Nghiên cứu đề xuất các giải pháp chống thấm cho đập đất vùng ven biển tỉnh ninh thuận, ứng dụng cho đập đất hồ chứa nước núi một

LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả Phan Thanh Việt i LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chun ngành xây dựng cơng trình thủy với đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp chống thấm cho đập đất vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận, ứng dụng cho đập đất hồ chứa nước Núi Một” hoàn thành ngồi cố gắng khơng ngừng thân, tơi giúp đỡ, động viên khích lệ thầy, cô, bạn bè đồng nghiệp người thân Qua trang viết tác giả xin gửi lời cảm ơn tới người giúp đỡ thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua Tơi xin tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc thầy giáo TS Nguyễn Công Thắng trực tiếp tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho Luận văn thầy tham gia giảng dạy Cao học trường Đại học Thủy lợi truyền đạt cho tri thức khoa học vô quý giá Xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, khoa Cơng trình Bộ mơn Thủy cơng tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu khoa học Tuy có cố gắng định, thời gian có hạn trình độ nhiều hạn chế, Luận văn chắn nhiều thiếu sót Tác giả kính mong nhận ý kiến góp ý để Tác giả tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện đề tài Xin chân thành cảm ơn! Ninh Thuận, ngày 12 tháng 02 năm 2018 Tác giả Phan Thanh Việt ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II DANH MỤC HÌNH VẼ V DANH MỤC BẢNG BIỂU VII DANH MỤC VIẾT TẮT VIII MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM ĐẬP ĐẤT 1.1 Tổng quan xây dựng đập đất Việt Nam 1.2 Tình hình xây dựng đập đất vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận[1] 1.2.1 Đặc điểm địa lí điều kiện tự nhiên tỉnh Ninh Thuận 1.2.2 Tình hình xây dựng đập đất Ninh Thuận 1.3 Các điều kiện tự nhiên cho xây dựng đập đất vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận[1] 1.3.1 Điều kiện khí hậu 1.3.2 Điều kiện địa hình 10 1.3.3 Điều kiện địa chất 10 1.4 Các giải pháp chống thấm phù hợp cho đập đất vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận 12 1.4.1 Tường nghiêng, sân phủ 12 1.4.2 Tường nghiêng màng HDPE, thảm sét địa kỹ thuật, 13 1.4.3 Lõi (bằng đất sét, pha sét vật liệu khác) 14 1.4.4 Tường hào Bentonite (hoặc ximăng-sét) 15 1.4.5 Chống thấm khoan (khoan truyền thống) 16 1.4.6 Tường cọc xi măng-đất 17 1.5 Các giải pháp chống thấm cho đập áp dụng cho đập đất vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận – trạng, đánh giá nhận xét 18 1.5.1 Giới thiệu cơng trình hồ chứa nước Nước Ngọt[3] 18 1.5.2 Giới thiệu cơng trình hồ chứa nước Bầu Ngứ[4] 21 1.6 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 23 1.7 Kết luận chương 24 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN TÍNH THẤM VÀ ỔN ĐỊNH CHO ĐẬP ĐẤT 25 2.1 Đặt vấn đề 25 2.2 Bài toán thấm ổn định 25 iii 2.2.1 Bài toán thấm 25 2.2.2 Bài toán ổn định 26 2.3 Cơ sở lý thuyết tính tốn thấm[5] 27 2.3.1 Định luật Darcy cho đất khơng bão hòa 27 2.3.2 Hàm thấm 28 2.3.3 Phương trình vi phân 29 2.4 Cơ sở lý thuyết tính tốn ổn định[5] 31 2.5 Giải toán thấm ổn định 32 2.5.1 Các phương pháp giải toán thấm 32 2.5.2 Lựa chọn phương pháp giải toán thấm 34 