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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2019 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: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 958 02 02 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Trọng Tư HÀ NỘI, NĂM 2019 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 luận án Mai Thị Hồng i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực luận án, với nỗ lực thân với giúp đỡ tận tình nhà khoa học, thầy giáo, gia đình đồng nghiệp, luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu xử lý vật liệu bồi tích trẻ để nâng cấp, xây dựng đập đất vùng Tây Nguyên” hoàn thành Tác giả xin đặc biệt cảm ơn sâu sắc hướng dẫn, giúp đỡ tận tình PGS.TS Nguyễn Trọng Tư, nhà khoa học, thầy cô giáo ngồi trường hướng dẫn, góp ý cho tác giả q trình học tập hồn thành luận án Tác giả xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu, Phòng đào tạo Đại học Sau đại học, Khoa Cơng trình, Bộ mơn Cơng nghệ Quản lý xây dựng, Trường Đại học Thuỷ Lợi; Phịng thí nghiệm Địa kỹ thuật trường Đại học Thủy lợi trường Đại học Hồng Đức giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho tác giả thời gian thực luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp bạn bè ln bên cạnh khích lệ, nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trình học tập thực luận án ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu .2 Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc luận án 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 1.1.1 Tổng quan đập đất 1.1.2 Tổng quan yêu cầu kỹ thuật thiết kế thi công đập đất đầm nén…… 1.2 Phân tích nguyên nhân gây cố đập vật liệu chỗ 13 1.2.1 Nguyên nhân giai đoạn lập dự án đầu tư 14 1.2.2 Nguyên nhân khảo sát, đánh giá tài liệu 14 1.2.3 Nguyên nhân thiết kế 16 1.2.4 Nguyên nhân thi công 17 1.2.5 Nguyên nhân quản lý khai thác vận hành 17 1.2.6 Một số ví dụ cố đập đất Việt Nam vật liệu đắp .17 1.3 Đặc điểm hồ chứa nhu cầu dùng nước năm tới Tây Nguyên …… 19 1.3.1 Đặc điểm hồ chứa đập đất Tây Nguyên 19 1.3.2 Nhu cầu dùng nước tương lai 20 1.4 Những nghiên cứu đập vật liệu chỗ .21 1.4.1 Nghiên cứu đập vật liệu chỗ Thế giới 21 1.4.2 Nghiên cứu nước 23 iii 1.5 Những nghiên cứu sử dụng xi măng vôi để gia cố đất Thế giới Việt Nam 27 1.5.1 Nghiên cứu sử dụng xi măng vôi để gia cố đất Thế giới 27 1.5.2 Nghiên cứu sử dụng xi măng vôi để gia cố đất Việt Nam 29 1.6 Những nội dung đặt cho nghiên cứu 30 1.7 Kết luận chương 31 CƠ SỞ KHOA HỌC CẢI THIỆN VẬT LIỆU BỒI TÍCH TRẺ ĐÁP ỨNG YÊU CẦU NÂNG CẤP, XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT VÙNG TÂY NGUYÊN .32 2.1 Vật liệu đắp đập khu vực Tây Nguyên 32 2.1.1 Đất Aluvi 32 2.1.2 Sườn tàn tích tàn tích loại đá khác 32 2.2 Bố trí vật liệu đất đắp thân đập .34 2.2.1 Nguyên tắc bố trí .34 2.2.2 Bố trí vật liệu thân đập 35 2.3 Một số giải pháp kỹ thuật để cải tạo đất đắp đập .36 2.3.1 Giải pháp thay đổi thành phần cỡ hạt 36 2.3.2 Giải pháp cải tạo đất chất kết dính 38 2.3.3 Giải pháp cải tạo đất phương pháp trộn Bitum 39 2.4 Cơ sở khoa học lựa chọn chất kết dính để cải tạo đất có tính thấm lớn tốc độ tan rã mạnh 40 2.4.1 Tính thấm đất 40 2.4.2 Tốc độ tan rã đất 40 2.4.3 Thành phần khoáng vật đất 41 2.4.4 Q trình hóa lý xảy trộn ximăng vào đất 45 2.4.5 Q trình hóa lý xảy trộn vơi 47 2.4.6 Cơ sở khoa học lựa chọn chất kết dính vơ để cải tạo đất có tính thấm tốc độ tan rã mạnh 48 2.5 Cơ sở khoa học lựa chọn hạt thô để tăng dung trọng khô đất 49 2.6 Kết luận chương 50 NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU BỒI TÍCH TRẺ ĐỂ NÂNG CẤP ĐẬP ĐẤT Ở TÂY NGUYÊN 51 3.1 Đặt vấn đề 51 iv 3.2 Lựa chọn mẫu đất phương pháp nghiên cứu mẫu đất khu vực Tây Nguyên .51 3.2.1 Lựa chọn