Nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực nước lỗ rỗng tới ổn định đập vật liệu địa phương

MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở VIỆT NAM VÀ VÙNG DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG 1.1 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở VIỆT NAM 1.2 TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG VIỆT NAM 1.2.1 Địa hình địa chất 1.2.2 Khí hậu thời tiết 1.2.3 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương 1.3 TÌNH HÌNH MƯA LŨ Ở MIỀN TRUNG VIỆT NAM 1.3.1 Diễn biến bão 1.3.2 Diễn biến lũ 11 1.3.3 Diễn biến trượt lở đất 11 1.3.4 Ảnh hưởng bão 12 1.3.5 Ảnh hưởng lũ .13 1.3.6 Ảnh hưởng trượt lở đất 13 1.4 TÍNH CẤP THIẾT VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 14 1.4.1 Tính cấp thiết đề tài 14 1.4.2 Nội dung nghiên cứu đề tài 15 1.4.3 Tình hình nghiên cứu ổn định cục đập vật liệu địa phương ảnh hưởng mưa lũ 15 1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 16 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 17 2.1 SỰ HÌNH THÀNH DỊNG THẤM KHƠNG ỔN ĐỊNH TRONG THÂN ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 17 2.2 PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA DỊNG THẤM KHƠNG ỔN ĐỊNH 17 2.2.1 Các phương pháp nghiên cứu thấm không ổn định 17 2.2.1.1 Phương pháp giải tích 17 2.2.1.2 Phương pháp thí nghiệm thấm khe hẹp 17 2.2.1.3 Phương pháp thí nghiệm tương tự điện−thủy động lực học 20 2.2.1.4 Phương pháp mơ hình số 21 2.2.2 Cơ sở lý thuyết phương trình vi phân thấm không ổn định 22 2.2.3 Phương trình vi phân dịng thấm khơng ổn định cho đất bão hịa 23 2.2.4 Giải tốn thấm theo phương pháp phần tử hữu hạn 26 2.3 TRƯỜNG ỨNG SUẤT HIỆU QUẢ, ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG TỚI SỨC CHỊU TẢI CỦA CỐT ĐẤT 27 2.3.1 Đặt vấn đề 27 2.3.2 Ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng tới sức chịu tải cốt đất 28 2.3.3 Tình hình nghiên cứu tính tốn áp lực lỗ rỗng nước Việt Nam 30 2.3.4 Các phương pháp tính áp lực kẽ rỗng 32 2.3.4.1 Phương pháp thực nghiệm (hay gọi phương pháp đường cong nén ép) 32 2.3.4.2 Phương pháp lý thuyết cố kết .33 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 37 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CỤC BỘ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG CÓ ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG 38 3.1 NGHIÊN CỨU DỊNG THẤM KHƠNG ỔN ĐỊNH CỦA ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG THEO THỜI GIAN 38 3.1.1 Tác hại dòng thấm không ổn định vật liệu địa phương mực nước thượng lưu thay đổi 38 3.1.2 Địa chất 39 3.1.3 Mặt cắt tính tốn 40 3.1.4 Trường hợp tính tốn 40 3.1.5 Kết tính tốn 41 3.2 NGHIÊN CỨU TRƯỜNG ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG VÀ ỔN ĐỊNH CỤC BỘ TRONG THÂN ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG 43 3.2.1 Các trạng thái nguy hiểm 43 3.2.2 Nghiên cứu trường ứng suất biến dạng thân đập vật liệu địa phương theo thời gian 44 3.3 NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP KHI XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG 48 3.3.1 Nghiên cứu ổn định mái đập có xét đến ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng cho trường hợp 1: 48 3.3.2 Nghiên cứu ổn định mái đập có xét đến ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng cho trường hợp 2: 53 3.3.3 Nghiên cứu ổn định mái đập có xét đến ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng cho trường hợp 3: 57 3.3.4 Nghiên cứu ổn định mái đập có