Đang tải... (xem toàn văn)
(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI LƯƠNG VĂN HUYỆN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÀNG HDPE ĐỂ CHỐNG THẤM CHO ĐẬP ĐẤT ĐẮP TRÊN NỀN CÓ TẦNG THẤM DÀY VÀ ỨNG DỤNG CHO ĐẬP CHÁNH HÙNG, TỈNH BÌNH ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI LƯƠNG VĂN HUYỆN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÀNG HDPE ĐỂ CHỐNG THẤM CHO ĐẬP ĐẤT ĐẮP TRÊN NỀN CÓ TẦNG THẤM DÀY VÀ ỨNG DỤNG CHO ĐẬP CHÁNH HÙNG, TỈNH BÌNH ĐỊNH CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY MÃ SỐ: 60580202 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: GS – TS NGUYỄN CHIẾN LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định Hà Nội, tháng 7 năm 2016 Tác giả luận văn Lương Văn Huyện iii LỜI CÁM ƠN Trong suốt quá trình học tập và làm luận văn, được sự nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Thủy lợi; bằng sự nỗ lực cố gắng học tập, nghiên cứu và tìm tòi, tích lũy kinh nghiệm thực tế của bản thân đến nay đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày và ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định” đã được tác giả hoàn thành đúng thời hạn quy định Trong khuôn khổ hạn chế của luận văn, tác giả mới chỉ mới đề xuất giải pháp ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp trên nền có tầng thấm dày ở khu vực Miền Trung Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo GS.TS Nguyễn Chiến đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cung cấp các thông tin khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và cán bộ công nhân viên Phòng Đào tạo Đại học & Sau đại học, Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi đã giảng dạy lớp cao học CH22C11-NT, đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các cơ quan, các công ty tư vấn; gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn đúng thời hạn Do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế của bản thân tác giả còn ít nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành giúp tác giả hoàn thiện hơn đề tài của luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận văn Lương Văn Huyện MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix MỞ ĐẦU 1 1 Tính cấp thiết của đề tài 1 2 Mục đích của đề tài 2 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2 5 Kết quả đạt được 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT VÀ SỬ DỤNG VẬT LIỆU MỚI ĐỂ CHỐNG THẤM 4 1.1 Tổng quan về tình hình xây dựng đập đất ở các tỉnh Miền Trung 4 1.1.1 Tình hình xây dựng đập đất ở Việt Nam 4 1.1.2 Tình hình xây dựng đập đất ở miền trung 5 1.1.3 Thực trạng làm việc của các đập đất 7 1.1.4 Các hư hỏng thường gặp ở đập đất 8 1.1.5 Một số sự cố điển hình và nguyên nhân hư hỏng đối với đập đất [13] 8 1.2 Các giải pháp chống thấm cho đập và nền 14 1.2.1 Giải pháp chống thấm bằng sân phủ kết hợp tường nghiêng 14 1.2.2 