mẫu đất nghiên cứu 51 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu 52 3.2.3 Thời gian khối lượng mẫu thí nghiệm 60 3.3 Kết thí nghiệm tiêu lý tính chất đặc biệt mẫu vật liệu sử dụng để nâng cấp đập 61 3.3.1 Thành phần hạt đất .61 3.3.2 Kết thí nghiệm tiêu vật lý đất 62 3.3.3 Kết thí nghiệm tiêu học đất .62 3.3.4 Kết thí nghiệm tính chất đặc biệt 64 3.3.5 Tổng hợp nhận xét kết thí nghiệm 64 3.4 Nghiên cứu giải pháp tăng khả chống thấm 65 3.4.1 Chất kết dính vơ để cải tạo đất .65 3.4.2 Quy trình chế bị mẫu trộn XM vôi 66 3.4.3 Nghiên cứu lựa chọn hàm lượng chất kết dính để giảm tính thấm đất ……… 67 3.4.4 3.5 Nghiên cứu tiêu lý đất sau trộn 2% XM 3% vôi 69 Nghiên cứu giải pháp giảm tốc độ tan rã cho mẫu đất MB .70 3.5.1 Quy trình chế bị mẫu thí nghiệm trộn chất kết dính xi măng .71 3.5.2 Nghiên cứu lựa chọn hàm lượng ximăng để tăng thời gian tan rã đất71 3.5.3 Nghiên cứu tiêu học hỗn hợp đất trộn 5% hàm lượng xi măng … 73 3.6 Nghiên cứu giải pháp để nâng cao dung trọng khô đất .74 3.6.1 Quy trình chế bị mẫu trộn dăm sạn .75 3.6.2 Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên dung trọng khô lớn độ ẩm tốt đất .76 3.6.3 Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên khả kháng cắt đất .78 3.6.4 Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên tính biến dạng tính thấm đất 80 3.6.5 3.7 Phân tích lựa chọn tỷ lệ dăm sạn hợp lý 82 Kết luận chương 83 v ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ NÂNG CẤP ĐẬP ĐẤT BUÔN SA Ở TÂY NGUYÊN .84 4.1 Giới thiệu phần mềm tính tốn 84 4.1.1 Tính tốn thấm qua thân đập .86 4.1.2 Tính tốn ổn định mái đập 88 4.2 Lựa chọn cơng trình nghiên cứu 89 4.2.1 Lựa chọn giới thiệu cơng trình .89 4.2.2 Đánh giá trạng đập đề xuất giải pháp nâng cấp 90 4.3 Nghiên cứu đánh giá khả sử dụng khối đất đắp thượng lưu để nâng cấp đập… 95 4.3.1 Tính tốn thấm qua thân đập .95 4.3.2 Tính toán ổn định 99 4.4 Công nghệ xử lý đất gia cố thi công đắp áp trúc mái thượng lưu đập 105 4.4.1 Chuẩn bị máy móc, thiết bị nhân lực 105 4.4.2 Chuẩn bị nguyên vật liệu thi công 105 4.4.3 Quy trình trộn đất theo tỷ lệ hỗn hợp gia cố sử dụng phương pháp dây chuyền 105 4.4.4 4.5 Công nghệ thi công đắp áp trúc mái thượng lưu đập 106 Kết luận chương 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .109 DANH MỤC CƠNG TRÌNH Đà CƠNG BỐ 111 Bài báo khoa học 111 Hội nghị khoa học 111 Đề tài khoa học 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1 Đập đất Tả Trạch - Thừa Thiên Huế Hình Quan hệ dung trọng khơ độ ẩm đất 12 Hình Mái thượng lưu đập đất hồ Am Chúa, Khánh Hòa sau cố 19 Hình Tương quan lực đầm nén, dung trọng khơ độ ẩm đất .22 Hình Bố trí vật liệu đất đắp thân đập 36 Hình 2 Đường cong thành phần hạt .37 Hình Phân tố đơn vị khoáng vật sét a) Khối bốn mặt; b) Khối tám mặt 42 Hình Phân tử nước bị phân cực điện trường .42 Hình Cấu trúc lớp lưới 43 Hình Cấu tạo lớp khuếch tán đôi quanh hạt sét 48 Hình Các đặc trưng thành phần hạt 54 Hình Các mẫu đất sau chế bị 56 Hình 3 Máy cắt phẳng xác định lực dính C góc ma sát 56 Hình Thí nghiệm tính nén lún đất 57 Hình Thí nghiệm xác định đặc trưng trương nở đất 59 Hình Thí nghiệm xác định tính tan rã đất 60 Hình Ảnh hưởng hàm lượng XM 2% lượng vơi với hệ số thấm .68 Hình Ảnh hưởng hàm lượng vôi 2% lượng xi măng với hệ số thấm 69 Hình Ảnh hưởng hàm lượng XM đến thời gian tan rã đất 72 Hình 10 Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên dung khô lớn 76 Hình 11 Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn đến độ ẩm tốt 77 Hình 12 Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên góc ma sát đất .79 Hình 13 Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên lực dính đơn vị 79 Hình 14 Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên mơđun