Nghiên cứu xử lý đảm bảo an toàn đập Hồ Núi Cốc

LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Xuân Khương Học viên lớp: 22C11 Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố công trình khoa học Tác giả Nguyễn Xuân Khương i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu trường đại học Thủy lợi Hà Nội; dạy bảo, giúp đỡ tận tình thầy giáo mơn ngồi trường, cộng tác quan chuyên môn bạn bè cộng sự; với nổ lực phấn đấu thân tác giả hoàn thành luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng cơng trình thuỷ với nội dung:“Nghiên cứu xử lý đảm bảo an toàn đập hồ Núi Cốc” Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cán hướng dẫn khoa học thầy giáo PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết để tác giả hoàn thành luận văn Xin cảm ơn giúp đỡ chân thành nhiệt tình thầy giáo khoa cơng trình, thầy giáo đồng nghiệp nhiều lĩnh vực chuyên môn khác cung cấp cho tác giả kiến thức quý báu để hoàn thành luận văn Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người thân gia đình động viên, khích lệ tinh thần vật chất để tác giả đạt kết ngày hôm Do điều kiện thời gian cịn hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi khiếm khuyết, tác giả mong nhận góp ý, bảo thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn chỉnh Hà Nội, tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Xuân Khương ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài II Mục đích đề tài III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Cách tiếp cận Phương pháp nghiên cứu IV Kết đạt CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT VÀ CÁC VẤN ĐỀ AN TOÀN ĐẬP 1.1 Tổng quan tình hình xây dựng đập đất Việt Nam 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn đập đất 1.3 Các nguy an toàn đập thấm[2] 1.3.1 Sự cố thấm thân đập 1.3.2 Sự cố thấm mang cơng trình 12 1.3.3 Sự cố thấm qua bờ vai đập 13 1.4 Các biện pháp xử lý thấm qua thân đập 13 1.4.1 Tăng kích thước mặt cắt khối lượng đất đắp với đập đất đồng chất 14 1.4.2 Bố trí tường nghiêng mềm mái thượng lưu để chống thấm[3] 14 1.4.3 Tạo màng chống thấm cách khoan vữa ximăng đất 15 1.4.4 Xử lý thấm biện pháp sử dụng tường hào đất +Bentonite 19 1.4.5 Sử dụng màng địa kỹ thuật (Geomembrane) 25 1.4.6 Sử dụng thảm bê tông (Concret Matts) 26 1.5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 27 1.6 Kết luận chương 27 CHƯƠNG 29 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG THẤM VÀ 29 BIỆN PHÁP XỬ LÝ THẤM ĐỂ ĐẢM BẢO AN TOÀN CHO ĐẬP ĐẤT 29 2.1 Các phương pháp tính ổn định thấm 29 2.1.1 Phương pháp phần tử hữu hạn[4] 29 iii 2.1.2 Giới thiệu phần mềm Seep/w 30 2.2 Các phương pháp tính ổn định mái dốc 33 2.2.1 Phương pháp phân tích giới hạn[4] 33 2.2.2 Phương pháp cân giới hạn 36 2.3 Ảnh hưởng dòng thấm đến ổn định mái đập đất 43 2.4 Kết luận chương 45 CHƯƠNG 46 ÁP DỤNG CHO VIỆC ĐÁNH GIÁ AN TOÀN 46 VÀ XỬ LÝ THẤM ĐẬP CHÍNH HỒ NÚI CỐC 46 3.1 Giới thiệu cơng trình 46 3.1.1 Tổng quan cơng trình[6] 46 3.