Nghiên cứu xử lý vật liệu bồi tích trẻ để nâng cấp, xây dựng đập đất vùng tây nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI MAI THỊ HỒNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ VẬT LIỆU BỒI TÍCH TRẺ ĐỂ NÂNG CẤP, XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT VÙNG TÂY NGUYÊN Chuyên ngành: Mã số chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy 958 02 02 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2019 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Thủy lợi Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Trọng Tư Phản biện 1: GS.TS Lê Kim Truyền Phản biện 2: PGS.TS Lê Xuân Roanh Phản biện 3: PGS.TS Hoàng Việt Hùng Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp vào lúc 30’ ngày 16 tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Các tỉnh Tây Nguyên có mạng lưới sơng suối dày, nhiều ghềnh thác, nơi khởi nguồn hệ thống sơng gồm: hệ thống sông Pô Kô - Sê San Kon Tum đổ vào sông Mê Kông; hệ thống sông Ba - Ayun Gia Lai đổ vào sông Đà Rằng chảy biển Đông; hệ thống sông Sêrêpôk Đắk Lắk đổ vào sông Mê Kông hệ thống sông Đồng Nai Đắk Nông Lâm Đồng chảy biển Đông Khu vực Tây Nguyên, tỷ lệ lượng nước yêu cầu nhỏ nhiều so với lượng nước tiềm năng, tượng thiếu hụt nước phục vụ cho nông nghiệp ngành kinh tế khác diễn gay gắt Như có lượng nước dư thừa lớn chưa sử dụng phục vụ cho phát triển đời sống xã hội dân sinh kinh tế Khu vực Tây Nguyên có 1000 hồ thủy lợi lớn nhỏ, phần lớn sử dụng đập đất xây dựng phương pháp đầm nén, có đa số cơng trình xây dựng từ năm tám mươi, chín mươi với điều kiện thi cơng cơng nghệ xây dựng hạn chế, nên nhiều cơng trình xuống cấp, khơng đảm bảo an toàn cho khai thác, sử dụng sạt lở mái thượng hạ lưu, thấm qua thân đập Mặt khác, theo nhu cầu phát triển kinh tế xã hội Tây Nguyên, theo dự báo, yêu cầu dùng nước cho nông nghiệp tăng từ 1112%; nước cho công nghiệp tăng 1.71.8 lần, nước cho sinh hoạt tăng 1.92.0 lần so với Nhu cầu dùng nước ngày tăng cao, điều kiện xây dựng hồ chứa khó khăn Vì u cầu nâng cấp, sửa chữa cơng trình thủy lợi Tây Ngun lớn, đặc biệt hồ chứa loại vừa nhỏ xây dựng phương pháp đầm nén, thường nằm rải rác phân tán, khối lượng vật liệu sử dụng cho việc nâng cấp hồ đập không lớn Ngoài ra, vùng đất Tây Nguyên quy hoạch thành khu trồng ăn quả, công nghiệp nên việc lấy đất để sửa chữa, nâng cấp đập khó khăn Nên việc nghiên cứu sử dụng vật liệu chỗ vùng có cơng trình xây dựng để nâng cấp, sửa chữa cần thiết, mang lại giá trị kinh tế kỹ thuật cao Mặc dù có nhiều cơng trình nghiên cứu việc sử dụng đất Tây Nguyên để đắp đập, chưa có đề tài sâu nghiên cứu sử dụng hợp lý loại vật liệu bồi tích trẻ hồ đập, sông suối để tận dụng sử dụng cho việc nâng cấp, sửa chữa đập Với lý trên, việc nghiên cứu giải pháp cải tạo vật liệu chỗ để phục vụ nâng cấp, xây dựng đập giúp tiết kiệm kinh phí xây dựng Do vậy, lựa chọn đề tài