Nghiên cứu ổn định vật liệu địa phương trong đầu mối thủy điện tích năng

L IC M N Trong trình th c hi n lu n v n “Nghiên c u n đ nh đ p v t li u đ a ph ng đ u m i th y n tích n ng” h c viên nh n đ c a th y, cô giáo tr ng c a GS-TS Nguy n Chi n i H c Th y L i, đ c bi t s h c s giúp đ ng d n tr c ti p n tơi hồn thành lu n v n th c s theo k ho ch đ Mong mu n c a h c viên góp ph n nh bé vào vi c nghiên c u đánh giá n đ nh lo i đ p v t li u đ a ph ng đóng vai trị đ u m i th y n tích n ng Tuy nhiên s hi u bi t c a b n thân th i gian th c hi n lu n v n có h n nên n i dung c a lu n v n không tránh kh i nh ng thi u sót R t mong nh n đ c nh ng ý ki n đóng góp, ch b o c a th y, cô đ nâng cao s hi u bi t có u ki n phát tri n thêm n i dung nghiên c u c a lu n v n sau H c viên xin bày t lòng c m n sâu s c đ n GS-TS Nguy n Chi n, ng tr c ti p h i ng d n, ch b o t n tình, cung c p ki n th c khoa h c cho su t th i gian qua Qua g i l i c m n chân thành đ n th y, cô giáo b môn Th y công, Khoa cơng trình, Phịng đào t o tr ng i h c Sau đ i h c i h c Th y L i giúp đ t o m i u ki n thu n l i đ tơi hồn thành lu n v n Th c s Hà N i, ngày…….tháng…… n m 2015 H c viên Nguy n ng Thìn L I CAM OAN Tơi Nguy n ng Thìn, h c viên cao h c l p 20C21 - Tr ng i h c Th y l i Tôi tác gi c a lu n v n này, xin cam đoan cơng trình nghiên c u c a riêng Các n i dung k t qu nghiên c u trung th c, ch a t ng đ cơng b b t k cơng trình khác Tác gi Nguy n ng Thìn c M CL C M U 1 Tính c p thi t c a đ tài M c tiêu c a đ tài Ph m vi nghiên c u c a đ tài Cách ti p c n nghiên c u N i dung c a Lu n v n CH NG T NG QUAN V CƠNG TRÌNH TH Y I N TÍCH N NG VÀ S LÀM VI C C A U M I TRONG TH Y I N TÍCH N NG 1.1 T NG QUAN V TH Y I N TÍCH N NG 1.1.1 Gi i thi u chung 1.1.2 Tình hình phát tri n th y n tích n ng th gi i 1.1.3 c m ch c n ng c a th y n tích n ng 1.2 CƠNG TRÌNH U M I TH Y I N TÍCH N NG 10 1.2.1 Tình hình xây d ng đ p v t li u đ a ph ng Vi t Nam 10 1.2.2 c m cơng trình th y n tích n ng 12 1.2.3 c m cơng trình đ u m i 12 1.3 S LÀM VI C C A CƠNG TRÌNH U M I TH Y I N TÍCH N NG 13 1.3.1 nh h ng c a bão 13 1.3.2 nh h ng c a l 14 1.3.3 nh h ng c a tr 1.3.4 nh h ng c a trình khai thác 15 t l đ t 14 1.4 GI I H N PH M VI NGHIÊN C U 16 CH C NG 18 S LÝ THUY T TÍNH TỐN TH M VÀ KHI M C N 2.1 CH C THAY TH M TRONG N NH P VL P 18 I NHANH 18 P 18 2.1.1 Th m n đ nh không n đ nh 18 2.1.2 Tác h i c a dịng th m khơng n đ nh 19 2.2 C S GI I BÀI TỐN TH M KHƠNG N 2.2.1 Các ph P 21 ng pháp nghiên c u th m không n đ nh 21 2.2.2 C s lý thuy t ph 2.2.3 Ph NH ng trình vi phân th m khơng n đ nh 26 ng trình vi phân c b n c a dịng th m khơng n đ nh cho đ t bão hòa 27 2.2.4 Gi i tốn th m theo ph 2.3 TÍNH TOÁN N ng pháp ph n t h u h n 30 NH MÁI P KHI XÉT N TH M KHÔNG N NH 31 2.3.1 Các tr ng thái nguy hi m 31 2.3.2 Ph ng pháp tính tốn 33 2.4 K T LU N CH CH NG 33 NG 35 NGHIÊN C U N NH P VL P TRONG U M I TH Y I N TÍCH N NG 35 3.1 TV N 35 3.1.1 S đ TT tích n ng th ng 35 3.1.2 Các th i đo n tính tốn 35 3.1.3 T h p tính tốn tính n đ nh h tích n ng 36 3.2 N NH C A P Á CÓ LÕI T TRONG U M I TH Y I N TÍCH N NG 37 3.2.1 Tài li u c b n đ tính tốn 37 3.2.2 M t c t tính tốn 38 3.2.3 S đ tính tốn 38 3.2.4 K t qu tính tốn 39 3.2.5 Phân tích k t qu 42 3.3 N NH C A P T TRONG U M I TH Y I N TÍCH N NG 45 3.3.1 Tài li u c b n đ tính tốn 45 3.3.2 M t c t tính tốn 46 3.3.3 S đ tính tốn 46 3.3.4 K t qu tính tốn 47 3.3.5 Phân tích k t qu 50 3.4 K T LU N CH CH NG 53 NG 54 NGHIÊN