nghiên cứu ảnh hưởng của việc đầm chặt không đều khi đắp đến an toàn của đập đất và biện pháp xử lý, áp dụng cho đập ban tiện - hà nội

Tính cấp thiết của đề tài Ở nước ta việc sử dụng vật liệu địa phương cho các công trình thuỷ lợi là rất phổ biến, hầu hết các hồ chứa nước đều có đập được xây dựng bằng vật liệu địa phư

LỜI NÓI ĐẦU

Với sự giúp đỡ của phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa Công trình trường Đại học thuỷ lợi, Viện kỹ thuật công trình-Trường ĐH Thủy lợi, cùng các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đến nay Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của việc đầm chặt không đều khi đắp đến an toàn của đập đất và biện pháp xử lý,

áp dụng cho đập Ban Tiện - Hà Nội ” đã được hoàn thành

Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến các cơ quan đơn vị và các cá nhân

đã truyền đạt kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu đã công bố cũng như sự giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi của lãnh đạo Công ty Tư vấn và Chuyển giao Công nghệ - Trường Đại học Thủy lợi nơi tác giả công tác trong quá trình học tập, nghiên cứu vừa qua

Đặc biệt tác giả xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Chiến người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trong quá trình

thực hiện luận văn này

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy

cô giáo, của các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp gần xa để đề tài nghiên cứu được hoàn thiện hơn

Luận văn được hoàn thành tại Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi

Hà Nội, tháng 2 năm 2013

Tác gi ả

Nguy ễn Văn Chính

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ở nước ta việc sử dụng vật liệu địa phương cho các công trình thuỷ lợi là rất phổ biến, hầu hết các hồ chứa nước đều có đập được xây dựng bằng vật liệu địa phương là đất, đá Đập đất là công trình được đánh giá là bền và chịu chấn động tốt tuy nhiên trong quá trình làm việc do tác động của các yếu tố tự nhiên và yếu tố con người đã xảy ra tình trạng hư hỏng tại nhiều đập đất với các mức độ khác nhau Trong quá trình khai thác sử dụng nhiều đập đã bị sự cố, hư hỏng do một loạt các nguyên nhân: đất đắp đập không đồng nhất, thiếu vật liệu chống thấm, đầm nén không tốt, xử lý tiếp giáp kém, thiết bị thoát nước bị hỏng làm mất ổn định công trình gây ra các thiệt hại lớn trong phạm vi ảnh hưởng của hồ chứa Theo các báo cáo tổng kết trên thế giới công trình thuỷ lợi bị hư hỏng do dòng thấm gây ra là nguyên nhân lớn nhất gây nên sự cố ở các đập vật liệu địa phương chiếm khoảng 35% đến 40% tổng số các nguyên nhân gây ra hư hỏng công trình Đây là một trong những nguyên nhân chính gây trượt mái hạ lưu và giảm độ bền thấm trong thân đập Khi thiết kế đập đất để đảm bảo đập làm việc an toàn về thấm và ổn định thì người thiết kế phải hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến đập như: hình dạng mặt cắt đập, địa chất nền, chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đắp, biện pháp thi công, độ đầm chặt vv Vì

vậy đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của việc đầm chặt không đều khi đắp đến

an toàn của đập đất và biện pháp xử lý, áp dụng cho đập Ban Tiện - Hà Nội ”

sẽ giúp người thiết kế hiểu rõ về tầm quan trọng của độ đầm chặt và từ đó đề xuất được các biện pháp thi công, thiết bị thi công hợp lý đảm bảo đầm chặt đất đắp đập đều, để đảm bảo chất lượng đắp đập và đập làm việc an toàn trong các điều kiện khác nhau; giúp người thi công, người giám sát thi công và các nhà quản lý biết được việc đầm chặt không đều khi đắp đập đất sẽ ảnh hưởng đến an toàn của đập đất, để có các biện pháp thi công, quản lý thi công đập đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

2 Mục đích của đề tài

Chỉ ra được thực trạng và nguyên nhân của việc đầm chặt không đều khi đắp đập đất

Tính toán xác định ảnh hưởng của việc đầm chặt không đều đến an toàn về thấm, ổn định và biến dạng của đập đất

Các biện pháp xử lý để đảm bảo an toàn đập đất

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

3.1.Cách tiếp cận

- Từ thực tế làm việc của các đập mà đặt ra nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu tài liệu lưu trữ về kiểm soát chất lượng đắp đập và bổ sung tài liệu khảo sát hiện trạng

Từ nghiên cứu cho công trình cụ thể để khái quát hóa và khuyến cáo áp dụng cho công trình tương tự

3.2 Phương pháp nghiên cứu

- Tổng hợp các tài liệu đã có về chất lượng đắp đập đất, trong đó tập trung xem xét vấn đề đầm chặt không đều; các biểu hiện mất an toàn của đập do thân đập được đầm chặt không đều

- Khảo sát bổ sung các tài liệu để phục vụ tính toán

- Sử dụng mô hình toán để dự báo khả năng mất an toàn về thấm, ổn định, biến dạng của đập

- Ứng dụng cho công trình cụ thể, nghiên cứu các biện pháp xử lý

- Kết quả nghiên cứu điển hình cho đập Ban Tiện- Sóc Sơn- Hà Nội và biện pháp xử lý

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT

VÀ VẤN ĐỀ KIỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG ĐẮP ĐẬP

1.1 Tình hình xây dựng đập đất ở Việt Nam

Đập đất là một loại đập xây dựng bằng các loại đất hiện có ở vùng xây dựng như: sét, á sét, á cát, cát, sỏi, cuội Đập đất có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả

năng cơ giới hóa cao khi thi công và trong đa số trường hợp công trình xây dựng có giá thành hạ nên loại đập này được ứng dụng rộng rãi nhất ở hầu hết các nước Đập đất là loại đập không tràn có nhiệm vụ dâng nước trong các hồ chứa hoặc cùng với các loại đập và công trình khác tham gia nhiệm vụ dâng nước trong các hệ thống thủy lợi