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực đập chính[7] 48 3.1.3 Địa chất tuyến đập chính[8] 48 3.2 Các vấn đề liên quan đến an tồn đập hồ Núi Cốc dòng thấm 52 3.3 Kiểm tra an tồn đập hồ Núi Cốc điều kiện 56 3.3.1 Lựa chọn mặt cắt tính tốn 56 3.3.2 Các trường hợp tính toán 58 3.3.3 Kết tính tốn thấm 58 3.3.4 Kết tính tốn ổn định trượt mái hạ lưu 62 3.3.5 Đánh giá kết 63 3.4 Đề xuất giải pháp xử lý thấm đập hồ Núi Cốc 64 3.5 Tính tốn thấm, ổn định, lựa chọn kích thước hợp lý 65 3.5.1 Lựa chọn kích thước cho giải pháp 65 3.5.2 Lựa chọn mặt cắt tính tốn 66 3.5.3 Trường hợp tính tốn 66 3.5.4 Kết tính tốn thấm, ổn định theo giải pháp 67 3.5.5 Kết tính tốn thấm, ổn định theo giải pháp 71 3.5.6 Tổng hợp đánh giá kết giải pháp đề xuất 76 3.6 Phân tích, so sánh, lựa chọn giải pháp tối ưu 77 3.7 Kết luận chương 78 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 79 iv I Các kết đạt luận văn 79 II Một số vấn đề tồn 80 III Hướng tiếp tục nghiên cứu 80 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 - Đập đất đồng chất hồ chứa nước Liệt Trì, tỉnh Quảng Ngãi Hình 1.2 - Đập đất đồng chất hồ chứa nước đập Làng, tỉnh Hà Tĩnh (2014) Hình 1.3 - Mơ dòng thấm phát triển đập đất Am Chúa 10 Hình 1.4 - Mái hạ lưu đập Núi Cốc bị xói lở dịng thấm mái (2002) 11 Hình 1.5 - Dịng thấm mái hạ lưu đập đất Nà Vàng, tỉnh Tuyên Quang 11 Hình 1.6 - Sự cố vỡ đập Thủy điện Ia Krêl (Gia Lai) thấm mang cống 12 Hình 1.7 - Sự cố vỡ đập Z20 tỉnh Hà Tĩnh thấm vai đập mang cống 13 Hình1.8 - Đập có tường nghiêng mềm chống thấm thượng lưu 14 Hình 1.9 - Minh họa khoan xử lý thấm cho đập đất 15 Hình 1.10 - Nguyên lý số công nghệ khoan chống thấm cho công trình thuỷ lợi 15 Hình 1.11 - Hình ảnh cọc xi măng đất thi cơng cơng nghệ Jet-Grouting 17 Hình 1.12 - Mặt cắt thiết kế tường chống thấm đập Đá Bạc (Hà Tĩnh) 18 Hình 1.13 - Hình ảnh thi cơng tường chống thấm đập Đá Bạc (Hà Tĩnh) 18 Hình 1.14 - Quy trình xây dựng hào đất – bentonite 20 Hình 1.15 - Hình ảnh đào hào dung dịch bentonite 20 Hình 1.16 - Hình ảnh q trình trộn khơ vật liệu 21 Hình 1.17 - Hình ảnh trình trộn ướt hỗn hợp 21 Hình 1.18 - Quá trình phát triển lấp đầy lỗ rỗng đất bentonite 23 Hình 1.19 - Quá trình hình thành màng “Filter cake” 23 Hình 1.20 - Sơ đồ tính thấm có kể đến màng “Filter cake” 23 Hình 1.21 - Mặt cắt ngang thiết kế xử lý thấm tường hào bentonite đập dâng Vũ Quang (tỉnh Hà Tĩnh) 24 Hình 1.22 – Hình ảnh đập dâng Vũ Quang (tỉnh Hà Tĩnh) sau thi cơng 25 Hình 1.23- Hồ chứa nước chống thấm màng địa kỹ thuật (Geomembrane-HDPE) 26 Hình 1.24 - Sử dụng thảm bê tông chống thấm cho đập hồ chứa 27 Hình 2.1 - Sơ đồ phần tử tam giác 29 Hình 2.2 - Sơ đồ dòng thấm đất tuân theo định luật Darcy 31 Hình 2.3 - Ví dụ mô đập phần mềm Seep/w 32 vi Hình 2.4 - Ví dụ minh hoạ tính thấm qua thân đập đất Seep/w 33 Hình 2.5 - Xác định góc ma sát lực dính huy động 34 Hình 2.6 - Xác định mô men chống trượt, gây trượt với mặt trượt trụ trịn 37 Hình 2.7 - Các lực tác dụng vào thỏi đất 39 Hình 3.1 - Vị trí cơng trình hồ Núi Cốc 47 Hình 3.2 - Mặt cắt dọc tuyến đập hồ Núi Cốc .52 Hình 3.3 - Hình ảnh mái thượng lưu hạ lưu đập hồ Núi Cốc (năm 2012) 52 Hình 3.4 - Các biểu thấm đập hồ Núi Cốc (6/2017) 55 Hình 3.5 - Mặt cắt