biến dạng .81 Hình 15 Ảnh hưởng hàm lượng dăm sạn lên hệ số thấm 82 Hình Sơ đồ lớp đất đập đất Buôn Sa .89 Hình Mái hạ lưu đập có nhiều vết nứt lỗ rỗng (Ảnh chụp ngày 13/8/2015) .90 Hình Kết tính thấm với đập trạng TH1 91 vii Hình 4 Kết tính thấm với đập trạng TH2 92 Hình Kết tính thấm với đập trạng TH3 92 Hình Kết tính ổn định đập trạng TH1 92 Hình Kết tính ổn định đập trạng TH2 92 Hình Sơ đồ đắp áp trúc mái TL để nâng cấp chống thấm cho đập 93 Hình Sơ đồ mặt cắt tính tốn 96 Hình 10 Kết tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 4.0m (TH1) 96 Hình 11 Kết tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 4.5m (TH1) 96 Hình 12 Kết tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 5.0m (TH1) 97 Hình 13 Kết tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 4.0m (TH2) 97 Hình 14 Kết tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 4.5m (TH2) 97 Hình 15 Kết tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 5.0m (TH2) 97 Hình 16 Kết tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 4.0m (TH3) 98 Hình 17 Kết tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 4.5m (TH3) 98 Hình 18 Kết tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 4.5m (TH3) 98 Hình 19 Kết tính ổn định mái TL với chiều rộng đỉnh đập B = 4.0m (TH1) 100 Hình 20 Kết tính ổn định mái HL với chiều rộng đỉnh đập B = 4.0m (TH1) 100 Hình 21 Kết tính ổn định mái TL với chiều rộng đỉnh đập B = 4.5m (TH1) 101 Hình 22 Kết tính ổn định mái HL với chiều rộng đỉnh đập B = 4.5m (TH1) 101 Hình 23 Kết tính ổn định mái TL với chiều rộng đỉnh đập B = 5.0 m (TH1) 101 Hình 24 Kết tính ổn định mái HL với chiều rộng đỉnh đập B = 5.0 m (TH1) 102 Hình 25 Kết tính ổn định mái HL với chiều rộng đỉnh đập B = 4.0m (TH2) 102 Hình 26 Kết tính ổn định mái HL với chiều rộng đỉnh đập B=4.5m (TH2) 102 Hình 27 Kết tính ổn định mái HL với chiều rộng đỉnh đập B=5.0m (TH2) 103 Hình 28 Kết tính ổn định mái HL với chiều rộng đỉnh đập B = 4.0m (TH3) 103 Hình 29 Kết tính ổn định mái HL với chiều rộng đỉnh đập B = 4.5m (TH3) 103 Hình 30 Kết tính ổn định mái HL với chiều rộng đỉnh đập B = 5.0m (TH3) 104 viii 1.595 472 469 466 463 Cao ®é 460 457 454 451 448 445 442 439 436 -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 30 Kt qu tính ổn định mái HL với chiều rộng đỉnh đập B = 5.0m (TH3) Tổng hợp kết tính tốn: Kết tính tốn hệ số an tồn nhỏ Kmin với hệ số mái khối đắp áp trúc TL m = 3.5 chiều dày khối đắp thay đổi thể Bảng Bảng Trường hợp tính tốn TH1 TH2 TH3 Kết tính tốn hệ số ổn định mái đập Chiều rộng đỉnh đập tính tốn B(m) Kmin Mái thượng lưu Mái hạ lưu [K] 2.285 2.276 2.253 1.901 1.902 1.889 1.653 1.656 1.659 1.580 1.588 1.595 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 B = 4.0 B = 4.5 B = 5.0 B = 4.0 B = 4.5 B = 5.0 B = 4.0 B = 4.5 B = 5.0 Nhận thấy, kết tính ổn định với hệ số mái đắp áp trúc TL cho thấy hệ số ổn định K lớn hệ số ổn định cho phép [K] trường hợp, thỏa mãn theo yêu cầu ổn định TCVN 8216 - 2009 Qua kết tính tốn thấm ổn định mái thượng, hạ lưu đập thể Bảng Bảng 8, tác giả nhận thấy sử dụng hệ số mái đắp áp trúc TL m = 3.5 với chiều dày khối đắp B = 4.5 5.0 m thỏa mãn khả chống thấm ổn định cơng trình Tuy 104 nhiên để đảm bảo điều kiện kinh tế kỹ thuật, tác giả kiến nghị lựa chọn chiều rộng đỉnh đập để đắp áp trúc mái TL 4.5m 4.4 Công nghệ xử lý đất gia cố thi công đắp áp trúc mái thượng lưu đập 4.4.1 Chuẩn bị máy móc, thiết bị nhân lực - Máy thi công gồm: Máy xúc; máy trộn tự hành; máy lu rung; máy phay đất; máy san; đầm cóc; máy thủy bình; - Cọc tiêu, sơn, biển cảnh báo thi công; - Nhân công trực tiếp thi công công nhân lái máy; - Cán thí nghiệm trường 4.4.2 Chuẩn bị nguyên vật liệu thi công Vật liệu gồm: Đất lấy gần đập đất Bn Sa; XM Vicem