Nghiên cứu ổn định của đập vật liệu địa phương trong trường hợp mực nước rút nhanh ở khu vực duyên hải Miền Trung”

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Xây dựng cơng trình thủy LỜI CẢM ƠN Với giúp đỡ phòng Đào tạo Đại học Sau Đại học, Khoa Cơng trình trường Đại học thuỷ lợi, Tổng Công ty Tư vấn xây dựng thủy lợi Việt Nam - CTCP, thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp, đến Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng cơng trình thủy với đề tài: “Nghiên cứu ổn định đập vật liệu địa phương trường hợp mực nước rút nhanh khu vực duyên hải Miền Trung” hoàn thành Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến quan đơn vị cá nhân truyền đạt kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu công bố giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi lãnh đạo Tổng Công ty tư vấn xây dựng thủy lợi Việt Nam CTCP cho tác giả trình học tập, nghiên cứu vừa qua Đặc biệt tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến, PGS.TS Nguyễn Quang Hùng người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trình thực luận văn Với thời gian trình độ cịn hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận bảo đóng góp ý kiến thầy cô giáo, Quý vị quan tâm bạn bè đồng nghiệp Luận văn hoàn thành Khoa Cơng trình, Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội, Tháng 12 năm 2010 Tác giả Vũ Hoàng Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành Xây dựng cơng trình thủy MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG VÙNG DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA NĨ 10 1.1.Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương Việt Nam 10 1.2.Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương duyên hải Miền Trung Việt Nam 12 1.2.1.Địa hình địa chất 13 1.2.2.Khí hậu thời tiết .14 1.2.3 Tình hình mưa lũ miền Trung Việt Nam .14 1.2.3.1 Tình hình mưa lũ miền Trung năm 2007 15 1.2.3.2 Tình hình mưa lũ miền Trung năm 2008 18 1.2.3.3 Tình hình mưa lũ miền Trung năm 2009 19 1.2.4 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương duyên hải Miền Trung Việt Nam………………………………………………………………………… 23 1.2.5 Ảnh hưởng tình hình mưa lũ tới đập vật liệu địa phương 24 1.3 Điều kiện làm việc đập vật liệu địa phương, hư hỏng sau lũ lớn vùng Duyên Hải Miền Trung 25 1.4 Tính cấp thiết nội dung nghiên cứu đề tài 27 1.4.1 Tính cấp thiết đề tài .27 1.4.2 Nội dung nghiên cứu đề tài 28 CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG…………………………………………………………………………… 30 2.1 Phân tích ứng suất – biến dạng áp lực lỗ rỗng đập vật liệu địa phương .30 2.1.1 Ứng suất biến dạng đập vật liệu địa phương 30 2.1.2 Áp lực lỗ rỗng đập vật liệu địa phương 31 Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy 2.1.3 Phương trình phương pháp tính 32 2.1.3.a.Ứng suất: 32 2.1.3.b áp lực khe rỗng .40 2.1.4 Các điều kiện đánh giá ổn định cục bộ: 41 2.1.4.a Ổn định trượt 42 2.1.4.b Ổn định thấm: 43 2.2 Phân tích ứng suất – biến dạng áp lực nước kẽ rỗng đập vật liệu địa phương, điều kiện mực nước rút nhanh 44 2.2.1 Các phương pháp nghiên cứu thấm không ổn định 44 2.2.1.1 Phương pháp giải tích .44 2.2.1.2 Phương pháp thí nghiệm thấm khe hẹp 44 2.2.1.3 Phương pháp thí nghiệm tương tự điện−thủy động lực học 47 2.2.1.4 Phương pháp mơ hình số 48 2.2.2 Cơ sở lý thuyết phương trình vi phân thấm khơng ổn định 49 2.2.3 Phương trình vi phân dịng thấm khơng ổn định cho đất bão hịa 50 2.2.4 Giải toán thấm theo phương pháp phần tử hữu hạn 53 2.3 Trường ứng suất hiệu quả, ảnh hưởng áp lực nước kẽ rỗng tới sức chịu tải cốt đất 54 2.3.1 Đặt vấn đề 54 2.3.2 Ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng tới sức chịu tải cốt đất 55 2.3.3 Các phương pháp tính áp lực kẽ rỗng .58 2.3.3.1 Phương pháp thực nghiệm (hay gọi phương pháp đường cong nén ép) 58 2.3.4.2 Phương pháp lý thuyết cố kết .59 2.4 Ổn định tổng thể tác dụng mực nước rút nhanh 63 2.4.1 Nguyên lý chung 63 2.4.2 Những giả thiết chung phương pháp ………… .64 Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Xây dựng cơng trình thủy 2.4.3 Bài tốn phân tích cân giới hạn chia lát .65 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỰC NƯỚC RÚT NHANH TỚI ỔN ĐỊNH CỤC BỘ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG…………………….70 3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng chiều cao đập tới ổn định cục đập điều kiện mực nước rút nhanh 70 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng hệ số thấm thân đập tới ổn định cục đập điều kiện mực nước rút nhanh 78 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ rút nước tới ổn định cục đập điều kiện mực nước rút nhanh 82 3.4 Nghiên cứu phân bố ứng suất điều kiện mực nước rút nhanh 86 3.5 Kết luận chung 91 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CHO CƠNG TRÌNH : HỆ THỐNG THỦY LỢI NGÀN TRƯƠI – CẨM TRANG – TỈNH HÀ TĨNH…………… 92 4.1 Giới thiệu cơng trình .92 4.2 Nghiên cứu ổn định cục đập tác dụng mực nước rút nhanh tràn lũ điển 96 2.1 Tính thấm kiểm tra ổn định thấm đập 96 2.2 Tính ổn định trượt mái 100 4.2.3 Tính ứng suất – biến dạng thân đập 102 4.3 Kết luận chương 105 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………106 5.1 Kết thu luận văn 106 5.2 Hạn chế luận văn .107 5.3 Hướng nghiên cứu tiếp 107 5.4 Kiến nghị 107 Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Xây dựng cơng trình thủy THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Tổng hợp số lượng hồ chứa nước (đến năm 2002) ……………… 10 Bảng 1-2: Một số hồ đập lớn Việt Nam (Theo thứ tự chiều cao đập) ……………11 Bảng 1-3: Một số hồ đập Miền Trung Việt Nam ……………………………… 23 Bảng 1-4: Một số hồ đập duyên hải Miền Trung sửa chữa gần đây……….26 Bảng 2-1: So sánh tương tự thơng số dịng thấm dịng điện…… 47 Bảng 2-2: Các giả thiết số phương pháp đại biểu .66 Bảng 3.1: Tài liệu địa chất…………………………………………………………………70 Bảng 3.2 : Kết tính thấm ổn định…………………………………………………71 Bảng 3.2 : Kết tính thấm ổn định trường hợp mực nước rút nhanh, Cao trình đỉnh đập 57.80, T1, K= 5*10-7…………………………………………………………….72 Bảng 3.3 : Kết tính thấm ổn định trường hợp mực nước rút nhanh, Cao trình đỉnh đập 56.50, T1, K= 5*10-7…………………………………………………………….73 Bảng 3.4 : Kết tính thấm ổn định trường hợp mực nước rút nhanh, Cao trình đỉnh đập 55.50, T1, K= 5*10-7…………………………………………………………….74 Bảng 3.5 : Kết tính thấm ổn định trường hợp mực nước rút nhanh, Cao trình đỉnh đập 44, T2, K= 5*10-7……………………………………………………………… 75 Bảng 3.6 : Kết tính thấm ổn định trường hợp mực nước rút nhanh, Cao trình đỉnh đập 57.80, T2, K= 5*10-7…………………………………………………… …… 76 Bảng 3.7 : Kết tính thấm ổn định trường hợp mực nước rút nhanh, Cao trình đỉnh đập 70,00, T2, K= 5*10-7……………………………………………………………77 Bảng 3.8 : Kết tính thấm ổn định trường hợp mực nước rút nhanh, Cao trình đỉnh đập 57,80, T2, K1= 5*10-7………………………………………………………….78 Bảng 3.9 : Kết tính thấm ổn định trường hợp mực nước rút nhanh, Cao trình đỉnh đập 57,80, T1, K2= 5*10-7………………………………………………………….79 Bảng 3.10 : Kết tính thấm ổn định trường hợp mực nước rút nhanh, Cao trình đỉnh đập 57,80, T1, K3= 5*10-7…………………………………………………….80 Bảng 3.11: tổng hợp kết đánh giá ảnh hưởng hệ số thấm thân đập tới ổn định cục đập….….81 Bảng 3.12 : Kết tính thấm ổn định trường hợp mực nước rút nhanh, Cao trình đỉnh đập 57,80, T1, K1= 5*10-7……………………………………………… ….82 Bảng 3.13 : Kết tính thấm ổn định trường hợp mực nước rút nhanh, Cao trình đỉnh đập 57,80, T2, K1= 5*10-7……………………………………………………83 Bảng 3.14 : Kết tính thấm ổn định trường hợp mực nước rút nhanh, Cao trình đỉnh đập 57,80, T3, K1= 5*10-7……………………………………………………84 Bảng 3.15: Bảng tổng hợp kết đánh giá ảnh hưởng tốc độ rút nước tới ổn định cục đập……………………………………………………………………… 85 Bảng 3.16: tổng hợp kết tính toán ứng suất biến dạng thân đập……… 90 Bảng 3.17: Bảng tổng hợp kết tính tốn thấm ổn định……………………… 91 Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Xây dựng cơng trình thủy Bảng 4.1 Các mực nước thiết kế: .96 Bảng 4.2 Kích thước đập: 96 Bảng 4.3 Kết tính tốn: 96 Bảng 4.4 Kết tính tốn: 100 Bảng 4.5 Kết tính tốn .105 Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành Xây dựng cơng trình thủy THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Địa hình khu vực Mũi Né Bình Thuận…………………………………… 13 Hình 1-2: Hơn 3000 nhà dân bị ngập tới - Huyện Hương Khê………………… 15 Hình 1-3: Nước lũ dâng cao nhấn chìm phố cổ Hội An (Quảng Nam) …………… 17 Hình 1-4: Cột điện gãy đổ tâm bão Kỳ Anh, Hà Tĩnh………………………… 18 Hình 1-5: Đường Hùng Vương thành phố Tam Kỳ (Quảng Nam) bị ngập nhiều đoạn………………………………………………………………………………………… 19 Hình 1-6: Áp thấp nhiệt đới hoành hành ven biển khiến tỉnh miền Trung chìm mưa lớn…………………………………………………………………………… 20 Hình 1-7: Lũ sông Hàn báo động tiếp tục lên……………………………… 20 Hình 1-8: Nước dâng cao ngập nhiều tuyến đường Quảng Trị……………………21 Hình 1-9: Năm 1999, miền Trung gánh chịu trận lũ lụt khủng khiếp …………22 Hình 1-10: Nước lũ dâng cao lịch sử, vượt kỷ lục miền Trung……….22 Hình 1-11: Vỡ đập Mơ (Hà Tĩnh)- lực lượng cứu đập tiếp cận lượng nước lớn, khiến đường vào bị phong tỏa hồn tồn 24 Hình 1-12: Sự cố tràn đập Hố Hô (4/10/2010) 24 Hình 1-13: Sự cố sạt lở mái sau lũ 25 Hình 2.1 Tách phân tố thân đập………………………………………………… 33 Hình 2-2 Mạng lưới chữ nhật…………………………………………………………… 38 Hình 2-3: Xác minh thực nghiệm Định luật thấm Darcy cho dịng thấm nước qua đất khơng bão hịa (theo Chids Collis−Goerge)…………………………………….50 Hình 2-4: Dịng thấm qua phân tố đất……………………………………………… 51 Hình 2-5: Mơ hình thí nghiệm…………………………………………………………….56 Hình 2-6: Mẫu đất bão hịa nước…………………………………………………… ….56 Hình 2-7: Q trình ép nước ngồi đất bão hịa nước………………….….57 Hình 2-8: Sơ đồ chia lát tính tốn ổn định………………………………………………65 Hình 3.1: Quan hệ lưu lượng thấm chiều………………………………………71 Hình 3.2 Quan hệ hệ số ổn định chiều cao đập…………………………….…71 Hình 3.3: Kết tính thấm ………………………………………………………………72 Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành Xây dựng cơng trình thủy Hình 3.4: Kết tính ổn định ………………………………………………… ………72 Hình 3.5: Kết tính thấm ……………………………………………………………….73 Hình 3.6: Kết tính ổn định……………………………………………………… ….73 Hình 3.7 :Kết tính thấm ……………………………………………………….… ….74 Hình 3.8 :Kết tính ổn định ……………………………………………………… ….74 Hình 3.9 :Kết tính thấm ……………………………………………………….… ….75 Hình 3.10 :Kết tính ổn định ……………………………………………………….….75 Hình 3.11 :Kết tính thấm ……………………………………………………….…….76 Hình 3.12 :Kết tính ổn định ……………………………………………………….….76 Hình 3.13 :Kết tính thấm ……………………………………………………….…….77 Hình 3.14 :Kết tính ổn định ……………………………………………………….….77 Hình 3.14 :Kết tính thấm ……………………………………………………….…….78 Hình 3.15 :Kết tính ổn định ……………………………………………………….….78 Hình 3.16 :Kết tính thấm ……………………………………………………….…….79 Hình 3.17 :Kết tính ổn định ……………………………………………………….….79 Hình 3.18 :Kết tính thấm ……………………………………………………….…….80 Hình 3.19 :Kết tính ổn định ……………………………………………………….….80 Hình 3.20 : Quan hệ lưu lượng thấm tổng cộng hệ số thấm…………………81 Hình 3.21 : Quan hệ hệ số ổn định hệ số thấm……………………………… 81 Hình 3.22 :Kết tính thấm ……………………………………………………….…….82 Hình 3.23 :Kết tính ổn định ……………………………………………………….….82 Hình 3.24 :Kết tính thấm ……………………………………………………….…….83 Hình 3.25 :Kết tính ổn định ……………………………………………………….….83 Hình 3.26 :Kết tính thấm ……………………………………………………….…….84 Hình 3.27 :Kết tính ổn định ……………………………………………………….….84 Hình 3.28 :Quan hệ lưu lượng thấm tốc độ rút nước…………………………85 Hình 3.29 :Quan hệ hệ số ổn định tốc độ rút nước……………………………85 Hình 3.30 :Kết tính ứng suất – biến dạng thân đập ……………………….86 Hình 3.31 :Kết tính ứng suất – biến dạng thân đập ……………………….86 Hình 3.32 :Kết tính ứng suất – biến dạng thân đập ……………………….87 Hình 3.33 :Kết tính ứng suất – biến dạng thân đập ……………………….87 Hình 3.34 :Kết tính ứng suất – biến dạng thân đập ……………………….88 Hình 3.34 :Kết tính ứng suất – biến dạng thân đập ……………………….88 Hình 3.35 :Kết tính ứng suất – biến dạng thân đập ……………………….89 Hình 3.36 :Kết tính ứng suất – biến dạng thân đập ……………………….89 Hình 4.1 Bản đồ dự án hồ chứa nước Ngàn Trươi………………………….………….92 Hình 4.2 Biểu đồ quan hệ lưu lượng thấm mực nước thượng lưu trước rút ……………………………………………………………………………………………98 Hình 4.3 Kết tính thấm trường hợp rút nhanh từ MNLTK=54.29 xuống MNDBT=52.00………………………………………………………………………………99 Hình 4.4 Kết tính thấm trường hợp rút nhanh từ MNLKT=55.16 xuống MNDBT=52.00 99 Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chun ngành Xây dựng cơng trình thủy Hình 4.5 Kết tính thấm trường hợp rút nhanh từ MNDBT=52.00 xuống 47.20 99 Hình 4.6: Biểu đồ quan hệ hệ số ổn định mực nước thượng lưu trước rút .100 Hình 4.7 Kết tính ổn định trường hợp rút nhanh từ MNLTK=54.29 xuống MNDBT=52.00 .101 Hình 4.8 Kết tính ổn định trường hợp rút nhanh từ MNLKT=55.16 xuống MNDBT=52.00 .101 Hình 4.9 Kết tính ổn định trường hợp rút nhanh từ MNDBT=52.00 xuống 47.20 .101 Hình 4.10 Kết tính chuyển vị theo phương ngang (phương X) 102 Hình 4.11 Kết tính – Ứng suất tổng theo phương ngang (phương X) .102 Hình 4.12 Kết tính Ứng suất hiệu theo phương ngang (phương X) 102 Hình 4.13 Kết tính chuyển vị theo phương đứng (phương Y) 103 Hình 4.14 Kết tính – Ứng suất tổng theo phương đứng (phương Y) 103 Hình 4.15 Kết tính –Ứng suất hiệu theo phương đứng (phương Y) 103 Hình 4.16 Kết tính Ứng suất tổng max 104 Hình 4.17 Kết tính Ứng suất tổng .104 Hình 4.18 Kết tính Ứng suất hiệu max .103 Hình 4.19 Kết tính Ứng suất hiệu 105 Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 10 Chuyên ngành Xây dựng cơng trình thủy CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG VÙNG DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA NĨ 1.1.Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương Việt Nam Việt Nam nước có 14 lưu vực sông lớn với nguồn tài nguyên nước phong phú, năm có khoảng 845 tỷ m3 nước chuyển tải 2360 sông lớn nhỏ Tuy nhiên lượng mưa phân bố khơng năm nên dịng chảy thay đổi theo mùa Mùa khô kéo dài khoảng 6÷7 tháng, lượng mưa chiếm 15÷20% lượng mưa năm, cịn lại 80÷85% lượng mưa 5÷6 tháng mùa mưa Về địa hình nước ta có nhiều đồi núi thuận lợi cho việc xây dựng hồ chứa phục vụ phát triển ngành kinh tế nhu cầu nước cho dân sinh Tình hình xây dựng hồ chứa nước ta phát triển sớm từ nửa đầu kỷ XX; đặc biệt sau thống đất nước, Nhà nước đầu tư xây dựng nhiều hồ chứa Theo thống kê Bộ nông nghiệp Phát triển nông thôn năm 2002, nước ta có 1967 hồ chứa có dung tích 0,2.106 m3 xây dựng với tổng dung tích trữ thiết kế 19 tỷ m3 1957 hồ chứa thủy nơng với tổng dung tích trữ 5,82 tỷ m3 Tổng số lượng hồ chứa theo dung tích bảng 1-1 Bảng 1-1: Tổng hợp số lượng hồ chứa nước (đến năm 2002) TT Loại hồ chứa Hồ thủy điện Hồ cấp nước tưới Tổng cộng Số lượng 10 Tổng dung tích trữ (106m3) 19,000 1957 5,820 1967 24,820 Trong số 63 tỉnh thành nước ta có 43 tỉnh thành phố có hồ chứa nước Các tỉnh có số lượng hồ chứa nhiều Nghệ An (249 hồ); Hà Tĩnh (166 hồ); Thanh Hóa (123 hồ); Phú Thọ (118 hồ); Đăk Lăk (116 hồ); Bình Định (108 hồ); Vĩnh Phúc (96 hồ)… Hầu hết đập dâng hồ chứa đập đất Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 95 Chun ngành Xây dựng cơng trình thủy + Đỉnh đập cao trình 57,80 m, rộng 12 m, dài 345m Trên đỉnh đập có tường chắn sóng cao 1,2 m so với đỉnh đập Mặt bê tơng (BT) át phan nhựa đường, bố trí điện chiếu sáng + Mái thượng lưu có ba rộng m cao độ 44.0 m, 29.0 m 19.0 m Hệ số mái từ đỉnh đến thứ m=1:3,0 từ thứ xuống thứ hai m=1:3,5 từ thứ hai xuống thứ ba m = 1: 4.0 + Mái hạ lưu có hai rộng m cao độ 44.0 m 29.0m Hệ số mái đoạn từ đỉnh đập xuống thứ 1: 2,50, từ thứ xuống thứ hai 1: 3,0 từ thứ hai xuống đỉnh đống đá tiêu nước 1: 3.50 + Đỉnh đống đá bảo vệ mái hạ lưu cao độ 16.5m, rộng m Trên đỉnh đống đá ốp đá phẳng mặt bảo vệ mái hạ lưu cao độ 17,5 m - Kết cấu đập, cụ thể sau: + Khối chống thấm bố trí thân đập đắp lớp đất 2A, có hệ số thấm nhỏ, Chiều rộng đỉnh tường lõi m, mái dốc thượng, hạ lưu tường lõi có hệ số 1:0,5 cao trình đỉnh tường lõi +56,50 m + Bóc tồn lớp (lớp cuội sỏi lịng sơng) phía thượng lưu lõi đập sau đắp bù lại đất đá đào móng cơng trình + Khối gia tải thượng lưu, hạ lưu đắp khối đất đá đào móng hạng mục cơng trình + Mái thượng lưu đập gia cố chống sạt lở bê tông cốt thép M200 dày 20 cm đổ chỗ Nối tiếp lớp gia cố thân đập lớp lọc cát, sỏi + Mái hạ lưu đập gia cố bảo vệ mái trồng cỏ tạo rãnh thoát nước mái mái BT & gạch xây Tại chân mái đập đập xây dựng rãnh thoát nước đá xây Từ cao trình +16,5 m đến +17,5 m đá lát khan ốp phẳng mặt + Tại cao độ 16,50m (cao mức nước lũ thiết kế hạ lưu) bố trí đống đá tiêu nước hạ lưu đá hộc + Nối tiếp khối chống thấm với khối gia tải hạ lưu thiết bị tiêu nước cát, gọi ống khói tiêu nước Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 96 Chun ngành Xây dựng cơng trình thủy + Ống khói cát dày 3,00m, nghiêng góc khoảng 640 so với phương ngang (mái dốc 1: 0,5) Thành phần hạt cát tiêu nước thiết kế phù hợp với tiêu cơ, lý đất đắp đập để đảm bảo an toàn thiết bị tiêu nước làm việc + Đáy ống khói tiêu nước thảm tiêu nước, dày m, đá hộc dày m, cuội sỏi dày 1,5 m cát dày 1,0 m bao bọc xung quanh để thoát nước hạ lưu + Chân khay đập cắm sâu vào đá phong hóa vừa (lớp IIA) thấm nước lịng sơng, chiều rộng chân khay theo chiều cao đập vị trí xác định theo điều kiện đảm bảo an toàn chống thấm cục mặt tiếp xúc đập nền, chiều rộng chân khay lớn 16m Xử lý khoan vữa xi măng 4.2 Nghiên cứu ổn định cục đập tác dụng mực nước rút nhanh tràn lũ điển 2.1 Tính thấm kiểm tra ổn định thấm đập Tài liệu tính tốn Mặt cắt tính tốn: Mặt cắt – mặt cắt lịng sơng Số liệu Cấp cơng trình: Cấp II Bảng 4.1 Các mực nước thiết kế: Mực nước TT Thượng lưu Hạ lưu MN lũ KT 0.1% +55.16 16.66 MN lũ TK 0.5% +54.29 15.54 MNDBT +52.00 7.5 MN ổn định sau xả lũ +45.00 7.5 Bảng 4.2 Kích thước đập: Kích thước TT Trị số Cao trình đỉnh đập +57.80 Cao trình đỉnh tường chắn sóng +59.00 Học viên: Vũ Hồng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 97 Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy Cao trình đỉnh tường lõi Cao độ thượng lưu +44.00, +29.00, +19.00 Cao độ hạ lưu +44.00, +29.00, +16.50 Độ dốc mái thượng lưu tính từ thấp lên cao 2.0; 4.0; 3.5; 3.0 Độ dốc mái hạ lưu tính từ thấp lên cao 2.0; 3.5; 3.0; 2.5 Cao độ chân đập thấp +56.50 +5.30 Việc tính tốn thấm cần xác định thông số sau dòng thấm thân, bờ vai đập: Vị trí bề mặt dịng thấm (đường bão hịa) thân đập bờ vai đập Lưu lượng nước thấm qua thân, bờ vai đập Gradient thấm dòng thấm thân đập nền, chỗ dịng thấm vào phận tiêu nước phía hạ lưu đập, chỗ tiếp xúc lớp đất có đặc trưng khác nhau, mặt tiếp xúc kết cấu chống thấm, vị trí dịng thấm, so sánh với gradient cho phép ([ Jk]cp) Với cơng trình cấp II Gradient cho phép ứng với loại đất đắp khối đắp thân đập sau: Đất sét: [Jk]cp =0.75 Cát trung bình : [Jk]cp =0.55 - Trị số gradient trung bình tới hạn ([ Jk]th) phận chống thấm (tường lõi) Đất sét: - [Jk]th =4 ÷ Gradient cột nước cho phép Học viên: Vũ Hoàng Jск доп cho địa khối đỏ, Jск доп =2÷6 Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 98 Chuyên ngành Xây dựng cơng trình thủy Bảng 4.3 Kết tính tốn T T Trường hợp tính tốn MNTL rút từ MNLTK=+54.29 q tđ (10-5 m2/s) J xy Jtx 0.59 1.05 0.33 1.21 0.59 1.06 0.35 1.22 0.50 0.97 0.44 0.98 JTL xuống MNDBT, MNHL=7.5 MNTL rút từ MNLKT=+55.16 xuống MNDBT, MNHL=7.5 MNTL rút từ MNDBT=+52.00 xuống cao trình 47.2m, MNHL=7.5 Từ kết tính tốn lưu lượng thấm ba trường hợp : mực nước thượng lưu rút từ MNLKT xuống MNDBT, MNLTK xuống MNDBT , từ MNDBT xuống +47.2 m cho thấy rõ : mực nước thượng lưu hồ giảm nhỏ tốc độ giảm lưu lượng thấm qua đập giảm nhanh rõ rệt Khi mực nước thượng lưu hồ giảm từ 55.16 m xuống 54.29 m lưu lượng thấm qua đập giảm nhỏ 0,82% giảm xuống +52 m lưu lượng thấm qua đập giảm nhỏ 19,67% Hình 4.2 Biểu đồ quan hệ lưu lượng thấm mực nước thượng lưu trước rút Lưu lượng thấm (10^-5 m2/s) 1.25 1.2 1.15 1.1 1.05 0.95 51 52 53 54 55 56 Mực nước Thượng lưu Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 99 Chun ngành Xây dựng cơng trình thủy Hình 4.3 Kết tính thấm trường hợp rút nhanh từ MNLTK=54.29 xuống MNDBT=52.00 Hình 4.4 Kết tính thấm trường hợp rút nhanh từ MNLKT=55.16 xuống MNDBT=52.00 Hình 4.5 Kết tính thấm trường hợp rút nhanh từ MNDBT=52.00 xuống 47.20 Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 100 Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy 2.2 Tính ổn định trượt mái Tài liệu tính tốn: Mặt cắt tính tốn tài liệu mục 4.2.1 Bảng 4.4 Kết tính tốn TT Trường Trường hợp tính tốn Tổ MNTL rút từ MNLTK=+54.29 xuống TH1 Cơ Kod 1.663 MNDBT, MNHL=7.5 MNTL rút từ MNLKT=+55.16 xuống Đặc MNDBT, MNHL=7.5 biệt MNTL rút từ MNDBT=+52.00 xuống cao Đặc trình 47.2m, MNHL=7.5 biệt TH2 TH3 1.523 1.319 Về hệ số ổn định ba trường hợp cho thấy rõ : mực nước rút hồ từ MNLTK xuống MNDBT cho hệ số ổn định lớn , hai trường hợp cịn lại có hệ số ổn định nhỏ Kết cho thấy rõ trường hợp mực nước hồ rút từ mực nước hồ MNDBT xuống + 47.2 m cho hệ số an toàn ổn định nhỏ trường hợp nguy hiểm ba trường hợp tính tốn Hình 4.6: Biểu đồ quan hệ hệ số ổn định mực nước thượng lưu trước rút 1.75 1.65 Hệ số ổn định 1.55 1.45 1.35 1.25 1.15 1.05 0.95 51 52 53 54 55 56 Mực nước Thượng lưu Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 101 Chuyên ngành Xây dựng cơng trình thủy Hình 4.7 Kết tính ổn định trường hợp rút nhanh từ MNLTK=54.29 xuống MNDBT=52.00 Hình 4.8 Kết tính ổn định trường hợp rút nhanh từ MNLKT=55.16 xuống MNDBT=52.00 Hình 4.9 Kết tính ổn định trường hợp rút nhanh từ MNDBT=52.00 xuống 47.20 Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 102 Chun ngành Xây dựng cơng trình thủy 4.2.3 Tính ứng suất – biến dạng thân đập Hình 4.10 Kết tính chuyển vị theo phương ngang (phương X) Hình 4.11 Kết tính – Ứng suất tổng theo phương ngang (phương X) Hình 4.12 Kết tính Ứng suất hiệu theo phương ngang (phương X) Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 103 Chun ngành Xây dựng cơng trình thủy Hình 4.13 Kết tính chuyển vị theo phương đứng (phương Y) Hình 4.14 Kết tính – Ứng suất tổng theo phương đứng (phương Y) Hình 4.15 Kết tính –Ứng suất hiệu theo phương đứng (phương Y) Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 104 Chun ngành Xây dựng cơng trình thủy Hình 4.16 Kết tính Ứng suất tổng max Kết tính ứng suất biến dạng - Ứng suất tổng max Hình 4.17 Kết tính Ứng suất tổng Hình 4.18 Kết tính Ứng suất hiệu max Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 105 Chun ngành Xây dựng cơng trình thủy Hình 4.19 Kết tính Ứng suất hiệu Bảng 4.5 Kết tính tốn TT Chú thích Chuyển vị theo phương x Ứng suất tổng theo phương X Ứng suất hiệu theo phương X Chuyển vị theo phương Y Ứng suất tổng theo phương Y 10 Ứng suất hiệu theo phương Y Ứng suất tổng max Ứng suất tổng Ứng suất hiệu max Ứng suất hiệu Kết -0.11 ~0.01 -69 ~87 -765,32 ~134,2 -0,12 ~0,019 -22,6 ~ 15,9 -761,75 ~ 135,1 -22,23 ~87,47 -70,048 ~8.5 -761,75 ~135,18 -761.35 ~134,16 4.3 Kết luận chương - Thông qua nghiên cứu mực nước rút hồ Ngàn Trươi, nội dung chương thể kiến thức lý thuyết chương trước áp dụng vào thực tế - Qua nghiên cứu thấm trường hợp khác cho thấy số kết bước đầu trạng thái rút nước hồ Ngàn Trươi - Kết nghiên cứu ổn định mực nước rút nhanh hồ cho thấy rõ trường hợp 1: Khi mực nước hồ rút từ MNDBT xuống cao trình 47,20m cho hệ số an tồn ổn định nhỏ Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 106 Chuyên ngành Xây dựng cơng trình thủy CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết thu luận văn - Giúp tác giả biết vận dụng kiến thức nâng cao vào nghiên cứu vấn đề cụ thể thực tế - Đã tổng quan hình thành dịng thấm khơng ổn định thân đập vật liệu địa phương phương pháp nghiên cứu dịng thấm khơng ổn định - Tổng quan kết phân tích ảnh hưởng áp lực lỗ rỗng tới ứng suất hiệu cốt đất - Tổng quan lý thuyết phân tích ổn định tổng thể mái đập điều kiện mực nước rút nhanh Thông qua nghiên cứu tình hình thấm, ổn định, trường ứng suất biến dạng than đập xảy tượng mực nước rút nhanh mái thượng lưu đập cho thấy rõ số nét sau: - Quan hệ thay đổi tổng lưu lượng thấm số nhân tố chính: Hệ số thấm vật liệu thân đập địa phương, tốc độ rút nước thượng lưu, chiều cao đập - Quan hệ thay đổi hệ số ổn định mái thượng lưu đổi với nhân tố nghiên cứu thể - Nghiên cứu thay đổi trường ứng suất – biến dạng than đập tác dụng mực nước rút nhanh - Qua nghiên cứu cho thấy tranh toàn cảnh thay đổi lưu lượng thấm, hệ số ổn định mái thượng lưu, trường ứng suất biến dạng đập vật liệu địa phương tác dụng mực nước rút nhanh - Thông qua nghiên cứu mực nước rút hồ Ngàn Trươi, nội dung chương thể kiến thức lý thuyết chương trước áp dụng vào thực tế - Qua nghiên cứu thấm trường hợp khác cho thấy số kết bước đầu trạng thái rút nước hồ Ngàn Trươi Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 107 Chun ngành Xây dựng cơng trình thủy 5.2 Hạn chế luận văn - Đang đơn xét ổn định cục đập vật liệu địa phương trường hợp mực nước rút nhanh chưa thật phản ánh thực tế thơng thường đập ổn định