2.5.3 Các phương pháp giải toán ổn định[7] 37 2.5.4 Lựa chọn phương pháp giải phần mềm tính tốn 44 2.6 Kết luận chương 45 CHƯƠNG ỨNG DỤNG LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM PHÙ HỢP CHO ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƯỚC NÚI MỘT 46 3.1 Giới thiệu chung hồ chứa nước Núi Một[2] 46 3.2 Các điều kiện tự nhiên cho xây dựng hồ chứa nước Núi Một[2] 46 3.2.1 Điều kiện địa hình 46 3.2.2 Điều kiện địa chất 47 3.2.3 Điều kiện vật liệu đất đắp 48 3.3 Lựa chọn giải pháp chống thấm cho đập đất hồ chứa nước Núi Một 50 3.3.1 Các thơng số kỹ thuật cơng trình 50 3.3.2 Đề xuất giải pháp chống thấm hợp lý cho thân đập đập 51 3.4 Tính tốn cho giải pháp chống thấm lựa chọn 53 3.4.1 Điều kiện biên tính tốn 53 3.4.2 Các phương án kết cấu mặt cắt ngang đập: 54 3.4.3 Nội dung tính tốn 55 3.4.4 Kết tính tốn 55 3.4.5 Tổng hợp kết tính tốn 67 3.5 Phân tích, lựa chọn giải pháp phù hợp 68 3.6 Kết luận chương 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Đập đất Hàm Thuận Hình 1-2: Đập Sơng sắt Ninh Thuận Hình 1-3: Hệ thống thủy lợi hồ Sơng Trâu, dung tích chứa 31,50 triệu m3 nước, cung cấp cho 3.000 đất nông nghiệp nước phục vụ sinh hoạt, cơng nghiệp Hình 1-4: Hệ thống thủy lợi hồ Trà Co, có dung tích chứa 10 triệu m3 nước cung cấp cho 1.050 đất nông nghiệp phục vụ sinh hoạt Hình 1-5: Bản đồ phân bố đất cát tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận 12 Hình 1-6: Kết cấu đập đất có tường nghiêng sân phủ 13 Hình 1-7: Màng địa kỹ thuật chống thấm GLC HDPE 14 Hình 1-8: Kết cấu đập đất có tường lõi 14 Hình 1-9: Tường hào chống thấm Bentonite 15 Hình 1-10: Kết cấu đập đất chống thấm qua khoan vữa xi măng 16 Hình 1-11: Sơ đồ tường cọc xi măng đất 17 Hình 1-12: Sơ đồ cơng nghệ Jet-grouting làm tường chống thấm 17 Hình 1-13: Chân khay kết hợp với tường nghiêng thượng lưu chống thấm 21 Hình 2-1: Các đạng di chuyển khối đất đá 26 Hình 2-2: Quan hệ hệ số thấm độ hút dính 29 Hình 2-3: Các loại phần tử 35 Hình 2-4: Mặt trượt trụ tròn 37 Hình 2-5: Các lực tác dụng phương pháp thông dụng 38 Hình 2-6: Dạng mặt trượt trụ tròn 39 Hình 2-7: Đa giác lực – Phương pháp Bishop đơn giản 39 Hình 2-8: Lực tác dụng lên mặt trượt thơng qua khối trượt mặt trượt trụ tròn 41 Hình 2-9: Lực tác dụng lên mặt trượt thơng qua khối trượt mặt trượt tổ hợp 42 Hình 2-10: Lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt với đường trượt đặc biệt 42 Hình 3-1: Vị trí đập xây dựng Ninh Thuận 46 Hình 3-2: Cắt dọc địa chất tim đập 48 Hình 3-3: Mặt cắt ngang đập phương án 52 Hình 3-4: Mặt cắt ngang đập phương án 52 Hình 3-5: Mặt cắt ngang đập phương án 53 Hình 3-6: Biểu đồ đường đẳng cột nước thấm phương án (TH1) 56 v Hình 3-7: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH1) 56 Hình 3-8: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH1) 56 Hình 3-9: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH2) 57 Hình 3-10: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH2) 57 Hình 3-11: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH2) 57 Hình 3-12: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH3) 58 Hình 3-13: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH3) 58 Hình 3-14: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH3) 58 Hình 