NGHIÊN CỨU KÍCH THƯỚC CHÂN KHAY HỢP LÝ CHO HỒ CHỨA NƯỚC MỸ LÂM, TỈNH PHÚ YÊN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRUỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI P NGUYỄN TUẤN KHẢI NGHIÊN CỨU KÍCH THƯỚC CHÂN KHAY HỢP LÝ CHO HỒ CHỨA NƯỚC MỸ LÂM, TỈNH PHÚ YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRUỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI P NGUYỄN TUẤN KHẢI NGHIÊN CỨU KÍCH THƯỚC CHÂN KHAY HỢP LÝ CHO HỒ CHỨA NƯỚC MỸ LÂM, TỈNH PHÚ YÊN Chuyên nghành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60 – 58 – 40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN QUANG HÙNG HÀ NỘI – 2011 LỜI CẢM ƠN Luận văn “Nghiên cứu kích thước chân khay hợp lý cho hồ chứa nước Mỹ Lâm, tỉnh Phú Yên” hoàn thành nhờ giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp, quan gia đình Có thành nhờ truyền đạt kiến thức thầy, cô giáo trực tiếp giảng dạy công tác Trường Đại học Thủy lợi suốt thời gian tác giả học tập trường Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy, cô giáo Trường Đại học Thủy lợi thời gian học tập đây, quan tâm giúp đỡ lãnh đạo Công ty tư vấn chuyển giao công nghệ - Trường Đại học Thủy lợi, lãnh đạo Sở Nông nghiệp PTNT Hà Nội, gia đình, bạn bè đồng nghiệp cơng tác học tập để tác giả hồn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giảng viên PGS.TS Nguyễn Quang Hùng tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu cần thiết cho luận văn Hà Nội ngày 05 tháng năm 2011 Tác giả: Nguyễn Tuấn Khải Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng công trình thủy MỤC LỤC MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.2 Phương pháp nghiên cứu 10 KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 11 1.1 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở VIỆT NAM 11 1.1.1 Sự phát triển hồ đập Việt Nam 11 1.1.2 Đập vật liệu địa phương Việt Nam 12 1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ KỸ THUẬT TRONG XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 16 1.2.1 Tính chất làm việc đập đất - đá 16 1.2.2 Phân loại đập vật liệu địa phương 17 1.2.2.1 Phân loại theo chiều cao cột nước thực tế 17 1.2.2.2 Phân loại theo phương pháp thi công 18 1.2.2.3 Phân loại theo kết cấu mặt cắt ngang 18 1.2.2.4 Phân loại theo thiết bị chống thấm đập 18 1.2.3 Chọn loại đập 19 1.3 TÁC DỤNG CỦA DÒNG THẤM TRONG ĐẬP VÀ NỀN VÀ TÁC HẠI CỦA CHÚNG 21 1.3.1 Đặc điểm địa chất đập Việt Nam 21 1.3.1.1 Đất aluvi 21 1.3.1.2 Đất sườn tàn tích tàn tích đá bazan 21 1.3.1.3 Đất đá phun trào (đaxit, biolit, andnezit ) 22 1.3.1.4 Đất đá biến chất (Gơnai) 22 1.3.1.5 Đất đá xâm nhập sâu (Granit, Granodiorit) 23 1.3.1.6 Đất bồi tích lòng suối (cuội, sỏi, lẫn đất sét ) 23 1.3.2 Khái quát vấn đề cố gây hư hỏng đập thấm 23 1.3.2.1 Các tài liệu quan trọng cần xem xét đánh giá an toàn đập 23 1.3.2.2 Đặc điểm làm việc đập 23 Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy 1.3.2.3 Đặc điểm cố đập đất 24 1.3.2.4 Các dạng cố đập đất 25 1.3.2.5 Một số cố đập xảy Việt Nam 27 1.4 CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG THẤM VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM 28 1.4.1 Giải pháp chống thấm tường nghiêng sân phủ 28 1.4.2 Giải pháp chống thấm tường kết hợp lõi 30 1.4.3 Giải pháp chống thấm khoan vữa xi măng 32 1.4.4 Giải pháp chống thấm cọc xi măng - đất 33 1.4.5 Giải pháp chống thấm tường hào bentonite 36 1.5 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN BIỆN PHÁP CHỐNG THẤM CHO HỒ CHỨA MỸ LÂM 39 1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 42 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 44 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH THẤM 44 2.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển lí thuyết thấm 44 2.1.2 Nội dung phương pháp nghiên cứu phân tích thấm 46 2.1.2.1 Các phương pháp nghiên cứu thấm không ổn định 46 2.1.2.2 Cơ sở lý thuyết phương trình vi phân thấm khơng ổn định 51 2.1.2.3 PTVP dòng thấm khơng ổn định cho đất bão hòa 52 2.1.2.4 Giải tốn thấm theo phương pháp phần tử hữu hạn 55 2.1.3 Tình hình nghiên cứu thấm nước ngồi Việt Nam 56 2.