bài giảng công nghệ xây dựng công trình bê tông nâng cao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Khoa: Cơng Trình Bộ mơn: Cơng nghệ QLXD BÀI GIẢNG CƠNG NGHỆ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH BÊ TƠNG NÂNG CAO Biên soạn: GS.TS Vũ Thanh Te TS Dương Đức Tiến Năm 2013 Mục lục Phần thứ 1: CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN TRÊN THẾ GIỚI 1.2 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ĐẬP RCC TẠI VIỆT NAM Chương 2: VẬT LIỆU DÙNG CHO BÊ TÔNG ĐẦM LĂN VÀ THIẾT KẾ CẤP PHỐI 14 2.1 VẬT LIỆU TẠO THÀNH BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 14 2.2 THIẾT KẾ CẤP PHỐI BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 27 Chương 3: TR N BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 43 3.1 MÁY TRỘN RƠI TỰ DO VÀ CƯỠNG BỨC 43 3.2 MÁY TRỘN LIÊN TỤC VÀ MÁY TRỘN GÁO 45 Chương : VẬN CHU ỂN BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 45 4.1 XE BEN TỰ ĐỔ 45 4.2 BĂNG CHUYỀN 47 4.3 ỐNG CHẢY CHÂN KHÔNG NGHIÊNG 48 Chương 5: CÔNG TÁC MẶT ĐẬP 54 5.1 SAN BÊ TÔNG 54 5.2 ĐẦM LĂN 55 5.3 CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG HIỆU QUẢ ĐẦM RUNG 57 5.4 PHƯƠNG THỨC LÊN CAO THÂN ĐẬP 61 5.5 XÁC ĐỊNH NĂNG LỰC ĐỔ BÊ TÔNG TỐI ƯU 65 5.6 XỬ LÝ MẶT TẦNG 70 5.7 TẠO KHE CO GIÃN NGANG 72 5.8 CHÔN THIẾT BỊ QUAN TRẮC 74 5.9 THI CÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU ĐẶC BIỆT 77 Chương 6: VÁN KHUÔN 81 6.1 CÁC LOẠI VÁN KHUÔN 81 6.2 ÁP LỰC NGANG CỦA BÊ TÔNG ĐẦM LĂN TÁC DỤNG LÊN VÁN KHUÔN 85 6.3 CƯỜNG ĐỘ NEO GIỮ CỦA THÉP NEO 87 Chương 7: THI CÔNG KẾT CẤU CHỐNG THẤM ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 88 7.1 CÁC LOẠI KẾT CẤU CHỐNG THẤM ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 88 7.2 THI CÔNG KẾT CẤU CHỐNG THẤM ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 89 Chương 8: QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG TRONG Q TRÌNH THI CƠNG ĐẬP BÊ TƠNG ĐẦM LĂN 95 8.1 KHỐNG CHẾ CHẤT LƯỢNG NGUYÊN VẬT LIỆU 95 8.2 KHỐNG CHẾ CHẤT LƯỢNG TRONG Q TRÌNH SẢN XUẤT BÊ TƠNG 96 8.3 KHỐNG CHẾ CHẤT LƯỢNG MẶT KHOẢNH ĐỔ 98 8.4 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ NGHIỆM THU 109 Chương 9: DÙNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN ĐỂ S CH ĐẬP 111 9.1 GIA CỐ ĐẬP ĐẤT ĐÁ 111 9.2 CẢI THIỆN ĐIỀU KIỆN THUỶ LỰC ĐẬP ĐẤT ĐÁ 112 9.3 THAY THẾ ĐẬP CŨ 115 9.4 GIA CỐ ĐẬP BÊ TÔNG VÀ ĐẬP ĐÁ 116 9.5 ĐẶC ĐIỂM DÙNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN ĐỂ SỬA CHỮA CƠNG TRÌNH 118 Phần thứ 2: THI CƠNG ĐẬP ĐÁ ĐỔ VÀ ĐẬP ĐÁ ĐỔ BẢN MẶT BÊ TÔNG 119 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THI CÔNG ĐẬP ĐÁ ĐỔ VÀ ĐẬP ĐÁ ĐỔ BẢN MẶT BÊ TÔNG 119 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ CÁC HÌNH THỨC MẶT CẮT NGANG CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐÁ ĐỔ 119 1.2 NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI NỀN ĐẬP ĐÁ ĐỔ 120 1.3 NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI VẬT LIỆU ĐẮP ĐẬP ĐÁ ĐỔ 120 1.4 ĐẬP ĐÁ ĐỔ BẢN MẶT BÊ TÔNG 121 1.5 ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐẬP ĐÁ ĐỔ BẢN MẶT BÊ TÔNG 125 1.5.1 Công tác xử lý đập 125 1.5.2 Công nghệ thi công bê tông chân đập 126 1.5.3 Công nghệ thi công đắp đập 127 1.5.4 Công nghệ thi cơng mặt bê tơng 131 1.6 CƠNG TÁC VẬN CHUYỂN ĐÁ LÊN BỀ MẶT ĐẬP 135 1.7 CÔNG TÁC RẢI SAN ĐẦM 135 1.7.1 Trường hợp đá đầm nén 135 1.7.2 Trường hợp đá đổ không dùng đầm 135 1.8 CƯỜNG ĐỘ THI CƠNG VÀ TRÌNH TỰ ĐẮP ĐẬP 136 1.8.1 Cường độ thi cơng 136 1.8.2 Trình tự đắp đập 136 1.9 KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CÁC KHỐI ĐẮP VÀ LỚP LỌC NGƯỢC 136 Chương 2: VẬT LIỆU ĐẮP ĐẬP ĐÁ ĐỔ VÀ ĐẬP ĐÁ ĐỔ BẢN MẶT BÊ TÔNG 137 1.1 CẤU TẠO MẶT CẮT VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI VẬT LIỆU ĐẮP CFRD 137 1.1.1 Vật liệu đắp vùng đệm IIA 138 1.1.2 Vật liệu đắp vùng đệm đặc biệt IIB 139 1.1.3 Vật liệu đắp vùng chuyển tiếp IIIA 139 1.1.4 Vật liệu đắp vùng đá IIIB 140 1.1.5 Vật liệu đắp vùng đá hạ lưu IIIC 141 1.1.6 Vật liệu đắp vùng IA, IB, IIID, IIIE, IIIF vùng khác đập Cửa Đạt 142 1.2 TRỮ LƯỢNG MỎ ĐÁ 144 1.2.1 Thể tích đá tơi sau nổ mìn 144 1.2.2 Tổn thất đá từ mỏ lên đập 144 1.2.3 Cách tính đổi thể tích đá nguyên khai thể tích đá đắp đập 144 PHẦN THỨ 3: NỔ MÌN TRONG XÂY DỰNG 147 CHƯƠNG 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ LÝ THUYẾT NỔ 147 SÓNG NỔ 147 SÓNG NỔ XUNG KÍCH THEO QUAN ĐIỂM THỦY KHÍ ĐỘNG HỌC 147 1.3 SỰ HÌNH THÀNH SĨNG NỔ ĐỊA CHẤN THEO QUAN ĐIỂM CỦA LÝ THUYẾT ĐÀN HỒI 149 PHÂN LOẠI SĨNG 150 4.1 Sóng ngang: 150 4.2 Sóng dọc: 150 4.3 Sóng mặt rơle: 150 VẬN TỐC LAN TRUYỀN SÓNG 151 CHU KỲ VÀ TẦN SỐ 151 6.1 Vùng gần tâm nổ 152 6.2 Vùng trung gian 153 6.3 Vùng xa tâm nổ 153 6.4 Vùng tĩnh 153 ÁP LỰC SĨNG XUNG KÍCH TẠI MỘT ĐIỂM TRONG KHƠNG GIAN 154 7.1 Nổ khơng 154 7.2 Nổ mặt đất: 156 ÁP LỰC VÀ VẬN TỐC HẠT MÔI TRƯỜNG KHI NỔ TRONG ĐẤT ĐÁ 156 8.1 Vùng gần tâm nổ 157 8.2 Vùng trung gian: 157 8.3 Vùng xa tâm nổ 159 ẢNH HƯỞNG CỦA SĨNG NỔ KHI NỔ MÌN DƯỚI NƯỚC 159 9.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến trình đập vỡ đất đá nước 159 9.1.1 ảnh hưởng môi trường nước 159 9.1.2 ảnh hưởng áp lực thủy tĩnh 159 9.2 Ảnh hưởng sóng nổ đến mơi trường nổ mìn nước 160 9.2.1 Sóng đập thủy lực 160 9.2.2 Sóng chấn động 160 9.3 Trường hợp áp lực nổ nước môi trường vô hạn 161 CHƯƠNG 2: TÁC DỤNG CỦA MẶT THỐNG ĐỐI VỚI HIỆU QUẢ NỔ MÌN 163 NGUYÊN LÝ VỀ TÁC DỤNG CỦA MẶT THOÁNG ĐỐI VỚI NỔ PHÁ 163 TÁC ĐỘNG CỦA MẶT THOÁNG VỚI CƠ CẤU PHÁ VỠ ĐẤT ĐÁ BẰNG NỔ MÌN 164 2.1 Tác dụng mặt thoáng tới cấu phá dỡ đất