3-15: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH1) 59 Hình 3-16: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH1) 59 Hình 3-17: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH1) 60 Hình 3-18: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH2) 60 Hình 3-19: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH2) 61 Hình 3-20: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH2) 61 Hình 3-21: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH3) 62 Hình 3-22: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH3) 62 Hình 3-23: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH3) 62 Hình 3-24: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH1) 63 Hình 3-25: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH1) 64 Hình 3-26: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH1) 64 Hình 3-27: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH2) 65 Hình 3-28: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH2) 65 Hình 3-29: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH2) 65 Hình 3-30: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH3) 66 Hình 3-31: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH3) 66 Hình 3-32: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH3) 67 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Các hồ chứa xây dựng đến năm 2000 Bảng 1-2: Các hồ chứa xây dựng từ năm 2000-2013 Bảng 1-3: Bảng tiêu có lý đập 20 Bảng 1-4: Bảng tiêu đất bãi vật liệu bổ sung 20 Bảng 1-5: Chỉ tiêu lý đất đắp đập 22 Bảng 1-6: Chỉ tiêu lý đất đập 23 Bảng 3-1: Chỉ tiêu lớp đất đập 47 Bảng 3-2: Kết thí nghiệm tiêu lý đất đắp đập 49 Bảng 3-3: Các thơng số hồ chứa đập 50 Bảng 3-4: Các tiêu lý đất đắp đập đập 53 Bảng 3-5: Tổng hợp kết tính tốn trường hợp 67 vii DANH MỤC VIẾT TẮT - BTCT: Bê tông cốt thép - CKD: Chất kết dính - CT: Cơng thức - DM: Công nghệ trộn sâu - ĐKT: Địa kỹ thuật - HS: Hệ số - KPALC: Khoan áp lực cao - TCXDVN: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam - TCT: Tường công tác - TXMĐ: Tường xi măng đất - N: Nước - N/X: Tỷ lệ nước xi măng - PP: Phương pháp - XMĐ: Xi măng - đất - XMB: Xi măng + bentonite - X, XM: Xi măng - XMBx: Hàm lượng (x) kg xi măng + kg bentonite 1m3 đất viii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ninh Thuận tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam Trung Bộ có vị trí địa lý quan trọng nằm ngã ba nối liền vùng kinh tế trọng điểm Đông Nam Bộ với Nam Trung Bộ Tây Nguyên Tuy vậy, lại vùng có khí hậu khắc nghiệt với tổng lượng mưa thấp nước, khí hậu nắng nóng, khơ hạn quanh năm nên thường xuyên xuất tình trạng thiếu nước Để tạo nguồn nước, giải vấn đề thiếu nước nhiều cơng trình hồ, đập xây dựng địa bàn tỉnh Ninh Thuận Vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận nói chung vùng hồ Núi Một nói riêng có cấu tạo địa chất đập, đất đắp đập tồn số lớp đất có tính thấm lớn (đất cát đất sét có hệ số thấm lớn từ 10-2cm/s đến 10-3cm/s) nên việc phân tích lựa chọn giải pháp chống thấm hợp lý cho cơng trình ven biển cần thiết để đảm bảo ổn định thấm cho đập Thực tế thi công hồ chứa nước Núi Một cho thấy, lượng đất đắp đập vận chuyển từ hồ Sông Trâu khoảng 50 km dẫn đến có chi phi vận chuyển lớn, để giảm chi phí vận chuyển, cần nghiên cứu để đưa