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ PHẦN MỀM DÙNG TRONG NGHIÊN CỨU 58 2.2.1 Phân tích lựa chọn phương pháp tính tốn 58 2.2.2 Phần mềm sử dụng nghiên cứu 59 2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG PHÂN TÍCH TÍNH TỐN THẤM ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 60 2.3.1 Cơ sở lý luận phương pháp phần tử hữu hạn 60 2.3.2 Nội dung phương pháp phần tử hữu hạn 61 2.3.3 Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải toán thấm 62 2.3.3.1 Phát biểu toán biến phân 62 2.3.3.2 Phát biểu toán thấm hai chiều theo phương pháp PTHH 65 2.3.3.3 Phát biểu toán thấm ba chiều theo phương pháp PTHH 72 Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 74 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CHÂN KHAY HỢP LÝ CHO HỒ CHỨA NƯỚC MỸ LÂM 75 3.1 GIỚI THIỆU CƠNG TRÌNH 75 3.1.1 Vị trí địa lý 75 3.1.2 Đặc điểm địa hình 76 3.1.2.1 Vùng lòng hồ đầu mối 76 3.1.2.2 Khu tưới 77 3.1.3 Địa chất thuỷ văn, địa chất công trình 77 3.1.3.1 Địa chất thuỷ văn 77 3.1.3.2 Địa chất cơng trình tuyến đập 78 3.1.4 Các thơng số kỹ thuật quy mơ cơng trình 81 3.1.4.1 Cấp cơng trình, tiêu thiết kế 81 3.1.4.2 Các thơng số kỹ thuật cơng trình 81 3.2 NHỮNG VẤN ĐỀ AN TOÀN THẤM ĐẶT RA CHO HỒ CHỨA NƯỚC MỸ LÂM 83 3.3 SƠ ĐỒ TÍNH TỐN 85 3.3.1 Nhiệm vụ tính tốn thấm 85 3.3.2 Các trường hợp tính thấm 85 3.3.3 Tính tốn thấm đập 86 3.3.3.1 Đặt vấn đề 86 3.3.3.2 Sơ lược lý thuyết thấm đới bão hồ đới khơng bão hồ 87 3.3.3.3 Điều kiện biên mơ hình tính 88 3.3.3.4 Các đặc trưng lý dùng mơ hình tính thấm 88 3.3.4 Kết tính tốn thấm 89 3.3.4.1 Kết tính tốn với m = 1,0 89 3.3.4.2 Kết tính tốn với m = 1,5 94 3.3.4.3 Kết tính tốn với m = 2,0 99 3.3.4.4 Tổng hợp kết tính tốn 104 3.4 PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT CÁC KẾT QUẢ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HỢP LÝ CỦA CHÂN KHAY 104 3.4.1 Phân tích nhận xét kết tính tốn 104 3.4.1.1 Quan hệ lưu lượng thấm đơn vị (q) kích thước chân khay 104 Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy 3.4.1.2 Quan hệ gradient thấm trung bình thân đập (J avr ) kích thước chân khay 107 3.4.1.3 Quan hệ gradient thấm lớn (J max ) kích thước chân khay 110 3.4.2 Ứng dụng xác định kích thước hợp lý chân khay 110 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 112 KẾT LUẬN 112 1.1 Các nội dung đạt luận văn 112 1.2 Những tồn hạn chế 113 KIẾN NGHỊ 113 R R Luận văn thạc sĩ R R Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thống kê số đập đất, đập đá lớn Việt Nam 13 Bảng 1.2: Phân cấp đập theo chiều cao cột nước trước đập 17 Bảng 1.3: Bảng thống kê số cố đập Việt Nam 27 Bảng 2.1: So sánh tương tự thơng số dòng thấm dòng điện 49 Bảng 3.1: Các thơng số kỹ thuật cơng trình đầu mối phương án chọn 81 Bảng 3.2: Các tiêu lý vật liệu dùng tính tốn 88 Bảng 3.3: Kết trường hợp tính tốn 104 Bảng 3.4: Độ giảm (%) lưu lượng thấm đơn vị q gia tăng chiều sâu chân khay xử lý h R R 104 Bảng 3.5: Độ giảm (%) lưu lượng thấm đơn vị q theo hệ số mái dốc chân khay m 105 Bảng 3.6: Độ giảm (%) gradient thấm thân đập Javr theo độ sâu chân khay h1 107 Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Biểu đồ phân bố hồ chứa nước tồn quốc 12 Hình 1.2: Sơ đồ thấm qua đập có tường nghiêng + sân phủ 29 Hình 1.3: Sơ đồ thấm qua đập có tường lõi + chân 31 Hình 1.4: Kết cấu đập đất chống thấm qua khoan vữa xi măng 32 Hình 1.5: Mơ tả q trình thi cơng tạo tường chống thấm 35 Hình 1.6: Phạm vi ứng dụng hiệu loại cơng nghệ khoan 36 Hình 1.7: Tường hào chống thấm bentonite 37 Hình 1.8: Thi công tường chống thấm biện pháp đào hào dung dịch bentonite hồ Dầu Tiếng 37 Hình 2.1: Xác minh thực nghiệm Định luật thấm Darcy cho dòng thấm nước qua đất khơng bão hòa (theo Chids Collis - Goerge) 52 Hình 2.2: Dòng thấm qua phân tố đất 53 Hình 3.1: Bản đồ khu vực dự án hồ chứa nước Mỹ Lâm 76 Hình 3.2: Bố trí khối đắp thân đập, phân lớp địa chất đập 86 Hình 3.3: Sơ đồ chia