NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬA CHỮA ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƯỚC PHÚ VINH, QUẢNG BÌNH

TR Đ I H C ĐÀ N NG NGăĐ I H C BÁCH KHOA  TR N M NH CHUNG NGHIÊN C U Đ XU T GI I PHÁP S A CH AăĐ PăĐ T H CH AăN C PHÚ VINH, T NH QU NG BÌNH LU NăVĔNăTH CăSƾă K THU T XÂY D NG CƠNG TRÌNH TH Y ĐƠăNẵng ậ 2018 TR Đ I H C ĐÀ N NG NGăĐ I H C BÁCH KHOA  TR N M NH CHUNG NGHIÊN C U Đ XU T GI I PHÁP S A CH AăĐ PăĐ T H CH AăN C PHÚ VINH, T NH QU NG BÌNH Chuyên ngành : K thu t Xây d ng Cơng trình Th y Mã s : 60580202 LU NăVĔNăTH CăSƾă K THU T XÂY D NG CƠNG TRÌNH TH Y NG IH NG D N KHOA H C: TS Nguy năVĕnăH ĐƠăNẵng - 2018 ng L IăC Mă N Qua trình nỗ lực ph n đ u h c t p nghiên c u c a b n thân v i giúp đỡ t n tình c a thầy cô giáo Tr ng Đ i h c Bách Khoa b n bè đ ng nghi p, lu n văn th c sỹ ắNghiên c u đ xu t gi i pháp s a ch a đ p đ t H ch a n Vinh, t nh Qu ng BìnhẰ đư đ c Phú c tác gi hồn thành Đ có đ c thành qu này, tác gi xin đ c bày t lòng bi t n sơu s c t i TS.Nguy n Văn H ng đư t n tình h ng d n, ch b o cung c p thông tin khoa h c cần thi t trình thực hi n lu n văn Tác gi xin chân thành c m n thầy giáo, giáo Phịng ĐƠo t o Đ i h c & Sau đ i h c đ i h c Bách Khoa ĐƠ N ng đư gi ng d y, t o u ki n giúp đỡ tác gi su t trình thực hi n lu n văn Cu i tác gi xin g i l i c m n chơn thƠnh t i Công ty C phần T v n Xây dựng Th y l i Qu ng Bình, Ban Qu n lý dự án Đầu t Xây dựng ngành Nơng nghi p & PTNT Qu ng Bình n i tác gi cơng tác, gia đình, b n bè đư đ ng viên, t o m i u ki n thu n l i đ tác gi hoàn thành lu n văn nƠy Mặc dù đư h t s c c g ng nh ng h n ch v th i gian, ki n th c khoa h c kinh nghi m thực t c a b n thân tác gi nên lu n văn không th tránh kh i nh ng thi u sót Tác gi r t mong nh n đ c ý ki n đóng góp vƠ trao đ i chân thành giúp tác gi hoàn thi n h n đ tài c a lu n văn Xin trân tr ng c m n! Qu ng Bình, tháng năm 2018 Tr n M nh Chung L IăCAMăĐOAN Tôi ồin Ếam đoan Ếông trình nghiên Ế u Ế a riêng tơi CáẾ s liệu nêu luận ốăn trung thựẾ ốà k t qu Ế a luận ốăn Ếh a đ ợẾ Ếơng b Ếơng trình kháẾ Tácăgi ălu năvĕn Tr năM nhăChung NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬA CHỮA ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƯỚC PHÚ VINH, TỈNH QUẢNG BÌNH Học viên: Trần Mạnh Chung Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Thủy Mã số: 60580202 Khóa:34 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Cơng trình đầu mối hồ chứa nước Phú Vinh nằm xã Thuận Đức, thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình, cơng trình xây dựng lâu, qua thời gian sử dụng đập đất có dấu hiệu xuống cấp Đập có Hiện tượng thấm qua thân Đường bão hịa xuất mái, cao