xét đến ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng cho trường hợp 4: 61 3.3.5 Nghiên cứu ổn định mái đập có xét đến ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng cho trường hợp 5: 66 3.4 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 70 3.4.1 Ảnh hưởng mực nước hồ tới an toàn đập 71 3.4.2 Ảnh hưởng tốc độ rút nước tới an toàn đập 72 3.4.3 Ảnh hưởng độ thấm khối đất thượng lưu đập với diễn biến hồ 74 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 76 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 78 CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯƠC CỦA LUẬN VĂN 78 HƯỚNG TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU 78 THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Tổng hợp số lượng hồ chứa nước (đến năm 2002) Bảng 1-2: Một số hồ đập lớn Việt Nam (Theo thứ tự chiều cao đập) Bảng 1-3 Thống kê số đập đất khu vực miền Trung Bảng1-4 Nguồn gốc số XTNĐ (1954-2007) đổ vào tiểu vùng 10 Bảng 1-5 Đặc trưng gió cực đại địa điểm đặc trưng bão đổ (19782008) 10 Bảng 2-1: So sánh tương tự thông số dòng thấm dòng điện 20 Bảng 3-1:Các tiêu lý vật liệu 39 THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Hư hỏng mái đập thượng lưu mưa lũ 15 Hình 2-1: Xác minh thực nghiệm Định luật thấm Darcy cho dịng thấm nước qua đất khơng bão hòa (theo Chids Collis−Goerge) 23 Hình 2-2: Dịng thấm qua phân tố đất 23 Hình 2-3: Mơ hình thí nghiệm 28 Hình 2-4: Mẫu đất bão hòa nước 28 Hình 2-5: Quá trình ép nước ngồi đất bão hịa nước 29 Hình 3-1: Mặt cắt tính tốn 40 Hình 3-2: Áp lực nước lỗ rỗng TH1 41 Hình 3-3: Áp lực nước lỗ rỗng TH2 41 Hình 3-4: Áp lực nước lỗ rỗng TH3 42 Hình 3-5: Áp lực nước lỗ rỗng TH4 42 Hình 3-6: Áp lực nước lỗ rỗng TH5 42 Hình 3-7: Ứng suất hiệu max t=0.00 ngày (TH1) .44 Hình 3-8: Ứng suất hiệu t=0.00 (TH1) 44 Hình 3-9: Ứng suất hiệu max t=0.50 ngày (TH1) .45 Hình 3-10: Ứng suất hiệu t=0.50 ngày (TH1) 45 Hình 3-11: Ứng suất hiệu max t=1.00 ngày (TH1) 45 Hình 3-12: Ứng suất hiệu t=1.00 ngày (TH1) 45 Hình 3-13: Ứng suất hiệu max t=1.50 ngày (TH1) 46 Hình 3-14: Ứng suất hiệu t=1.50 ngày (TH1) 46 Hình 3-15: Ứng suất hiệu max t=2.00 ngày (TH1) 46 Hình 3-16: Ứng suất hiệu t=2.00 ngày (TH1) 46 Hình 3-17: Ứng suất hiệu max t=2.50 ngày (TH1) 47 Hình 3-18: Ứng suất hiệu t=2.50 ngày (TH1) 47 Hình 3-19: Ứng suất hiệu max t=3.00 ngày (TH1) 47 Hình 3-20: Ứng suất hiệu t=3.00 ngày (TH1) .47 Hình 3-21: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.00 ngày) 48 Hình 3-22: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.25 ngày) 49 Hình 3-23: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.50 ngày) 49 Hình 3-24: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.75 ngày) 49 Hình 3-25: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.00 ngày) 50 Hình 3-26: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t=1.25 ngày) .50 Hình 3-27: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.50 ngày) 50 Hình 3-28: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.75 ngày) 51 Hình 3-29: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.00 ngày) 51 Hình 3-30: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.25 ngày) 51 Hình 3-31: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( 2.50 ngày) 52 Hình 3-32: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.75 ngày) 52 Hình 3-33: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=3.0 ngày) 52 Hình 3-34: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.00 ngày) 