Hồng Thạch PCB 30 (hoặc tương đương); Vơi 4.4.3 Quy trình trộn đất theo tỷ lệ hỗn hợp gia cố sử dụng phương pháp dây chuyền Qua kết nghiên cứu thí nghiệm chương 3, tỷ lệ mẫu đất gia cố hợp lý chọn là: MC-2-3, trộn thêm vào đất 2% hàm lượng XM 3% hàm lượng vôi Chuẩn bị bãi thi cơng trộn đất kích thước từ 60100m, tùy thuộc vào lực thiết bị thi công Bãi đất chia thành 04 dải có diện tích Tiến hành trộn đất sau: - Bước 1: Rải đất (R) lên rải số 1, chiều dày lớp rải khoảng 30cm, sau rải XM vôi lên lớp đất theo tỷ lệ nghiên cứu; - Bước 2: Dùng máy xới tơi, băm nhỏ đất thành hạt nhỏ, kết hợp băm với trộn hỗn hợp Đ-XM vôi, công đoạn ký hiệu BT; - Bước 3: Dùng máy gom đất đảo đất băm trộn cho đều, ký hiệu công đoạn Đ; - Bước 4: Xúc đất lên phương tiện vận chuyển để đắp đập, ký hiệu công đoạn X 105 Bảng Sơ đồ thi cơng dây chuyền khu vực trộn đất Kíp Dải 1 R BT Đ X R BT Đ X R BT Đ X R BT Đ R BT Đ X R BT R BT Đ X R 4.4.4 Công nghệ thi công đắp áp trúc mái thượng lưu đập Công tác đắp áp trúc mái thượng lưu đập phải tuân thủ theo tiêu chuẩn TCVN 8297:2009 Hướng dẫn thiết kế, thi công đắp áp trúc mái thượng, hạ lưu đập, đỉnh đập [12], [84] Cần thực theo bước sau: Bước 1: Dẫn dịng thi cơng Lựa chọn thời điểm thi công mùa khô, mực nước hồ xuống thấp, nên lựa chọn giải pháp dẫn dịng thi cơng đắp đê quai cách ly mái đập thượng lưu với phần nước lại hồ Bước 2: Công tác tháo nước xử lý hố móng - Trong hố móng cần đào hố tập trung nước vị trí trũng dùng máy bơm để bơm nước, giữ cho hố móng ln khô để thi công lớp sát khối đắp áp trúc; - Nạo vét bùn xử lý tồn lớp đất yếu hố móng; - Đào bỏ gốc cây, rễ nhặt cỏ hịn đá tảng, đá rời hố móng; - Bạt phẳng hố móng trước đắp áp trúc Bước 3: Chuẩn bị mặt thi công Trước đắp áp trúc phải dọn nền, dọn cỏ phải bóc hết lớp đất xấu mặt tiếp giáp thân đập cũ với khối đất đắp thêm Nếu thi cơng có vùng đất 106 yếu cục mái đập, phải bóc bỏ hết, lưu ý không bạt kiểu giật cấp, đánh sờm bề mặt, tạo liên kết khối đập cũ khối đắp Bước 4: Thi công khối đắp áp trúc với hai vai đập cơng trình xây đúc hay vách đá, cần đảm bảo nối tiếp tốt trơn tru khối đắp vai đập, không hình thành khe hở cục để tạo dịng thấm tập trung, khơng hình thành khe nứt khối đắp áp trúc có biến đổi đột ngột Khi thi công cần thực hiện: - Bóc bỏ hết lớp đất chứa rễ cây, cỏ thành phần đất yếu bề mặt; yêu cầu hai bên vai đập sau xử lý đường cong trơn, khơng có bậc thụt - Khi thi cơng khối đắp áp trúc tiếp giáp với cơng trình xây đúc hay vách đá cần lưu ý, phạm vi 1m kể từ đường viền tiếp giáp, đầm đất phải đầm đầm cóc, phạm vi từ 12 m dùng đầm lăn ép, cịn ngồi phạm vi 2m dùng đầm rung Bước 5: Thi công khối đắp áp trúc với đập cũ - Sử dụng phương pháp thi công dây chuyền, mặt đập chia khoảnh thi công, khoảnh sẽ tiến hành công tác đổ, san, đầm dọc theo trục đập Yêu cầu đất phải đắp thành lớp, chiều dày lớp không lớn 30cm, đắp từ cao trình thấp lên cao - Sau thi công lớp, để chuẩn bị đổ lớp đất mới, phải đánh xờm bề mặt lớp đất đắp trước, q trình thi cơng lớp đất cũ bị khô phải tiến hành tưới ẩm rải lớp đất - Việc đắp đất phải thực theo lớp, chiều dày lớp không 30cm Lớp đất phải làm dốc nghiêng phía ngồi, tuyệt đối khơng để mặt nghiêng vào phía thân đập cũ Bước 6: Nghiệm thu vật liệu đất đắp Mỗi lớp đất đắp phải kiểm tra nghiệm thu tiến hành đắp lớp Các lớp đất đắp sau đầm xong phải lấy mẫu thí nghiệm dung trọng khơ độ chặt đầm nén Số lượng mẫu quy định sau: 107 - Đầm máy 100 m3 đến 200 m3 lấy nhóm mẫu - Đầm đầm thơ sơ 25 m2 đến 50 m2 (diện tích đầm) lấy nhóm mẫu - Tối thiểu lớp đất đầm xong phải lấy nhóm mẫu u cầu, vị trí lấy mẫu phải phân bố theo mặt theo chiều dày lớp đất đắp Vị trí lấy mẫu hai lớp kề phải xen kẽ Mẫu lớp phải ăn sâu vào lớp Dung trọng khơ thực tế mẫu thí