Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi mực nước thượng lưu đến ổn định của đập đất khu vực Bắc Miền Trung

LỜI CẢM ƠNLuận văn thạc sĩ với dé tài “Nghiên cứu ảnh hưởng biến đổi mực nước thượng lưu đến 6n định của đập đất khu vực Bắc Miền Trung” đã được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân, sự

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sĩ với dé tài “Nghiên cứu ảnh hưởng biến đổi mực nước thượng lưu đến 6n định của đập đất khu vực Bắc Miền Trung” đã được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân, sự giúp đõ nhiệt tinh cua các Thay, Cô trong bộ môn Thủy công, khoa sau Đại học — Trưởng Đại Học Thủy Lợi và bạn bè đông nghiệp

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thay giáo - TS Lê Xuân Khâm đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp các tài liệu thông tin khoa học can thiết để tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn tới các thay cô giáo bộ môn Thủy công, khoa Sau đại học, khoa Công trình, và các thay cô giáo trong trường Đại hoc Thủy lợi đã tận tình giúp đỡ và truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian học

tập chương trình cao học cũng nhw trong qua trình thực hiện luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và những người di trước đã chỉ bảo, khích lệ, động viên, ủng hộ nhiệt tình về moi

mặt trên con đường học hỏi nghiên cứu khoa học.

Do trình độ có hạn và thời gian nghiên cứu ngắn nên luận văn không thể tránh khỏi những ton tai, hạn chế, tác giả mong nhận được mọi y kiến đóng góp và trao đổi chân thành của các thay cô giáo và các bạn đồng nghiệp Tác giả mong muốn những van dé còn tôn tại sẽ được tác giả nghiên cứu sâu hon dé góp phan dua những kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất.

Hà nội, tháng 05 năm 2014

Tác giả luận văn

Lê Văn Đạt

BAN CAM DOAN

"Tên tôi là Lê Văn Dat, học viên lớp cao học CHI9CI 1, chuyên ngành xây

dựng công trình thủy, khóa 2011-2015 Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ

“Nghiên cứu biến đổi mực nước thượng lưu đến ôn định của đập đắt khu vực

Bic Miễn Trung công trình nghiên cứu của riêng tôi Những nội dung và

kết qua

bắt

th bay trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bồ trong

ÿ công trình nghiên cứu khoa học nào.

Hà Nội, tháng 05 năm 2014.

“Tác giả luận văn

LÊ VĂN ĐẠT

TRUNG we

1.1 Tổng quan về đập đắt va én định của đập đắt 3 1.1.1.Tình hình xây dựng đập trên thé giới 3

1.1.2 Tình hình xây dựng đập đất tại Việt Nam 51.1.3 Tong quan về ổn định của đập dat ở Việt Nam

1.2 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu các vấn dé ảnh hưởng đến ôn

định đập đất trong và ngoài nước 91.2.1 Tinh hình nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến dn định đập đắt trên

thế giới 9

1.2.2 Tình hình nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến ôn định đập đắt ởViệt

Nam "

1.3 Hiện trang đập đất ở khu vực Bắc Miễn Trung ø

1.4, Kết luận chương L seo Tổ

CHƯƠNG ILNGHIEN CỨU CÁC ANH HUONG CUA MYC NƯỚC

HO DEN SỰ ÔN ĐỊNH CUA ĐẬP, eeeeeeeerreeoeo 6,

2.1 Phân tích, lựa chọn loại đập dé nghiên cứu l6

2.1.1 Các loại đập được sử dụng phổ biến hiện nay 2.222 lổ 2.1.1.1 Đập bê tông trọng lực: l6

2.1.1.2 Đập đá a

2.1.1.3 Đập đất : : : 1?

2.1.2 Sơ lược về tinh hình xây dựng đập đắt ở khu vực Bắc Miễn Trung 19

2.1.3 Lựa chọn loại mặt cất đập để nghiên cứu 24

2.2 Cơ chế và các hình thức mắt ôn định của đập 2

2.2.1.1 Thắm mạnh gây sài nước ở vai đập 27 2.2.1.2 Thắm mạnh gây sùi nước ở mang công trình 27

2.2.1.3 Thắm mạnh hoặc sii nước trong phạm vi 27

2.2.2 Trượt mái hạ lưu, 28

2.2.3 Trượt mái thượng lưu khi mực nước rút nhanh -.29

2.3 Nghiên cứu các yếu tổ ảnh hưởng đến ồn định của đập đất 29

2.3.1 Ảnh hưởng của nước mưa và nhiệt độ, 29

2.3.2 Biến dang của nền vả thân đập 30 2.3.3 Ảnh hưởng của mực nước thượng hạ lưu đổi với mái đập 30

2.3.3.1 Khi hồ đã chứa nước với các mực nước thượng lưu khác nhau 30

2.3.3.2 Khi mục nước trong hỗ rút nhanh 31

2.4 Xây dựng quan hệ giữa chiều cao đập, mực nước thượng lưu đến sự dn

định của đập 31

2.4.1, Mục dich tinh toán 31

2.4.2 Lựa chọn các thông số và các trường hợp tinh toán —

2.4.3 Phần mềm tinh toán 33

2.4.4, Phương pháp tính toán 33

2.4.5 Kết quả tính toán 342.4.6 Nhận xét kết quả đạt được : : : : : 40

2.5 Các giải pháp xử lý khi đập đất bị mắt dn định 40

2.5.1 Công nghệ chống thắm bằng mang địa kỹ thuật 4

2.5.2 Công nghệ phụt cao áp (Jet — grouting) sonnel

2.5.3 Công nghệ chồng thắm bằng tường hảo bentonite 42.5.4 Nâng chiều cao đập hiện trạng 442.6 Kết luận chương 2: 45CHƯƠNG IIL TÍNH TOÁN ÁP DUNG CHO CONG TRÌNH HO CHUA

NƯỚC HAO HAO - THANH HOA AT

3.1 Giới thiệu về công trình 4

3.2.1.1 Đập dit 48

3.2.1.2 Tran xã lũ 49

3.2.1.3 Tuy nen eo Văn LiỄn, 322 221122121112-1.-e40

3.22 Điều ki tinh toán 49

3.3 Tinh toán, đảnh giá kha nang én định dp đắt của hỗ chứa Hao Hao 50

3.3.1 Tĩnh toán ôn định với mực nước lũ thiết kế $1 3.32 Tỉnh toán với mực nước $27.40 mh sesso

3.4 Các giải pháp tăng sự ôn định của đập đất 55

3.4.1, Lựa chọn giải pháp tăng sự ồn định cho đập dat của hồ chứa Hao Hao

„55

3.4.2 Tinh toán én định cho đập đất của hỗ chứa Hao Hao với các giải pháp

lựa chọn 37

3.5 Kết luận chương 3 ¬ SDKET LUẬN VÀ KIEN NGHỊ

TÀI LIEU THAM KHẢO S<<eeeeerereeruf

DANH MỤC CÁC HÌNH V

Hind 1.1: Đập Nurek Tajikistan cao 310m, hiện là dp đất cao nhất thể giới 4

Hinh 1.2.V@ đập Ding Dáng, Trường Lâm - Tinh Gia - Thanh Hóa 2 Hình 2.1: Toàn cảnh đập trong lực Tân Giang, nhìn từ hạ hưu 16 Hình 2.2: Đập đá dé Thác Bà nhìn từ hạ lu 7

Hình 2.3: Biểu đồ quan hệ giữa chiều cao đập (Hd), chiều day tầng thắm (T) và

khả năng tích thêm nước của hồ chứa (AH) của đập đồng chất [8] 2

Hình 2.4: Mặt cắt đập điển hình trường hợp đập đồng chất có thếtbị thoát nướcthân đập ông khói kết hợp với lãng trụ thoát nước 26

Hình 2.5; Trượt mái thượng lưu hỗ Tây Di Linh (Lâm Đông) 29

Hình 2.6: Biểu đồ quan hệ giữa chiều cao đập (Ha), chiều diy ting thắm (T) vàkhả năng tích thêm nước của hỗ chứa ( AH ), 40