53 Hình 3-35: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.125 ngày) 53 Hình 3-36: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.25 ngày) 53 Hình 3-37: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.375 ngày) 54 Hình 3-38: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.50 ngày) 54 Hình 3-39: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.675 ngày) 54 Hình 3-40: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.75 ngày) 55 Hình 3-41: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.875 ngày) 55 Hình 3-42: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.0 ngày) 55 Hình 3-43: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.125 ngày) 56 Hình 3-44: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.50 ngày) 56 Hình 3-45: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.375 ngày) 56 Hình 3-46 : Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.50 ngày) 57 Hình 3-47 : Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.00 ngày) 57 Hình 3-48: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.50 ngày) 57 Hình 3-49 : Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.00 ngày) 58 Hình 3-50: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.50 ngày) 58 Hình 3-51: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.00 ngày) 58 Hình 3-51: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.50 ngày) 59 Hình 3-52: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=3.00 ngày) 59 Hình 3-53: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=3.50 ngày) 59 Hình 3-54: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=4.00 ngày) 60 Hình 3-55: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 4.50 ngày) 60 Hình 3-56: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t=5.00 ngày) .60 Hình 3-57: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=5.50 ngày) 61 Hình 3-58: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=6.00 ngày) 61 Hình 3-59: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t=0.00 ngày) .62 Hình 3-60: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.25 ngày) 62 Hình 3-61: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t=0.50 ngày) .62 Hình 3-62: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.75 ngày) 63 Hình 3-63: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.00 ngày) 63 Hình 3-64: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.25 ngày) 63 Hình 3-65: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.50 ngày) 64 Hình 3-66: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.75 ngày) 64 Hình 3-67: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.00 ngày) 64 Hình 3-68: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.25 ngày) 65 Hình 3-69: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.50 ngày) 65 Hình 3-70: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.75 ngày) 65 Hình 3-71: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t=2.75 ngày) .66 Hình 3-72: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t=0.00 ngày) .66 Hình 3-73: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t= 0.25 ngày) 66 Hình 3-74: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 0.50 ngày) 67 Hình 3-75: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 0.75 ngày) 67 Hình 3-76: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t= 1.00 ngày) 67 Hình 3-77: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t= 1.25 ngày) 68 Hình 3-79: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 