Ổn định đập đất dưới tác dụng của tải trọng động đất, áp dụng tính toán cho đập bản Mồng

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập làm luận văn, nhiệt tình giúp đỡ thầy, cô giáo – Trường Đại học Thuỷ Lợi, bạn bè, đồng nghiệp gia đình, đến tơi hồn thành luận văn thạc sỹ kỹ thuật Do trình độ thời gian có hạn nên luận văn khơng thể tránh khỏi tồn tại, hạn chế, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp trao đổi chân thành Tác giả hy vọng vấn đề tồn tác giả phát triển mức độ nghiên cứu sâu góp phần đưa kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất, nghiên cứu, thiết kế cơng trình thuỷ lợi – thuỷ điện Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo –PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái tận tình hướng dẫn, bảo cung cấp thơng tin khoa học cần thiết q trình thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy, giáo phịng Đào tạo Đại học sau Đại học, Khoa Cơng trình – Trường Đại học Thuỷ Lợi tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trình học tập nghiên cứu để tác giả hoàn thành tốt luận văn Sau tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả Cao Xuân Chinh LỜI CAM KẾT 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 nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Cao Xuân Chinh MỤC LỤC THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU v THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ vi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết Đề tài: Mục đích Đề tài: Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan động đất 1.1.1 Khái niệm yếu tố động đất: 1.1.2 Thang động đất 1.2 Tình hình động đất Việt Nam 1.2.1 Kiến trúc kiến tạo Việt Nam vùng lân cận 1.2.2 Vùng phát sinh động đất mạnh lãnh thổ Việt Nam 10 1.3 Ảnh hưởng động đất đến đập đất giới 15 1.4 Ứng xử đất tác dụng tải trọng động đất 25 1.4.1 Nguyên nhân phá hoại đập đất tác dụng tải trọng động đất: 25 1.4.2 Hiện tượng hóa lỏng đất, cát: 26 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 29 2.1 Phương pháp phân tích động đất 29 2.1.1 Phương pháp tính tốn tĩnh 29 2.1.2 Phương pháp tính tốn động 29 2.2 Lý thuyết sở phương pháp phần tư hữu hạn 30 2.2.1 Khái niệm phương pháp phần tử hữu hạn 30 2.2.2 Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn 33 2.2.3 Phương pháp phần tử hữu hạn Quake/W 36 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG BỐ TRÍ VẬT LIỆU CĨ TÍNH HĨA LỎNG VÀ BỀ RỘNG ĐỈNH ĐẬP KHI CƠNG TRÌNH CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 40 3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng việc bố trí vật liệu có tính hóa lỏng 40 3.1.1 Số liệu trình tự tính tốn 40 3.1.2 Kết tính tốn 43 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng bề rộng đỉnh đập: 52 3.2.1 Số liệu trình tự tính tốn 52 3.2.2 Trình tự tính tốn 52 CHƯƠNG ỨNG DỤNG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH ĐẬP BẢN MỒNG DƯỚI TÁC DỤNG TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 57 4.1 Giới thiệu chung cơng trình đập Mồng 57 