Nâng cao ổn định cho mái dốc chính diện nhà máy thủy điện a lưới

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM MINH QUỐC NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH CHO MÁI DỐC CHÍNH DIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A LƯỚI Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Đà Nẵng - Năm 2018 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS Vũ Huy Công Phản biện 1: TS Nguyễn Văn Hướng Phản biện 2: PGS TS Hồ Sỹ Tâm Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 21 tháng năm 2018 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Xây dựng Thủy lợi – Thủy điện, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trượt lở đất loại hình thiên tai phổ biến giới Nhà máy thuỷ điện A Lưới nằm sông A Sáp, thuộc địa bàn huyện A Lưới, tỉnh Thừa thiên Huế Hiện cơng trình giai đoạn vận hành với công suất 170MW, điện lượng bình quân năm 649 triệu kWh Trong hạng mục cơng trình thủy điện A Lưới, phần mái dốc diện nhà máy thi cơng hồn thành từ năm 2012 Mái dốc nhà máy từ cao trình 67m (sàn lắp máy) đến cao trình 244m Tháng 11 năm 2013, sau đợt mưa bão kéo dài, mái dốc nhà máy có tượng nước ngầm dâng cao gây ổn định mái dốc nhà máy Năm 2014, công tác kiểm tra xử lý mái dốc thực gồm biện pháp chủ yếu đào giảm tải, kết hợp khoan neo Tuy nhiên vấn đề chưa xử lý triệt để Theo số liệu quan trắc nước ngầm khu vực mái dốc nhà máy từ cuối năm 2016 đến tháng năm 2017 cho thấy, mực nước ngầm tiếp tục tăng cao khơng có chiều hướng giảm, đe dọa đến khả ổn định mái dốc nhà máy Việc tìm nguyên nhân giải pháp để xử lý vấn đề mực nước ngầm dâng cao cần thiết nhằm đảm bảo hoạt động nhà máy an toàn Xuất phát từ lý tác giả đề xuất đề tài luận văn là: « Nghiên cứu giải pháp nâng cao ổn định cho mái dốc diện nhà máy thủy điện A Lưới » Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu: - Đánh giá trạng ổn định mái dốc diện nhà máy thủy điện A Lưới - Nghiên cứu ảnh hưởng thấm ổn định mái dốc nhằm đưa giải pháp xử lý vấn đề nước ngầm dâng cao ảnh hưởng đến ổn định mái dốc nhà máy Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng: đường mực nước ngầm mái dốc nhà máy, giải pháp nâng cao ổn định cho cơng trình - Phạm vi nghiên cứu: mái dốc diện nhà máy Phƣơng pháp nghiên cứu: Để giải mục tiêu trên, luận văn đưa phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp phân tích tài liệu: Điều tra, thu thập số liệu, tài liệu địa hình địa chất thủy văn, lịch sử trạng ổn định mái dốc nhà máy - Phương pháp kế thừa kết nghiên cứu liên quan - Phương pháp mơ hình hóa: Sử dụng mơ hình số Plaxis Hà lan để phân tích thấm, kiểm tra ổn định trượt ổn định mái dốc mực nước ngầm dâng cao vào mùa mưa Tổng hợp phân tích số liệu, đưa giải pháp Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Đề tài có ý thực tiễn nhằm đưa giải pháp cho vấn đề cấp bách mực nước ngầm tăng cao có nguy gây ổn định mái dốc nhà máy Kết đề tài sở có tính khoa học để đơn vị chức đề xuất phương án nhằm đảm bảo ổn định cho nhà máy CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 1.1 