nghiên cứu, tính toán và đánh giá ảnh hưởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực và áp dụng cho đập tân mỹ tỉnh ninh thuận

Bộ Giáo dục và đào tạo Bộ Nông nghiệp và PTNT Trờng đại học Thuỷ lợi Đỗ Danh tuyên nghiên cứu, tính toán và đánh giá ảnh hởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực và áp dụng cho đập tân mỹ tỉnh ninh thuận Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hà Nội - 2010 Bộ Giáo dục và đào tạo Bộ Nông nghiệp và PTNT Trờng đại học Thuỷ lợi Đỗ Danh tuyên nghiên cứu, tính toán và đánh giá ảnh hởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực và áp dụng cho đập tân mỹ tỉnh ninh thuận Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành : xây dựng công trình thuỷ Mã số : 60-58-40 Ngời hớng dẫn khoa học: PGS. TS Nguyễn danh oanh Hà Nội, 2010 Mẫu trang phụ bìa luận văn (sau trang bìa) Bộ Giáo dục và đào tạo Bộ Nông nghiệp và PTNT Trờng đại học Thuỷ lợi Họ và tên tác giả luận văn Tên đề tài luận văn Chuyên ngành: Mã số: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Ngời hớng dẫn khoa học: 1. 2. Hà Nội, 2007 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010 1 LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “Nghiên cứu tính toán và đánh giá ảnh hưởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực” được hoàn thành với kết quả còn nhiều khiêm tốn, tác giả hy vọng đóng góp được một phần nhỏ bé cho việc nghiên cứu, thiết kế xây dựng các công trình thủy lợi - thủy điện ở nước ta. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Danh Oanh (Viện Năng Lượng Việt Nam) đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn thủy công, thi công, Khoa sau đại học, Khoa công trình - Trường đại học Thủy lợi, Trung tâm Thủy điện( nay là Viện Thuỷ điện và Năng Lượng tái tạo) - Viện khoa học Thủy lợi, công ty tư vấn xây dựng Thuỷ Lợi 1 (HEC1) đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và thu thập các tài liệu, thông tin khoa học kỹ thuật, đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho bài luận văn. Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn. Do trình độ và thời gian có hạn nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các Thày cô giáo và các bạn đồng nghiệp. Tác giả xin trân trọng cảm ơn! Hà nội, ngày 20 tháng 11 năm 2010 Tác giả Đỗ Danh Tuyên Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010 2 PHẦN MỞ ĐẦU 1.Ý nghĩa thực tiễn, sự cần thiết Với địa hình nằm trải dài theo hình cong chữ S, phía Tây là đồi núi cao, phía Đông là các vùng đồng bằng lớn ven biển, Việt Nam là một trong những nước có hệ thống sông, suối dày đặc. Đây là một tiềm năng lớn để xây dựng và phát triển các công trình thủy điện, thủy lợi phục vụ cho công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, góp phần vào quá trình phát triển xã hội, cải thiện đời sống nhân dân. Hiện nay chúng ta đã và đang xây dựng nhiều công trình thủy lợi, thủy điện có quy mô lớn mà công trình xả lũ là đập bê tông trọng lực với tính ưu việt của nó. Với công trình có cột nước cao, điều kiện địa chất tốt, trên nền đá, tiêu năng sau tràn sử dụng hình thức mũi phun là biện pháp tiêu năng vừa an toàn, vừa kinh tế, luôn được ưu tiên hàng đầu. Ở Trung Quốc hình thức này được sử dụng tới 85%, ở các nước khác khoảng 75% và ở Việt Nam đại đa số các công trình thủy điện loại lớn và vừa được ứng dụng loại tiêu năng mũi phun (60÷70%), như: công trình thủy điện Hòa Bình, thuỷ điện Sơn La, thuỷ điện Tuyên Quang, thuỷ điện Quảng Trị, thuỷ điện Ialy, thuỷ điện Cửa Đạt, thuỷ điện Tả Trạch, thuỷ điện Sông Hinh, thuỷ điện Sê San 3, thủy điện Sông Tranh 2, Nguồn năng lượng dư thừa của dòng nước xả qua đập tràn là rất lớn, nếu không có biện pháp tiêu năng sẽ tạo nên những chế độ nối tiếp thủy lực phức tạp, ảnh hưởng trực tiếp đến ổn định của công trình dâng nước và phía hạ lưu công trình tràn. Như vậy hạng mục công trình tràn xả nước là một trong những yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả làm việc của tổng thể một dự án thủy lợi, thủy điện. Tuy nhiên với công trình xả có quy mô lớn thì việc gây xói lở ở hạ lưu công trình và hình thành hố xói sau đập tràn là không thể tránh khỏi, nó sẽ Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010 3 ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của công trình tháo và toàn bộ công trình. Nếu chúng ta nghiên cứu, tính toán và dự báo trước được mức độ ảnh hưởng của hố xói hình thành sau tràn vận hành đến tính ổn định của đập tràn thì hiệu quả kinh tế mang lại là rất cao và đảm bảo tính ổn định trong suốt quá trình vận hành của tràn. Vì vậy đề tài “Nghiên cứu tính toán và đánh giá ảnh hưởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực” là hết sức cần thiết, có nghĩa đối với khoa học và thực tiễn. 2. Mục tiêu, phương pháp và phạm vi nghiên cứu 2.1. Mục đích của đề tài Phân tích, tính toán ổn định lật, trượt và ứng suất nền khi có sự hình thành hố xói sau công trình tháo lũ và đánh giá ảnh hưởng về hình dạng và kích thước của chúng đến ổn định của đập bê tông trọng lực. 2.2. Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu tổng quan về các quy trình quy phạm, phương pháp tính toán - Ứng dụng tính toán cho công trình cụ thể 3. Bố cục của luận văn Chương 1: Tổng quan về tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực. Chương 2: Tính toán dự báo xói sau đập vận hành dưới tác động của dòng phun. Chương 3: Tình hình nghiên cứu tính toán ổn định đập bê tông trọng lực. Chương 4: Nghiên cứu ổn định đập bê tông trọng lực khi có xét đến sự hình thành hố xói sau đập vận hành Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010 4 Mục lục 27TChương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC 27T 5 27T1.1 Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực trên thế giới27T 7 27T1.2 Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực ở Việt Nam27T 13 27T1.3. Công trình tháo lũ và nối tiếp thuỷ lực hạ lưu.27T 17 27TKết luận chương 127T 21 27TChương 2: TÍNH TOÁN DỰ BÁO XÓI SAU CÔNG TRÌNH THÁO LŨ DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA DÒNG PHUN 27T 22 27T2.1.Các hình thức tiêu năng27T 22 27T2.2 Quá trình xói lở nền đá dưới tác động của dòng phun27T 23 27T2.3. Phương pháp tính toán xác định hình dạng hố xói27T 25 27T2.4. Tính tính tiêu năng cho công trình tháo lũ ở thuỷ điện Tân Mỹ27T 28 27TKết luận chương 227T 37 27TChương 3: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC27T 37 27T3.1. Khái quát27T 38 27T3.2. Các phương pháp tính toán kiểm tra ổn định đập bê tông trọng lực27T 47 27T3.3.Những vấn đề tồn tại trong tính toán kiểm tra ổn định đập bê tông trọng lực27T 61 27TKết luận chương 327T 67 27TChương 4: TÍNH ỔN ĐỊNH ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC CÔNG TRÌNH THÁO LŨ TÂN MỸ 27T 68 27T4.1.Mục đích nghiên cứu27T 68 27T4.2.Tính toán ổn định đập bê tông trọng lực công trình tháo lũ Tân Mỹ khi không xét đến sự hình thành hố xói sau đập 27T 68 27T4.3.Nội dung của phương pháp phân tích ổn định đập bê tông trọng lực khi có xét đến hố xói sau đập vận hành 27T 76 27TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ27T 90 27TTµi liÖu tham kh¶o27T 93 Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010 5 Danh mục bảng biểu 27TBảng 1-1 :Một số công trình đập bê tông lớn ở Trung Quốc27T 12 27TBảng 1-2 :Một số đập bê tông lớn được xây dựng ở Việt Nam trước 194527T 13 27TBảng 1-3 :Một số đập bê tông lớn được xây dựng ở Việt Nam những năm gần đây27T 15 27TBảng 1-4 :Tần suất lũ thiết kế các công trình thủy điện (TCVN-285-2002)27T 17 27TBảng 1-5: Tần suất lũ thiết kế các công trình thủy điện của Trung Quốc27T 18 27TBảng 2 - 1: Bảng thông số kỹ thuật hệ thống thủy lợi tân mỹ27T 29 27Tphương án kiến nghị chọn (dự án đầu tư)27T 29 27TBảng 3-2: Chỉ tiêu hiệu ích kinh tế dự án hệ thống thủy lợi Tân Mỹ27T 31 27TBảng 2- 3: Các phương án tính toán kích thước hố xói27T 32 27TBảng 2-4:Kết quả tính toán Lx với các góc nghiêng của mũi phóng27T 34 27TBảng 2 - 5: Kết quả tính toán hx với các hệ số xói27T 35 27TBảng 3-4: Tiêu chuẩn đánh giá an toàn về ổn định tổng thể và ứng suất cho phép của đập. 27T 56 27TBảng 3-5: Kết quả tính kiểm tra ổn định đập theo hệ số dự trữ27T 64 27TBảng 4-1:Tổng hợp kết quả tính toán các lực tác dụng lên đập27T 72 27TBảng 4-2 Tổng hợp kết quả tính toán các lực tác dụng lên đập27T 73 27TBảng 4-3: Tổng hợp kết quả tính toán các lực tác dụng lên đập27T 74 27TBảng 4-4: Tổng hợp kết quả tính toán ổn định đập tràn khi không xét đến sự ảnh hưởng của hố xói 27T 75 27TBảng 4-5: Các trường hợp tính toán hố xói27T 79 27TBảng 4-6: Tổng hợp kết quả tính toán các lực tác dụng lên đập27T 80 27TBảng 4-7: Tổng hợp kết quả tính toán các lực tác dụng lên đập27T 81 27TBảng 4-8: Tổng hợp kết quả tính toán các lực tác dụng lên đập27T 82 Danh mục hình vẽ 27THình 1-2: Dấu vết của đập Jawa27T 7 27THình 1-3 :Đập Chambon, Pháp27T 8 27THình 1-4 :Mặt cắt ngang đập Chambon27T 9 27THình 1-5 :Tốc độ phát triển đập từ năm 1900 đến năm 200027T 9 27THình 1-6 :Tốc độ xây dựng đập trên thế giới trong thế kỷ 2027T 10 27THình 1-7 :Tỷ lệ % phân bố đập trên thế giới27T 10 27THình 1-8 :Phân bố theo thể loại27T 11 Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy [...]... 2m, phớa thng lu p cú mt lp chng thm p c m bo n nh bi khi t p phớa h lu cú h s mỏi m = 1,0 n nm 54 - 64 sau Cụng Nguyờn, Subiaco thuc Italy Ngi ta ó cho xõy mt con p cao 40m, rng 13,5m v di 80m õy l p trng lc cao nht trong s 3 chic c xõy vo thi La Mó c i Italy v tn ti cho n nm 1305 Vo nhng nm 284 sau cụng nguyờn, cú rt nhiu p trng lc c xõy dng khu vc bỏn o Iberian, Bc Phi v Trung ụng, nhng ngi La... t nh hng sau vn hnh, nh s hỡnh thnh ca h xúi sau cụng trỡnh thỏo Nờn ti nh hng tp trung nghiờn cu vo n nh trt ca p khi cú xột s hỡnh thnh h xúi sau trn vn hnh phõn tớch v ỏnh giỏ s nh hng ca h xúi n s n nh ca cụng trỡnh T ú cú th cú nhng cỏch nhỡn ỳng n v c ch mt n nh ca p bờ tụng trng lc Chuyờn ngnh Xõy dng cụng trỡnh thy Lun vn thc s k thut 22 Khúa 2007 - 2010 Chng 2: TNH TON D BO XểI SAU CễNG... TRèNH TN M TNH NINH THUN 2.1.Cỏc hỡnh thc tiờu nng 2.1.1 Tiờu nng dũng ỏy Hỡnh thc ny thng dựng vi cụng trỡnh cú ct nc thp, nn t (xem hỡnh 2-1) Hỡnh 2-1: S xỏc T 3 4 nh chiu sõu b khi tiờu nng dũng ỏy T 3 4 2.1.2.Tiờu nng dũng mt Dũng chy ca hỡnh thc ny trng thỏi chy mt Kinh nghim cho bit, hiu qu tiờu nng mt so vi tiờu nng ỏy khụng kộm hn nhiu, nhng chiu di sõn sau ngn hn, chiu dy ca sõn sau cng bộ hn... 1.1 Tỡnh hỡnh xõy dng p bờ tụng trng lc trờn th gii [5] p trng lc c cho l u tiờn trờn th gii c xõy dng ti Jordan tờn l p Jawa, xõy vo khong 3000 nm trc Cụng nguyờn p Jawa cú chiu cao 4,5m, di 80m l u mi ca mt h cha nc lm nhim v cung cp nc cho khong 2000 ngi Hỡnh 1-1:Bn h thng cp nc Jawa Hỡnh 1-2: Du vt ca p Jawa Nhng vt tớch cũn li cho thy kt cu bờn trong p gm hai tng xõy khộp kớn, gia c p t to thnh... Khúa 2007 - 2010 T nm 1945 cho n 1975, do c im t nc b chin tranh nờn vic u t xõy dng cỏc cụng trỡnh thy li b hn ch, nhng ó cú nhng tiờu chun v thit k v thi cụng bờ tụng thy cụng, cng cú mt s p trn thp c xõy dng trong thi k ny nh p trn thy in Thỏc B, p trn thy in Cm Sn, a NhimKhụng cú nhiu p bờ tụng c xõy dng trong thi k ny nhng cỏc kt qu nghiờn cu ó l nn tng quan trng, khi u cho quỏ trỡnh phỏt trin cụng... trong bng 1.6, ngoi ra tiờu nng phũng xúi c gim thp so vi l thit k cho cụng trỡnh chớnh Theo [6] l thit k tiờu nng phũng xúi: vt kin trỳc cp I l thit k 100 nm (1%), vt kin trỳc cp II l thit k 50 nm (2%), vt kin trỳc cp III l thit k 30 nm ng thi cũn cn phi xột trng hp bt li ca con l thp hn tiờu chun l thit k cú kh nng xut hin, bo m cho cụng trỡnh vn hnh bỡnh thng v an ton Bng 1-5: Tn sut l thit k cỏc... trung Chuyờn ngnh Xõy dng cụng trỡnh thy Lun vn thc s k thut Khúa 2007 - 2010 10 vo khong thi gian sau nm 1949 (trc nm 1949 Trung Quc ch cú 22 p ln), cỏc nc khỏc l M khong 6.575, n 4.291, Nht Bn 2.675 v Tõy Ban Nha khong 1.196 p Hỡnh 1-6:Tc xõy dng p trờn th gii trong th k 20 Nhật 6% Các nước khác 23% Mỹ 14% ấn Độ 9% Tây Ban Nha 2% Trung Quốc 46% Hỡnh 1-7:T l % phõn b p trờn th gii Hin nay p bờ tụng... Thim Tõy, ngi ta ó cho xõy dng h thng thy li Zhibo (nm 453 Chuyờn ngnh Xõy dng cụng trỡnh thy Lun vn thc s k thut Khúa 2007 - 2010 11 tr.CN) v Dujiangyan (nm 219 tr.CN) vi p dõng bng ỏ xõy cao 3,8m rt ni ting Hỡnh 1-8:Phõn b theo th loi Hỡnh 1-9:Phõn b theo chiu cao n u th k XX, nhng p bờ tụng c xõy dng vựng ụng Bc cựng vi nhng p dõng bng ỏ xõy cp nc sinh hot v mt s p t ly nc ti Cho n nm 1949 mi ch... mụi trng Ban qun lý d ỏn ngnh Nụng nghip v PTNT Ninh Thun: thc hin hp phn gii phúng mt bng, n bự di dõn v tỏi nh c c) Thi gian lp d ỏn Thi gian: t thỏng 1/2007, d kin hon thnh vo thỏng 12/2007 2.4.1.2 Nhng cn c lp d ỏn u t Cn c vo quyt nh s 432/Q - BNN KH ngy 08/02/2007 ca B NN & PTNT phờ duyt cng b sung kho sỏt thit k lp DAT h thng thy li Tõn M, tnh Ninh Thun Cn c quyt nh s 1587/Q - BNN KH ngy... Tõn M, tnh Ninh Thun Hp ng kinh t v kho sỏt thit k lp DAT h thng thy li Tõn M s 93/H - XD ngy 06/04/2005 gia Ban chun b u t B NN & PTNT v Cụng ty T vn xõy dng Thu li Vit Nam 2.4.1.3 Gii thiu chung v d ỏn a) Bn v trớ vựng d ỏn Chuyờn ngnh Xõy dng cụng trỡnh thy Lun vn thc s k thut Khúa 2007 - 2010 29 b) Túm tt nhng d kin v d ỏn nờu trong cỏc quy hoch lu vc ó c duyt 1 Qui hoch thu li tnh Ninh Thun . Đỗ Danh tuyên nghiên cứu, tính toán và đánh giá ảnh hởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực và áp dụng cho đập tân mỹ tỉnh ninh thuận Luận văn. 27T4.2 .Tính toán ổn định đập bê tông trọng lực công trình tháo lũ Tân Mỹ khi không xét đến sự hình thành hố xói sau đập 27T 68 27T4.3.Nội dung của phương pháp phân tích ổn định đập bê tông trọng lực. đến sự ổn định của công trình tháo và toàn bộ công trình. Nếu chúng ta nghiên cứu, tính toán và dự báo trước được mức độ ảnh hưởng của hố xói hình thành sau tràn vận hành đến tính ổn định của