Nghiên cứu đề xuất biện pháp đảm bảo an toàn đập Đa Tôn, tỉnh Đồng Nai

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 dƣới hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu đƣợc thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Dƣ Đình Tùng i LỜI CÁM ƠN Qua trình đƣợc đào tạo rèn luyện thân mái trƣờng Đại học Thuỷ lợi, với hƣớng dẫn khoa học tận tình thầy, động viên giúp đỡ gia đình, đồng nghiệp, bạn hữu, luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu đề xuất biện pháp đảm bảo an tồn đập Đa Tơn, tỉnh Đồng Nai” đƣợc hoàn thành Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy giáo, cô giáo trƣờng Đại học Thuỷ lợi thời gian học tập đây, quan tâm giúp đỡ Ban lãnh đạo Cơng ty tƣ vấn 11, gia đình, bạn bè đồng nghiệp công tác học tập để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái, thầy giáo Khoa Cơng Trình trƣờng Đại học Thuỷ lợi tận tình hƣớng dẫn cung cấp tài liệu cần thiết cho luận văn Hà Nội, ngày tháng Dƣ Đình Tùng ii năm 2017 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN ĐẬP VÀ CÁC GIẢI PHÁP 1.1 Tổng quan tình hình xây dựng đập Việt Nam 1.1.1 Sự phát triển hồ đập Việt Nam [1] 1.1.2 Đập vật liệu địa phƣơng Việt Nam 1.2 Khái quát vấn đề cố gây hƣ hỏng đập 1.2.1 Tổng quan cố cơng trình thủy lợi 1.2.2 Đặc điểm làm việc đập đất 1.2.3 Đặc điểm cố đập đất [2] [3] 1.2.3.1 Lũ tràn qua đỉnh đập 1.2.3.2 Thấm mạnh sủi nƣớc đập 1.2.3.3 Thấm mạnh sủi nƣớc vai đập, thân đập, mang cơng trình 10 1.2.3.4 Nứt ngang đập 11 1.2.3.5 Nứt dọc đập 11 1.2.3.6 Nứt nẻ sau mặt mái đập 12 1.2.3.7 Trƣợt sâu mái thƣợng lƣu 12 1.2.3.8 Trƣợt sâu mái hạ lƣu 13 1.2.3.9 Hƣ hỏng mối 14 1.2.3.10 Hƣ hỏng công tác xây lắp 14 1.3 Một số giải pháp xử lý cơng trình 15 1.3.1 Sự cố cơng trình hồ đập [4] 15 1.3.1.1 Sự cố Đập Suối Hành: 15 1.3.1.2 Sự cố đập Suối Trầu: 15 1.3.1.3 Sự cố đập Phú Ninh: 15 1.3.1.4 Sự cố đập hồ Hội Sơn: 16 1.3.2 Giải pháp xử lý chống thấm cơng trình thủy lợi 16 1.3.2.1 Chân khay chống thấm [5] [6] [7] 16 1.3.2.2 Tƣờng chống thấm cừ thép 17 iii 1.3.2.3 Tƣờng chống thấm bentonite [8] [9] [10] 17 1.3.2.4 Tƣờng chống thấm cứng 18 1.3.2.5 Tƣờng chống thấm bê tông – bentonite dẻo 18 1.3.2.6 Khoan [11] [12] 19 1.3.2.7 Khoan cao áp (Jet – grouting) [13] 20 1.4 Kết luận chƣơng 21 CHƢƠNG 2: CÁC LÝ THUYẾT VỀ ĐÁNH GIÁ THẤM VÀ ỔN ĐỊNH ĐẬP 23 2.1 Các phƣơng pháp tính thấm [14] 23 2.1.1 Phƣơng pháp giải tích – học chất lỏng 23 2.1.2 Phƣơng pháp mơ hình 24 2.1.3 Phân tích thấm mơ hình số 26 2.1.3.1 Phân tích thấm mơ hình sai phân hữu hạn 26 2.1.3.2 Phân tích thấm mơ hình phần tử hữu hạn [15] [16] 27 2.1.3.3 Giải toán thấm phƣơng pháp PTHH 31 2.1.3.4 Lựa chọn phân tích dịng thấm, ổn định phần mềm 38 2.2 Vấn đề tính tốn ổn định mái 40 2.3 Kết luận chƣơng 42 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP XỬ LÝ AN TỒN ĐẬP ĐA TƠN 43 3.1 Giới thiệu chung 43 3.1.1 Tổng quan 43 3.1.2 Tài liệu địa chất thiết kế 45 3.2 Hiện trạng đánh giá nguyên nhân 53 3.2.1 Đánh giá trạng thấm, ổn định cơng trình 53 3.2.3 Phân tích thấm, ổn định đập theo điều kiện trạng 55 3.2.3.1 Số liệu tính tốn 55 3.2.3.2 Trƣờng hợp tính tốn thấm ổn định 56 3.2.4 Đánh giá mức độ an tồn cơng trình 61 3.3 Đề xuất giải pháp xử lý thấm cho đập Đa Tôn 61 3.3.1 Tƣờng nghiêng, sân