giải pháp sử dụng vật liệu chỗ để xây dựng đập Do phần lớn lượng đất đắp đập vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận có hệ số thấm lớn, nên để đảm bảo cơng trình vận hành an tồn tránh xảy cố thấm qua đập cần phải có biện pháp kỹ thuật chống thấm cho đập hợp lý để đảm bảo ổn định thấm cho cơng trình Vì vậy, tác giả lựa chọn đề tài cho luận văn là: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp chống thấm cho đập đất vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận, ứng dụng cho đập đất hồ chứa nước Núi Một” Mục đích đề tài: - Nghiên cứu giải pháp chống thấm cho đập đất vùng ven biển địa bàn tỉnh Ninh Thuận - Đề xuất giải pháp chống thấm cho đập hồ chứa nước Núi Một tỉnh Ninh Thuận Cách tiếp cận phương pháp thực hiện: - Thu thập, phân tích tài liệu, số liệu khảo sát thực tiễn - Tổng kết kinh nghiệm thu thập tài liệu từ cơng trình xử lý chống thấm, kết đạt ý kiến nhà khoa học - Giải toán thấm phương pháp phần tử hữu hạn (ứng dụng phần mềm hãng GEO-SLOPE để giải toán thấm) - Nghiên cứu giải pháp cơng trình xây dựng vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận Từ phân tích lựa chọn giải pháp phù hợp để thiết kế chống thấm cho đập hồ Núi Một tỉnh Ninh Thuận Kết dự kiến đạt được: - Tìm phương pháp hợp lý để chống thấm cho cơng trình vùng ven biển tính Ninh Thuận - Đề xuất phương pháp phù hợp chống thấm cho đập cơng trình hồ Núi Một đưa kiến nghị trình khảo sát, thiết kế thi công đảm bảo độ bền thấm cho đập xây dựng vùng có điều kiện tương tự 45 45 40 40 25 20 15 28 30 25 24 Cao (m) 30 0.00014594 m³/sec 30 20 15 10 Elevation 35 30 26 35 10 22 0 -5 -53.6 -33.6 -13.6 6.4 26.4 46.4 66.4 86.4 106.4 126.4 -5 146.4 Khoang cach (m) 45 40 40 35 35 30 30 25 20 15 25 20 15 10 10 5 0 -5 -53.6 Elevation 45 0.00014594 m³/sec Cao (m) Hình 3-12: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH3) -33.6 -13.6 6.4 26.4 46.4 66.4 86.4 106.4 126.4 -5 146.4 Khoang cach (m) Hình 3-13: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH3) 45 45 40 40 35 35 30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 5 0 -5 -53.6 -33.6 -13.6 6.4 26.4 46.4 66.4 86.4 106.4 126.4 Khoang cach (m) Hình 3-14: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH3) 3.4.4.2 Giải pháp chống thấm tường lõi nối tiếp tường hào a Các thơng số tính tốn: - Tường lõi: + Hệ số thấm tường lõi K = 1.10-5 cm/s 58 -5 146.4 Elevation Cao (m) 1.660 + Chiều dày đỉnh tường lõi Bđỉnh = m + Chiều dày đáy tường lõi Bđáy = 15 m - Tường hào chống thấm: + Hệ số thấm tường hào K = 1.10-5 cm/s + Chiều dày tường d = 90 cm b Trường hợp 1: Thượng lưu mực nước dân bình thường cao trình 33,8 m, hạ lưu khơng có nước 45 40 40 30 45 25 24 22 30 25 20 20 20 15 15 10 10 24 Elevation Cao (m) 30 35 26 2.9962e-005 m³/sec 35 20 28 32 -5 10 20 30 40 50 60 22 24 -5 70 80 90 100 110 120 130 140 Khoang cach (m) Hình 3-15: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH1) 45 40 40 35 35 0.5 2.9962e-005 m³/sec 45 25 20 15 15 0.5 20 10 5 0 1 10 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Khoang cach (m) Hình 3-16: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH1) 59 -5 140 Elevation 25 30 0.5 Cao (m) 30 45 45 40 40 35 35 30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 5 0 