1.50 ngày) 68 Hình 3-80: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 1.75 ngày) 68 Hình 3-81: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.00 ngày) 69 Hình 3-82: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t= 2.25ngày) .69 Hình 3-83: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 2.50 ngày) 69 Hình 3-84: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 2.75ngày) 70 Hình 3-85: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 3.00ngày) 70 Hình 3-86: Quan hệ mực nước hồ hệ số ổn định 71 Hình 3-87: Quan hệ mực thời gian hệ số ổn định 71 Hình 3-88: Quan hệ mực nước hồ hệ số ổn định 73 Hình 3-89: Quan hệ mực nước hồ hệ số ổn định 73 Hình 3-90: Quan hệ mực nước hồ hệ số ổn định 74 Hình 3-91: Quan hệ mực nước hồ hệ số ổn định 75 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong q trình xây dựng q trình hồ tích nước, đập vật liệu địa phương luôn chịu tải trọng thay đổi Dưới tác dụng tải trọng ngoài, ứng lực hạt đất ứng lực nước đất không ngừng thay đổi Sự thay đổi hoàn toàn phụ thuộc vào việc phân tán áp lực nước lỗ rỗng Khi áp lực vượt qua thấm ổn định, áp lực nước lỗ rỗng bắt đầu triệt tiêu Tải trọng truyền vào hạt đất dẫn đến đất bị nén lại tới độ ổn định Toàn trình gọi trình cố kết Mục đích q trình phân tích cố kết hiểu rõ biến đổi trình thấm áp lực lỗ rỗng đập có tính dính Đồng thời hiểu rõ q trình lún theo thời gian đập Vấn đề có ý nghĩa việc đánh giá ổn định đập Trong điều kiện biến đổi khí hậu, tình hình diễn biến thời tiết có nhiều bất thường, bão lũ thường xuyên xảy vượt tần suất dẫn đến điều kiện làm việc cơng trình Thủy lợi nói chung đập vật liệu địa phương không tuân theo quy luật thiết kế Hàng loạt cố hư hỏng mái đê đập sau mưa lũ kéo dài tượng hư hỏng dòng thấm phát sinh qua thân đập ảnh hưởng đến điều kiện an toàn làm việc hồ Chính từ điều kiện này, đề tài đề xuất sâu nghiên cứu diễn biến dòng thấm thân đập có xét đến ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng nhằm đánh giá tính hình diễn biến dịng thấm ổn định, thấm khơng ổn định thân đập để đánh giá ổn định cục thấm, ổn định tổng thể thấm ổn định tổng thể đập vật liệu địa phương Thông qua đưa tranh tổng thể diến biến dòng thấm thân đập thay đổi trường ứng suất hiệu đập điều kiện làm việc khác nhau, từ có đánh giá an tồn đập điều kiện biến đổi khí hậu tồn cầu Nội dung nghiên cứu đề tài Nghiên cứu dịng thấm khơng ổn định thân đập vật liệu địa phương tác dụng mưa lớn kéo dài khu vực miền trung Việt Nam Nghiên cứu trường ứng suất biến dạng, áp lực nước lỗ rỗng thân đập vật liệu địa phương điều kiện dịng thấm ổn định dịng thấm khơng ổn định Từ đánh giá mức độ an tồn cục bộ, an toàn tổng thể đập vật liệu địa phương Nghiên cứu ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng thân đập tới ổn định mái đập sau lũ điều kiện xảy mưa lũ kéo dài Phạm vi nghiên cứu đề tài Phạm vi nghiên cứu: Tập trung nghiên cứu với đập vật liệu địa phương Mục tiêu đề tài Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng yếu tố: áp lực nước lỗ rỗng đến an toàn ổn định đập vật liệu địa phương Cách tiếp cận nghiên cứu Thu thập, nghiên cứu tài liệu cơng trình thực tế: tiêu lý vật liệu đất, hình dạng kích thước đê, chiều sâu cột nước thượng lưu, địa chất Tiếp cận với lý thuyết phần tử hữu hạn để phân tích giải toán áp lực nước lỗ rỗng Ứng dụng phần mềm: Geo-Slope version 7, tính tốn áp lực nước lỗ rỗng 65 Hình 3-68: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.25 