Giải pháp chống thấm bằng tường răng kết hợp lõi giữa 16 1.2.3 Giải pháp chống thấm bằng tường hào Bentonite 17 1.2.4 Giải pháp chống thấm bằng khoan phụt [11] 19 1.2.5 Giải pháp chống thấm bằng cọc xi măng - đất (XMĐ) [1] 20 1.3 Các nghiên cứu về ứng dụng vật liệu mới chống thấm cho đập và nền [3] 22 1.3.1 Kết cấu chống thấm đập đất bằng màng địa kỹ thuật (Geomembrane) 22 1.3.2 Kết cấu chống thấm bằng thảm bê tông (Concret Matts) 22 1.3.3 Chống thấm bằng cừ bê tông cốt thép ứng suất trước 23 1.3.4 Tường chống thấm bằng cừ bản nhựa (Vinyl sheet piling) 24 1.3.5 Tường hào chống thấm bằng màng địa kỹ thuật (Geolock) 25 1.4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 26 1.5 Kết luận chương 1 27 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÀNG HDPE ĐỂ CHỐNG THẤM CHO ĐẬP ĐẤT TRÊN NỀN CÓ TẦNG THẤM DÀY .28 2.1 Mục đích và tiêu chí lựa chọn các thông số 28 2.1.1 Các đặc điểm của màng chống thấm HDPE [12] 28 2.1.2 Mục đích bố trí màng chống thấm HDPE ở đập đất 29 2.1.3 Tiêu chí lựa chọn chiều dài màng chống thấm HDPE 29 2.2 Các sơ đồ bố trí màng HDPE cho đập trên nền có tầng thấm dày 30 2.2.1 Sơ đồ 1: Chống thấm cho cả đập và nền 30 2.2.2 Sơ đồ 2: Chỉ chống thấm cho nền 31 2.2.3 Phạm vi biến đổi các thông số công trình 31 2.3 Phương pháp tính toán thấm qua đập và nền 34 2.4 Nghiên cứu xác định chiều dài sân phủ cho sơ đồ 1 36 2.4.1 Trình tự tính toán 36 2.4.2 Kết quả tính toán 40 2.4.3 Phân tích kết quả tính toán 42 2.5 Nghiên cứu xác định chiều dài sân phủ cho sơ đồ 2 46 2.5.1 Trình tự tính toán 46 2.5.2 Kết quả tính toán 49 2.5.3 Phân tích kết quả tính toán 50 2.6 Phân tích so sánh chiều dài sân phủ (Ls) cho sơ đồ 1 và sơ đồ 2 54 2.7 Kết luận chương 2 57 CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG MÀNG HDPE ĐỂ CHỐNG THẤM CHO ĐẬP CHÁNH HÙNG, TỈNH BÌNH ĐỊNH 58 3.1 Giới thiệu chung công trình hồ chứa nước Chánh Hùng [10] 58 3.1.1 Vị trí công trình 58 3.1.2 Mục tiêu đầu tư 58 3.1.3 Các thông số kỹ thuật của hồ chứa 59 3.2 Giải pháp chống thấm cho đập Chánh Hùng 60 3.2.1 Đặc điểm địa chất nền và đất đắp đập [10] 60 3.2.2 Đặc điểm địa chất vật liệu xây dựng [10] 64 3.2.3 Đề xuất giái pháp chống thấm cho đập đất Chánh hùng 67 3.2.4 Các sơ đồ chống thấm cho đập Chánh Hùng 67 3.2.5 Các điều kiện khống chế của bài toán 68 3.3 Thiết kế chống thấm theo sơ đồ A 70 3.3.1 Tính toán xác định thông số bộ phận chống thấm 70 3.3.2 Các cấu tạo chi tiết 73 3.4 Thiết kế chống thấm theo sơ đồ B 74 3.4.1 Tính toán xác định thông số bộ phận chống thấm 74 3.4.2 Các cấu tạo chi tiết 77 3.5 Tính toán khối lượng và so sánh phương án 78 3.5.1 Khối lượng công trình theo hai phương án 78 3.5.2 Dự toán kinh phí 79 3.5.3 So sánh lựa chọn phương án 79 3.6 Kết luận chương 3 80 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Tỷ lệ các loại hồ chứa thủy lợi ở Việt Nam thể hiện theo biểu đồ 4 Hình 1.2 Hồ chứa