đá đồng chất nổ mìn 164 2.1.1 Giai đoạn 166 2.1.2 Giai đoạn 166 2.1.3 Giai đoạn 166 2.1.4 Giai đoạn 167 2.2 Tác động mặt thoáng tới cấu phá vỡ đất đá nứt nẻ nổ mìn 169 CHƯƠNG 3: CÁC BIỆN PHÁP NGĂN NGỪA ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG NỔ 172 ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG NỔ 172 1.1 Đặc điểm phương pháp 172 1.2 Các sơ đồ nổ vi sai 174 1.2.1 Nổ vi sai hàng mìn 174 1.2.2 Nổ vi sai nhiều hàng mìn 175 1.3 Ưu điểm phương pháp nổ mìn vi sai: 176 PHƯƠNG PHÁP TẠO MÀNG NGĂN SÓNG ĐỊA CHẤN 176 2.1 Phương pháp dùng hào để làm giảm địa chấn 177 2.2 Phương pháp dùng lớp đá nát vụn để làm giảm địa chấn 178 2.3 Phương pháp tạo khe nứt hoàn chỉnh để màng ngăn địa chấn (Phương pháp nổ mìn tạo viền) 182 CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ KHOAN NỔ TẠO VIỀN 184 GIỚI THIỆU CHUNG 184 PHƯƠNG PHÁP NỔ MÌN VIỀN 184 2.1 Đặc điểm chung: 184 2.2 Phân loại phương pháp nổ mìn viền: 185 NỔ MÌN VIENF VỚI PHƯƠNG ÁN TẠO HÀO TRƯỚC 185 3.1 Nguyên lý chung phương án 185 3.2 Yêu cầu phương án: 185 3.3 Khống chế độ rộng hào ngăn sóng địa chấn: 187 3.4 Các thông số nổ mìn tạo viền: 188 3.4.1 Mật độ nạp thuốc 188 3.4.2 Đánh giá hiệu kinh tế: 189 3.4.3 Một vài kết kiểm nghiệm: 190 3.5 Kết luận TÀI LIỆU THAM KHẢO 190 191 Phần thứ 1: CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG ĐẦM LĂN 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐẬP BÊ TƠNG ĐẦM LĂN TRÊN THẾ GIỚI Bê tơng đầm lăn (RCC - Roller - compacted concrete) xem phát triển quan trọng công nghệ bê tông phần tư kỷ qua Sự đời làm cho số dự án đập trở lên khả thi hạ giá thành từ việc giới hóa cơng tác thi công, tốc độ thi công nhanh, sớm đưa cơng trình vào sử dụng, giảm thiểu lao động thủ cơng chi phí cho cơng trình phụ trợ chi phí cho biện pháp thi cơng Bên cạnh RCC giải pháp thích hợp kinh tế kỹ thuật sửa chữa nâng cấp đập có vấn đề ổn định Tính kinh tế việc thi cơng thành cơng RCC nhanh chóng cơng nhận tồn giới Từ năm 1960 thí nghiệm ứng dụng loại bê tông dầm lăn thử nghiệm vào đắp đê quai xây dựng đập Thạch Môn Đài Loan, Trung Quốc Sau đó, từ năm 1961- 1964 RCC dùng để thi công đập Aipe Gera Italia Cũng thời gian này, Canada sử dụng khối lượng bê tông nghèo xi măng, san ủi, đầm đầm lăn rung để thi công Blốc khoảng tường cánh cơng trình Manicogan I Đến năm 1968, RCC dùng để làm lớp lót bê tơng thường cho đáy kênh xả móng cống lấy nước đập Cochiti New Mêxico Một phương pháp khả thi để thi công đập kinh tế kiến nghị áp dụng năm 1965, sử dụng thiết bị đắp đất bao gồm máy đầm lăn cỡ lớn cho công tác đầm để thi công nhanh đập bê tông trọng lực Tuy nhiên, phương án không nhận ý Raphanel giới thiệu “đập trọng lực tối ưu” vào năm 1970 Trong năm 1970, số cơng trình đưa vào thí nghiệm trường