4.2 Tình hình địa chất cơng trình 61 4.2.1 Cấu trúc địa chất 61 4.2.2 Các hoạt động động đất tân kiến tạo 63 4.3 Phương pháp tiếp cận toán 69 4.3.1 Số liệu trường hợp tính tốn: 69 4.3.2 Phương pháp trình tự tính tốn: 72 4.4 Kết tính cho đập Mồng 73 4.4.1 Trường hợp 1: Thượng lưu MNDBT 76.4 m, hạ lưu mực nước ứng với Qxả hoàn lưu 46,75 m, hệ thống nước làm việc bình thường 73 4.4.2 Trường hợp 2: Thượng lưu MNDBT 76.4 m, hạ lưu mực nước ứng với Qxả hoàn lưu 46,75 m, hệ thống nước khơng làm việc 78 4.4.3 Trường hợp 3: Đập vừa thi công xong 82 4.4.4 Trường hợp 4: Trường hợp mực nước rút nhanh 85 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 5.1 Kết luận 89 5.2 Kiến nghị 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bảng chuyển đổi từ đỉnh gia tốc sang cấp động đất (theo TCVN 9386:2012) .6 Bảng 1.2 Bảng tổng hợp thông số đập ảnh hưởng .16 Bảng 1.3 Tiêu chuẩn Trung Quốc đề xuất Seed Idriss (1982) .28 Bảng 1.4 Tiêu chuẩn Trung Quốc sửa đổi Andrews Martin (2000) 28 Bảng 3.1 Chỉ tiêu lý loại đất 41 Bảng 3.2 Các trường hợp tính tốn bố trí vật liệu 43 Bảng 3.3 Bảng tổng hợp kết tính 51 Bảng 4.1 Quy mô xây dựng chủ yếu công trình .58 Bảng 4.2 Kết thí nghiệm lý đất lớp 3a,5a 2b 68 Bảng 4.3 Bảng tiêu đất đắp đập ứng với hệ số đầm nện K = 0,97 69 Bảng 4.4 Thành phần hạt lượng lọt qua sàng lũy tích (%) 69 Bảng 4.5 Trường hợp tính tốn thấm ổn định đập chịu tải trọng động đất 70 Bảng 4.6 Bảng tổng hợp kết tính tốn ổn định đập Bản Mồng 87 THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ truyền sóng động đất Hình 1.2 Bản đồ vùng phát sinh động đất lãnh thổ Việt Nam 12 Hình 1.3 Bản đồ tâm chấm động đất đứt gãy sinh động 13 Hình 1.4 Bản đồ phân vùng gia tốc lãnh thổ Việt Nam 14 Hình 1.5 Vị trí số đập chịu ảnh hưởng động đất năm 2001 Ấn Độ 15 Hình 1.6 Mặt cắt ngang đập Chang .17 Hình 1.7 Mơ hư hỏng đập Chang .17 Hình 1.8 Hình ảnh hư hỏng hóa lỏng đập Chang thực tế 18 Hình 1.9 Mặt cắt ngang đập Shivlakha 18 Hình 1.10 Mặt cắt ngang đập Tapar 19 Hình 1.11 Mặt cắt ngang đập Fatehgadh .19 Hình 1.12 Hình ảnh hư hỏng đập Fatehgadh thực tế 20 Hình 1.13 Mặt cắt ngang đập Kaswati 20 Hình 1.14 Hình ảnh hư hỏng đập Kaswati thực tế 20 Hình 1.15 Mặt cắt ngang đập Suvi 21 Hình 1.16 Mô hư hỏng đập Suvi 21 Hình 1.17 Hình ảnh hư hỏng củ đập Suvi thực tế 21 Hình 1.18 Hình ảnh vị trí mặt cắt ngang đập Fujinuma Nhật Bản 22 Hình 1.19 Hình ảnh hư hỏng đập Fujinuma 23 Hình 1.20 Mô mặt cắt ngang đập trước sau động đất 24 Hình 1.21 Hình ảnh đập sau động đất 24 Hình 1.22 Hình ảnh mái thượng lưu đập sau động đất 25 Hình 1.23 Một vài dạng phá hoại đập ảnh hưởng động đất .26 Hình 1.24 Tác nhân phân phối lại khoảng trống đất gây hóa lỏng 27 Hình 2.1 Sơ đồ khối chương trình PTHH .31 Hình 3.1 Mơ hình bái toán xem xét .41 Hình 3.2a,b Hàm mẫu xác định chu kỳ gây hóa lỏng 42 Hình 3.3 Biểu đồ ghi gia tốc động đất a=0.1746g 42 Hình 3.4 Mơ hình mơ tốn (TH1) .43 Hình 3.5 Kết tính thấm (TH1) 43 Hình 3.6 Kết tính áp lực nước lỗ rỗng ban đầu (TH1) 43 Hình 3.7 Kết tính ổn định