C U NG D NG CHO P PH H SÔNG CÁI 54 H TH NG TH Y L I TÂN M - NINH THU N 54 4.1 GI I THI U CƠNG TRÌNH 54 4.1.1 H th ng th y l i Tân M 54 4.1.2 p ph đ u m i h Sông Cái 55 4.2 CÁC THÔNG S C B N C A P PH - U M I H SÔNG CÁI 55 4.2.1 Các thông s c b n 55 4.2.2 M t c t tính tốn 57 4.2.3 Tiêu chu n tính tốn 57 4.3 NGHIÊN C U N NH C A P PH H SÔNG CÁI TRONG U M I TH Y I N TÍCH N NG 58 4.3.1 K t qu tính tốn 58 4.3.2 Phân tích k t qu 62 4.4 K T LU N CH NG 63 K T LU N, KI N NGH 65 CÁC K T QU H T C C A LU N V N 65 NG TI P T C NGHIÊN C U 66 DANH M C HÌNH V Hình 1.1: S đ cơng trình n n ng l ng TT tích n ng 06 Hình 1.2: Tồn c nh TT tích n ng Goldisthal ( Hình 1.3: nh h c) .07 ng c a thiên tai t i đ p v t li u đ a ph ng 15 Hình 2-1: Áp l c n c k r ng thân đ p dịng th m n đ nh 18 Hình 2-2: Áp l c n c k r ng thân đ p m c n c th ng l u rút nhanh .19 Hình 2-3: Xác minh th c nghi m v nh lu t th m Darcy cho dòng th m n c qua đ t khơng bão hịa (theo Chids Collis−Goerge) 27 Hình 2-4: Dòng th m qua phân t đ t 27 Hình 2-5: Áp l c n c l r ng thân đ p m c n c rút nhanh 32 Hình 3-1: M t c t tính toán 38 Hình 3-2: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=0h) 39 Hình 3-3: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=10.5h) 40 Hình 3-4: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=0h) 40 Hình 3-5: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=10.5h) 41 Hình 3-6: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=0h) 41 Hình 3-7: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=10.5h) 42 Hình 3-8: Di n bi n h s an toàn n đ nh mái TL n c rút (Hđ=40m) 43 Hình 3-9: Di n bi n h s an toàn n đ nh mái TL n c rút (Hđ=55m) 43 Hình 3-10: Di n bi n h s an toàn n đ nh mái TL n c rút (Hđ=70m) 44 Hình 3-11: Di n bi n h s an toàn n đ nh mái TL n c rút c a c chi u cao đ p …………………………………………………………………………………… 44 Hình 3-12: Quan h gi a chi u cao đ p (Hđ) h s n đ nh nh nh t (Kmin) 45 Hình 3-13: M t c t tính tốn .46 Hình 3-14: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=0h) 47 Hình 3-15: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=10.5h) 48 Hình 3-16: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=0h) 48 Hình 3-17: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=10.5h) 49 Hình 3-18: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=0h) 49 Hình 3-19: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=10.5h) 50 Hình 3-20: Di n bi n h s an toàn n đ nh mái TL n c rút (Hđ=40m) 50 Hình 3-21: Di n bi n h s an tồn n đ nh mái TL n c rút (Hđ=55m) 51 Hình 3-22: Di n bi n h s an toàn n đ nh mái TL n c rút (Hđ=70m) 51 Hình 3-23: Quan h gi a chi u cao đ p (Hđ) h s Hình 4-1: n đ nh nh nh t (Kmin) 52 ng quan h lòng h Z~W 57 Hình 4-2: M t c t tính tốn đ p ph s 2- h đ u m i Sơng Cái .57 Hình 4-3: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u t i th i m b t đ u rút n c (t=0h) 58 Hình 4-4: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u t i th i m b t đ u rút n c (t=10.5h) 59 Hình 4-5: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u t i th i m b t đ u rút n c (t=0h) 60 Hình 4-6: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u t i th i m b t đ u rút n c (t=10.5h) 60 Hình 4-7: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u t i th i m b t đ u rút n c (t=0h) 61 Hình 4-8: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u t i th i m b t đ u rút n c (t=10.5h) 62 Hình 4-9: Quan h gi a m c m c n c ban đ u h s n đ nh nh nh t 63 DANH M C