Những lỗ lực tạo tảng cho việc xây dựng đập RCC năm 1980 Năm 1972 Cannin đưa luận văn “Dùng đầm lăn rung nén chặt bê tông khối lớn” công bố kết thí nghiệm dùng xe tơ tự đổ, máy gạt san, dùng đầm lăn rung đầm nén bê tơng, hình thành khái niệm sơ bê tông đầm lăn Hiệp hội kỹ sư Quân đội Hoa Kỳ tiến hành nghiên cứu công tác thi công RCC Cơ quan chuyên ngành đường thủy vào năm 1973 trường đập Lót Creek năm 1974 Trong thời kỳ đó, họ thiết kế thi công “một đập trọng lực tối ưu” cho đập Zintel Canyin theo công nghệ RCC không ủng hộ, từ kết ban đầu trở thành kinh nghiệm cho đập Willow Creek đập trở thành đập RCC Hoa Kỳ Trên giới cơng trình sử dụng lượng lớn bê tơng đầm lăn cơng trình sửa chữa nen tháo lũ đập Tarbela Pakistan binh đoàn Lục quân Mỹ nhận thầu năm 1975 Cơng trình sử dụng đá cuội, cát thêm vào xi măng trộn thành bê tông, dùng đầm lăn rung đầm nén sửa chữa phần bị xói trơi Trong 42 ngày đổ lượng bê tông 351.680m3, cường độ bình quân ngày đổ 8.371m3, cường độ ngày đổ nhiều 13.438m3, thể ưu việt tốc độ thi công bê tông đầm lăn Dunstan thực nghiên cứu phịng thí nghiệm thử nghiệm trường năm 1970 RCC có cường độ cao Anh Nghiên cứu thực Anh Quốc tài trợ Hiệp hội Nguyên cứu Thông tin Công Nghệ Xây Dựng (CIRIA - Construction Industry Research and Information Association) Nhật Bản nước có tốc độ phát triển RCC sớm nhanh giới Tính đến nay, Nhật Bản thi công 40 đập RCC, đập cao 156m Nhật Bản xây dựng hoàn chỉnh thiết kế mặt cắt đập, tỷ lệ phối hợp nguyên vật liệu, công nghệ thi công khống chế nhiệt độ… gọi phương pháp RCD (Roller Compacted Dam) Đập Willow Creek Mỹ đập Shimajigawa Nhật Bản kết cấu mở đầu cho nhanh chóng ghi nhận đập RCC giới Trong năm 1980 thành công với tốc độ thi công RCC cao, gần 1,1 triệu m3 RCC đổ đập Upper Still ater v ng 11 tháng Đập Stagecoach cao 46m xây dựng 37 ngày đổ liên tiếp, với tốc độ trung bình đạt chiều cao 1,2m ngày Tại đập Elk Creek, tốc độ đổ RCC vượt 9200m3/ngày RCC nhanh chóng xuất nước phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu điện nước ngày tăng Những đập RCC vòm trọng lực xây dựng Nam Phi Bộ Thủy Lợi Lâm Nghiệp thực cho đập Knekkport Wolwedans Đập Willow Creek Đập Upper Stillwater Đập Shimajigawa Đập Wolwedans Từ năm 1980, Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu bê tông đầm lăn mặt thiết kế, thi công lựa chọn sử dụng loại nguyên vật liệu Năm 1986, Trung Quốc xây dựng đập RCC đập Khanh Khẩu, cao 56m tỉnh Phúc Kiến để phát điện Đến năm 1988 thi cơng RCC cơng trình thủy điện Diệp Thán Tuy nghiên cứu sau, Trung Quốc nhanh chóng phát triển cơng nghệ RCC so với nước giới Đến nay, Trung Quốc xây dựng gần 60 đập RCC thiết kế nhiều đập RCC khác Trung Quốc nước đứng đầu giới loại đập Nhiều đập lớn xây dựng công nghệ RCC