nghiệm phép thấp dung trọng khô thiết kế quy định 0.03 T/m3 Số mẫu không đạt yêu cầu không vượt 5% so với tổng số mẫu lấy thí nghiệm khơng tập trung vào vùng 4.5 Kết luận chương 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 TL để nâng cấp chống thấm đập Ứng dụng kết nghiên cứu thực nghiệm chương nâng cấp khả chống thấm cho vật liệu, tác giả đề nghị dùng mẫu đất MC xử lý cách trộn thêm 3% vôi 2%XM để đắp áp trúc TL đập Qua tính tốn theo chương trình SEEP/GEO-SLOPES, tác giả nhận thấy với hệ số mái đắp áp trúc TL m = 3.5 mở rộng chiều rộng đỉnh đập B = 4.5m đập đảm bảo yêu cầu chống thấm, ổn định đảm bảo yêu cầu thi công giới Tác giả đưa dây truyền công nghệ thi công nâng cấp đập phương pháp đắp áp trúc mái thượng lưu đập áp dụng cho đập đất Bn Sa, có tính khả thi đảm bảo chất lượng cơng trình 108 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 khơ 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 vơi 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 tốc độ tan rã lớn áp dụng biện pháp trộn XM để giảm tốc độ 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 tốc độ tan rã mạnh 5) Đối với đất có dung trọng khơ nhỏ, kiến nghị giải pháp pha trộn hàm lượng dăm sạn nhằm tăng cường độ đất đắp độ lún tổng cộng cơng trình 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 2025%, với tỷ lệ sẽ 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 chứa nhiều dăm sạn trộn thêm 2% XM 3% vôi để nâng 109 cấp đấp đất đề xuất hệ số mái khối đất đắp m =3.5 mở rộng chiều rộng đỉnh đập thêm 1.5m II Những điểm Luận án 1) Đề xuất hàm lượng dăm sạn hợp lý từ 2025% trộn với đất bồi tích trẻ điểm nghiên cứu Tân Sơn, tỉnh Gia Lai để tăng cường độ đất đắp đập giảm độ lún tổng cộng khối đắp 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 nước đất 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 phịng 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, cịn hai Tiêu chuẩn TCVN 82972018 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) Có thể nghiên cứu áp dụng thử để rút quy trình chế tạo, đánh giá kết nghiên cứu 3) Có thể nghiên cứu thêm loại xi măng PCB 30 khác so sánh với kết nghiên cứu luận án 110 DANH MỤC CƠNG TRÌNH Đà CÔNG BỐ Bài báo khoa học 1) Mai Thị Hồng, Phạm Huy Dũng, “Nghiên cứu gia cố vật liệu chỗ để gia cố đập đất Buôn Sa”, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Mơi trường số 63 (12/2018) 2) 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 Hội nghị khoa học 1) 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, Sendai, Japan 2) 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 Đại học Thủy lợi 3) Nguyễn Trọng Tư, Nguyễn Thị Thanh Bình, Mai Thị Hồng “Chất lượng số cơng trình đập đất vừa nhỏ Tây Nguyên” Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016, Trường Đại học Thủy lợi Đề tài khoa học Tham gia đề tài cấp “Nghiên cứu giải pháp sử dụng đất chỗ để xây dựng, sửa chữa nâng cấp đập đất vừa nhỏ Tây Nguyên”, 2016 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đặng Thị Kim Nhung, Hiện trạng khả cấp nước tưới cho công nghiệp đến năm 2020 vùng Tây Nguyên, Hà Nội: 55 năm Viện Quy hoạch Thủy lợi 19612016, 2016 [2] Viện quy hoạch Thủy lợi, Chiến lược phát triển Thủy lợi Việt Nam đến năm 2020 định hướng đến năm 2050, Hà Nội, 2009 [3] Ngơ Trí Viềng nnk, Giáo trình thủy công tập 1, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội, 2004 [4] A.A Nhichiporovich, Đập vật liệu địa phương (nguyên tiếng Nga: ПЛОТИНЫ ИЗ МЕСТНЫХ МАТЕРИАЛОВ), Nhà xuất Xây dựng Matxcơva, 1973 [5] ICOLD, World register of dams, ICOLD, 2016 [6] Nguyễn Xuân Trường, Thiết kế đập đất, Hà Nội: Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1972 [7] Phạm Ngọc Quý, Tiêu chí đánh giá an toàn đập đất, Nhà xuất Xây