Giáo trình tổng hợp cơ bản những biện pháp để biết tính chất của các loại đất phần 1 ppt

Đập bê tông và bê tông cốt thép trên nền mềm Biên soạn: PGS.TS Nguyễn Phương Mậu Đập tràn bê tông trên nền mềm khác với đập bê tông trên nền đá ở những điểm sau: đập trên nền mềm thườn

Chương 2 Đập bê tông và bê tông cốt thép

trên nền mềm

Biên soạn: PGS.TS Nguyễn Phương Mậu

Đập tràn bê tông trên nền mềm khác với đập bê tông trên nền đá ở những điểm sau: đập trên nền mềm thường có đáy rộng hơn, do sức kháng trượt của nền nhỏ và tải trọng đơn vị cho phép bé Do đó, việc xây dựng các đập cao trên nền mềm thường tốn kém và nhiều khi

đập này, cần xem xét kỹ các đặc trưng địa kỹ thuật của vật liệu nền

2.1 Đặc điểm địa chất nền và công tác chuẩn bị

Theo thành phần hạt, đất được chia ra thành các loại phụ thuộc vào kích thước hạt:

+ Đá tảng: có kích thước lớn hơn 300 mm ;

+ Hạt sét: có kích thước nhỏ hơn 0,002 mm ;

+ Hạt mịn: tập hợp của hạt bụi và hạt sét ;

+ Hạt thô : các hạt có kích thước lớn hơn hạt bụi ;

+ Đất hữu cơ : đất có di tích thực vật và động vật ;

+ Đất hạt mịn : đất, gồm hơn 50% trọng lượng là những hạt có kích thước nhỏ hơn 0,08

mm ;

+ Đất hạt thô: đất, gồm hơn 50% trọng lượng là những hạt có kích thước lớn hơn 0,08mm ;

+ Đất cuội sỏi: đất hạt thô, trong đó thành phần chủ yếu là các cuội sỏi ;

+ Đất cát : đất hạt thô, trong đó thành phần chủ yếu là các hạt cát ;

+ Đất bụi : đất hạt mịn, trong đó hàm lượng sét chiếm ít hơn 20% trọng lượng của thành phần hạt mịn ;

+ Đất sét: đất hạt mịn, trong đó hàm lượng sét chiếm hơn 20% trọng lượng của thành phần hạt mịn ;

+ Đất rời : đất, trong đó độ bền chống cắt chủ yếu phụ thuộc vào lực ma sát giữa các hạt ;

+ Đất dính: đất, trong đó độ bền chống cắt gồm lực ma sát giữa các hạt và lực dính giữa các hạt :

Giỏo trỡnh tổng hợp cơ bản những biện phỏp

để biết tớnh chất của cỏc loại đất

+ Tính nén: khả năng biến dạng của đất dưới tác động của lực nén ;

+ Giới hạn chảy: hàm lượng nước ở ranh giới quy ước giữa trạng thái dẻo và trạng thái chảy của đất ;

+ Giới hạn dẻo: hàm lượng nước ở ranh giới quy ước giữa trạng thái dẻo và trạng thái cứng của đất

I Đặc tính của đất dính

Đất sét được đặc trưng nổi bật bởi tính dẻo của nó Độ dẻo của đất sét phụ thuộc vào hàm lượng sét (d<0,002mm) có mặt ở trong đất, độ ẩm và các đặc tính của khoáng vật Góc

Khi các mảnh vụn tập trung nhiều, đất chứa sét trở thành nhóm sét bột kết - điển hình cho lớp đất dày của trầm tích nước biển nông Bột kết ximăng (than bùn) gọi là đá than bùn, sét bị cứng hoá và ximăng hoá sét (đá sét)

Nền đất sét có những đặc trưng sau đây: khả năng chịu nén dưới tác dụng của tải trọng phụ thuộc vào độ ẩm, khi độ ẩm tăng thì cường độ giảm; có tính trương nở khi độ ẩm tăng;

hệ số thấm rất nhỏ, khả năng thay đổi đặc trưng của đất thông qua trao đổi ion với nước trung bình xung quanh, tồn tại sức căng do lực dính phân tử của các hạt có đường kính rất nhỏ

- Đất bồi tích bị lún lớn do đó khả năng chịu tải rất nhỏ Độ ẩm trong đất bồi tích có

đạt đến 20cm/m

- Đất than bùn được tạo ra trên nền bãi lầy, đầm lầy và trên đất ngập nước, loại đất này

Việc xây dựng các đập bê tông trên nền đất trầm tích thường rất khó khăn, do đó người

ta chỉ xây dựng các đập có cột nước thấp trên nền đất loại này với điều kiện là phải đưa ra

được các giải pháp đặc biệt để đầm nén nền khi độ dày của lớp trầm tích mỏng (giải pháp này được sử dụng trong thi công đập tràn của nhà máy thuỷ điện Kakhov trên sông Đniepr) Khi đập được xây dựng trên nền than bùn, người ta cũng xử lý tương tự như trên

Để tránh các biến dạng và lún lớn của các bộ phận của đập và của các tường chuyển tiếp chắn nước trên nền mềm, bên cạnh việc cần thiết giảm tải trọng tác dụng lên nền ta còn

