo lũ Còn với

các hỗ đập nhỏ hơn 02 triệu m3 nước, do không có điều kiện về nguồn vốn edi tạoning cấp hồ hiện xuống cấp trim trọng cén có giải pháp chủ động ứng phó ngay trước

khi có mưa lũ,

2.3 Ảnh hưởng của mực nước hồ khi không cho nước tran đỉnh đến ồn định mái

quá trình thm trong thân đập

“Trong quá trình ngăn không cho nước tràn qua đỉnh đập thi lúc này đường bão hòatrong thin đập từ MNDBT từ từ đãng cao khi mực nước thượng lưu ding lên Tuy

nhiên đo trong quá trình lũ đến và kết thúc lũ thì mực nước lũ duy trì không lâu nên

đường bão hòa lúc này ding cao là không đáng kế

"rong tỉnh toán để thuận lợi tc giá tiến hành tính toán ổn định dip đối với đường bao

hòa ứng với MNDBT, Đổi trợng nghiền cứu là đặp vita và nhỏ nên MNDBT lựa chọn

tính toán thấp hơn định đập giả thiết 1.5m.

2.3.2 Tải trọng tic dung lên thân đập

“Các lực tác dụng lên đập trong quá trình cho nước tràn đỉnh đập bao gồm:

1 Trọng lượng đập dt, nỀn và khối lượng đất đắp trên dinh đập để nâng cao dinh đập

dâng( Khối lượng dat đắp bù tương đối nhỏ so với khối lượng đập đất nên trong tính.toán bo qua khối lượng này ) Dit dp đập rong trang thải bão hỏa nước

2 Ap lực nước thượng lưu vượt định đập : cột nước tác dụng lên mái thượng lưu có

phương vuông góc với mái thượng lưu đập.3 Ap lực sống