C6 trạng đập hồ Núi Cốc .56 Hình 3.6 - Mặt cắt C8 trạng đập hồ Núi Cốc .56 Hình 3.7 - Mặt cắt C5 trạng hồ Núi Cốc .57 Hình 3.8 - Kết tính tốn thấm mặt cắt C6 .58 Hình 3.9 - Biểu đồ quan hệ gradient J theo toạ độ X vùng A 58 Hình 3.10 - Biểu đồ quan hệ gradient J theo toạ độ X vùng B 59 Hình 3.11 - Biểu đồ quan hệ gradient J theo toạ độ X vùng C 59 Hình 3.12 - Kết tính tốn thấm mặt cắt C8 .60 Hình 3.15 - Kết tính tốn thấm mặt cắt C5 .61 Hình 3.17 - Kết tính tốn ổn định mặt cắt C6 - K minmin =1,621 .62 Hình 3.20 - Mặt cắt C6 - Mặt cắt lịng sơng 66 Hình 3.21 - Mặt cắt C8 - Mặt cắt sườn đồi phải 66 Hình 3.22 - Mặt cắt C5 - Mặt cắt sườn đồi trái .66 Hình 3.23 - Kết đường bão hòa lưu lượng thấm mặt cắt C6 - giải pháp 67 Hình 3.24 - Kết Gradient thấm mặt cắt C6 - giải pháp (J max =2,57) 67 Hình 3.25 - Biểu đồ quan hệ gradient J theo toạ độ Y vùng khoan 67 Hình 3.26 - Kết ổn định mái hạ lưu đập mặt cắt C6 - giải pháp (K minmin =1,84) 68 Hình 3.27 - Kết đường bão hòa lưu lượng thấm mặt cắt C8 - giải pháp 68 Hình 3.28 - Kết Gradient thấm mặt cắt C8 - giải pháp (J max =1,12) 68 Hình 3.29 - Biểu đồ quan hệ gradient J theo toạ độ Y vùng khoan 69 Hình 3.30 - Kết ổn định mái hạ lưu đập mặt cắt C8 - giải pháp (K minmin =2,00) 69 vii Hình 3.31 - Kết đường bão hòa lưu lượng thấm mặt cắt C5 - giải pháp 70 Hình 3.32 - Kết Gradient thấm mặt cắt C5 - giải pháp (J max =2,1) 70 Hình 3.33- Biểu đồ quan hệ gradient J theo toạ độ Y vùng khoan 70 Hình 3.34 - Kết ổn định mái hạ lưu đập mặt cắt C5 - giải pháp (K minmin =1,76) 71 Hình 3.35 - Kết đường bão hòa lưu lượng thấm mặt cắt C6 - giải pháp 71 Hình 3.36 - Kết Gradient thấm mặt cắt C6 - giải pháp (J max =2,7) 71 Hình 3.37 - Biểu đồ quan hệ gradient J theo toạ độ Y vùng tường hào 72 Hình 3.38 - Kết ổn định mái hạ lưu đập mặt cắt C6 - giải pháp (K minmin =1,83) 72 Hình 3.39 - Kết đường bão hịa lưu lượng thấm mặt cắt C8 - giải pháp 73 Hình 3.40 - Kết Gradient thấm mặt cắt C8 - giải pháp (J max =1,17) 73 Hình 3.41 - Biểu đồ quan hệ gradient J theo toạ độ Y vùng tường hào 73 Hình 3.42 - Kết ổn định mái hạ lưu đập mặt cắt C8 - giải pháp (K minmin =2,01) 74 Hình 3.43 - Kết đường bão hòa lưu lượng thấm mặt cắt C5 - giải pháp 74 Hình 3.44 - Kết Gradient thấm mặt cắt C5 - giải pháp (J max =1,45) 74 Hình 3.45 - Biểu đồ quan hệ gradient J theo toạ độ Y vùng tường hào 75 Hình 3.46 - Kết ổn định mái hạ lưu đập mặt cắt C5 - giải pháp (K minmin =1,78) 75 viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 - Một số đập đất đá xây dựng Việt Nam[1] Bảng 2.1 - Tóm tắt số lượng ẩn việc tìm hệ số an tồn .41 Bảng 2.2 - Tóm tắt số lượng đại lượng biết tìm hệ số an tồn 42 Bảng 2.3 - Tóm tắt phương pháp tính tốn .43 Bảng 3.1 - Các thơng số hồ chứa nước Núi Cốc 47 Bảng 3.2 - Các thơng số đập hồ Núi Cốc 47 Bảng 3.3 - Các tiêu lý tính tốn lớp đất 50 Bảng 3.4 - Các tiêu lý lớp dùng tính tốn 51 Bảng 3.5 - Các tiêu lý lớp dùng tính tốn 51 Bảng 3.6 - Kết gradient điểm vùng A trước xử lý thấm .58 Bảng 3.7 - Kết gradient điểm vùng B trước xử lý thấm 59 Bảng 3.8 - Kết gradient điểm vùng C trước xử lý thấm 59 Bảng 3.9 - Kết gradient điểm vùng D trước xử lý thấm .60 Hình 3.13 - Biểu đồ quan hệ gradient J theo toạ độ X vùng D .60 Bảng 3.10 - Kết gradient điểm vùng E trước xử lý thấm 61 Hình 3.14 - Biểu đồ quan hệ gradient J theo toạ độ X vùng E 61 Bảng 3.11 - Kết gradient điểm vùng E trước xử lý thấm 62 Hình 3.16 - Biểu đồ quan hệ gradient J theo toạ độ X vùng E 62 Bảng 3.12 - Kết gradient điểm vùng khoan sau xử lý thấm 67 Bảng 3.13 - Kết gradient điểm vùng khoan sau xử lý thấm 69 Bảng 3.13 - Kết gradient điểm vùng khoan sau xử lý thấm 70 Bảng 3.14 - Kết gradient điểm vùng tường hào sau xử lý 72 Bảng 3.15 - Kết gradient điểm vùng tường hào sau xử lý 73 Bảng 3.15 - Kết gradient điểm vùng tường hào sau xử lý 75 Bảng 3.16 - Tổng hợp kết giải pháp xử lý thấm đề xuất 76 Bảng 3.17 - So sánh giải pháp 77 ix 3.5.4 Kết tính tốn thấm, ổn định theo giải pháp 60 55 50 MNDBT=+46,20 45 40 35 30 25 20 15 10 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 9.5267e-006 m³/sec Cao a) Kết mặt cắt lịng sơng: mặt cắt C6 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 Khoang cach Hình 3.23 - Kết đường bão hòa lưu lượng thấm mặt cắt C6 - giải pháp 0.3 Cao 2.4 60 55 50 MNDBT=+46,20 45 40 35 30 25 0.9 20 15 10 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130135140145150155160165170175180185190195200 Khoang cach Hình 3.24 - Kết Gradient thấm mặt cắt C6 - giải pháp (J max =2,57) Điểm Toạ độ Y (m) J-Gradient 19.43 1.12 20.52 1.18 2.4 22.86 1.16 2.2 27.30 1.26 31.73 1.37 36.17 1.46 40.28 1.52 44.39 1.57 46.20 2.57 1.2 10 46.34 2.47 11 46.68 2.53 12 49.32 1.33 J-Gradient 2.6 1.8 1.6 1.4 15 20 25 30 35 40 45 50 Y (m) Bảng 3.12 - Kết gradient điểm Hình 3.25 - Biểu đồ quan hệ gradient vùng khoan phụtsau xử lý thấm J theo toạ độ Y vùng khoan 67 Cao 1.84 60 55 50 MNDBT=+46,20 45 40 35 30 25 20 15 10 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130135140145150155160165170175180185190195200 Khoang cach Hình 3.26 - Kết ổn định mái hạ lưu đập mặt cắt C6 - giải pháp (K minmin =1,84) b)Kết mặt cắt sườn đồi phải: mặt cắt C8 55 MNDBT=+46,20 9.1905e-006 m³/sec 50 Cao 45 40 35 30 25 20 15 10 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130135140145150155160165170175180 Khoang cach Hình 3.27 - Kết đường bão hịa lưu lượng thấm mặt cắt C8 - giải pháp 55 50 MNDBT=+46,20 35 30 25 20 15 10 0.2 0.4 Cao 45 40 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130135140145150155160165170175180 Khoang cach Hình 3.28- Kết Gradient thấm mặt cắt C8 - giải pháp (J max =1,12) 68 Toạ độ Y (m) J-Gradient 19.38 0.61 1.3 19.40 0.63 1.2 20.58 0.89 1.1 23.04 0.78 28.04 0.94 33.04 1.05 38.03 1.12 43.72 1.05 49.40 0.99 10 19.38 0.61 J-Gradient Điểm 0.9 0.8 0.7 0.6 15 20 25 30 35 40 45 50 Y (m) Bảng 3.13 - Kết gradient điểm vùng khoan sau xử lý thấm Hình 3.29 - Biểu đồ quan hệ gradient J theo toạ độ Y vùng khoan 2.00 55 50 MNDBT=+46,20 Cao 45 40 35 30 25 20 15 10 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130135140145150155160165170175180 Khoang cach Hình 3.30 - Kết ổn định mái hạ lưu đập mặt cắt C8 - giải pháp (K minmin =2,00) c)Kết mặt cắt sườn