Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp nâng cấp đập đất đẻ nâng cao dung tích hữu ích của hồ đập Bà Râu

LỜI CÁM ƠN`Với sự giúp đỡ của phòng Dio tạo Dai học và Sau Dai học, Khoa Công tinh trường Đại học Thuỷ Lợi, cùng các thầy cô giáo, bạn bẻ, đồng nghiệp và gia đình đến nay Luận văn Thạc t

LỜI CAM ĐOAN

“Tên tôi là: Nguyễn Phùng Vũ Lâm

Học viên lớp: 22C1I-NT

Tôi xin cam đoan đây là công trinh nghiên cứu của riêng tôi Những nội dung và kết

«qu trình bảy trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bổ trong bắt kỹ côngtrình khoa học nào Các nội dung được trích dẫn từ tả lệu khác đều được din ngudây đủ

Tae giả luận văn.

Nguyễn Phùng Vũ Lâm

LỜI CÁM ƠN

`Với sự giúp đỡ của phòng Dio tạo Dai học và Sau Dai học, Khoa Công tinh trường

Đại học Thuỷ Lợi, cùng các thầy cô giáo, bạn bẻ, đồng nghiệp và gia đình đến nay

Luận văn Thạc thuật với dé tài: "Nghiên cứu lựa chọn giải pháp nâng cắp đậpđất dé nâng cao dung ích hữu ích cũa hồ đập Bà Rau” đã được hoàn thình

“ác giả xin tô lông biết ơn chân thành đến các cơ quan dom vi và ce cá nhân đã truyền

dạ kin thức, cho phép sử dụng tả lệu đã công bổ,

"Đặc biệt tác giả xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS, Nguyễn Công Thắng người

đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trong quá trình thực hiện luận văn này

Véi thời gian và tình độ còn hạn chế, luận văn không thể tránh khỏi những thiểu sốt

“ác gi rit mong nhận được sự chỉ bio và đồng góp ý kiến của các thầy cô

các Quy vi quan tâm và bạn bề đồng nghiệp.

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BANG BIẾU,

DANH MỤC CÁC TU VIET TAT VÀ GIẢI TÍCH THUẬT NGỮ,

MNDBT Mực nước đẳng bình thường.

MNLTK - Mực nước lũ thiếtkế

MNLKT — Mực nước lũkiểm tra

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

QCYN Quy chuẩn Việt Nam

'TBNN Trung bình nhiều năm

TVXDTL _ Tư vấn Xây dựng Thay lợi

UBND Ủy ban Nhân dân

M6 DAU

1 Tỉnh cấp thiết của đ ti

2 Mục dich của luận văn.

3 Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện

4 Kết quả dự kiến đạt được

5 Ý nghĩa khoa học, kinh tế xã hội

5.1 Ý nghĩa khoa hoc

3.2 Ý nghĩa kinh tế - xã hội

6 Bồ cục của luận văn

CHƯƠNG I: TONG QUAN TINH HÌNH DAP VAT LIEU BIA PHUONG

1.1 Tổng quan về xây dụng đập vật liệu địa phương ở Việt Nam,

1.1.1 Tình hình xáy dựng hồ chứa ở Việt Nam,

1.1.2 Các nhụ câu về tôn cao đập trong thực tế

vii

1.2 Nha cầu thực tế về ning cao dung tích hữu ch của hỗ chứa nước BA Râu 1Ú1.3 Các vẫn đề kỹ thuật của đập vật liệu địa phương khỉ mực nước thiết kế tăng 1.3.1 Độ Bên thắm "

1.3.3 On định trượt, lật - ẩn định thẳm của tràn và cổng 121.3.4 On dink trượt cục bộ của phan đắt đắp san R1.4 Các giải pháp kỹ thuật ning cao dung tích hữu ich của hỒ chứa đã áp dụng cho

đập vật liệu địa phương trên địa ban tinh Ninh Thuận 13

14.1 Giải pháp nạo vết long hi 1B

1.4.2 Giải pháp nâng cao trình đập và tràn 15

1.5 Kết luận 7'CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LY THUYET NANG CAP DAP DAT 182.1 Giải pháp ning cắp đập đắt d& nâng cao dung tích hữu ích 1s

2.11 ĐẤp áp trúc thượng lưu, 18

2.1.2 Đắp áp trúc ha hw 192.1.3 Bip dp trúc cũ mãi thượng lưu và hạ la, 202.14 Lim axing chấn sông, 20

21S Xây dựng đập mới 21

2.1.6 Giải pháp kết hop đắp áp trite và làm nung chấn sóng 222.2 Ảnh hưởng của việc ning cao trinhdinh đập dit 22.21 Tinh toán thắm đối với đập đắt 23

2.2.2 Tỉnh on định mái đập đất 27,

2.2.3 Tinh hin đổi với đập đắt “4

CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAP DAP DAT ÁP DUNG CHO HO DAP

BÀ RÂU

3.1, Giới thiệu chung về đập hỗ chứa nước Ba Rau

BALL Vi trí dia Wy.

3.1.2 Điễu kign địa hình

3.1.3 Điều kiện địa chất

3.1.4 Các thông số kỹ thuật chủ yếu và quy mô công trình (theo thiết kẻ cũ)

3.2 Tinh toán mực nước hồ Ba Rau theo nhiệm vụ mới.

4.2.1 Cơ sở tính toin

3.2.2 Mực nước dâng ứng với như câu dùng nước mới

3.3 Xây dụng tiêu chí và lựa chon giải pháp cho hỗ Bà Riu

3.3.1 Xây dựng tiêu chi và lựa chọn giải pháp.

43.3.2 Lira chọn giải pháp nâng cắp dip đất áp dụng cho hỗ Bà Râu

3.3 Tinh toán thắm, 6n định đập với giải pháp lựa chọn

3.3.1 Cúc nội dung tính toán,

3.3.2 Mat cắt và trường hợp tinh toán

3.4, Kết luận chương 3

KẾT LUẬN VA KIÊN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHAN PHY LUC

KET QUA TINH TOÁN THAM VÀ ON ĐỊNH DAP DAT

sỊ

31 3

33

s 58

5

58 59 60

61

2 2

DANH MỤC HÌNH VE

1-1: Vị trí các hỗ chứa ở Ninh Thuận 8

Hình 1-2: Nang lực tích nước của hỗ chứa khi chưa nạo vét l3

Hình 1-3: Năng lục tích nước của hỗ chứa saw khỉ nạo vết 1B

Hình 1-4: Thượng lưu mái đập hồ CK7 sau khi nạo vết “4

Hình 1-5: Nang lực ích nước của hỗ ting sau Khí ning cao MNDBT isHình 2-1: Giải pháp Dip áp trúc thượng lưu is

Hình 2-2: Giải pháp Dap áp trúc thượng lưu 19

Hình 2-3: Giải pháp Dip áp trúc thượng lưu 20

Hình 2-4: Giải pháp xây dựng đập mới 21 Hình 2-5: Giải pháp xây dựng đập mới 21

Hình 2-6: Vận động của nước dưới đất 232-7: Gradien áp lực và hút đính qua một phân tố dat 24Hình 2-8: Quan hệ gita hệ sé thắm và độ hút dính 2s

Hình 2-9: Các dang di chuyển của khối đắt đá 27

Hình 2-10: Ci lực tác dạng và mặt cắthình học mái dc với mặt trượt rtm 32

inh 2-11: Các lực tác dụng và mặt ct hình học mái đốc với mặt rượt bắt kỷ 33

Hình 2-12: Mặt trượt trụ tron, 34 2-13: Các lực tác dung trong phương pháp thông dụng 34 Hình: 2-14: Dạng mặt trượt trụ tròn 35

Hình 2-15: Mặt trượt hỗn hợp 37

Hình 2-12: Các lục tác dung vào ải trượt theo phương pháp Janbu khái qu 39 Tình 2-13: Ảnh hưởng ving nứt nẻ đến hàm XE trong phương pháp Fanbu tong quit4l

Hình 2-14: Hệ số hiệu chỉnh 0 trong phương pháp Janbu đơn giản 2

Hình 2-15: Him F(x) xác định hướng của lực tương tác 42

Hình 3-1: Vit hd chứa nước Bà Râu 45Hình 3-2 Mặt cắt ngang đại diện hiện trạng của hỗ Bà Rau tại vị tri lòng sông S3

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.1: Các hồ chứa được xây dung cập nhật đến năm 2012.