luận án: “Nghiên cứu xử lý vật liệu bồi tích trẻ để nâng cấp, xây dựng đập đất vùng Tây Nguyên” Mục tiêu nghiên cứu - Xác định hàm lượng dăm sạn để tăng dung trọng khô đất; - Xác định hàm lượng ximăng hợp lý để giảm tính tan rã đất có chứa nhiều dăm sạn; - Xác định hàm lượng xi măng vôi hợp lý để giảm tính thấm đất có chứa nhiều dăm sạn Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Các đập đất thủy lợi vừa nhỏ Tây Nguyên; - Loại đất nghiên cứu: Đất bồi tích trẻ có khối lượng thể tích khơ hay dung trọng khơ nhỏ có tính thấm lớn, tan rã mạnh; - Dăm sạn có đường kính nhỏ 10mm - Các chất kết dính xi măng vôi 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Khu vực nghiên cứu: Các tỉnh thuộc Tây Nguyên; - Sử dụng xi măng Vicem Hoàng Thạch PCB 30 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết; - Phương pháp thực nghiệm; - Phương pháp chuyên gia; - Phương pháp nghiên cứu ứng dụng Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: Luận án bổ sung làm sâu sắc thêm vấn đề khoa học đất Tây Nguyên để nghiên cứu nhằm xử lý vật liệu bồi tích trẻ để nâng cấp, xây dựng đập vùng Tây Nguyên - Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiên cứu luận án sở khoa học để nâng cấp, xây dựng đập đất vùng Tây Nguyên CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẬP SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI CHỖ VÀ ĐẬP ĐẤT Ở TÂY NGUYÊN 1.1 Đập đất yêu cầu thiết kế, thi công Đập đất xây dựng loại đất có gần vùng xây dựng cơng trình, loại đập khơng cho phép nước tràn qua, có nhiệm vụ dâng nước giữ nước hồ chứa Từ xa xưa đập đất xây dựng để trữ nước phục vụ cho dân sinh, trồng trọt Ở Ai Cập đập đất xây dựng từ 4400 năm trước công nguyên, Trung Quốc 2280 năm trước công nguyên Khi đập xây dựng biện pháp thủ cơng, sử dụng đất dính với khối lượng vật liệu lớn thời gian thi công dài (1015 năm), chiều cao đập không 15m 1.1.1 Yêu cầu thiết kế Khi thiết kế đập đất phải đảm bảo yêu cầu: Đập đập phải ổn định thời gian thi công khai thác; Thấm qua thân đập không gây nước lớn từ hồ chứa, khơng gây xói ngầm; Khơng cho phép nước tràn qua; Có thiết bị bảo vệ đập khỏi bị tác hại sóng, gió, mưa, nắng ; Lựa chọn loại đập đất, cấu tạo phận, thời gian phương pháp thi công hợp lý, sử dụng quản lý thuận lợi, giá thành rẻ 1.1.2 Yêu cầu vật liệu đắp đập Lựa chọn vật liệu đắp đập thi công đập đất đầm nén, phải đảm bảo yêu cầu sau: - Đất đắp vào thân đập thường phải thoả mãn yêu cầu sau: Sức kháng cắt (C, ) cao; Hệ số thấm (k) nhỏ; Hàm lượng chất hữu cơ, tạp chất nhỏ 5%, hàm lượng muối tan < 0,3%; Chỉ số dẻo IP = WL- WP = (720)%; - Thành phần hạt Cc = d60/ d10 < (30100), thiết kế đường bao cấp phối cho phép; Đất khơng bị biến chất, phong hố gây biến dạng lớn sau đầm nện; Hàm lượng hạt sét không chiếm nhiều (5060)%, tốt nằm khoảng (1025)%; Khi đập có tường lõi chống thấm hệ số thấm tường phải nhỏ đất hai bên