Nghiên cứu giải pháp xử lý thấm qua đập đất áp dụng cho công trình hồ chứa nước hội khánh, tỉnh bình định

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ XUÂN VŨ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ THẤM QUA ĐẬP ĐẤT – ÁP DỤNG CHO CƠNG TRÌNH HỒ CHỨA NƯỚC HỘI KHÁNH TỈNH BÌNH ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ XUÂN VŨ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ THẤM QUA ĐẬP ĐẤT – ÁP DỤNG CHO CƠNG TRÌNH HỒ CHỨA NƯỚC HỘI KHÁNH TỈNH BÌNH ĐỊNH Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng Cơng trình thủy Mã số: 8580202 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ HUY CÔNG Đà Nẵng - Năm 2018 Luận văn thạc sĩ Trang i LỜI CAM ĐOAN Tôi tên: LÊ XUÂN VŨ Tôi xin cam đoan luận văn thân làm Các số liệu trích dẫn, kết nghiên cứu Luận văn trung thực Những số liệu kết nghiên cứu có sử dụng luận văn trích dẫn theo quy định HỌC VIÊN LÊ XUÂN VŨ Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ Luận văn thạc sĩ Trang ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I MỤC LỤC II TÓM TẮT IV ABSTRACT IV DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT V DANH MỤC CÁC BẢNG VI DANH MỤC CÁC HÌNH VII PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết Đề tài: II Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu: III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: IV Kết đạt được: CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ THẤM QUA ĐẬP ĐẤT 1.1 Khái quát chung tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Việt Nam 1.2 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương Bình Định 1.3 Tổng quan hư hỏng đập vật liệu địa phương 14 1.3.1 Đặc điểm cố cơng trình thủy lợi 14 1.3.2 Một số cố cơng trình thấm qua thân đập gây vỡ đập điển hình, nguyên nhân giải pháp khắc phục 15 1.4 Các kết nghiên cứu thiết kế đập vật liệu địa phương Bình Định 20 1.5 Kết luận chương I 23 CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ THẤM QUA ĐẬP 25 2.1 Lý thuyết tính tốn thấm 25 2.1.1 Lý thuyết chung thấm qua cơng trình đất 25 2.1.2 Tính thấm theo phương pháp lý luận 33 2.1.3 Giới thiệu phần mềm tính toán GeoStudio 2007 37 2.2 Các giải pháp chống thấm cho thân đập đất 39 2.2.1 Giải pháp chống thấm tường nghiêng sân phủ 39 2.2.2 Giải pháp chống thấm tường nghiêng chân 42 2.2.3 Giải pháp chống thấm tường lõi mềm kết hợp với chân 43 2.2.4 Giải pháp chống thấm tường cừ chống thấm 43 Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ Luận văn thạc sĩ Trang iii 2.2.5 Giải pháp chống thấm khoan (khoan truyền thống) 45 2.2.6 Giải pháp chống thấm công nghệ khoan cao áp 46 2.2.7 Giải pháp chống thấm tường hào Bentonite 48 2.3 Cơ sở phân tích lựa chọn phương pháp hợp lý 49 2.3.1 Đặt vấn đề 49 2.3.2 Yêu cầu: 50 2.3.3 Tiêu chí lựa chọn: 50 2.4 Kết luận chương 50 CHƯƠNG GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM HỢP LÝ CHO ĐẬP ĐẤT CỦA HỒ CHỨA NƯỚC HỘI KHÁNH 51 3.1 Đánh giá trạng 51 3.1.1 Giới thiệu chung hồ chứa nước Hội Khánh 51 3.1.2 Hiện trạng hư hỏng xuống cấp đập Hội Khánh 57 3.1.3 Kiểm tra khả ổn định đập trạng 60 3.2 Đề suất giải pháp chống thấm cho đập đất hồ chứa Hội Khánh 65 3.2.1 Đề xuất phương án chống thấm 65 3.3 Tính tốn thấm ổn định đập đất cho phương án chọn 68 3.3.1 Các tiêu tính tốn 68 3.3.2 Kết tính tốn 70 3.4 Phân tích chọn phương án chống thấm hợp lý 71 3.4.1 Phân tích ưu nhược điểm phương án 71 3.4.2 Giá trị