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Elevation Cao (m) 1.903 -5 140 Khoang cach (m) Hình 3-17: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH1) c Trường hợp 2: Thượng lưu mực nước dân gia cường cao trình 36 m, hạ lưu khơng có nước 45 40 40 35 35 24 30 26 25 20 20 20 15 15 10 10 5 22 34 20 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Khoang cach (m) Hình 3-18: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH2) 60 120 130 -5 140 Elevation 34 25 30 22 30 Cao (m) 30 3.5084e-005 m³/sec 45 45 40 40 35 35 20 25 0.5 0.5 20 15 1.5 15 10 1.5 10 2.5 0 10 20 30 40 50 1.5 -5 60 70 80 90 100 110 120 130 -5 140 Khoang cach (m) Hình 3-19: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH2) 45 45 40 40 35 35 30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 5 0 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Elevation Cao (m) 1.898 -5 140 Khoang cach (m) Hình 3-20: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH2) d Trường hợp 3: Thượng lưu mực nước dân gia cường cao trình 36 m, hạ lưu mực nước ứng với Qxả thiết kế 61 Elevation 25 30 Cao (m) 30 3.5084e-005 m³/sec 45 40 25 36 20 28 35 30 22 Cao (m) 30 24 32 3.1881e-005 m³/sec 35 25 20 36 15 15 10 10 Elevation 45 40 26 45 -5 10 20 30 40 50 24 32 22 34 60 -5 70 80 90 100 110 120 130 140 Khoang cach (m) Hình 3-21: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH3) 45 45 40 40 3.1881e-005 m³/s ec 0.5 25 30 25 0.5 20 15 10 3.5 10 20 1.5 15 0.5 Cao (m) 30 35 5.5 2.5 0 10 20 30 40 50 1.5 -5 60 70 80 90 100 110 120 -5 140 130 Khoang cach (m) Hình 3-22: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH3) 45 45 40 40 35 35 30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 5 0 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 -5 140 Khoang cach (m) Hình 3-23: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH3) 62 Elevation Cao (m) 1.830 Elevation 35 3.4.4.3 Giải pháp chống thấm tường nghiêng nối tiếp tường hào a Các thơng số tính toán - Tường nghiêng: + Hệ số thấm tuờng nghiêng K = 1.10-5 cm/s + Chiều dày đỉnh tường nghiêng: Bđỉnh = m + Chiều dày đáy tường nghiêng: Bđáy = m - Tường hào chồng thấm: + Hệ số thấm tường hào K = 1.10-5 cm/s + Chiều dày tường d = 90 cm b Trường hợp 1: Thượng lưu mực nước dân bình thường cao trình 33,8 m, hạ lưu khơng có nước 45 45 40 40 18 35 25 20 15 25 20 15 10 10 5 0 -5 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Khoang cach (m) Hình 3-24: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH1) 63 130 140 Elevation 30 22 20 24 26 35 26 3.7428e-005 m³/sec Cao (m) 30 45 45 40 40 35 35 0.5 20 15 25 20 15 10 10 5 0 -5 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Khoang cach (m) Hình 3-25: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH1) 45 45 40 40 35 35 30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 5 0 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 -5 140 Khoang cach (m) Hình 3-26: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH1) c Trường hợp 2: Thượng lưu mực nước dân gia cường cao trình 36 m, hạ lưu khơng có nước 64 Elevation Cao (m) 1.819 Elevation 30 2.5 1.5 2.5 25 3.7428e-005 m³/sec Cao (m) 30 45 45 40 40 28 30 24 4.5624e-005 m³/sec 25 22 20 15 25 20 30 Cao (m) 35 28 26 20 15 10 Elevation 35 10 5 0 