đập trọng lực Long Than sông Hồng Thủy (1998) đợt đầu đập cao 190m, đợt đập cao 216,5m; Đập vòm Cổ Định ngã ba Điểu Giang cao 75m Trong năm tới, Trung Quốc xây dựng đập v m Cao Đường cao 110m nhiều đập khác RCC Ở Tây Ban Nha xây dựng 20 đập RCC, chiều cao đập lớn 99m, xây dựng tiếp đập Công nghệ RCC Tây Ba Nha khởi xướng Hội nghị lần thứ XI hội đập lớn giới Mandrit (1973) Việc áp dụng RCC lần vào năm 1984 đập Erizana thi công đập RCC Castibolanco de los Anoyos hồn thành năm 1985 Ở Angiêri, nơi có nhiệt độ cao lên tới 43oC xây dựng đập RCC cao 121m, khối lượng 1.690.000m3 Ở Chi Lê, nơi có mưa nhiều tới 4.430mm/năm xây dựng đập RCC cao 113m, khối lượng đến 660.000m3 Một số nước khác Anh, Nga… có số nghiên cứu RCC áp dụng công nghệ RCC vào thi công đập trọng lực Đến nay, việc xây dựng cơng trình bê tơng cơng nghệ RCC nước giới phát triển với tốc độ nhanh, diễn hầu khắp vùng châu lục vùng khí hậu RCC có ưu điểm chính: giảm đáng kể lượng xi măng bê tông, làm giảm ứng suất nhiệt khối bê tơng có tốc độ thi công nhanh Số đập BTĐL giới đến 2005 bảng 1.1 Bảng 1.1: Thống kê số lượng đập BTĐL xây dựng nước Tên nước TT Số đập xây dựng TT Tên nước Số đập xây dựng Trung Quốc 57 17 Pháp Nhật Bản 43 18 Hy Lạp 3 Tazikistan 19 Italia Thái Lan 20 Rumani Inđônêxia 21 Nga 105 22 Tây Ba Nha 22 Cộng Châu Âu 35 Cộng Châu Á Canada Mỹ 39 41 23 Algieri Cộng Bắc Mỹ Achentia 24 Angola Braizil 36 25 Ertroria 10 Chile 26 Maroc 11 11 Colombia 27 Nam Phi 14 TT Tên nước Số đập xây dựng 12 CH Đôminica 13 Guyana 14 Onđurat 15 Mêhico 16 Vênzuyala Cộng Nam Trung Mỹ Tên nước TT Số đập xây dựng Cộng Châu Phi 28 28 Australia 29 Nơi khác Cộng Châu Úc nơi khác 15 24 52 1.2 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ĐẬP RCC TẠI VIỆT NAM Công nghệ RCC nghiên cứu ứng dụng vào Việt Nam muộn so với nước giới Tuy vậy, với tính ưu việt so với bê tông truyền thống đồng thời với phát triển nhanh chóng RCC Trung Quốc, đất nước liền kề có nhiều đặc điểm gần giống với Việt Nam nên năm gần công nghệ RCC Bộ ngành đạo để thiết kế thi công với nhiều dự án thủy lợi thủy điện lớn Việt Nam Mới vòng sau năm kể từ năm 2004, loạt cơng trình lớn xây dựng chuẩn bị xây dựng khắp đất nước, đưa Việt Nam trở thành nước thứ giới tốc độ phát triển đập RCC Bảng 1.2: Danh sách đập RCC Việt Nam đến năm 2013 STT Tên cơng trình 10 PlêiKrơng Định Bình A Vương Sê San Bắc Hà Bình Điền Cổ Bi Đồng Nai Đồng Nai Đakring 11 Nước Sơn La Bản Chát Bản Vẽ Hủa Na Sông Bung Địa điểm XD Năm dự kiến hoàn thành Ghi 70 138 70 138 95 Kontum Bình Định Quảng Nam Gia Lai Lào Cai Thừa Thiên Huế Thừa Thiên Huế ĐắcNông ĐắcNông Quảng Ngãi 2007 2007 2008 2008 2008 2008 2008 2008 2008 2008 Đã xây dựng Đang XD Đang XD Đang XD Kontum Thượng Kontum 12 13 14 15 16 17 Chiều