lưới phần tử điều kiện biên toán 86 Hình 3.4: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=1,0, h =4,0m) 89 Hình 3.5: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 4,797*10-5 m3/s-m) 89 Hình 3.6: Đường đẳng gradient thấm (J max = 23,626) 89 R P R R P P P R Hình 3.7: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=1,0, h =8,0m) 90 Hình 3.8: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 4,393*10-5 m3/s-m) 90 Hình 3.9: Đường đẳng gradient thấm (J max = 25,535) 90 R P R R P P P R Hình 3.10: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=1,0, h =12,0m) 91 R R Hình 3.11: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 3,590*10-5 m3/s-m) 91 P P P P Hình 3.12: Đường đẳng gradient thấm (J max = 26,030) R 91 R Hình 3.13: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=1,0, h1 =16,0m) 91 R R Hình 3.14: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 2,790*10-5 m3/s-m) 92 P P P P Hình 3.15: Đường đẳng gradient thấm (J max = 28,723) R 92 R Hình 3.16: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=1,0, h =20,0m) 93 R R Hình 3.17: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 1,917*10-5 m3/s-m) 93 P Luận văn thạc sĩ P P P Chun ngành xây dựng cơng trình thủy Hình 3.18: Đường đẳng gradient thấm (J max = 4,417) R 93 R Hình 3.19: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=1,5, h =4,0m) 94 R R Hình 3.20: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 4,797*10-5 m3/s-m) 94 P P P P Hình 3.21: Đường đẳng gradient thấm (J max = 23,607) R 94 R Hình 3.22: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=1,5, h =8,0m) 95 R R Hình 3.23: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 4,385*10-5 m3/s-m) 95 P P P P Hình 3.24: Đường đẳng gradient thấm (J max = 25,354) R 95 R Hình 3.25: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=1,5, h =12,0m) 96 R R Hình 3.26: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 3,580*10-5 m3/s-m) 96 P P P P Hình 3.27: Đường đẳng gradient thấm (J max = 25,929) R 96 R Hình 3.28: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=1,5, h =16,0m) 97 R R Hình 3.29: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 2,777*10-5 m3/s-m) 97 P P P P Hình 3.30: Đường đẳng gradient thấm (J max = 28,490) R 97 R Hình 3.31: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=1,5, h =20,0m) 98 R R Hình 3.32: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 1,896*10-5 m3/s-m) 98 P P P P Hình 3.33: Đường đẳng gradient thấm (J max = 4,247) R 98 R Hình 3.34: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=2,0, h =4,0m) R R 99 Hình 3.35: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 4,794*10-5 m3/s-m) 99 P P P P Hình 3.36: Đường đẳng gradient thấm (J max = 23,573) R 99 R Hình 3.37: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=2,0, h =8,0m) 100 R R Hình 3.38: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 4,378*10-5 m3/s-m) 100 P P P P Hình 3.39: Đường đẳng gradient thấm (J max = 25,175) R 100 R Hình 3.40: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=2,0, h =12,0m) 100 R R Hình 3.41: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 3,554*10-5 m3/s-m) 101 P P P P Hình 3.42: Đường đẳng gradient thấm (J max = 25,844) R 101 R Hình 3.43: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=2,0, h =16,0m) 102 R R Hình 3.44: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 2,735*10-5 m3/s-m) 102 P P P P Hình 3.45: Đường đẳng gradient thấm (J max = 27,903) R 102 R Hình 3.46: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập (m=2,0, h =20,0m) 103 R R Hình 3.47: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 1,861*10-5 m3/s-m) 103 P Hình 3.48: Đường đẳng gradient thấm (J max = 4,101) R Luận văn thạc sĩ R P P P 103 Chuyên ngành xây dựng công trình thủy 101 c) Trường hợp 3: Độ sâu chân khay h = 12,0m R +37.20 40 MNDBT+33.40 3.0 +24.70 30 20 Cao (m) R +12.0 3.50 2.75 +24.70 3.25 KHOI KHOI KHOI 1 +12.70 MNHL+8.5 10 LOP LOP LOP 4A LOP LOP 4A LOP Hao bentonit -10 LOP LOP LOP 