Hình 2.7: Sơ đồ công nghệ Jet - grouting 43

Hình 3.1:Cét ngang đập Hao Hao

Hình 3.2: Mô phỏng mặt cắt ngang dip đất hỗ chứa Hao Hao trong mô

"hành phụt cao áp Jet ~ grouting và

Hình 3.9: Mặt cắt ngang đập sau khi ti ng

cao cao trình đình đập 37

Hình 3.10: Kết quả inh thắm sau khi xử lý ôn định ứng với MNLTK = 327,40 m58

Hình 3.11: Giá trị gradien tai đấy chân khay phía thượng lưu và hạ lưu đập sau Khi đã xử lý ổn định với MNLTK = 427,40 m ss

Hình 3.12: Kết qu tinh Ôn din đập su khi đã xử ý ôn định 39

ứng với mực nước +27,40 m sọ

Bảng 1.1: Số lượng đập vật liệu địa phương ở các nước trên thể giới.[|

Bảng 1.2: Xếp theo thứ tự thời gian đập đắt ở Việt Nam 6

Bảng 2.1: Một số công tình chứa nước, đập đất của khu vục Bắc Miễn Trung 20)Bảng 22: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý và hình thức một số đập ở Bắc Min Trung 22

Bang 2.3: Các trường hợp tính toán 32

Bảng 2.4: Các chỉ tiga sử dụng tỉnh toán 3B

Bảng 2.5: Kết quả tinh toán các trường hợp Hạ = 20m, 25m, 30m 35

(0 Js~ gradient tại đây chân khay, xem hình 24) 35 Bảng 3.1: Các thông số cơ bản của hồ chứa Hao Hao [6] 48 Bang 3.2: Các thông số của vật liệu 50

Bảng 3.3: Kết quả tinh toán ôn định hỗ chữa Hao Hao với MNLTK, sỉ

(J1, 12, 13, J4 - giá trị gradient tại đáy chân khay phía thượng lưu và hạ lưu đập)

si

Bảng 3.4: Kết qu tinh toán ôn định hỗ chứa Hao Hao với mực nước +27.40 58

ids

Bảng 3.5: Các thông số của vật liệu 37

Js 14 giá tr gradient (gi day chân khay phía thượng lưu và hạ lưu đập)53

Bảng 3.6: Kết quả tinh toán én định sau khi xử lý ổn định đập với mực nước +27.40 m (J1, J2, J3, 14 - giá trị gradient tại day chân khay phía thượng lưu vả

hạ lưu đập) 38

MỞ ĐÀU

Đập đất là loại đập làm bằng vật liệu địa phương được xây dựng phổbiển ở nước ta và trên thể giới, trong 46 miễn trung là một trong những khu

vực có nhiều đập đất nhất ở nước ta.Đây là một loại đập tận dụng được vat

liệu tại chỗ, cấu tạo đơn gián, công nghệ thi công không phức tạp, trên mọi

loại nền đều có thể xây dựng đập đất, vì vậy giá thành thường rẻ,

Miễn trung là một vùng chịu ảnh hưởng nhiều về biến đôi khí hậu: bão

tổ, lũ lụt, hạn hán, nhiễm mặn, xói lở Thiên tai ở miễn trung ngày cảng xuấthiện din dập hơn, đặc biệt là lũ lụt (1999, 2002, 2003, 2005, 2006, 2008,

2009) và hạn hán (1991, 1992, 1994, 1996, 1998, 2002, 2003, 2005, 2007,

2010 ) trong đó có các tinh thuộc Bắc Miễn Trung Cũng chính vi lý do biếnđổi khí hậu dẫn đến hiện tượng bắt thường, điều này có nghĩa là mưa lũ khôngcồn tuân theo qui luật tự nhiên ma diễn biến phức tạp: mưa lớn, thời gian mưa

lâu Khi thiết kế hd chứa đều tuân thủ các tin suất thiết kế, song mấy năm

gần đây có nhiều trận lũ vượt tần suất thiết kế đã gây ra nhiều thiệt bại về conngười và vật chất Cũng do biến đổi khí hậu mà nguồn nước đến các hỗ chứa

bị thay đổi, có nghĩa mực nước thượng lưu đập dat bị thay đổi Vấn dé đặt ra

là khi mực nước hồ thấp, đập vẫn làm việc an toàn theo thiết kế; nhưng vì ly

kế, khi đó

do bit thường nên mực nước hồ có thé dâng lên đột ngột vượi thi

ảnh hưởng trực tiếp đến sự lâm việc an toàn của đập.

Vì vậy để tài “Nghiên cứu ảnh hưởng biến đổi mực nước thượng lưu

đến én định của đập đất khu vực bắc miễn Trung”, mang nhiều ý nghĩa ứng

dụng thực tiễn và cấp thiết

2 Mục đích của đề tài

- Nghiên cứu xây dựng quan hệ giữa chiều cao đập, mực nước thượng

ưa đến sự dn định của đập dit khu vue bắc miễn Trung,

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

a Cách tiếp cận

= Kể thừa các tài liệu:

‘Thu thập các tài liệu liên quan đến thiết kế đập đất, vật liệu dip đập,

các mặt cất điển hình;

- Thẳng kê tài liệu

Thống kế các sự cố công trình liên quan đến đập và hồ chứa khu vực.

Bắc miễn Trung;

“Các tài liệu về lý thuyết tính toán ôn định mái, ôn định thấm của đập đắt

~ Tiếp cân theo hướng ng dụng mô hình toản hiện đại:

Sử dụng các phin mém tính toán mới để mô phỏng tính toán lý thuyết

cho các trường hợp khác nhau;

‘Sir dụng kết quả lý thuyết va phần mềm dé tính toán cho 1 công trình cụ

thé;

b, Phương pháp nghiên cứu

= Tầng hợp, thu thập số liệu, dé xuất mặt cắt điền hình

Thu thập tải liêu hiện có liên quan đến đập đất khu vực Bắc Miền

thu thập, nghiên c hình;

Trung, tir suất mặt cất

«= Nghiên cửu fj thuyết én định trượt mái, én định thắm cho đập đắt

~ Dé xuất xây dựng quan hệ giữa chiều cao đập, mực nước thượng lưu

én sự làm việc én định của đập thông qua phần mém chuyên dụng Geo-Slope

- Tầng hop đánh giá két quả nghiên cứu và các tng dụng cho mội công

trình thực tế.

TONG QUAN VE DAP DAT Ở KHU VỰC BAC MI

1.1 Tổng quan về đập đất và ôn định của đập đc

TRUNG

Đập đất là công trình dâng nước tạo hỗ chứa rit phd biến trên thé giới

cũng như ở Việt Nam Những lợi ích mà đập hỗ chứa mang lại là rất lớn, như

có tác dụng giúp giảm nhẹ lũ trên sông, cung cấp nước cho vùng hạ du cũng

như cho khu vực lân cận, cấp nước trới ôn định cho sản xuất nông nghiệp, tạo

nguồn nước sinh hoạt cho khu dân cu, Ngoài ra đập đắt còn tạo ra những ho

chứa với dung tích kin, tủy vào điều kiện địa hình, địa chất, dân sinh kinh tế

và nhu cầu của khu vực để tiễn tới xây dựng nhà máy thủy điện, phát huy sức

mạnh của nước, tạo ra điện năng, phục vụ nhu cầu thiết yếu của nhân dân

cũng như của đắt nước,

1.1.1.Tinh hình xây dựng đập trên thể giới

Hồ chứa nước trên thé giới được xây dựng và phát triển rất da dạng,

phong phú Đến nay trên thé giới đã xây dựng hơn 1.400 hồ có dung tích hơn 100

triệu mét khối nước mỗi hỗ với tổng dung tích các hỗ là 4.200 tỷ mét khối

‘Theo tiêu chi phân loại của Ủy ban quốc tế về đập lớn, hỗ có dung tích

từ một triệu mét khôi nước trở lên hoặc có chiều cao trên 15 mét, thuộc loại

hồ đập lớn Hiện thé giới có hơn 45.000 hồ Trong đó châu A có 31.340 hồ

(chiếm 70%), Bắc và Trung Mỹ có 8.010 hỗ, Tây Âu có 4227 hỗ, Đông Âu

có 1208 hồ, châu Phi 1.260 hỗ, châu Đại Dương 577 hồ Đứng đầu danh sách

các nước có nhiều hồ là Trung Quốc (22.000 hd), Mỹ (6.575 hồ), Án Độ

(4.291 hd), Nhật Ban (2.675 hồ), Tây Ban Nha (1.196 hồ)