đỉnh đống đá tiêu nước Ngoài ra, lớp đá chit mạch bảo vệ mái thượng lưu bị sóng mạnh gây sạt lở, lún sụt cục có nguy an tồn đập Đánh giá tổng thể trạng đập đất hồ chứa nước Phú Vinh, nghiên cứu nguyên nhân thấm, ổn định đề xuất giải pháp sửa chữa đập mục đích luận văn Phương pháp nghiên cứu khảo sát thực tế trường, thu thập phân tích tài liệu có kết hợp với nghiên cứu phương pháp kỹ thuật mới, đề xuất giải pháp kỹ thuật phù hợp Sử dụng ứng dụng phần mềm SEEP/W SLOPE/W tính thấm ổn định cho cho mặt cắt đại diện Từ đó, đưa phương án sửa chập đập thích hợp Từ khóa: Đập đất, thấm, ổn định, an toàn, sửa chữa RESEARCH PROPOSAL FOR REHABILITATION OF LANDSCAPE PHU VINH WATER, QUANG BINH PROVINCE Phu Vinh reservoir is located in Thuan Duc commune, Dong Hoi city, Quang Binh province, the construction work has long, through the use of dam has shown signs of degradation Damage phenomena permeate through the body Saturated lines appear on the roof, higher than the top of the drainage pile In addition, the rock layer protects the upstream has been strong waves causing landslide, sinking locally there is a risk of dam safety An overall assessment of the status of the Phu Vinh reservoir dam, the study of the causes of permeability and instability, and proposed solutions for dam repair are the objectives of the thesis Research methodology is field survey, collection of analyzes of existing documents combined with research on new technical methods, proposing appropriate technical solutions Use of software applications SEEP / W and SLOPE / W permeability and stability for representative sections From there, provide appropriate damming options Key words: earth dam, permeability, stability, safety, repair DANHăM CăCÁCăHÌNH Hình V trí h ch a n c Phú Vinh t nh Qu ng Bình Hình B n đ nh v tinh H Phú Vinh Hình H ch a Phú Vinh Hình Hi n tr ng mặt đ p Hình T ng ch n sóng b h h ng nhi u đo n Hình Đá d i MNDBT đ u b s t lỡ, bong tróc Hình V trí đá gia c b m t hoàn toàn (c c 27-:-c c 31) Hình R nh n c h l u đ p b xu ng c p Hình M t v trí th m l chơn đ p h l u (C c 32-:-34) 10 Hình 10 khu vực s i m ch phía h l u (C c 52-:-c c 60) 10 Hình 11 V trí s t l c c b mái h l u (c c 51) 11 Hình 12 Mặt b ng hi n tr ng đ p t c c K14-:-c c 27 12 Hình 13 Mặt b ng hi n tr ng đ p t c c K27-:-c c 47 13 Hình 14 Mặt b ng hi n tr ng đ p t c c K47-:-c c 69 14 Hình 15 Hi n tr ng tràn x lǜ 15 Hình 16 Hi n tr ng tràn c 15 Hình 17 C a c ng l y n c 16 Hình 18 Mái kênh b s t lỡ 17 Hình 19 Mặt c t ngang hi n tr ng đ p Phú Vinh 19 Hình 20 K t qu tính th m, t h p c b n, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m 19 Hình 21 K t qu tính th m, t