mái thượng lưu chưa xảy động đất (TH1) 44 Hình 3.8 Kết tính ổn định mái hạ lưu chưa xảy động đất (TH1) 44 Hình 3.9 Kết tính áp lực nước lỗ rỗng xảy động đất (TH1) 44 Hình 3.10 Kết tính áp lực nước dư xảy động đất (TH1) 45 Hình 3.11 Kết tính ổn định mái thượng lưu xảy động đất (TH1) 45 Hình 3.12 Kết tính ổn định mái hạ lưu xảy động đất (TH1) 45 Hình 3.13 Kết thể phạm vi hóa lỏng đập (TH1) 45 Hình 3.14 Kết thể biến dạng đập (TH1) 46 Hình 3.15 Mơ hình mơ tốn (TH2) .46 Hình 3.16 Kết tính áp lực nước lỗ rỗng xảy động đất (TH2) .46 Hình 3.17 Kết tính áp lực nước dư xảy động đất (TH2) .46 Hình 3.18 Kết tính ổn định mái thượng lưu xảy động đất (TH2) 47 Hình 3.19 Kết tính ổn định mái hạ lưu xảy động đất (TH2) 47 Hình 3.20 Kết thể phạm vi hóa lỏng đập (TH2) 47 Hình 3.21 Kết thể biến dạng đập (TH2) 47 Hình 3.22 Mơ hình mơ tốn (TH3) .48 Hình 3.23 Kết tính áp lực nước lỗ rỗng xảy động đất (TH3) .48 Hình 3.24 Kết tính áp lực nước dư xảy động đất (TH3) 48 Hình 3.25 Kết tính ổn định mái thượng lưu xảy động đất (TH2) 48 Hình 3.26 Kết tính ổn định mái hạ lưu xảy động đất (TH3) 49 Hình 3.27 Kết thể phạm vi hóa lỏng đập (TH3) 49 Hình 3.28 Kết thể biến dạng đập (TH3) 49 Hình 3.29 Mơ hình mơ tốn (TH4) .49 Hình 3.30 Kết tính áp lực nước lỗ rỗng xảy động đất (TH4) 50 Hình 3.31 Kết tính áp lực nước dư xảy động đất (TH4) 50 Hình 3.32 Kết tính ổn định mái thượng lưu xảy động đất (TH4) 50 Hình 3.33 Kết tính ổn định mái hạ lưu xảy động đất (TH4) 50 Hình 3.34 Kết thể phạm vi hóa lỏng đập (TH4) 51 Hình 3.35 Kết thể biến dạng đập (TH4) 51 Hình 3.36 Biểu đồ ghi gia tốc động đất (a=0,6g) 52 Hình 3.37 Kết thể miền hóa lỏng trường hợp B=20m (H=30m) 53 Hình 3.38 Kết thể miền hóa lỏng trường hợp B=10m (H=30m) 53 Hình 3.39 Kết thể miền hóa lỏng trường hợp B=5m (H=30m) 53 Hình 3.40 Kết thể miền hóa lỏng trường hợp B=2m (H=30m) 53 Hình 3.41 Kết thể miền hóa lỏng trường hợp B=20m (H=50m) 54 Hình 3.42 Kết thể miền hóa lỏng trường hợp B=10m (H=50m) 54 Hình 3.43 Kết thể miền hóa lỏng trường hợp B=5m (H=50m) 54 Hình 3.44 Kết thể miền hóa lỏng trường hợp B=2m (H=50m) 54 Hình 3.45 Kết thể miền hóa lỏng trường hợp B=20m (H=70m) 54 Hình 3.46 Kết thể miền hóa lỏng trường hợp B=10m (H=70m) 55 Hình 3.47 Kết thể miền hóa lỏng trường hợp B=5m (H=70m) 55 Hình 3.48 Kết thể miền hóa lỏng trường hợp B=2m (H=70) 55 Hình 4.1 Mặt cắt đập tính tốn 69 Hình 4.2 Biểu đồ ghi gia tốc động đất 71 Hình 4.3a,b Hàm mẫu xác định chu kỳ gây hóa lỏng 71 Hình 4.4a,b Hàm mẫu xác định chu kỳ gây hóa lỏng áp lực nước lỗ rống cát ống khói 71 Hình 4.5 Mơ hình tốn Geoslope (TH1) 73 Hình 4.6 Kết tính thấm qua đập (TH1) 73 Hình 4.7 Áp lực nước lỗ rỗng ban đầu (TH1) .73 Hình 4.8 US tổng ban đầu theo phương Y (Y Total stress) kPa (TH1) 73 Hình 4.9 US hiệu ban đầu theo phương Y (Y Effective – Stress) kPa (TH1) 74 Hình 4.10 US tổng theo phương Y (Y Total stress) động đất kPa (TH1) .74 Hình 4.11 US hiệu theo phương Y (Y Effective – Stress) động đất kPa (TH1) 74 Hình 4.12 Phạm vi hóa lỏng ảnh hưởng động đất (TH1) 74 