Nghiên cứu thấm và đề xuất giải pháp xử lý mất ổn định do thấm, đập vật liệu địa phương khu vực Bắc Miền Trung

LỜI CAM ĐOAN Kính gửi: - Phịng Đào tạo Đại học & Sau Đại học - Khoa Cơng trình Tên Đặng Quốc Toản, học viên cao học lớp 22C11, chun ngành Xây dựng cơng trình thủy Tơi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu thấm đề xuất giải pháp xử lý ổn định thấm, đập vật liệu địa phương khu vực Bắc miền Trung.” cơng trình nghiên cứu riêng tơi, tơi không chép kết luận văn chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khoa học Hà Nội, ngày tháng 05 năm 2017 Tác giả Đặng Quốc Toản LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu thấm đề xuất giải pháp xử lý ổn định thấm, đập vật liệu địa phương khu vực Bắc miền Trung.” tác giả hoàn thành với nỗ lực thân, giúp đỡ nhiệt tình Thầy, Cô môn Thủy công, khoa sau Đại học – Trường Đại học Thủy Lợi bạn bè đồng nghiệp Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Lê Thanh Hùng người tận tình hướng dẫn, cung cấp thơng tin, tài liệu vạch định hướng khoa học cần thiết để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo mơn Thủy cơng, Khoa cơng trình, Phịng đào tạo Đại học sau Đại học toàn thể thầy cô giáo trường Đại học Thủy lợi giúp đỡ truyền đạt kiến thức thời gian tác giả học tập nghiên cứu Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp người trước bảo, khích lệ, động viên, ủng hộ nhiệt tình tạo điều kiện, giúp đỡ cho tác giả mặt q trình học tập hồn thiện luận văn Tuy có cố gắng song thời gian có hạn, trình độ thân cịn hạn chế nên luận văn tránh khỏi thiếu sót tồn tại, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp trao đổi chân thành thầy cô giáo, anh chị em bạn đồng nghiệp Hà Nội, ngày tháng 05 năm 2017 Tác giả Đặng Quốc Toản MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU I/ Tính cấp thiết đề tài: II/ Mục đích Đề tài: III/ Đối tượng phạm vi nghiên cứu: IV/ Cách tiếp cận Phương pháp nghiên cứu: Chương I TỔNG QUAN VỀ THẤM ĐẬP VLĐP KHU VỰC BẮC MIỀN TRUNG 10 1.1 Tình hình xây dựng đập đất Việt Nam 10 1.2 Hiện trạng đập đất khu vực Bắc Miền Trung tỉnh Thanh Hóa 15 1.2.1 Hiện trạng đập đất khu vực Bắc Miền Trung 15 1.2.2 Hiện trạng đập đất tỉnh Thanh Hóa 20 1.3 Hiện trạng thấm khả ổn định đập thấm: 21 1.3.1 Một số cơng trình nghiên cứu tiêu biểu giới :Error! Bookmark not defined 1.3.2 Tổng quan ổn định đập đất Việt Nam.Error! Bookmark not defined 1.4 Kết luận chương 23 Chương II PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN THẤM VÀ MẤT ỔN ĐỊNH ĐẬP DO THẤM, ĐẬP VLĐP KHU VỰC BẮC MIỀN TRUNG 25 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến thấm: 25 2.1.1 Các yếu tố vật liệu đắp đập 25 2.1.2 Các yếu tố thi công, xử lý nền, quản lý hồ đập 29 2.1.3 Các yếu tố địa hình, địa chất địa chất thủy văn 31 2.1.3.1 Địa hình: 31 2.1.3.2 Địa chất địa chất thủy văn: 32 2.2 Cơ sở lý