khoảng (2050) lần, theo Tiêu chuẩn xây dựng (TCXD) Việt Nam 4447-87 khối lượng thể tích khơ gọi dung trọng khô (c) phép sai lệch thấp 0.03T/m3 so với yêu cầu thiết kế số mẫu không đạt yêu cầu so với tổng số mẫu lấy thí nghiệm khơng lớn 5% 1.2 1.2.1 Đặc điểm hồ chứa nhu cầu dùng nước năm tới Tây Nguyên Đặc điểm hồ chứa đập đất Tây Nguyên Hiện tồn vùng Tây Ngun xây dựng 2352 cơng trình thủy lợi (CTTL), 1190 hồ chứa, 970 đập dâng, 130 trạm bơm, 62 cơng trình khác Với diện tích tưới thiết kế 289604 ha, diện tích tưới thực tế 215.765 Trong tổng diện tích cần tưới 772189 ha, so với diện tích trồng cần tưới, diện tích tưới CTTL đạt 27.94% Phần lớn hồ chứa Tây Nguyên hồ chứa vừa nhỏ, có dung tích nhỏ triệu m3 nằm rải rác phạm vi rộng, sở hạ tầng giao thơng chưa phát triển nên việc lại khó khăn Các hồ chứa xây dựng từ 30 đến 40 năm trước, nên bị xuống cấp nghiêm trọng, khơng đảm bảo nhiệm vụ tưới an tồn phòng chống lũ bão Đa số đập hồ chứa vừa nhỏ Tây Nguyên đập đất, đập thường xảy tượng hư hỏng thấm nền, thân, vai đập, hư hỏng phần mái, mặt đập… 1.2.2 Nhu cầu dùng nước tương lai Theo số liệu thống kê từ Viện Quy hoạch Thủy lợi, tổng nhu cầu dùng nước cho phát triển kinh tế, xã hội môi trường toàn vùng Tây Nguyên vào khoảng 11 tỷ m3/năm 2015 tăng lên khoảng 12 tỷ m3/năm vào năm 2030 Với nhu cầu dùng nước khu vực Tây Nguyên, nhu cầu dùng nước chiếm 23% lượng nước đến hàng năm khu vực, lượng nước đến phân bố không đồng theo thời gian nên tình trạng thiếu nước vào mùa khơ xảy gay gắt, mùa mưa lại gây lũ lụt Vì vậy, Tây Nguyên thiếu khoảng 5.0 tỷ m3/năm khả thiếu 5.5 tỷ m3/năm vào năm 2030, nhu cầu dùng nước ngành tăng cao 1.3 Những nghiên cứu đập vật liệu chỗ 1.3.1 Nghiên cứu đập vật liệu chỗ Thế giới Theo Nhichiporovich nghiên cứu đất sử dụng chung cho đắp đập toàn hành tinh thơng thường có loại: Đất trầm tích - Aluvi; Đất sườn tàn tích, tàn tích; Đất hồng thổ; Để khắc phục tính tan rã đất, Shearard, J.L., Decker R.S., & Ryker, N.L., nghiên cứu sử dụng phương pháp trộn vơi bột có hiệu bổ sung lượng vôi vào đất; Nghiên cứu Nelson, J.D., & Miller, D.J (1992) cho thấy tính trương nở đất phụ thuộc vào thành phần chất keo có đất; Nghiên cứu chất lượng thi công đập đất đầm nén phụ thuộc vào yếu tố: i) Thành phần hạt đất đắp; ii) Độ ẩm đất; iii) Chiều dày dải đất đầm; iv) Loại đầm số lần đầm 1.3.2 Nghiên cứu đập vật liệu chỗ nước Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Văn Thơ Phạm Văn Thìn nghiên cứu đất đỏ bazan sản phẩm phong hóa từ đá gốc bazan phân bổ rộng khắp khu vực Tây Nguyên Đơng Nam Bộ Phạm Văn Thìn nghiên cứu đất đỏ bazan khu vực Tây Nguyên có đặc tính khác nhau, loại bazan khơng chứa kết von laterit có dung trọng khơ lớn khoảng 1.281.41 (g/cm3), loại đất bazan chứa kết von laterit đạt dung trọng khơ lớn 1.551.94 (g/cm3), tăng 2137.8% so với loại đất bazan không chứa kết von laterit; Nguyễn Văn