cao (m) 71 54 70 80 100 75 70 110 129 100 2009 Chuẩn bị Quảng Ngãi Sơn La Lai Châu Nghệ An Nghệ An Quảng Nam 2010 2010 2010 2010 2010 2010 Chuẩn bị Đang XD Đang XD Đang XD Chuẩn bị Chuẩn bị Đang XD Đang XD Đang XD STT Tên cơng trình 18 19 20 21 22 23 24 Sông Tranh Sông Côn Bản Uôn Huội Quảng Lai Châu Nậm Chiến Tào Pao Chiều cao (m) 100 50 85 130 Địa điểm XD Năm dự kiến hoàn thành Quảng Nam Quảng Nam Thanh Hóa Sơn La Lai Châu Sơn La Bình Thuận 2010 2010 2011 2012 2012 2013 Ghi Đang XD Chuẩn bị Chuẩn bị Chuẩn bị Chuẩn bị Chuẩn bị Chuẩn bị 1.2.1 Tính ưu việt bê tông đầm lăn Đập bê tông đầm lăn tổng hợp đặc tính vận hành an tồn đập bê tơng thường đặc tính thi cơng nhanh đập đất đá, quy tụ hai tính ưu việt thi công nhanh kinh tế Tốc độ thi cơng nhanh: Kích thước mặt cắt bê tơng đầm lăn tương tự bê tông thường, lượng xi măng hơn, thân đập có kết cấu đơn giản, khơng có khe dọc, khơng tạo khe ngang ván khuôn, sử dụng thiết bị thi công đập đất đá; tốc độ xây dựng nhanh nhiều so với bê tông thường Ở đập Ngọc Xuyên Nhật Bản dùng xe ben chuyển bê tông tới đập để đổ vào khoảng đổ theo máng dốc Qua 21 tháng thi công đổ 1.000.000m3 bê tông, rút ngắn thời gian thi công 5~7 tháng so với dùng cẩu đổ vào khoảng Ở đập không thi công vào tháng mùa đông (do băng giá), rút ngắn thời gian thực tế khoảng năm Đê Galesville Mĩ cao 51m tháng thi công xong Đập Elk Creek Mĩ có ngày đổ bê tơng cao đạt 9.474m3 Ở Trung Quốc, đập trạm thuỷ điện Nham Than ngày 10-111980 lập kỷ lục đổ bê tông cao 1.068m3/ngày So với đập đất đá mặt cắt đập bê tông đầm lăn nhỏ hơn, khối lượng cơng trình hơn, lại áp dụng thi cơng giới đập đất đá rút ngắn thời gian thi công Với đập Monksville Mĩ thiết kế so sánh loại đập kết luận dùng đập kiểu bê tông đầm lăn, thời gian thi công nửa đập đất đá Đập Olivettes Pháp tồn cơng trình thi công cần 18 tháng, giảm 10 tháng so với phương án đập đá hộc Cường độ thời gian thi cơng số cơng trình xây dựng ghi bảng 1.3 Bảng 1.3: Tốc độ thi công đập bê tơng đầm lăn số cơng trình xây dựng Tên đập Liễu kê Middle Fozk Galessville Lượng bê tông (1000 m ) Thời gian thi công Khối lượng đổ lớn ngày ( m ) 3.320 < tháng 4460 421 45 ngày 1530 1.600 70 ngày 5700 10 nhiều Như chướng ngại vật coi màng chắn để ngăn cản lan truyền sóng địa chấn Để ngăn cản lan truyền sóng địa chấn cách có hiệu thực tế người ta tạo màng ngăn nhân tạo rãnh hào, lớp đá nát vụn nằm chắn khu vực nổ phá khu vực cần bảo vệ Việc tạo lớp đá vụn nát cắm sâu vào khối đá (trong thực tế thường bố trí lớp đá nằm biên thiết kế hố đào) phải dùng phương pháp nổ mìn đặc biệt gọi nổ mìn tạo viền Phương pháp tính tốn làm giảm địa chấn hào lớp đá nát vụn trình bày phần 2.1 Phương h ùng h đ làm gi m đ a chấn Ta xét tác dụng hào việc giảm chấn điểm D