h p c b n, MNTL = 23,1,0 m, 19 Hình 22 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 22,0 m, 20 Hình 23 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 23.1-:-22,0 m, 20 Hình 24.K t qu tính n đ nh, t h p c b n, MNTL = 22,0 m, 21 Hình 25 K t qu tính tốn n đ nh, t h p c b n, MNTL = 23,1,0 m, HL = 8,9 m 22 Hình 26 K t qu tính tốn n đ nh, t h p đặc bi t, MNTL = 22,0 m, 22 Hình 28 K t qu tính n đ nh, t h p đặc bi t, MNTL = 23.1-:-22,0 m, 23 Hình 28 Hi n t ng th m h ch a 25 Hình 29 S đ đ t bưo hịa, đ t khơng bưo hịa, đ t khơ 27 Hình 30 Dịng th m ph ng 28 Hình 31 S đ vùng th m mao d n (a), bi u đ áp lực n c đ p đ t (b) 29 Hình 32 Th m mái h l u đ p 31 Hình 33 Thi t b đóng m c a tràn gặp c 32 Hình 34 S t mái th ng l u đ p 32 Hình 35 N t thơn đ p 34 Hình 36 Sự c vỡ đ p 34 Hình 37 Mơ hình thí nghi m th m b ng máng kính 38 Hình 38.Thí nghi m th m khe hẹp 38 Hình 39 mặt c t ngang m t mái d c 43 Hình 40.Các đ ng di chuy n c a kh i đ t đá 43 Hình 41 Bi u đ h s n đ nh v i giá tr lambda 46 Hình 42 S đ c t đ t tự vƠ đa giác lực theo ph ng pháp Ordinary 47 Hình 43 S đ c t đ t tự vƠ đa giác lực theo ph ng pháp Bishop 49 Hình 44 S đ c t đ t tự vƠ đa giác lực theo ph ng pháp Janbu 49 Hình 45 H s n đ nh theo ph ng pháp Janbu 50 Hình 46 H s n đ nh theo ph ng phápSpencer 51 Hình 47 S đ c t đ t tự vƠ đa giác lực theo ph ng pháp Spencer 51 Hình 48 H s n đ nhMorgenstern - Price 52 Hình 49 S đ c t đ t tự vƠ đa giác lực theo ph ng pháp 53 Hình 50 Bi n pháp ch ng th m t ng nghiêng bê tông c t thép 55 Hình 51 Bi n pháp ch ng th m b ng màng HPDE 56 Hình 52 Bi n pháp ph t v a ch ng th m 57 Hình 53 Sân ph đ p đ t 58 Hình 54 Thi cơng t ng hào bentonite ch ng th m 59 Hình 55 Quy trình thi cơng công ngh jet grouting 60 Hình 56 cơng ngh đ n pha (Single Jet) 61 Hình 57 cơng ngh hai pha (Twin Jet) 61 Hình 58 Hình nh c u t o chi ti t công ngh hai pha (Twin Jet) 62 Hình 59 cơng ngh ba pha (Triple Jet) 62 Hình 60 Hình nh c u t o chi ti t công ngh ba pha (Triple Jet) 63 Hình 61 Máy khoan ph t YBM-2P, D=60,5 mm 63 Hình 62 Máy b m v a cao áp SG-75MK(II), Pmax=40 MPa, Qmax=200l/p 64 Hình 63 Máy tr n YGM ậ 64 Hình 64 Máy phát n 250 kVA 65 Hình 65 Thi t b Công ngh tr n khô 65 Hình 66 S đ công ngh tr n t 67 Hình 67 Ngun lỦ m t s cơng ngh khoan ph t 67 Hình 68 Mặt c t n hình đ p 72 Hình 69 S đ b trí hai hàng c c XMĐ D60 73 Hình 70 Mặt c t ngang đ i di n ph ng án 75 Hình 71 Mặt c t ngang đ i di n ph ng án 76 Hình 72 K t qu tính th m, t h p c b n, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m 77 Hình 73 K t qu tính th m, t h p c b n, MNTL = 23,49 m, HL = 8,9 m 77 Hình 74 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m (t