Thơ, Trần Thị Thanh nghiên cứu đất đỏ bazan khu vực Tây Nguyên có hàm lượng sét bụi lớn, dung trọng khô nhỏ từ 1.01.2 T/m3, đầm nện tiêu chuẩn dung trọng khô lớn đạt không cao từ 1.31.4 T/m3, tăng công đầm đạt khoảng 1.6 T/m3 Các kết nghiên cứu rằng, tăng dung trọng khô đất, sức chống cắt đất tăng tính nén lún đạt giá trị trung bình, sử dụng đất đỏ bazan làm vật liệu đắp đập; Nguyễn Văn Thơ, Phạm Văn Thìn số tác giả khác nghiên cứu đầm nén đất đỏ bazan, đảm bảo độ ẩm thích hợp dung trọng khơ đất tăng trạng thái bão hồ nước đất có sức chống cắt tương đối cao; Nguyễn Văn Thơ Phạm Văn Thìn; Nguyễn Văn Chiển; Nguyễn Cơng Mẫn nghiên cứu tính chất khống hóa, tính chất lý đất bazan có chứa kết von laterit việc sử dụng làm vật liệu đắp đập nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng hạt thơ đến tính chất lý đất kết luận hàm lượng hạt thô đặc tính vật lý đất hình dạng cấu tạo hạt có ảnh hưởng rõ rệt đến tính chất xây dựng đất; Nguyễn Văn Thơ nghiên cứu hàm lượng hạt thơ (N) thay đổi dung trọng khô, cường độ chống cắt hệ số thấm thay đổi, hệ số thấm đất không thay đổi hàm lượng hạt thô N = (0  50)%, hàm lượng hạt thô tăng 50% hệ số thấm bắt đầu tăng; Phạm Văn Thìn xây dựng số công thức xác định tiêu học hệ số thấm đất bazan có chứa kết von laterit dạng tròn đặc sít, khơng cần phải tiến hành thí nghiệm thiết bị cỡ lớn mà phù hợp với điều kiện sản xuất thực tế; Phạm Văn Cơ Nguyễn Hữu Ký nghiên cứu sơ loại đất có nguồn gốc khác cho thấy hạt dăm sạn khơng có đặc tính ưa nước nên làm giảm độ ẩm tối ưu vật liệu Ngoài có mặt hạt thơ làm cho hạt mịn dễ dàng chiếm chỗ lỗ rỗng hạt thơ từ làm tăng hiệu đầm chặt 19 3.6.1 Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên dung trọng khô lớn độ ẩm tốt đất Khi pha trộn dăm sạn vào mẫu đất làm tăng dung khô suy giảm độ ẩm tối ưu Sự thay đổi tính tốn theo TCVN 4201:2012 40 35 30 1.6 Wop (%) c (g/cm3) 1.8 1.4 1.2 25 20 15 20 10 10 15 20 25 30 35 mS (%) 40 45 50 55 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 mS (%) Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên dung trọng khô lớn 3.6.2 Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn đến độ ẩm tốt Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên khả kháng cắt đất 45 0.5 40 0.4 C (kG/cm2) 35  (®é) 30 25 20 0.3 0.2 0.1 15 0 10 10 15 20 25 30 mS (%) 35 40 45 50 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 mS (%) Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên góc ma sát đất 3.6.3 55 Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên lực dính đơn vị Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên tính biến dạng tính thấm đất 400 700 350 600 k (10-6 cm/s) E1-2 (kG/cm2) 300 250 200 150 100 50 500 400 300 200 100 0 10 15 20 25 30 ms (%) 35 40 45 50 55 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ms (%) Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên môđun biến dạng Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên hệ số thấm 21 3.6.4 Phân tích lựa chọn tỷ lệ dăm sạn hợp lý Mẫu đất nghiên cứu MA, có số tính chất vật lý, học tính chất đặc biệt đảm bảo yêu cầu chất lượng đất đắp theo Tuy nhiên kết thí nghiệm đầm nén cho thấy đất có dung trọng khơ nhỏ với giá trị cmax = 1.42 T/m3 độ ẩm tốt cao Wop= 30.34% không thỏa mãn yêu cầu theo TCVN 82972009 dung trọng khô độ ẩm tốt Khi chưa sử dụng giải pháp thay đổi thành phần hạt nhằm tăng dung trọng khô c đất đắp vật liệu có sức chịu tải tính biến dạng trung bình (mơ đun biến dạng E1-2 = 82.37 kG/cm2, tính kháng cắt trung bình với góc ma sát  = 18.4o, lực dính C = 0.278 kG/cm2, tính thấm tương đối nhỏ với hệ số thấm trung bình k = 1.63×10-6 cm/s, đảm bảo tiêu thiết kế Dựa vào kết nghiên cứu, đề xuất pha trộn dăm sạn nhằm tăng dung trọng khô giảm độ ẩm tốt Kết nghiên cứu tăng hàm lượng dăm sạn khả chống cắt tăng, giảm tính biến dạng, nhiên khả chống thấm giảm Đặc biệt hàm lượng dăm sạn vượt 25% hệ số thấm tăng nhanh vượt qua giá trị 5×10-5 cm/s Theo TCVN 8216-2009, yêu cầu thiết kế đập đất yêu cầu hệ số thấm k không lớn 110-4 cm/s để đảm bảo an toàn cần chọn hệ số thấm k < 5.2310-5 cm/s, tương ứng với hàm lượng dăm sạn ≤ 25% Do kiến nghị sử dụng hàm lượng dăm sạn từ 2025% pha trộn với vật liệu đất hạt mịn nhằm cải thiện tính chất vật liệu đất hạt mịn để đắp đập 3.7 Kết luận chương Tác giả nghiên cứu lựa chọn loại đất bồi tích trẻ điển hình đại diện khu vực Tây Nguyên, đất có chứa nhiều dăm sạn đất thành phần hạt mịn chiếm đa số hay đất có dung trọng khơ nhỏ Cụ thể tác giả lựa chọn vị trí lấy mẫu ba bãi vật liệu khác bãi A, B C vị trí gần khu vực hồ đập Tân Sơn, tỉnh Gia Lai; hồ đập Eamlô, hồ đập Buôn Sa tỉnh Đắk Lăk để nghiên cứu Tác giả nghiên cứu 524 tổ mẫu thí nghiệm bao gồm đặc tính ban đầu loại đất, thành phần hạt, tiêu vật lý, học tính chất đặc biệt đất Từ đề xuất giải pháp phù hợp để cải thiện số tính chất lý đất, nhằm sử dụng vật liệu bồi tích trẻ để nâng cấp, sửa chữa đập đáp ứng Tiêu chuẩn TCVN 8216-2009 8297-2009, bao gồm: - Đối với đất chứa nhiều dăm sạn: i) Đối với loại đất có tính thấm lớn áp dụng biện pháp trộn 2% hàm lượng XM 3% vơi nhằm giảm tính thấm đất; ii) Đối với đất có tính tan rã mạnh, tác giả kiến nghị sử dụng hàm lượng XM từ 35% pha trộn với đất - Đối với đất có dung trọng khơ nhỏ: Tác kiến nghị trộn thêm hàm lượng dăm sạn từ 2025% để tăng dung trọng khơ đất, độ ẩm tốt giảm, tính biến dạng giảm, khả chống cắt tăng tính thấm tăng thỏa mãn yêu cầu đắp đập theo tiêu chuẩn hành CHƯƠNG ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ NÂNG CẤP, SỬA CHỮA MỘT SỐ ĐẬP ĐẤT Ở TÂY NGUN 4.1 4.1.1 Lựa chọn cơng trình nghiên cứu Lựa chọn giới thiệu cơng trình Cơng trình lựa chọn nghiên cứu đập đất Buôn Sa thuộc Buôn Reng, xã Ea’bông, Huyện Krông Ana Đập trạng đập đất đồng chất, có thơng số thể