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 -5 140 130 Khoang cach (m) Hình 3-27: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH2) 45 45 40 40 35 35 2.5 25 0.5 1.5 20 15 25 20 15 10 10 5 0 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 -5 140 130 Khoang cach (m) Hình 3-28: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH2) 45 45 40 40 35 35 30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 5 0 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Elevation Cao (m) 1.82 -5 140 Khoang cach (m) Hình 3-29: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH2) 65 Elevation 30 2.5 4.5624e-005 m³/sec Cao (m) 30 d Trường hợp 3: Thượng lưu mực nước dân gia cường cao trình 36 m, hạ lưu mực nước ứng với Qxả thiết kế 45 45 40 40 30 24 34 20 30 24 25 25 4.2188e-005 m³/sec 36 15 20 15 22 Cao (m) 35 26 30 Elevation 35 10 10 5 0 -5 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Khoang cach (m) 45 40 40 35 35 30 30 25 25 20 15 1.5 15 20 0.5 10 10 0.5 5 0 -5 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Khoang cach (m) Hình 3-31: Biểu đồ Gradient thấm véc tơ vận tốc thấm phương án (TH3) 66 140 Elevation 45 4.2188e-005 m³/sec Cao (m) Hình 3-30: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án (TH3) 45 45 40 40 35 35 30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 5 0 -5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 -5 140 Khoang cach (m) Hình 3-32: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án (TH3) 3.4.5 Tổng hợp kết tính tốn Bảng 3-5: Tổng hợp kết tính tốn trường hợp TT Trường hợp tính tốn q(m /s-m) JXY(thân JXY(nền đập) đập) JXY(bộ phận JXY(bộ phận chống thấm chống thấm thân đập) đập) Hệ số ổn định Phương án 1: Tường nghiêng, sân phủ Trường hợp 1,3669*10-4 0,40 0,1 2,55 1,5 1,747 Trường hợp 1,5824*10-4 0,45 0,1 2,73 1,7 1,726 Trường hợp 1,4594*10-4 0,45 0,1 2,70 1,6 1,660 Phương án 2: Tường lõi nối tiếp tường hào Trường hợp 2,9962*10-5 0,55 0,1 0,95 7,74 1,902 Trường hợp 3,5084*10-5 0,60 0,1 1,00 8,87 1,898 Trường hợp 3,1881*10-5 0,60 0,1 0,95 8,02 1,830 67 Elevation Cao (m) 1.75 TT Trường hợp tính tốn q(m3/s-m) JXY(thân JXY(nền đập) đập) JXY(bộ phận JXY(bộ phận chống thấm chống thấm thân đập) đập) Hệ số ổn định Phương án 3: Tường nghiêng nối tiếp tường hào Trường hợp 3,7428*10-5 0,50 0,1 2,50 7,50 1,819 Trường hợp 4,5624*10-5 0,55 0,1 2,85 8,53 1,820 Trường hợp 4,2188*10-5 0,55 0,1 2,80 7,72 1,750 3.5 Phân tích, lựa chọn giải pháp phù hợp a Về điều kiện kỹ thuật: Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén (TCVN 8216-2009) với công trình cấp III[10]: - Trị số Gradient cho phép thân đập [Jđ]cp = 0,85 - Trị số Gradient cho phép đập Jknền = 0,65 - Trị số Gradient cho phép phận chống thấm Jkth = 10 (sân phủ sét), Jkth=12 (bentonite) - Hệ số an toàn nhỏ mái đập + Tổ hợp [Kcb] = 1,30 + Tổ hợp đặc biệt [Kđb] = 1,10 - Qua kết tính tốn thấm ổn định cho thấy giải pháp lựa chọn thỏa mãn điều kiện ổn định thấm, ổn định trượt Riêng phương án chống thấm tường hào kết hợp tường nghiêng tường hào kết hợp với lõi có đường bão hòa hạ thấp so với phương án chống thấm tường nghiêng sân phủ b Về điều kiện thi công: 68 - Phương án tường nghiêng sân phủ có ưu điểm thi cơng đơn giản, thời gian thi cơng ngắn có số nhược