B NG BI U B ng 1-1: Th ng kê TT tích n ng l n th gi i 05 B ng 1-2: Công su t ngu n n đ nh h ng đ n n m 2020 09 B ng 1-3 Công su t ngu n n đ nh h ng đ n n m 2030 10 B ng 1-4 T ng h p s l B ng 2-1: So sánh t ng h ch a n c (đ n n m 2002) 11 ng t gi a thông s c a dòng th m dòng n 24 B ng 3-1: H s an toàn nh nh t c a h ng m c cơng trình 37 B ng 3-2: Các kích th c c b n c a đ p đá 37 B ng 3-3: Các ch tiêu c lý c a v t li u đ p đ p đá n n 38 B ng 3-4: Các ch tiêu c lý c a v t li u đ p đ p đ t n n 45 B ng 3-5: Các kích th c c b n c a đ p đ t 46 B ng 4-1: Các kích th c c b n c a đ p ph s 55 B ng 4-2: Các m c n c dùng tính tốn 56 B ng 4-3: Quan h lịng h đ u m i Sơng Cái 56 M U Tính c p thi t c a đ tài Theo quy ho ch n VII v phát tri n n l c qu c gia giai đo n 2011 – 2020 có xét đ n tri n v ng 2030, nhu c u dùng n c a n c ta r t l n Cân b ng phát tri n ngu n n cho th y s thi u h t n n ng t ngu n n ng l ng lai ng b c n ki t Trong quy ho ch phát tri n ngu n n Vi t Nam, đ đáp ng nhu c u phát tri n ngu n n t phát tri n thêm nhi u ngu n n ng l th y n tích n ng, đ ng ng v i phát tri n kinh t , d ki n s ng m i, có xây d ng nhà máy c xem ph ng án thay th có tính kinh t t t nh t đ đáp ng nhu c u c p n Trong đó, vi c s d ng hình th c đ p v t li u đ a ph ng làm đ u m i t o h ch a cho cơng trình th y n tích n ng tr nên ph bi n nh t ch c ch n s l a ch n s m t cho đ u m i c a lo i cơng trình th y n khai thác theo hình th c này, đ c bi t đ p đá đ M t v n đ đ t v i đ c m v n hành c a th y n tích n ng, đ p v t li u đ a ph m i s ch u nh h ng nh th m c n c th ng đóng vai trị đ u ng l u thay đ i nhanh liên t c theo chu k ngày đêm V n đ h t s c có ý ngh a vi c đánh giá an toàn - n đ nh c a đ p Chính t u ki n này, đ tài sâu nghiên c u di n bi n dịng th m khơng n đ nh thân đ p đ đánh giá n đ nh th m, n đ nh mái đ p, c ng nh đ nh t ng th c a đ p v t li u đ a ph n ng đóng vai trị đ u m i c a th y n tích n ng T có nh ng đánh giá v an tồn đ p, đ xu t bi n pháp x lý, ki n ngh cho cơng trình t ng lai M c tiêu c a đ tài Nghiên c u m c đ nh h ng c a ch đ m c n c th ng l u thay đ i đ u m i th y n tích n ng đ n an tồn n đ nh đ p v t li u đ a ph ng a đ li u đ a ph c ki n ngh bi n pháp x lý đ nâng cao an toàn đ p v t ng, c ng nh vi c l a ch n lo i đ p v t li u đ a ph ng phù h p cho đ u m i th y n tích n ng Ph m vi nghiên c u c a đ tài Ph m vi nghiên c u đ p v t li u đ a ph ng (đ p đ t, đ p đá) đ u m i th y n tích n ng Cách ti p c n nghiên c u - Thu th p, nghiên c u tài li u c a công trình th c t : ch tiêu c lý c a v t li u đ t, hình d ng kích th c, chi u cao c t n c th ng l u, đ a ch t n n, thu v n… - Ti p c n v i lý thuy t ph n t h u h n đ phân tích gi i quy t tốn v th m n đ nh - ng d ng ph n m m: Geo-Slope version 7, tính toán áp th m n đ nh mái đ p - Áp d ng cho cơng trình th c t , phân tích, đánh giá k t qu N i dung c a Lu n v n M đ u Ch ng T ng quan v th y n tích n ng s làm vi c c a cơng trình đ u m i th y n tích n ng Ch m c n ng C s lý thuy t tính toán th m n đ nh đ p v t li u đ a ph c th ng ng l u thay đ i nhanh Ch ng Nghiên c u n đ nh đ p đ t, đá đ u m i th y n tích n ng Ch ng Nghiên c u áp d ng cho đ p ph h Sông Cái – h th ng th y l i Tân M K t lu n ki n ngh PL- H52: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=7.5h) PL- H53: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=8.5h) PL- H54: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=9.5h) PL- H55: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=10.5h) S