10 LOP 10 -20 -30 -40 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 Khoang cach (m) Hình 3.40: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập +37.20 MNDBT+33.40 3.0 +24.70 30 Cao (m) 20 +12.0 3.50 2.75 3.5543e-005 40 10 LOP 3.25 +12.70 LOP 4A LOP Hao bentonit -10 MNHL+8.5 LOP LOP 4A LOP +24.70 KHOI KHOI KHOI 1 LOP LOP LOP 10 LOP 10 -20 -30 -40 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 Khoang cach (m) Hình 3.41: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 3,554*10-5 m3/s-m) P P P +37.20 MNDBT+33.40 3.0 +24.70 30 20 3.50 10 KHOI KHOI 0.2 +12.0 2.75 0.4 40 0.6 LOP LOP 4A LOP -10 LOP 0.2 -20 Hao bentonit 0.6 +24.70 3.25 KHOI 0.6 0.2 1.2 0.2 25.4 Cao (m) P +12.70 MNHL+8.5 0.2 LOP 0.2LOP 4A LOP LOP 0.2 LOP 10 LOP 10 -30 -40 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 Khoang cach (m) Hình 3.42: Đường đẳng gradient thấm (J max = 25,844) R Luận văn thạc sĩ R Chun ngành xây dựng cơng trình thủy 102 d) Trường hợp 4: Độ sâu chân khay h = 16,0m R +37.20 40 MNDBT+33.40 3.0 +24.70 30 20 Cao (m) R 3.50 +12.0 2.75 +24.70 3.25 KHOI KHOI KHOI 1 +12.70 MNHL+8.5 10 LOP LOP LOP 4A LOP LOP 4A -10 LOP Hao bentonit LOP LOP -20 LOP 10 LOP 10 -30 -40 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 Khoang cach (m) Hình 3.43: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập +37.20 40 MNDBT+33.40 3.0 +24.70 Cao (m) 20 3.50 +12.0 2.75 2.7350e-005 30 10 LOP 3.25 +12.70 MNHL+8.5 LOP LOP 4A LOP +24.70 KHOI KHOI KHOI 1 LOP 4A LOP -10 Hao bentonit LOP LOP -20 LOP 10 LOP 10 -30 -40 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 Khoang cach (m) Hình 3.44: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 2,735*10-5 m3/s-m) P P P +37.20 MNDBT+33.40 3.0 +24.70 3.50 0.2 10 -10 0.4 Hao bentonit 0.2 LOP 0.2 0.6 0.8 0.2 +12.70 0.6 LOP LOP 0.2 -20 LOP 10 MNHL+8.5 LOP LOP 4A 0.2 LOP 4A LOP 1 LOP 3.25 0.6 0.2 +24.70 KHOI KHOI KHOI 0.4 +12.0 0.2 20 2.75 0.4 30 26.6 40 Cao (m) P LOP 10 -30 -40 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Khoang cach (m) Hình 3.45: Đường đẳng gradient thấm (J max = 27,903) R Luận văn thạc sĩ R Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy 280 103 e) Trường hợp 5: Độ sâu chân khay h = 20,0m R +37.20 40 MNDBT+33.40 3.0 +24.70 30 20 Cao (m) R 3.50 +12.0 2.75 +24.70 3.25 KHOI KHOI KHOI 1 +12.70 MNHL+8.5 10 LOP LOP 4A LOP LOP 4A LOP -10 LOP LOP LOP 10 LOP 10 -20 -30 -40 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 Khoang cach (m) Hình 3.46: Đường bão hòa véc tơ dòng thấm đập +37.20 40 MNDBT+33.40 3.0 +24.70 30 +12.0 3.50 10 LOP LOP 4A LOP -10 +24.70 3.25 KHOI KHOI KHOI 1 1.8611e-005 Cao (m) 20 2.75 1 +12.70 LOP 4A MNHL+8.5 LOP LOP LOP LOP 10 LOP 10 -20 -30 -40 40 20 60 100 80 120 140 180 160 200 220 240 260 280 Khoang cach (m) Hình 3.47: Lưu lượng thấm đơn vị thân đập (q = 1,861*10-5 m3/s-m) P P P +37.20 3.0 +24.70 30 20 +12.0 3.50 KHOI KHOI 0.2 10 LOP 0.2 0.6 1 +24.70 3.25 KHOI 0.4 +12.70 MNHL+8.5 0.2 0.6 LOP 4A LOP 2.75 0.6 MNDBT+33.40 0.4 40 LOP 4A LOP -10 LOP 0.4 0.2 -20 3.6 Cao (m) P 0.6 LOP 10 0.6 LOP 0.2 LOP 10 0.4 -30 -40 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Khoang cach (m) Hình 3.48: Đường đẳng gradient thấm (J max = 4,101) R Luận văn thạc sĩ R Chun ngành xây dựng cơng trình thủy 280 104 3.3.4.4 Tổng hợp kết tính tốn Kết tính tốn trường hợp trình bày bảng 3.3 Bảng 3.3: Kết trường hợp tính toán Đại lượng Ký hiệu Hệ số mái Trường hợp tính tốn TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 Độ sâu đáy chân khay h1 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 Độ sâu tường betonite h2 16,0 12,0 8,0 4,0 0,0 Lưu lượng thấm q 4,797 4,393 3,590 2,790 1,917 23,626 25,535 26,030 28,723 4,417 R R Gradient thấm lớn J max Gradient thấm trung bình J avr 0,597 0,591 0,575 0,554 0,534 q 4,797 4,385 3,580 2,777 1,896 23,607 25,354 25,929 28,490 4,247 R m=1,0 R Lưu lượng thấm Gradient thấm lớn J max Gradient thấm trung bình J avr 0,604 0,586 0,562 0,542 0,518 q 4,794 4,378 3,554 2,735 1,861 23,573 