điểm như: khối lượng đất chống thấm lớn; áp dụng cho sửa chữa, nâng cấp cần phải tháo cạn hồ - Phương án tường lõi nối tiếp tường hào tường nghiêng nối tiếp tường hào thi công thời gian dài, thiết bị thi cơng cồng kềnh có độ tin cậy cao, chủ động kiểm soát chất lượng So sánh phương án phương án tường nghiêng nối tiếp tường hào dễ dàng thi công, vận hành sửa chữa so với phương án tường lõi nối tiếp tường hào Phương án tường lõi nối tiếp tường hào sử dụng xây dựng cơng trình c Kết luận: Từ phân tích trên, tác giả kiến nghị phương án tường nghiêng nối tiếp tường hào làm phương án thiết kế thời hạn nghiên cứu có hạn nên tác giả khơng sâu vào phân tích tính tốn việc lựa chọn chiều dày tường theo hàm lượng xi măng bentonite tính kinh tế phương án 3.6 Kết luận chương Giới thiệu điều kiện địa hình, địa chất hồ Núi Một Dựa vào số liệu nêu phương án chống thấm cho thân đập ứng dụng sở lý luận chương II để tính tốn an tồn thấm ổn định phương án Cụ thể là: dùng phần mền Seep/W để xác định xác đường bão hòa, tính tốn trường gradient thấm áp lực thấm sau dùng phần mềm Slope/W để đánh giá ổn định mái đập Qua kết tính tốn, phân tích điều kiện ổn định thấm điều kiện thi công phương án chọn phương án tối ưu chống thấm thân đập tường nghiêng thượng lưu kết hợp chống thấm đập tường hào nối tiếp với tường nghiêng thượng lưu Ngoài tổng thể, tường đặt thượng lưu có nhiều ưu điểm đặt tường tim đập biến dạng nhỏ, dễ thi công, vận hành sửa chữa 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các kết đạt luận văn Trong luận văn tập trung nghiên cứu phương pháp chống thấm cho đập đất vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận ứng dụng để chống thấm cho cơng trình hồ Núi Một tỉnh Ninh Thuận Từ kết thu thập tài liệu, nghiên cứu lý thuyết tính tốn cho cơng trình thực tế Luận văn đạt kết sau: Tổng hợp tình hình xây dựng đập đất Việt Nam nói chung tình hình xây dựng đập đất Ninh Thuận nói riêng, điều kiện tự nhiên cho xây dựng đập đất vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận Luận văn nghiên cứu toán thấm, ổn định sở lý thuyết tính thấm, ổn định nêu số phương pháp giải tốn thấm, ổn định thơng dụng Trình bày số biện pháp xử lý thấm cho cơng trình đập, như: tường nghiêng, sân phủ đất sét, tường nghiêng màng HDPE, thảm sét địa kỹ thuật, lõi (bằng đất sét, pha sét vật liệu khác), tường hào Bentonite (hoặc ximăng-sét), chống thấm khoan (khoan truyền thống), tường cọc xi măng-đất Lựa chọn số giải pháp xử lý chống thấm cho thân đập cơng trình với Hồ chứa nước Núi Một ứng dụng Module SEEP/W tính ổn định thấm Modul SLOPE/W tính ổn định trượt mái phần mềm Geo-Slope Qua kết tính tốn lựa chọn phương pháp chống thấm tối ưu để ứng dụng cho cơng trình đập vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận với điều kiện địa hình, địa chất tương tự cơng trình hồ Núi Một Một số điểm tồn Do hạn chế thời gian, Luận văn chưa có điều kiện để tính tốn cho nhiều trường hợp bất lợi thấm, ổn định, biến dạng, chuyển vị Luận văn tác giả tính tốn cho cơng trình cụ thể việc đánh giá chưa khách quan Việc đánh giá, lựa chọn giải pháp Hồ chứa nước Núi Một tác giả xét mặt đảm bảo kỹ thuật, chưa xét đến mặt kinh tế Các phương án chống thấm lựa chọn để tính tốn hạn chế 70 Do giai đoạn đầu nghiên cứu