Liên Bang Nga c hơn 150 hỗ với tổng dung tích trên 200 tỷ mớt khối

nước, Các hồ lớn nhất thé giới là hd Boulder trên sông Colorado (Mỹ) dung.tích 38 ty mét khối nước, hd Grand Coulle trên sông Columbia (Mỹ) dung tích

24 ty mét khối nước, hd Bownrrat trên sông Angera (Nga) có dung tích gin 20

tỷ mét khối nước.

lẻ đắp đập ngăn sông suối tạo thành hồ chứa Thời kỳ cổ dai,

dụng vật liệu tạ

hồ Vicinity tai Menphis thuộc thung lũng sông Nile (Ai Cập) có xây đập đá đồ

15m, dài 45m, Trong khoảng 4000 năm trước công nguyên, cùng với sự phát triển

rue rỡ của các nền vin minh cổ đại Ai Cập, Trung Quốc, Hi Lạp, La Mã, An

¬

Độ kỹ thuật xây dựng hồ đập rên thé giới cũng không ngừng phát trién Người

Nam Tu xây đựng đập Mardook ở thung lũng sông Tigris Người Saba xây dựng

đập đá đồ Marib cao 32,Sm dài 3200m.Dén nay, thực tế phát triển xây dựng các

hồ chia nước lớn trên thé giới đã được khẳng định mục đích và yêu cầu sử dung

của mỗi hồ trong từng khu vực đối với từng quốc gia là khác nhau

Trong thế kỷ XX, xây dựng đập tạo hồ chứa phát triển mạnh cả về số

lượng và quy mô, hình thức Cứ 10 năm sau, số lượng đập hỗ được xây dựngnhiều hon tổng số các đập hỗ của các năm trước đó Chiều cao đập từ chỗ vai

mết buổi ban đầu, đến chiều cao đập lên tới 10+15 m (ở thế ky XV), đến

200m (ở thé ky XX), rồi đến trên 300m như hiện nay [5]

Hinh 1.1: Đập Nurek ở Tajikistan cao 310m, hiện là đập đất cao nhất thé giới

Xép theo thứ tự về số lượng đập của các nước ta có thứ tự như sau: Bảng 1.1: Số lượng đập vật liệu địa phương ở các nước trên thé giới.

TT |Tênnước 8° [TT |Tênnue 8° lượng lượng

1 Trung Quốc 22000 |17 JNauy 335

13 | Kalla 524 [29 | BO Dio Nha 103

l4 [VươngQuốcAnh |5I7 |AÔ Indonesia 96

15 | Oxtraylia 486 (31 LignbangNga |91

l6 | Vigt Nam 460

Qua thứ tự này ta thấy Việt Nam là nước có nhiều đập lồn so với thể

giới (đứng thứ 16) và nếu so với các nước Đông Nam Á thì Việt Nam có số

lượng đập lớn đứng đầu sau đó đến Thái Lan rồi Indonesia

1.1.2 Tình hình xây dựng đập dit tại Việt Nam

HỖ chứa ở Việt Nam là biện pháp công trinh chủ yếu để chống lũ cho các

vùng hạ du; cấp nước tưới ruộng, công nghiệp, sinh hoạt, phát điện, phát triển du

lich, ei tạo môi trường mui trồng thủy sản, phát triển giao thông, thể thao, văn hóa,

Theo thời gian, trước năm 1964 việc xây dựng hồ chứa diễn ra chậm,

có it hé chứa được xây dựng trong giai đoạn này Sau năm 1964, đặc biệt tir

khi nhà nước thống nhất thi việc xây dựng hồ chứa phát triển mạnh Từ năm

đã có nhiều hồ lớn, đập cao ở những nơi có điều kiện tự nhiên phức tạp.

Tinh đến nay, ở nước ta có 6648 hỗ chứa thuộc địa bàn của 45/64 tinh

thành, trong đó, có gin 100 hé chứa nước có dung tích trên 10 triệu mét khối,

hơn 567 hỗ có dung tích từ 1=10 triệu mét khối, còn lạ là các hỗ nhỏ Tổng dung

tích trữ nước của các hỗ là 35,8 tỷ mét khối, trong đó có 26 hồ chứa thủy điện lớn

có dung tích 27 tỷ mét khối nước còn lại là các hỗ có nhiệm vụ tưới là chính với

tổng dung tích 8,8 ty mét khối nước đảm bảo tưới cho 80 vạn hecta

Bảng 1.2: Xếp theo thứ tự thời gian đập đất ở Việt Nam

R Himax [Nămhoàn

TT | Tênhò Tình Loại đập

(m) | thành

1 | CâyTrường | Hi Tinh Đất | 2350 | 1961

2 | Khuon Thin | Bic Giang ĐẤU | 2600 | 1963

3 | ĐaNhm | Lam Dong ĐẤU | 3800 | 1963

4 SuốHai [Ha Tay Đất | 2400 1963

5Š | Thuong Tuy | Ha Tinh Đất 7 2500 | 1961

6 | CẩmLy | QuảngBình | Dit | 3000 | 1965

7 | TàKee Lang Son pit | 3500 | 1972

8 CẩmSơn j Bic Giang Đất | 42/50 1974

9) Wwe Tring | Ha Tinh Dit 0 | 974

10 ˆ ĐồngMô Hà Tây ĐẤU | 2100 | 1974

AI | TiénLang | QuingBinh | Đất | 3230 | 1978

12 | NúiCốc | Thái Nguyên Đất | 2600 1978

l3 | PaKhoang Lai Châu Đất ˆ 2600 1978

14T KeGB Hà Tĩnh Đất 3750 | 199

1S | YênMỹ | ThahHóa | Dat 2500 | 1980

16 | YênLập | QuingNinh | Da | 4000 | 1980

I7 | Vinh Trinh | Quảng Nam Đất ˆ 23,00 1980

18 | LigtSon | QuảngNgà | Đất | 2900 | I9I

19 | PhiNinh | QuảngNam | ĐẤU | 3940 | 1982

33 | KheTân | QuảngNam | Dit | 2240 | 1989

34 | KihMôn | Quang Tri Đất | 2100 | 1989

35 | KheChè | QuingNinh | Dit | 2520 | 1990

36 | PhúXuân | Phi Yen Đất | 2370 | 1996

37 | GðMiểu | ThấNguyên | Dit | 3000 | 1999

44 j HàĐộng | Quang Ninh Đất 30,00 2007

45 | TRMLA Gia Lai Đất 7 3700 | 2009

46 | Tan Son Gia Lai ĐẤU | 2920 | 2009

47 Hao Hao Thanh Hóa Đất 242 2009

48 | Tra Vân “Thanh Hóa Đất 22 2010

49 | Táạeh | TEE Í nụ | 60.00 | 202Huế

50 ‘Sudi Mỡ Bic Giang Đất 2780 2012

trường khiến người ta đã so sánh thận trọng hơn, mặt khác cũng có thể những

công trình dé lam có hiệu ích cao hơn đều đã được làm, những công trình còn.lại suất đầu tư thường cao và nhiều bắt lợi về mặt môi trường nên người ta ít

lâm Do vậy việc xây dựng đập cao trên thé giới đã giảm bản

1.1.3 Tổng quan về ồn định của đập đất ở Việt Nam

Phan lớn các công trình đập đất xây dựng trước năm 1990, thời kỳ dat

nước có nhiều khó khăn, trình độ kinh tế - xã hội nói chung còn thấp, các nhủcầu dùng nước chưa cao, năng lực khảo sát thiết kế thi công, quản lý còn

nhiều bat cập, chưa có kinh nghiệm, nên công trình đã thiết kế vả xây dựng.không tránh khỏi các nhược điểm chưa đồng bộ, chất lượng thấp, thiếu mỹ'

quan, chưa hiện đại, hiệu quả đầu tư chưa cao, chưa thật an toàn Trải qua thời

gian khai thác dai, hầu hết các công trình đều có hư hỏng, xuống cấp hoặc có

sự cổ Các công trình xây dựng sau năm 90 và các năm gin đây có nhiều tiến

bộ hon, độ an toàn bén vững cao hơn, nhưng vẫn có công trình bị sự cố, do

các bai học kinh nghiệm tại của các công trình trước chưa được tổng,

ket kip thời để rit kinh nghiệm

Hiện trạng chung các đập đắt có thể nhìn nhận như sau:

Chữa an toàn cao về ổn định thấm ở n và thân công trình, nhất là ở các

đập dit, Các đập sau một thời gian làm việc đều bị thắm Ij, rr, uy hiếp an toàn

công tình Do thắm gây ra như thấm mạnh, như sii nước ở nền đập Đồng Mô —

Hà Tây, Suối Giai — Sông Bé, Vân Trục ~ Vĩnh Phúc Thắm mạnh, sti nước ởvai đập Khe Chè ~ Quảng Ninh, Ba Khoang ~ Lai Châu, Sông Mây ~ Đồng Nai

“Thắm mạnh ở nơi tiếp giáp với tran hoặc cổng như đập Vĩnh Trinh- Đà Nẵng, Dầu

Tiếng ~ Tây Ninh Loại hu hỏng biểu hiện do thắm chiếm khoảng 44.9%

“Thiết bị bảo vệ mái hạ lưu chưa đám bảo yêu cầu kỹ thuật Số đập bị hurhỏng kết cấu bảo vệ mãi chiếm 35,4%,

Các hư hong khác như sat mái, lún không đều, nức, tổ mối chiếm khoảng 19.7!

1.2 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu các nh hưởng đến

ẩn định đập đất trong và ngoài nước

Qua hàng ngàn năm phát triển, đập đất ngày cảng phổ biến nhờ những

tủ điểm:

- Có cấu tạo đơn giản nhưng rất phong phó:

~ Cho phép sử dụng các loại đất có sẵn ở khu vực công trình;

- Có thể xây dựng trên mọi loại nền và trong mọi điều kiện khí hậu

= Cho phép cơ giới hóa các công đoạn thi công từ khai thác vật liệu,

chuyên chở đắp, đầm nén, v.v

Tuy nhiên đập đất có một số nhược điểm như vật liệu tự nhiên có độ

bên vững tương đối thấp, bị ảnh hưởng nhiễu bởi thời tiết lúc thi công, quá

trình vận hành phải theo di sát xao, thường trực để ứng phó với lũ Các van

công trình để có biện pháp phòng ngừa thích hợp Một số phần mềm được

dùng phổ biến có độ chính xác cao hiện nay như: Geoslope, Ansys.

Một số công trình nghiên cứu tiêu biểu trên thé giới như:|5]

Ken Y.Lum và Megan R.Sheffer đã tiến hành nghiên cứu và đánh giácác phương pháp địa vật lý nhằm phát hiện thấm thấu và xối ngẫm bên trong

các đập đất, Ngoài ra nghiên cứu cũng đưa ra một số phương pháp đơn giản,không cần đến thiết bj quan trắc để giải quyết vấn đề này, ưu và nhược điểm

của từng phương pháp.

FJ Colomer Mendoza và các đồng nghiệp đã nghiên cứu để xác định

các hệ số an toàn cho đập đất nhỏ dưới 10m Các tác giả đề xuất một số

phương trình dùng cho tính toán chỉ số an toàn cho đập đất

Corinne Curt, Aurélie Talon, Gilles Mauris đã nghiên cứu và xây dựng,

một hệ thống hỗ trợ đánh giá an toàn đập dựa trên cơ sở phương pháp quan

trắc và chuyên gia cho điểm.

Nic Lane đã đi sâu phân tích những rủ ro đập, c biện pháp quản lý an toàn đập, hạn chế những thiệt hại do đập hư hỏng gây ra, và một số biện pháp

nâng cắp đập đất ở Mỹ Đây là báo cáo được chuẩn bị cho các thành viên của

Hạ nghị viện Mỹ.

'Yuefeng Sun, Haotian Chang, Zhengjian Miao, Denghua Zhong đã tập

trung nghiên cứu an toàn đập dựa trên việc phân tích những nguyên nhân dẫn

tràn đập như phương pháp tính toán chiều cao đập, sóng, gió, tần suất

lập một phương pháp mô phỏng và đánh giá nguy cơ tràn

Jusung Jeon, Jongwook Lee, Donghoon Shin, Hangyu Park đã tổng kết

kết quả nghiên cứu xây dựng hệ thống quản lý an toàn đập cho chính phủ HànQuốc nhằm quan lý một cách đồng nhất và hiệu qua an toàn của hơn 30 đập ởHin Quốc Hệ thống quan lý này bao gồm cơ sở dữ liệu vé các chỉ tiêu thiết kế,đặc tính hỗ đập, số l

văn thủy lực và kết cấu đập, các số liệu quan trắc động đất Với hệ thống này,

khí tượng thủy văn, số liệu quan trắc các yếu t6 thủy

các cơ quan quản lý của chính phủ Han Quốc, các chủ đập sẽ rit chủ động phát

Vin đề an toàn đập vật liệu địa phường ngày cảng trở nên cấp thiết và

được quan tâm đúng mực hon trong thời kì biển đồi khí hậu hiện nay Đã có

nhiều nghiên cứu được sử dụng như tải liệu tham khảo để thiết kế, thi công,

anh giá an toàn đập.

Số tay an toàn đập được lập ra dé dim bảo tính hệ thống về an toàn dip

từ các khâu thiết kế, thi công, quản lý vận hành, bio tri, kiểm tra đánh giá mức

đối

độ an toàn đập theo định kỳ, công tác tổ chức an toàn đập và trách nt

với an toàn đập từ chủ đập đến các cắp, cơ quan quản lý, các ngành có liên quan đến an toàn đập theo quy định của Nghị định 72/2007/NĐ-CP.

GS.TS Phan Sỹ Kỳ đã thống kê sự cổ một số công trình thay lợi ở Việt

Nam, tim ra nguyên nhân và dé ra biện pháp phòng tránh Nguyễn Văn Mao

và nhóm nghiên cứu (ĐHTL) năm 2010 đã tiến hành nghiên cứu cơ sở khoa

học để từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn cho cáccông trình xây dựng trong điều kiện thiên tai bắt thường miền Trung

Nguyễn Phương Mậu và nhóm nghiên cứu (ĐHTL) năm 2009 đãnghiên cứu giải pháp quản lý các hỗ chứa vừa và nhỏ miễn Trung và Tây

Nguyên nhằm chồng hạn trong những thời ky thiểu nước tử đó đưa ra các kiến

nghị quản lý, sử dụng nguồn nước hồ hợp lý để phục vụ pháp triển nông

nghiệp trong những năm hạn.

Nguyễn Thể Hùng và nhóm nghiên cứu (ĐIIBKĐN) đã sử dụng môhình số tương tác giữa nước và kết cấu mặt kh ng thẳng đứng ở thượng lưu

đập để xác định chính xác áp suất thủy động (áp suất dao động của nước do

động dit) tác dụng lên kết cầu đập trong vùng địa chấn Kết quả nghiên cứu

nêu lên hình dạng bé mặt thượng lưu của đập ảnh hưởng khá lớn đến độ lớn

và sự phân bỗ của áp lực thủy động Kết quả nghiên cứu này cần được quan

tâm và áp dụng đúng mức khi thiết kế đập trong vùng chịu ảnh hưởng của động

dat như sự khuyến cáo của các nhà địa chat trong thời gian gần đây trên các ving

cổ khả năng động đất cao

1.3 Hiện trạng đập đắt ở khu vực Bắc Miền Trung

Bắc Trung Bộ là phần phía bắc của Trung Bộ Việt Nam có địa bản từ

Nam day núi Tam Điệp tới Bắc đèo Hai Vân Bắc Trung Bộ là nơi cư trú của

25 dan tộc khác nhau (Thái, Mường, Tay, Mông, Bru- Vân Kiểu) sống ởTrường Sơn Phân bố không đều từ đông sang tây Người Kinh sinh sống chủ

yếu ở đồng bằng ven biển phía đông Khu vực Bắc Miễn Trung gồm có 6 tinh:Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế

Đập hồ chứa được đưa vào sử dung đã đáp ứng được nhu cầu dùng nước rit

lớn của người dân cũng như của doanh nghiệp, giúp tăng năng suất, sản lượng

nông nghiệp và công nghiệp, phát triển kinh tế Nhưng bên cạnh đó,

tình hình khai thác vận hanh đập hồ chứa đã xảy ra những sự cổ

trong sản x

ất ồn định, ảnhhưởng nghiêm trong đến hạ du của đập đất Nguyên nhãn một phn là do biển đổi

mục nước thượng lưu đập, mye nước thượng lưu tăng đột ngột ngoài dự báo, ban quản lý vận hành đập phải mở xả toàn bộ để tránh đập bị vỡ Đã xảy ra trường hợp, khả năng xả tràn của đập chậm hon lượng nước đỏ, khiến đập bị vỡ như đập

Đồng Đáng, huyện Tinh Gia, Thanh Hóa

Hiện nay, cả thé giới dang phải đối mặt với các vấn để biển đổi khí hậu,

trong đó có hiện tượng mưa lũ vượt ra ngoài các quy luật thông thường Đợt

Tũ lich sử đầu tháng 10 năm 2010 ở Hà Tinh, Quảng Bình, Nghệ An là một vi

dụ Xay ra hiện tượng lũ chồng lên lũ, con lũ trước chưa rút hết thì con lũ sau

đã đỗ vẻ Thêm vào đó, cường suất của con lũ sau là rất lớn; lượng mưa 1

thu Lễ (Hương Khê ~ Hà Tĩnh) đo được là

ngày tại 800mm; tổng lượng mưa

5 ngày lên tới 1300+1500mm, Tổng lượng nước này được dồn vào các thung

lũng sông gây nên lũ lụt kinh hoàng Trong điều kiện mưa lũ lớn như vậy, các

hồ đập thủy lợi rit dễ bị tốn thương bởi các lý do sau đây:

= Các hỗ đập thường khổng chế một lưu vực nhất định Toàn bộ nước.

mưa trên lưu vực được đồn vào bụng hồ phía trước đập Lưu vực cảng lớn,

nước dồn về cảng nhiễu; rừng bị phá, mặt đệm tro trọ, nước dồn về cảng

nhanh làm cho đường trin xả nước không kịp, gây trần và vỡ đập,

- Hơn 90% số đập tạo hỗ ở nước ta hiện nay là đập đất, trong đó có khu

vực Bắc miền Trung Kết cấu đập đất đa dạng, tuy nhiên qua thu thập số liệu

thực tế một số hồ chứa ở bắc mign Trung thì kết mat cắt điền hình có 2 dạngchính: đập đồng chất cỏ thiết bị chống thắm dưới nền là chân khay, thiết bị

thoát nước thân đập là King trụ thoát nước và đập hai khối có thiết bị chống.thấm dưới nền là chân khay, thiết bị thoát nước thân đập ống khói kết hợp với

lãng trụ thoát nước; ting thắm có chị dây trung bình từ 0 + 10m, Loại đập

này có điểm yêu là khi nước tràn qua thì dễ gây xói, moi sâu vào thân dẫn đến

bị vỡ:Ngoài ra, khi cường suất mưa lớn và kéo dải, dit thân đập bị bão hòa

nước làm giảm khả năng chống đỡ, dẫn đến trượt mái và hư hông đập

~ Trong thiết kế và xây dựng đập ở nước ta hiện nay, tiêu chuẩn phòng

lũ được xác định theo cấp công trình Vi dụ đập cắp I chống được con lũ thiết

Hà

kế có chủ kỹ xuất hiện lại là 500: 1000 năm; tị số tương ứng của đập

200 năm; cắp IT: 100 năm; cắp IV: 67 năm; ip V: 50 năm Như vậy các dap

cắp IV, V khả năng chống lũ thấp, khả năng nước trin dẫn đến vỡ đập là lớn

Ngoài ra, số lượng các đập loại này rat nhiều; việc quản lý, bảo dưỡng các đập.

nhỏ cũng không được chặt chẽ, bai ban như đi với các đập lớn

“Thực tế đã xảy ra ở nước ta trong những năm qua là hư hồng, sự cổ và

vỡ đập chỉ xảy ra ở đập vừa và nhỏ Trong trận lũ lịch sử tháng 10 năm 2010

ở Hà Tĩnh vừa qua, đập Khe Mơ bị vỡ là một đập nhỏ, trong khi các đập lớn

như Kẻ Gỗ, Bộc Nguyên, Sông Rác vẫn an toàn

- Đập d lớn hay nhỏ khi bị vỡ đều gây ra tổn thất nặng nề cho bản thân

công trình, và cho vùng hạ du Ở các đập mà hạ du là khu dân cư hoặc kinh tế,

văn hóa thì hiệt hại do vỡ đập gây ra ở hạ du lớn hom gắp nhiều lin so với thiệthại đối với bản thân công trình, và phải mất nhiều năm sau mới có thể khắc

phục được.

Những đặc điểm trên đây cho thấy tim quan trọng đặc biệt của công tác

‘dam bảo an toàn hỗ - đập thủy lợi, nhất là trong mia mưa lũ lớn, [3]

Với inh hình thực tế vé sự xuống cấp của các công trình đập đất và hồchứa, cũng như những diễn biến phức tạp của biển đổi khi hậu, trong đồ cáccơn bão hàng năm đang có chiều hướng diễn biến phức tạp và rit khó dự đoánchính xác về lượng mưa, ảnh hưởng trực tiếp đến chiều cao mực nước thượng

lưu của đập Vì vậy, cần thiết phải có những phương án phòng va chống để đập

cđất và hồ chứa làm việc én định, trong dé tài này, tắc giả tập trung nghiên cứu

về mỗi quan hệ giữa chiều cao mực nước thượng lưu đập và sự ôn định của dip

đất Những yêu tổ tác động đến an toàn đập như mưa lũ kéo dai, mưa rio với

lưu lượng nước tăng đột ngột, vượt dự báo, ảnh hưởng trực ếp đến sự làm việc

ổn định của đập đất Từ đó đưa ra phương án an toàn cho độ úp quá trình vận hành đập ở mức đảm bảo.

1.4 Kết luận chương 1

- Đập đất là công trình dâng nước tạo hồ chứa rit phổ biển trên thé giớicũng như ở Việt Nam.Nhờ những lợi ích thiết thực mà đập hồ chứa mang lạinên trên thé giới và tại Việt Nam được xây dựng và phát triển rất đa dạng,

phong phú.

- Đập đất có một số nhược điểm như vật liệu tự nhiên có độ bền vững,

tương đối thấp, bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiều yếu tổ chủ quan và khách quan

như yếu 16 tự nhiên, khảo sát thiết kế, quá trình thi công và trong khâu quản lý khai thác do đó trong trong quá trình thi công, vận hành phải theo dồi sát xao.

thường trực để ứng phó với lũ

- Việt Nam là một trong những nước có nhiều hồ chứa, đa số các đập đầu.mối là đập đất và được xây dựng từ những năm 70-80, điều kiện và khả năng xâydựng lúc bấy giờ còn khó khăn nôn nhiều đập đã xuống cắp nghiêm trọng Đếnnay do tác động của biến đổi khí hậu nên có nhiều hiện tượng thiên tai bắt

thường như bão lũ làm ảnh hưởng trực tiếp đến sự làm việc an toàn của đập

- Khu vue Bắc Miễn Trung là nơi chịu ảnh hưởng nhiều so với cả nước

về mưa bão, lũ lụt Khu vực nay các công trình đập tạo hỗ chủ yếu la đất Kết

cấu đập đất đa dạng, tuy nhiên qua thu thập số liệu thực tế một số hỗ chứa ở.bắc miễn Trung thì kết mặt cắt điển hình có 2 dang chính: đập đồng chất có

thiết bị chống thắm dui nén là chân khay, thiết bị thoát nước thân đập là lãngtrụ thoát nước và đập hai khối có thiết bị chống thắm dưới nén là chân khay,

thiết bị thoát nước thân đập ống khói kết hợp với lăng trụ thoát nước; ting

thắm có chiều dày trung bình từ 0 + 10m,

~ Một trong những nguyên nhân mắt ổn định đập một phần là do biến

đối mực nước thượng lưu đập, mực nước thượng lưu tăng đột ngột ngoài dự

báo, ban quản lý vận hảnh đập phải mỡ xa toàn bộ để tránh đập bị vỡ Đã xây

ra trường hợp, khả năng xả tràn của đập châm hơn lượng nước d6, khiến đập

bị vỡ như đập Đồng Đáng, huyện Tinh Gia, Thanh Hóa.