HIỆN TƢỢNG MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 1.1.1 Giới thiệu Mất ổn định mái dốc nguyên nhân sau: tăng cao độ dốc sườn dốc cắt xén xói lở; giảm độ bền đất đá biến dổi trạng thái vật lý ngầm nước, trương nở, giảm độ chặt, phong hóa, phá hủy kết cấu tự nhiên; tượng từ biến đất đá, tác động áp lực thủy tĩnh thủy động lên đất đá gây nên biến dạng thấm; tác động bên như: chất tải lên sườn dốc, tác động địa chất bị địa chấn Các dạng ổn định mái dốc Các tượng ổn định mái dốc đào thường phân làm bốn dạng bản: sụt lở, trượt, trôi tượng đá đổ, đá lăn 1.1.2 Sụt lở Là tượng đất đá mái dốc chuyển dịch phía không theo mặt tựa rõ không trì nguyên khối 1.1.2.1 Trượt Là tượng khối đất đá mái dốc chuyển dịch thể xuống phía chân dốc theo vài mặt trượt rõ rệt 1.1.2.2 Trơi (trượt dòng) Trơi tượng đất đá bị xáo động di chuyển phần hay tồn thành dòng sườn dốc xuống phía 1.1.2.3 Đá đổ, đá lăn Là tượng tảng đá, khối đá từ cao mái dốc bị lở rơi tự đồ thẳng xuống gây ổn định cho mái dốc 1.1.2.4 1.1.3 Nguyên nhân gây nên tƣợng ổn định mái dốc Có 02 nhóm ngun nhân gây ổn định mái dốc 1.1.3.1 Nhóm nguyên nhân gây nên tượng ổn định mái dốc - Bản chất đất, đá: Đất đá thuộc loại mềm yếu, dễ phong hóa, dễ hóa mềm gặp nước; lớp đất đá có cấu tạo xen kẽ lớp yếu; - Các yếu tố thúc đẩy q trình phong hóa, biến đổi hóa lý - Các ngun nhân địa hình, địa mạo 1.1.3.2 Nhóm nguyên nhân tăng lực gây trượt - Các nguyên nhân làm tăng tải trọng mái dốc (đào) - Các nguyên nhân gây phá hoại chân mái dốc đào - Các nguyên nhân gây chấn động đất đá Kết luận chung: Mất ổn định mái dốc đào thường xảy tổng hợp nhiều nguyên nhân, phân tích ổn định mái dốc cần phân tích tượng, kiện xảy lúc mái dốc ổn định suốt trình trước đổ; cần điều tra mơi trường xung quanh ý đến điều kiện riêng chỗ mái đất ổn định 1.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNHI MÁI DỐC Phƣơng pháp cân giới hạn Phương pháp cân giới hạn thường giả định mặt trượt mặt phẳng mặt trượt trụ tròn 1.2.1 Đặc điểm chung phương pháp cân giới hạn xét làm việc kết cấu trạng thái giới hạn mà không quan tâm đến quan hệ ứng suất - biến dạng theo trình tác dụng tải trọng Phương pháp cân giới hạn sử dụng lý thuyết vòng tròn Morh-Coulomb để xác định ứng suất cắt gây trượt dọc theo bề mặt trượt, ứng suất cắt vị trí mặt trượt phá hoại định nghĩa sức kháng cắt (hay độ bền kháng cắt) đất 1.2.2 Phƣơng pháp trạng thái giới hạn 1.2.2.1 Phương pháp PTHH phân tích ổn định mái dốc Lý thuyết trạng thái giới hạn sử dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn dựa thay đổi ứng suất, biến dạng điểm chia mái dốc Đây xem phương pháp phân tích xác, thoả mãn điều kiện cân lực, điều kiện tương thích, phương trình cấu thành điều kiện biên điểm mái dốc Nó mơ chế phá hoại mái dốc thực tế xác định đồng thời hai yếu tố hệ số an toàn nhỏ chế phá hoại, đồng thời mơ q trình phá hoại mà giả định trước mặt trượt phá hoại phương pháp cân giới hạn (Griffith et al 1999; Matsui, 1990) Ưu điểm: - Mặt trượt không cần giả định trước Mặt phá hoại diễn sức kháng cắt đất