đồi trái: mặt cắt C5 69 Cao 6.4398e-006 m³/sec 55 MNDBT=46,2M 50 45 40 35 30 25 20 15 10 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130135140145150155160165170175180185190 Khoang cach Hình 3.31 - Kết đường bão hòa lưu lượng thấm mặt cắt C5 - giải pháp 0.3 0.6 Cao 1.5 1.8 55 MNDBT=46,2M 50 45 40 35 30 25 1.2 20 15 10 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130135140145150155160165170175180185190 Khoang cach Hình 3.32 - Kết Gradient thấm mặt cắt C5 - giải pháp (J max =2,1) 2.2 2.1 Toạ độ Y (m) J-Gradient 24.01 1.36 34.27 1.50 49.09 2.10 1.9 J-Gradient Điểm 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 20 30 40 50 Y (m) Bảng 3.13 - Kết gradient điểm Hình 3.33- Biểu đồ quan hệ gradient vùng khoan sau xử lý thấm J theo toạ độ Y vùng khoan 70 Cao 1.76 55 MNDBT=46,2M 50 45 40 35 30 25 20 15 10 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130135140145150155160165170175180185190 Khoang cach Hình 3.34 - Kết ổn định mái hạ lưu đập mặt cắt C5 - giải pháp (K minmin =1,76) 3.5.5 Kết tính tốn thấm, ổn định theo giải pháp 60 55 50 MNDBT=+46,20 45 40 35 30 25 20 15 10 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130135140145150155160165170175180185190195200 9.4295e-006 m³/sec Cao a) Kết mặt cắt lịng sơng: mặt cắt C6 Khoang cach 60 55 50 MNDBT=+46,20 2.7 45 40 35 30 25 20 15 10 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130135140145150155160165170175180185190195200 0.3 Cao Hình 3.35 - Kết đường bão hịa lưu lượng thấm mặt cắt C6 - giải pháp Khoang cach Hình 3.36- Kết Gradient thấm mặt cắt C6 - giải pháp (J max =2,7) 71 Toạ độ Y (m) J-Gradient 19.25 1.03 2.8 19.39 1.12 2.6 20.61 1.27 2.4 22.86 1.20 2.2 27.30 1.30 31.74 1.42 36.18 1.52 1.6 40.28 1.59 1.4 44.39 1.63 1.2 10 46.35 2.70 11 49.29 1.43 J-Gradient Điểm 1.8 15 20 25 30 35 40 45 50 Y (m) Hình 3.37 - Biểu đồ quan hệ gradient J điểm vùng tường hào sau xử lý theo toạ độ Y vùng tường hào Cao Bảng 3.14 -Kết gradient 60 1.83 55 50 MNDBT=+46,20 45 40 35 30 25 20 15 10 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130135140145150155160165170175180185190195200 Khoang cach Hình 3.38 - Kết ổn định mái hạ lưu đập mặt cắt C6 - giải pháp (K minmin =1,83) 72 b) Kết mặt cắt sườn đồi phải: mặt cắt C8 Cao 9.076e-006 m³/sec 60 55 MNDBT=+46,20 50 45 40 35 30 25 20 15 10 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Khoang cach Hình 3.39- Kết đường bão hịa lưu lượng thấm mặt cắt C8 - giải pháp 0.8 Cao 1.2 60 55 MNDBT=+46,20 50 45 40 35 30 25 20 15 10 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0.2 110 120 130 140 150 160 170 180 Khoang cach Hình 3.40- Kết Gradient thấm mặt cắt C8 -giải pháp (J max =1,17) 1.3 Điểm Toạ độ Y (m) J-Gradient 19.13 0.51 19.26 0.53 19.40 0.64 20.59 0.95 23.04 0.82 28.04 0.98 33.04 1.09 38.04 1.17 43.72 1.10 10 49.38 1.04 1.2 J-Gradient 1.1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 15 20 25 30 35 40 45 50 Y (m) Bảng 3.15 - Kết gradient điểm Hình 3.41 - Biểu đồ quan hệ gradient vùng tường hàosau xử lý J theo toạ độ Ytại vùng tường hào 73 2.01 60 55 Cao 50 45 MNDBT=+46,20 40 35 30 