Hình 4.13 Ổn định mái hạ lưu chưa xảy động đất (TH1) 75 Hình 4.14 Ổn định mái thượng lưu chưa xảy động đất (TH1) 75 Hình 4.15 Ổn định mái hạ lưu xảy động đất (t=6s) (TH1) 75 Hình 4.16 Ổn định mái thượng lưu xảy động đất (t=2.8s) (TH1) .75 Hình 4.17 Chuyển vị theo phương X (TH1) 76 Hình 4.18 Chuyển vị theo phương Y (TH1) 76 Hình 4.19 Kết thể biến dạng đập (TH1) 76 Hình 4.20 Hệ số ổn định mái thượng lưu Kmin Kminmin theo t 76 Hình 4.21 Hệ số ổn định mái hạ lưu Kmin Kminmin theo t 77 Hình 4.22 Gia tốc theo phương ngang điểm quan sát đỉnh đập 77 Hình 4.23 Gia tốc theo phương ngang điểm quan sát thân đập 77 Hình 4.24 Gia tốc theo phương ngang điểm quan sát đáy đập .77 Hình 4.25 Biểu đồ gia tốc điểm quan sát 78 Hình 4.26 Kết tính thấm qua đập (TH2) 78 Hình 4.27 Áp lực nước lỗ rống ban đầu (TH2) .78 Hình 4.28 US tổng ban đầu theo phương Y (Y Total stress) kPa (TH2) 78 Hình 4.29 US hiệu ban đầu theo phương Y (Y Effective – Stress) kPa (TH2) 79 Hình 4.30 US tổng theo phương Y (Y Total stress) động đất kPa (TH2) .79 Hình 4.31 US hiệu theo phương Y (Y Effective – Stress) động đất kPa (TH2) 79 Hình 4.32 Phạm vi hóa lỏng ảnh hưởng động đất (TH2) 79 Hình 4.33 Ổn định mái hạ lưu chưa xảy động đất (TH2) 80 Hình 4.34 Ổn định mái hạ lưu xảy động đất (t=6s) (TH2) 80 Hình 4.35 Chuyển vị theo phương X đập (TH2) 80 Hình 4.36 Chuyển vị theo phương Y đập (TH2) 80 Hình 4.37 Kết biến dạng đập (TH2) .81 Hình 4.38 Hệ số ổn định mái hạ lưu Kmin Kminmin theo thời gian 81 Hình 4.39 Gia tốc theo phương ngang điểm quan sát đỉnh đập 81 Hình 4.40 Gia tốc theo phương ngang điểm quan sát thân đập 81 Hình 4.41 Gia tốc theo phương ngang điểm quan sát đáy đập .82 Hình 4.42 Mơ tốn Geoslope (TH3) 82 Hình 4.43 US tổng ban đầu theo phương Y (Y Total stress) kPa (TH3) 82 Hình 4.44 US hiệu ban đầu theo phương Y (Y Effective – Stress) kPa (TH3) 82 Hình 4.45 Ổn định mái hạ lưu trước xảy động đất (TH3) 83 Hình 4.46 Ổn định mái thượng lưu trước xảy động đất (TH3) 83 Hình 4.47 US tổng theo phương Y (Y Total stress) động đất kPa (TH3) .83 Hình 4.48 US hiệu theo phương Y (Y Effective – Stress) động đất kPa (TH3) 83 Hình 4.49 Phạm vi hóa lỏng thân đập 84 Hình 4.50 Biến dạng đập xảy động đất (TH3) 84 Hình 4.51 Ổn định mái hạ lưu xảy động đất (TH3) 84 Hình 4.52 Ổn định mái thượng lưu xảy động đất (TH3) 84 Hình 4.53 Kết tính thấm ổn định (TH4) 85 Hình 4.54 Kết tính thấm theo thời gian (TH4) 85 Hình 4.55 US tổng ban đầu theo phương Y (Y Total stress) kPa (TH4) 85 Hình 4.56 US hiệu ban đầu theo phương Y (Y Effective – Stress) kPa (TH4) 85 Hình 4.57 US tổng theo phương Y (Y Total stress) động đất kPa (TH4) .86 Hình 4.58 US hiệu theo phương Y (Y Effective – Stress) động đất kPa (TH4) 86 Hình 4.59 Phạm vi hóa lỏng ảnh hưởng động đất (TH4) 86 Hình 4.60 Ổn định mái thượng lưu chưa xảy động đất (TH4) 86 Hình 4.61 Ổn định mái thượng lưu xảy động đất (TH4) 87 Hình 4.62 Biến dạng đập xảy động đất (TH4) 87 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đề tài: Động đất thiên tai khốc liệt tự