C ANH HƯỚNG CUA MVC NƯỚC HO DEN SỰ ÔN

ĐỊNH CUA DAP

2.1 Phân tích, lựa chon loại đập để nghiên cứu.

2.1.1 Các loại đập được sử dụng phổ biến

Để phục vụ cho các lĩnh vực thủy lợi khác nhau và do điều kiện khí hậu

thủy văn, địa chất và địa hình khác nhau mà người ta sử dụng các loại công

trình thủy lợi có kết cầu khác nhau:

2 1 Đập bê tông trong lực:

Đập bê tông trong lực là đập có khối lượng bê tông lớn Đập duy trì ôn

định nhờ trọng lượng của khối bé tông này Loại đập nay có wu điểm là kết

cấu và phương pháp thi công đơn giản, độ én định cao có thể dùng trần nước

hoặc không tràn nước Trong một số năm gần đây xu thế xây dựng đập bê

tông đã và đang phát triển, một số đập bê tông ở Việt Nam như: dip Tân

Giang thuộc tỉnh Ninh Thuận cao 39,5m có thể được xem như đập bê tông

trọng lực đầu tiên do ngành thủy lợi nước ta tự thiết kế va thi công đã hoàn

thành năm 2001

Bên cạnh đó còn có các hồ chứa như hd Định Bình, hd Sơn La đã

được thiết kế và xây dựng theo phương pháp đập bê tông trọng lực

2 Đập đá:

Đập đá là một trong những công trình cổ, thường dùng vật liệu tại chỗ,

có thể thi công vào mọi mùa, kỹ thuật xây dựng đơn gián Loại đập này có

thân đập được đắp bằng đá, Yêu cầu địa chất nén đập đá thấi hơn so với đập

Hình 2.2: Đập đá đỗ Thác Bà nhìn từ ha lew

Hiện nay trên th

ta có đập Cảm Ly ( Quảng Ninh ) cao trên 30m, đập Thác Bà cao 45m, đập

i đã có hơn 100 đập đá cao từ 60m trở lên, ở nước.

Hòa Bình cao 120m.

2.1.1.3 Đập đất:

Dap đất là loại đập sử dụng vật liệu địa phương, được sử dụng phổ biến

ở nước ta Hiện nay kinh tẾ ngày cảng phát triển, nhu cầu dùng nước không

ngùng tăng lên nên các đập ngăn nước được sử dung cing nhiều Do nhiều trụ

điểm và lợi thế nên đập vật liệu địa phương càng được sử dụng nhiều so với

các loại đập khác như đập bê tông, đá xây

Đập đất đầm nén gdm 3 loại cơ ban: đập có thiết bị chống thắm mỏng,

đập đồng chất và đập nhiều khi:

4, Đập có màng chồng thắm.

"Với mặt cắt đập loại này phần lớn đập được đắp bằng các vật liệu có hệ

số lớn (đất pha lẫn dim sạn, cát, cuội sồi, đá ) và bộ phận chống thắm

mông bằng vật liu có hệ số thấm nhỏ để tạo nên mảng ngăn nước, Vị trí của

ming chống thắm này có th thay đôi từ tường nghiêng về phía thượng lưu

để be

tông, bê tông asphalt, vai địa kỳ thuật hoặc các loại vật liệu khác Tường

tường lõi ở giữa đập Vật liệu làm mảng chống thắm có thể là

nghiêng và lõi chống thắm được coi là mảng chống thắm khi chiều day tại cao

trình nảo đó nhỏ hơn chiểu cao từ đó đến đỉnh đập hoặc nhỏ hơn âm Nếu

chiều day của lớp đất chống thắm vượt quá kích thước đề cập ở trên mặt cắt

đập được coi là đập nhiều khối Do lớp màng chống thắm mỏng việc thiết kế

và thì công đập có ming chống thắm cần thực hiện hết sức edn thận

b Dap nhiễu khối

Cấu tao đập nhiều khối bao gồm: khối dat có hệ số thám nhỏ được đắp

ở giữa và 2 bên là các khối đắt có hệ số thắm lớn hơn được gọi là lớp vỏ Các

lớp vỏ này giữ dn định bảo vệ cho lồi chống thấm, lớp vỏ thắm nước phía

thượng lưu giữ cho đập én định khi có hiện tượng mực nước thượng lưu rút

nhanh Miền vật liệu thắm nước phía hạ lưu hoạt động như một thiết bị thoátnước để kiếm soát dòng thắm và hạ thấp đường bảo hòa Trong nhiều trường

hợp

bi thoát nước dưới day lớp v6 hạ lưu Để đảm bảo kiểm soát dòng thắm về

phải bổ trí các lớp bọc ở giữa lõi chống thắm và lớp vỏ hạ lưu và thiết

phía bạ lưu và dòng thắm về phía thượng lưu khi nước rút nhanh cần bổ trí các

miễn vật liệu có hệ số thắm tăng din từ trong ra ngoài, vật liệu thắm nước cóthể bao gém cất, cuội, sỏi, đá hoặc hỗn hợp các loại trên Đập được coi lànhiều khối nếu chiều rộng theo phương ngang của khối vật liệu chống thắm

tại một cao trình nào đó lớn hơn khoảng cách tới cao trình đó đến đỉnh đập vi

không nhỏ hơn ầm Chiều rộng lớn nhất của khối vật liệu chống thắm đượckhống ch bởi tiêu chuẩn thắm, én định và lượng vật liệu có sẵn

© Đập đồng chit

Đập ding chất là loại đập được đắp chỉ bằng một loại vật liệu ( trừ lớp

bảo vệ mái ), và được sử dụng khá rộng rai, Vật liệu đắp đập phải có hệ số

thấm nhỏ để ngăn nước và có mái dốc tương đối thoái để đảm bảo én định

Mái thượng lưu phải thoải nêu có khả năng mực nước thượng lưu rút nhanh.

Ở hạ lưu, sau một thời gian dòng thắm sẽ xuất hiện trên mái ở vị trí 1/3 cột

nước trước đập.

I nay để trinh những ảnh hướng bat lợi do khiếm khuyết trong quátrình thi công như các lớp đất không được đầm chat, liên kết không tốt giữacác lớp đất dip, xen kẹp của lớp đắt có hệ số thắm lớn, dit đắp có tính tan rã

thì loại thi bị kiểu dng khói được sử dụng phổ biển

2.1.2 Sơ lược về tình hình xây dựng đập dat ở khu vực Bắc Miền Trung

Khu vực Bắc Miễn Trung là phan phía bắc của Trung Bộ Việt Nam cóđịa bản từ Nam day núi Tam Điệp tới Bắc đèo Hải

tỉnh: Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên

in, vùng này gồm sáu

Hué, Đây là một vùng chịu ảnh hưởng nhiều về biến đổi khí hậu: bão tổ, lũ

lụt, hạn hán, nhiễm mặn, x6i lỡ Do đó công tác phòng chống lụt bão, hạn

hán dé phục vụ nhu cầu nông nghiệp, dân sinh, kinh tế uôn là vấn để được

quan tâm hàng đầu của nhà nước và các cắp chính quyền nơi đây Cũng chính

vì lý do đó việc xây dựng các hỗ chứa nước sử dung vật liệu địa phương làmột trong những biện pháp hiệu quả về kinh tế, kỹ thuật được ưu tiên hàngđầu để hạn chế các tác hại của lũ lục, han hán và sử dung hợp lý nguồn nước