Bảng 1.2: Diện tích tưới thực tế của các hd năm 2012.

Bảng 3-1: Thông số cơ ý đắt nn và đất dip dip

thiết ké chính hồ chứa nước Ba Rau

37

DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT VÀ GIẢI TÍCH THUAT NCU

Quy chuẩn Việt Nam

“rang bình nhiều năm

Tu vẫn Xây dựng Thủy lợi

Uy ban Nhân dân

Nam

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết cin đề

Tài nguyên nước là một trong những yếu tổ trọng yếu đảm bảo sự tổn tai và phát triển

của con người Là động lực thúc diy cho sự phát tiễn của kính tế của mọi quốc giatrên thé giới Bởi các sản phẩm kinh tế hầu hết đều phụ thuộc vào nguồn nước Mặtkhác đời sống sinh hoạt con người ngày cảng được cải thiện nên yêu cầu về cả chất vàlượng của nước ding ngày cảng tăng cao ĐỂ đáp ứng được yêu cầu vŠ nguồn nước

phù hợp với yêu cầu sử dụng là nhiệm vụ cắp bách Vì thé các hỗ chứa nước đóng vai

tr rit quan trong trong việc dip ứng yêu cầu vé nguồn nước nước cho phát triển kinh

tế của một huyện, tỉnh, hay một quốc gia.

‘Véi đặc thù là một tỉnh ven biển thuộc ving Duyên Hai Nam Trung Bộ, tỉnh Ninh

“Thuận là vũng đất cuối của Day 7ưởng Sơn với nhiều day núi đâm ra biển, có địa

hình thấp dẫn từ tây bắc xuống đông nam Nằm trong vùng có khí hậu nhiệt đới giória với nt đặt tnmg nhiệt độ cao, gió mạnh, lượng bc hơi lớn, ít mưa, khô hạn,

hoang mạc hóa thường xuyên xảy ra Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 26°-27°, tổng

nhiệt độ trên hing năm cao nhất cả nước, lượng mưa trung bình hing nã trong tính khoảng 700-800ml, Đặc biệt vũng đất Ninh Thuận có lượng bốc hơi nước tểm năng ở

mức khá cao, trị số trung bình nhiều năm (TBNN) khoảng 1800-1900mm/năm Nguồn.nước phân bổ không đồng đều, tập trung chủ yếu ở khu vực phía bắc và trung tâm tỉnh

“Trong những năm gần đây, dưới tác động của bién đổi khi hậu và nhủ cầu dùng nướctăng cao phục vụ cho các yêu cầu phất triển kinh tế xã hội của địa phương làm cho

nhiều công trình không đảm bảo, việc cung cấp điều hòa dòng chảy chưa đáp ứng.

duge nhu cầu dùng nướ „giảm nhẹ thiên tai, lượng nưới thừa hàng năm 46 ra biễn còn khá lớn Trong khi đó nhu cầu dùng nước trong mùa kiệt còn thiết trằm trọng.

Vi vậy đề tài “Nghién cứu lựa chọn giải pháp nâng cắp đập đắt để nâng cao dungtích hữu ích của hồ đập Bà Raw” ra đời là

~ Với những phân tích trên cho thấy mục đích của đề tải này là: Nghiên cứu các vin để

kỹ thuật đặt ra khi có yêu cầu nâng cao dung tích hữu ích của hỗ chứa nước có đập,

dang nước là đập vật liệu địa phương.

~ Ứng dụng phin mềm địa kỹ thuật (GEOSTUDIO) để giải bài toán thắm, bài toán ổn

định của mai đập

3 Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện

= Tổng hợp, kể thừa các kết quả nghiễn cứu từ trước đến nay trong việc nâng cao trình)đập vật liệu địa phương trên thể giới và ở Việt Nam

(Đo đạc trực tiếp dòng thm lộ ra tại một

~ Khảo sat thực tế, phân tích thông ké số

số công trình trong khu vực nghiên cứn).

~ Phân tích và tổng hợp lý thuyết về tỉnh thắm, sức kháng cắt của đắt, bài toán thắm,bài toán én định mái đốc

~ Mô hình hóa dong thấm, độ ổn định bằng bộ phần mềm GEOSTUDIO.

~ ĐỀ xuất giải phip, nh toin lựa chọn gid php phù hợp đáp ứng được yêu cầu kinh

tẾ- kỹ thuật

4 Kết quả dự kiến đạt được

- Tổng quan tình hình xây dựng đập vật liệu địa trên dia bản tinh Ninh Thuận, các như

cầu cải tạo, nâng cấp hồ chứa trong thực tế và những vấn đề kỹ thuật cần xử lý, các

giải pháp công trình có thể đã và đang sử dụng trên thể giới và ở Việt Nam để nâng

5, Ý nghĩa khoa học, kình tế xã hi

5.1 Ý nghĩa khoa học

= Phân tích, đánh giá lại độ bền thấm và ồn định trượt khi dung tích hữu ích của hỗ

chứa nâng cao,

ết quả của luận văn sẽ được sử dụng như một tai liệu tham khảo cho việc tính toán

các giải pháp nâng cấp đập đất để nâng cao dung tích hữu ích hỗ chứa.

5.2 Ý nghĩa kinh tế xã hội

Kết quả của luận văn có thể giúp cho các nhà thiết kế lựa chọn được giái pháp hop lýnâng cấp đập đất đẻ nâng cao dung tích hữu ich hồ chứa nước đảm bảo kỹ thuật va

kinh tế áp dung cho các hỗ chứa ở tỉnh Ninh Thuận.

6 Bố cục

Mo đầu.

“Chương 1: Téng quan tình hình đập vật liệu địa phương.

“Chương 2: Cơ sở lý luận.

“Chương 3: Áp dụng cho hồ đập Ba Rau.

Kết luận và kiến nghị,

Phụ lục

'CHƯƠNG 1: TONG QUAN TINH HÌNH DAP VAT LIEU DJA PHƯƠNG

1-1 Tẳng quan về xây dựng đập vật liệu địa phương ở Việt Nam

LLL Tình hình xây dựng hỗ chứa ở Việt Nam

Việt Nam có 34 diện ích đất đại là đồi núi và hệ thông sông subi diy đặc, lượng mưa:trúng bình hàng năm từ 1.800mm đến 2.000mm nhưng phân bố không đều; mùa khô

kéo dai khoảng 6 + 7 thang, lượng mưa chỉ chiếm 15% + 20% tông lượng mưa cả nam, sòn lại 80% = 85% lượng mưa trong 5 + 6 thing mùa mưa: những đặc điểm trên din đến cần phải xây dựng các hỗ chứa 48 trữ nước trong mùa mưa sử dụng cho mùa khô.

Hỗ cl sca ở Vigt Nam là biện phấp công tinh đa nhiệm vụ nhưng chủ yếu là để phòng

li cho các vùng hạ du; cấp nước cho nông nghiệp; công nghiệp; sinh hoạt, phát điện,

phát tiển du lịch, cải tạo môi trường nuôi trồng thủy sản, phát triển giao thông, 1

thao, văn hóa,

“Theo thời gian, trước năm 1964 việc xây dựng hỗ chứa diễn ra chậm, có ít hỗ chứa

được xây dựng trong giai đoạn này Sau năm 1964, đặc biệt từ sau giải phóng thi việc xây dụng hỗ chứa phát iển mạnh Từ năm 1976 đến nay số hỗ chứa xây dựng mới

chiếm 67% Không những tốc độ phát tiễn nhanh, mà cả về quy mô công tình cũng

lớn lên không ngừng Hiện nay, đã có nhiều hồ lớn, đập ao ở những nơi có điều kiện

tự nhiên phức tạp,

Tinh đến ngày 01/04/2014 ở nước tacó 6.648 hỗ chứa nước ác loi thuộc địa bản của

45/64 tỉnh thành, trong đó, có gần hơn 100 hồ chứa nước có dung tích trên 10 triệu mét

m’, hơn 600 Š có dung tích từ 1=10 triệu m’, côn lại là các hồ nhỏ Tổng dung tích

trữ nước của các hồ là 49,88 tỷ mổ, trong đó có 29 hồ chứa thủy điện lớn có dung tích 39,6 tỷ mết khối nước, còn lại các hồ có nhiệm vụ tưới là chỉnh với tổng dung tích 10,28 tỷ m° nước, bảo đảm tưới cho 803.180 ha đất canh tác [1]

kiện kinh

Hiện nay do Ê xã hội ngày cảng phát tiễn, din số gia tăng, nhủ cầu cấp

nước sinh hoạt, chăn nuôi, phục vụ sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và điện năng,

kiện khi bị tăng cao Di lậu ngày cảng di phức tạp, lượng mưa có xu hướng

tăng trong mùa mưa va giảm mạnh trong mủa khô Những iu trên đã va dang

đặt ra các yêu cầu đối với các hỗ chứa là phải tăng dung tích nhằm đáp ứng các thay