nhiên Nhiều thảm họa động đất gây giới lời cảnh tỉnh cho Có thể kể số thiệt hại động đất gây như: Trận động đất Thiểm Tây, Trung Quốc năm 1556 làm 80.000 người chết,Trận động đất Messina - Italia năm 1909 làm chết 160.000 người, trận động đất San Fernando California năm 1971 phá hủy nhiều cầu đường cao tốc phá hỏng đập đất Lower San Fernando, trận động đất Côbê - Nhật Bản 17/01/1995 làm chết 5.502 người, trận động đất Ấn Độ 26/01/2001 làm chết 20.023 người, trận động đất Đông Bắc Iran 26/12/2004 làm chết 31.884 người, trận động đất Bắc Sumtra, Inđônêxia, Thái Lan, Sri Lanka, Ấn Độ, Bănglađét 26/12/2004 làm chết 280.000 người, trận động đất Pakixtan, Ấn Độ 08/10/2005 làm chết 54.000 người, trận động đất kinh hoàng Tứ Xuyên Trung Quốc 12/05/2008 làm chết gần 10.000 người, trận động đất Abruzzo Italia ngày 05/4/2009 làm chết 280 người, gần thảm họa kép động đất – sóng thần Nhật Bản làm hư hỏng tồn cơng trình nhà cửa đặc biệt gây rị rỉ phóng xạ nhà máy điện hạt nhân Fukusima… Ở Việt Nam động đất chưa gây thiệt hại to lớn Tuy nhiên, thời gian gần thường xuyên xảy động đất gây sợ hãi dân chúng như: Động đất khu vực thủy điện Sơng Tranh 2…Nhìn chung, động đất gây hậu vô to lớn, động đất gây vỡ đập hồ chứa nước hậu lại nghiêm trọng Việt Nam nằm khu vực nhiệt đới gió mùa, để đảm bảo nguồn nước phục vụ sản xuất nông nghiệp, sinh hoạt, phát điện ngành kinh tế khác nhu cầu xây dựng hồ chứa nước lớn Để tạo nên hồ chứa nước phải xây dựng đập giữ nước như: đập đất, đập đá đổ, đập bê tơng trọng lực, đập bê tơng cốt thép,…trong đập đất chiếm tỷ lệ lớn Vì đề tài: “ Ổn định đập đất tác dụng tải trọng động đất, áp dụng tính tốn cho đập Bản Mồng” có ý nghĩa khoa học thực tiễn xây dựng cơng trình 77 Hình 4.21 Hệ số ổn định mái hạ lưu Kmin Kminmin theo t Gia toc tai diem dinh dap X-Acceleration (g) 0.2 0.1 -0.1 -0.2 10 Time (sec) Hình 4.22 Gia tốc theo phương ngang điểm quan sát đỉnh đập X-Acceleration (g) Gia toc tai diem than dap 0.2 0.15 0.1 0.05 -0.05 -0.1 -0.15 -0.2 Time (sec) Hình 4.23 Gia tốc theo phương ngang điểm quan sát thân đập X-Acceleration (g) Gia toc tai diem day dap Time (sec) Hình 4.24 Gia tốc theo phương ngang điểm quan sát đáy đập 10 78 X-Acceleration (g) 0.2 0.1 -0.1 -0.2 10 Time (sec) Hình 4.25 Biểu đồ gia tốc điểm quan sát 4.4.2 Trường hợp 2: Thượng lưu MNDBT 76.4 m, hạ lưu mực nước ứng với Qxả hoàn lưu 46,75 m, hệ thống nước khơng làm việc Hình 4.26 Kết tính thấm qua đập (TH2) Hình 4.27 Áp lực nước lỗ rống ban đầu (TH2) Hình 4.28 US tổng ban đầu theo phương Y (Y Total stress) kPa (TH2) 79 Hình 4.29 US hiệu ban đầu theo phương Y (Y Effective – Stress) kPa (TH2) Hình 4.30 US tổng theo phương Y (Y Total stress) động đất kPa (TH2) Hình 4.31 US hiệu theo phương Y (Y Effective – Stress) động đất kPa (TH2) Hình 4.32 Phạm vi hóa lỏng ảnh hưởng động đất (TH2) 80 Hình 4.33 Ổn định mái hạ lưu chưa xảy động đất (TH2) Hình 4.34 Ổn định mái hạ lưu xảy động đất (t=6s) (TH2) Hình 4.35 Chuyển vị theo phương X đập (TH2) Hình 4.36 Chuyển vị theo