nước Hội Sơn – Bình Định .6 Hình 1.3 Hồ chứa nước Phú Ninh – Quảng Nam 7 Hình 1.4 Hồ chứa nước Sông Quao – Bình Thuận 7 Hình 1.5 Vỡ đập Khe Mơ – Hà Tĩnh vào ngày 16/10/2010 [14] 11 Hình 1.6 Vỡ đập Tây Nguyên (Đồng Tâm), Nghệ An vào ngày 11/9/2012 [15] .12 Hình 1.7 Vỡ đập Thủy điện Ia krel 2, Gia Lai vào ngày 12/6/2013 [16] 12 Hình 1.8 Sơ đồ kết cấu chống thấm bằng tường nghiêng và sân phủ [9] 15 Hình 1.9 Sơ đồ kết cấu chống thấm bằng tường răng kết hợp lõi giữa [9] 16 Hình 1.10 Sơ đồ kết cấu chống thấm bằng tường hào Bentonite 18 Hình 1.11 Thi công tường chống thấm bằng đào hào trong dung dịch bentonite 18 Hình 1.12 Sơ đồ kết cấu chống thấm bằng khoan phụt vữa xi măng 19 Hình 1.13 Sơ đồ tường cọc xi măng đất 20 Hình 1.14 Mô tả quá trình thi công tạo tường chống thấm .21 Hình 1.15 Hồ chứa nước chống thấm bằng màng địa kỹ thuật 22 Hình 1.16 Ứng dụng thảm bê tông chống thấm đập hồ chứa 23 Hình 1.17 Thi công tường chống thấm bằng cừ BTCT ứng suất trước 23 Hình 1.18 Cấu tạo đập có tường chống thấm bằng cừ BTCT ứng suất trước 24 Hình 1.19 Cấu tạo tường nghiêng mềm kết hợp với cừ bản nhựa chống thấm 24 Hình 1.20 Cấu tạo tường lõi mềm kết hợp với cừ bản nhựa 24 Hình 1.21 Cấu tạo cừ bản nhựa 25 Hình 1.22 Cấu tạo tường hào chống thấm bằng màng địa kỹ thuật 26 Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo màng chống thấm HDPE cho cả đập và nền 30 Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo màng chống thấm HDPE cho nền 31 Hình 2.3 Mô hình tính toán đối với trường hợp màng chống thấm cho đập và nền 37 Hình 2.4 Sơ đồ chia lưới phần tử tính toán thấm .37 Hình 2.5 Mô hình tính toán cho bộ số liệu ở bảng 2.2 .38 Hình 2.6 Sơ đồ khai báo vật liệu và chia lưới phần tử tính toán thấm .39 Hình 2.7 Kết quả lưu lượng thấm (q), gradient (J) tương ứng với trị số Ls .39 Hình 2.8 Sơ đồ đường đẳng cột nước (số liệu đầu vào bảng 2.2) 40 Hình 2.9 Biểu đồ quan hệ ξ ~ η, T (ứng với Hđ=15m) .41 Hình 2.10 Biểu đồ quan hệ ξ ~ η, T (ứng với Hđ=25m) .41 Hình 2.11 Biểu đồ quan hệ ξ ~ η, T (ứng với Hđ=35m) .42 Hình 2.12 Biểu đồ quan hệ ξ ~ T, η (ứng với Hđ=15m) .43 Hình 2.13 Biểu đồ quan hệ ξ ~ T, η (ứng với Hđ=25m) .43 Hình 2.14 Biểu đồ quan hệ ξ ~ T, η (ứng với Hđ=35m) .44 Hình 2.15 Biểu đồ quan hệ ξ ~ Hđ, η (ứng với T= 8m) 45 Hình 2.16 Biểu đồ quan hệ ξ ~ Hđ, η (ứng với T= 11m) 45 Hình 2.17 Biểu đồ quan hệ ξ ~ Hđ, η (ứng với T= 14m) 45 Hình 2.18 Mô hình tính toán cho bộ số liệu ở bảng 2.6 .47 Hình 2.19 Kết quả lưu lượng thấm (q), gradient (J) tương ứng với trị số Ls 48 Hình 2.20 Sơ đồ đường đẳng cột nước (số liệu đầu vào bảng 2.6) 48 Hình 2.21 Biểu đồ quan hệ ξ ~ η, T (ứng với Hđ=15m) .49 Hình 2.22 Biểu đồ quan hệ ξ ~ η, T (ứng với Hđ=25m) .50 Hình 2.23 Biểu đồ quan hệ ξ ~ η, T (ứng với Hđ=35m) .50 Hình 2.24 Biểu đồ quan hệ ξ ~ T, η (ứng với Hđ=15m) .51 Hình 2.25 Biểu đồ quan hệ ξ ~ T, η (ứng với Hđ=25m) .52 Hình 