phủ thƣợng lƣu đập: 62 iv 3.3.2 Tạo màng chống thấm lõi phƣơng pháp khoan dịch sét – xi măng [21] 62 3.3.3 Tạo màng chống thấm lõi phƣơng pháp thi công cọc xi măng đất (Jet-grouting) [22] 63 3.3.4 Tƣờng hào đất – Bentonite 63 3.4 Tính tốn thấm, ổn định ứng với giải pháp xử lý chủ yếu 63 3.4.1 Xử lý thấm phƣơng pháp khoan dịch sét – xi măng 63 3.4.1.1 Các thơng số tính tốn 64 3.4.1.2 Tính toán xử lý thấm, ổn định đập; 64 3.4.1.3 Kết tính tốn 67 3.4.2 Xử lý thấm khoan cao áp Jet-Grouting 67 3.4.2.1 Các thơng số tính tốn 67 3.4.2.2 Tính tốn xử lý thấm, ổn định đập 68 3.4.2.3 Kết tính tốn 70 3.4.3 Xử lý thấm hào đất - Bentonite 71 3.4.3.1 Các thơng số tính tốn 71 3.4.2.2 Tính tốn xử lý thấm, ổn định đập 71 3.4.2.3 Kết tính tốn 73 3.5 Phân tích so sánh lựa chọn giải pháp phù hợp 74 3.5.1 Xây dựng tiêu chí lựa chọn 74 3.5.2 Đánh giá, lựa chọn phƣơng án 74 3.5.2.1 Đánh giá kết tính tốn 74 3.5.2.2 Đánh giá theo tiêu chí lựa chọn 76 3.6 Kết luận chƣơng 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 Các kết đạt đƣợc luận văn 79 Một số điểm tồn 79 Kiến nghị 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 81 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Biểu đồ phân bố hồ chứa nƣớc tồn quốc (dung tích > 200.000m3) Hình 1.2: Hồ Tràng Vinh tỉnh Quảng Ninh dung tích 75 triệu m3 Hình 1.3: Hồ Tả Trạch tỉnh Thừa Thiên Huế với dung tích 646 triệu m3 Hình 1.4: Hồ Ea-Soup tỉnh Đắk Lắk có dung tích 147 triệu m3 Hình 1.5: Hồ Dầu Tiếng tỉnh Tây Ninh Có dung tích 1110 triệu m3 Hình 1.6: Nƣớc tràn qua đỉnh đập Hình 1.7: Mạch sủi hạ lƣu đập hồ chứa Am Chúa 10 Hình 1.8: Thấm mạnh qua thân đập Núi Cốc – Thái Nguyên 11 Hình 1.9: Nứt dọc thân đập Ea M‟rông lún 12 Hình 1.10: Sạt trƣợt mái thƣợng lƣu đập Bản Chành 13 Hình 1.11: Sạt trƣợt mái hạ lƣu đập 14 Hình 1.12: Sự cố vỡ đập Ia Krêt nƣớc thấm qua mang cống 14 Hình 1.13: Đập có tƣờng nghiêng chân khay mềm (đất sét) 17 Hình 1.14: Đập có tƣờng chống thấm cừ thép 17 Hình 1.15: Quy trình xây dựng tƣờng hào Bentonite 18 Hình 1.16: Một số công nghệ khoan chống thấm cho công trình thủy lợi 19 Hình 1.17: Sơ đồ khoan có nút bịt 20 Hình 2.1: Sơ đồ lƣới sai phân 24 Hình 2.2: Sơ đồ thấm qua thân đập 32 Hình 3.1: Bản đồ vị trí hồ chứa nƣớc Đa Tôn 43 Hình 3.2: Mặt đập hồ Đa Tôn 50 Hình 3.3: Cắt ngang đập mặt cắt 1-1„ 50 Hình 3.4: Cắt ngang đập mặt cắt 2-2„ 51 Hình 3.5: Cắt ngang đập mặt cắt 3-3„ 52 Hình 3.6: Ảnh mái thƣợng lƣu (Vị trí trắng tổ mối) 53 Hình 3.7: Ảnh mái đập xung quanh chân tháp lấy nƣớc bị lõm xuống 53 Hình 3.8: Ảnh hạ lƣu cống ln ngập nƣớc đóng cửa cống 54 Hình 3.9: Ảnh nƣớc thấm mái hạ lƣu đập 55 Hình 3.10: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDBT 57 Hình 3.11: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT 58 vi Hình 3.12: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC MNC ngày 59 Hình 3.13: Trƣờng hợp tính ổn định mái thƣợng lƣu hồ MNDGC MNC ngày 59 Hình 3.14: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT có động đất 59 Hình 3.15: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC 60 Hình 3.16: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDGC 60 Hình 3.17: Sơ đồ thấm qua đập có tƣờng nghiêng + sân phủ 62 Hình 3.18: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDBT 65 Hình 3.19: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT 65 Hình 3.20: Trƣờng hợp tính ổn định mái thƣợng lƣu hồ MNDGC MNC ngày 66 Hình 3.21: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT có động đất 66 Hình 3.22: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC 66 Hình 3.23: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDGC 67 Hình 3.24: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDBT 68 Hình 3.25: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT 68 Hình 3.26: Trƣờng hợp tính ổn định mái thƣợng lƣu hồ MNDGC MNC ngày 69 Hình 3.27: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT có động đất 69 Hình 3.28: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC 69 Hình 3.29: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDGC 70 Hình 3.30: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDBT 71 Hình 3.31: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT 72 Hình 3.32: Trƣờng hợp tính ổn định mái thƣợng lƣu hồ MNDGC MNC ngày 72 Hình 3.33: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT có động đất 72 Hình 3.34: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC 73 Hình 3.35: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDGC 73 Hình 4.1: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDBT 83 Hình 4.2: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT 83 Hình 4.3: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC MNC ngày 83 vii Hình 4.4: Trƣờng hợp tính ổn định mái thƣợng lƣu hồ MNDGC MNC ngày 84 Hình 4.5: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT có động đất 84 Hình 4.6: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC 84 Hình 4.7: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDGC 85 Hình 4.8: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDBT 85 Hình 4.9: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT 85 Hình 4.10: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC MNC ngày 86 Hình 4.11: Trƣờng hợp tính ổn định mái thƣợng lƣu hồ MNDGC MNC ngày 86 Hình 4.12: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT có động đất .86 Hình 4.13: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC 87 Hình 4.14: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDGC 87 Hình 4.15: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDBT 88 Hình 4.16: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT 88 Hình 4.17: Trƣờng hợp tính ổn định mái thƣợng lƣu hồ MNDGC MNC ngày 88 Hình 4.18: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT có động đất 89 Hình 4.19: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC 89 Hình 4.20: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDGC 89 Hình 4.21: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDBT 90 Hình 4.22: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT 90 Hình 4.23: Trƣờng hợp tính ổn định mái thƣợng lƣu hồ MNDGC MNC ngày 90 Hình 4.24: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT có động đất 91 Hình 4.25: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC 91 Hình 4.26: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDGC 91 Hình 4.27: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDBT 92 Hình 4.28: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT 92 Hình 