phương Y đập (TH2) 81 Hình 4.37 Kết biến dạng đập (TH2) Minimum Factor of Saf ety vs Time Factor of Saf ety vs Time 3.5 Slip Surface 113 Factor of Safety 2.5 Minimum Factor of Safety 2 1.5 1 10 10 Time (sec) Time (sec) Hình 4.38 Hệ số ổn định mái hạ lưu Kmin Kminmin theo thời gian Gia toc diem dinh dap X-Acceleration (g) 0.2 0.1 -0.1 -0.2 10 Time (sec) Hình 4.39 Gia tốc theo phương ngang điểm quan sát đỉnh đập Gia toc diem than dap X-Acceleration (g) Factor of Safety 0.2 0.15 0.1 0.05 -0.05 -0.1 -0.15 -0.2 Time (sec) Hình 4.40 Gia tốc theo phương ngang điểm quan sát thân đập 82 X-Acceleration (g) Gia toc diem chan dap Time (sec) Hình 4.41 Gia tốc theo phương ngang điểm quan sát đáy đập 4.4.3 Trường hợp 3: Đập vừa thi cơng xong Hình 4.42 Mơ tốn Geoslope (TH3) Hình 4.43 US tổng ban đầu theo phương Y (Y Total stress) kPa (TH3) Hình 4.44 US hiệu ban đầu theo phương Y (Y Effective – Stress) kPa (TH3) 83 Hình 4.45 Ổn định mái hạ lưu trước xảy động đất (TH3) Hình 4.46 Ổn định mái thượng lưu trước xảy động đất (TH3) Hình 4.47 US tổng theo phương Y (Y Total stress) động đất kPa (TH3) Hình 4.48 US hiệu theo phương Y (Y Effective – Stress) động đất kPa (TH3) 84 Hình 4.49 Phạm vi hóa lỏng thân đập Hình 4.50 Biến dạng đập xảy động đất (TH3) Hình 4.51 Ổn định mái hạ lưu xảy động đất (TH3) Hình 4.52 Ổn định mái thượng lưu xảy động đất (TH3) 85 4.4.4 Trường hợp 4: Trường hợp mực nước rút nhanh Hình 4.53 Kết tính thấm ổn định (TH4) Hình 4.54 Kết tính thấm theo thời gian (TH4) Hình 4.55 US tổng ban đầu theo phương Y (Y Total stress) kPa (TH4) Hình 4.56 US hiệu ban đầu theo phương Y (Y Effective – Stress) kPa (TH4) 86 Hình 4.57 US tổng theo phương Y (Y Total stress) động đất kPa (TH4) Hình 4.58 US hiệu theo phương Y (Y Effective – Stress) động đất kPa (TH4) Hình 4.59 Phạm vi hóa lỏng ảnh hưởng động đất (TH4) Hình 4.60 Ổn định mái thượng lưu chưa xảy động đất (TH4) 87 Hình 4.61 Ổn định mái thượng lưu xảy động đất (TH4) Hình 4.62 Biến dạng đập xảy động đất (TH4) Bảng 4.6 Bảng tổng hợp kết tính tốn ổn định đập Bản Mồng Trường hợp TH1 K Khi chưa động đất K Khi xảy động đất TL HL TL HL 2,068 2,230 1,866 1,150 1,715 TH2 TH3 1,854 TH4 1,066 2,227 1,092 1,381 0,914 1,470 Hóa lỏng Hóa lỏng phạm vi mái thượng lưu Hóa lỏng phạm vi mái thượng lưu hạ lưu Khơng hóa lỏng Hóa lỏng phạm vi mái thượng lưu 88 Nhận xét: Dựa kết phân tích ta có nhận xét: - Ứng suất tổng gần không thay đổi trước sau động đất, ứng suất hiệu có xu hướng giảm dẫn đến giảm khả chịu tải đất; - Khả hóa lỏng xảy lớp 2b + Trường hợp hệ thống nước bình thường: vùng hóa lỏng xuất lớp đất gia tải 2b phía thượng lưu Điều lý giải phía mái thượng lưu đất ln trạng thái bão hòa nước, tác dụng tải trọng động, áp lực nước lỗ rỗng tăng cao làm giảm khả chịu tải vật liệu + Trường hợp hệ thống nước làm việc khơng bình thường: vùng hóa lỏng xuất lớp 2b phía hạ lưu Ngun nhân hệ thống nước bị hỏng, đường mược nước thân đập dâng cao làm lớp đất phía hạ lưu đập bão hịa nước, tác dụng tải trọng động đất áp lực nước lỗ rỗng tăng cao làm giảm khả chịu tải vật liệu + Trường hợp 3: Không xuất phạm vi hóa lỏng lúc hồ chưa tích nước, thân đập khơng bị bảo hịa nước + Trường hợp 4: Phạm vi hóa lỏng xuất mái thượng lưu đập Trong trường hợp xét kết tính tốn cho thấy mái đập đảm bảo điều kiện làm việc ổn định trường hợp Trường hợp mái hạ lưu ổn định, trường hợp mái thượng lưu ổn định Trong tiêu chuẩn thiết kế tại, khơng u cầu tính tốn ổn định mái thượng lưu trường hợp xảy đồng thời việc rút nước nhanh động đất Tuy nhiên điều thực tế xảy ra, cần nên xem xét đánh giá Kiến nghị: Không nên sử dụng lớp đất 2b phía mái hạ lưu cơng trình, nên sử dụng loại đất có khả chống hóa lỏng 2c 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Việc xây dựng đập tạo hồ chứa giới nước ta, đập đất đóng vai trị quan trọng ưu điểm kỹ thuật kinh tế Tuy nhiên việc xây dựng đòi hỏi số vấn đề kỹ thuật liên quan đến đảm bảo chất lượng thi cơng, chất lượng thiết kế móng đập Đối với đập đất xây dựng vùng chịu ảnh hưởng thường xuyên động đất, việc nghiên cứu ảnh hưởng động đất đến cơng trình cần thiết - Dựa kết nghiên cứu bố trí vật liệu có tính hóa lỏng cơng trình chịu tải trọng động đất với gia tốc a=0,1746g Kết cho thấy:  Vùng hóa lỏng thường xuất phần mái thượng lưu mái hạ lưu;  Vùng bão hịa có xu hướng xuất mép đập phía bên đập;  Càng lên cao khả hóa lỏng đất dễ xảy  Đối với đập, phạm vi hóa lỏng có xu xuất vị trí phía chân mái thượng hạ lưu đập phần nằm phía thân đập - Dựa kết nghiên cứu ảnh hưởng bề rộng đỉnh đập với đập có chiều cao 30m, 50m 70m điều kiện cơng trình chịu tải trọng động đất với gia tốc a=0,6g Kết cho thấy bề rộng đỉnh đập lớn phạm vi hóa lỏng cảng giảm Do đập vùng chịu ảnh hưởng động đất đáng kể cần thiết kế cơng trình có bề rộng đỉnh đập lớn so với cơng trình khơng chịu ảnh hưởng tải trọng động đất - Phân tích ổn định đập Bản Mồng với gia tốc động đất a=0,1746g Kết phân tích cho thấy: + Phạm vi hóa lỏng xảy vị trí nằm đường bão hịa thân đập + Phạm vi hóa lỏng có xu hướng phát triển phía mái trước phát triển vào thân đập; + Càng lên cao khả hóa lỏng dễ xảy ra; 90 + Trong luận văn tác giả tính tốn đánh giá ổn định cơng trình đập Bản Mồng Kết tính tốn cho thấy đập làm việc ổn định trường hợp Trường hợp kết cho thấy mái thượng lưu hạ lưu đập ổn định Kiến nghị cần có biện pháp xử lý lớp 2b phía mái thượng lưu hạ lưu đập Những hạn chế: - Trong luận văn tác giả xây dựng toán phẳng để tính tốn ổn định đập tác dụng tải trọng động đất - Do hạn chế kết thí nghiệm vật liệu tác giả sử dụng số hàm cung cấp sẵn phần mềm để dùng cho việc tính tốn Do kết đánh giá cịn chưa xác điều kiện thực tế cơng trình Kiến nghị - Việt Nam ghi nhận trận động đất lớn động đất Điện Biên (năm 1935) với cường độ 6,75 độ Richter xảy đới đứt gãy sông Mã Trận lớn thứ hai động đất Tuần Giáo (năm 1983), với cường độ 6,8 độ Richter, xảy đới đứt gãy Sơn La Ngoài ra, vùng khơi Nam Trung Bộ (năm 1923) xảy động đất 6,1 độ Richter (thuộc vùng biển vũng Tàu, Phan Thiết) Trong năm gần số lượng trận động