c l c) 78 Hình 75 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 23.49-:-22,0 m, HL = 8,9 m 78 Hình 76 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL =22,0 m, HL = 6,5 m (đ ng đ t) 78 Hình 77 K t qu tính n đ nh, t h p c b n, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m 79 Hình 78 K t qu tính n đ nh, t h p c b n, MNTL = 23,49 m, HL = 8,9m 80 Hình 79 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m (t c l c) 80 Hình 80 K t qu tính n đ nh, t h p đặc bi t, MNTL = 23.49-:-22,0 m, HL = 8,9 m 81 Hình 81 K t qu tính n đ nh, t h p đặc bi t, MNTL =22,0 m, HL = 6,5 m (đ ng đ t) 81 Hình 82 K t qu tính th m, t h p c b n, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m 82 Hình 83 K t qu tính th m, t h p c b n, MNTL = 23,49 m, HL = 8,9 m 82 Hình 84 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m (t c l c) 82 Hình 85 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 23.49-:-22,0 m, HL = 8,9 m 83 Hình 86 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL =22,0 m, HL = 6,5 m (đ ng đ t) 83 Hình 87 K t qu tính n đ nh, t h p c b n, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m 84 Hình 88 K t qu tính n đ nh, t h p c b n, MNTL = 23,49 m, HL = 8,9 m 84 Hình 89 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m (t c l c) 85 Hình 90 K t qu tính n đ nh, t h p đặc bi t, MNTL = 23.49-:-22,0 m, HL = 8,9 m (n c rút) 85 Hình 91 K t qu tính n đ nh, t h p đặc bi t, MNTL =22,0 m, HL = 6,5 m (đ ng đ t) 86 DANHăM CăCÁCăB NG B B B B B B B B B B B B B B B ng Các thông s kỹ thu t c p cơng trình ng Tính ch t c lỦ c a đ t n n đ t đ p 18 ng K t qu tính th m đ p hi n tr ng 20 ng K t qu tính n đ nh đ p hi n tr ng 23 ng H s th m c a lo i đ t đá khác nhau( theo N.M Maxiov) 30 ng Tr s građient cho phép [Jk]cp kh i đ p thơn đ p 36 ng Tr s građient trung bình t i h n [Jk]th b ph n ch ng th m 37 ng H s an toàn n đ nh nh nh t c a mái đ p [Kcp] 41 ng Các tr ng h p tính tốn n đ nh đ p đ t,[11] 42 ng 10.K t qu tính th m đ p theo ph ng án 79 ng 11.T ng h p tr ng h p tính tốn 81 ng 12 K t qu tính th m đ p theo ph ng án 83 ng 13 K t qu tính n đ nh ph ng án 86 ng 14 Hi u qu ch ng th m c a các ph ng án 87 ng 15 Dự tốn thi cơng ph ng án 1, ph ng án 88 M CL C L I C M N M ăĐ U 1 Sự cần thi t hình thƠnh đ tƠi M c đích vƠ nhi m v nghiên c u Đ i t ng vƠ ph m vi nghiên c u Ph ng pháp nghiên c u ụ nghĩa khoa h c vƠ thực ti n CH NGă1ă- ĐÁNHăGIÁăHI NăTR NGăTH MăVĨă NăĐ NH 1.1 GI I THI U V H CH A N C PHÚ VINH 1.1.1 V trí cơng trình 1.1.2 Nhi m v cơng trình 1.2 ĐÁNH GIÁ HI N TR NG CỌNG TRỊNH H CH A N C PHÚ VINH 1.3 TệNH N Đ NH HI N TR NG Đ P PHÚ VINH 17 1.3.1 Mặt c t vƠ tr ng h p tính tốn 17 1.3.2 Tính tốn