Bảng Bảng Các thông số đập đất hồ chứa Bn Sa S C T1Cac K í4 ực 4Ch iề 5Ch 63.0 o 2Ca o 3M iề 6Hệ số 64 64 12 4.1.2 Đánh giá trạng đập đề xuất giải pháp nâng cấp Qua điều tra khảo sát nhận thấy đập đất có dấu hiệu xuống cấp rõ rệt; Mái thượng hạ lưu không gia cố, cối mọc um tùm; Mặt đập chưa gia cố qua nhiều năm sử dụng bị xói mòn, khơng đủ kích thước hình học thiết kế; Mái hạ lưu đập xuất nhiều lỗ rỗng, khơng có thiết bị tiêu nước; Vùng mái hạ lưu đập xuất nhiều vùng thấm mạnh đặc biệt vị trí lòng suối cũ Hiện đập bị thấm, nhu cầu nâng cấp, sửa chữa chống thấm để đảm bảo an toàn đập đất cần thiết Yêu cầu đặt ra, cần chống thấm cho thân đập (đoạn lòng suối cũ); mở rộng mặt cắt đập, đắp áp trúc thượng lưu đập, sử dụng VLTC xử lý để cải thiện số tính chất lý đất đắp làm lăng trụ thoát nước sau đập (tăng mức độ ổn định cho mái đập hạ lưu) 4.2 4.2.1 Kết nâng cấp đập sử dụng giải pháp đắp áp trúc mái thượng lưu Kết tính tốn thấm với trường hợp khác Tác giả đề xuất trường hợp tính tốn với hệ số mái đắp áp trúc TL m = 3.5 để nghiên cứu tính tốn thấm ổn định đập nâng cấp đập, với chiều dày khối đắp với chiều rộng đỉnh đập thay đổi B = 4.0; 4.5 5.0m 472 469 466 463 460 2e-006 457 Cao ®é 454 3.5508 m³/sec 451 448 445 0.15 442 439 436 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Khoảng cách Hỡnh Kết tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 4.0m 472 469 466 0.6 463 460 03 .24136e-006 m³/sec 457 Cao ®é 454 451 448 445 442 439 436 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 55 -10 60 -5 65 70 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Khoảng cách Hỡnh Kt qu tớnh thm vi chiều rộng đỉnh đập B = 4.5m 469 466 472 463 0.35 0.4 460 457 3.2902e-006 m³/sec Cao ®é 454 451 448 445 442 439 436 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 55 -10 60 -5 65 70 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Khoảng cách Hỡnh Kt tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 5.0m 4.2.2 Kết tính tốn ổn định mái đập 1/ Tính cho trường hợp ổn định mái thượng lưu: 2.799 472 469 466 463 460 457 Cao ®é 454 451 448 445 442 439 436 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Khoảng cách Hỡnh 4 Kt tính ổn định mái TL với chiều rộng đỉnh đập B = 4.0m 2.790 472 469 466 463 460 457 Cao ®é 454 451 448 445 442 439 436 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 55 -10 60 -5 65 70 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Khoảng cách Hình Kết tính ổn định mái TL với chiều rộng đỉnh đập B = 4.5m 2.767 472 469 466 463 460 457 Cao ®é 454 451 448 445 442 439 436 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Khoảng cách Hỡnh Kt qu tớnh ổn định mái TL với chiều rộng đỉnh đập B = 5.0m 2/ Tính cho trường hợp ổn định mái hạ lưu: 1.638 472 469 466 463 460 457 Cao ®é 454 451 448 445 442 439 436 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Khoảng cách