dựng Hà Nội, 2016 [8] Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thơn, Những cơng trình thủy lợi, 70 năm 19452015, Nhà xuất Lao động, 2015 [9] Nguyễn Cảnh Thái nnk, Tài liệu đào tạo nâng cao lực quản lý an toàn đập, Bộ NN&PTNT, Hà Nội, 2014 [10] Nghị định 114/2018/NĐ-CP, Về quản lý an toàn đập, hồ chứa nước, Ngày tháng năm 2018 [11] TCVN 8216-2009, Thiết kế đập đất đầm nén, 2009 [12] TCVN 8297-2009, Cơng trình thủy lợi - Đập đất - u cầu kỹ thuật thi công phương pháp đầm nén, 2009 [13] Xie J.B and Sun D.Y., "Statistics of dam failures in China and analysis on failure," Journal of Water Resources and Hydropower Engineering, 2009 [14] Zhang L.M, Xu Y and Jia J S., "Analysis of earth dam failures: A database," Journal of IGeorisk, 2009 [15] Phan Sỹ Kỳ, Sự cố số cơng trình thuỷ lợi Việt Nam biện pháp phịng tránh, Nhà xuất Nơng nghiệp, Hà Nội, 2000 [16] Lưu Di Trụ Nhữ Hiệu Vũ, Những hư hỏng cơng trình thủy cơng, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội, 1977 [17] Nguyễn Un, Kỹ thuật đầm chặt cho cơng trình đắp, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2013 112 [18] Viện Quy hoạch Thủy lợi, Báo cáo tổng hợp Quy hoạch tổng thể thủy lợi Tây Nguyên, Tháng 6/2014 [19] Đặng Hồng Thanh Đồn Bình Minh, Thực trạng hồ, đập vừa nhỏ Tây Nguyên, Tạp chí Tài nguyên nước, Hội Thủy lợi Việt Nam, 2015 [20] J Shearard, "Hydraulic Facturing in Embankment Dams," Geotechnical Special Publication, Vols No32, ASCE, 1985 [21] Shearard, J.L., Decker, R.S., & Ryker, N.L, in Hydaulic Fracturing in Low Dams of Dispersive Clay, 1972 [22] Nelson, J.D & Miller, D.J., Expensive Soil, Problems and Practice in Foundation and Pavement Engineering, John Willey & Sons, INC., New York, 1992 [23] Fell, R., MacGregor, P., & Stappladon, D., "Geotechnical Engineering of Embankment Dams," A.A Balkema, Australia, 1992 [24] V.X.Erixtov, Tổ chức mặt công trình thủy lợi (Dịch từ Tiếng Nga), Nhà xuất Matxcơva, 1977 [25] Wightman N.R and Cheung L.C.L., Use of Geomembranes in RiverBunds for Upper River Indus, Hong Kong: Proceedings of the HKIE Geotechnical Division 28, 2008 [26] Nguyễn Công Mẫn, "Sự hình thành đất đỏ bazan số tính chất xây dựng," Tập san thủy lợi số 191, Tháng 9/1978 [27] Nguyễn Văn Thơ Phạm Văn Thìn, "Những khả sử dụng đất đỏ bazan làm vật liệu đắp đập," Tập san Thủy lợi số 191/9, 1978 [28] Phạm Văn Thìn, Nghiên cứu sử dụng đất đỏ bazan Tây Nguyên làm vật liệu đắp đập, Luận án tiến sĩ - Đại học Mỏ địa chất, Hà Nội, 1991 [29] Nguyễn Văn Thơ Trần Thị Thanh, Sử dụng đất chỗ để đắp đập Tây Nguyên, Nam Trung Bộ Đông Nam Bộ, Nhà xuất Nơng nghiệp, Thành phố Hồ Chí Minh, 2001 [30] Nguyễn Thanh, "Địa chất cơng trình lãnh thổ Tây Nguyên," in Tuyển tập "Tây Nguyên - Các điều kiện tự nhiên tài nguyên thiên nhiên", Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1985 [31] Trần Thị Thanh, Những nguyên lý sử dụng đất loại sét có tính trương nở - co ngót vào cơng trình đất đắp đập điều kiện nhiệt đới ẩm Việt Nam, Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, 1998 [32] Nguyễn Văn Thơ, Những nguyên lý sử dụng loại đất đặc biệt để xây dựng đường ô tô điều kiện miền Nam Việt Nam, Luận án tiến sĩ khoa học kỹ thuật, Matxcơva, 1987 113 [33] Phạm Văn Thìn, Tính chất xây dựng vật liệu đất đỏ bazan chứa nhiều sạn sỏi letarit I A kut (Gia Lai - Kontum), Hội nghị khoa học Địa kỹ thuật toàn quốc lần thứ 3, Hà Nội, 1984, 1984 [34] Nguyễn Văn Thơ Phạm Văn Thìn, "Đặc trưng lý đất đỏ bazan khả sử dụng chúng xây dựng cơng trình thủy lợi," Hội nghị chuyên đề "Một số kết nghiên cứu đất bazan xây dựng thủy lợi", no Vụ kỹ thuật, Bộ Thủy lợi, Hà Nội, 1979 [35] Nguyễn Văn Thơ, "Vai trò hạt mịn độ bền lâu dài loại đất chứa nhiều dăm sạn laterit," Tuyển tập "Cơng trình nghiên