thấp ứng suất cắt trọng lượng thân đất; - Không yêu cầu liệu tiến hành phân mảnh phân tích dựa phương trình cân lực mơ men; - Có thể xác định ứng suất biến dạng điểm mái dốc thông qua phân tích phương pháp phần tử hữu hạn Phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng hai cách tiếp cận để phân tích ổn định mái dốc: phương pháp trực tiếp cách sử dụng phương pháp suy giảm sức chống cắt Strength Reduction Method SRM phương pháp gián tiếp phân tích hệ số an tồn kết hợp với phương pháp cân giới hạn (Pasternack, sc Gao, s, 1988) Trong phương pháp suy giảm sức chống cắt, độ bền kháng cắt (c, υ) vật liệu mái dốc giả định giảm dần mái dốc ổn định giả định đạt Tỷ lệ giảm sức kháng cắt lớn điểm xem hệ số an toàn tối thiểu Phương pháp suy giảm sức chống cắt (SRM) Nhận xét: Theo lý thuyết trạng thái giới hạn, mặt trượt nguy hiểm tập hợp điểm có biến dạng cắt lớn, tỷ số sức kháng cắt vá ứng suất cắt nhỏ Việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để tìm kiếm điểm hồn tồn thực Tuy nhiên, phương pháp phần tử hữu hạn có hạn chế số liệu đầu vào khơng phản ánh trung thực ứng xử đất két biến dạng tính tốn hồn tồn vô nghĩa Để giải vấn đề này, luận văn sử dụng phần mềm Plaxis phân tích ổn định mái dốc theo phƣơng pháp PTHH 1.2.2.2 1.2.3 Ổn định mái dốc có xét đến ảnh hƣởng mực nƣớc ngầm Hệ số an toàn giới hạn nhỏ đạt thi công tăng dần theo thời gian sau thi công khối đất đắp Đối với mái dốc đào, hệ số an toàn giới hạn nhỏ giảm dần theo thời gian 1.2.3.1 Sức chống cắt đất khơng bão hòa Trong phạm vi mực nước ngầm thay đổi, vùng độ (hay gọi vùng khơng bão hồ nước) hình thành Sức chống cắt đất theo học đất không bão hòa xác định theo cơng thức: τ = c’ + (σa - ua).tgυ’ + (ua - uw).tgυb (1.7) Trong đó: τ - ứng suất cắt mặt phá hoại lúc xảy phá hoại c’ - lực dính hiệu quả, khoảng chặn độ bền chống cắt ứng suất pháp hiệu 0; σa - ứng suất pháp tổng tác dụng lên mặt phá hoại; ua - áp lực khí lỗ rỗng lúc phá hoại; uw - áp lực nước lỗ rỗng lúc phá hoại; υ’- góc ma sát hiệu quả; υb- góc biểu thị tốc độ tăng độ bền chống cắt có quan hệ với độ hút dính (ua - uw)f Đường cong đặc trưng đất – nước Đường cong đặc trưng đất nước thông số trung tâm học đất cho đất khơng bão hồ, dùng để xác định thơng số đất khơng bão hòa, có sức kháng cắt đất Đây đường cong biểu diễn quan hệ độ ẩm độ hút dính đất 1.2.3.2 1.3 ẢNH HƢỞNG CỦA ĐƢỜNG BÃO HỊA ĐẾN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC Bài tốn thấm chi ra: tốn thấm khơng áp tốn thấm có áp Dòng thấm qua mái dốc đào thuộc tốn thấm khơng áp Trong tốn thấm khơng áp, việc xác định vị trí đường bão hòa lời giải quan trọng Đường bão hòa biện phân cách hai vùng đất bão hòa đất khơng bão hòa nước [4] Có số phương pháp xác định vị trí đường bão hòa Trong nội dung luận văn, tác giả sử dụng phương pháp PTHH xác định xác vị trí đường bão hòa kết cho thấy hồn tồn phù hợp với thực tế 1.4 PHẦN MỀM PLAXIS PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 1.4.1 Giới thiệu phần mềm Từ 2000 - 2007, phần mềm Plaxis gồm mô đun sau: Trong đó, mơ đun Plaxis V.8 - 2D ứng dụng để phân tích biến dạng ổn định toán địa kỹ thuật theo PTHH - 2D, trường hợp đất bão hòa khơng bão hòa Hình 1: Sự phát triển phiên bảng phần mềm PLAXIS 1.4.2 Đặc trƣng vật liệu Plaxis 1.4.2.1 Mơ hình Mohr - Coulomb(MC) Đối với lớp đất đá thơng thường sử dụng mơ hình Morh Coulomb mơ hình đàn dẻo lý tưởng Trước bị chảy dẻo (phá hoại), ứng xử vật liệu đàn hồi tuyến tính (E = constant) Sau ứng suất đạt tới mức phá hoại, ứng xử vật liệu dẻo lý tưởng (chảy nước) Đường ứng suất biến dạng gồm đoạn: đoạn đàn hồi tuyến tính từ gốc tọa độ với độ dốc E đoạn chảy dẻo đường nằm ngang xuất phát từ chỗ bắt đầu chảy dẻo [11] 1.4.2.2 Mơ hình Jointed Rock (JR) Đây mơ hình đàn - dẻo khơng đẳng hướng đặt biệt dùng để mô ứng xử lớp đá bao gồm xếp tầng địa chất nứt gảy trực tiếp đặt biệt đá Tính dẻo xuất lớn lực cắt trực tiếp (Shear planes) Mỗi mặt phẳng thể qua thông số riêng E c Đá ngun vẹn khơng vết nứt xét đến có ứng xử đầy đủ tính đàn hồi với độ cứng E c Sự giảm đàn hồi đá xác định thông qua xếp tầng địa chất Mơ hình đàn hồi tuyến tính (Linear elastic) Mơ hình đàn hồi tuyến tính mơ hình tn theo định luật Hook đàn hồi tuyến tính đẳng hướng [11] 1.4.2.3 Các bƣớc mơ hình hóa Plaxis Một tốn tính phần mềm Plaxis thường gồm khối sau: Thiết lập mơ hình tốn: - Lựa chọn dạng mơ hình; 1.4.3 - Lựa chọn phần tử tam giác 15 nút; - Chọn đơn vị đo cho chiều dài, lực thời gian Lập mơ hình hình học cho mặt cắt tính tốn; Gán điều kiện biên; Gán đặc trưng vật liệu; Tạo lưới phần tử; Xác định điều kiện ban đầu; Xác định giai đoạn tính tốn; Tính tốn; Hiển thị kết quả: - Xuất kết mong muốn; - Vẽ biểu đồ, đồ thị 1.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG Mất ổn định mái dốc đào vấn đề thường gặp xây dựng cơng trình giao thông, thủy điện xây dựng vùng núi cao, có mái dốc lớn Các lực gây ổn định liên quan chủ yếu với trọng lực thấm, lực chống phá hoại (lực kháng trượt) hình dạng mái dốc kết hợp với thân độ bền kháng cắt đất đá tạo nên Có bốn dạng ổn định mái dốc đào: sụt lở, trượt, trôi tượng đá đồ, đá lăn Để hạn chế tượng ổn định xảy mắt dốc đào, cần lưu ý khảo sát, phân tích làm rõ điều kiện nguyên nhân gây nên tượng ổn định, đồng thời 19 bao gồm: Mái dốc hố móng nhà máy; Đường thi cơng vận hành lên hầm phụ tháp điều áp; Hầm dẫn nước 2.3 PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN NƢỚC NGẦM DÂNG CAO Nguyên nhân mực nước ngầm dâng cao làm rõ theo chế sau: 2.3.1 Nƣớc ngầm đƣợc bổ sung từ suối cao qua đứt gãy Có thể nước ngầm cung cấp khe suối bên phải, qua đứt gãy Trong trình thi công, nhiều khu vực bị sạt lở, vùi lấp khe suối làm cản trở dòng chảy mặt làm mực nước ngầm dâng cao 2.3.2 Nƣớc ngầm đƣợc bổ sung từ suối cao qua hầm dẫn nƣớc Nước khe suối ứ đọng cung cấp cho nước ngầm khu vực, thấm nhanh xuống vị trí sạt sụt hầm qua đới tiếp xúc yếu đứt gãy Nước ngầm dẫn theo đới nứt nẻ ảnh hưởng trình khoan nổ theo đường hầm nhà máy Tại khu vực nhà máy, nước ngầm lan truyền theo ranh giới tiếp xúc đá đứt gãy kiến tạo Phân tích khả rò rỉ nƣớc từ đƣờng hầm áp lực Đánh giá khả rò rỉ nước từ đường hầm áp lực nguyên nhân loại trừ 2.3.3 2.3.4 Giải thích tƣợng mực nƣớc ngầm dâng cao Lượng mưa năm 2016 lớn, làm cho tầng đất đá bị bão hòa giữ lại phần lượng nước mưa tiếp tục bổ sung dần cho miền thoát mái dốc nhà máy 2.