kinh tế phương án chống thấm 72 3.5 Tính tốn ổn định đập đất cho phương án chọn 73 3.6 Kết luận chương 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 Các kết đạt luận văn 77 Một số điểm tồn 77 Hướng tiếp tục nghiên cứu 77 Kiến nghị 78 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ Luận văn thạc sĩ Trang iv TĨM TẮT Hiện tỉnh Bình Định có 165 đập hồ chứa nước thủy lợi, hồ phần lớn xây dựng từ năm 80 Theo thống kê đập bị xuống cấp nghiêm trọng, mặt đập, mái thượng hạ lưu chưa gia cố, thân móng đập bị thấm nước, cống lấy nước bị rị rỉ, tràn xả lũ bị xói lở chưa gia cố, lòng hồ bị bồi lấp nên khả trữ nước khả đảm bảo an toàn hồ đập thấp Trong luận văn tác giả nghiên cứu nghiên cứu sở khoa học giải pháp chống thấm cho đập đất đập đất Tác giả đề xuất giải pháp chống thấm cho dạng mặt cắt đập điển hình Bình Định nói chung áp dụng cho trường hợp đập đất Hội Khánh nói riêng Phần mềm Geostudio tác giả sử dụng để hỗ trợ tính toán thấm ổn định đập Kết luận văn tài liệu tham khảo cho nhà tư vấn quan quản lý ngành địa phương Abstract At present, There are more than 165 irrigation reservoirs in Binh Dinh province has which have been largely built since the 1980s According to statistics, dams have been severely degraded, upper and downstream surface was not being reinforced, dam foundation was leaking, the reservoir bed was filled by sediment so the capacity of water storage and the ability to ensure the safety of the dam was low In this thesis, the author has studied the waterproofing solution for earth dam The author proposed a waterproofing solution for the typical cross sections in Binh Dinh in general and applied to the case of Hoi Khanh dam in particular Geostudio software is also used to assist in calculating permeability and stability of earth dam The results of this thesis will be a reference for local consultants Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ Luận văn thạc sĩ Trang v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÍ HIỆU: P(%) Tần suất CÁC CHỮ VIẾT TẮT: MNC MNDBT MNLNTK MNLNTK MNLCH MNTL MNHL PA1 PA2 Mực nước chết Mực nước dâng bình thường Mực nước lớn thiết kế Mực nước lớn kiểm tra Mực nước lũ cực hạn Mực nước thượng lưu Mực nước hạ lưu Phương án Phương án Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ Luận văn thạc sĩ Trang vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1 Số lượng đập vật liệu địa phương nước giới Bảng 3-1 Thông số kỹ thuật hồ Hội Khánh [16] 52 Bảng 3-2 Bảng tổng hợp tiêu lý đất vật liệu đắp đập 56 Bảng 3-3 Kết tính lưu lượng thấm đơn vị Gradient thấm cho 02 phương án 70 Bảng 3-4 Các trường hợp tính toán ổn định đập đất 73 Bảng 3-5 Kết tính tốn ổn định đập phương án chọn 74 Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ Luận văn thạc sĩ Trang vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1-1 Biểu đồ phân bố hồ đập lớn giới Hình 1-2 Đập Nurek Tajikistan cao 310m, đập đất cao giới Hình 1-3 Biểu đồ tỷ lệ phân bố hồ đập lớn Việt Nam Hình 1-4 Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ theo dung tích Việt Nam Hình 1-5 Một số hình ảnh xây dựng đập đất nước Hình 1-6 Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ đập theo dung tích 10 Hình 1-7 Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ đập theo chiều cao 10 Hình 1-8 Biểu đồ tỷ lệ xây dựng hồ chứa qua giai đoạn từ 1975 đến 11 Hình 1-9 Biểu đồ tỷ lệ hồ chứa hư hỏng cần sửa chữa, nâng cấp Bình Định 11 Hình 1-10 Biểu đồ tỷ lệ dạng hư hỏng đập đất 12 Hình 1-11 Biểu đồ tỷ lệ dạng hư hỏng cống lấy nước 12 Hình 1.12 Một số hình ảnh hư hỏng đập đất Bình Định [3] 14 Hình 1-13 Thiệt hại vỡ đập South Fork (Pensylvania, Hoa Kỳ, 1889) (nguồn Internet) 15 Hình 1-14 Hồ Suối Hành sau sửa chữa xong 16 Hình 1.15 Hồ Suối Trầu sau sửa chữa xong 17 Hình 1-16 Sự cố vỡ đập Am Chúa – Khánh Hòa 18 Hình 1-17 Sự cố vỡ đập Z20 (KE 2/20 REC) 19 Hình 1-18 Đập Chánh Hùng; chống thấm tường nghiêng sân phủ đất 21 Hình 1-19 Đập Hóc Thánh; chống thấm tường nghiêng, chân thượng lưu 22 Hình 1-20 Đập Cẩn Hậu (đập hai khối) 22 Hình 1-21 Đập Suối Đuốc; đập hai khối 23 Hình 1-22 Đập Ơng Lành (đập nhiều khối) 23 Hình 1-23 Thi công chân khay chống thấm – đập Trong Thượng 23 Hình 2-1 Các loại phần tử 38 Hình 2-2 Minh họa phân tích ổn định theo phương pháp cân giới hạn 39 Hình 2-3 Mặt cắt ngang đập có tường nghiêng chống thấm kết hợp sân phủ đất có hệ số thấm nhỏ 39 Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ Luận văn thạc sĩ Trang viii Hình 2-4 Mặt cắt ngang đập có tường nghiêng chống thấm vải địa kỹ thuật (Bentomat) – Cơng trình Hồ chứa nước Sông Biêu, Ninh Thuận 41 Hình 2-5 Mặt cắt ngang đập có tường nghiêng chống thấm bê tơng – Cơng trình Hồ chứa suối nước ngọt, Ninh Thuận 42 Hình 2-6 Giải pháp chống thấm tường nghiêng, chân thượng lưu 42 Hình 2-7 Giải pháp tường cừ kết hợp với tường nghiêng chân 44 Hình 2-8 Giải pháp tường cừ kết hợp với tường lõi + chân 45 Hình 2-9 Thi công cừ BTCT ứng suất trước 45 Hình 2-10 Khoan xử lý 46 Hình 2-11 Sơ đồ ngun lý Cơng nghệ Jet-grouting 47 Hình 2-12 Mặt cắt ngang đập nhiều khối, chống thấm hào bentonite (Hồ chứa nước Ia M’Láh, Gia Lai) 48 Hình 2-13, Thi cơng tường hào bentonite 49 Hình 3-1 Bản đồ vị trí cơng trình 51 Hình 3-2 Lòng hồ chứa nước Hội Khánh 53 Hình 3-3: Thấm thành dòng mái hạ lưu hồ Hội Khánh [3] 58 Hình 3-4: Thấm thành dịng chân mái hạ lưu hồ Hội Khánh [3] 59 Hình 3-5 Mặt cắt D9 (Hiện trạng) 61 Hình 3-6 Dịng thấm qua đập đất, mặt cắt D9 (hiện trạng) 61 Hình 3-7 Cột nước tổng mặt cắt D9 (hiện trạng) 62 Hình 3-8 Tính tốn Gradient qua đập đất mặt cắt D9(hiện trạng) 62 Hình 3-9 Kết tính tốn ổn định mặt cắt D9(hiện trạng) 63 Hình 3-10 Mặt cắt D5 – tường nghiêng kết hợp với sân phủ 66 Hình 3-11 Mặt cắt D9 – tường nghiêng kết hợp với sân phủ 67 Hình 3-12 Mặt cắt D12 – tường nghiêng kết hợp với sân phủ 67 Hình 3-13 Mặt cắt D5 – tường nghiêng kết hợp với chân khay thượng lưu 67 Hình 3-14 Mặt cắt D9 – tường nghiêng kết hợp với chân khay thượng lưu 67 Hình 3-15 Mặt cắt D12 – tường nghiêng kết hợp với chân khay thượng lưu 67 Hình 3-16 Mặt cắt dọc đập Hội Khánh 69 Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ ... bảo làm việc ổn định cơng trình xây dựng đặc biệt cơng trình hồ chứa Đề tài ? ?Nghiên cứu giải pháp xử lý thấm qua đập đất - Áp dụng cho cơng trình hồ chứa nước Hội Khánh, tỉnh Bình Định? ?? tập trung... Lựa chọn giải pháp hợp lý cho việc xử lý thấm qua đập đất Hồ chứa nước Hội khánh, tỉnh Bình Định III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: a) Cách tiếp cận: - Thông qua việc nghiên cứu cố đập, tài... dẫn đến cố thấm qua đập Cơ sở khoa học thực tiễn giải pháp xử lý thấm qua đập đất, ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng giải pháp; Tính tốn biện pháp xử lý đảm bảo ổn định thấm cho đập đất phần mềm