cứu khoa học Địa kỹ thuật", no Viện nghiên cứu khoa học thủy lợi quốc gia, Hà Nội, 1989 [36] Nguyễn Văn Thơ, "Ảnh hưởng hàm lượng chất lấp nhét đến tính chất lý laoị đất tàn tích có chứa nhiều kết von laterit," Tuyển tập Hội nghị Địa kỹ thuật công nghệ móng cơng trình, no Hà Nội, 1992 [37] Nguyễn Văn Chiển, "Tây Nguyên - Các điều kiện tự nhiên tài nguyên thiên nhiên", Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1985 [38] Nguyễn Công Mẫn, "Định tên, định nghĩa phân loại đất phong hóa nhiệt đới xây dựng," Tạp chí khoa học kỹ thuật , vol Số 5&6, pp 13-17, 1979 [39] Phạm Văn Cơ, "Độ bền biến dạng đất có lẫn hạt thô sử dụng làm vật liệu đắp đập," Tuyển tập nghiên cứu học đất móng, pp 81-88, 1979 [40] Phạm Văn Cơ, Đất phong hóa khả sử dụng chúng làm vật liệu đắp đập, Luận án Phó tiến sĩ khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1981 [41] Phạm Văn Cơ, "Đặc trưng lý đất phong hóa nước ta dùng vào xây dựng thủy lợi," Tạp chí thơng tin khoa học thủy lợi, vol Số 5, pp 12-26, 1982 [42] Nguyễn Hữu Ký, "Nghiên cứu khả sử dụng hợp lý đất đắp đập", Báo cáo Khoa học Kỹ thuật đề tài 06-02-01-03, Viện Khảo sát Thiết kế Thủy lợi, Hà Nội, 1985 [43] Lê Thanh Bình, Nghiên cứu sử dụng hợp lý loại đất lần hạt thô vùng Nam Trung Bộ, Tây Nguyên Đông Nam Bộ làm vật liệu đắp đập, Luận án tiến sĩ Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 1996 [44] Lê Thanh Bình, "Nghiên cứu khả đầm chặt loại đất có lẫn hạt thơ - kết von laterit vùng Nam Trung Bộ, Tây Nguyên Đông Nam Bộ làm vật liệu đắp đập," Tuyển tập kết khoa học cơng nghệ xây dựng cơng trình thủy lợi, pp 115-122, 1998 [45] Hoàng Minh Dũng, Nghiên cứu sở khoa học thiết kế mặt cắt hợp lý đập nhiều khối có sử dụng đât trương nở, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội, 2005 [46] Trần Văn Hiển, Nghiên cứu giải pháp xây dựng đập đất phương pháp đầm nén điều kiện độ ẩm cao, Luận án tiến sĩ, Đại học Thủy lợi, Hà Nôi, 2016 114 [47] Phạm Vũ Dậu, Đất đắp đập ven biển miền Trung-Một vấn đề nghiên cứu xử lý, Hội thảo khoa học Sử dụng đất đắp đập miền Trung, Bộ Thủy lợi, năm 1994 [48] Nguyễn Văn Thơ, "Một số tính chất đất có liên quan đến việc sử dụng đất chỗ để đắp đập tỉnh phía Nam," Tạp chí Thuỷ lợi, Hà Nội, Vols Số 274, 275, 1990 [49] Lê Xuân Roanh, Xây dựng đất đắp miền Trung với đất có tính chất lý đặc biệt, Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội, 2002 [50] Nguyễn Văn Thơ, "Sử dụng đất chỗ để đắp đập phương pháp đầm nén Miền Trung", Báo cáo đề tài nghiên cứu cấp Bộ, Viện Nghiên cứu Khoa học Thủy lợi Miền Nam, 1994 [51] Lê Quang Thế, Nghiên cứu lựa chọn độ chặt, độ ẩm ban đầu hợp lý đất đắp công nghệ đầm nén thích hợp để nâng cao ổn định đập đất điều kiện Miền Nam, Luận án tiến sĩ, Đại học Thủy lợi, Hà Nội, 2005 [52] Mitchell, J.K and Freitag,D.R., "Review and evaluation of Soil-cement pavements," Transactions of the American Society of Civil Engineers, pp 11231144, 1959 [53] Hisaa Aboshi,Y.M and Nashahiko Kuwabara, "Present State of sand compaction Pile in Japan," 1991 [54] Coastal Development Institute of Technology (CDIT), "The Deep mixing method, Principle, Design and Construction," Japan, 2002 [55] Shiells,D.P et al, "Deep mixing an owner's perspective," In grouting and Ground Treatment, pp 489-500, 2003 [56] Law, "Improvement Techniques of Soft Ground in Subsiding and Lowland Environment," Nertherlans Public, 1989 [57] Meei-Hoan Ho and Chee-Ming Chan, Some Mechanical properties of ciment stabilized Malaysian soil clay, World Academy of Science, Engineering and Technology 50, 2011 [58] Nguyen Duy Quang et al, Mechanical Properties of soft clays lightly treated by ciment/lime, Bangkok, Thailand: International Symposium on Sustainable Geosynthetics and Green