đối trên

11.2 Cúc nhu cầu về tôn cao đập trong thực tế

dù có 6 lượng hỗ chứa nước lớn nhưng da phần các hỗ chứa đều được xây dựng

trong bối cảnh sau:

-Đi kiện kinh tế nên thường phải giảm quy mô công trình để tikiệm đầu tr do đỏ chưa tận dụng hết nguồn nước đến

chưa phát t

~ Điều kiện kỹ thuật chưa phát triển, hệ thống tiêu chuẩn chưa hoàn chinh nên việcKhảo sắc tính toán, thiết kế chưa st thực, giải pháp kỹ thuật công nghệ xây đựng côngtrinh còn hạn chế nên chưa xây đựng những dip lớn để sử dụng tối đa nguồn nước

~ Nhiệm vụ công trình chưa đề cập đến phục vụ đa mục tiêu mà đơn thuần cho tưới

hoặc phát điện.

~ Nhiều công trình nhỏ được đầu tư trong thời gian ngắn để giải quyết yêu cầu cấpthiết về nước tưới tai thời điểm xây dựng nên không đáp ứng đủ cho các nhiệm vụ

trong hiện tại và tương lai

xã hội trong tương lại nên nhiều

- Do chưa đánh giá đúng tốc độ phát triển kinh tế,

công trình được không cung cấp đủ nước khi yêu cầu dùng nước tăng nhanh.

~ Sau thời gian dài sử dụng nhiễu hỗ chứa bị bỗi lắng làm giảm dung tích hoặc do biddồi khi hậu din đến nhiễu hỗ không đủ nước để tưới như thiết kể

Trong bồi cánh xây dựng các công trình như trên nên việc giải quyết thoả đáng nhiệm

vụ chúc năng đa mục tiêu cấp nước, gdm lũ ng, hạn chưa được đặt ra đúng mức, Hồ

chứa sau một thời gian đài sử dung và chịu tác động của thời ễt nên đã bị xuống cấp

tăng, như cầu cấp nước cho sinh hoạt, chăn mui, điện năng tăng cao Điều kiện khí

hau ngày cảng diễn biển phúc tạp, lượng nước có xu hướng tăng trong mùa mưa vàgiảm trong mùa khô, nhiệt độ tăng lam cho nhiệt độ nước tăng, thúc dy quá trình bốc.

hơi nước nhanh hơn (tăng 7.7%-8.9%) din đến yêu cầu nước dùng cho mỗi trườntới, sinh hoạt, ngày càng cao hơn, Những vin đề trên đã và đang đặt ra yêu cầu đốivới các hd chứa là cin ting dung ích để dim bảo ổn định chống định chống lũ ting

dung tích phòng lũ, dung tích hữu ich đáp ứng tốt hon nữa nhu cầu cấp nước, phát điện

ốp phẫn vào công

1.1.3 Những đặc điểm hỗ chica nước ở tinh Ninh Thuận

Ninh Thuận là tỉnh cực Nam Trung Bộ có tổng diện tích tự nhiên 3.363 km? được bao bọc bởi ba mặt núi và một mặt biển Phía Tây là ving núi cao giáp tinh Lâm Đồng,

phía Bắc và phía Nam có hai đây núi chạy ra biển Giữa tỉnh và ven biển là vùng đồng

bằng khô cin nén được mệnh danh là miễn viễn Tây của Việt Nam Ving núi cao

chiếm 63 6 tổng diện tích tự nhiên toàn tn, vũng gồ đồi chiếm 15,4% và đồng bằng

là 22,4% Ninh Thuận nằm trong khu vực khô hạn nhất nước, mang đặc điểm của khíhậu nhiệt đới gió mùa với cúc đặc trơng là: Khô nóng, giỏ nhiều, bốc hoi nhanh Tuynhiên trong mia mưa, mưa lớn tập trùng trong thời gian ngắn gây ra 10 lụt, lũ ông, lũ

<quét và ông ngập nghiêm trong ở nhiều noi Dân số toàn tỉnh Ninh Thuận

Tính đến năm 2013 tổng số hồ chứa trên địa bàn tinh Ninh Thuận là 21 hồ chứa với

tổng dung tích: 194.315.000 m, điện tích được tưới 18.310 ha Điễn hình như các hồchứa: hồ Tân Giang, hồ Sông Trâu, hd sông Sit, hồ Nước Ngọt, hd Trả Co và 05 hồtiếp theo được cập nhật đến năm 2016 là các hỗ chứa: hồ Sông Biêu, hd Phước Trung,

hồ Lanh Ra, hồ Ba Rau, hd Núi Một và tiếp tục đầu tu xây dựng vào các năm tiếp theonhư hd có dung ích lớn nhất là hỗ sông Cai thuộc hệ thống thủy lợi Tân Mỹ tỉnh Ninh

'Thuận có dung tích 209 triệu m’, Vi vậy có thể nhận thấy được hiện tại diện tích thực

18 tưới bằng các công trình hồ chứa dang vận hành chỉ chiếm tỷ trọngg rắt nhỏ so với

ign tích 78.000 ha đất canh tác nông nghiệp cin tưới của tỉnh Ninh Thuận [2

Bảng 11: Các hồ chúa được sây đựng cập nhật đến năm 2012.

TT ream | Huyện | Dang ich tm | ign sh ti cay | ` hànthành

ð[| SuiTim Rink Pade] TT TT T8 Ƒ T88

OF | Thuh§m | — Bae i 05 350 HI

a ekF | Ninh Pause |] 700} B8

OF] One Kink] Nn TF oH 770 2001

05 | Tia Giang] Thain Name [1339] MT ME

06 | S&meiu Thin Bie | 305 0 205

OF] Taeh | Thain Bic oa w 2005

OF | Mhim | Thain pie | 04 m 205

18 SimgBia Thala Nam S8 TM TT

19] Phage Tring | Bie Ar 2H 28 212

20 | tana] Ninh Phuse” | HC | HT ao

3T] Nai Mat | Thiba Nam 3z a0 212

Cac hỗ nước này ngoài nhiệm vụ cung cắp nước cho 18.310 ha đắt sản xuất, phục

‘vy dain sinh và kinh tế thi còn có nhiệm vụ điều tiết lũ bảo vệ vùng hạ du

Bang 1.2: Diện tích tưới thực tế của các hỗ năm 2012 [3]

Năm | Thôngsốthiếkế | Điệntíchtướihựetếtha)

TT Tênhồchứa | hoàn [Fly | Wert Fới Đông: Hè

thành | (km2) | (10° | (ha) | xuân thu Mùa | cộng

Hồ Suối Lớn 1990 | 8 1,06 | 60 | 95 - 95 190 HồSôngBiu | 2012 | 687 |2378|1300| 307] - | 46 | T72

diện tích lớn đất nông nghiệp bị bỏ hoang làm ảnh hưởng tới nh hình kinh ế, sã hội

“của địa phương.