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG Trong Chương 2, tác giả làm rõ điều kiện địa chất cơng trình mái dốc nhà máy xác định tiêu lớp đất đá Chính xác hóa đới phá hủy kiến tạo tham gia vào hành lang dẫn nước ngầm mái dốc nhà máy 20 Tổng hợp, phân tích tài liệu làm rõ nguyên nhân chế nước ngầm dâng cao mái dốc nhà máy Xác định nguồn cấp nước cho mái dốc nhà máy Ban đầu, giải thích tượng nước ngầm tiếp tục dâng cao mái dốc nhà máy, cảnh báo khả thoát nước hệ thống thoát nước hữu dự kiến kịch nước ngầm dâng cao, phục vụ thiết kế tính tốn Kiến nghị đề xuất giải pháp thoát nước ngầm, giải pháp giảm thiểu nguồn cấp nước cho mái nhà máy trình bày chương CHƢƠNG GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH MÁI DỐC CHÍNH DIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A LƢỚI 3.1 THIẾT KẾ HẠ MỰC NƢỚC NGẦM 3.1.1 Nội dung thiết kế hạ mực nƣớc ngầm Theo tiêu chuẩn 9903:2014, nội dung thiết kế hạ thấp mực nước ngầm Các phương pháp hạ mực nước ngầm 3.1.1.1 Phương pháp tháo nước nằm ngang Khi mực nước ngầm cần hạ không sâu, việc đào hào, đào rãnh không khó khăn nên dùng phương pháp hạ mực nước ngầm theo phương ngang hào, rãnh đường ống chôn đất để thu nước ngầm 3.1.1.2 Phương pháp tháo nước thẳng đứng Khi mực nước ngầm cần hạ xuống sâu phải dùng phương pháp tháo nước thẳng đứng Nội dung chủ yếu phương pháp khoan đào giếng tập trung nước bơm nước từ hệ thống giếng để đưa ngồi Có thể lựa chọn loại giếng sau để hạ thấp mực nước ngầm: Giếng thường, giếng kim, giếng nhựa 3.2 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT MỰC NƢỚC NGẦM 21 Để giảm thiểu ngăn chặn nguồn nước cấp cho mái dốc nhà máy, kiến nghị giải pháp: + Đào mở rộng khơi thơng dòng chảy khe suối bên phải nhà máy, rãnh đào lát lại rọ đá đảm bảo thoát nước tốt + Khoan giếng đứng thu nước vị trí để hạ thấp mực nước ngầm + Khoan ngang thoát nước; (khoan thơng với giếng đứng) 3.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ PHƢƠNG ÁN HẠ MỰC NƢỚC NGẦM 3.3.1 Xác định lƣu lƣợng cho dòng thấm gần giếng khoan đứng 3.3.1.1 Các đặc trưng dòng thấm gần giếng khoan đứng - Để đơn giản tính tốn, tính tốn giếng với điều kiện: giếng khoan thẳng đứng vng góc với tầng chứa nước, tầng chứa nước đồng nhất, dòng chảy ổn định - Khi bơm hút nước từ giếng khoan mực nước giếng bị hạ thấp xuống tạo xung quanh giếng phiễu hạ thấp mực nước hay mực áp lực Tùy theo độ đồng tầng chứa nước mà phiễu hạ thấp đối xứng khơng đối xứng Bán kính phiễu hạ thấp mực nước bán kính ảnh hưởng R Hình 1: Sơ họa phƣơng án khoan - đào giếng kiểm sốt mực nƣớc ngầm - Khi giếng khơng khai thác mực nước giếng khoan mực nước tĩnh Khi khai thác với lưu lượng Q không đổi mực nước hạ thấp ổn định gọi mực nước động 22 - Dòng thấm có liên quan mật thiết với cấu tạo ống lọc giếng Tùy theo