thuyết thấm ổn định đập thấm: 32 2.2.1 Các định luật thấm 33 2.2.1.1 Định luật thấm tuyến tính (định luật Darcy) [1] 33 2.2.1.2 Định luật thấm phi tuyến 34 2.2.2 Tổng quan phương pháp tính tốn thấm 34 2.2.2.1 Sơ lược trình phát triển 34 2.2.2.2 Tầm quan trọng lý thuyết thấm 35 2.2.2.3 Các phương pháp giải toán thấm 36 2.2.3 Các phương pháp tính ổn định 38 2.2.3.1 Lý luận tính tốn ổn định mái dốc 38 2.2.3.2 Một số phương pháp tính ổn định mái theo phương pháp mặt trượt 39 2.3 Đề xuất giải pháp chống thấm phòng chống ổn định đập thấm: 44 2.3.1 Tường chống thấm loại vật liệu màng địa kỹ thuật, thảm bê tông, thảm sét địa kỹ thuật 45 2.3.1.1 Công nghệ chống thấm màng địa kỹ thuật 45 2.3.1.2 Công nghệ chống thấm thảm bê tông 46 2.3.1.3 Tường nghiêng chống thấm thảm sét địa kỹ thuật 47 2.3.2 Công nghệ khoan chống thấm (khoan truyền thống) 48 2.3.3 Công nghệ cao áp (Jet – grouting) 49 2.3.4 Công nghệ chống thấm tường hào bentonite 50 2.3.5 Tường nghiêng sân phủ thượng lưu chống thấm 51 2.3.6 Phân tích tổng hợp lựa chọn phương án chống thấm cho đập 52 2.4 Kết luận chương 2: 54 Chương III TÍNH TỐN ÁP DỤNG CHO ĐẬP CHÍNH HỒ CHỨA NƯỚC ĐỒNG BỂ – NHƯ THANH – THANH HÓA 55 3.1 Giới thiệu cơng trình hồ chứa nước Đồng Bể – Như Thanh – Thanh Hóa: 55 3.1.1 Vị trí địa lý 55 3.1.2 Quy mô thông số kỹ thuật 55 3.2 Tính tốn thấm đề xuất giải pháp: 57 3.2.1 Hiện trạng thấm khả ổn định đập Đồng Bể 57 3.2.2 Giải pháp chống thấm nâng cao tính ổn định đập 58 3.2.3 Tính tốn thấm, ổn định đập Đồng Bể 60 3.3 Kết luận chương 3: 72 PHẦN 2: KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ : 73 Kết đạt Luận văn: 73 1.1 Về lý thuyết 73 1.2 Về thực nghiệm 73 Một số vấn đề tồn tại: 73 Hướng tiếp tục nghiên cứu: 74 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hồ chứa nước Kẻ Gỗ - Hà Tĩnh Hình 1.2: Hồ chứa nước Bộc Nguyên - Hà Tĩnh Hình 1.3: Hồ chứa nước Đá Bạc - Hà Tĩnh Hình 1.4: Hồ chứa nước Khe Xanh - Hà Tĩnh Hình 1.5: Hồ chứa nước Kim Sơn - Hà Tĩnh Hình 1.6: Hình ảnh hạ du hồ Tàu Voi thấm thân, đập Tàu Voi – tỉnh Hà Tĩnh Hình 1.7: Vỡ đập Đồng Tráng, Trường Lâm – Tĩnh Gia – Hà Tĩnh Hình 2.1 : Cấu tạo mặt cắt ngang loại đập thơng dụng Hình 2.2: sơ đồ tính tốn theo phương pháp mặt trượt trụ trịn Hình 2.3: Chống thấm vải địa kỹ thuật Hình 2.4: Ứng dụng thảm bê tông chống thấm hồ chứa Hình 2.5: Cơng tác khoan chống thấm cho Đập Hình 2.6: Cọc xi măng đất thi cơng cơng nghệ Jet – grouting Hình 2.7: Tường hào chống thấm bentonite Hình 2.8: Chống thấm tường nghiêng sân phủ Hình 2.9: Mặt cắt đập điển hình trường hợp đập đồng chất có thiết bị nước thân đập ống khói kết hợp với lăng trụ nước Hình 3.1: Vị trí Hồ Đồng Bể Hình 3.2: Hiện trạng đập Hồ Đồng Bể DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Xếp theo thứ tự thời gian đập đất Việt Nam Bảng 1.2: Thống kê vài cố hồ chứa năm gần khu vực Bắc Miền