nên chưa có kết kiểm chứng; cơng tác nghiên cứu thí nghiệm chưa nhiều; chưa có điều kiện để tham quan nghiên cứu nhiều cơng trình thực tế Hướng tiếp tục nghiên cứu Tiếp tục ứng dụng giải pháp chống thấm cho công trình có điều kiện địa chất khu vực tương tự nghiên cứu thêm nhiều phương pháp chống thấm khác để có nhiều lựa chọn nhằm tối ưu hóa khả chống thấm cho đập mà đảm bảo mặt kỹ thuật kinh tế Ngồi tính tốn ổn định thấm ổn định trượt mái dốc cần xét thêm ổn định biến dạng chuyển vị Tiếp tục cập nhập nghiên cứu công nghệ xử lý chống thấm cho đập tiên tiến giới 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu thu thập từ cơng trình đập đất tỉnh Ninh Thuận [2] Công ty Tư vấn Chuyển giao công nghệ, Chi nhánh miền Trung (2007), Thuyết minh chung: “Thiết kế kỹ thuật cơng trình Hồ chứa nước Núi Một tỉnh Ninh Thuận”, Trường Đại học Thủy lợi [3] Công ty Tư vấn Chuyển giao công nghệ, Chi nhánh miền Trung, Thuyết minh chung: “Thiết kế kỹ thuật cơng trình Hồ chứa nước Nước Ngọt tỉnh Ninh Thuận”, Trường Đại học Thủy lợi [4] Công ty Tư vấn Chuyển giao công nghệ, Chi nhánh miền Trung, Thuyết minh chung: “Thiết kế kỹ thuật cơng trình Hồ chứa nước Bầu Ngứ tỉnh Ninh Thuận”, Trường Đại học Thủy lợi [5] Ngơ Trí Viềng, Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái (2004), Thủy công tập I,II - NXB xây dựng, Hà Nội [6] Phạm Ngọc Khánh, Nguyễn Ngọc Oanh, Trần Mạnh Tuân, Nguyễn Công Thắng (1995), Cơ học kết cấu phần 2- Phương pháp phần tử hữu hạn, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội [7] Nguyễn Văn Hạnh (2002), Tính ổn định cơng trình thủy lợi, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội [8] TS Nguyễn Cảnh Thái (2003), Thấm qua cơng trình thủy lợi Bài giảng cao học thủy lợi [9] Nguyễn Cơng Mẫn (2000), SEEP/W.V5 – Phân tích thấm theo phần tử hữu hạn, SLOPE/W.V5, SIGMA/W.V5 – Tính tốn thấm, ổn định, ứng suất theo phương pháp phần tử hữu hạn, dịch [10] Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn (2009), Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén, TCVN 8216-2009 [11] Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn (2012), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Cơng trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu thiết kế, QCVN 04-05 [12] Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn (2009), Đập đất, yêu cầu kỹ thuật thi công phương pháp đầm nén, TCVN 8297-2009 [14] Nguyễn Công Mẫn (1998), Cơ học đất không bảo hòa, NXB giáo dục [15] Nguyễn Xuân Trường (1975), Thiết kế đập đất, Nxb Khoa học kỹ thuật 72 ... chống thấm cho đập đất vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận, ứng dụng cho đập đất hồ chứa nước Núi Một Mục đích đề tài: - Nghiên cứu giải pháp chống thấm cho đập đất vùng ven biển địa bàn tỉnh Ninh. .. ngành xây dựng cơng trình thủy với đề tài Nghiên cứu đề xuất giải pháp chống thấm cho đập đất vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận, ứng dụng cho đập đất hồ chứa nước Núi Một hoàn thành ngồi cố gắng khơng... CHỌN GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM PHÙ HỢP CHO ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƯỚC NÚI MỘT 46 3.1 Giới thiệu chung hồ chứa nước Núi Một[ 2] 46 3.2 Các điều kiện tự nhiên cho xây dựng hồ chứa nước Núi Một[ 2]