1.2 Nhu cầu thực tế về nâng cao dung ích hữu ích của hỗ chứa nước Bà Raw

“Theo quy hoạch tổng thể phát triển kinh t - xã hội tinh Ninh Thuận đến năm 2020,

1222/QD-TTG của

thủ tưởng chính phủ phê duyệt ngày 22/7/2011 Theo đồ mục tiêu phát triển kinh tế

im nhìn đến năm 2050, đã được thông qua trong quyết định s

của tỉnh là: Xây dựng Ninh Thuận trở thành điểm đến của Việt Nam trong tương lai,

số hệ thống kết cầu hạ ting đồng bộ, môi trường đầu t, kinh doanh thông thoảng, cókhả năng ứng pho với biển đổi khí hậu và phòng, tránh tiền ti; kinh tế phát triểnnhanh, bén vững theo mô hình kinh tế *xanh, sạch”; chuyển dich cơ cầu kinh tế theohướng công nghiập và dich vụ, sẵn với việc gii am

trường sinh tái, tạo việc lâm, xóa đối giảm nghèo, nâng cao đời ng vật chất, nh

thần cho nhân dân; bảo dim quốc phòng an ninh, giữ vững ổn định chín tị và trt tự

‘an toàn xã hội

Hồ chứa Bà Raw do Công ty cổ phần TVXDTL 3 thiết kế và đã được chủ tịch UBNDtinh Ninh Thuận phê duyệt tại quyết định số 2333/QĐ-UBND ngày 14/6/2007 và đưavào vận hành tử năm 2012 Với nhiệm vụ chủ yếu cung cấp nước tự chảy cho diện tích.đất canh tác 300 ha của xã Loi Hải, huyện Thuận Bắc, cung cắp nước cho khu công

nghiệp Du Long và phục vụ dân sinh, vật nuôi trồng vùng Nhiệm vụ công trình được điều tra tại thời điểm thiết kế, chưa tính đến sự gia tăng diện tích tưới trong quy hoạch.

phát triển khu vue và chưa xét đến việc khu công nghiệp mỡ rộng dẫn đến nhu cầudùng nước gia tăng Ngoài ra do khu vực hạ du thời điểm thiết kế chưa phát triển kinh

tế, vũng dân cư sau đập côn it, nên tiêu chuẩn phòng lũ thấp, vai tồ cắt Ii của hồ

Không nhiều

“rong bối cảnh nỀn kính tế và xã hội dang ngày cảng phát triển, đặc biệt theo quy

hoạch phát triển kinh té trên lưu vực đến năm 2050, nhu cầu sử dụng nước đang gia

tăng cả về số lượng lẫn sự đa dạng trong việc sử dụng nước Nhiệm vụ đặt ra của hồ

Bà Râu là din chuyển sang đảm bảo nhiệm vụ da mục tiêu, đáp ứng tối da các như cầu

sử dụng nước trong lưu vực và hiệu quả cắt giảm lũ cho hạ du,

10

Tinh đến năm 2 50 nhu cầu dùng nước của hồ bao gồm: Nước dùng tuổi cho nông

nghiệp với điện tích hơn 300 ha đất dang canh tác theo quy hoạch: Hỗ có nhiệm vụ cấp,

nước sinh hoạt và phát triển tiéu thủ công nghiệp cho dân cư xã Bắc Phong, xã Phước

Kháng và xã Lợi Hải Nước ding cho phát triển Khu công nghiệp Du Long với tổng diện tích 407 ha Ngoài ra hỗ còn có nhiệm vụ cắp nước duy ti ding chảy mỗi trường, cho du lịch và các hoạt động chan nuôi ở hạ du.

Trước những nhu cầu đó nhiệm vụ cắp nước của hồ chứa bà Rau phải được thay đổi

theo quy hoạch phát triển kinh tế, xã hội trong vùng.

Dé dim bảo an toàn hỗ chứa bà đáp ứng nhiệm vụ mới phù hợp với yêu cầu phát triểnkinh tế xã hội việc nghiên cứu nâng cao mực nước hỗ là điều cấp thiết

1.3 Các vin đề kỹ thuật của đập vật liệu địa phương khi mực nước thiết kế tăng.

1.3.1 Độ bén thắm

Đất nên và hai bên vai công tình thường là loại thắm nước Chỉ trong trường hợp nén

và vai là đá tốt không nứt nẻ, hoặc là đất sét chặt và được xử lý tiếp giáp tốt thì mới có

thể coi như không thắm nước

Khi mực nước thượng lưu trước đặp ting cao so với mục nước thiết kế, sẽ ting chẳnh

lệch mực nước thượng, hạ lưu, tăng gradien thắm - làm giảm sức kháng cắt của đá

đồng sẽ thời gia tăng áp lực nước cho đập Gia tăng chênh lệch mực nước thượng hạ

lưu đập dẫn đến gia tăng thất thoát nước từ hd chứa, gia tăng áp lực lên các bộ phận

sông trình như tường chin, bin dy Đặc biệt có th làm biến hình đất nên và hai bên

ai đập tai khu vục dòng thắm thoát ra, gây nên hiện tượng sụt lún, nghiêng, lật công trình Dòng thắm mạnh hai bên vai công trình khi thoát ra ở hạ lưu có thé làm lay hóa một khu vực rộng, làm ảnh hưởng n định của bờ và điều kiện di lạ, sản xuất ở hạ lưu công trình.

Phá hoại trong thân đập đất thường xây ra do qué tình thắm gây nên Khi mực nước

thiết kế tang lên ác thông số đồng thắm tăng và có xu hướng thắm mạnh qua thân đập

so với mực nước thiết kế ban đầu Ding thắm mạnh trong thân đặp có khả năng gây

xöi môn tạo thành những kênh nhỏ trong thân đập Những, h này từ phía chân dap sẽ phát triển ngược vé phía mặt trước của đập và sẽ gây sụp đỗ đập.

1.3.2 Ôn định trượt.

ap dit là công trình chấn nước có mặt cắt hình thang, mái đốc tương đối thoải, trọnglượng đập lớn, khó có thể bị nước diy trượt theo phương ngang Sự mắt dn định của

trượt

đập chỉ có thể ái hoặc mái cùng với một phin của nên Trong giới hạn của dé

tải này chỉ xem xét đến én định trượt của mái đập.

Khi mực nước thượng lưu đập ing cao so với mực nước thiết kế sẽ dẫn đến việc ding

cao đường bão hia, tăng Gradient thắm trong thân đập, tăng áp lục nước lỗ rỗng làm

giảm sức kháng eit của đất thân, nền đập Khi đó có thể sẽ gây ra hiện tượng trượt sâu

mi đập, nh hưởng lớn đến độ ôn định của đập đắt

Việc đồng thời tăng áp lực nước, giảm khối đắt không bao hòa, tăng Gradient thấm.trong thin dip dẫn đến sự suy giảm cường độ kháng cắt của đắt Điều này dẫn đến sựmắt dn định của mái đập hạ lưu, đồng thời tăng khả năng xối chân khay của dp đắt1.3.3 Ôn định trượt lật ~ Ổn định thắm của trần và cổng

Khi MNDBT tang lên th trăn và cống thường xuyên lâm việc rong trạng thái chịu titrọng lớn hơn so với thiết ké trước đó Hệ số 6n định trượt, lật của tràn giảm xuống.Gradient thắm tăng lên gây ra nguy cơ mắt én định Đặc bit là tai các vị tí tgp xúc

giữa đập và trin, đập và cổng,

‘Tuy nhiên, trong phạm vi giới hạn luận văn chỉ tập trung nghiên cứu về ổn định trượt,

lật tổng thể của đập.

1.34 Ôn định trượt cục bộ của phần đắt đắp sau

Ngoài ôn định trượt tổng thé của đập còn cần xét đến én định trượt cục bộ của phần

‘vat liệu đắp thêm dé nâng cao đập do phần nay được đắp sau nên liên kết kém chặt chèhơn so với các khối vật liệu đã dip trước đó Tính chất cơ lý của lớp vật liệu nảy cũng

khác so với vật liệu hiện hữu.