Hỡnh Kết tính ổn định mái hạ lưu với chiều rộng đỉnh đập B = 4.0m 1.643 472 469 466 463 460 457 Cao ®é 454 451 448 445 442 439 436 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 55 -10 60 -5 65 70 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Khoảng cách Hỡnh Kt qu tớnh n định mái hạ lưu với chiều rộng đỉnh đập B=4.5m 1.648 472 469 466 463 460 457 Cao ®é 454 451 448 445 442 439 436 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Khoảng cách Hỡnh Kt tính ổn định mái hạ lưu với chiều rộng đỉnh đập B=5.0m 4.2.3 Nhận xét kết Bảng Kết tính tốn hệ số ổn định mái đập C K K S hi Jm [ m i m T ề K a n B i1 B 1 Qua kết tính tốn thấm ổn định mái thượng, hạ lưu, tác giả nhận thấy sử dụng hệ số mái đắp áp trúc TL m = 3.5 với chiều dày khối đắp B = 4.0; 4.5 5.0 m thỏa mãn khả chống thấm ổn định cơng trình Tuy nhiên để đảm bảo khả thi công giới nâng cao an toàn đập, tác giả kiến nghị lựa chọn chiều rộng đỉnh đập sau nâng cấp 4.5m 4.3 Kết luận chương Tác giả nghiên cứu trạng cơng trình đập đất Bn Sa, từ đề xuất giải pháp nâng cấp đập theo yêu cầu chống thấm kiến nghị sử dụng giải pháp đắp áp trúc thượng lưu để nâng cấp chống thấm đập Tác giả vận dụng kết nghiên cứu thực nghiệm chương nâng cấp khả chống thấm cho đập, tác giả đề nghị sử dụng mẫu đất xử lý MC trộn thêm 3% vôi 2%XM để đắp áp trúc mái thượng lưu đập Qua tính tốn theo chương trình SEEP/GEO- SLOPES, tác giả nhận thấy với hệ số mái đắp m = 3.5 chiều rộng đỉnh đập B = 4.5 đập đảm bảo yêu cầu chống thấm, ổn định chống trượt mái thượng, hạ lưu đập đảm bảo yêu cầu thi công giới KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết đạt Luận án Trên sở kết nghiên cứu đạt được, Luận án đưa số kết luận sau: 1) Tổng hợp đặc điểm tính chất lý đất khu vực Tây Nguyên, từ lựa chọn loại đất đại biểu để nghiên cứu, đất có hàm lượng hạt mịn chiếm đa số đất có chứa nhiều dăm sạn; 2) Dựa vào việc phân tích sở khoa học số giải pháp kỹ thuật để cải tạo đất, tác giả lựa chọn giải pháp cải tạo đất với loại đất sau: Đối với đất có tính thấm lớn sử dụng giải pháp trộn XM kết hợp với vôi để tăng hiệu giảm thấm; Đối với đất có tính tan rã mạnh giải pháp sử dụng XM để trộn với đất; Đối với đất có dung trọng khô nhỏ, cần sử dụng giải pháp thay đổi thành phần hạt, cụ thể trộn thêm hàm lượng hạt dăm sạn; 3) Đối với loại đất có tính thấm lớn áp dụng biện pháp trộn XM vôi với tỷ lệ thích hợp để giảm tính thấm, cụ thể Luận án tác giả đề xuất hàm lượng trộn vôi 3% XM 2% 4) Đối với đất có tính tan rã lớn áp dụng biện pháp trộn XM để giảm tính tan rã đất, cụ thể kiến nghị sử dụng hàm lượng XM 5% pha trộn với vật liệu đất đắp nhằm cải tạo đất có tính tan rã 5) Đối với đất có dụng trọng khơ nhỏ, kiến nghị giải pháp pha trộn hàm lượng dăm sạn nhằm tăng dung trọng khô đất Khi dung trọng khô tăng, độ ẩm tối ưu giảm, khả chống cắt chống biến dạng tăng, nhiên khả chống thấm giảm