ngày) Hình 3-69: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.50 ngày) Hình 3-70: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.75 ngày) 66 Hình 3-71: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t=2.75 ngày) 3.3.5 Nghiên cứu ổn định mái đập có xét đến ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng cho trường hợp 5: Hình 3-72: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t=0.00 ngày) Hình 3-73: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t= 0.25 ngày) 67 Hình 3-74: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 0.50 ngày) Hình 3-75: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 0.75 ngày) Hình 3-76: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t= 1.00 ngày) 68 Hình 3-77: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t= 1.25 ngày) Hình 3-79: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 1.50 ngày) Hình 3-80: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 1.75 ngày) 69 Hình 3-81: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.00 ngày) Hình 3-82: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu (t= 2.25ngày) Hình 3-83: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 2.50 ngày) 70 Hình 3-84: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 2.75ngày) Hình 3-85: Sơ đồ kết tính ổn định mái thượng lưu ( t= 3.00ngày) 3.4 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Lớp tốn đặt để nghiên cứu dựa hai trường hợp không xét đến tải trọng động đất, xét đến trường hợp mực nước hồ rút nhanh tác động bão lũ bất thường ảnh hưởng vật liệu khối đất đắp thượng lưu đập Các kết nghiên cứu tiến hành so sánh đối chứng trường hợp khác để có nhận định an toàn ổn định thấm cục bộ, ổn định thấm tổng thể ổn định trượt mái thượng lưu trình vận hành hồ chứa tác động thiên tai bất thường 71 Mực nước ( m ) 3.4.1 Ảnh hưởng mực nước hồ tới an toàn đập 108.00 106.00 104.00 102.00 100.00 98.00 96.00 94.00 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 Hệ số ổn định Hình 3-86: Quan hệ mực nước hồ hệ số ổn định 3.500 Hệ số ổn đinh 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 t ( Ngày ) Hình 3-87: Quan hệ mực thời gian hệ số ổn định Trên hình 3-86 thể quan hệ hệ số ổn định mực nước hồ chứa với thời gian nước rút ngày từ mực nước +106.00 xuống đến mực ngưỡng tràn +95.00 thời gian dâng nước lên đến cao trình +106.00 m thời gian Trong nhánh q trình hồ dâng nước từ cao trình +95.00 đến +106.00 nhánh trình hồ rút nước Từ quan hệ có nhận xét rằng: q trình hồ rút nước từ +106.00 xuống 103.25, hệ số ổn định mái thượng lưu đập 3.000 72 giảm từ 2.747 lên xuống +2.162 sau hệ số ổn định giảm nhanh xuống 1.186 mực nước hồ rút xuống +9500 Khi mực nước hồ dâng từ +95.00 lên +106.00 thời gian ngày hệ số ổn định mái thượng lưu đập gia tăng lên vượt qua hệ số ổn định thời điểm trước rút nước (3.141) Sở dĩ có điều mực nước hồ dâng lên nhanh đường bão hòa thân đập chưa dâng kịp dẫn tới thành phần gây trượt thân đập chưa kịp gia tăng Một cách cục thể trình biến thay đổi hệ số ổn định đập theo thời gian thể trường hợp Với q trình nước rút (1 ngày) nhận thấy biến đổi hệ số ổn định mái đập thương lưu biến đổi giảm nhanh khoảng thời gian ngày sau khơng thay đổi Ngược lại với q trình , mực nước hồ dâng cao từ +95.00 lên đến +106.00 trình biến đổi hệ số ổn định mái thượng lưu đập có phần ngược lại, Trong khoảng thời gian đầu trình dâng nước, hệ số ổn định mái thượng lưu đập không tăng tăng chậm , từ ngày trở đi, hệ số ổn định mái thượng lưu đập gia tăng cách nhanh chóng đạt giá trị lớn 3.141 (lớn so với hệ số ổn định bình thường mái thượng lưu đập : 2.747) Sở dĩ có điều mực nước hồ dâng cao với tốc độ nhanh , đất thân đập phần nằm đường bão hòa mực nước thấp chưa kịp bão hòa, thành phần lực gây trượt đất bão hòa tăng chậm so với thành phần chống trượt cột nước hồ dâng cao dẫn tới hệ số ổn định tăng cao (tăng 14.34%) Đây hệ số ổn định thời thời điểm mực nước vừa dâng đến cao trình +106m Nếu tiếp tục nghiên cứu tính tốn thời gian tới thấm ổn định hệ số ổn định mái thượng lưu đập lai quay giá trị ban đầu 2.747 3.4.2 Ảnh hưởng tốc độ rút nước tới an toàn đập Seri nghiên cứu tiến hành với ba trường hợp: trường hợp 1; trường hợp 2; trường hợp 73 th1 108.00 th2 Mực nước ( m ) 106.00 th3 104.00 k=1.15 102.00 100.00 98.00 96.00 94.00 1.000 1.500 2.000 2.500 Hệ số ổn định 3.000 3.500 Hình 3-88: Quan hệ mực nước hồ hệ số ổn định TH1 TH2 TH3 Hệ số ổn định 3.500 3.000 k=1.15 2.500 2.000 1.500 1.000 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 t ( ngày ) Hình 3-89: Quan hệ mực nước hồ hệ số ổn định Từ biểu đồ cho thấy hồ rút nước: Khi nghiên cứu quan hệ hệ số ổn định theo thời gian hệ số ổn định theo mực nước hồ với thời gian rút dâng nước ngày; 1.5 ngày; ngày, kết tính tốn thể hình 3-88, hình 3-89 Các quan hệ hệ số ổn định theo mực nước, thời gian tương tự trường hợp Tuy nhiên với thời gian rút nước dâng nước dài (6 ngày) quy luật biến đổi hệ số ổn định mái đập hồn tồn tn theo lý thuyết Từ biểu đồ hình 3-88, hình 3-89 cho thấy rõ : Quá trình giảm hệ số ổn định mái đập rút nước ln ln chậm 74 q trình gia tăng hệ số ổn định mái đập thời kỳ dâng nước Khoảng thời gian mực nước trì cao trình +95.00 thay đổi khơng đáng kể , mực nước hồ dâng cao biến thiên hệ số ổn định mái trình dâng rút nước giảm nhỏ xuống (trường hợp so với trường hợp 1) biến thiên hệ số ổn định mái trình dâng rút nước tăng lên (trường hợp so với trường hợp 1) Ứng với mực nước +95.00 , gia tăng hệ số ổn định trường hợp 7.7% so với trường hợp ngược lại giảm hệ số ổn định trường hợp 8.3% so với trường hợp gây nguy ổn định ) Với thời gian nước rút dâng nước hệ số ổn định mái đập trình dâng nước gia tăng cách nhanh Khi nghiên cứu tốc độ rút, dâng thời gian rút nước nhanh cơng trình có nguy ổn định 3.4.3 Ảnh hưởng độ thấm khối đất thượng lưu đập với diễn biến hồ Seri nghiên cứu tiến hành với trường hợp: trường hợp 1; trường hợp 4; trường hợp5 th1 th2 108.0 Mực nước ( m ) 106.0 th3 k=1.15 104.0 102.0 100.0 98.0 96.0 94.0 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 Hệ số ổn định Hình 3-90: Quan hệ mực nước hồ hệ số ổn định 3.500 75 Hệ số ổn định 3.5 3.0 TH1 TH2 2.5 TH3 k=1.15 2.0 1.5 1.0 0.000 0.500 1.000 1.500 t ( ngày ) 2.000 2.500 3.000 Hình 3-91: Quan hệ mực nước hồ hệ số ổn định Đối với loại đất có tính chống thấm tốt, hàm lượng sét cao, nghiên cứu thể hình 3-90, hình 3-91 thời gian rút dâng nước ngày, nhận thấy theo quy luật: mực nước rút từ +106.00 xuống +95.00 có hệ số an toàn ổn định mái giảm nhanh sau mực nước rút xuống +95 tốc độ tăng nhẹ hệ số ổn định mái mực nước trì ngày cao trình +95.00 Xuất phát từ kết có nhận định mực nước hồ ứng với tốc độ rút nước xét mực nước rút nguy nhiều xuống cao trình +95.00 (vì giai đoạn có tốc độ giảm hệ số an tồn ổn định nhanh nhất) Khi xét q trình biến đổi hệ số ổn định theo thời gian ứng với trình nước rút nước dâng nhận thấy rằng: với khoảng thời gian từ ngày đến ngày ( tương ứng với