kết cấu ống lọc, giếng khai thác nước chia làm hai loại: - Giếng hoàn chỉnh: Là giếng có chiều sâu xun qua tồn chiều dày tầng chứa nước Nước vận động vào giếng qua phần ống lọc xung quanh giếng - Giếng khơng hồn chỉnh: Là giếng có chiều sâu khơng xun qua tồn chiều dày tầng chứa nước nước vận động vào giếng qua phần ống lọc xung quanh giếng, đồng thời vận động từ đáy giếng vào - Trong tính tốn lưu lượng khai thác nước giếng cần thiết phải biết bán kính ảnh hưởng R Trình tự thiết kế hạ mực nước ngầm hệ thống giếng khoan - Xác định bán kính ảnh hưởng hệ thống giếng để hạ thấp mực nước cần thiết - Xác định bán kính giếng lớn - Xác định tổng lưu lượng hệ thống giếng 3.3.1.2 - Xác định khả thu nước 1m ống lọc - Tính tổng chiều dài ống lọc cần thiết cho hệ thống - Tìm số lượng giếng n - Chọn cách bố trí khoảng cách giếng - Kiểm tra lưu lượng giếng đảm nhận lực thực tế giếng riêng biệt - Tiến hành kiểm tra chiều cao mực nước điểm bất kỳ, không thỏa yêu cầu tháo khơ hố móng phải thiết kế tính tốn lại Tính tốn hạ mực nước ngầm a Khoảng cách bố trí giếng: + Bán kính ảnh hưởng tính tốn theo công thức kinh nghiệm Dikhacdo: 3.3.1.3 23 R  3000s k (m) (3.1) Trong đó: s: Chiều sâu hút nước (m) = 8m (tính cho hố 134 cho bán kính ảnh hưởng nhỏ nhất) k: Hệ số thấm edQ + IA1 (m/s): 6.1.10-7 Với chiều sâu hút nướt tính từ đường bão hòa đến đỉnh ống tiêu nước 8m lớp edQ +IA1, tính tốn Rmin = 18.7m + Trên sở kết tính tốn tiêu nước R = 42m Thiên an tồn sử dụng bán kính R = 18.7 để bố trí giếng b Lưu lượng vào giếng: Các giếng khoan thiết kế xuyên qua đứt gãy ranh giới đới địa chất phiến – Granit, để thu nước thấm bố trí khoan vào tầng đá thấm lớn IB Bên có đới IIA dày từ 60-72m Các giếng hút nước đặt tới tầng đá không thấm nước => tính tốn với trường hợp nước khơng hồn chỉnh Hình 2: Sơ đồ tính lƣu lƣợng thấm vào giếng khoan hoàn chỉnh cho trƣờng hợp tầng chứa nƣớc khơng áp 24 Hình 3: Sơ đồ tính lƣu lƣợng thấm vào giếng khoan hồn chỉnh cho trƣờng hợp tầng chứa nƣớc có áp Lưu lượng tính tốn theo cơng thức kinh nghiệm TCVN 9148:2012: Tầng IA2 IB tầng có hệ số thấm lớn nhất, bề dày trung bình từ 15-25m phạm vi bố trí giếng tiêu nước, giả thiết gần tầng thấm nước Lưu lượng thấm xác định theo cơng thức: 0,366 K= m Trong đó: K: hệ số thấm tầng thấm nước; : m: Bán kính hồ khoan; chiều dày tầng thấm nước; Chiều sâu hút nước: 8-12m Trên sở số liệu đo lưu lượng vào cạnh biên giếng quan trắc, tính tốn lưu lượng vào giếng theo chu vi giếng, bảng kết tính tốn sau: Bảng 1: Bảng kết tính tốn thu nƣớc vào giếng Hố khoan 149.0 Lƣu lƣợng đơn vị trung bình cạnh biên giếng (m3/s/m) 0,00060 (m3/s) 0,0028 (l/s) 2,8 Hố khoan 134.0 0,00085 0,0040 4,0 Hố khoan 122.0 0,00072 0,0034 3,4 Hố khoan Lƣu lƣợng Q giếng 25 Để thoát lượng nước giếng, bố trí ống khoan nước fi 90 cao cách mặt 0.5m khoan vào giếng Xác định lƣu lƣợng ống nƣớc ngang Cơng thức tính lưu lượng ống nước ngang (tính cho ống dài nhất35m): 3.3.2 Q  . 