25 20 15 10 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105110 115120 125130 135140 145150 155160 165170 175180 Khoang cach Hình 3.42- Kết ổn định mái hạ lưu đập mặt cắt C8 - giải pháp (K minmin =2,01) 60 55 50 MNDBT=46,2M 45 40 35 30 25 20 15 10 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 1.8089e-005 m³/sec Cao c) Kết mặt cắt sườn đồi trái: mặt cắt C5 110 120 130 140 150 160 170 180 190 Khoang cach 60 55 50 MNDBT=46,2M 45 40 35 30 25 20 15 10 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0.9 1.2 0.3 0.6 Cao Hình 3.43 - Kết đường bão hòa lưu lượng thấm mặt cắt C5 - giải pháp 110 120 130 140 150 160 170 180 Khoang cach Hình 3.44 - Kết Gradient thấm mặt cắt C5 - giải pháp (J max =1,45) 74 190 Điểm Toạ độ Y (m) 1.6 J-Gradient 1.5 1.4 19.30 0.66 20.28 0.58 24.13 0.76 34.26 1.23 38.77 1.24 0.9 49.07 1.45 0.8 1.3 J-Gradient 1.2 1.1 0.7 0.6 0.5 15 30 25 20 35 40 45 50 Y (m) Hình 3.45 - Biểu đồ quan hệ gradient J vùng tường hào sau xử lý theo toạ độ Y vùng tường hào Cao Bảng 3.15 - Kết gradient điểm 60 55 50 MNDBT=46,2M 45 40 35 30 25 20 15 10 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 1.78 110 120 130 140 150 160 170 180 Khoang cach Hình 3.46 - Kết ổn định mái hạ lưu đập mặt cắt C5 - giải pháp (K minmin =1,78) 75 190 3.5.6 Tổng hợp đánh giá kết giải pháp đề xuất a) Tổng hợp kết giải pháp đề xuất Bảng 3.16 - Tổng hợp kết giải pháp xử lý thấm đề xuất Tên mặt cắt Nội dung Kết đường bão hòa Giải pháp Giải pháp Hạ thấp đường bão Hạ thấp đường bão hòa thân đập, hịa thân đập, vị trí đống đá vị trí đống đá nước thoát nước 9,52 x 10-6 9,43 x 10-6 2,57 (vị trí thiết bị chống 2,70 (vị trí thiết bị chống thấm) thấm) 1,84 1,83 Hạ thấp đường bão Hạ thấp đường bão hịa thân đập, hịa thân đập, vị trí đống đá vị trí đống đá nước nước 9,19 x 10-6 9,08 x 10-6 1,12 (vị trí thiết bị chống 1,17 (vị trí thiết bị chống thấm) thấm) 2,00 2,01 Hạ thấp đường bão Hạ thấp đường bão hịa thân đập, hịa thân đập, vị trí đống đá vị trí đống đá nước nước 6,44 x 10-6 1,81x 10-5 2,1 (vị trí thiết bị chống 1,45 (vị trí thiết bị chống thấm) thấm) 1,76 1,78 Kết lưu lượng thấm q Mặt cắt C6 (m3/s) Kết Gradient J max Kết ổn định mái hạ lưu Kết đường bão hòa Mặt cắt C8 Kết lưu lượng thấm q (m /s) Kết Gradient J max Kết ổn định mái hạ lưu Kết đường bão hòa Mặt cắt C5 Kết lưu lượng thấm q (m3/s) Kết Gradient J max Kết ổn định mái hạ lưu 76 b) Đánh giá kết giải pháp đề xuất Từ kết tính tốn trên, tác giả đánh giá hai giải pháp có tính hiệu tương đồng giải triệt để mục tiêu đề ra: hạ thấp đường bão hòa thân đập, đường bão hịa mái hạ lưu vị trí đống đá nước, đảm bảo gradient tính toán J max < [J]([J] đập 1,1 thiết bị chống thấm 4÷6 ) Như hai giải pháp cho kết đảm bảo an tồn thấm Mặt khác tính tốn ổn định mái hạ lưu đập cho kết quả: K minmin > [K] = 1,35[9] nên đập đảm bảo điều kiện ổn định trượt Kết luận: giải pháp đề xuất đảm bảo yêu cầu kỹ thuật 3.6 Phân tích, so sánh, lựa chọn giải pháp tối ưu - Hồ Núi cốc có dung tích lớn nên khơng thể tháo cạn có biện pháp xử lý thượng lưu Vì tác giả đưa giải pháp mục 3.4 hoàn toàn phù hợp tính