đáng kể tăng hàm lượng dăm sạn Tác giả kiến nghị sử dụng hàm lượng dăm sạn pha trộn từ 2025%, với tỷ lệ phát huy hiệu tối đa tính chất xây dựng đất sử dụng làm vật liệu đắp đập 6) Để nâng cấp đập đất bị thấm qua thân đập, dùng giải pháp đắp áp trúc mái TL sử dụng vật liệu chỗ có trộn XM vơi để nâng cấp đấp đất đề xuất hệ số mái khối đất đắp m =3.5 mở rộng chiều rộng đỉnh đập 1.5m II Những điểm Luận án 1) Đề xuất hàm lượng dăm sạn hợp lý từ 2025% trộn với đất bồi tích trẻ có dung trọng khô nhỏ, làm tăng dung trọng khô giảm độ ẩm tối ưu đất, tăng khả chống cắt chống biến dạng, thỏa mãn tiêu chuẩn đất sử dụng để nâng cấp xây dựng đập 2) Đề xuất sử dụng 3% vôi 2% xi măng vào đất bồi tích trẻ có tỷ lệ dăm sạn cao ( 48%) để giảm tính thấm từ 10-4 cm/s xuống 10-5 cm/s thỏa mãn yêu cầu chống thấm cho đập III Những tồn kiến nghị Tồn 1) Do kinh phí thời gian hạn chế, tác giả lựa chọn địa điểm lấy mẫu đại diện cho đất bồi tích trẻ Tây Nguyên để nghiên cứu 2) Nghiên cứu tác giả thực phòng thí nghiệm chưa triển khai thực tế để đánh giá kết nghiên cứu 3) Một số kết nghiên cứu tác giả nghiên cứu cho hai Tiêu chuẩn cũ TCVN 8297-2009 TCVN 8216-2009, hai Tiêu chuẩn TCVN 8297-2018 TCVN 8216-2018 thay cho hai Tiêu chuẩn cũ tác giả chưa xét đến Kiến nghị 1) Trong phạm vi nghiên cứu luận án, tác giả dừng lại nghiên cứu đề xuất giải pháp cho số tính chất lý tính chất đặc biệt đất, cụ thể đất có dung trọng khơ nhỏ; đất có hệ số thấm k lớn đất có tính tan rã mạnh Vì vậy, kiến nghị bổ sung nghiên cứu thêm số tổ mẫu đất khác có số tiêu lý khác không phù hợp với tiêu chuẩn để đề xuất giải pháp cải tạo đất sử dụng cho việc nâng cấp đập 2) Đối với đất có tính trương nở tham khảo giải pháp xử lý vật liệu cơng trình nghiên cứu trước [29] [45] 3) Có thể nghiên cứu áp dụng thử để rút quy trình chế tạo, đánh giá kết nghiên cứu 4) Có thể nghiên cứu thêm loại xi măng PCB 30 khác so sánh kết nghiên cứu luận án DANH MỤC CÔNG TRÌNH Đà CƠNG BỐ Mai Thị Hồng, Phạm Huy Dũng “Nghiên cứu gia cố vật liệu chỗ để nâng cấp đập đất Bn Sa”, Tạp chí Thủy lợi số 63 (12/2018) Mai Thị Hồng, Nguyễn Trọng Tư “Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên tiêu lý đất đỏ bazan dùng đập đất Tây Nguyên” Tạp chí Địa kỹ thuật số năm 2018; Nguyen Trong Tu, Mai Thi Hong, Pham Huy Dung “Solutions to Improve Permeability and Disintegration of Earth Dam in Central Highlands, Vietnam” The 8th International Conference on Fluid Mechanics, September 25-28,2018, Sendal, Japan; Mai Thị Hồng, Phạm Huy Dũng, Nguyễn Trọng Tư “Nghiên cứu giải pháp nhằm gia cường vật liệu đắp đập chỗ có tính chất lý đặc biệt Tây Nguyên ” Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017, Trường ĐH Thủy lợi; Nguyễn Trọng Tư, Nguyễn Thị Thanh Bình, Mai Thị Hồng “Chất lượng số cơng trình đập đất vừa nhỏ Tây Ngun” Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016, Trường ĐH Thủy lợi