đ 3: Tính tốn cho đ p có chi u cao H=70m Di n bi n m c n c h rút t cao trình +65.00 đ n cao trình +48.00 (t c 17m) gi cao m đ u (9h30 – 11h30) Sau rút t cao trình +48.00 đ n cao trình +15.00 (t c 33m) gi cao m sau c a ngày (17h00 – 20h00) Kho ng th i gian gi a th i m (5,5h) m c n c không rút PL- H56: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=0h) PL- H57: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=1h) PL- H58: S đ k t qu tính n đ nh mái th PL- H59: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=2h) ng l u (t=3.1h) PL- H60: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=4.2h) PL- H61: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=5.3h) PL- H62: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=6.4h) PL- H63: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=7.5h) PL- H64: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=8.5h) PL- H65: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u (t=9.5h) PL- H66: S đ k t qu tính n đ nh mái th K T QU TÍNH TỐN S đ 1: M c n Di n bi n m c n P PH S 2–H ng l u (t=10.5h) SÔNG CÁI c cao c h rút t cao trình MNDBT +192.80 đ n cao trình +191.71 (1.09m) trong hai th i đo n phát n cao gi cao m ngày (9h30 – 11h30) (17h00 – 20h00) Kho ng th i gian gi a th i m (5,5h) m c n c không rút PL- H67: S đ k t qu tính n đ nh mái th (t=0h) ng l u t i th i m b t đ u rút n c PL- H68: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u cu i th i đo n rút n c th nh t (t=2h) PL- H69: S đ k t qu tính n đ nh mái th n ng l u cu i th i đo n gi a l n rút c (t=7.5h) PL- H70: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u cu i th i đo n rút n c th hai (t=10.5h) S đ 2: M c n Di n bi n m c n c trung bình c h rút t cao trình +182.78 đ n cao trình +181.45 (1.33m) trong hai th i đo n phát n cao gi cao m ngày (9h30 – 11h30) (17h00 – 20h00) Kho ng th i gian gi a th i m (5,5h) m c n không rút c PL- H71: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u t i th i m b t đ u rút n (t=0h) PL- H72: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u cu i th i đo n rút n nh t (t=2h) c th c PL- H73: S đ k t qu tính n đ nh mái th n ng l u cu i th i đo n gi a l n rút c (t=7.5h) PL- H74: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u cu i th i đo n rút n hai (t=10.5h) c th S đ 3: M c n Di n bi n m c n c th p c h rút t cao trình +165.40 đ n cao trình +161.60 (3.80m) trong hai th i đo n phát n cao gi cao m ngày (9h30 – 11h30) (17h00 – 20h00) Kho ng th i gian gi a th i m (5,5h) m c n c không rút PL- H75: S đ k t qu tính n đ nh mái th (t=0h) ng l u t i th i m b t đ u rút n c PL- H76: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u cu i th i đo n rút n c th nh t (t=2h) PL- H77: S đ k t qu tính n đ nh mái th n ng l u cu i th i đo n gi a l n rút c (t=7.5h) PL- H78: S đ k t qu tính n đ nh mái th ng l u cu i th i đo n rút n hai (t=10.5h) c th ... th y n tích n ng Ph m vi nghiên c u c a đ tài Ph m vi nghiên c u đ p v t li u đ a ph ng (đ p đ t, đ p đá) đ u m i th y n tích n ng Cách ti p c n nghiên c u - Thu th p, nghiên c u tài li u c a... vi nghiên c u c a đ tài Cách ti p c n nghiên c u N i dung c a Lu n v n CH NG T NG QUAN V CƠNG TRÌNH TH Y I N TÍCH N NG VÀ S LÀM VI C C A U M I TRONG. .. tồn n đ nh mái th m cn ng l u đ p c h rút nhanh Trong lu n v n, l a ch n ph n m m Geostudio (Canada) đ tính tốn 35 CH NGHIÊN C U N NH NG P VL P TRONG U M I TH Y I N TÍCH N NG 3.1 TV N 3.1.1 S