khả thi đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Tuy nhiên, để lựa chọn phương án tối ưu cần phải đánh giá thêm ưu nhược điểm giải pháp Bảng 3.17 - So sánh giải pháp Giải pháp Ưu điểm Nhược điểm - Đảm bảo kỹ thuật; Giải pháp Khó kiểm sốt chất lượng - Thi công dễ giải pháp 2; trình khoan - Chi phí rẻ giải pháp - Đảm bảo kỹ thuật; Giải pháp - Dễ kiểm sốt chất lượng q trình thi cơng giải pháp - Thi cơng khó giải pháp 1; - Chi phí đắt giải pháp - Lựa chọn giải pháp tối ưu: Qua việc tính tốn, phân tích đánh giá so sánh giải pháp, để giải pháp có tính khả thi, đảm bảo kỹ thuật, giá thành rẻ, thi công thuận lợi, tác giả đề xuất giải pháp 3: kết hợp giải pháp giải pháp Vì tính chất phức tạp thấm khu vực lịng sơng nên tác giả đề nghị đoạn đập lịng sơng dài 100m từ cọc C6 đến C8 xử lý tường hào Bentonite, cịn đoạn đập hai bên lịng sơng cịn lại xử lý khoan vữa xi măng đất 77 Kết luận chương Trong chương 3, tác giả tính tốn kiểm tra thấm ổn định trượt mái hạ lưu đập hồ Núi Cốc điều kiện Kết tính tốn cho thấy đường bão hịa thân đập mái hạ lưu cao(cao trình +38,0m), lưu lượng thấm qua thân đập lớn (Q C6 = 0,476 l/phút với mặt cắt lịng sơng; Q C6 = 0,586 l/phút với mặt cắt sườn đồi phải Q C5 = 0,671 l/phútvới mặt cắt sườn đồi trái) Điều gây nhiều bất lợi cho đập tương lai gần, ảnh hưởng đến dung tích hồ hình thành hang thấm lớn không xử lý triệt để Luận văn đề xuất giải pháp xử lý thấm cho đập hồ Núi Cốc để đập an tồn tính tốn cho mặt cắt C6 (mặt cắt lịng sơng); C8 (mặt cắt sườn đồi phải) C5 (mặt cắt sườn đồi trái) Sau tính tốn, so sánh giải pháp tác giả đề xuất sử dụng giải pháp 3: kết hợp giải pháp (khoan vữa xi măng - đất) giải pháp (tường hào Bentonite) để xử lý thấm cho đập hồ Núi Cốc Tùy vào vị trí để đảm bảo an tồn mà chọn biện pháp phù hợp kinh tế kỹ thuật 78 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ I Các kết đạt luận văn Luận văn tập trung nghiên cứu xử lý đảm bảo an tồn đập hồ Núi Cốc, kết đạt sau: Đập đất chiếm tỷ lệ cao tổng số đập tạo hồ chứa thủy lợi Việt Nam Với đập xây dựng khai thác nay, có nhiều nguy gây an tồn dẫn đến vỡ đập, nguy dịng thấm thân đập gây chiếm tỷ lệ lớn Các nguyên nhân dẫn đến thấm lớn đập thường là: vật liệu đắp đập khơng đồng chất, sử dụng đất có tính chất đặc biệt trương nở, tan rã, lún ướt để đắp đập; chất lượng thi công không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật: lớp đắp dày, đầm nện khơng kỹ dẫn đến đất đáy lớp cịn rời rạc; xử lý tiếp giáp khối đắp, lớp đắp mặt tiếp giáp với cơng trình bê tơng không tốt tạo khe nối yếu thân đập… Để đánh giá an toàn thấm cho đập xây dựng, cần tiến hành quan sát trường kết hợp thu thập nghiên cứu kỹ tài liệu khảo sát, thiết kế, thi công, quản lý khai thác, số liệu quan trắc thấm…Với đập có biểu thấm lớn, nước thấm mái vị trí cao cần tiến hành khảo sát địa chất khoan lấy mẫu thí nghiệm, thí nghiệm đổ nước hố khoan… để xác định tiêu lý phục vụ tính tốn kiểm tra an toàn thấm Luận văn đề xuất phân tích giải pháp xử lý thấm thường áp dụng cho đập đất Người thiết kế vào vị trí, quy mơ cơng trình điều kiện thi công