2gZ (3.3) Trong đó: μ: hệ số lưu lượng ống xác định theo công thức:      c  r   i   0.185 (3.4) Z: cột nước tác dụng, xác định theo TCVN 9151-2012; Kết tính tốn cho thấy, nước ngập miệng lỗ ống thoát nước từ 0,5 – 1m lưu lượng từ 3,5 – 5l/s 3.4 TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO MÁI DỐC CHÍNH DIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A LƢỚI 3.4.1 Các trƣờng hợp tính tốn Trƣờng hợp 1: Kiểm tra ổn định mái dốc trạng mực nước ngầm dâng cao Trƣờng hợp 2: Kiểm tra ổn định mái dốc sau bố trí giếng hạ thấm mực nước ngầm Cấp cơng trình: Theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT - Mái đào khu vực nhà máy thuộc công t nh cấp II Do vậy, hệ số ổn định cho phép: - Tổ hợp bản: [K] = 1,15 - Tổ hợp đặc biệt: [K] = 1,04 3.4.2 Thông số đầu vào mơ hình Bảng 2: Thơng số neo Thơng số Mơ hình vật liệu Ký hiệu Đơn vị Neo Model [-] Elastic 26 Độ cứng dọc trục Bước dầm EA kN 2,800e+5 Lspacing m 3,000 Bảng 3: Thông số vữa Thông số Ký hiệu Đơn vị Vữa Mơ hình vật liệu Model [-] Elastic Độ cứng dọc trục EA kN/m 2,0e+7 Bảng 4: Tính chất lý đất, đá mơ Plaxis Ký hiệu Đơn vị edQ + IA1 IA2 IB IIA IIB Mơ hình tính tốn Model [-] MC MC JR JR JR Kiểu ứng xử Type Thông số Dr Dr Dr Dr Dr Dung trọng khô dry kN/m3 17,3 24,0 26,4 27,4 27,0 Dung trọng ướt Hệ số thấm Modul đàn hồi Hệ số poison’s wet k Eref  kN/m3 m/day kN/m2 [-] 17,9 7,776e-4 1,2e+4 0,30 24,5 5,003e-3 6,0e+5 0,35 27,0 4,000e-3 6,0e+6 0,30 27,9 1,503e-3 1,5e+7 0,25 27,2 5,003e-3 1,8e+7 0,22 Lực dính cref kN/m2 24,0 73,0 150 300 400 Góc nội ma sát  o 20,0 28,0 32,0 40,0 45,0 Góc nở Mơ đun đàn hồi mặt yếu  o 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0  kN/m2 - - 6,0e+6 1,5e+7 1,8e+7 G2 kN/m2 - - 3,5e+6 9e+6 1,2e+7 Mô đun đàn hồi cắt [-] Bảng 5: Thông số bê tông Thông số Ký hiệu Đơn vị Tấm BT Mơ hình vật liệu Model [-] Elastic Độ cứng dọc trục EA kN/m 2,0e+7 Độ cứng chịu uốn EI kNm /m 6,6e+4 Khối lượng riêng w kN/m/m 15,0 Hệ số Poisson ν [-] 0,25 27 3.4.3 Các bƣớc thiết lập mơ hình 3.4.4 Một số hình ảnh thiết lập mơ hình 3.4.5 Kết mô 3.4.5.1 Trường hợp 1: Kiểm tra ổn định mái dốc mực nước ngầm dâng cao Như phân tích nguyên nhân gây tượng mực nước ngầm dâng cao bổ sung từ suối cao qua đứt gãy từ suối cao qua hầm dẫn nước Tác giả tiến hành phân tích thấm phần mềm Plaxis để xác định vị trí đường bão hòa mặt cắt diện nhà máy thủy điện A Lưới Nhận xét: Các lớp IIB IA2 có hệ số thấm nhỏ k=5×10-3 lớn lớp khác nên vận tốc dòng thấm thể lớn Kết chương trình tính cho thấy vị trí 149m, 134m 122m xuất hiện tượng nước ngầm phun lên dâng cao Kết tính phù hợp với số liệu quan trắc mực nước ngầm nhà máy Đề tài sử dụng vị trí đường bão hòa để xác định hệ số ổn định mái dốc mực nước ngầm dâng cao Hình 4: Đƣờng bão hòa tính tốn cho trƣờng hợp (thể dạng arrows) 28 Hình 5: Vùng bão hòa tính tốn cho trƣờng hợp Hình 6: Vùng ảnh hƣởng nƣớc ngầm tính tốn cho trƣờng hợp Hình 7: Chuyển vị theo lƣới phần tử tính tốn trƣờng hợp 29 K=1.06 Hình 8: Cung trƣợt nguy hiểm tính tốn trƣờng hợp Nhận xét: Trong trường hợp mực nước ngầm cao, kết phân tích ổn định cho K = 1,06 [K] = 1,15 Tuy nhiên để mái dốc đảm bảo ổn định dài hạn