đất có xu hướng tăng việc xem xét đánh giá ảnh hưởng động đất lên công trình thiết kế nhằm tránh hậu đáng tiếc xảy cần thiết - Trong luận văn tác giả sử dụng phần mềm Geoslope để đánh giá ổn định cơng trình tác dụng tải trọng động đất Trong tập trung đánh giá ảnh hưởng việc bố trí miền vật liệu có tính hóa lỏng ảnh hưởng bề rộng đỉnh đập Việc ứng dụng phần mềm vào thiết kế cơng trình cần thiết Tuy nhiên quy trình sử dụng phần mềm chưa quy định cụ thể, kết thí nghiệm phục vụ tính tốn cịn hạn chế, việc thực dựa nhiều vào kinh nghiệm người thiết kế Điều dẫn đến khó khăn trọng việc đánh giá kết thiết kế, đề nghị nên có quy định chi tiết cụ thể việc sử dụng số phần mềm chun dùng thiết kế cơng trình 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Công ty CP tư vấn xây dựng Thủy Lợi (HEC2), Hồ sơ thiết kế vẽ thi công Hồ chứa nước Bản Mồng (Nghệ An) Phạm Khắc Dương, Nghiên cứu chế hóa lỏng động đất đập vật liệu địa phương PGS.TS Trần Đình Hịa, KS Bùi Mạnh Duy - Hóa lỏng động đất phương pháp đánh giá khả hóa lỏng cơng trình chống ngập thành phố HCM Nguyễn Cơng Mẫn (2003), “Bài giảng khái quát động đất”, Đại học Thủy Lợi PGS.TS Nguyễn Hồng Nam, Lê Văn Tâm, Nguyễn Thái Hương, Nguyễn Văn Kiểu (2011), “Nghiên cứu khả hóa lỏng đê hữu Hồng động đất Nguyễn Cảnh Thái (2006), “Bài giảng thiết kế đập vật liệu địa phương”, Đại học Thủy Lợi TCXDVN 375-2006, Thiết kế cơng trình chịu động đất TCVN 9386:2012, Thiết kế cơng trình chịu động đất TCVN 285-2002, Cơng trình thủy lợi – quy định chủ yếu thiết kế 10 14TCN 157-2005, Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn Tiếng Anh 11 A thesis submitted to the graduate school of natural and applied sciences of middle east technical university by Berna Unutmaz 12 Dynamic Modeling with QUAKE/W 2007 An Engineering Methodology Third Edition, March 2008 13 Kramer, Steven L 1996 Geotechnical Earthquake Engineering Prentice Hall 14 Preliminary Observations of the Fujinuma Dam Failure Following the March 11, 2011 Tohoku Offshore Earthquake, Japan by Leslie F Harder, Jr, Keith I Kelson, Tadahiro Kishida, and Robert Kayen 15 Ross W Boulanger, Soil Liquefaction During Earthquakes – The Cliffs Notes Version 16 Raghvendra Singh, Debasis Roy, Sudhir K Jain, Investigation of Liquefaction Failure in Earthen Dams during Bhuj Earthquake 17 Soil Liquefaction During Earthquakes – The Cliffs Notes Version by Ross W Boulanger ... dựng đập giữ nước như: đập đất, đập đá đổ, đập bê tông trọng lực, đập bê tông cốt thép,…trong đập đất chiếm tỷ lệ lớn Vì đề tài: “ Ổn định đập đất tác dụng tải trọng động đất, áp dụng tính tốn cho. .. Bảng 4.4 Thành phần hạt lượng lọt qua sàng lũy tích (%) 69 Bảng 4.5 Trường hợp tính tốn thấm ổn định đập chịu tải trọng động đất 70 Bảng 4.6 Bảng tổng hợp kết tính tốn ổn định đập Bản Mồng. .. Ứng xử đất tác dụng tải trọng động đất 25 1.4.1 Nguyên nhân phá hoại đập đất tác dụng tải trọng động đất: 25 1.4.2 Hiện tượng hóa lỏng đất, cát: 26 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TIẾP