25,175 25,844 27,903 4,101 R m=1,5 R Lưu lượng thấm Gradient thấm lớn J max Gradient thấm trung bình J avr R m=2,0 0,611 R 0,580 0,548 0,525 0,503 3.4 PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT CÁC KẾT QUẢ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HỢP LÝ CỦA CHÂN KHAY 3.4.1 Phân tích nhận xét kết tính tốn 3.4.1.1 Quan hệ lưu lượng thấm đơn vị (q) kích thước chân khay Bảng 3.4: Độ giảm (%) lưu lượng thấm đơn vị q gia tăng chiều sâu chân khay xử lý h1 Đại lượng Ký hiệu Độ sâu đáy chân khay h1 Lưu lượng thấm q R Tỷ lệ giảm Lưu lượng thấm q Tỷ lệ giảm Lưu lượng thấm Tỷ lệ giảm Luận văn thạc sĩ Hệ số mái q m=1,0 m=1,5 m=2,0 Trường hợp tính tốn TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 4,797 4,393 3,590 2,790 1,917 0% 4,797 0% 4,794 0% 8,42% 25,16% 41,84% 60,04% 4,385 3,580 2,777 1,896 8,59% 25,37% 42,11% 60,48% 4,378 3,554 2,735 1,861 8,68% 25,87% 42,95% 61,18% Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy 105 BIỂU ĐỒ QUAN HỆ q ~ h1 6,0 5,0 Lưu lượng thấm q 4,0 m = 1,0 m = 1,5 m = 2,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0,0 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 Độ sâu chân khay h1 Hình 3.49: Quan hệ lưu lượng thấm q đơn vị chiều dày chân khay h R Từ quan hệ lưu lượng thấm đơn vị q chiều dày chân khay h1 hình R R 3.49 cho thấy: Khi chiều dày đáy chân khay tăng từ 4,0 đến 8,0 m, lưu lượng thấm đơn vị thấm qua đập giảm nhỏ 8,42% đến 8,68% mái chân khay từ m = ÷ Lưu lượng giảm nhỏ dần với gia tăng chiều dày chân khay Khi chiều dày chân khay tăng tới 20,0 m (chân khay xuyên qua hết lớp xen kẹp xấu) lưu lượng thấm giảm nhỏ 60,04% đến 61,18% mái chân khay từ m = ÷ Tốc độ giảm lưu lượng thấm đơn vị chiều dày đáy chân khay khoảng từ 4,0 đến 8,0 m giảm tương đối chậm so với trường hợp chiều dày đáy chân khay ≥ 8,0 Tốc độ giảm lượng thấm đơn vị lớn khoảng chiều dày đáy chân khay từ 8,0 đến 12,0 m Bảng 3.5: Độ giảm (%) lưu lượng thấm đơn vị q theo hệ số mái dốc chân khay m Đại lượng Ký hiệu Độ sâu đáy chân khay h1 Lưu lượng thấm q R Tỷ lệ giảm Lưu lượng thấm q Tỷ lệ giảm Lưu lượng thấm Tỷ lệ giảm Luận văn thạc sĩ Hệ số mái q m=1,0 m=1,5 m=2,0 Trường hợp tính tốn TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 4,797 4,393 3,590 2,790 1,917 0% 0% 0% 0% 0% 4,797 4,385 3,580 2,777 1,896 0,00% 4,794 0,18% 4,378 0,28% 3,554 0,47% 2,735 1,10% 1,861 0,06% 0,34% 1,00% 1,97% 2,92% Chun ngành xây dựng cơng trình thủy 106 BIỂU ĐỒ QUAN HỆ q ~ m 6,0 5,0 Lưu lượng thấm q 4,0 h1 = 4,0 h1 = 8,0 h1 = 12,0 h1 = 16,0 h1 = 20,0 3,0 2,0 1,0 0,0 1,0 1,5 2,0 Hệ số mái chân khay m Hình 3.50: Quan hệ lưu lượng thấm q đơn vị hệ số mái chân khay m Đối với ảnh hưởng hệ số mái chân khay m tới lưu lượng thấm đơn vị q thể rõ hình 3.50 cho kết rõ nét ảnh hưởng mái chân khay tới lưu lượng thấm đơn vị theo chiều sâu chân khay Kết cho thấy rõ ảnh hưởng mái chân khay tăng rõ rệt chiều sâu chân khay gia tăng Nếu chiều sâu chân khay h gia tăng từ 4,0 đến 8,0 m, lưu lượng thấm đơn vị q giảm nhỏ 0,18% 0,34% R R hệ số mái m = 1,5 2,0 Khi chiều sâu chân khay h gia tăng tới 20,0 m lưu R R lượng đơn vị q giảm nhỏ 1,10% 2,92% ứng với hệ số mái m = 1,5 2,0 BIỂU ĐỒ QUAN HỆ độ giảm q (%) ~ h1 3,00% Độ giảm lưu lượng thấm q 2,50% 2,00% m=1,5 m=2,0 1,50% 1,00% 0,50% 0,00% 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 Độ sâu chân khay h1 Hình 3.51: Quan hệ độ giảm q (%) theo chiều sâu đáy chân khay h R Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy 107 Từ kết thể hình 3.51 cho thấy rõ: Mức độ ảnh hưởng mái chân khay m gia tăng theo chiều sâu chân khay h Đối với mái chân khay m = 1,5 ảnh hưởng gia tăng mạnh mẽ khoảng chiều sâu chân khay h từ 16,0 đến R R R R 20,0 m Tuy nhiên mái chân khay tăng tới m = 2,0 mức độ ảnh hưởng gia tăng khoảng chiều sâu chân khay h từ 8,0 đến 20,0 m Điều cho R R thấy rõ có mối tương quan chặt chẽ chiều sâu chân khay h mái chân khay m R R vấn đề xử lý thấm đập Khi hệ số mái chân khay m gia tăng phạm vi ảnh hưởng hiệu chiều sâu chân khay h mở