Bang 2.1: Một số công trình chứa nước, đập dat của khu vực Bắc Miễn Trung

1 | Thượng Tuy Hà Tĩnh 25,00 1964

2 cam Ly Quang Binh 30,00 1965

3 | Vue Tréng Hà Tĩnh 2280 1974

4 | Tién Lang Quang Binh 3230 1978

5 Rio Đá Quảng Binh 2910

-6 Yen Mỹ “Thanh Hoá 25,00 1980

7 | Song Mue “Thanh Hoá 33.40 1983

8 | Mau Lim ‘Thanh Hóa 9,50 1984

9 | Song Sao Nghệ An 30,00 2006

10 | Kinh Mon Quảng Trị 2100 1989

AI | Hao Hao “Thanh Hóa 24.20 2009

12 | Tra Van “Thanh Hóa 2200 2010

20 | Vue Tron Quing Binh 29 1986

21 | Trung Thuin | Quing Binh 24.20

Tinh chất của các loại đất dùng để đắp đập ở vùng này đã được nhiều

“TS Nguyễn Văn Thơ, TS Lê Quang Thể Đã tổng

hợp được nhiều đặc điềm địa chất công

tác giả nghiên cứu như Gì

h và các loại đất thường dùng đề

dip đập ở khu vực này Trong thực tế dip đập ở một số đập cho thấy việc sir

dụng đất dip đập đối với khu vực miễn trung được sử dụng chủ yếu là đất

sườn tin tích — tần tích trên đất Bazan cô, khối lượng tồn tại nhiều, gin các vị

trí xây dựng đập Loại đất này có đặc điểm tuy dung trọng không lớn lắm

nhưng có sức chống cất cao, chống thẩm tốt nên đã có nhiều công trình si

dụng hiệu quả loại đất này Ngoài ra, đất ở khu vực miền Trung có các tính

tính

chất cơ lý đặc biệt tính lún ust, tính trương nở, tính co ngót khi khô v

tan rã

Theo tài liệu thu thập được (bảng 2.1) và các tài liệu báo cáo có liên

quan, nhìn chung ở khu vực Bắc Trung Bộ các công trình sử dụng đập vật liệu

địa phương có chiều cao đập trung bình từ 20 + 30m, các loại đập được sửdụng phổ biến là đập đất đồng chất, một số ít sử dụng đập nhiễu khối, đập có

mang chống thắm Do thời gian có hạn, tác giả chỉ thu thập được chỉ tiêu co

lý của một số đập đất thuộc khu vực bắc miễn Trung (bang 2.2) Đây cũng là

cơ sở đùng để tham khảo dùng cho mặt cắt điển hình để tính toán

Bang 2.2: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý va hình thức một số đập ở Bắc Miễn Trung

Tên đập Chi tiêu cơ lý của đất đấp đập Ghi chú

Lip | y ° ¢€ K

đất | KN/m) | (độ) (KNim*) | (m/s)i) NH0 | 142 21) 2/0107

Khê Chỉ tiêu cơ lý của đất nên lăng trụ

—~Chitiêu cơ lý của đãi dip đập TBTN

Lyra chọn loại mặt cắt đập để nghiên cứu.

Từ những phân tích như trén, đập dit khu vực Bắc miễn Trung có 2

dạng mặt cất điền hình chính: đập đồng chat có thiết bị chống thắm dưới nền

à chân khay, thiết bị thoát nước thân đập là lãng trụ thoát nước; đập hai khối

(hoặc đồng chat) có thiết bị chồng thắm dưới nền là chân khay, thiết bị thoát

nước thân đập ông khói kết hợp với ling trụ thoát nước; tng thấm có chiều dây trùng bình từ 0 + 10m.

Với loại đập đồng chất có thiết bị chống thám dưới nên là chân khay,

thiết bị thoát nước thân đập là ling trụ thoát nước, tác giả Lê Xuân Kham [8]

đã nghiên cứu Theo đó, tác giả cũng đã tính toán xây dựng công cụ đánh giá

nhanh về khả năng tích nước thêm của các hỗ chứa đã xây dựng ở miỄn Trung

đối với các đập có chiều cao Hạ = 20 + 35m, tang thắm có chiều sâu T=

10m Căn cứ vào kết quả tính toán các tổ hợp Hạ = 20m, 25m, 30m và 35m;

ting thắm T = 0, = 2.5m, T= Sm, T= 7.5m và T

được Biểu đồ quan hệ giữa chiều cao đập (Hd), chiều day tang thắm (T) và

l0m, tác giả đã đưa ra

khả năng tích thêm nước của hỗ chứa (AH) của đập đồng chit (hình 2.3)

và khả năng tích thêm nước của hé chứa (AH) của đập đẳng chắt [S]

Đề dap ứng đưa ra kết quả tổng quát về xây dựng quan hệ giữa chiều

cao đập (Ha), chiều day ting thấm (T) và khả năng tích thêm nước của hỗ

kế thừachứa (AH) ở bắc miễn Trung, trong khuôn khé luận văn này, học vi

kết quả nghi

Ũ

cứu trước [§] và nghi cứu thêm về loại đập đất

bị thoát nước thân đập ống khói kết hợp với lăng trụ thoát nước (hình

2.4) với các trường hợp tính toán Hy = 20m, 25m, 30m; ting thắm T = 0, T=

2.5m, 7.5m vàT= 10m.Sm,

2.2 Cơ chế và các hình thức mắt dn định cũa đập

Đập đất là công trình chắn nước có mặt cắt hình thang, mái đốc tương,

đối thoài, trong lượng đập lớn, khó có thể bị đẩy trượt theo phương ngang Sự

mắt én định về trượt của đập chỉ có thể là trượt mái hoặc mái cùng với một

ổn định về thấm,phần của nên Các hình thức mắt dn định phd biến là

trượt mái thượng lưu, trượt mái hạ lưu, nứt ngang đập,

2.2.1 Mắt n định về thắm

Một số hình thức thắm và nguyên nhân gây mắt ôn định trong đập đó là: [7]

22. 1 Tham mạnh gây sủi nước ở vai đập

- Thiết ké không đẻ ra biện pháp xử lý hoặc biện pháp xử lý đề ra không tốt

- Không bóc hết lớp thảo mộc ở các vai đập.

- Đầm ngn đất trên đoạn tiếp giáp ở các vai đập không tốt

~ Thi công biện pháp xử lý không tắt.

2.2.1.2 Thim mạnh gây siti nước ở mang công trình

-TI t kế không dé ra biện pháp xử lý hoặc biện pháp không tốt

= Dip đắt ở mang công trình không đảm bảo chất lượng: chit lượng đắt

cấp không được lựa chọn kỹ, không dọn vệ sinh sạch sẽ dé vứt bỏ các tạp chất

trước khi dip đất, dim nện không kỹ,

- Thực hiện biện pháp xứ lý không đảm bảo chất lượng,

- Hong khớp nổi của công trình.

~ Cống bị thủng do hỏng khớp nối (hd Bản Muông - Sơn La)

2.2.1.3 Tham mạnh hoặc si

- Ban than đi

ước trong phạm vi thân đập

có chất lượng không tốt: him lượng cát, bụi dam sạn.

nhiều, him lượng sét ít, dat bị tan rã mạnh.

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

do khảo sơ si, khối lượng khảo sát thực hiện i, không thí nghiệm đầy đủ các

chi tiêu cơ lý lực học cần thiết, từ đó đánh giá sai chất lượng dat đắp

~ Chọn dung trọng khô thiết kế quá thấp, nên đất sau khi đầm vẫn tơi

xếp, bởnời

- Không có biện pháp thích hợp dé xử lý độ âm, do đó độ âm của đấtdip không đều, chỗ khô chỗ ẩm, làm cho đắt sau khi đắp có chỗ chặt có chỗ

vẫn rồi rg tơi xốp,

- Bit được dim nên không đảm bảo độ chặt yêu cầu do: lớp đắt rải dà

quá qui định, số lan dm it, nên đắt sau khi đắp có độ chat không đồng đều,phân lớp, trên mặt thì chặt, phía dưới vẫn còn toi xốp không đạt độ chặt quiđịnh, hình thành từng lớp đắt yếu nằm ngang trong suốt cả bề mặt lớp đầm

~ Thiết kế và thi công không có biện pháp xử lý khớp nối thi công do phân đoạn đập dé đắp trong quá tình thi công

~ Chiều dai chân khay không đảm bảo, tiếp giáp chân khay với nền

không tốt dẫn tới hiện tượng xói ngầm chân khay

2.2.2 Trượt mái hạ lưu.

Trong thực tế các công trình mắt én định mái hạ lưu thường chủ yếu do

các nguyên nhân sau

~ Địa chất nền xấu hơn dự kiến của thiết kế do khảo sát đánh giá khôngđúng với thực tế

- Sức bên của đất đắp đập kém hơn dự kiến của thiết kế do đánh giá sai

các chỉ tiêu về chất lượng đắp đập

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

kế đã không dự kiến được

- Thiết kế chọn sai tổ hợp tải trong.