để lựa chọn giải pháp xử lý phù hợp Áp dụng cho trường hợp đập hồ Núi Cốc, luận văn tiến hành phân tích tài liệu thu thập khảo sát đập trạng, tiến hành tính tốn thấm ổn định phần mềm Geo-Studio 2007 Kết tính tốn cho thấy đường bão hịa thân đập thoát mái hạ lưu cao (cao trình +38,0m), lưu lượng thấm qua thân đập lớn (QC6 = 0,476 l/phút với mặt cắt lịng sơng; QC6 = 0,586 l/phút với mặt cắt sườn đồi phải QC5 = 0,671 l/phút với mặt cắt sườn đồi trái) 79 Điều gây nhiều bất lợi cho đập tương lai gần, ảnh hưởng đến dung tích hồ hình thành hang thấm lớn không xử lý triệt để Giải pháp xử lý thấm áp dụng kết hợp xử lý thấm tường hào bentonite (đoạn đập lịng sơng dài 100m từ cọc C6 đến C8) khoan vữa xi măng - đất (đoạn đập lại hai bên vai trái phải) II.Một số vấn đề tồn - Bài toán thấm thân đập thực chất tốn khơng gian, nhiên luận văn giải cấp độ toán phẳng - Việc lựa chọn phương án xử lý dựa vào nhận xét, đánh giá định tính, chưa tính tốn cụ thể cho trường hợp, so sánh kỹ thuật lẫn kinh tế với trường hợp, từ lựa chọn phương án hợp lý - Nghiên cứu dừng lại loại đập vật liệu địa phương đập đất đồng chất III Hướng tiếp tục nghiên cứu - Nghiên cứu giải tốn khơng gian tính thấm qua thân đập -Tính tốn thêm số phương án xử lý thấm cho đập hồ Núi Cốc, so sánh lựa chọn phương án hợp lý kinh tế xử lý cho cơng trình 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Mạo nnk (2004), Nghiên cứu giải pháp KHCN bảo đảm an toàn hồ chứa thủy lợi vừa lớn tỉnh miền Bắc miền Trung Việt Nam [2] Ngơ Trí Viềng, Nguyễn Chiến, Nguyễn Phương Mậu, Phạm Ngọc Quý (2004), Sổ tay kỹ thuật thủy lợi - tập 2, NXB Nông Nghiệp [3] Ngơ Trí Viềng, Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái (2004), Giáo trình thủy công – tập – Đại học Thủy Lợi [4] Bộ môn Sức bền kết cấu – Đại học Thuỷ lợi Hà Nội (2014), Bài giảng môn học phương pháp số kỹ thuật [5] QCVN 04-05: 2012, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia cơng trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu thiết kế [6] Viện kỹ thuật tài nguyên nước (2011), Báo cáo đánh giá trạng hồ Núi Cốc – Thái Nguyên [7] Công ty tư vấn xây dựng Thuỷ lợi Việt Nam, công ty tư vấn 11 (2017), Báo cáo khảo sát địa hình – Đập hồ chứa nước Núi Cốc – Thái Nguyên [8] Công ty tư vấn xây dựng Thuỷ lợi Việt Nam, công ty tư vấn 11 (2017), Báo cáo khảo sát địa chất cơng trình – Đập hồ chứa nước Núi Cốc – Thái Nguyên [9] TCVN 8216 - 2009, Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén 81 ... trình hồ Núi Cốc 47 Hình 3.2 - Mặt cắt dọc tuyến đập hồ Núi Cốc .52 Hình 3.3 - Hình ảnh mái thượng lưu hạ lưu đập hồ Núi Cốc (năm 2012) 52 Hình 3.4 - Các biểu thấm đập hồ Núi Cốc. .. dịng thấm biện pháp xử lý thấm qua thân đập đất - Nghiên cứu đánh giá an toàn đề xuất biện pháp xử lý thấm cho đập hồ chứa nước Núi Cốc III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Cách tiếp cận -... nghiên cứu, tính tốn đánh giá cụ thể đập hồ chứa nước Núi Cốc việc làm cấp thiết mang tính thực tiễn cao II Mục đích đề tài - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến an toàn đập đất - Nghiên cứu nguy an