Dé ning cao ổn định cục bộ thường có một số giải pháp sau:

2

liệu cũ của

~ Chọn loại vit liệu gin giống nhất với vị (Khai thie tại cũng mô vật liệu)

~ Tạo bậc thang trên mái đập cũ để nâng cao hệ số én định

- Sử dụng kết cầu neo hoặc dạng vật liệu cứng khác để liên kết 2 lớp vật liệu (Vi dụ công nghệ Neoweb, neocell)

1.4 Các giải pháp kỹ thu

‘cho đập vật liệu địa phương trên địa bàn tinh Ninh Thuận.

nâng cao dung tích hữu ích của hỒ chứa đã áp dụng

Hình 1-3: Năng lực tích nước của hd chứa sau khi nạo vét

ing dụng: Hồ chứa nước CK7 được xây dựng rên subi Sét nằm trong địa phân 02 xã

Phước Hà và Nhị Hà thuộc huyện Thuận Nam tinh Ninh Thuận Đập của hd CK7 là

dập dit đồng chất, thượng lưu hạ lưu là đã xây, đồng đá tiêu nước hạ lưu Cụm côngtrnh đầu mối hỗ CK” cách thành phổ Phan Rang ~ Thấp Chim khoảng 25 Km,

Được đưa vào vận hành từ năm 1996, với nhiệm vụ công trinh cung cấp tưới nước

phục vụ cho diện tích 100 ha đất canh tic nông nghiệp cho 02 xã ving cao Phước Hà

và Nhỉ Hà của huyện Thuận Nam Diện tích tưới này bằng công trình hỗ chứa nước

'CK7 không đáp ứng được nhu cầu tưới thực tế diện tích cây trồng cần tưới, đồng thời

thi gian sử dụng lâu dit nên đập đã xuống cấp khả năng tưới cũng như điều Htkhông được như hồ sơthiết kể ban dầu

Năm 2014 UBND tinh Ninh Thuận phê duyệt quyết định số 2046/QĐ-UBND ngày

8 CK7, huyện Thuận Nam, tỉnh Ninh Thuận, với diện tích

nạo vét: B x H = (86,29 x 230,30) 20m.

Mặc tiêu đầu tư của công trình là tăng dung tích hỗ chứa, tạo điều kiện thuận lợi cho

19.872,59 mỂ và chiều sâu nạo vét Hạ =

việc điều tiết nước phục vụ sin xuất nông nghiệp, cắp nước sinh host và chăn nui cho

địa bản 02 xã Phước Hà và Nhị Ha,

[Nhigm vụ mối của hồ sau khi cải tạo là cung cấp nước tưới cho 100 ha đắt canh tác lúa

luân canh với thuốc lá vùng kinh tế mới của xã Nhị Hà và cung cấp nước tiếp cho khu.

tưới Ma Rén nhằm đảm bảo tưới cho 500 ha lúa vụ mia và khoảng 100 ha thuốc lá

Hình 1-4: Thượng lưu mái đập hồ CK7 sau khi nạo vết

vé giá vật liệu xây dựng trên địa bản tinh Ninh Thuận, ngăn chặn khai thác cát, si trái

phép gay ảnh hưởng đến chit lượng nguồn nước.

Giải pháp nay cổ ưu điểm lớn là không cần nâng cao các mực nước thiết k, do đókhông ảnh hưởng đến đập và trân dang hoạt động én định

Nhược di

Việc đầu tư ning cấp chưa được đồng bộ và cố định hướng lâu đầi, hàm lượng kỹ

thuật của giải pháp chỉ mang tinh nhất thời Trong tương lai gần vẫn cần phải nạo vét

như mội giải pháp duy tụ bảo dưỡng định kỳ cho hỗ chứa hoạt động ổn định

Khối lượng bùn cát lớn, cần cổ bãi thải, phát sinh thêm vấn đề mỗi trường về bãi thải

‘ban đất,

Kinh phí khá lớn do dung ích nước tăng thêm chỉ bằng dung tích bin cát đã được nạo

vat

Gia pháp nạo vết ling hd trên thực tế chi dp dụng hiệu qua cho một số hỒ vừa và nhỏ

tại các khu vực có lượng mưa thấp như tinh Ninh Thuận, Bình Thuận Thực tế trong

in đây, Ninh Thuận đã tiền hành nạo vét các hỗ chứa nhằm tăng dung tíchtrữ nước gồm các hd nhỏ như Ông Kinh, Phước Nhơn, Suối Lớn, CK7, Phước Trung,

Nước Ngọt

1.4.2 Giải pháp nâng cao trình đập và trần.

Là giải pháp nâng cao ngưỡng trin lim nâng cao mye nước dang bình thưởng, tăng

Khả năng tích nước của hỗ chứa Giải pháp này thường sử dụng với các hỗ có tr chiy

tự do không có của van điều it

Ông dụng:

Hồ Thành Sơn thuộc thôn An Xuâ + xã Xuân Hải, huyện Ninh Hải, tinh Ninh Thuận.

Hỗ được xây dựng vào đầu những năm 1980 Trước đây hồ do nông trường quan lý,

sau này được chuyển giao cho công ty TNHH MTV khai thác công trình thủy lợi Ninh Thuận quản lý và khai thác.

Hồ có diện tích lưu vực F,,=30kmỶ, dung tích toàn phần W=2,053 triệu m’, năng lựctưới hiện trước khi nâng cấp là 120ha Tải qua thai gian đãi sử dụng, hồ đã xuống cắp

nghiêm trong không còn đáp ứng được nhu edu ding nước ngày cảng cao của nhân

dân trong vũng Đặc biệt hd côn cổ nguy cơ mắt an toàn khí có lũ lớn vé, de doa ảnh

hưởng đến an toàn tinh mang và tài sản của người din vùng hạ lưu hồ chứa Để đảm

bio an toàn hỗ chứa đồng thời đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội của địaphương, UBND tinh Ninh Thuận đã cho chủ trương tu sửa hồ chứa nước Thành Sơntheo Quyết định số 1196/QD-UBND ngày 23/6/2007 của UBND tinh Ninh Thuận.Giải pháp kỹ thuật sửa chữa trăn xã It bằng việc p thêm lớp ga cổ thân trn, ngưỡng

trần bằng BTCT dây 20em như vậy sẽ nâng MNDBT của hỗ hiện trạng lên 20em Tuy

nhiễn cao trình đình đập cơ bản không thay đổi nhiễu so với trước khi năng cấp

Nhiệm vụ mới của hỗ Hồ Thành Sơn là nhầm đảm bảo an toàn hỗ chứa, tăng khả năng.

cung cấp nước cho khoảng 200ha ruộng đất canh tác của xã Xuân Hải, hạn chế lũ lụ

tạo cảnh quan môi trường v

Ui điểm:

Tăng dụng tích chia nước của công tình hỗ chứa nước Thành Son,

trường, môi sinh và chất lượng nước của công trình hd, đáp ứng được nhiệm vụ với

‘cia hồ chứa, thúc đẩy phát triển kinh té xã hội trong vùng

Mặt dù biện pháp thi công xây lát chủ yếu bằng thủ công nhưng cổ sự kết hợp cơ giới,

hơn nữa hồ chứa nước Thành Sơn thuộc loại hỗ có qui mô vừa và nhỏ, cụm đầu mỗi

đã được xây đựng, gi pháp thêm lớp gia cổ thân rin có kỹ thuật không quả phúc

tạp nên vấn đề tổ chức thi công có nhiễu thuận Ii

“ii pháp này it thay đổi kết cấu của công tinh dang hoạt động én định hơn so với

giải phấp ấp đụng trực tiếp với đập đắc giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường, gắn iễn

với việc bảo về và khả năng tái tạo ngudn nước,

"Nhược điểm:

VỀ mặt kinh tẾ theo số liệu của thuyết minh Dự án ĐTXD Công trình Hồ Thành Sơnthì tổng giá tiễn đầu tư cho giải pháp thêm lớp gia cổ thân trin là 35.631.573.000đồng, nhưng điện tích tưới tăng thêm chỉ 18 ha, tương đương với suất đầu tr

1.979.531.800, suất đầu tư này quá lớn so với hiệu quả đạt được

Về mặt kỹ thuật làm tang cật nước rn so với thiết kế ban đầu, ảnh hướng trực tip

én kết cầu của các bộ phận sau ngưỡng trần

15 Kết luậ

(Qua phản ích đánh giá, nhiều hồ chứa nước trong nước ti tính Ninh Thuận, hiện nayvẫn chưa phát huy hết năng lực, việc cung cấp điều hòa đồng chảy chưa đáp ứng được

nhu cầu ding nước và giảm nhẹ thiên tai, lượng nước thừa hing nim đỗ ra bién còn

khá lớn, chưa khai thác tối đa nguồn nước đến, trong khi đó nhu cầu dùng nước ngày.

cảng tăng Dé giải quyết mau thuẫn đồ thi ngoài nguồn vốn được đầu tư xây dựng

những hồ đập mới (còn hạn chế), thì việc nghiên cứu nâng cao hiệu qui và quy mô của.

những công trình hiện hữu là thực sự đáng quan tâm trong bồi cảnh phát triển kinh tế

xã hội như hiện nay Đối với những hỗ chứa hiện có việc chưa khai thác, sử dụng hết

tối da năng lực của nó cũng là một vấn đề cắp thiết đòi hỏi phải nghiên cứu, tim hiểu

dé đưa ra biện pháp nâng cao dung tích hữu fh của hỗ chứa, Do đó, nghiên cứu cá

sơ sở khoa học để đễ xuất các giải pháp năng cao dung tích hb chứa nước tại Ninh

lệ thống chứa nước bỏ Ba Riu, sẽ được tác giả trình bày trong

“Thuận, cụ thể là

chương 2 của luận văn

'CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET NÂNG CAP DAP DAT

z1 pháp nâng cắp đập đất để nâng cao dung tích hữu ích

2.1.1 Dip áp trúc thượng lưu

Noi dung giải pháp: Dip thêm một khỗi đắt phía thượng lưu và trên định đập cũ Đập

sau khi sửa chữa được nâng cao và mở rộng v phía thượng lưu.