II Đặc tính của đất không dính

Đất không dính nhìn chung được chia thành cát và đất có kích thước lớn Như đã được

đề cập trước đây, đất này là đất chứa các mảnh vỡ tàn tích, đá vỡ, mảnh vỡ, đá dăm và cuội sỏi

Đá ruđaceous của thời kỳ kỷ đệ tứ và tiền kỷ đệ tứ luôn luôn bị xi măng hoá bởi các lớp khác Đá vỡ ximăng hoá được gọi là dăm kết, cuội kết Hạt cuội sỏi bị xi măng hoá gọi là

“gravelite” Đá ruđaceous thường là đá vỡ, tàn tích của các loại khoáng vật khác nhau Chúng chứa hơn 50% các mảnh vỡ có d>10mm Các thông số khác của chúng là: góc nội

Các loại đất không dính có các đặt trưng khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện hình thành của chúng Tuy nhiên chúng có một điểm chung điển hình là không có lực dính

Nhóm cát và cát mịn hay được gọi là cát chảy chứa các mảnh vụn có kích thước từ 0,25

Cát chảy được sử dụng trong nền đập có cột nước thấp khi các giải pháp sau được tiến hành: một bản cừ được bố trí toàn bộ dọc theo đường viền thấm, nền phải được tăng cường

và gia cố bằng phun phụt vữa hoá học

2.2 Thiết kế đập bê tông trên nền mềm, đường viền thấm của đập

Trong thiết kế đập, giải pháp được coi là hợp lý nhất là giải pháp có thể thoả mãn các yêu cầu về cường độ, ổn định của đập và nền, đưa ra được phương pháp thi công có lợi nhất trong điều kiện cụ thể, đáp ứng các yêu cầu về mặt vận hành, có giá thành rẻ nhất

Đập bê tông trên nền đất có mặt cắt lớn nhằm đảm bảo sự phân bố ứng suất đồng đều trên toàn bộ mặt tiếp xúc của nền với công trình

I Các bộ phận của đập: các bộ phận của đập có thể chia làm hai phần:

1 Phần dưới: đặt sâu trong nền đất, chẳng hạn như bản đáy móng, bản đáy sân

thượng, hạ lưu, bể tiêu năng và tường chống thấm của bể tiêu năng, lỗ thoát nước bể tiêu năng, cừ chống thấm v.v

2 Phần trên: bố trí phía trên bản đáy, chẳng hạn như phần tràn nước, các trụ pin và

Về nguyên tắc đập trên nền mềm thường có đường viền thấm phát triển theo phương ngang và các bộ phận được thiết kế nhằm triệt tiêu năng lượng thừa xả về hạ lưu công trình

và đảm bảo cho đáy lòng sông không bị xói lở và bào mòn ảnh hưởng đến sự ổn định của

đập

Việc xây dựng các đập khối lớn tương đối dễ dàng (trọng lượng của đập được quyết

định phụ thuộc vào các điều kiện ổn định và sức kháng cắt) Còn các đập rỗng (đập có trọng lượng nhẹ hơn) cần ít khối lượng bê tông nhưng lại cần hàm lượng thép cao hơn Để đảm bảo an toàn ổn định cho đập rỗng, ta cần tiến hành thêm một số biện pháp thi công, điều này làm cho việc xây dựng đập trở nên phức tạp hơn Vì vậy, khi xây dựng đập, người ta phải so sánh các giải pháp thay thế khác nhau để tìm ra giải pháp tối ưu (xây đập khối lớn hay xây đập rỗng)

a)

b)

Hình 2-1 Đập tràn trên nền mềm và các bộ phận của nó

(a) mặt cắt dọc; (b) mặt bằng; 1 lớp bảo vệ sân phủ bằng sét; 2 các tấm gia cố; 3 trụ; 4 cửa van sửa chữa và cầu giao thông; 5 cửa van chính; 6 thân đập; 7 hành lang thoát nước trong thân

đập; 8 bản đáy tiêu năng; 9 sân sau; 10 hố xói sân sau; 11 đá hộc xếp sân sau; 12 tầng lọc ngược;

13 lỗ thoát nước; 14 cừ thép

Hình 2-2 mô tả các mặt cắt của đập tràn trên nền đất được xây dựng ở Nga trong các giai đoạn khác nhau Với cùng một độ chênh lệch cột nước thượng hạ lưu (25m), các đập

ràng là việc lựa chọn đập khối lớn hay đập rỗng và mức độ giảm trọng lượng của đập phụ thuộc vào các yếu tố kinh tế và kỹ thuật điển hình của khu vực xây dựng

4

1 2

12

11

7 6

5 3

13

a) e)

Hình 2-2 Một số đập tràn trên nền mềm được xây dựng ở Liên xô

từ năm 1929 đến 1954

Hình 2-3 Đập Đáy được xây dựng ở tỉnh Hà Tây – Việt Nam

1929

1935

1948

1950

1951

1954

1949

1929

14.80 14.00

3.00

7.00

12.30

-2.00

Đất sét chống thấm

2.60

143.30

5.00

R=200

350 100

Ø 60

80

100

50

1 a1

1 a1

1 a1

1 a1

1 a1