đ b n th m, n đ nh 17 1.3.3 Tính ch t c lỦ 18 1.3.4 K t qu tính tốn hi n tr ng 19 1.4 K T LU N CH NG 24 CH NG - T NG QUAN V TH M VÀ N Đ NH Đ P Đ T 25 2.1 KHÁI NI M V TH M 25 2.1.1 Nguyên nhơn gơy th m 25 2.1.2 Môi tr ng th m 26 2.1.3 Phơn lo i dòng th m 27 2.1.4 Tính ch t đ ng h ng vƠ d h ng c a v t li u 29 2.1.5 nh h ng c a lo i đ t đ p đ p đ n dòng th m 30 2.2 CÁC TÁC NHỂN GỂY M T AN TOÀN Đ P Đ T 30 2.2.1 Các tác nhơn gơy m t an toƠn cơng trình đầu m i: 31 2.2.2 Sự c cơng trình th ng gặp dòng th m gơy đ i v i đ p đ t: 33 2.2.3 Nguyên nhơn gơy m t an toƠn cơng trình 34 2.3 TệNH TOÁN TH M QUA Đ P Đ T 35 2.3.1 M c đích c a vi c tính tốn th m qua đ p đ t 35 2.3.2 Nghiên c u tính toán th m 35 2.3.3 Ph ng pháp nghiên c u th m qua đ p 37 2.3.4 Ph ng pháp phần t h u h n 39 2.4 N Đ NH Đ P Đ T 40 2.4.1 T ng quan 40 2.4.2 Đi u ki n lƠm vi c c a đ p đ t 41 2.4.3 Các tr ng h p tính tốn n đ nh mái đ p 41 2.4.4 C s lỦ thuy t tính tốn n đ nh mái d c 43 2.5 T NG QUAN CÁC PH NG PHÁP CH NG TH M 53 2.5.1 Yêu cầu ch ng th m thơn vƠ n n đ p 53 2.5.2 Ph ng án ch ng th m thơn, n n đ p 54 2.5.3 ph ng án ch ng th m thơn n n đ p, gi i pháp ch ng th m b ng c c xi măng đ t (ph ng pháp Jet ậ Grouting) 59 2.6 K T LU N CH NG 68 CH NGă3ă- GI IăPHÁPăS AăCH AăCHOăĐ PăPHÚăVINH 69 3.1 Đ XU T CÁC PH NG PHÁP CH NG TH M Đ P PHÚ VINH 69 3.1.1 C S Đ XU T GI I PHÁP S A CH A 69 108 K T QU TÍNả TOÁN ĐI U TI T LǛ ả Cả A N C PảÚ VINả, P= 0.2 % MNDBT= 22.0M MNTL = 22.0m Btr1 = 18.0m; Btr2 = 100.0m Ng ỡng tràn = 17.0m; Ng ỡng tràn = 23.0m m1 = 0.34; m2 = 0.32 Ztl max + 23.65m Q max =1142 m3/s Q x max = 539 m3/s Trong đó: Q x max qua tràn chính= 465 m3/s Q x max qua tràn ph = 74 m3/s 109 K T QU TÍNả TỐN ĐI U TI T LǛ ả Cả A N C PảÚ VINả, P= 0.01 % MNDBT= 22.0M MNTL = 22.0m Btr1 = 18.0m; Btr2 = 100.0m Ng ỡng tràn1 = 17.0m; Ng ỡng tràn = 23.0m m1 = 0.34; m2 = 0.32 ztl max + 24.62m Q max =1703 m3/s Q x max = 862 m3/s Trong đó: Q x max qua tràn = 570 m3/s Q xã max qua tràn ph = 292 m3/s 110 III.ăTínhătốnăcaoătrìnhăđ nhăđ p Cơng th c tính tốn xác đ nh cao trình đ nh đ p: 1 = MNDBT + h1 + hsl1 + a1 2 = MNLTK + h2 + hsl2 + a2 3 = MNLKT + a3 So sánh 1; 2 3 , ch n giá tr l n nh t làm cao trình thi t k Xác đ nh đ d nh mặt n c gió h1 ; h2 Dùng cơng th c: h = K V D cox 2.g.H Trong :  - V : v n t c gió tính tốn l n nh t: V=33,6 m/s ng v i tr ng h p tính tốn MNDBT; V= 18,5 m/s ng v i tr ng h p tính tốn MNLTK - K : h s ph thu c vào tỷ s H , có th l y K =2x10-6 -  : góc kẹp gi a tr c h ch a(vng góc v i đ p) v i h ng gió,  = 900 - H : chi u sơu d i đ p, H = MNTL - cao trình chơn đ p + MNDBT = H1 = 22,0 - 5,0 = 17,0 m + MNLTK = H2 = 18,49 m Thay tr s vào cơng th c có đ c : 33,62 * 770 h1 = 0,000002 .1,0 = 0,005m * 9,81 *17 18,52 * 830 h2 = 0,000002 .1,0 = 0,0015m * 9,81 *18,32 Xác đ nh chi u cao sóng leo hsl1 vµ hsl2 Theo TCVN 8421:2010 , chi u cao sóng leo đ Gi thi t sóng đ chi u cao sóng leo đ c t o vùng n c tính v i m c b o đ m P = 1% c sâu, t c  H  H  3.hsl1% .Khi c tính theo cơng th c: hsl = hs1% K1 K K3 K K  Trong đó: H sl1% =K1% h (m): Chi u cao sóng v i m c b o đ m 1% V i:   h = V  g.h  (m) - Chi u cao trung bình c a sóng   g V  111  g.h   g.D g.t  Tr s   = f  ,  - Xác đ nh theo đ ng cong bao phía đ th hình V V  V  P2-1, TCVN 8421:2010 l y v i giá tr nh h n t - th i gian tác d ng liên t c c a gió, khơng có tài li u quan tr c l y t = (h) = 21 600 (s)  g.D  - Xác đ nh tra đ th hình P2-1 , TCVN 8421:2010 K1, K2: H s  V  K1%= f  ph thu c vào v t li u gia c mái đ p th ng l u, mái th ng l u gia c b ng bê tông t m lát, xác đ nh tra b ng P2-3 , TCVN 8421:2010 - K3: H s ph thu c mái đ p th ng l u đo n ch u tác đ ng c a sóng, xác đ nh theo (b ng 7) TCVN 8421:2010  - K4 = f  m,    s  xác đ nh theo đ th hình P2-3, TCVN 8421:2010 v i : hs1%   m: h s mái đ p th ng l u  s(m) - Chi u dài trung bình b  s= g  ; 2 = V  g.  g  V  ;   ph m vi ch u tác đ ng c a sóng, m=3,5 c sóng  g.  g.D g.t  = f  ;  Xác đ nh theo đ ng cong bao phía đ th hình Tr s   V V   V  35, TCVN 8421:2010 l y v i giá tr nh h n + K - H s ph thu c vào góc kẹp gi a h ng gió v i tr c h , đ c xác đ nh theo TCVN 8421:2010 Xác đ nh đ cao sóng leo đ p: K t qu tính tốn đ c t ng h p b ng sau : B ng 16 B ng tính tốn Ếao đ đỉnh đập TT Thơng s tính tốn  chơn đ p TL H D V  h gD/V2 gH/V2 Đ nv m m/s đ m MNDBT +22,0m +5,0 17,0 770 33,6 90 0,005 5,23 0,075 MNLTK (P=1%) +23,49m +5,0 18,49 830 18,5 90 0,0015 18,64 0,271 112 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 g h /V2 g  /V 0,005 0,018 0,82 1,50 h m 0,942 0,40  s 2,01 3,20  s=g  *  /2*3.14 m 5,81 15,99 H/  s 1,89 0,76 K1% 1,50 1,5 Hs1% m 1,54 0,95 H/hs1% 6,77 16,35 /hs1% 0,24 0,33  s/hs1% 10,25 21,61 K1 1,0 1,0 K2 0,9 0,9 K3 1,5 1,5 K4 1,1 1,1 K ( =90 đ ) 1,0 1,0 Hsl1% m 2,28 1,23 H H Theo k t qu tính tốn ta nh n th y : > 0.5 >3 th a mãn gi hs1% s thi t sóng lƠ sóng n c sâu Xác đ nh chi u cao an toàn c a đ p Theo ắTiêu chu n thi t k đ p đ t đầm nén 14TCN 157 - 2005Ằ v i đ p c p II có đ c: + Tr ng h p MNDBT : a1 = 1,2 m + Tr ng h p MNLTK : a2 = 1,0 m + Tr ng h p MNLKT : a3 = 0,3 m B ng 17.K t qu cao trình đỉnh đập thỀo ẾáẾ tr ờng hợp tính tốn hsl(m) a(m) Tr ng h p tính tốn h(m) ĐĐ (m) MNDBT = +22,0 m 0,005 2,28 1,20 +25,49 MNLTK = +23,49 m 0,0015 1,23 1,00 +25,72 MNLKT = +23,65 m 0,30 +23,95 \ 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122