“Trước khi thi công cần bóc bỏ lớp bảo vệ mái thượng lưu gây lãng phí

~ Quá trình thi công chịu ảnh hưởng của mực nước trong hồ nên thời gian thi công

ngắn, cần tính toán kỹ tiễn độ để không ảnh hưởng đến sự kim việc bình thường của hồ

chứa

Pham vi áp dụng: Giải pháp này ấp đụng thuận lợi cho các công trình có các điều kiện

~ Chưa có bảo vệ mái thượng lưu hoặc có nhưng hư hong, xuống cấp, không phát huytúc dụng, thiết bị chẳng thắm hoạt động kém hiệu quả:

~ Đập thấp, nhỏ, ngắn có thé thi công nhanh trong 01 mùa khô;

18

- Đập có mực nước chết thấp hoặc địa hình dốc, phần dip nằm đưới mực nước chết

- Khối đất dip nằm ở hạ lưu nên qué tình thi công Không chịu ảnh hưởng của nước

trong hỗ, do vậy thời gian thi công dài, có thé chia thành nhiều giai đoạn thi công

+ Không lim ảnh hưởng dén lớp bảo vệ má thượng lưu.

“Nhược điểm:

~ Khối dip đắp nằm ở hạ lưu nên khi chịu ảnh hưởng của áp lục thắm sẽ kém ôn định

hơn trường hợp đầu.

~ Khi đất dip nằm ở hạ lưu nên không cỏ tác dụng ting cường chống thắm cho đập cũPham vi dp dụng: Giải pháp này ấp dung thuận lợi cho các công tình có các điều kiện

san

- Bào vệ mái thượng lưu được xây dưng kiên cổ, thiết bi chống thắm và thết bị tiêu

thoát nước hoạt động tốt

~ Dap lớn, đài, khối lượng đất đp lớn:

- Đập có mực nước chết cao hoặc địa hình thoải, phần đập nằm dưới mực nước chết

nhiều,

2.1.3 Dip dp trúc cả mái thượng lưu và hạ lew

Vội dụng giải pháp: Giải pháp này là sự kết hợp của hai giải pháp được tình bay ởmục 2.1.1 và 2.1.2 Khối đất đắp bao phủ cả mái thượng lưu, hạ lưu và đỉnh đập dat

Hình 3: Giải pháp Dip áp trúc thượng lưu

Vin điền

Khối đất đắp phía thượng lưu ít hơn nên thời gian thi công mái thượng ngắn hơn giải

pháp chi đắp áp trúc mái thượng lưu;

- Đập được nâng cắp toàn bộ nên sau khi năng cấp có sự đồng bộ tốt hơn giữa các bộ

phận phụ của đập như hệ thống tiêu thoát nước, hệ thồng bảo vệ mái thượng-hạ lưu

“Nhược diễn:

~ Toàn bộ thiết bị có sẵn trên hai mái đập đều được dỡ bỏ gây lãng phí và tốn kém

~ Khối lượng thi công thường lớn hơn hai giải pháp trên;

Pham vi áp dụng

~ Đập hiện trạng xuống cấp nghiêm trọng;

- Cao trình định đập mới cao hơn nhiều so với đập cũ, néu chỉ đắp áp trúc thượng lưu

hoặc hạ lưu sẽ không đảm bào về mật kỹ thuật

2.14 Làm tường chắn sống

Nội dung giải pháp: Xây dựng thêm tường chin song trên đỉnh đập Cúc kết cấu mái

thượng lưu và hạ lưu đập đều giữ nguyên

20

NOT mon “Tưởng chắn song

"`

Hình 2-4: Giải pháp sây dụng đập mới

điểm.

~ Không làm ảnh hướng đến hiện trạng mái thượng lưu và hạ lưu đập;

~ Khối lượng thi công i, thời gian nhanh

“Nhược điểm:

Do không mở rộng mặt cắt nên sau khi nâng cấp hệ số én định tổng thể của dip sẽ

giảm:

~ Dung tích hữu ich tăng thêm bị giới hạn do vin đề én định của tường chin sóng, đập,

liên hệ giữa MNLKT và đỉnh đập hiện trạng.

Pham vi áp dụng:

~ Đập còn mới, các hạng mục của đập đều hoạt động tốt

Dung ích yê cầu tăng thêm không nhiều.

2.1.5 Xây dựng đập mới

Nội dụng giải pháp: Xây dụng tuyển đập mới vỀ phía hạ lưu đập cũ và đập cũ có tác

dụng làm đê quây để thi công đập mới.

Hình 2-5: Giải pháp xây dựng đập mới

ir dim: Đập mối thi công có thé kiểm soát tốt chất lượng công trình, thi công độc lập

Không bị gián đoạn bởi mục nước hỗ và Vin đảm bảo cấp nước cho hạ du

“Nhược dim: Chỉ phí đầu tự xây đựng cao

Pham vi dp dụng: Mật số hồ chứa nước đập hiện rang thi công không đảm bio, đã

xuống cấp nghiêm trong không còn khả năng nâng cao hoặc nâng cao sẽ dẫn đến chỉphí xây dựng rt lớn

2.1.6 Giải pháp kết hợp dip áp tric và làm trồng chin sóng

“Mới dụng giải phúp: Kết hợp đắp ép túc mãi đập và xây dựng tường chin sông rên

dình đập:

tít điển: Dip ứng yê tăng cắp đập mà vẫn dim bảo tiết kiệm nhất

Nace điền: Phức tap kh thie kế và thì công:

Pham vi áp dụng: Khi sử dụng các biện pháp ở trên vin chưa đáp ứng được yêu cầunăng cao dung tích hỗ

2.2 Ảnh hưởng của việc nâng cao trình đỉnh đập đắt

Đối với hd chứa nước sau khi đắp nâng cao cao trinh đỉnh đập để tăng dung tích hữu

ích thì mực nước thượng lưu tăng lên, cấu tạo mặt cắt đập thay đổi dẫn đến nguy cơ

đập có thể {in phải kiếm tra làmn định Các hình thức mắt ổn định

~ Mất én định thắm:

Khi mực nước thượng lưu trước đập tăng cao so với mực nước thiết kể, sẽ tăng chênh.lệch mực nước thượng, hạ lưu, ting gradienthim ~ làm giảm sức kháng cắt của đất,

đồng sẽ thời gia tăng áp lực nước cho đập Gia tăng chênh lệch mực nước thượng hạ

lưu đập dẫn đến gia tăng thất thoát nước từ hỗ chứa, gia tăng áp lực lên các bộ phận.công tinh như tường chin, bản diy

~ Mat én định về trượi mái

Khi mực nước thượng lưu đập dâng cao so với mực m thiết kế sẽ dẫn đến việc dâng

cao đường bão hòa, tăng Gradient thắm trong than đập, tăng áp lực nước lỗ rồng làm

giảm sức kháng cất của đất thân, nin đập, Khi đó có thể sẽ gây ra hiện tượng tnt sâumái đập, ảnh hưởng lớn đến độ ổn định của đập đt

- Mất én định về lún

Khi cao trinh đập và mye nước tăng lên dẫn đến ting khối lượng bản thân của đập Do