cần thường xuyên quan trắc có biện pháp xử lý triệt để ảnh hưởng nước ngầm 32 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN - Luận văn phân tích nguyên nhân gây tượng mực nước ngầm dâng cao làm ổn định mái dốc, ngun nhân mưa lớn kéo dài, hồ nước hình thành bổ sung nguồn thấm từ đường hầm không bọc - Đã đưa phương án xử lý hạ thấp mực nước ngầm giếng đào thu nước kết hợp ống thoát nước ngang - Sử dụng phần mềm Plaxis phân tích đánh giá ổn định cho mái dốc Nhà máy thủy điện A Lưới với trường hợp mực nước ngầm cao sau có giải pháp hạ thấp mực nước ngầm Kết cho thấy: mực nước ngầm dâng cao, mái dốc đào không đủ điều kiện ổn định với hệ số ổn định K = 1,06 Sau có giải pháp hạ mực nước ngầm, hệ số ổn định trường hợp K = 1,34 đảm bảo điều kiện ổn định Như biện pháp hạ thấp mực nước ngầm giếng khoan với số lượng giếng phù hợp - Theo nội dung phân tích luận văn: ổn định mái dốc đào tượng thường gặp xây dựng cơng trình giao thơng, thủy điện vùng núi cao có mái dốc lớn Trên phương diện tính tốn thiết kế, xảy nhiều hạn chế chưa xét đến thay đổi tính chất lý đất theo thời gian, thay đổi mực nước ngầm nên thường dẫn đến sai lệch lý thuyết tính tốn thực tế Khi xét đến thay đổi mực nước ngầm, làm việc mái dốc có sai khác nhiều so với thiết kế ảnh hưởng đến trạng thái ứng suất, biến dạng mái dốc Vì vậy, việc nghiên cứu kịch thay đổi mực nước ngầm cần thiết phân tích ổn định mái dốc KIẾN NGHỊ - Dựa kết phân tích, giải pháp mà luận văn đưa đảm bảo điều kiện ổn định cho mái dốc diện Nhà máy thủy điện A Lưới đưa vào vận hành Tuy nhiên, cần phải có nghiên cứu nguyên nhân gây tượng mực nước ngầm dâng cao để đảm bảo ổn định lâu dài mái dốc - Các cơng trình giao thơng, thủy điện trọng điểm, phức tạp có 33 giá trị đầu tư khai thác lớn có hạng mục mái đào cao nên lắp đặt hệ thống quan trắc nước ngầm theo dõi có hệ thống từ giai đoạn thiết kế giai đoạn vận hành để dự báo tượng ổn định có biện pháp sử lý kịp thời trước cố xảy - Tiếp tục quan trắc theo dõi hoạt động giếng thu nước để có giải pháp kịp thời xảy cố giải pháp hạ mực nước ngầm HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI - Cần tính tốn thêm trường hợp đặc biệt có động đất để cảnh báo an tồn cho nhà máy có động đất; - Tính tốn thêm trường hợp mái dốc bị bão hòa hồn tồn mưa lớn kéo dài nhiều ngày ... 2.1.6 HIỆN TƢỢNG MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC CHÍNH DIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A LƢỚI Mái dốc nhà máy có tượng nước ngầm dâng cao gây ổn định mái dốc nhà máy - Xuất vết nứt, sạt lở mái đào nhà máy từ 92,2m đến... TRẠNG MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC CHÍNH DIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A LƢỚI GIỚI THIỆU DỰ ÁN THỦY ĐIỆN A LƢỚI 2.1 2.1.1 Vị trí nhà máy: Nhà máy thủy điện A Lưới (tổng vốn đầu tư 3.234 tỷ đồng) nằm sông A Sáp thuộc... giá trạng ổn định mái dốc diện nhà máy thủy điện A Lưới - Nghiên cứu ảnh hưởng thấm ổn định mái dốc nhằm đ a giải pháp xử lý vấn đề nước ngầm dâng cao ảnh hưởng đến ổn định mái dốc nhà máy Đối