rộng R R 3.4.1.2 Quan hệ gradient thấm trung bình thân đập (J avr ) kích R R thước chân khay Bảng 3.6: Độ giảm (%) gradient thấm thân đập Javr theo độ sâu chân khay h1 Ký hiệu Đại lượng Độ sâu đáy chân khay h1 Gradient thấm trung bình J avr Hệ số mái Trường hợp tính tốn TH1 Tỷ lệ giảm Gradient thấm trung bình J avr m=1,0 R Tỷ lệ giảm Gradient thấm trung bình J avr m=1,5 R Tỷ lệ giảm m=2,0 TH3 TH4 TH5 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 0,597 0,591 0,575 0,554 0,534 0% 0% 0% 0% 0% 0,604 0,586 0,562 0,542 0,518 - 0,85% 2,26% 2,17% 3,00% 0,611 0,580 0,548 0,525 0,503 - 1,86% 4,70% 5,23% 5,81% R R TH2 BIỂU ĐỒ QUAN HỆ Javr ~ h1 0,7 Gradient thấm trung bình Javr 0,65 0,6 m = 1,0 0,55 m = 1,5 m = 2,0 0,5 0,45 0,4 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 Độ sâu chân khay h1 Hình 3.52: Quan hệ gradient thấm trung bình thân đập J avr R R Luận văn thạc sĩ độ sâu chân khay h R Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy 108 Từ biểu đồ hình 3.52 cho thấy rõ gradient thấm trung bình thân đập J avr R R giảm dần theo chiều sâu đáy chân khay h Về quy luật thay đổi gradient thấm R R trung bình thân đập J avr mái chân khay m khác có quy luật R R tương đồng Tuy nhiên mức độ ảnh hưởng mái chân khay m chiều sâu chân khay h tới gradient thấm có khác Nếu đối R R với chân khay có chiều sâu nhỏ (h ≤ 4m) mức độ ảnh hưởng mái R R chân khay m chiều sâu chân khay h tới gradient thấm trung bình thân đập R R J avr tương đối nhỏ ảnh hưởng gia tăng chiều sâu chân khay gia tăng R R BIỂU ĐỒ QUAN HỆ độ giảm Javr ~ h1 7,00% Độ giảm gradient thấm Javr 6,00% 5,00% 4,00% m=1,5 m=2,0 3,00% 2,00% 1,00% 0,00% 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 Độ sâu chân khay h1 Hình 3.53: Quan hệ độ giảm gradient thấm trung bình thân đập J avr (%) R R theo chiều sâu đáy chân khay h R Ảnh hưởng chiều sâu chân khay h tới gradient thấm trung bình R R thân đập J avr cho thấy phạm vi chiều sâu chân khay từ 4,0 đến 8,0 m, ảnh R R hưởng không rõ rệt Trong phạm vi từ 8,0 đến 12,0 m, ảnh hưởng lớn nhất, J avr gia tăng từ 0,85% lên đến 3,00% (đối với m = 1,5), tăng từ 1,86% đến R R 5,81% (đối với m = 2,0) ảnh hưởng giảm nhỏ khoảng chiều sâu chân khay từ 12 đến 16m Với chiều sâu chân khay nằm khoảng từ 16,0 đến 20,0 m, gia tăng J avr lại bắt đầu phát triển không mạnh mẽ phạm vi R R từ 8,0 đến 12,0 m Chính thay đổi J avr theo chiều sâu chân khay h cho thấy R R R R rõ phạm vi ảnh hưởng tốt chiều sâu đáy chân khay J avr thân R R đập nằm khoảng từ 8,0 đến 12,0 m Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy 109 BIỂU ĐỒ QUAN HỆ Javr ~ m 0,7 Gradient thấm trung bình Javr 0,6 h1 = 4,0 h1 = 8,0 h1 = 12,0 h1 = 16,0 h1 = 20,0 0,6 0,5 0,5 0,4 1,0 1,5 2,0 Hệ số mái chân khay m Hình 3.54: Quan hệ gradient thấm trung bình thân đập J avr theo hệ số mái chân khay m Về mức độ ảnh hưởng mái chân khay m J avr cho thấy mức độ R R R R ảnh hưởng có hiệu rõ rệt suy giảm J avr thân đập hệ số R R mái chân khay tăng cao Điều thể hình 3.53 Trong phạm vi chiều dày chân khay từ 8,0 đến 12,0m, độ suy giảm J avr ứng với trường hợp m = 2,0 4,70% R R giảm rõ rệt so với trường hợp m = 1,5 2,26% Tuy nhiên chiều dày chân khay gia tăng từ 12,0 đến 16,0m từ 16,0 đến 20,0 m mức độ ảnh hưởng thông số tới suy giảm J avr trường hợp mái chân khay tương R R đồng Điều thể rõ ràng thơng số mái chân khay có ảnh hưởng tới gradient thấm trung bình thân đập hiệu phạm vi chiều dày chân khay h ≤ 12 m R R Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy 110 3.4.1.3 Quan hệ gradient thấm lớn (J max ) kích thước chân khay R R BIỂU ĐỒ QUAN HỆ Jmax ~ h2 30,0 29,0 Gradient thấm Jmax 28,0 27,0 m = 1,0 m = 1,5 m = 2,0 26,0 25,0 24,0 23,0 22,0 4,0 8,0 12,0 16,0 Độ sâu hào bentonite h2 Hình 3.55: Quan hệ gradient thấm lớn J max theo chiều sâu hào bentonite h R R R Đối với gradient thấm lớn J max xuất đập vị trí tiếp R R giáp chân khay với hào betonite Giá trị gradient giảm nhỏ dần với chiều sâu hào betonite Điều hợp lý tuân theo quy luật lý thuyết cho