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

- Chất lượng thi công đắt đắp đập không đảm bảo

- Thiết bị tiêu nước bị tắc làm dâng cao đường bão hòa

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

2.2.3 Trượt mái thượng lưu khi mực nước rút nhanh.

“Trong quá trình quản lý, khai thác, vận hành, có nhiều hé chứa phải hạthấp mực nước hoặc tháo cạn hỗ qua cống lấy nước, cống xả đáy, tuynen đẻtránh gây ra sự cố, bảo đảm an toàn công trình (khi có nguy cơ vỡ đập) hoặc

tháo cạn để hồ phục vụ công tác sửa chữa Nước hỗ rút quá nhanh dẫn đến gây

trượt mái thượng lưu đập đắt Các công trình đập Ban Chành (Lang Son), birsông Đà hạ lưu thủy điện Hòa Bình, hồ Tây Di Linh (Lâm Đồng) Các

nguyên nhân gây trượt sâu mái thượng lưu là:

- Bão lớn sóng to kéo dai, đầu tiên phá hỏng lớp gia cố, tiếp đó pháhoại khối đất ở phần thượng lưu thân đập

~ Nước hồ rút đột ngột ngoài dự kiến thiết kế

~ Sức bền của đất ấp đập không đảm bảo các yêu cẫu của th

~ Thiết kế chọn tổ hợp tải trọng không phù hợp với thực tế

~ Thiết kế chọn sai sơ đồ tính toán ỏn định,

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

đập xấu không được xử lý

"Trong thời gian mưa, một phin nước sẽ thắm vào đập và một phần chảy,trên mái đập có thể gây bao mòn và xói đất, hiện tượng này tiếp diễn lâm

giảm mặt cắt đập, gây biến dạng Trong thiết kế đập dat cần có hệ thống thoát

nước mưa ở định và mái đập nhằm tập trung nước vào các rành xây và chuyên

xuống hạ lưu không cho chảy trần lan trên đập Khi nhiệt độ thay đổi có thé

gây nứt nẻ thân đập, nhất là các loại dat sét, pha sét có tính co ngót lớn.|9]

2 Biến dang cia nền và thân đập

Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân,

dạng Chuyé

t thân đập và nền bị biến

vi đứng lim giảm chiéu cao đập Biển dạng làm đập và các thiế

bị chống thắm bing đất nứt né gây nguy hiểm cho đập.[9]

2.3.3, Ảnh hưởng của mực nước thượng hạ lưu đối với mái đập

phá hoại đất ở mái

Mực nước thượng lưu, hạ lưu đập có thể gã

dap Dưới tác dụng của sóng các kết cấu bảo vệ mái đập có thé bị phá vỡ, g: xói lở thân mái, làm trôi các tang lọc bảo vệ.

2.3 1 Khi hồ đã chứa nước với các mực nước thượng lưu khác nhau

Sau khi nước trong hỗ dâng đẩy một thời gian nào đó, dòng thắm sẽ đạt

cđến trang thái én định.Lực thắm hướng vẻ phía hạ lưu Trên phương diện áp

lực kẽ rồng áp lực kế rỗng cao xuất hiện ở phía thượng lưu nhưng nó đượccân bằng lại bởi áp lực thủy tĩnh tác dụng lên mái thượng lưu, vì vậy trongtrường hợp dang thắm ổn định chỉ gây ra nguy hiểm cho mãi hạ lưu

Khi mực nước thượng lưu đập dâng cao sẽ dẫn đến việc dang caođường bão hòa, tăng gradient thẩm trong thân đập , tăng áp lực nước hoặc

giảm thể tích khối đất không bão hòa Mặt khác thể tích khối đất không bão

hòa có ảnh hưởng rất quan trọng đến độ én định của mãi đắt không bão hoa

Vige đồng thời tăng áp lực nước và giảm thể tích khối đắt không bao hòa, tăng

gradient thẩm trong thân đập dẫn đến sự suy giảm cường độ kháng cắt của đấtĐiều này dẫn đến các sự mắt ôn định mái hạ lưu đập đồng thời tăng khả năng

xói chân khay của đập đất

2.3.3.2 Khi mực nước trong hồ rút nhanh

Sau khi đạt trạng thái thắm ổn định, nếu mực nước trong hồ hạ thấp đột

ngột hoặc hạ rất nhanh lâm cho vig thoát nước từ bộ phan phía trên của mái

thượng lưu đập không theo kip Trong điều kiện này đất trong đập van ở trang

thái bão hòa.Trong khi đó áp lực thủy tĩnh phía thượng lưu không còn nữa,

dong thấm hình thành từ khu bão hoa chảy cả về hai phía thượng lưu, hạ

IưuDi với mái hạ lưu trường hợp này ít nguy hiểm hơn so với trường hợp

thấm ổn định.Trường hợp nước rút đột ngột nguy hiểm cho mái thượng.lưu Việc rit nước hoàn toàn thường không xảy ra vì nước trong hỗ không thé

hạ thấp hơn ngưỡng thio.

Cac sự cố về đập như việc tính toán thủy văn sai, cửa đập tran bị kẹt, lũ

vượt tin suất thiết kế, không có tràn xa lũ dự phòng, định đập đắp thấp hơn

cao trình thiết kế gây ra sự thay dé mực nước thượng lưu của đập dat,

lầm ảnh hưởng đến tính an toàn của đập Do đó, sự ảnh hưởng của mực nướcthượng lưu đến tinh én định của đập là rit lớn, vẫn dé này sẽ được nghiên cứu

kỹ ở mục 2.4 trong luận văn này.

2.4 Xây dựng quan hệ giữa chiều cao đập, mực nước thượng lưu đến sự

ẩn định cũa đi

2.4.1 Mụe dich tinh toán.

Tỉnh toán thấm và én định cho các trường hợp giả thiết khi giữ nguyên

hệ số mái đập, chiều cao đập còn mực nước thượng lưu và độ dày lớp nén của

đập thay đổi.Từ đó, có thé thi lập được các quan hệ giữa mục nước thượng, lưu, hệ 6 én định mái K, chiễu diy nén đập và chiễu cao đập H,

2.4.2 Lựa chọn các thông số và các trường hợp tính toán

Theo số liệu thống kê hỗ chứa Việt nam [8] thi cao trình mực nước lũ

thiết kế (MNLTK) của các hỗ chứa thường thấp hơn cao trình đỉnh đập từ 1.5

+ 2.5m, tác giả lấy chênh lệch MNLTK với đình đập là 2.5m để tính toán cho

tắt cả các trường hợp.

Các trường hợp tính toán cụ thé được thống kế dưới bảng sau:

Bảng 2.3: Các trường hợp tinh toán Đập H=20m Dip H= 25m Dip H= 30m

Dựa vào bảng 22 lấy các số liệu về chi tiêu cơ lý của thân đập và nền

đập ấy thiên vỀ an toàn) như sau bảng 24

Bộ phần mềm Geo-Slope gồm nhiều modul hợp thành như: SEEP/W để tính

thắm, SLOPE/W để tính én định, SIGMA/W tính ứng suất Các kết quả tínhtoán của các modul này có thé liên kết được với nhau dé xử lý các bài toán địa

kỹ thuật

Trong để tài này, sử dụng modul SEEP/W và SLOPE/W để tính toán

thấm và én định cho đập đất

Phin mềm SEEP/W và SLOPE/W cho phép người tính toán thay đôi

điều kiện biên một cách linh hoạt, trường thay đổi rit rộng: cột nước thượng