mực nước hồ trì cao trình +95.00 có hệ số ổn định khơng thay đổi, sau khoảng thời gian từ ngày đến ngày khoảng thời gian mực nước hồ dâng lên đến +106.00 hệ số ổn định mái thượng lưu đập có hệ số ổn định tăng lên nhanh chóng Tuy nhiên giá trị hệ số ổn định cuối thời gian dâng nước giảm nhỏ so với trường hợp trước Cũng với sery nghiên cứu thời đoạn rút dâng nước ngày, Các kết nghiên cứu loại đất có đủ điều kiện đắp đập đồng chất ( Kt = m/ngày đêm) so với trường hợp hệ số thấm đập nhỏ (Kt= 0.2 m/ngày đêm), thể 76 hình 3-90, hình 3-91 Các kết cho thấy: hệ số ổn định đập lớn 7.4% tốc độ giảm hệ số ổn định mái thượng lưu đập giảm chậm Điều cho thấy rõ hệ số thấm đập có ảnh hưởng nhiều tới mức độ giảm hệ số ổn định mái thượng lưu đập hồn tồn tương đồng với lý thuyết Q trình gia tăng hệ số ổn định mực nước hồ dâng cao hoàn toàn tương tự trường hợp trước 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG Thơng qua việc phân tích kết tính tốn đánh giá an tồn hồ chứa nước với hình thức đập đập vật liệu địa phương, áp dụng cho đập Xe Pian, luận văn rút số kết luận sau: (1) Nghiên cứu, làm rõ nguy thiên tai diễn biến phức tạp, ảnh hưởng đến mực nước dao động thượng lưu đập Từ cần phải đưa qui trình vận hành hồ chứa để đảm bảo mức độ an toàn đập (2) Nghiên cứu, làm rõ ảnh hưởng nguy sạt lở thượng lưu đập có mực nước dao động vị trí khác mái thượng lưu đập để có ứng xử lựa chọn vật liệu có tiêu cho thích hợp tới an tồn đập vật liệu địa phương áp dụng hồ Xe Pian (3) Đưa kết ảnh hưởng mực nước theo tần suất thiết kế xảy thiên tai bất thường (nguyên nhân chủ yếu bão lũ gây ra) tới thơng số đánh giá an tồn ổn định: (a) Quy luật biến đổi lưu lượng thấm đơn vị qua mặt cắt đại diện đập mực nước hồ dâng cao Từ kết để có nhận định lượng nước hồ xảy thiên tai bất thường làm sở để đánh giá an toàn ổn định thấm tổng thể hồ chứa Bên cạnh kết sở để nghiên cứu đánh giá an toàn ổn định mái đập có xét đến thiên tai bất thường Về nguy ổn định thấm tổng thể mực nước rút nhanh khoảng từ Mực nước (+106.00) đến cao trình (+95.00) (b) Nghiên cứu quy luật biến đổi áp lực kẽ rỗng gây Những kết cho thấy rõ trình phát triển nguy xảy mực 77 nước hồ thay đổi Từ phân tích cho thấy rõ thời điểm nguy hiểm mực nước hồ rút nhanh Các kết nghiên cứu kết luận bước đầu để đánh giá an toàn ổn định thấm cục hồ Xe Pian có xét đến tải trọng bất thường (c) Kết nghiên cứu quy luật biến đổi hệ số an toàn ổn định mái thượng lưu đập tác dụng thiên tai bất thường cho thấy toàn cảnh tranh mức độ an toàn ổn định đập xảy tượng mực nước hồ rút nhanh Những kết bước đầu đánh giá mực nước, tốc độ rút nước có nguy cao suy giảm hệ số an toàn ổn định mái thượng lưu đập Nguy ổn định tổng thể mái thượng lưu đập xảy tốc độ rút nước hồ nhanh (4) Thông qua việc so sánh, nhận xét phân tích thơng số đánh giá an toàn đập vật liệu địa phương trường hợp vật liệu đất đắp thượng lưu có hệ số thấm khác điều kiện mực nước rút nhanh, luận văn cho thấy rõ quy luật ảnh hưởng yếu tố vật liệu ảnh hưởng tới an tồn hồ chứa nói chung đập vật liệu địa phương nói riêng Từ có nhận xét nguy an toàn đập mực nước khác có vật liệu đất đắp không phù hợp (5) Thông qua đánh giá, phân tích thơng số an tồn đập ứng với mực nước khác trường hợp tốc độ rút nước vật liệu đất đắp, luận văn có số kiến nghị giải pháp nâng cao an toàn hồ Xe Pian: - Đối với mái đập thượng lưu cần phải lựa chọn vật liệu đắp đập phù hợp gia cố bảo vệ mái đập phải có tính thoát nước nhanh - Chiều cao vật liệu