Trung Bảng 2.1: Tổng hợp tiêu lý hình thức số đập tỉnh Thanh Hóa Bảng 2.2: Phân tính tổng hợp phương án Bảng 3.1: Các thông số kỹ thuật chủ yếu Bảng 3.2: Tổng hợp giá trị lưu lượng thấm đơn vị & gradient trường hợp tính Bảng 3.3: Tổng hợp trị số K minmin ứng với trường hợp tính tốn cho mặt cắt đập Bảng 3.4: Các trường hợp tính tốn thấm - ổn định đập đất PHẦN 1: MỞ ĐẦU I/ Tính cấp thiết đề tài: Ở nước ta việc nghiên cứu lý thuyết thấm kinh nghiệm việc giải vấn đề thấm thực tiễn thiết kế, xây dựng khai thác đập dâng nước vật liệu địa phương nhiều vấn đề chưa nghiên cứu Vì việc nghiên cứu để ứng dụng tiến khoa học, sử dụng phần mềm chuyên dụng nước tiên tiến lĩnh vực vào Việt Nam cần thiết Khó khăn lớn nghiên cứu thấm cho đập xây dựng xác định chế độ thấm điều kiện ổn định thấm cơng trình xây dựng lâu, tài liệu thiết kế ít, thiếu khơng có Để hạn chế tới mức tối thiểu tác hại dòng thấm gây mà đảm bảo tính kinh tế kĩ thuật, thiết phải hiểu chất dòng thấm đất tác động lên thân cơng trình có dịng thấm qua Trong thời gian vừa qua, việc thiết kế thi công hàng loạt hồ chứa nước khu vực Bắc Miền Trung góp phần lớn việc cải thiện tình hình thiếu nước sinh hoạt, sản xuất cho nhân dân vùng, nâng cao suất sản xuất kinh tế; Đồng thời cắt, giảm lũ vùng hạ du, cải tạo mơi trường sinh thái Tuy nhiên đặc tính riêng điều kiện địa hình, địa chất, khí hậu, vật liệu đắp đập, xử lý lớp trầm tích yếu đập chưa triệt để nên xảy tượng thấm cục bộ, tạo thành vùng sình lầy phía chân đập đồng thời gây tắc hệ thống tiêu thoát nước thân đập dẫn tới việc xây dựng, vận hành hồ chứa nước gặp nhiều cố, đặc biệt cố dòng thấm qua đập gây Nghiên cứu, phân tích xác định nguyên nhân đề xuất giải pháp xử lý thấm, đảm bảo an toàn cho việc sử dụng vận hành hồ chứa khu vực Bắc Miền Trung nói chung tỉnh Thanh Hóa nói riêng việc làm cần thiết Vì tác giả lựa chọn đề tài luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu thấm đề xuất giải pháp xử lý ổn định đập thấm, đập VLĐP khu vực Bắc Miền Trung.”, từ sở nghiên cứu cho đập Thanh Hóa khu vực Bắc Miền Trung II/ Mục đích Đề tài: Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến thấm qua thân đập tỉnh Hóa khu vực Bắc miền Trung Đề xuất giải pháp chống thấm cho thân đập, tính tốn kiểm tra phần mềm Seep/w Đưa kiến nghị việc sử dụng biện pháp tổng hợp nhằm đảm bảo an toàn thấm cho đập đất xây dựng khu vực tỉnh Thanh Hóa nói riêng khu vực Bắc Trung Bộ nói chung III/ Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 1) Đối tượng nghiên cứu: Hiện tượng Thấm, ổn định đập vật liệu địa phương thấm Thanh Hóa khu vực Bắc Miền Trung 2) Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu số đập vật liệu địa phương thuộc khu vực Bắc Miền Trung Tập trung vào nghiên cứu giải cố thấm cho đập hồ chứa nước Đồng Bể – huyện Như Thanh – tỉnh Thanh Hóa IV/ Cách tiếp cận Phương pháp