44 ảnh hưởng đến lần tông thé của đập và nền xung quanh

2.2.1 Tinh toán thắm đối với đập đắt

2.2.1.1 Bài toán thắm,

Đắt được ạo thành bởi các hạt dit, các hạt đắt tự xắp xếp to thành khung cốt đất cónhiễu lỗ rỗng trong lỗ rồng thường chứa nước và khí Như vậy, đắt gdm ba thành phầnvật chat hợp thành: thẻ rin (gồm các hạt dat) là chủ thể, thé long (nước) và thể khí [4].Dưới tác dung của trọng lực, nước cổ thể xuyên qua lỗ rổng trong dit để chuyển động

như hình 22

Hình 2-6: Vận động của nước dưới đất

Sự thắm nước của dit liên quan đến hiệu quả tích nước của đập, cổng và liên quan đến

ẩn định

hiệu quả dẫn nước và tưới nước của kênh dẫn, bên cạnh dé còn liên quan đ

thấm của đất Dòng thắm có khả năng gây mắt én định của khối đắt dẫn đến phá hoại

công trình,

2.2.1.2, Dòng thắm

“Trong dit không bão hod, gradient hút đính đôi khi được xem như thể truyền động của

đồng thắm nước Tuy nhiên, dòng thẳm nước không phụ thuộc chủ yêu và duy nhất vào gradient hút dính Hình 2.3 giải thích ba trường hợp giả thiết ở nơi các gradient áp lực khí và nước được kiểm soát qua một phân tổ đắt không bão hoà tại một cao trình

cổ định, Trong các trường hợp đó, các áp lực hơi nước và khí ở phía bên trấ lớn hơn 4p lực ở phía bên phải.

/ /

- 27 Z7 Ạ

Hình 2-7: Gradien áp lực và i dính qua một phân tổ dit

"Độ hút dính ở bên trái có thể nhỏ hơn ở bên phải (trường hop!) g bên phải (trường

hợp 2) hoặc lớn hơn bên phải (trường hợp 3) Song dù gradient hút dính như thé nào,

để phản ứng lại gra ent áp lực rong các pha riêng bit, khí và nước sẽ thắm từ tráisang phải Ngay cả trong trường hợp 2, nếu có gradient hút dính bằng không khí vànước vẫn thắm

2.2.13, Định ludt Darey cho đất không bao hỏa

Dòng thấm của nước trong đất bão hoà thường được mô tả bằng định luật Darcy.Darey (1856) phát biểu là tốc độ dng nước thim qua khối đất tỷ lệ với gradient cột

1g số tỷ lệ giữa vận ốc thắm của nước và gradient cột nước thuỷ lục được gọi là hệ số

thắm k, Với một loại đắt bão hoà cụ thể, hệ số thắm tương đối là hing sổ Dẫu am

trong phương trình (2.1) biểu thị là các dòng nước thấm chảy theo hướng giảm cột

axl

2.2.1.6 Các phương pháp giải bài toán thẩm

ca Phuong pháp sai phân hữu hạn (PPSPHH).

Là phương pháp rời rac kiểu toán học nó không thay đổi gì miễn tính toán mà chỉ phủ.

lên miễn tinh toán một lưới và nó thay thé một một hàm xác định trong một min liên

tue bằng một him lưới bằng một tập hợp rời rac hữu hạn các điểm có đạo him được

thay thé bằng tỷ số vi phân,

b Phương pháp phần tử hữu hạn

Phương pháp phan tir hữu hạn là phương pháp số để giải các bài toán được mô tá bởi

các phương trình vi phân đạo him riêng cũng với các điều kiện biên cụ th Đây là

phương pháp phổ biến được sử dụng để lập trình nên các phần mềm tinh toán hiện

nay

2.2.1.7 Lara chọn phương pháp giải bài toán thắm và phần mồm tính tin

2.2.18, Lựa chọn phương pháp giải

Biến đổi và giải trực tiếp từ phương trình vỉ phân là phương pháp sổ, ưu điểm nỗi bật

ca phương pháp số là có thể giải được với sơ đồ tổng quất nhất và cho lời giải tươngchính xác với các gi thiết sắt với thu tẾ nhất nhưng bên cạnh đó khối lượng tinh

toán lớn cho nên thường chi phát huy có hiệu quả khi thực hiện trên máy tính điện tử.

Phương pháp số được sử dụng rộng rãi hiện nay là phương pháp Phan từ hữu hạn Đổivới bài toán thắm khi giải bằng phương pháp PTHH cho phép miễn tính toán bao gồmcác loại vật liệu khác nhau và có hình đáng kích thước bắt kỷ,, một điểm quan trong

nữa là biên của bài toắn cổ thể cho được ở nhiễu dang Mặt khác, với sự iến bộ của

phương tiện tính toán là máy tính điện từ, lời giải của bai oán thu được là tương đối thuận tiện.

2.2.1.9 Giải bài toán thấm bằng phương pháp phần we hữu han.

Chia miễn thắm ra thành các phần tử dạng tam giác, tứ giác nổi với nhau ti các điểm

nút

Tinh toán được thực hiện bằng phần mễm VADOSEW của GEO-SLOPE International

Lid Canada

2.2.2 Tinh in định mái đập dắt

2.2.2.1 Bài toán ồn định trượt của mái đốc

Tit cả các mái dée đều có xu hướng giảm độ dốc đốn một dạng ổn định hơn - cuốisảng là chuyển sang nằm ngang Cho nên quan niệm mắt én định của mái đốc là khi

chúng có xu hướng di chuyển và phá hoại (khi khối đất đá thực sự có di chuyển)

“rong thực tế người ta quan sắt được nhiều dang di chuyển (phá hoại) khác nhau,

“Thường phân ra ba dang dĩ chuyển chủ yếu như hình 2-5:

Hình 2.9: Các dang di chuyển của khối đất đá

4 Sự lis b trượt tinh td; e Trae xoay 4 Trượt đồng

Sut lỡ: Dit đá đi chuyển rời xa khỏi chỗ bị gián đoạn (khe nứt, mặt phân lớp dốc, mặt

đứt gy ) Điều kiện phá hoại chủ yếu do sự tng thêm áp lực trong các gián đoạn (ip

lực nước, lực rung động ) (2-5, a).

Trugt: Ở dang di chuyỂn này, khối đất đã cơ bản không bị xáo trộn trong khi bị trượt

theo một mặt xác định Nguyên nhân có sự di chuyển này là do phá hoại cắt doc theomột mặt ở trong khối dit, Thực tế thường có hai hình thức trượt: trượt tịnh tiễn (hình

“Trượt dong: Ở đây bản thân khối trượt bị xáo động và di chuyển một phan hay toàn bộ

như một chất lỏng (2-5, d), Trượt dong thường xảy ra trong đắt yếu bão hoà nước khi

ấp lực nước lỗ rỗng tăng đũ để làm mắt toàn bộ cường độ (độ bền) chống cắt của đấtMặt trượt thực hiu như không có hoặc chỉ biểu hiện từng ức

ĐỂ tính toán ổn định trượt của mái đắt người ta có thể dùng phương pháp phân tích

giới hạn hoặc phương pháp cân bằng giới hạn,

Phương pháp cân bằng giới hạn dựa trên cơ sở giả định trước mặt trượt (coi khối trượt

như một cổ thé) và phan tích trạng thải cân bằng giới hạn cia các phân tổ đt rên mặttrượt giả dịnh trước Mức độ én định được đánh giá bằng tỷ số giữa thành phần lựcchống trượt (do lực ma sát và lực dính) của đắt nếu được huy động hết so với thành

phần lực gây trượt (do trọng lượng, ip lực dit, áp lực nước, áp lực thim ) Hiện đã

có kết quả nghiên cứu cho bai toán ba chiều (Phương pháp của Wike, Lone) tuy nhiên,

trong thực tế nhiễu công trinh có kích thước một chiều khả lớn như: để, đập, tường

chin đất cho nên có nhiễu phương pháp giải quyết đối với bài toán phẳng: Fellenius,

Bishop, Spenser, Janbu.