đất đắp cần ý hệ số ổn định mái thượng lưu đập khoảng mực nước từ +106.00 rút xống đến mực nước +95.00 ý đến tốc độ rút nước hồ 78 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯƠC CỦA LUẬN VĂN Thơng qua nghiên cứu, đánh giá phân tích an toàn đập vật liệu địa phương tác động thiên tai bất thường, Luận văn đạt số kết sau: - Khái quát hóa tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương hư hỏng thường gặp đập vật liệu địa phương khu vực nghiên cứu - Phân tích đánh giá tượng hư hỏng Từ nhận định nguyên nhân đề xuất tiêu chí phương pháp đánh giá an toàn cục bộ, tổng thể cơng trình vật liệu địa phương mà điển hình đập vật liệu địa phương - Thơng qua nghiên cứu phân tích đánh giá an tồn đập vật liệu địa phương áp dụng cho đập Xe Pian Luận văn đánh giá an toàn cục an toàn tổng thể đập tác động tốc độ rút nước hồ Những kết nghiên cứu đánh giá an toàn đập vật liệu địa phương tác động yếu tố thiên tai bất thường thể phần tình hình làm việc đập điều kiện biến đổi khí hậu, tài liệu tham khảo thêm cho quan quản lý nhà nước cấp công tác quản lý, đánh giá an toàn hồ đập mùa mưa lũ HƯỚNG TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU Do thời gian có hạn nên nghiên cứu tiến hành số seri toán tác động độc lập Các nghiên cứu dừng lại mức độ định tính, chưa cụ thể thành kịch biến đổi tổng quát Nếu thời gian cho phép, luận văn tiếp tục nghiên cứu mở rộng để đưa kịch chung cho loại đập vật liệu địa phương có chiều cao khác nhau, kết hợp với vận hành thực tế loại đập vật liệu địa phương chiều cao đập khác nhau, từ xây dựng cẩm nang dùng để tham khảo thiết kế vận hành cơng trình tương tự Học viên Nguyễn Đình Tài 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Cao Văn Chí, Trịnh Văn Cương (2003) “Cơ học đất” − Nhà xuất Xây Dựng Hà Nội D.G.Fredlund, H.Rahardjo (1998) “Cơ học đất cho đất khơng bão hịa, tập 1; 2” − Nhà xuất Giáo dục Hà Nội Nguyễn Công Mẫn (2005) “Địa kỹ thuật − phương pháp nghiên cứu vai trò Tin học − máy tính phát triển địa kỹ thuật” − Bài giảng trường Đại học Thủy Lợi Phạm Văn Quốc (2001) “Nghiên cứu dịng thấm khơng ổn định tác động đến ổn định cơng trình đê có cát thơng với sơng” − Luận án tiến sĩ, Thư viện Quốc gia Nguyễn Cảnh Thái (2007) “Nghiên cứu ổn định mái đê, đập đất mực nước mái rút nhanh” − Báo cáo tổng hợp Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp Bộ Nguyễn Cảnh Thái (2003) “Thấm qua cơng trình thủy lợi” − Bài giảng Cao học ngành Xây dựng công trình Thủy Lợi Nguyễn Cảnh Thái (2003) “Thiết kế đập vật liệu địa phương” − Bài giảng Cao học ngành Xây dựng cơng trình Thủy Lợi R.Whitlow (1996) “Cơ học đất, tập 1; 2” − Nhà xuất Giáo dục Hà Nội Trang web Website: http://www.geo-slope.com 10 Website: http://www.idm.gov.vn ... Tổng quan phương pháp xác định áp lực nước lỗ rỗng 38 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CỤC BỘ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG CÓ ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG 3.1 NGHIÊN CỨU DỊNG THẤM KHƠNG ỔN ĐỊNH CỦA... đập vật liệu địa phương Mục tiêu đề tài Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng yếu tố: áp lực nước lỗ rỗng đến an toàn ổn định đập vật liệu địa phương Cách tiếp cận nghiên cứu Thu thập, nghiên cứu tài liệu. .. 48 3.3.1 Nghiên cứu ổn định mái đập có xét đến ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng cho trường hợp 1: 48 3.3.2 Nghiên cứu ổn định mái đập có xét đến ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng cho trường