Đập thường chiếm một vị trí quan trọng trong cụm công trình đầu mối của các

hồ chứa hoặc các công trình dâng nước Để xây dựng các đập trên sông, suối người

ta sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau, trong đó dùng đất để đắp đập khá phổ biến Các loại vật liệu đất có sẵn ở địa phương từ các sản phẩm của bồi tích, sườn tích hoặc phong hóa, như: á sét, sét, á cát, cuội, sỏi, đều có thể dùng cho đắp đập Những ưu điểm của đập đất chúng ta đều đã biết, tuy nhiên trong một số trường hợp đập đất vẫn còn một số tồn tại như:

- Do đập đất có khối lớn nên diện tích chiếm đất vĩnh viễn và chiếm đất tạm thời lớn, ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và môi trường xã hội

- Ở những sông suối có sự chênh lệch mực nước giữa các mùa lớn, khi xây dựng đập đất sẽ không kinh tế do chiều cao đập lớn, công trình tràn lớn

- Ảnh hưởng do mực nước trước công trình rút nhanh đến các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đến áp lực kẽ rỗng trong thân công trình và sự ổn định của mái dốc thượng lưu nói riêng, ổn định tổng thể của công trình nói chung

Bảng 1-1 Thống kê một số đập đất, đá lớn ở Việt Nam

thành

TT Tên hồ Tỉnh Loại Đập Hmax (m) Năm hoàn

Phần lớn các công trình đập đất xây dựng trước năm 1990, thời kỳ đất nước

có nhiều khó khăn, trình độ kinh tế - xã hội nói chung còn thấp, các nhu cầu dùng nước chưa cao, tiêu chuẩn thiết kế còn hạn chế, các nguồn vốn đầu tư cho thủy lợi còn eo hẹp, năng lực khảo sát thiết kế thi công, quản lý còn nhiều bất cập, chưa có kinh nghiệm, nên công trình đã thiết kế và 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 dài khai thác, hầu hết các công trình đều có hư hỏng, xuống cấp hoặc có sự cố Các công trình xây dựng sau năm 190 và

các năm gần đây có nhiều tiến bộ hơn, độ an toàn và bền vững cao hơn, nhưng vẫn

có công trình bị sự cố, do các bài học kinh nghiệm về tồn tại của các công trình trước chưa được tổng kết kịp thời để rút kinh nghiệm, như công trình đập Am Chúa

sự cố năm 1992, Cà Giây năm 1998

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

Chưa an toàn cao về ổn định thấm ở nền và thân công trình Các đập sau một thời gian làm việc đều bị thấm lậu, rò rỉ, uy hiếp an toàn công trình Do thấm gây ra như thấm mạnh, sủi nước ở nền đập Đồng Mô-Hà Tây, Suối Giai -Sông Bé, Vân Trục -Vĩnh Phúc… Thấm mạnh, sủi nước ở vai đập Khe Chè -Quảng Ninh, Pa Khoang-Lai Châu, Sông Mây-Đồng Nai… Thấm mạnh ở nơi tiếp giáp với tràn hoặc cống như đập Vĩnh Trinh -Đà Nẵng, Dầu Tiếng -Tây Ninh… Loại hư hỏng biểu hiện do thấm chiếm khoảng 44,9%

Thiết bị bảo vệ mái hạ lưu chưa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Số đập bị hư hỏng kết cấu bảo vệ mái chiếm 35,4%

Các hư hỏng khác như sạt mái, lún không đều, nứt, tổ mối, … chiếm khoảng 19,7%

Có thể nói đập đất là hạng mục công trình quan trọng nhất ở công trình hồ chứa, những hư hỏng nặng ở đập dễ dẫn tới nguy cơ sự cố hồ chứa

1.2.2 Những tồn tại cần khắc phục

Việc tổng hợp và đánh giá thực trạng làm việc của các đập đất thấy đập đất có những tồn tại cần khắc phục trong quá trình khảo sát, thiết kế, thi công và quản lývận hành như sau:

Phần lớn các công trình được thiết kế trước đây áp dụng các tiêu chuẩn, quy phạm với tần suất thiết kế và mức đảm bảo an toàn thấp và thiếu chỉ tiêu kiểm soát

về chất lượng đắp đập Cụ thể tiêu chuẩn trước đây cấp công trình, tần suất thiết kế được xác định theo TCVN-5060-90 và TCXDVN 285-2002 có mức đảm bảo an toàn nói chung và cho cho đập đất nói riêng thấp hơn theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT 01 cấp

Các công trình đập đất thiết kế trước năm 2005 áp dụng quy phạm thiết kế đập

đất đầm nén QPVN 11-77 chưa có chỉ tiêu thiết kế về độ đầm chặt của đất (hay còn gọi là hệ số đầm nén), từ năm 2005 đến nay tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén 14TCN 157-2005 cũng như TCVN 8216-2009 ban hành mới bổ sung chỉ tiêu độ chặt thiết kế để kiểm soát chất lượng đắp đập

Hệ thống quản lý vận hành chưa đáp ứng được yêu cầu thực tế, như trang thiết

bị để kiểm tra đánh giá hiện trạng công trình còn thiếu và lạc hậu, chủ yếu là đánh giá dựa trên cơ sở lý thuyết và kinh nghiệm của người quản lý, dẫn đến nhiều công trình không nhận biết trước được các dấu hiệu mất an toàn

Còn một vấn đề về kiểm soát chất lượng đắp đập hiện nay là các tiêu chuẩn thiết kế đập đất chưa đưa ra chỉ tiêu và quy trình kiểm soát hệ số thấm của đất thân đập tại hiện trường trong quá trình đắp Theo quy trình, quy phạm, tiêu chẩn hiện nay thì hệ số thấm của đất đắp đập chỉ được lấy mẫu đại diện và thí nghiệm trong phòng sau đó đưa vào mô hình tính, mà chưa có sự đối chứng với thực tế ở hiện trường; Do đó những đập được đắp với đất có mức độ đồng nhất kém thường gây ra những hư hại do dòng thấm gây ra sau một thời gian công trình đi vào khai thác vận hành

Để khắc phục những tồn tại trong thiết kế, thi công của các đập đất thiết kế thi công theo tiêu chuẩn cũ trước năm 2005, các ban ngành hữu quan cần sớm triển khai hệ thống giám sát, kiểm tra, đánh giá một cách toàn diện về mức độ an toàn của các đập đất để sớm phát hiện những ẩn họa gây mất an toàn công trình, từ đó đề

ra phương án ứng xử kịp thời và bổ sung chỉ tiêu kiểm soát hệ số thấm của đập trong quá trình xây dựng vào tiêu chuẩn thiết kế, thi công

1.3 Vấn đề kiểm soát chất lượng đắp đập hiện nay

Mặc dù ngày nay trình độ và công nghệ thi công phát triển, nhưng do thời gian thi công nhanh nên vấn đề kiểm soát chất lượng đắp đập cần phải quan tâm hơn bao giờ hết để quyết định chất lượng đập; Việc kiểm soát chất lượng đắp đập cần tập

trung thực hiện các công việc chính sau:

1 Thực hiện thí nghiệm hiện trường: Để đưa ra các thông số kỹ thuật đầm nén đất đảm bảo độ chặt thiết kế

2 Kiểm tra chất lượng khối đắp trong quá trình thi công: Từng lớp đất đắp phải được kiểm tra độ chặt để đánh giá chất lượng khối đắp đảm bảo yêu cầu thiết

kế Từng loại đất đắp, từng khối đất đắp phải tiến hành thí nghiệm thấm hiện trường

để đánh giá tiêu chuẩn thấm đảm bảo yêu cầu thiết kế thông qua việc so sánh với hệ

số thấm thiết kế

3 Kiểm định chất lượng khi nghiệm thu: Công tác nghiệm thu giai đoạn và hoàn công công tác đắp phải căn cứ vào kết quả kiểm định chất lượng Công tác kiểm định phải thực hiện khoan lấy mẫu khối đắp ở hiện trường mang về phòng để phân tích xác định các chỉ tiêu cơ lý đất đắp và độ chặt, làm thí nghiệm thấm tại hiện trường Căn cứ vào các kết quả thí nghiệm hiện trường và trong phòng tiến hành tính toán kiểm định mức độ an toàn thấm và ổn định đập; khi các kết quả kểm định đạt yêu cầu thiết kế thì mới được nghiệm thu và hoàn công

1.4 Các nội dung nghiên cứu để kiểm soát an toàn đập khi chất lựơng thân đập không đồng đều

Để kiểm soát an toàn đập khi chất lựơng thân đập không đồng đều cần phải nghiên cứu các vấn đề sau:

1 Khảo sát đánh địa hình, địa chất, địa kỹ thuật đánh giá hiện trạng đập (tập

trung đánh giá mức độ không đồng đều của đập)

2 Tính toán và đánh giá an toàn về thấm

3 Tính toán và đánh giá an toàn về ổn định mái đập

4 Tính toán và đánh giá an toàn về ứng suất - biến dạng của thân đập

5 Tính toán, phân tích lựa chọn biện pháp xử lý đập đảm bảo các yêu cầu kinh

tế, kỹ thuật

CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT, THU THẬP TÀI LIỆU PHỤC VỤ CHO ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CỦA ĐẬP ĐẤT

2.1 Các tài liệu về hiện trạng của đập

2.1.1 Khảo sát thực tế tại hiện trường

Quan sát và chụp ảnh hiện trạng đập, kiểm tra bên ngoài các bộ phận của đập đất, quan sát các khu vực nghi ngờ có ẩn họa, như các vị trí thấm ở hạ lưu hoặc các

vị trí đập bị biến dạng

2.1.2 Khảo sát địa hình

- Yêu cầu chung: Khảo sát địa hình, thể hiện đầy đủ các yếu tố tương quan giữa địa hình, địa vật, hình dạng, kích thước của đập, đảm bảo đủ tài liệu để phục

vụ tính toán, đánh giá an toàn đập

- Tiêu chuẩn áp dụng: Tuân thủ theo TCVN8478:2010 Công trình thủy lợi- Yêu cầu về thành phần, khối lượng khảo sát địa hình trong các giai đoạn lập dự án

và thiết kế công trình thuỷ lợi và các quy trình quy phạm hiện hành về khảo sát địa hình

- Nội dung khảo sát: Đo vẽ hiện trạng khu vực xây dựng đập gồm, do vẽ bình

đồ tỉ tệ 1/500 đường đồng mức 0,5m; đo vẽ cắt dọc đập; đo vẽ cắt ngang đập khoảng cách giữa các mặt cắt 20÷50m

2.1.3 Khảo sát địa chất

- Yêu cầu Chung: Khảo sát địa chất để đánh giá tổng thể hiện trạng địa chất thân và nền đập; Xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất thân đập, xác định những vị trí

có dấu hiệu về ẩn họa trong thân và đập

- Tiêu chuẩn áp dụng: Công tác khảo sát địa chất phải tuân thủ theo TCVN8478:2010 thành phần, khối lượng khảo sát địa chất trong các giai đoạn lập

dự án và thiết kế công trình thủy lợi và các tiêu chuẩn, quy trình quy phạm hiện hành về chuyên môn công tác khảo sát địa chất

- Nội dung khảo sát:

Lập mặt cắt địa tầng của mặt cắt dọc, ngang đập

Xác định được các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền và đất đắp đập

Xác định chỉ tiêu thấm của nền và của vật liệu đắp đập

Tất cả các công tác khảo sát địa chất: khoan, đào hố, thí nghiệm hiện trường, lấy mẫu, bảo quản mẫu, vận chuyển mẫu, gửi mẫu phân tích, thí nghiệm trong phòng đều phải được tuân thủ nghiêm ngặt theo các quy trình, quy phạm, tiêu chuẩn ngành hiện hành

Báo cáo địa chất trong đó mô tả các đặc điểm địa chất của khu vực và các hạng mục công trình

Các mặt cắt địa chất phải thể hiện đầy đủ, chính xác địa tầng

Số hóa toàn bộ số liệu trên máy tính, lưu trên đĩa và cấp cho bộ phận tính toán Cần có biện pháp kỹ thuật để đảm bảo an toàn lao động cũng như các an toàn

2.2 Thu thập các tài liệu lưu trữ về khảo sát, thiết kế, thi công và nghiệm thu đập 2.2.1 Tài liệu khảo sát đập

- Thu thập các tài liệu khảo sát địa hình giai đoạn thiết kế để làm cơ sở đối chiếu những thay đổi về hiện trạng khu vực đập

- Thu thập các tài liệu khảo sát địa chất các giai đoạn lập dự án và thiết kế làm

cơ sở xem xét khảo sát bổ sung và đối chứng với kết quả khảo sát bổ sung

2.2.2 Tài liệu thiết kế đập

Cần thu thập các hồ sơ thiết kế ở bước TKKT và TKBVTC gồm:

- Các báo cáo chính, thuyết minh chung

- Báo cáo chuyên đề tính toán thủy văn

- Báo cáo chuyên đề tính toán thủy công (đặc biệt quan tâm đến các mục tính toán thấm, ổn định, ứng suất biến dạng đập)

- Báo cáo chuyên đề thiết kế tổ chức thi công

- Các bản vẽ thiết kế thi công đập

2.2.3 Tài liệu thi công và nghiệm thu đập

Cần phải thu thập toàn bộ các tài liệu thi công và nghiệm thu đập gồm:

- Tài liệu thí nghiệm hiện trường

- Các biên bản nghiệm thu thành phần công tác thi công đập

- Các kết quả thí nghiệm xác định chất lượng của từng lớp đất đắp

- Các biên bản xử lýkỹ thuật hiện trường

- Kết quả kiểm định chất lượng khi nghiệm thu

- Kết quả kiểm định sự phù hợp về chất lượng thi công đập

- Các bản vẽ hoàn công đập

2.3 Các tài liệu quan trắc đập

Cần thu thập các tài liệu quan trắc sau:

- Tài liệu quan trắc thấm

- Tài liệu quan trắc ứng suất, biến dạng đập

2.4 Các phương pháp khảo sát bổ sung tài liệu về chất lượng thân đập

2.4.1 Phương pháp địa vật l ý

Để bổ sung tài liệu về chất lượng thân đập hiện nay các đơn vị khảo sát thường kết hợp giữa phương pháp địa vật lý kết hợp với phương pháp khoan xuyên lấy mẫu thí nghiệm

Phương pháp địa vật lý được thực hiện trước để xác định các vị trí dị thường trong thân đập sau đó sử dụng phương án khoan xuyên lấy mẫu thí nghiệm xác định chất lượng thân đập

Các phương pháp địa vật lý như thăm dò điện, địa chấn, từ, trọng lực, phóng

xạ đã được ứng dụng rộng rãi trong công tác thăm dò địa chất ở nước ta

Phương pháp địa vật lý bằng Rađa địa thám là phương pháp mới bắt đầu áp dụng ở Việt Nam từ năm 1999 bởi Viện vật lý địa cầu có trụ sở nhà A8, 18 Hoàng

Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội; nay phương pháp này được áp dụng phổ biến trong công tác khảo sát bổ sung tài liệu chất lượng thân đập

2.4.1.1 Phương pháp Rađa xuyên đất

Phương pháp Rađa xuyên đất là phương pháp địa vật lý dựa trên nguyên lý của sự lan truyền sóng điện từ trong môi trường đất đá Khi máy Rađa phát ra sóng điện từ tần số cao truyền xuống môi trường đất đá, khi sóng gặp các ranh giới vật chất có hằng số điện môi khác nhau nó sẽ phản xạ quy trở lại mặt đất và được ăng ten thu lại truyền tín hiệu về máy thu (máy tính), bằng phần mềm phân tích tín hiệu chuyên dụng cho biết các vị trí nghi ngờ có ẩn họa trong thân đập

Hình 2.1- Ảnh khảo sát bằng Rađa xuyên đất

2.4.1.2 Phương pháp đo sâu điện đối xứng

Phương pháp đo sâu điện đối xứng là phương pháp địa vật lý dựa trên nguyên

lý đo điện trở suất của đất, đá; Mỗi loại đất đá có một độ dẫn điện khác nhau và người ta đo giá trị điện trở suất của đất đá để xác định độ dẫn điện của chúng Điện trở suất phụ thuộc vào thành phần thạch học, độ rỗng, độ bão hòa các chất lưu trong đất đá, nhiệt độ và áp suất, đối với từng loại đất đá và khoáng vật chúng có một hằng số điện trở suất khác nhau

Khi máy đo sâu điện đối xứng phát ra dòng điện có cường độ lớn dòng điện

truyền qua môi trường đất đá khi gặp địa tầng khác nhau thì có hằng số điện trở khác nhau nó sẽ hiển thị trên máy đo tại hiện trường và kỹ sư thực hiện tại hiện trường ghi vào sổ mẫu lập sẵn tại hiện trường sau đó chuyển về phòng sử dụng phần mềm máy tính chuyên dụng lập các mặt cắt địa chất

Hình 2.2- Ảnh khảo sát bằng máy đo sâu điện đối xứng

2.4.2 Phương pháp khoan xuyên và thí nghiệm

2.4.2.1 Khoan xuyên lấy mẫu

Đây là phương pháp truyền thống khảo sát địa chất công trình, phương pháp này dùng máy khoan xuyên vào đất và lấy mẫu đưa về phòng thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất để đánh giá phân loại đất và lấy các chỉ tiêu cơ lý phục vụ tính toán

Hình 2.2- Ảnh khoan xuyên khảo sát đánh giá chất lượng thân đập

2.4.2.2 Thí nghiệm đổ nước hố khoan

Tiến hành thí nghiệm đổ nước hố khoan để xác định hệ số thấm của đất thân đập tại hiện trường

Hình 2.3: Ảnh thí nghiệm đổ nước trong hố khoan

2.3 Kết luận chương 2

Công tác khảo sát, thu thập tài liệu là bước quan trọng trong công tác đánh giá

an toàn đập, vì có khảo sát kỹ lưỡng thì mới có số liệu đáng tin cậy để phân tích và

đánh giá an toàn đập với kết quả tốt

Căn cứ vào kết quả thu thập khảo sát người đánh giá an toàn đập có thể xem xét lại các chi tiết sai khác giữa bản thiết kế với hồ sơ hoàn công và mức độ ảnh

hưởng tới hệ số an toàn, đồng thời kiểm tra lại được quá trình xây dựng nhằm phân tích một cách khoa học những diễn biến trong quá trình thi công ảnh hưởng đến an toàn đập như thế nào; kiểm tra các vấn đề: tính hợp lý của kết cấu, ổn định của công trình, các vấn đề về thấm, xói nền tương ứng với các tổ hợp tải trọng có thể xảy ra Căn cứ vào kết quả thu thập khảo sát người đánh giá an toàn đập lập được các giả thuyết và mô hình hóa được các bài toán, tính toán xác định được mức độ an toàn đập, xác định được các nguyên nhân ảnh hưởng tới an toàn đập, từ đó đề xuất được phương án kinh tế, kỹ thuật xử lý đập đảm bảo an toàn

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CÁC CƠ SỞ ĐỂ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN ĐẬP

KHI ĐẤT ĐẮP CÓ CHẤT LƯỢNG KHÔNG ĐỀU 3.1 Các tiêu chuẩn kỹ thuật sử dụng trong đánh giá an toàn đập đất

- QCVN 04-05:2012/BNNPTNT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia công trình thủy lợi - các quy định chủ yếu về thiết kế

- TCVN 8216-2009: Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén

- TCVN 8297-2009: Công trình thủy lợi- Đập đất- Yêu cầu kỹ thuật trong thi công bằng phương pháp đầm nén

- TCXD 161-1987 Công tác thăm dò điện trong khảo sát xây dựng

- Các quy định quản lý chất lượng công trình thuỷ lợi

- Các quy phạm, tiêu chuẩn hiện hành khác có liên quan

- Sổ tay đánh giá an toàn đập

3.2 Phương pháp tính toán và đánh giá an toàn về thấm

3.2.1 Phương pháp tính toán thấm

Thấm trong công trình thuỷ lợi là sự lan truyền nước trong môi trường xốp từ nơi có đầu nước cao đến nơi có đầu nước thấp Thấm là một trong những nguyên nhân cơ bản gây nên các sự cố về đập trên những phương diện sau:

- Gây mất nước hồ chứa

- Phát sinh áp lực thủy động, làm mất ổn định mái đập

- Gây xói ngầm trong thân và nền đập, đặc biệt là mái hạ lưu phần tiếp xúc giữa lõi và bộ phận lọc tiêu nước

- Dòng thấm cũng là một yếu tố gây nên sự thay đổi về trạng thái ứng suất và biến dạng trong thân và nền đập

Để giải các bài toán thấm cơ bản thường dùng các phương pháp sau:

- Phương pháp nghiên cứu lý luận gồm có 2 phương pháp: phương pháp cơ học chất lỏng và phương pháp thủy lực

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: dùng mô hình để xác định những đặc trưng của dòng thấm; Phương pháp này gồm có những loại chính sau đây:

+ Phương pháp tương tự điện-thuỷ động

+ Phương pháp thí nghiệm bằng khe hẹp

cơ sở tính toán thấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH)

3.2.1 1.Nội dung cơ bản phương pháp phần tử hữu hạn

Phương pháp PTHH là một phương pháp rất tổng quát và hữu hiệu cho lời giải chính xác đối với các bài toán kỹ thuật khác nhau Từ việc phân tích trạng thái ứng suất, biến dạng trong các kết cấu công trình thủy lợi, xây dựng dân dụng, giao thông v.v đến các bài toán của lý thuyết trường như: lý thuyết truyền nhiệt, cơ học chất lỏng, thủy đàn hồi, khí đàn hồi, điện - từ trường v.v

3.2.1.2 Trình tự giải bài toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn

- Chia miền tính toán thành nhiều miền nhỏ gọi là các phần tử

Các phần tử được nối với nhau bằng một số hữu hạn các điểm nút Các nút này có thể là đỉnh các phần tử, cũng có thể là một số điểm được quy ước trên cạnh của phần tử

- Rời rạc hoá miền xác định:

Trình tự tính toán của phương pháp PTHH được nghiên cứu đầy đủ trong bài toán thấm ổn định phẳng Cần phải xác định sự phân bố cột áp dưới đập, gradient thấm và tổng lưu lượng dòng thấm Ở đây cột áp được xem là hàm chưa biết H Mặt trơn của hàm H được xấp xỉ bằng một bộ các mảnh mặt phẳng tam giác dạng i’, j’, k’ như hình 3.1 xác định trên miền con tam giác i, j, k thuộc miền nghiên cứu trong

mặt phẳng xy

Vị trí mặt phẳng trong không gian được xác định đơn trị bằng 3 điểm không nằm trên một đường thẳng Hiển nhiên là để xấp xỉ mặt hàm trơn H bằng các mảnh mặt phẳng thì các phần tử hữu hạn i, j, k phải là phần tử tam giác

I'z

Ix

K'

y

KjJ'

Hình 3.1: Minh hoạ mặt hàm xấp xỉ H của phần tử

Độ sai lệch của mặt phân mảnh xấp xỉ so với mặt trơn thực tế sẽ càng lớn khi

độ cong của mặt trơn càng lớn và kích thước phần tử càng lớn Từ đó rút ra quy tắc

cơ bản xây dựng lưới các phần tử là làm dầy đặc lưới tại những nơi có gradient hàm cần tìm cao, chẳng hạn như các cột áp

Công cụ toán học của phương pháp PTHH đảm bảo đưa ra bài toán tích phân phương trình vi phân song điều hòa về phép giải hệ thống các phương trình đại số tuyến tính, trong đó giá trị cột áp tại các nút phần tử hiện diện như là các ẩn số

Do giới hạn lời giải của bài toán thấm dừng trên cơ sở định luật Darcy

Cơ sở của phương pháp PTHH để giải bài toán thấm dựa trên nguyên lý biến phân mà phiếm hàm được chọn là:

L=

2 2

Trong đó Kx, Ky lần lượt là các hệ số thấm theo phương x,y

Trong phạm vi của mỗi phần tử giả thiết một dạng phân bố xác định nào đó của hàm cần tìm Đối với bài toán thấm thì hàm xấp xỉ có thể là hàm cột nước Thường giả thiết hàm xấp xỉ là những đa thức nguyên mà hệ số của nó được gọi là các thông số Trong phương pháp PTHH, các thông số này được biểu diễn qua các trị số của hàm và có thể là trị số của đạo hàm của nó tại các điểm nút của phần tử Dạng đa thức nguyên của hàm xấp xỉ phải được chọn đảm bảo để bài toán hội tụ Nghĩa là khi tăng số phần tử lên khá lớn thì kết quả tính toán sẽ tiệm cận đến kết quả chính xác

Ngoài ra hàm xấp xỉ của bài toán thấm được chọn phải đảm bảo tuân theo định luật Darcy Song để thoả mãn chặt chẽ tất cả các yêu cầu thì sẽ gặp nhiều khó khăn trong việc lựa chọn mô hình và lập thuật toán giải Do đó trong thực tế người ta phải giảm bớt một số yêu cầu nào đó nhưng vẫn đảm bảo được nghiệm đạt độ chính xác yêu cầu

Dựa vào phương trình cơ bản của bài toán nghiên cứu để tìm các đại lượng khác Đối với bài toán thấm sử dụng định luật Darcy để tìm trường lưu tốc thấm, trường gradient thấm, lưu lượng thấm v.v

3.2.1.3 Giải bài toán thấm bằng phương pháp PTHH [13]

Đo đặc thù của đập vật liệu địa phương, thường có chiều dài lớn hơn nhiều so với chiều cao, do vậy việc nghiên cứu bài toán thấm trong phạm vi luận văn này chỉ dừng lại ở mô hình bài toán phẳng, thấm ổn định Lúc đó có thể cắt một đoạn đập dài bằng đơn vị để nghiên cứu như hình 3.2 dưới đây:

S

S S

- Tại các điểm nút i, j, k của các phần tử, các giá trị cột áp bằng Hi, Hj, Hk và chúng được xác định bằng phương trình (3.4) khi x, y lần lượt bằng xi, yi, xj, yj, xk,

yk Hệ thức này có thể viết dưới dạng ma trận:

He = Me α (3.5) + Trong đó: He = {Hi, Hj,Hk}- là véc tơ cột áp ở điểm nút của phần tử

yj xj

yi xi

11

1

; α = { α1; α2; α3}T ;

+ Trong đó T: véc tơ chuyển trí

- Giải hệ phương trình tuyến tính (3.5) đối với véc tơ α:

α = Me-1

He = ae He (3.6)

k j i

k j i

c c c

b b b

a a a

jk i

j k k j

x S c

y S b

y x y x

2 1 2 1

) (

2S

1

ki j

k j j k

x S c

y S b

y x y x

2 1 2 1

) (

2S

1

ij k

i j j i

x S c

y S b

y x y x

2121

)(

2S

1

=

++

=

++

x bj ajNj

yci

x bi aiNi

- Từ (3.12) và (3.13) có được:

e e k j i

cH H c c c x H

bH H b b b x

2 2

)()

(2

L

1

(3.16) + n: số phần tử trong miền xét

- Điều kiện cực tiểu của phiếm hàm L:

23 22 21

13 12 11

k k k

k k k

k k k

F F F

F e

- Véc tơ Fe chỉ được xác định các nút trên biên

- Điều kiện biên: Trên hình 3.2 có các điều kiện biên trong bài toán thấm không áp

định, nó còn là một ẩn số cần tìm Trong tính toán phải dùng phương pháp lặp để xác định đường này Trình tự tiến hành như sau: Đầu tiên xác định đường bão hoà thấm bằng một phương pháp đơn giản nào đó hoặc tự giả thiết Như vậy ta tạm thời xác định được miền tính toán Tiếp tục dời rạc hoá miền tính toán này bằng lưới các phần tử Giải bài toán với lưới phần tử này xác định được véctơ H tại các điểm nút của các phần tử Kiểm tra điều kiện biên (S5) bằng cách so sánh giá trị Hi tại các điểm nút trên đường bão hoà, với toạ độ Zicủa điểm đó Nếu chúng thoả mãn điều kiện biên (S5) với sai số ε cho trước là được, tức là:

+ n: phương pháp tuyến tiết diện đang xét

+ Jn: gradient thấm tại tiết diện xét theo phương n

3.2 2 Phương pháp đánh giá an toàn về thấm

3.2.2 1 Xác định đất xói ngầm và đất không xói ngầm

a Phương pháp thứ nhất [13]

Nếu: 0,77 Do max > d min → Đất xói ngầm (3.28)

Nếu :0,77 Do max < d min → Đất không xói ngầm (3.29)

+ Giới hạn sử dụng hệ số không đều hạt [13]

- Đối với đất không xói ngầm

ηcp1 – Là hệ số không đều hạt trung bình

3.2.2 2 Xác định gradien tới hạn J th của các loại đất [13]

a Đối với đất không dính

g min

mg , nd : Đường kính nhỏ nhất của hạt vật liệu không dính (cát sỏi v.v )

dtv : Đường kính hạt tạo vòm của đất

ϕ 0 : Hệ số vận tốc tới hạn

ϕ0 = d

v b

θ – Góc giữa phương của Gradien thấm J và lực trọng trường

ξ – Hệ số Clicte = 0,14 ÷0,15 phụ thuộc vào độ chặt của đất, lấy bằng 0,41 đất chặt ít, lấy bằng 0,15 đất rất chặt

B P P

1

10

)1(

)55(

Trong đó :

B = 3 - 8

X = 1 + 1,28 lg ηđ

ηđ – Là hệ số không đều hạt ứng với P = 10%

Đối với đất xói ngầm

Dxn =

))

.((

1 min

x d

c c tt

K

g m J

νϕ

β

(3.48)

3.3 Phương pháp tính toán và đánh giá an toàn về ổn định mái đập

3.3.1 Phương pháp phân tích giới hạn

Dựa trên cơ sở phân tích ứng suất trong toàn miền của công trình và nền của chúng Dùng các thuyết bền như: Morh-Coulomb, Hill-Tresca, Nieses-Shleiker, kiểm tra ổn định cục bộ tại mỗi điểm trong toàn miền Công trình được coi là mất

ổn định khi tập hợp các điểm cục bộ bị mất ổn định làm thành một mặt trượt liên tục

3.3.2 Phương pháp cân bằng giới hạn

3.3.2.1 Cơ sơ của phương pháp

Phương pháp cân bằng giới hạn dựa trên cơ sở giả định trước mặt trượt (mặt trượt có thể là trụ tròn, hỗn hợp hoặc bất kỳ), coi khối trượt như một cố thể và phân tích trạng thái cân bằng giới hạn của các phân tố đất trên mặt trượt giả định trước Mức độ ổn định được đánh giá bằng tỷ số giữa thành phần lực chống trượt so với thành phần lực gây trượt Hiện nay có nhiều phương pháp giải quyết đối với bài toán phẳng như Bishop, Spenser, Janbu

Trong phạm vi luận văn này tác giả phân tích ổn định mái đập theo phương pháp Bishop

3.3.2.2 Nguyên lý chung

Với mái dốc có hình dáng phức tạp, nhất là trường hợp mái dốc không đồng chất, mái đất do nhiều lớp tạo thành thì việc tính toán trọng lượng và xác định trọng tâm khối trượt sẽ rất khó khăn Mặt khác trong trường hợp này do áp lực pháp tuyến

và cường độ chống cắt phân bố không đồng đều trên mặt trượt càng làm cho việc phân tích ổn định mái dốc theo phương pháp cung trượt trụ tròn đơn giản trở nên khó khăn hơn

Để khắc phục khó khăn trên khi phân tích ổn định mái dốc, người ta thường chia khối trượt thành nhiều thỏi theo phương thẳng đứng tiếp đó tính mô men chống trượt và gây trượt đối với tâm trượt O của mỗi thỏi rồi tổng hợp lại để tính hệ số ổn định F theo công thức:

GT

CTM

M

F = (3.49)

3.3.2.3 Tóm tắt phương pháp tính ổn định theo Bishop

- Giả thiết của phương pháp:

0

0'

R R

N T W

i

i i

x

αi

iW

li

Ni

Ti

iP

Pi+1

Wi

iW

Wi

iWα

C l cos W u b tg

mF

Wi: trọng lượng bản thân dải thứ i

Ni: lực pháp tuyến trên đáy của dải có chiều dài li

αi: góc giữa tiếp tuyến với đáy dải i và phương ngang

ui: ứng suất trung hòa tại điểm giữa của độ dài cung trượt licủa dải thứ i

Vì trong công thức tính hệ số ổn định FS có hệ số ổn định FS trong mαi dùng phương pháp tính thử dần để xác định vị trí mặt trượt nguy hiểm nhất và hệ số an toàn nhỏ nhất Cần giả thiết nhiều mặt trượt khác nhau, ứng với mỗi mặt trượt, bằng cách thử dần xác định được hệ số an toàn K tương ứng Vị trí mặt trượt nguy hiểm nhất là vị trí có hệ số an toàn K thấp nhất Đập đảm bảo ổn định theo quy đinh khi

Kminmin > [KCP]

3.4 Phương pháp tính toán và đánh giá an toàn về ứng suất - biến dạng của thân đập

Có rất nhiều phương pháp tính toán xác định ứng suất biến dạng trong đập vật liệu địa phương Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng, trong đó phương pháp phần tử hữu hạn giải được các bài toán có biên phức tạp, phản ánh đúng với

thực tế sự làm việc của nền, vật liệu đắp đập và cho kết quả có độ chính xác cao Với phương pháp này ta có thể nghiên cứu được bài toán nền dị hướng và trong trường hợp đang thi công, bài toán nhiệt, bài toán có xét đến ảnh hưởng của động đất,

Mặc dù khối lượng tính toán lớn, nhưng với sự phát triển của máy tính điện tử

đã giúp ta giải bài toán một cách dễ dàng, thuận lợi hơn Hơn nữa, phương pháp này ngày càng được sử dụng rộng rãi vì những ưu việt của nó, với miền tính toán bao gồm các loại vật liệu khác nhau và có hình dáng kích thước bất kỳ, biên của bài toán có thể phức tạp

Trong phạm vi luận văn này tác giả chọn phương pháp phần tử hữu hạn làm

cơ sở để tính toán và đánh giá an toàn về ứng suất - biến dạng của thân đập

3.4 1 Cơ sở của phương pháp PTHH để giải bài toán [1]

Bài toán phần tử hữu hạn phân tích dựa trên hai nguyên lý cơ bản sau:

v u Y v Z w dS X

dV w Z v Y u

3.4 1.2 Nguyên lý cực tiểu thế năng

Xét một vật thể có thể tích V cân bằng dưới tác dụng của tải trọng và điều kiện biên

Tổng thế năng của hệ (thế năng biến dạng và thế năng của tải trọng):

(u v w)dV (Xu Yv Zw)dV (X u Y v Z w)dS W

J

sp

v v v v

3.4 2.1 Các giả thiết cơ bản, phiếm hàm thế năng

Bài toán phẳng của lý thuyết đàn hồi bao gồm hai trường hợp riêng của ứng suất biến dạng:

Trạng thái ứng suất phẳng và trạng thái biến dạng phẳng, nhưng cả hai trường hợp, tất cả các trạng thái của ứng suất biến dạng chỉ phụ thuộc vào hai toạ độ

x, y và các phương trình cơ bản của hai loại bài toán này chỉ khác nhau ở phương trình vật lý, cụ thể là chúng khác nhau ở các hệ số đàn hồi

Đối với bài toán ứng suất phẳng chính là bài toán đối với một tấm chỉ tác dụng của tải trọng theo chiều dày của tấm Do tấm rất mỏng lại chịu lực theo phương song song với mặt của tấm và không biến đổi theo chiều dày nên có thể coi các ứng suất cũng thay đổi theo chiều dày, tức là:

;0

2 / 1 2

/ 1 2

xy y y x

xε σ ε τ γ dV p u p v dS

σ2

1

(3.57) Với các véc tơ chuyển vị, ứng suất, biến dạng tương ứng là:

( ) ( )

y x u

τσ

γε

ε

Với giả thiết đàn hồi biến dạng phẳng thì quan hệ giữa ứng suất và biến dạng theo quan hệ sau:

0 1

0 1

−

=

) 1 ( 2

2 1 0 0

0 1

1

0 1

1

) 2 1 )(

1

(

) 1 (

v v v

v

v v

v v

v E

−

= 1

y x

u=α1+α2 +α3 v =α4+α5x+α6y (3.63)

Véc tơ chuyển vị:

e e

M V

1000

0001

αααααα

y x

y x

j j

i i

k k

j j

i i

e e e

y x

y x

y x

y x

y x

y x

x A

U

1000

1000

1000

0001

0001

0001

e e e e

e A U N U M

(3.67) Trong đó Ne: hàm dạng của phần tử

ji ik kj

þi ki jk

e e e

y y y x x x

x x x

y y y S N

0 0 0 2

ik ij e

y y

x x S

T e T

e e

S

T e

Pdl N PdS N F

DBtS B K

(3.74)

Với t là chiều dày của phần tử

Thay biểu thức của D và B vào (2-23) xác định được ma độ trận cứng của

phần tử tam giác phẳng có ba điểm nút

46 45 44

36 35 34 33

26 25 24 23 22

16 15 14 13 12

K K K

K K K K

K K K K K

K K K K K

K

S

t c K

e e

xøngèi

§

(3.75)

Các thành phần có giá trị như sau

ij jk jk ii

ij jk ij jk

jk ik ik jk

jk ik ik jk

jk jk

ij jk jk

ii

ij jk ij jk

ki jk jk

ik

jk ik jk

ik

jk jk jk jk

jk jk

y y y x

K

x y y x c K

y y x x K

y x y x c

K

y x

K

y x y

x c K

y x y y

K

y x y

x c K

y x y

y K

y x y x c K

x y

K

26

2 25

24

2 23

2 2

22

2 16

15

2 14

13

2 12

2 2

11

λλλλλλλλλλλ

2 56

2 2 55 46

2 45

2 2

44

2 36 35

2 34

2 2

33

ij ij

ij ij ij ij

ij ij

ij ik ik ik

ij ik ij ik

ik jk

ij ik ik ij

Þ ik ij ik

ik ik ik ik

ik ik

y x K

x y y x c K

x y K

x y y x K

x y y x c K

y x

K

y x y

x c K

y x y y K

y x y x c K

x y

K

λλλλλλλλλλ

3.4.2.3 Phương trình cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn

Theo nguyên lý cực tiểu thế năng:

Đây là hệ phương trình cơ bản của phương pháp PTHH

Trong đó: K: là ma trận cứng của toàn kết cấu của hệ

F: Véc tơ tải của toàn kết cấu của hệ

∆: Véc tơ chuyển vị nút của toàn kết cấu

3.4.2.4 Giải hệ phương trình cơ bản

Sau khi thiết lập được hệ phương trình cơ bản của bài toán ta xử lý điều kiện biên và giải hệ phương trình trên bằng phương pháp khử Gause Sau khi giải ta xác định được những chuyển vị nút và sử dụng các phương trình của lý thuyết đàn hồi (3.68) và (3.71) để tìm ra nội lực và biến dạng

3.4 3 Các mô hình vật liệu

Trong cơ học đất có rất nhiều mô hình vật liệu khác nhau: Mô hình đàn hồi tuyến tính, mô hình đàn dẻo, mô hình đàn hồi phi tuyến, mô hình mũ, mô hình lưu tuyến Do thời gian có hạn tác giả chỉ đề cập đến hai mô hình vật liệu là mô hình đàn hồi tuyến tính và mô hình đàn hồi dẻo

3.4 3.1 Mô hình môi trường biến dạng đàn hồi tuyến tính

Mô hình đàn hồi tuyến tính là mô hình tuân theo quy luật Hoocke có biến dạng tỷ lệ thuận với ứng suất hình 3.5 Các tham số của mô hình này là: Mô đun đàn hồi E, hệ số poisson ν

c0

c

Hình 3.5 Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng được thể hiện theo công thức:

xy

y

x

v v v

v

v v

v v

v E

γεετ

σ

σ

1 2

2 1 0 0

0 1

1

0 1

1

2 1 1

1

3.4 3.2 Mô hình môi trường biến dạng dẻo lý tưởng

Mô hình này là sự tổng quát hoá của môi trường đàn hồi và dẻo cứng có tính

ma sát trong Các thông số đặc trưng cho mô hình này là: Mô đun đàn hồi E, hệ số Poison ν, góc ma sát trong ϕ, lực dính C

Nếu ứng suất trong môi trường không vượt quá giới hạn (Vòng tròn Mohr nằm dưới đường bao phá hoại τ=C+σtgϕ) thì liên hệ giữa ứng suất và biến dạng được

mô tả bằng định luật Hooke:

xy

y

x

v v v

v

v v

v v

v E

γεετ

σ

σ

12

2100

01

1

01

1

211

Trong mô hình tính toán đất được giả định có độ dẻo tăng dần (Hill, 1950) Khi vật liệu bắt đầu hoá dẻo thì biến dạng gia tăng của vật liệu sẽ gồm hai thành phần biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo:

{ } { } { }dh d

d d

{ }dh { } { }d

d d

d d

d d

γε

εε

Chỉ có thành phần ứng suất đàn hồi mới làm thay đổi ứng suất trong thân đập

Sự thay đổi đó được tính theo công thức:

d D

{ } ( { } { }d )

d d D

Quỹ tích của điểm hoá dẻo được mô tả bằng một hàm số gọi là hàm dẻo Trong đồ án giả thiết hàm dẻo chỉ phụ thuộc vào trạng thái ứng suất trong miền vật liệu Công thức tổng quát của hàm dẻo là:

Đạo hàm H ta có:

xy y y x x

d

H d

H d

H

τ

σσ

σ

∂+

∂

∂+

σ

H D H

D H

σσ

D H H D

* Xác định hàm H

Theo lý thuyết của Mohr - Coulomb vật liệu sẽ bị biến dạng dẻo khi vòng tròn Mohr tiếp xúc với đường τ=C+σtgϕ Phương trình của tọa độ điểm này có thể viết dưới dạng:

2

sin 2

3 1 3

cos33

3 2

3 3 cos 3

1

J J

σσ

H J

J

H I

I

H

2 1

cos

3cossin3

13

sin2

13sin

2 2

2 2

1

πθϕ

πθθ

πϕϕ

πθϕ

J J

H

J J

H

I

H