cách hào khoảng r (Hình vẽ 33): Hình 3-3: Sơ đồ tính tốn mức độ giảm chấn hào h-Chiều sâu hào; l-Chiều sâu đặt bao thuốc nổ; d-Chiều rộng hào; r-Khoảng cách từ điểm nổ tới điểm D; R-Khoảng cách từ l khoan tới điểm D Qua thực nghiệm để đơn giản hóa ta coi mức độ giảm chấn hào hàm số tổn thất lượng sóng địa chấn truyền đường gấp khúc chu vi hào Như tốc độ dịch chuyển cực đại hạt đất đá điểm D nổ phá hào biểu thị cơng thức sau [14]: V  A r D (3-5) n Và tương tự trường hợp có hào là: V  D A (r  r ) 2 (3-6) Trong đó: r : Là khoảng cách tăng thêm mà s ng phải lượn qua chu vi hào Khi mức độ giảm chấn động biểu thị sau: 177 (r r )  V  A V Ar Tính gần ta coi m=n, K  K  r (  ) r r m D D (3-7) n 2 (3-8) m Từ hình (3-3) ta có: r r  r  (h1)  r  d ABCD h (r r h d )  h  (3-9) Trong đó: h- Là chiều sâu hào (m); l-Chiều sâu đặt bao thuốc nổ (m); d-Chiều rộng hào (m); r h - Khoảng cách từ ch nổ tới điểm B (m); r-Khoảng cách từ ch nổ tới điểm D (m) Từ công thức ta thấy rõ ràng hào cang sâu rộng mức độ giảm chấn lớn Trong thực tế thi công phương pháp nổ mìn cần phải tính tốc độ dịch chuyển hạt đất đá điểm xung quanh khu vực nổ phá xác định tốc độ dịch chuyển tới hạn Khi tốc độ dịch chuyển cá hạt đất lớn tốc độ tới hạn gây hư hại cơng trình Việc xác định tốc độ dịch chuyển hạt đất giá trị tốc độ tới hạn tham khảo phần lý thuyết thực nghiệm địa chấn Mặc dù việc tính tốn tác dụng giảm chấn động nổ phá gấy hào số phần phải đơn giản hóa kết hợp với thực nghiệm đến số cụ thể Nhưng lý luận thực nghiệm khơng nghi ngờ hiệu tác dụng nên số cơng trình thực tế bảo vệ khỏi tác dụng chấn động nổ phá biện pháp Nhưng trường hợp dùng hào Trong trường hợp đá dùng hào đào vừa tốn lại vừa gây cản trở lớn đến trường xây dựng Trong trường hợp người ta dùng màng ngăn chấn động lớp đá nát vụn 2.2 Phương h ùng lớ đ n t vụn đ làm gi m đ a chấn Gỉa sử khối đá nguyên thể tạo lớp đá nát vụn Mặt giới hạn khối đá nguyên thể lớp đá nát vụn phân cách hai mơi trường có tác dụng phản xạ sóng địa chấn Các h n đá rời tiếp xúc với khối đá nguyên thể điểm (Hình 3-4) Mật độ tiếp xúc lớp đá rời với khối đá nguyên thể hàm số hệ số tơi xốp lớp đá Như biết hệ số phản xạ lượng sóng sóng truyền đến truyền từ môi trường vào môi trường khác biểu thị công thức (3-10):    E  ( C C ) C C  E * p * 1 2 np 1 2 (3-10) 178 Trong đó: E E * p -Năng lượng s ng phản xạ; * np -Năng lượng s ng đến;  ,  - Mật độ môi trường th th hai; C , C - Tốc độ lan truyền s ng tr ng môi trường th th 1 2 hai Hình 3-4: Sơ đồ màng ngăn sóng địa chấn cấu tạo mặt tiếp xúc lớp đ n t v n khối đ ng ên t Sau biết tốc độ lan truyền sóng lớp đá bị phá hoại khối đá nguyên thể đánh giá phân bố lượng sóng đến mặt ph ng tiếp xúc hai môi trường Khả phản xạ màng chắn xác định thơng qua