Phương pháp phân tích giới han dựa trên cơ sở phân tích ứng suất trong công trình

(khối dat dip: đê, đập ) và nền của ching Dùng các thuyết bền: Morh - coulomb,Hill - Tresca, Nises-Shleiker , kiểm tra ôn định cho từng điểm trong toàn miễn Công

trình được coi là mất ổn định khi p hợp các điểm mắt ổn định tạo thành mặt trượt

„ Lý

yy nay do công cụ máy tính

ai quyết vin đề này cần sử dụng các kiến thức của Sức bền vật i

thuyết din hồi và ding phương pháp số để tính toán Ng

phat triển nên phương pháp phần tứ hữu hạn có phần chiếm wu thể,

Phương pháp cân bằng giới han dựa vio mặt trượt giá định trước (cân bằng giới hạn cổ

thé), Để có cơ sở lựa chọn dang mat trượt, thường dựa vào những kết quả nghiên cứu

thực nghiệm và tải liệu quan sắt hiện trường Thực tế thấy rằng hình dạng mặt trượt

phụ thuộc vào nhiều yêu tổ: loại đất, góc đốc, của mái và sự phân bổ các lớp dit đá.Sự.

phân bổ các lớp đất đã nói chung đồng vai trò quan trọng đối với vị trí mặt trượt, thông

thường mặt trượt cất theo lớp đất yêu Nếu nền đất yếu chiều đầy khá nhỏ (so chiềurong đê đập) thi công trình phá hoại do nền bị diy ngang, nếu nền đắt yếu quá diy

sông trinh bị pha hoại do nén bị lần chỗi Phổ biển là để dip trên nén đất yếu bị phi

hoại theo mặt trụ tròn qua nên và thân đập

Tuy nhiên, thực tế côn có nhiều yêu tổ khác nữa cũng ảnh hưởng đến hình dạng mặt

trượt như: tải trọng tác dụng trên bÈ mặt, lực do động đất, áp lực nước lỗ rồng, hiện

tượng nứt né, cho nên cũng có nhiễu quan niệm khác nhau vẻ hình dang mặt trượt

Lịch sử phát triển các phương pháp tính én định mái đất liên quan đến giả định hình dang chính xác.

CCulman (176) giả thiết mặt trượt phẳng qua chân mai dốc, kết quả nhận được không

chính xác.

Collin (1860 - 1890) thực hiện những khảo sát chỉ tiết ở một số mái dốc bị phá hoại và

kết luận mặt trượt có dang gần như mặt trụ tròn.

Vao khoảng (1916) các nhà khoa học Thuy Điển lại phát hiện mặt trượt xắp xi dang trụ tron và phát triển phương pháp tinh toán gọi là phương pháp Thuy Điễn.

Frontart và Risal (1920) để nghị dùng mat trượt dạng xoắn logaric Dang này thích hợp

khi mái đất có độ dốc lớn và chỉ có một loại đắt

Bishop (1950) sử dụng bé mặt trượt trụ trồn và chỉ áp dụng phương trình edn bằng mômen đối với khi trượt và phương trình cân bằng lực theo phương đứng

Janbu (1950 - 1960) sử dụng bề mặt trượt dạng bất kỳ và chỉ ding phương trình cân

bằng lục đối với khối trượt

Morgensten~ Price (1960) sử dung b mặt trượt dạng bit kỹ và áp dụng cả 2 phươngtrình cân bằng lực và phương trình căn bằng mô men

Fredlund (1970) sử dụng bề mặt trượt hỗn hợp và áp dụng cả 2 phương trình cân bằnglực và cân bằng mô men Mặt trượt hỗn hợp gồm một phần là mặt tron và một phần làmặt phẳng,

Boutrups và Siegel (1970) đề nghị sử đụng ý thuyết xác suắt để dạng bề mặt

trượt (nghi là tim bề một trượt ngẫu nhiên) và chỉ áp dụng phương trình cân bằng lực.

Baker va Garber (1977) dùng bề mặt trượt dạng đường cong logarit và ấp dụng cả

phương trình cân bing mô men va cân bằng lực.

Celestino và Dunean (1981) đã sử dung cực tiểu của him nhiều biển để tìm bé mặt

trượt nguy hiểm nhất, nó gồm một loạt các đoạn thẳng.

đầu tiên để nghị phương pháp vi tích phân biến đổi để xác định.Kopacey (1957) là

hình dang và vị trí mặt trượt nguy hiểm.

3.2.2.2 Các phương pháp giải bài toán én định trượt của mái đốc

«a, Phương pháp phân mảnh (Thoi hoặc dải)

+ Nguyên lý chung:

Phương pháp cân bằng giới hạn với mặt trượt giá định trước, tính tin đựa trên

nguyên lý chung là

= Chỉ những điểm dọc theo mat trượt nằm trong trạng thái cân bằng giới hạn,

khối trượt xem như một có thể

- Dang mặt trượt được chọn tuỷ ý theo từng phương pháp cụ thé

- Dựa trên eg sở các phương trình cân bằng tĩnh học đối với toàn khối trượt và đổi với từng mảnh (hỏi) được phân nhỏ để tim hệ số an toàn nhỏ (Fs) Mặt trượt nguy

hiểm nhất sẽ là mặt trượt giả định nào cho hệ số an toàn nhỏ nhất, sẽ tính được bằng cách thử dẫn.

- Khối lượng tính toán là khá nhiều nhưng nhờ sự phát triển của máy tinh nênnhững phương pháp cân bằng giới hạ theo cách phan thôi với mặt trượt ii định trước(goi tt li phương pháp phân mảnh) ngày cing thông dung và phát tiển

+ Những giả thiết chung của phương pháp phân mảnh:

tog ee! G9

~ Sức kháng cắt 1, = (Ø —u, )tgd+(u, —u,

pháp tuyến của một điểm trên mặt phá hoại.

- Hg số an toàn (F,) đối với thành phần lực định bằng hệ số an oàn đối với thành phn

ma sắt, nghĩa à

cơ, 25)

`.

Trong đồ: r,„c„.Ieo, ~ Sức Không cit, lục dính, hệ số ma sit được huy động,

z„seo= Che giả trị cực ban của chúng (huy động hoàn toàn)

~ Sự phá hoại tli phá hoại ct tương ứng tiêu hun phá hoi Mohr - Coulomb

<dinh và ma sát bởi hệ số an toàn (F,)

“Thực ra hai thành phn ma sát và lực dinh có thể ảnh hưởng khác nhau đến độ an toàn,

nghĩa là: z„ = (ø =weoF, + e/E,„ nhưng nếu ding hệ số an toàn đổi với lực din và

ma sắt khác nhau (F, + F.) thì việc tính toán sẽ phức tạp Cho nên người ta đưa ra biểu.

thức hệ số an toàn chung (2-5) Từ biểu thức (2-5) và (2-6) thấy rằng hệ số an toàn

(F,) tong phương pháp phân mảnh còn có ý nghĩa à hệ số làm giảm lực đỉnh và ma

sit của đắt để nó đạt trạng thi cân bằng giới han, Như vậy, ừ bigu thức (26), đối vớimột điễm bắt kỳ nằm trên một mặt trượt giả thiết nào đó mà biết được im ý suất tiếp shi sẽ xác định được hệ số an toin (F.)

= Nếu E, = 1 số nghĩa là cường độ chống cắt (lục dính và ma sát được huy động hế))

nên diễm đó dạt trạng thai cân bằng giới hạn.

~ Nếu F,> 1 thực tế đất đang còn mức độ dự trữ về ma sát và lực đính nên điểm đó còn

n định (nằm trong trang thái cân bằng bền), nhưng khi tinh toán xem như điểm đó đạt

trạng thải cân bằng giới hạn do giảm lực đính và hệ số ma sắt (tg 9) bởi hệ số an toàn.

Œ),

- Nếu F,<1 về lý thuyết thuần tuý để tinh toán, xem như đã ng lực dính và hệ số masit lên bởi hệ số an toàn (E,) để cho điểm đó vẫn còn nằm trong trạng thái cân bằng

giới hạn, nhưng thực tế không có vi nó đã bị phá hoại

+ Xétcho một dã bắt kỹ có chi dài L, dựa theo biễu thức (2-6) tiêu chuẩn phá hoại

lea =wdieo xu, -u reo? có] lle, -uheo xẻ on

7 7,

“Trong đó: T, lục eit (gay trượt) thực t trên dải th ¡ bằng tị số sức khing trượt huy

động (Ty) với hệ số an toàn (E,).

+ Nội dung giải bài toán dn định mái đất theo phương pháp phân mảnh (5)

~ Giả định dang mặt trượt, thường chọn một trong ba dang sau: