Nghiên cứu xác định mặt cắt cơ bản của đập bê tông trọng lực theo các hệ êu chuẩn khác nhau”

1 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sỹ kỹ thuật chun ngành xây dựng cơng trình thuỷ với đề tài “ Nghiên cứu xác định mặt cắt đập bê tông trọng lực theo hệ tiêu chuẩn khác nhau” hoàn thành với giúp đỡ nhiệt tình, hiệu phòng Đào tạo ĐH&SĐH, khoa cơng trình thầy, giáo, mơn trường Đại học thuỷ lợi, bạn bè đồng nghiệp, quan gia đình Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo: GS.TS Nguyễn Chiến trực tiếp tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn tới: Phong Đào tạo ĐH SĐH, khoa cơng trình, thầy cô giáo tham gia giảng dạy trực tiếp Cao học trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội tận tình giúp đỡ truyền đạt kiến thức suốt thời gian học tập chương trình Cao học trình thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Đảng uỷ, Lãnh đạo, Cán công nhân viên Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Sơng Đà tận tình giúp đỡ suốt thời gian thực luận văn Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người thân gia đình động khích lệ tinh thần vật chất để tác giả đạt kết ngày hôm Hà Nội, tháng 03 năm 2011 Tác giả Nguyễn Thị Thanh Loan MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH LỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP BÊTÔNG TRỌNG LỰC VÀ VẤN ĐỀ THIẾT KẾ MẶT CẮT ĐẬP 1.1 Tình hình xây dựng đập bêtông trọng lực 1.2 Về hình dạng mặt cắt đập 14 1.3 Những hư hỏng gặp đập bêtông trọng lực 15 1.4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 17 1.5 Kết luận chương 18 Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT KẾ MẶT CẮT ĐẬP 19 2.1 Mặt cắt kinh tế 19 2.1.1 Yêu cầu mặt cắt kinh tế 19 2.1.2 Cách xác định mặt cắt kinh tế: 19 2.2 Yêu cầu ổn định đập bêtông trọng lực 20 2.3 Giới thiệu tiêu chuẩn Việt Nam (14TCN 56 – 88) [1] : 21 2.3.1 Tải trọng tổ hợp tải trọng 21 2.3.2 Các điều kiện chống trượt, lật điều kiện bền [5] : 24 2.3.3 Cách tính lực theo tiêu chuẩn Việt Nam : 26 2.4 Thiết kế mặt cắt đập theo tiêu chuẩn Mỹ 30 2.4.1 Các tổ hợp tải trọng [14] : 31 2.4.2 Kiểm tra điều kiện ổn định, bền : 33 2.4.3 Tính lực theo tiêu chuẩn Mỹ 37 2.5 Những điểm khác hệ tiêu chuẩn 38 2.6 Kết luận chương 38 Chương TÍNH TỐN ÁP DỤNG CHO ĐẬP BẢN CHÁT 40 3.1 Giới thiệu cơng trình [7] 40 3.1.1 Vị trí cơng trình : 40 3.1.2 Nhiệm vụ công trình : 40 3.1.3 Cấp cơng trình 41 3.2 Tính tốn mặt cắt đập theo tiêu chuẩn Việt Nam 44 3.2.1 Các thông số đầu vào 44 3.2.2 Các tổ hợp tải trọng tính theo tiêu chuẩn Việt Nam: 44 3.2.3 Khi vùng xây dựng khơng có động đất: 47 3.2.4 Khi vùng xây dựng có động đất cấp 8: 51 3.3 Tính tốn mặt cắt đập theo tiêu chuẩn Mỹ 54 3.3.1 Giới thiệu phần mềm CADAM 54 3.3.2 Tổ hợp tải trọng tính tốn 55 3.3.3 Khi vùng xây dựng khơng có động đất 57 3.3.4 Khi vùng xây dựng có động đất 59 3.4 Phân tích kết tính tốn 60 3.5 Kết luận chương 62 Chương KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 63 4.1 Các kết đạt luận văn 63 4.2 Một số điểm tồn 65 4.3 Hướng tiếp tục nghiên cứu 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 67 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình1 Một số ảnh đập Thế Giới Hình1 Đập Pleikrong tỉnh Komtum 12 Hình1 Đập Định Bình tỉnh Bình Định 12 Hình1 Đập Sơn La tỉnh Sơn La 13 Hình1 Đập Bản Chát tỉnh Lai Châu 13 Hình1 Một số dạng mặt cắt 14 Hình1 7:Mặt cắt thực tế đập bêtông trọng lực 15 Hình 2- 1: Hình dạng mặt cắt kinh tế 19 Hình 2- 2: Cách xác định mặt cắt kinh tế 20 Hình 2- 3: Sơ đồ lực tác dụng lên đập (TCVN) 26 Hình 2- 4: Sơ đồ áp lực đẩy ngược (TCVN) 28 Hình 2- 5: Áp lực nước tăng thêm có động đất 30 Hình 2- 6: Vị trí hợp lực trường hợp 34 Hình 2- 7: Hình dạng mặt trượt gãy 34 Hình 2- 8: Sơ đồ tính ổn định 35 Hình 2- 9: Vị trí hợp lực trường hợp 36 Hình 2- 10: Áp lực đẩy (TC Mỹ) 37 Hình 2- 11: Các phương án mặt cắt nghiên cứu 39 Hình 1: Sơ đồ tính tốn phương án mặt cắt 46 Hình 2: Sơ đồ tính tốn phương án mặt cắt 46 Hình 3: Quan hệ A ~f(n) 49 Hình 4: Quan hệ A ~f(n) 53 Hình 5: Sơ đồ tính tốn cho mặt cắt 57 Hình 6: Sơ đồ tính tốn cho mặt cắt 58 DANH LỤC BẢNG BIỂU Bảng 1- 1: Số lượng đập BTĐL nước giới tính đến 12/200 [8]10 Bảng 1- 2: Một số đập bê tông trọng lực xây dựng [8] 11 Bảng 1- 3:Các hư hỏng gặp đập bêtơng trọng lực 17 Bảng 1: Các thành phần lực trường hợp 23 Bảng 2: Hệ số α’ = hm/H α” = ht/H 28 Bảng 3: Hệ số động đất 29 Bảng 4: Các tổ hợp tải trọng theo tiêu chuẩn Mỹ 33 Bảng 5: Hệ số an toàn theo tiêu chuẩn Mỹ 36 Bảng 6: Gia tốc động đất theo tiêu chuẩn Mỹ 37 Bảng 3- 1: Các thơng số tiêu cơng trình 42 Bảng 3- 2: Các đặc tính vật liệu 44 Bảng 3- 3: Hệ số Kmin cho phương án mặt cắt 1, khơng có động đất 48 Bảng 3- 4: Hệ số Kmin cho phương án mặt cắt 2, khơng có động đất 49 Bảng 3- 5: Hệ số Kmin cho mặt cắt giảm yếu, khơng có động 50 Bảng 3- 6: Hệ số Kmin cho phương án mặt cắt 1, có động đất 51 Bảng 3- 7: Hệ số Kmin cho phương án mặt cắt 2, có động đất 52 Bảng 3- 8: Hệ số Kmin cho mặt cắt giảm yếu, có động đất 53 Bảng 3- 9: Kết tính toán trường hợp m1=0.75 ( chi tiết xem phụ lục5) 57 Bảng 3- 10: Kết tính tốn trường hợp n2=0.3, m2=0.83 (Chi tiết xem phụ lục 6) 58 Bảng 3- 11: Kết tính tốn trường hợp m1=0.78 59 Bảng 3- 12: Kết tính tốn trường hợp n2=0.4, m2=0.83 60 MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Trong cơng trình thủy lợi, thủy điện, đập dâng hạng mục cơng trình lớn quy mơ tầm quan trọng Đập dâng xây dựng nhằm mục đích dâng nước tạo hồ chứa, đảm bảo cho lấy nước tưới phát điện Đập bê tông trọng lực đập bêtơng khối lớn Đập trì ổn định nhờ trọng lượng khối bêtông thân đập Là đập bêtông khối lớn nên thời kỳ xây dựng trình thủy hóa ximăng làm nhiệt độ bêtơng tăng, làm giảm tốc độ thi công đập Để khắc phục nhược điểm ngày người ta đưa vào công nghệ mới- công nghệ đầm lăn RCC Đập bê tông trọng lực thi công theo công nghệ đầm lăn RCC áp dụng nhiều nước ta thời gian gần Bêtông đầm lăn phương pháp thi cơng bêtơng kiểu cho phép rút ngắn thời gian thi cơng cơng trình Bêtơng đầm lăn (RCC) loại hỗn hợp bê tông trộn với tỉ lệ nước nhỏ Hỗn hợp thi cơng cách rải thành lớp có chiều dày khoảng khoảng 0.3÷0.6 m Trong q trình thi công không xử lý tốt tiếp giáp lớp bêtơng lực ma sát tiếp xúc lớp không đủ khả chống trượt gây ổn định đập Do đập bêtơng đầm lăn cần phải phân tích tính ổn định ứng suất đập bê tơng đầm lăn theo lớp Vì để đảm bảo an tồn cho đập q trình vận hành ta cần áp dụng hệ thống tiêu chuẩn khác (tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Mỹ) để xét hết tổ hợp tải trọng độ bền vật liệu mặt phân cách Khi thiết kế xây dựng đập việc đảm bảo ổn định cường độ, ổn định chống trượt phải đảm bảo khối lượng vật liệu xây dựng đập Để thỏa mãn điều kiện ổn định, chiều rộng đáy đập lớn an toàn, đồng thời mái thượng lưu nên làm nghiêng (n >0) để lợi dụng trọng lượng nước mái thượng lưu, tăng cường ổn định đập Tuy nhiên mái thượng lưu thoải khơng có lợi cho việc khống chế ứng suất kéo mặt hạ lưu đập ổn định mặt cắt giảm yếu đặc biệt với đập bê tông đầm lăn Ngược lại chọn hệ số mái thượng lưu (n) nhỏ khả xuất ứng suất kéo mặt thượng lưu lớn đặc biệt hồ đầy nước có động đất Vì đề tài “Nghiên cứu xác định mặt cắt đập bê tông trọng lực theo hệ tiêu chuẩn khác nhau” cần thiết nhằm giảm chi phí xây dựng mà đảm bảo an tồn kỹ thuật II Mục đích đề tài: - Nghiên cứu xác định mặt cắt đập bê tông trọng lực - Nghiên cứu ổn định mặt cắt lựa chọn theo hệ tiêu chuẩn khác - Ứng dụng tính tốn cho cơng trình thủy điện Bản Chát III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu - Điều tra, thống kê tổng hợp tài liệu nghiên cứu có ngồi nước có liên quan đến đề tài - Lựa chọn phương pháp tính tốn, mơ hình tính tốn phần mềm hợp lý để tính tốn cho mặt cắt đập - Ứng dụng tính tốn cho đập cơng trình thủy điện Bản Chát IV Kết đạt - Tổng quan xây dựng đập bê tơng trọng lực vấn đề đánh giá an tồn đập - Phương pháp quy trình tính tốn mặt cắt đập bê tông trọng lực theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Mỹ - Ứng dụng tính tốn mặt cắt hợp lý đập Bản Chát - Kiến nghị dạng mặt cắt hợp lý đập bê tông trọng lực trường hợp cụ thể Chương TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP BÊTÔNG TRỌNG LỰC VÀ VẤN ĐỀ THIẾT KẾ MẶT CẮT ĐẬP 1.1 Tình hình xây dựng đập bêtơng trọng lực Đập bêtơng trọng lực đập có khối lượng bêtơng lớn Đập trì ổn định nhờ trọng lượng khối bêtơng Loại đập có ưu điểm kết cấu phương pháp thi công đơn giản, độ ổn định cao dùng để tràn khơng tràn nước Chính từ ưu điểm nêu nên đập bêtông trọng lực sớm sử dụng toàn giới Đập bêtơng trọng lực có từ 100 năm sau cơng ngun Ponte di San Mauro Đập cao 15m xây dựng chưa có sở lý luận Từ năm 853 thiết kế xây dựng đập bêtơng trọng lực bắt đầu có lý luận thực tiễn hai chuẩn: cường độ ổn định trượt Từ năm 70 - 80 kỷ XX đập bêtông trọng lực bắt đầu phát triển mạnh , vài ba ngày lại có đập xây dựng Theo số thống kê hội đập cao giới (ICOLD) Mỹ đập bêtơng trọng lực chiếm 34,5% tổng số loại đập, Nhật 83%, Ý 51%, Tây Ban Nha 85%, Pháp 51%,ở Canada 60% Bên cạnh ưu điểm đập bêtơng trọng lực có nhược điểm: thể tích lớn, khối lượng bê tơng nhiều có vật liệu xi măng, dẫn đến giá thành cao so với kiểu đập khác Sử dụng không hết khả chịu lực vật liệu bê tông, đặc biệt đập khơng cao (H100 >100 354,55 2,99 800,00 -48,00 2,0 2,167 1,756 95,7 124,18 480,00 0,00 Thoả mãn 1,7 1,982 1,367 79,03 148,77 800,00 -48,00 Thoả mãn 1,3 1,663 1,125 54,49 159,56 1440,00 -72,00 58 Nhận xét: Trong trường hợp khơng có động đất mặt cắt 1( dạng hình thang) có m1= 0.75 thoả mãn điều kiện ổn định mặt cắt cho tổ hợp tải trọng không xuất khe nứt ứng suất kéo 3.3.3.2 Dạng mặt cắt 2: Mặt cắt dạng đa giác có hệ số mái thượng lưu n2= 0.3 hạ lưu m2= 0.83, bề rộng đỉnh b=10 m Tính tốn ổn định cho tổ hợp với lát cắt theo mặt (mỗi lát cắt cách 10m) Hình 6: Sơ đồ tính tốn cho mặt cắt Bảng 3- 10: Kết tính tốn trường hợp n2=0.3, m2=0.83 (Chi tiết xem phụ lục 6) Tổ hợp tải trọng Điểm đặt hợp lực %V ết nứt TH1 Thoả mãn TH2 Thoả mãn TH3 TH7 K trượt Ứng suất đáy móng (T/m2) (T/m ) [Kc] Ứng suất cho phép Đỉnh Dư σtl σhl σnén σkéo 1,7 >100 >100 258,20 48,46 800,00 -48,00 2,0 2,077 1,634 63,00 126,71 480,00 0,00 Thoả mãn 1,7 1,318 63,82 134,18 800,00 -48,00 Thoả mãn 1,3 1,684 1,304 65.83 155,00 1440,00 -72,00 59 Như trường hợp khơng có động đất, mặt cắt (dạng đa giác) có ξ =0.7, n2= 0.3, m2= 0.83 thoả mãn điều kiện ổn định mặt cắt cho tổ hợp tải trọng Không xuất khe nứt ứng suất kéo 3.3.4 Khi vùng xây dựng có động đất 3.3.4.1 Dạng mặt cắt 1: Mặt cắt dạng hình thang có hệ số mái hạ lưu m1= 0.78, Kết tính tốn- Chi tiết xem phụ lục Bảng 3- 11: Kết tính tốn trường hợp m1=0.78 Tổ hợp tải trọng Điểm đặt hợp lực TH1 Thoả mãn TH2 Thoả mãn TH3 Vết [Kc] nứt K trượt Ứng suất đáy móng Ứng suất cho phép (T/m2) (T/m2) Đỉnh Dư σtl σhl σnén σkéo 1,7 >100 >100 353,67 2,78 800,00 -48,00 2,0 2,284 1,648 103,85 115,43 480,00 0,00 Thoả mãn 1,7 2,047 1,410 103,03 123,67 800,00 -48,00 Thoả mãn Liên tục Thoả mãn TH4 Đỉnh 1,3 >10 >10 401,03 -38,06 1440,00 -72,00 >10 >10 385,41 -24,58 1440,00 -72,00 1,707 1,379 61,02 155,78 800,00 -48,00 1,801 1,456 70,84 146,61 800,00 -48,00 1,462 1,049 50,66 209,38 1440,00 -72,00 1,63 1,172 76,33 185,33 1440,00 -72,00 1,908 1,35 98,27 149,70 1440,00 -72,00 TH5 Đỉnh Thoả mãn Liên tục Thoả mãn 1,7 TH6 Đỉnh Thoả mãn Liên tục Thoả mãn Thoả mãn TH7 1,3 1,3 Như mặt cắt m1= 0.78 thoả mãn điều kiện cho tổ hợp tải trọng lát cắt khác Thân đập mặt tiếp giáp với không phát sinh khe nứt, khơng có ứng suất vượt q ứng suất cho phép 3.3.4.2 Dạng mặt cắt 2: Mặt cắt dạng đa giác có hệ số mái thượng lưu n2= 0.4 hạ lưu m2= 0.83, bề rộng đỉnh b=10m Tính tốn ổn định cho tổ hợp với lát cắt theo mặt (mỗi lát cắt cách 10m) 60 Kết tính tốn.Chi tiết xem phụ lục Bảng 3- 12: Kết tính tốn trường hợp n2=0.4, m2=0.83 Tổ hợp tải trọng Điểm đặt hợp lực TH1 Thoả mãn TH2 Thoả mãn TH3 Vết [Kc] nứt K trượt Ứng suất đáy móng Ứng suất cho phép (T/m2) (T/m2) Đỉnh Dư σtl σhl σnén σkéo 1,7 >100 >100 216,79 56,00 800,00 -48,00 2,0 2,307 1,603 92,91 140,30 480,00 0,00 Thoả mãn 1,7 2,062 1,358 61,71 135,79 800,00 -48,00 Thoả mãn >10 >10 250,04 -16,30 1440,00 -72,00 Liên tục Thoả mãn >10 >10 245,57 -11,94 1440,00 -72,00 1,663 1,307 29,99 158,92 800,00 -48,00 1,746 1,373 37,59 151,97 800,00 -48,00 1,396 1,094 0,09 186,34 1440,00 -72,00 1,55 1,216 18,23 157,95 1440,00 -72,00 1,728 1,337 64,89 155,06 1440,00 -72,00 TH4 Đỉnh 1,3 TH5 Đỉnh Thoả mãn Liên tục Thoả mãn 1,7 TH6 Đỉnh Thoả mãn Liên tục Thoả mãn Thoả mãn TH7 1,3 1,3 Với mặt cắt dạng đa giác tính tốn theo tiêu chuẩn Mỹ khơng thoả mãn điều kiện ổn định trượt với tổ hợp Các điều kiện khác thoả mãn 3.4 Phân tích kết tính tốn Khi tính tốn đập theo tiêu chuẩn Việt Nam ta chọn thông số mặt cắt đập : Trường hợp giả định khơng có động đất: + Đối với dạng mặt cắt hình thang : mái dốc thượng lưu thẳng đứng, mái hạ lưu xuất phát từ đỉnh mép hạ lưu có hệ số mái m1 = 0,75, đỉnh có chiều rộng 10m Diện tích mặt cắt A = 7213.50 m2 + Đối với dạng mặt cắt đa giác: hệ số mái thượng lưu n2 = 0,3, hệ số mái hạ lưu m2 = 0,83 , tỉ lệ đoạn thẳng đứng thượng lưu chiều cao đập ξ = 0,7 Diện tích mặt căt A=6863.11 m2 Trường hợp có động đất: 61 + Đối với dạng mặt cắt hình thang : mái dốc thượng lưu thẳng đứng, mái hạ lưu xuất phát từ đỉnh mép hạ lưu có hệ số mái m1 = 0,78 , đỉnh có chiều rộng 10m Diện tích mặt cắt A = 7451,64 m2 + Đối với dạng mặt cắt đa giác: hệ số mái thượng lưu n2 = 0,4, mái hạ lưu xuất phát từ đỉnh mép thượng lưu có hệ số mái m2 = 0,83, tỉ lệ đoạn thẳng đứng thượng lưu chiều cao đập ξ = 0,7 Diện tích mặt cắt A= 6934.55 m2 Như tính tốn theo tiêu chuẩn Việt Nam mặt cắt dạng đa giác tối ưu mặt cắt dạng hình thang Mặt cắt dạng đa giác đảm bảo điều kiện ổn định, điều kiện bền đảm bảo điều kiện kinh tế mặt cắt dạng hình thang ( diện tích mặt cắt giảm từ 4-:- % ) Khi tính tốn mặt cắt dạng đa giác hệ số mái thượng lưu lớn diện tích mặt cắt nhỏ để đảm bảo điều kiện ổn định, điều kiện bền mặt cắt giảm yếu hệ số mái thượng lưu nên chọn n = 0,2-:-0,4 Tính tốn lại mặt cắt lựa chọn theo tiêu chuẩn Mỹ Trường hợp giả định khơng có động đất: Cả hai dạng mặt cắt thoả mãn điều kiện ổn định mặt cắt cho tổ hợp tải trọng, không xuất khe nứt ứng suất kéo Như trường hợp nên lựa chọn mặt cắt dạng đa giác kinh tế Trường hợp có động đất: Mặt cắt hình thang với hệ số mái hạ lưu m1 = 0,78 thoả mãn điều kiện ổn định mặt cắt cho tổ hợp tải trọng, không xuất khe nứt ứng suất kéo Mặt cắt đa giác khơng thỏa mãn điều kiện ổn định ( trường hợp 2) Vậy trường hợp nên lựa chọn mặt cắt dạng hình thang Từ việc phân tích kết ta thấy: Hệ thống tiêu chuẩn Mỹ đưa tiêu chuẩn an toàn cao tiêu chuẩn Việt Nam Khi xét đến lực động đất gia tốc động đất theo tiêu chuẩn Mỹ lấy lớn 62 3.5 Kết luận chương Trong chương này, dựa số liệu đầu vào đập Bản Chát tiến hành tính tốn lựa chọn mặt cắt kinh tế cho đập bê tông trọng lực theo hệ tiêu chuẩn: Việt Nam Mỹ Từ kết tính tốn cho dạng mặt cắt (hình thang hình đa giác) điều kiện khơng có động đất (giả định) có động đất cấp 8, rút sau: - Với đập xây dựng vùng có động đất nhỏ ( từ cấp trở xuống) lựa chọn dạng mặt cắt 2( đa giác) hợp lý Trong tính tốn cần xác định thông số mặt cắt tối ưu(ξ,n,m) tương ứng với diện tích mặt cắt nhỏ Với loại mặt cắt này, kiểm tra ổn định độ bền cần xem xét cho lát cắt sát lát cắt qua điểm gãy mái thượng lưu - Với đập xây dựng vùng có động đất từ cấp trở lên chọn dạng mắt cắt (hình thang) hợp lý Trong tính tốn xác định thơng số mặt cắt tối ưu, cần kiểm tra ổn định độ bền cho lát cắt cao trình khác nhau, tính từ đáy đỉnh đập -Trong số tiêu chuẩn tham khảo kiến nghị tính theo tiêu chuẩn Mỹ sử dụng phần mềm CADAM để tính tốn mặt cắt đập 63 Chương KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 4.1 Các kết đạt luận văn Trong luận văn tập trung nghiên cứu xác định mặt cắt đập bê tông trọng lực theo hệ tiêu chuẩn khác Các kết nghiên cứu đạt sau: 1- Việc xây dựng đập bê tông trọng lực, đặc biệt đập bê tông thi công theo công nghệ đầm lăn (RCC) phát triển mạnh mẽ giới Việt Nam thời gian gần Do sử dụng bê tông khối lớn với vật liệu đắt tiền, phát sinh nhiều vấn đề ứng suất nhiệt nên thiết kế việc tìm dạng mặt cắt hợp lý cho phép giảm nhỏ khối lượng đập mà đảm bảo điều kiện an tồn tốn có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật cao 2- Về mặt kỹ thuật, giới kinh nghiệm xây dựng đập bê tơng trọng lực tích lũy nhiều nước từ hình thành hệ tiêu chuẩn để vận dụng thiết kế đập an toàn kinh tế Hai hệ tiêu chuẩn vận dụng phổ biến hệ tiêu chuẩn Nga (Liên Xô trước đây) hệ tiêu chuẩn Mỹ Tiêu chuẩn thiết kế đập bê tông bê tông cốt thép Việt Nam [1] xây dựng sở tiêu chuẩn Nga Hai hệ tiêu chuẩn (Việt Nam-Nga Mỹ) có điểm khác biệt quy định tổ hợp tải trọng tính tồn hệ số an toàn, đặc biệt quy định xét ảnh hưởng động đất Vì thiết kế cơng trình quan trọng (từ cấp II trở lên), cần vận dụng đồng thời hệ tiêu chuẩn khác để đảm bảo cho đập thiết kế an tồn 3- Hình dạng mặt cắt đập bê tơng trọng lực có ảnh hưởng đến điều kiện an toàn kinh tế đập Vì thiết kế cần tính tốn với dạng mặt cắt khác nhau, dạng mặt cắt ưu tiên xem xét mặt cắt hình thang (dạng 1) mặt cắt đa giác (dạng 2) hình 2-11 4-Tiêu chí lựa chọn mặt cắt đập bê tông trọng lực đảm bảo điều kiện ổn định (trượt, lật) điều kiện bền ứng suất (kéo, nén) mép biên đập không vượt trị số cho phép điều kiện kinh tế (diện tích mặt cắt nhỏ nhất) 64 Việc kiểm tra điều kiện ổn định bền tiến hành cho lát cắt khác toàn chiều cao đập vị trí ưu tiên xem xét lát cắt sát ( tiếp giáp đập nền) lát cắt điểm gãy mái thượng lưu (nằm thân đập) 5- Kết tính tốn theo điều kiện đập Bản Chát cho thấy: a) Theo tiêu chuẩn Việt Nam chọn mặt cắt kinh tế mặt cắt hình đa giác (dạng 2) điều kiện vùng xây dựng khơng có động đất (giả định) có động đất (từ cấp trở lên) Để đảm bảo điều kiện ổn định bền mặt cắt giảm yếu (vị trí gãy mái thượng lưu) hệ số mái thượng lưu (phần điểm gãy) cần khống chế n≤ 0,4 b) Theo tiêu chuẩn Mỹ: - Trường hợp khơng có động đất (giả định) hay động đất cấp mặt cắt hợp lý có dạng đa giác (dạng 2) - Trường hợp có động đất từ cấp trở lên mặt cắt hợp lý có dạng hình thang (dạng1) c) Kết hợp sử dụng hệ tiêu chuẩn (Việt Nam Mỹ), mặt cắt kinh tế đập Bản Chát mặt cắt dạng (hình thang) với thơng số hình học sau: - Bể rộng đỉnh b=10m - Mặt thượng lưu thẳng đứng (n=0) - Mặt hạ lưu nghiêng với m= 0,78 - Diện tích mặt cắt A = 7451,64m2 6- Do điều kiện xây dựng đập khác (về chiều cao đập, tiêu lý nền, điều kiện động đất ) nên khơng thể khẳng định tính toán mặt cắt phải tuân theo hệ tiêu chuẩn nào, mà phải tính với hệ tiêu chuẩn khác ( cụ thể hệ tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Mỹ) để đảm bảo an toàn Tuy nhiên kinh nghiệm cho thấy, với đập có chiều cao 100m xây dựng vùng có cấp động đất ≥ ( theo hệ MSK-64), trường hợp đập Bản Chát hệ tiêu chuẩn Mỹ có u cầu an tồn 65 Kết tính tốn lựa chọn dạng mặt cắt hợp lý cho đập Bản Chát luận văn phù hợp với dạng lựa chọn cho đập xây dựng vùng có điều kiện tương tự ( đập Sơn La, đập Lai Châu, ) 4.2 Một số điểm tồn - Trong khuôn khổ luận văn thời gian điều kiện hạn chế: Chưa xây dựng biểu đồ quan hệ có đầy đủ yếu tố: N1’=f(n, m, ξ, σ, A.) mà xét ξ = 0,7 - Trong tính tốn xét đến chiều cao đập (trường hợp đập Bản Chát), mà chưa khảo sát với nhiều chiều cao khác để tìm quy luật biến đổi thơng số hình học mặt cắt kinh tế - Về dạng mặt cắt luận văn xét dạng mặt cắt hình 2-11 mà chưa xem xét cụ thể cho dạng mặt cắt khác 4.3 Hướng tiếp tục nghiên cứu Để hoàn thiện phương pháp luận nghiên cứu khuyến cáo định hướng cụ thể lựa chọn mặt cắt đập bê tông trọng lực, luận văn định hướng nghiên cứu sau: - Tính tốn với chiều cao đập biến đổi phạm vi tương đối rộng để áp dụng cho nhiều đập khác - Tính tốn với dạng mặt cắt khác nêu hình 1-6 - Tính tốn với tiêu lý khác sở tổng hợp điều kiện địa chất vùng khác lãnh thổ Việt Nam Trên sở tính tốn này, thiết lập biểu đồ thay đổi thông số hình học mặt cắt hàm số chiều cao đập, dạng mặt cắt điều kiện địa chất Đây liệu quan trọng để định hướng lựa chọn mặt cắt đập nhanh chóng chuẩn xác 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Thủy Lợi (1988), Thiết kế Đập bê tông bê tông cốt thép, 14TCN 56-88 Bộ Nông Nghiệp và phát triển Nông Thôn (2004), Sổ tay kỹ thuật thủy lợi , phần 2, Nhà xuất bản nông nghiệp, Hà Nội Bộ Thủy Lợi (1987), Quy trình thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công, 14TCN 54-87 Bộ Xây Dựng (2002), Cơng trình Thủy lợi - Các qui định chủ yếu thiết kế, TCXDVN 285-2002 Bộ Thủy Lợi (1988), Quy phạm tải trọng lực tác dụng lên cơng trình thủy lợi, QP.TL.C-1-78 Cơng Ty Tư Vấn Xây Dựng Điện (2006), Thuyết minh vẽ thiết kế cơng trình thủy điện Bản Chát tỉnh Lai Châu; Hội đập lớn Việt Nam - VNCOLD (2005), Hội thảo kỹ thuật sử dụng bê tông đầm lăn xây dựng, Hà Nội Nguyễn Văn Mạo (2010), Bài giảng sau đại học, Đập bê tông bê tông cốt thép, Trường ĐHTL 10 Tiêu chuẩn Việt Nam , Tải trọng tác động, TCVN 2737-1995 11 Ngơ Trí Viềng, Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái (2004), Giáo trình thủy cơng – tập 1, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Tiếng Anh 12 U.S.Army Corps of Engineers (2000), Roller Compacted Concrete 1110-22006, USA 13 USA - USBR (1995), Gravity dam design - EM 1110-2-2200 67 PHỤ LỤC TÍNH TỐN ... DỰNG ĐẬP BÊTÔNG TRỌNG LỰC VÀ VẤN ĐỀ THIẾT KẾ MẶT CẮT ĐẬP 1.1 Tình hình xây dựng đập bêtơng trọng lực Đập bêtơng trọng lực đập có khối lượng bêtơng lớn Đập trì ổn định nhờ trọng lượng khối bêtơng... tính tốn mặt cắt đập bê tông trọng lực theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Mỹ - Ứng dụng tính tốn mặt cắt hợp lý đập Bản Chát - Kiến nghị dạng mặt cắt hợp lý đập bê tông trọng lực trường hợp cụ... lực theo hệ tiêu chuẩn khác nhau” cần thiết nhằm giảm chi phí xây dựng mà đảm bảo an tồn kỹ thuật II Mục đích đề tài: - Nghiên cứu xác định mặt cắt đập bê tông trọng lực - Nghiên cứu ổn định mặt