hệ số mật độ tiếp xúc K Hệ số K tỷ số tổng số diện tích tiếp xúc h n đá rời với khối đá nguyên thể S k tổng diện tích mặt ph ng tiếp xúc K S S k S tức là: (3-11) 179 Rõ ràng hệ số mật độ tiếp xúc hệ số tơi xốp đá tồn mối quan hệ nghịch đảo: K K (3-12) p Giữa tốc độ lan truyền sóng, mật độ mơi trường mơ đuyn đàn hồi tồn quan hệ: C E p 1 (3-13) C E p 2 Trong đó: C ,E 1 p tốc độ lan truyền sống, môđuyn đàn hồi mật độ khối đá nguyên thể C , E , p tốc độ lan truyền sống,môđuyn đàn hồi mật độ khối đá nguyên thể Trong thực tế lớp đá nát vụn tạo khối đá nổ mìn tạo tức lớp đá nát vụn khối đá nguyên thể loại đá Do viết: KE  KE (3-14) Thay (3-12), (3-13), (3-14) vào (3-10) có cơng thức tính hệ số phản xạ lượng theo hệ số mặt độ tiếp xúc: * K   E ( E K ( K p 1)  (K p 1) p np p   p (1 K ) ) (1 K ) K K 2 (3-15) 2 (3-16) Qua thấy hệ số phản xạ lượng sóng màng ngăn chấn động có liên quan trực tiếp đến hệ số tơi đất đá nát vụn Hệ số tơi lớn (t c đá tơi xốp) màng ngăn có hiệu việc giảm chấn động Ví dụ mỏ khai thác vật liệu người ta thí nghiệm tượng Lỗ khoan dùng để nổ phá 100 mm với đường cản ngắn 3m Đá loại sa thạch nứt nẻ có hệ số độ cứng f= 8÷10 Mật độ đá nguyên thể 2,5 T/m3 lớp bị phá hoại 1,8 T/m3, hệ số tơi K 1,38 Các số liệu đo đạc xác định rằng: tốc độ lan truyền sóng trung bình lớp đá bị phá hoại 420m/sec khối đá nguyên thể 4000 m/sec Hệ số phản xạ lượng sóng đến trường hợp   0, 74 , tức lượng sóng đến 180 qua màng ngăn ó b phn x li ắ, ch cũn ẳ tng lượng chúng truyền vào khối đá nguyên thể bảo vệ sau màng ngăn gây phá hoại khối đá Các kết đo thí nghiệm khác sa thạch có sóng đá bị phá hoại có K  p 8÷10 chứng tỏ độ lan truyền 1,3÷1,4 nhỏ (7÷10) lần khối đá nguyên thể Người ta thí nghiệm phịng với vật liệu thay tương đương hỗn hợp sa thạch với thạch cao Các kết thí nghiệm nêu bảng 3-1 Bảng 3-1: Quan hệ tơi đ với tốc độ lan truyền sóng hệ số phản xạ lượng màng sóng chấn động Hệ số lớ đ b Tố độ lan truyền sóng trung bình phá hoại lớp đ b phá hoại C2 (m/sec) Hệ số ph n xạ lư ng sóng m ng ngăn hấn động 1,5 280 0,832 1,45 320 0,803 1,4 370 0,77 1,35 45 0,718 1,3 550 0,65 1,25 695 0,571 1,2 850 0,488 1,18 960 0,44 1,16 1125 0,371 1,15 1240 0,331 1,14 1370 0,292 1,12 1780 0,187 1,1 2910 0,042 1,08 3200 0,0135 1,06 3720 0,0037 Từ số liệu bảng 3-1 ta thấy rõ hệ số tơi lớp đá bị phá hoại giảm từ 1,5 xuống 1,05 tốc độ lan truyền sóng chấn động tăng 13 lần, cịn khả phản xạ lượng sóng màng ngăn lớp đá tạo nên giảm từ (95-99)% xuống (10-15)% Qua phân tích kết nghiên cứu cho thấy rằng: Tùy theo trạng thái tơi lớp đá bị nát tiếp xúc với khối đá nguyên thể màng ngăn chấn động động (tức mặt phân cách lớp đá với khối đá nguyên thể) mà có tường hợp sau: * ng hợp 1: Khi lớp đá nát vụn có hệ số tơi nhỏ 1,0