nghiên cứu: 1) Cách tiếp cận: Thông qua việc nghiên cứu cố đập, tài liệu số quan Nghiên cứu, Khảo sát Thiết kế, Thi công Quản lý xây dựng loại đập đắp vật liệu khu vực Bắc Miền Trung Khảo sát, nghiên cứu thực địa hồ chứa nước Đồng Bể, huyện Như Thanh, tỉnh Thanh Hóa 2) Phương pháp nghiên cứu: Điều tra thu thập đập vật liệu địa phương xây dựng xảy cố thấm thành công khu vực nghiên cứu Tổng hợp nghiên cứu khoa học, hội thảo cố đập thấm đánh giá nguyên nhân đề xuất giải pháp công nghệ khắc phục Dùng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích kiểm tra thấm: Sử dụng phần mềm GEO-SLOPE Nghiên cứu tài liệu khảo sát, thiết kế, thi cơng Xin đóng góp ý kiến chuyên gia Chương I TỔNG QUAN VỀ THẤM ĐẬP VLĐP KHU VỰC BẮC MIỀN TRUNG 1.1 Tình hình xây dựng đập đất Việt Nam Hồ chứa Việt Nam biện pháp cơng trình chủ yếu để chống lũ cho vùng hạ du; cấp nước tưới ruộng, công nghiệp, sinh hoạt, phát điện, phát triển du lịch, cải tạo môi trường nuôi trồng thủy sản, phát triển giao thơng, thể thao, văn hóa Theo thời gian, trước năm 1964 việc xây dựng hồ chứa diễn chậm, có hồ chứa xây dựng giai đoạn Sau năm 1964, đặc biệt từ nhà nước thống việc xây dựng hồ chứa phát triển mạnh Từ năm1976 đến số hồ chứa xây dựng chiếm 67% Không tốc độ phát triển nhanh, mà quy mô công trình lớn lên khơng ngừng.Hiện nay, có nhiều hồ lớn, đập cao nơi có điều kiện tự nhiên phức tạp Tính đến nay, nước ta có 6648 hồ chứa thuộc địa bàn 45/64 tỉnh thành, đó, có gần 100 hồ chứa nước có dung tích 10 triệu mét khối, 567 hồ có dung tích từ 1÷10 triệu mét khối, cịn lại hồ nhỏ Tổng dung tích trữ nước hồ 35,8 tỷ mét khối, có 26 hồ chứa thủy điện lớn có dung tích 27 tỷ mét khối nước cịn lại hồ có nhiệm vụ tưới với tổng dung tích 8,8 tỷ mét khối nước đảm bảo tưới cho 80 vạn hecta Bảng 1.1: Xếp theo thứ tự thời gian đập đất Việt Nam TT Tên hồ Tỉnh Loại đập Hmax (m) Năm hoàn thành Cây Trường Hà Tĩnh Đất 23,50 1961 Khuôn Thần Bắc Giang Đất 26,00 1963 Đa Nhim Lâm Đồng Đất 38,00 1963 Suối Hai Hà Tây Đất 24,00 1963 Thượng Tuy Hà Tĩnh Đất 25,00 1964 Cẩm Ly Quảng Bình Đất 30,00 1965 Tà Keo Lạng Sơn Đất 35,00 1972 Cấm Sơn Bắc Giang Đất 42,50 1974 Vực Trống Hà Tĩnh Đất 22,80 1974 10 Đồng Mô Hà Tây Đất 21,00 1974 10 ... đề tài luận văn thạc sĩ: ? ?Nghiên cứu thấm đề xuất giải pháp xử lý ổn định đập thấm, đập VLĐP khu vực Bắc Miền Trung. ”, từ sở nghiên cứu cho đập Thanh Hóa khu vực Bắc Miền Trung II/ Mục đích Đề. .. liệu địa phương thấm Thanh Hóa khu vực Bắc Miền Trung 2) Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu số đập vật liệu địa phương thuộc khu vực Bắc Miền Trung Tập trung vào nghiên cứu giải cố thấm cho đập hồ...LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ với đề tài ? ?Nghiên cứu thấm đề xuất giải pháp xử lý ổn định thấm, đập vật liệu địa phương khu vực Bắc miền Trung. ” tác giả hoàn thành với nỗ lực thân,