tổ hợp nhiều ngun nhân - Số liệu phục vụ tính tốn, kỹ phân tích cịn q khiêm tốn so với u cầu thực tế đặt - Việc tính tốn dừng toán phẳng chiều chưa phù hợp với thực tế 5.3 Hướng nghiên cứu tiếp - Nghiên cứu thêm chế ổn định cục đập vật liệu địa phương tác dụng nhiều ngun nhân khác - Tính tốn, phân tích ổn định cục đập vật liệu địa phương với nhiều loại đất khu vực khác nhau, nhiều dạng mặt cắt với dạng mặt trượt khác - Nghiên cứu giải pháp bảo vệ đập vật liệu địa phương áp dụng vật liệu công nghệ ngày phát triển 5.4 Kiến nghị Mất ổn định cục đập vật liệu địa phương trường hợp mực nước rút nhanh có tính bất ngờ, sức tàn phá mạnh, gây ảnh hưởng tiêu cực đến tình hình kinh tế xã hội nên ngồi giải pháp cơng trình phi cơng trình nhằm bảo vệ ổn định đập, tác giả có số kiến nghị: Chính phủ cần đạo Bộ, Ban, Ngành cấp quyền phối hợp với nhà khoa học cần có thơng tin tình hình mưa bão xác kịp thời mùa mưa bão để có biện pháp gia cố bảo vệ cơng trình Vật liệu địa phương loại vật liệu có tính chất lý phức tạp, đặc biệt đất miền Trung nên thiết kế thi cơng cơng trình đập, kỹ sư cần phải có tìm hiểu đầy đủ xác thơng số tiêu vật liệu, phải có thí Học viên: Vũ Hồng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 108 Chuyên ngành Xây dựng cơng trình thủy nghiệm để tính tốn phân tích cho đập ổn định trường hợp nhằm giảm thiểu thiệt hại Cần có trao đổi kinh nghiệm hợp tác tổ chức Quốc tế để giảm thiểu thiệt hại ổn định đập gây người, kinh tế xã hội nhằm nâng cao tiến khoa học kỹ thuật Việt Nam Cần đào tạo nguồn nhân lực có trình độ để đối phó khắc phục hậu loại thiên tai cho đập vật liệu địa phương Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 109 Chun ngành Xây dựng cơng trình thủy TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Cao Văn Chí, Trịnh Văn Cương (2003) ,Cơ học đất, Nhà xuất Xây Dựng Hà Nội D.G.Fredlund, H.Rahardjo (1998) ,Cơ học đất cho đất khơng bão hịa, tập 1; 2, Nhà xuất Giáo dục Hà Nội Nguyễn Công Mẫn (2005) , Địa kỹ thuật − phương pháp nghiên cứu vai trò Tin học − máy tính phát triển địa kỹ thuật, Bài giảng trường Đại học Thủy Lợi Phạm Văn Quốc (2001) ,Nghiên cứu dòng thấm khơng ổn định tác động đến ổn định cơng trình đê có cát thơng với song, Luận án tiến sĩ, Thư viện Quốc gia Nguyễn Cảnh Thái (2007) ,Nghiên cứu ổn định mái đê, đập đất mực nước mái rút nhanh, Báo cáo tổng hợp Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp Bộ Nguyễn Cảnh Thái (2003) ,Thấm qua công trình thủy lợi, Bài giảng Cao học ngành Xây dựng cơng trình Thủy Lợi Nguyễn Cảnh Thái (2003) ,Thiết kế đập vật liệu địa phương, Bài giảng Cao học ngành Xây dựng cơng trình Thủy Lợi R.Whitlow (1996) ,Cơ học đất, tập 1; 2, Nhà xuất Giáo dục Hà Nội Tiếng Anh Website: http://www.geo-slope.com 10 Website: http://www.idm.gov.vn Học viên: Vũ Hoàng Lớp: CH16C1 ... CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỰC NƯỚC RÚT NHANH TỚI ỔN ĐỊNH CỤC BỘ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG…………………….70 3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng chiều cao đập tới ổn định cục đập điều kiện mực nước rút nhanh. .. 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng hệ số thấm thân đập tới ổn định cục đập điều kiện mực nước rút nhanh 78 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ rút nước tới ổn định cục đập điều kiện mực nước rút nhanh. .. tổng thể đập trường hợp mực nước rút nhanh Nghiên cứu phân bố trường ứng suất hiệu quả, trường hợp mực nước thượng lưu thay đổi Nghiên cứu đánh giá an toàn đập số trường hợp thay đổi tiêu lý vật