4.29: Trƣờng hợp tính ổn định mái thƣợng lƣu hồ MNDGC MNC ngày .92 viii Hình 4.30: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT có động đất .93 Hình 4.31: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC 93 Hình 4.32: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDGC 93 Hình 4.33: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDBT 94 Hình 4.34: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT 94 Hình 4.35: Trƣờng hợp tính ổn định mái thƣợng lƣu hồ MNDGC MNC ngày 94 Hình 4.36: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT có động đất 95 Hình 4.37: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC 95 Hình 4.38: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDGC 95 Hình 4.39: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDBT 96 Hình 4.40: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT 96 Hình 4.41: Trƣờng hợp tính ổn định mái thƣợng lƣu hồ MNDGC MNC ngày 96 Hình 4.42: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT có động đất .97 Hình 4.43: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC 97 Hình 4.44: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDGC .97 Hình 4.45: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDBT 98 Hình 4.46: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT 98 Hình 4.47: Trƣờng hợp tính ổn định mái thƣợng lƣu hồ MNDGC MNC ngày 98 Hình 4.48: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDBT có động đất .99 Hình 4.49: Trƣờng hợp tính thấm hồ MNDGC 99 Hình 4.50: Trƣờng hợp tính ổn định mái hạ lƣu hồ MNDGC 99 ix DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các tỉnh xây dựng nhiều hồ chứa…………………………………………1 Bảng 1.2: Các hồ chứa thủy lợi, thủy điện quan trọng ……………………………… Bảng 3.1: Tổng hợp tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu 42 Bảng 3.2: Tổng hợp tiêu lý đất đắp đất đập 46 Bảng 3.3: Các kích thƣớc bản…………………………………………………… 53 Bảng 3.4: Các tiêu lý tính tốn …………………………………………… 54 Bảng 3.5: Tổng hợp giá trị tính tốn ứng với trƣờng hợp .60 Bảng 3.6: Tổng hợp giá trị Kminmin ứng với trƣờng hợp tính tốn .61 Bảng 3.7: Tổng hợp giá trị tính tốn ứng với trƣờng hợp .67 Bảng 3.8: Tổng hợp giá trị Kminmin ứng với trƣờng hợp tính tốn 67 Bảng 3.9: Tổng hợp giá trị tính tốn ứng với trƣờng hợp .70 Bảng 3.10: Tổng hợp giá trị Kminmin ứng với trƣờng hợp tính tốn 70 Bảng 3.11: Tổng hợp giá trị tính tốn ứng với trƣờng hợp .73 Bảng 3.12: Tổng hợp giá trị Kminmin ứng với trƣờng hợp tính tốn 74 Bảng 3.13: Tổng hợp kết tính thấm phƣơng án chống thấm 75 Bảng 3.14: Tổng hợp kết tính ổn định phƣơng án chống thấm 75 Bảng 3.15: Bảng chi phí dự kiến phƣơng án chống thấm .78 x ... nghiên cứu đánh giá nguyên nhân, đề xuất giải pháp xử lý an toàn cho hệ thống cơng trình Hồ chứa nƣớc Đa Tơn, Đồng Nai nói riêng, từ đề giải pháp đảm bảo an toàn cho hồ đập khu vực sau thời gian... qua đập Đa Tơn - Đề xuất biện pháp xử lý đảm bảo an tồn ổn định thấm cho đập Đa Tơn, tính toán kiểm tra phần mềm Geo-Studio - Đƣa kiến nghị việc sử dụng biện pháp tổng hợp nhằm đảm bảo an toàn. .. lý xây dựng biện đảm bảo an toàn hồ đập - Điều tra, thu thập tài liệu khảo sát, nghiên cứu thực địa hồ chứa nƣớc Đa Tôn, tỉnh Đồng Nai b Phƣơng pháp nghiên cứu - Điều tra thu thập hồ đập xây dựng