Technology, 2012 [59] Bujang B.K Huat et al, "Effect of Chemical Admixtures on the Engineering Properties of Tropical Peat Soils," American Journal of Applied Sciences 2, ISSN 1546-9239, no © 2005, Science Publications, pp 1113-1120, 2005 [60] Uddin et al., "Engineering behavior of cement-treated Bangkok soft clay," Geotechnical Engineering, pp 89-119, 1977 [61] Phạm Văn Huỳnh, Một phương pháp tính toán trạng thái ứng suất biến dạng gia cố cọc đất xi măng xây dựng công trình giao thơng, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Giao thông vận tải, Hà Nội, 2015 115 [62] Nguyễn Quốc Dũng et al, "Đặc tính địa chất cơng trình đất bùn sét pha chứa hữu phân bố Kiên Giang biện pháp cải tạo chúng xi măng kết hợp với vơi," Tạp chí Khoa học công nghệ Thủy lợi , vol 18, no ISSN 1859-4255, pp 54-60, 2013 [63] British Standards Institution BS5930, Code of practices for site investigations, BSI London, 1981 [64] Vũ Đình Đấu Bùi Danh Đại, Chất kết dính vơ cơ, Nhà xuất Xây dựng Hà Nội, 2012 [65] Đỗ Minh Toàn, Đất đá xây dựng phương pháp cải tạo, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2013 [66] Trần Thanh Giám, Đất xây dựng phương pháp gia cố đất, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2008 [67] Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Dũng, Cơ học đất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001 [68] R.Whitlow, Cơ học đất, T1, Nhà xuất giáo dục, 1999 [69] Lê Xuân Roanh, Bài giảng sau đại học: Công nghệ thi công đất đá, Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội, 2004 [70] Cao Văn Chí Trịnh Văn Cương, Cơ học đất, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2003 [71] TCVN 2683-2012, Đất xây dựng - Lấy mẫu, bao gói, vận chuyển bảo quản mẫu, 2012 [72] TCVN 4198-2014, Đất xây dựng - Phương pháp phân tích thành phần hạt phịng thí nghiệm, 2014 [73] TCVN 4196-2012, Đất xây dựng - Phương pháp xác định độ ẩm độ hút ẩm phịng thí nghiệm, 2012 [74] TCVN 4197-2012, Đất xây dựng - Phương pháp xác định giới hạn dẻo giới hạn chảy phịng thí nghiệm, 2012 [75] TCVN 4201-2012, Đất xây dựng - Phương pháp xác định độ chặt tiêu chuẩn phịng thí nghiệm, 2012 [76] TCVN4199-1995, Đất xây dựng - Phương pháp xác định sức chống cắt phịng thí nghiệm máy cắt phẳng, 1995 [77] TCVN 4200-2012, Đất xây dựng - Phương pháp xác định tính nén lún phịng thí nghiệm, 2012 [78] T 8723:2012, Cơng trình thủy lợi - Phương pháp xác định hệ số thấm phòng thí nghiệm, 2012 [79] TCVN 8719-2012, Đất xây dựng cơng trình thủy lợi - Phương pháp xác định đặc trưng trương nở đất phịng thí nghiệm, 2012 116 [80] TCVN 8718-2012, Đất xây dựng cơng trình thủy lợi - Phương pháp xác định đặc trưng tan rã đất phịng thí nghiệm, 2012 [81] TCVN 8720-2012, Đất xây dựng cơng trình thủy lợi - Phương pháp xác đinh đặc trưng co ngót đất phịng thí nghiệm, 2012 [82] TCVN 8217-2009, Đất xây dựng cơng trình thủy lợi - Phân loại, 2009 [83] Trịnh Minh Thụ Nguyễn Uyên, Cường độ chống cắt đất toán địa kỹ thuật, Nhà xuất Xây dựng Hà Nội, 2014 [84] Hướng dẫn kỹ thuật, hướng dẫn thiết kế, thi công đắp áp trúc mái thượng, hạ lưu đập, đỉnh đập, Ban hành kèm theo Quyết định số 3953 QĐ-BNN-TCTL ngày 04 tháng 10 năm 2017 Bộ trưởng Bộ NN&PTNT 117 PHỤ LỤC 118 ... vụ nâng cấp, xây dựng đập sẽ 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. .. tiêu lý vật liệu bồi tích trẻ để nâng cấp đập đất Tây Nguyên Chương 4: Ứng dụng kết nghiên cứu để nâng cấp đập đất Buôn Sa Tây Nguyên TỔNG QUAN VỀ ĐẬP SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI CHỖ VÀ ĐẬP ĐẤT Ở TÂY NGUYÊN... Tổng quan đập sử dụng vật liệu chỗ đập đất Tây Nguyên Chương 2: Nghiên cứu sở khoa học cải thiện vật liệu bồi tích trẻ để nâng cấp, xây dựng đập đất vùng Tây Nguyên Chương 3: Nghiên cứu cải thiện