thấy rõ khả chống thấm hào betonite Tuy nhiên thay đổi gradient thấm vùng tiếp xúc có quy luật trái chiều với gradient thấm trung bình thân đập Trong phạm vi mà J avr thân đập thay đổi mạnh mẽ R R J betonite (gradient thấm vùng tiếp xúc chân khay hào betonite) lại R R thay đổi ngược lại (hình 3.53 hình 3.55) Tuy nhiên đứng phương diện ổn định thấm cục để đánh giá thay đổi gradient thấm cục hào bentonite không đáng quan ngại hồn tồn giải cắm hào betonite sâu vào đáy chân khay để giảm nhỏ giá trị 3.4.2 Ứng dụng xác định kích thước hợp lý chân khay Từ phân tích cho thấy phạm vi nghiên cứu luận văn theo chiều sâu chân khay khác ứng với cấp hệ số mái chân khay cho thấy rõ nét giá trị tối ưu chiều sâu đào chân khay khoảng từ 8,0 đến 12,0 m, ứng với hệ số mái m = 2,0 cho hiệu mặt chống thấm Điều thể rõ quan hệ thông số thấm với thông số nghiên cứu Trong phạm vi đào chân khay này, kết nghiên cứu cho Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy 111 thấy rõ suy giảm lưu lượng thấm đơn vị q, gradient thấm trung bình thân đập J avr , gradient thấm cục hào betonite J betonite suy giảm với tốc độ lớn R R R R toàn trường nghiên cứu Ngoài phạm vi cho kết khơng tương đồng Chính vậy, mặt kỹ thuật luận văn kiến nghị sử dụng chiều sâu đào chân khay từ 8,0 đến 12,0 m hồ Mỹ Lâm 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG - Ứng dụng vấn đề nghiên cứu lý thuyết chương trước vào nghiên cứu phân tích ổn định thấm cho đập Mỹ Lâm - Xây dựng biểu đồ quan hệ thông số thấm (q, J avr , J betonite ) R R R R với thông số đập chiều sâu chân khay h , chiều sâu hào bentonite h , hệ R R R R số mái chân khay m - Xây dựng biểu đồ suy giảm lưu lượng thấm đơn vị q, J avr , R R J betonite theo chiều sâu chân khay h , chiều sâu hào bentonite h , hệ số mái chân R R R R R R khay m - Từ phân tích tương quan dòng thấm với thơng số chân khay đập Mỹ Lâm đưa chiều sâu chân khay hợp lý từ 8,0 đến 12,0 m Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng công trình thủy 112 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN 1.1 Các nội dung đạt luận văn Với kiến thức học chương trình đào tạo cao học Trường Đại học Thủy lợi, tác giả áp dụng vào thực tế để nghiên cứu biện pháp xử lý chống thấm cho đập cát cuội sỏi Nội dung luận văn nêu bật tính cấp thiết, ý nghĩa thực tiễn đề tài từ thực trạng thiết kế, thi công quản lý khai thác vận hành cơng trình đập Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ tiên tiến vào xây dựng cơng trình thủy lợi nhằm mang lại hiệu kinh tế, kỹ thuật vấn đề cần thiết góp phần thực nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Bằng số liệu tính tốn ứng dụng cho cơng trình cụ thể, luận văn có kết luận sau: - Đối với cát cuội sỏi có chiều dày tầng thấm tương đối lớn, có đường kính hạt thay đổi, việc lựa chọn giải pháp xử lý chống thấm cần thơng qua tính tốn kinh tế kỹ thuật Hiện mặt cơng nghệ hồn tồn đáp ứng - Cùng tính khả chống thấm, áp dụng công nghệ hào bentonite cho hiệu kinh tế cao so với giải pháp khác, nhiên công nghệ nên chưa ứng dụng rộng rãi Đối với nghiên cứu ứng dụng cho hồ chứa nước Mỹ Lâm , luận văn có số kết nghiên cứu sau: - Ứng dụng vấn đề nghiên cứu lý thuyết chương trước vào nghiên cứu phân tích ổn định thấm cho đập Mỹ Lâm - Xây dựng biểu đồ quan hệ thông số thấm (q, J avr , J betonite ) R R R R với thông số đập như: chiều sâu chân khay h , hệ mái chân khay m R R - Xây dựng biểu đồ suy giảm lưu lượng thấm q, J avr , J betonite R R R R theo chiều sâu chân khay, mái chân khay Từ phân tích tương quan dòng thấm với thơng số chân khay đập Mỹ Lâm đưa chiều sâu chân khay hợp lý từ 8,0 đến 12,0 m Luận văn thạc sĩ Chun ngành xây dựng cơng trình thủy 113 1.2 Những tồn hạn chế Các biện pháp xử lý chống thấm cho đập đề tài có phạm vi sâu, rộng Mặc dù thân cố gắng điều kiện thời gian, lực thân tài liệu tham khảo có hạn nên kết nghiên cứu đạt luận văn Khi tính tốn chống thấm cụ thể cho đập hồ chứa nước Mỹ Lâm, trình thiết kế kỹ thuật, điều kiện thời gian hạn chế nên tác giả tiến hành tính tốn phương diện kỹ thuật, kinh tế mà chưa đề cập đến yếu tố khác thiết bị thi công, điều kiện thi công nên kết sử dụng mức độ định Các nghiên cứu hạn chế chưa đề cập xét ảnh hưởng đầy đủ yếu tố : Chiều rộng chân khay, hệ số thấm thân đập, chiều cao cột nước hồ Những yếu tố cần nghiên cứu bổ sung nghiên cứu hoàn thiện KIẾN NGHỊ Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu: Nghiên cứu sâu giải pháp xử lý chống thấm cho đặc biệt giải pháp đại ứng dụng Việt Nam, cần có trợ giúp máy tính để ứng dụng cơng nghệ áp dụng tính tốn cách xác nhanh chóng Thu thập tài liệu dạng đập tiêu biểu vận dụng kiến thức nghiên cứu để tính tốn cho biện pháp xử lý khác nhằm đánh giá cụ thể ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng nhóm biện pháp xử lý chống thấm cho Nghiên cứu tính chất vật liệu bentonite thi công vùng địa lý khác nhau, đặc biệt vùng đất chua phèn mặn; Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ thiết kế, thi công, kiểm tra chất lượng hào chống thấm bentonite cho mục đích khác nhau; Xây dựng phòng thí nghiệm chuyên bentonite; Xây dựng tiêu chuẩn thiết kế, nghiệm thu hào bentonite Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Công ty Tư vấn Chuyển giao công nghệ (2004) Dự án đầu tư xây dựng công trình Hồ chứa nước Mỹ Lâm, huyện Tuy Hồ, tỉnh Phú Yên Bộ Xây dựng (2002), Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam - Cơng trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu thiết kế - TCXDVN 285 - 2002, Hà nội Bộ Xây dựng (1985), Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam - Nền cơng trình thủy công - TCXDVN 4253-86, Hà Nội Bộ Nông nghiệp PTNT (2005), Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén - 14 TCN 157 - 2005, Hà nội Cao Văn Chí, Trịnh Văn Cương (2003), Cơ học đất, Nhà xuất xây dựng, Hà nội Phạm Ngọc Khánh (2006), Bải giảng cao học “Phương pháp phần tử hữu hạn” Phan Sỹ Kỳ (2000), Sự cố số cơng trình thuỷ lợi Việt Nam biện pháp phòng tránh, Nhà xuất nơng nghiệp, Hà nội Nguyễn Văn Mạo (2010), Bài giảng cao học “Đập bê tông bê tông cốt thép” Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Trường Tiến, Trịnh Minh Thụ, Nguyễn Un (2000), Cơ học đất cho đất khơng bão hồ, Nhà xuất giáo dục, (Bản dịch) 10 Lê Xuân Roanh (2004), Bải giảng cao học “Thi cơng cơng trình đất” 11 Nguyễn Cảnh Thái (2004), Bài giảng cao học “Thiết kế đập vật liệu địa phương” 12 Ngơ Trí Viềng, Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái (2004), Giáo trình thủy cơng tập I, II, Trường đại học Thủy lợi, Nhà xuất Xây dựng, Hà nội 13 Vụ khoa học kỹ thuật - Bộ Thuỷ lợi (1992), “Đề 06B-02-01: Biện pháp kỹ thuật để phòng tránh hạn chế thiệt hại bão, lũ gây cơng trình hồ chứa nước miền Trung” Tiếng Anh 14 Geo-Slope International Ltd (2003), User Guide 15 GEO-SLOPE International Ltd (2004), Geo-Slope Office SEEP/W Engineering Book: Seepage Modeling with SEEP/W, Calgary, Alberta, Canada First Edition, Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy 115 16 J N Reddy (2005), An Introduction to The Finite Element Method (Third Edition), The McGraw - Hill Companies, Inc 17 Robert D Holtz William D Kovacs (1981), An Introduction to Geotechnical Engineering, Prentice Hall, Inc 18 United States Society on Dams (2007), Strength of Materials for Embankment Dams Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy ... QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC Đề tài Nghiên cứu kích thước chân khay hợp lý cho hồ chứa nước Mỹ Lâm, tỉnh Phú Yên tập trung sâu nghiên cứu kích thước hợp lý chân khay kết hợp biện pháp chống thấm khác... thấm cho cơng trình ảnh hưởng tới giá thành cơng trình Chính nên đề tài Nghiên cứu kích thước chân khay hợp lý cho hồ chứa nước Mỹ Lâm, tỉnh Phú Yên tập trung sâu nghiên cứu kích thước hợp lý chân. .. TRUỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI P NGUYỄN TUẤN KHẢI NGHIÊN CỨU KÍCH THƯỚC CHÂN KHAY HỢP LÝ CHO HỒ CHỨA NƯỚC MỸ LÂM, TỈNH PHÚ YÊN Chuyên nghành: Xây dựng công trình thủy Mã số: 60 – 58 – 40