2.26 Biểu đồ quan hệ ξ ~ T, η (ứng với Hđ=35m) .52 Hình 2.27 Biểu đồ quan hệ ξ ~ Hđ, η (ứng với T= 8m) 53 Hình 2.28 Biểu đồ quan hệ ξ ~ Hđ, η (ứng với T= 11m) 53 Hình 2.29 Biểu đồ quan hệ ξ ~ Hđ, η (ứng với T= 14m) 54 Hình 2.30 Biểu đồ quan hệ β ~T, Kn (ứng với Hđ =15m) 55 Hình 2.31 Biểu đồ quan hệ β ~T, Kn (ứng với Hđ =25m) 55 Hình 2.32 Biểu đồ quan hệ β ~T, Kn (ứng với Hđ =35m) 56 Hình 3.1 Bản đồ vị trí hồ chứa nước Chánh Hùng .58 Hình 3.2 Địa chất công trình dọc tuyến đập hồ chứa nước Chánh Hùng 63 Hình 3.3 Địa chất công trình mặt cắt ngang chọn tính toán .67 Hình 3.4 Sơ đồ A: Sơ đồ chống thấm sân phủ bằng chính loại đất đắp nâng cấp đập 68 Hình 3.5 Sơ đồ B: Sơ đồ chống thấm sân phủ bằng màng HDPE .68 Hình 3.6 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ A, trường hợp Ls=20m 70 Hình 3.7 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ A, trường hợp Ls=30m 71 Hình 3.8 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ A, trường hợp Ls=40m 71 Hình 3.9 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ A, trường hợp Ls=50m 72 Hình 3.10 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ A, trường hợp Ls=60m 72 Hình 3.11 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ B, trường hợp Ls=20m 75 Hình 3.12 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ B, trường hợp Ls=10m 75 Hình 3.13 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ B, trường hợp Ls=26m 76 Hình 3.14 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ B, trường hợp Ls=30m .76 3.2.3 Đề xuất giái pháp chống thấm cho đập đất Chánh hùng Xuất phát từ điều kiệnđịa chất, vật liệu vàđiều kiện xây dựngđã nêu tại mục 3.2.1 và mục 3.2.2, cho thấy địa chất nền đập hồ Chánh Hùng là các lớp đất tầng phủ có tính thấm nước từ lớn đến trung bình và đa phần bão hoà nước Trong đó, lớp 3a có bề dày thay đổi khoảng từ 2,0m ÷ 8,0m diện phân bố dọc tuyến đập và hệ số thấm lớn K=1,9x10-5 m/s Do vậy, để đảm bảo ổn định thấm cho nền và đập đất hồ Chánh Hùng, Luận văn đề xuất một số giải pháp chống thấm như sau: - Làm sân phủ bằng chính loại đất đắp nâng cấp đập (dùng mỏ vật liệu đất đắp Vườn Sánh), sơ đồ A - Làm sân phủ bằng màng HDPE, đất đắp nâng cấp đập (dùng mỏ vật liệu đất đắp Vườn Sánh), Sơ đồ B Trong luận văn chọn 2 giải pháp này để tính toán và so sánh chọn giải pháp chống thấm nào là hợp lý nhất để kiến nghị áp dụng 3.2.4 Các sơ đồ chống thấm cho đập Chánh Hùng Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa chất nền đập hồ Chánh Hùng, mặt cắt tính toán được chọn là mặt cắt tại vị trí vai trái - nơi có địa chất điển hình bất lợi nhất Hình 3.3 Địa chất công trình mặt cắt ngang chọn tính toán 3.2.4.1 Sơ đồ A: Sơ đồ chống thấm theo phương án thiết kế cũ 88 Hình 3.4 Sơ đồ A: Sơ đồ chống thấm sân phủ bằng chính loại đất đắp nâng cấp đập 3.2.4.2 Sơ đồ B: Sơ đồ chống thấm sân phủ bằng màng HDPE Hình 3.5 Sơ đồ B: Sơ đồ chống thấm sân phủ bằng màng HDPE 3.2.5 Các điều kiện khống chế của bài toán 3.2.5.1 Lưu lượng thấm đơn vị cho phép Trị số này được xác định từ tổng lượng thấm cho phép của hồ chứa nước Chánh Hùng, đã tính toán tại mục 2.1.3: [q] = 2,110x10−5 (m3/s m) 3.2.5.2 Gradient thấm cho phép Với đất thân đập là đất á sét: [Jđ]= 0,85 (công trình cấp III), theo TCVN 8216:2009 [Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đập nén] Với đất nền là á sét: [Jn]= 0,45 (công trình cấp III), theo TCVN 4253:2012 [Công trình thủy lợi - Nền và các công trình thủy công] Với đất nền là cát hạt trung: [Jn]= 0,28 (công trình cấp III), theo TCVN 4253:2012 [Công trình thủy lợi - Nền và các công trình thủy công] Với đất đắp nâng cấp đập (dạng tường nghiêng) là đất á sét: [J tnđ ]= 8,0 (công trình cấp III), theo TCVN 8216:2009 [Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đập nén] Với đất đắp sân phủ đập là đất á sét: [J ]= 10,0 (công trình cấp III), theo TCVN spđ 8216:2009 [Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đập nén] Với sân phủ đập là màng chống thấm HDPE: [JHDPE] = 15,0 (lấy bằng gradient cho phép của đất sét làm sân phủ, theo TCVN 8216:2009 [Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đập nén]) Hạ lưu đập có thiết bị tiêu nước kiểu lăng trụ đá đổ: [Jra]= 0,6 (công trình cấp III), theo TCVN 4253:2012 [Công trình thủy lợi - Nền và các công trình thủy công] 3.2.5.3 Các thông số trong sơ đồ tính toán: - Cao độ đỉnh đập: +31,50m - Cao độ khối đá tiêu nước hạ lưu: +19,50m - MNDBT: +28,50m (mực nước dâng bình thường) - MNHL: +16,60m (mực nước hạ lưu kiệt nhất) - Chỉ tiêu cơ lý các lớp nền và đất đắp đập hồ chứa nước Chánh Hùng nêu tại bảng 3.1 - Mỏ đất Vườn Sánh, thôn Phú Trung cách chân công trình khoảng 5,5km là mỏ đất có trữ lượng lớn và gần công trình nhất nên dùng mỏ đất này làm đất đắp nâng cấp đập và làm sân phủ thượng lưu, các chỉ tiêu cơ lý nêu tại bảng 3.3, hệ số thấm K=1,0x10-7 m/s - Nền đập: có lớp 3a là lớp đất có tính thấm lớn (hệ số thấm Kn=1,9x10 -5 m/s) và chiều dày T=8,0m - Màng chống thấm HDPE: chiều dày t = 1,5mm; hệ số thấm Kth= 10-14 m/s 3.3 Thiết kế chống thấm theo sơ đồ A 3.3.1 Tính toán xác định thông số bộ phận chống thấm Sử dụng phần mềm SEEP/W [2] trong bộ chương trình phần mềm địa kỹ thuật Geosudio của hãng phần mềm GEO-SLOPE, Canada để tính toán xác định thông số bộ phận chống thấm Trình tự tính toán giống như các bước tính toán đã trình bày tại mục 2.4 Các thông số giả thiết: Chiều dài và chiều dày sân phủ - Chọn chiều dày sân phủ t1 = 1,0m (tại đầu sân phủ) và t2 = 2,0m (tại chân đập) - Chọn vật liệu làm sân phủ: dùng mỏ đất Vườn Sánh để đắp (Ks = Kđ = 1x10-7m/s) - Tính toán với 5 trường hợp chiều dài sân phủ: Ls = 20m, 30m, 40m, 50m và 60m - Kết quả tính toán như sau: 3.3.1.1 Trường hợp chiều dài sân phủ Ls= 20m Hình 3.6 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ A, trường hợp Ls=20m Kết quả tính toán thể hiện ở hình 3.6 Lưu lượng thấm tính toán q = 2,310*105 (m3/s.m) Đường đẳng gradient qua đập (vị trí cửa vào, thân đập, cửa ra và vị trí tiếp xúc giữa đập và nền) có giá trị như sau: Giá trị gradient lớn nhất ở sân phủ Jvmax = 2,0; gradient lớn nhất ở sân phủ Jsmax = 1,6; gradient lớn nhất ở thân đập J đmax = 0,6; gradient lớn nhất trong nền Jnmax= 0,2; gradient lớn nhất tại cửa ra Jramax = 0,2 Nhận xét: Với giả thiết chiều dài sân phủ Ls=20m (chiều dài sân phủ đất chống thấm) ta thấy lương lượng thấm tính toán q > [q]=2,11*10 -5 (m3/s.m) đập không đảm bảo điều kiện thấm và gradient thấm lớn nhất qua nền Jnmax < [Jn]= 0,28; gradient lớn nhất tại cửa ra Jra max < [Jra]= 0,6; gradient thấm lớn nhất qua đập Jđ < [Jtnđ] = 8,0 đập đảm bảo không xảy ra hiện tượng xói ngầm Như vậy, phương án này không đảm bảo ổn định thấm cho công trình 3.3.1.2 Kết quả tính toán đối với chiều dài sân phủ Ls= 30m, 40m, 50m và 60m Trình tự tính toán tương tự như đã trình bày tại mục 3.3.1.1 Kết quả tính toán được thể hiện trên hình 3.7, 3.8, 3.9 Hình 3.7 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ A, trường hợp Ls=30m Hình 3.8 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ A, trường hợp Ls=40m Hình 3.9 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ A, trường hợp Ls=50m Hình 3.10 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ A, trường hợp Ls=60m 3.3.1.3 Phân tính và lựa chọn phương án Từ kết quả tính toán thể hiện hình 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 3.10 ta tổng hợp như bảng 3.4 Bảng 3.4 Tổng hợp kết quả tính toán q và J theo sơ đồ A, với Ls thay đổi Trường hợp 1 2 3 4 5 Ls (m) 20 30 40 50 60 q (m3/s.m) Jvmax Jđmax Jn max 2,310*10-5 2,163*10-5 2,138*10-5 2,018*10-5 1,971*10-5 2 2 1,4 1,4 1,4 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 Jra max Ghi chú 0,2 Không 0,2 đạt q>[q] 0 0 đạt 0 đạt Kết quả tính toán lưu lượng thấm đơn vị và Gradient thấm theo sơ đồ A (bảng 3.4), ta thấy với giả thiết chiều dài sân phủ L s=50m (chiều dài sân phủ đất chống thấm) lưu lượng thấm tính toán lượng thấm q < [q]=2,110*10-5 (m3/s.m) đập đảm bảo điều kiện thấm và gradient thấm lớn nhất qua nền J nmax < [Jn]= 0,28; gradient lớn nhất tại cửa ra Jra max < [Jra]= 0,6; gradient thấm lớn nhất qua đập Jđ < [Jtnđ] = 8,0 đập đảm bảo không xảy ra hiện tượng xói ngầm Như vậy, phương án này đảm bảo ổn định thấm cho công trình Ngoài ra trị số q xấp xỉ trị số qcp: q ≈ [q] 3.3.2 Các cấu tạo chi tiết Cấu tạo chi tiết đập Chánh Hùng theo sơ đồ A, với Ls= 50m như sau: - Hình thức đập: Thân đập được áp trúc cả mái thượng và hạ lưu để nâng cao đỉnh đập; phía thượng lưu làm sân phủ bằng chính đất đắp áp trúc; hạ lưu bố trí lăng trụ đá đổ để tiêu nước thân đập và hệ thống tiêu nước mặt hạ lưu Lý do đắp áp trúc cả mái thượng lưu và hạ lưu: + Mái thượng lưu do mái đập cũ đã bị biến dạng, lớp bảo vệ mái cũ đã bị hư hỏng nhiều, cần gỡ bỏ để làm lại + Mái hạ lưu cần thiết phải làm lăng trụ đá đổ thoát nước có chiều cao lớn hơn so với thiết bị cũ, do đó vị trí lăng trụ phải lùi về phía hạ lưu và cần thiết phải đắp áp trúc mái hạ lưu - Cao trình đỉnh đập đất : 31,50 m - Chiều rộng mặt đập : 5,00 m - Chiều dài đập : 558,48 m - Chiều cao đập lớn nhất : 15,00 m - Hệ số mái thượng lưu : 2,75 - Hệ số mái hạ lưu : 2,50 - Chiều dài sân phủ thượng lưu : 50m - Chiều dày sân phủ thượng lưu : t1=1m và t2 = 2,0m - Thoát nước thân đập : Kiểu lăng trụ đá đổ - Cao trình đỉnh lăng trụ đá đổ hạ lưu : 19,50 m - Chiều cao khối lăng trụ đá đổ hạ lưu : 3,00 m - Hệ số mái khối lăng trụ đá đổ hạ lưu : m = 2,00 - Kết cấu khối đất đắp thân đập và gia cố mái thượng lưu: dùng mỏ đất đắp Vườn Sánh để đắp đầm chặt đạt K95 và mái thượng lưu gia cố bằng đá lát khan dày 20cm, dăm 10cm và vải địa kỹ thuật - Kết cấu sân phủ thượng lưu: dùng mỏ đất đắp Vườn Sánh để đắp đầm chặt đạt K95 với chiều dày sân phủ t1 = 1,0m (tại đầu sân phủ) và t2 = 2,0m (tại chân đập) - Kết cấu mái hạ lưu: làm hệ thống thoát nước và trồng cỏ gia cố mái 3.4 Thiết kế chống thấm theo sơ đồ B 3.4.1 Tính toán xác định thông số bộ phận chống thấm Sử dụng phần mềm SEEP/W [2] trong bộ chương trình phần mềm địa kỹ thuật Geosudio của hãng phần mềm GEO-SLOPE, Canada để tính toán xác định thông số bộ phận chống thấm Trình tự tính toán giống như các bước tính toán đã trình bày tại mục 2.4 Các thông số giả thiết: Chiều dài sân phủ - Chọn vật liệu làm sân phủ là màng HDPE, chiều dày t = 1,5mm; Kth= 10-14 m/s - Tính toán với các trường hợp chiều dài sân phủ: Ls = 10m, 20m, 26m và 30m - Kết quả tính toán như sau: 3.4.1.1 Trường hợp chiều dài sân phủ Ls= 20m Kết quả tính toán thể hiện ở hình 3.11 Lưu lượng thấm tính toán q=2,193*105 (m3/s.m) Đường đẳng gradien qua đập (vị trí cửa vào, thân đập, cửa ra và vị trí tiếp xúc giữa đập và nền) có giá trị như sau: Giá trị gradient lớn nhất tại cửa vào J vmax = 3,5; gradient lớn nhất ở sân phủ Jspmax= 3,0; gradient lớn nhất ở thân đập J gradient lớn nhất trong nền Jnmax= 0,5; gradient lớn nhất tại cửa ra Jramax = 0 đmax = 0,5; Hình 3.11 Kết quả tính toán thấm theo sơ đồ B, trường hợp Ls=20m Nhận xét: Với giả thiết chiều dài sân phủ L s=20m (chiều dài sân phủ HDPE) ta thấy lương lượng thấm tính toán q > [q]=2,110*10-5 (m3/s.m) đập không đảm bảo điều kiện thấm và gradient lớn nhất tại cửa vào J vmax < [JHDPE] = 15,0; gradient thấm lớn nhất qua nền Jnmax>[Jn]= 0,45; gradient lớn nhất tại cửa ra Jramax[q] Kết quả tính toán lưu lượng thấm đơn vị và Gradient thấm theo sơ đồ B (bảng 3.5), ta thấy với giả thiết chiều dài sân phủ Ls=26m (chiều dài sân phủ HDPE) lưu lượng thấm tính toán lượng thấm q < [q]=2,110*10-5 (m3/s.m) đập đảm bảo điều kiện thấm và gradient thấm lớn nhất qua nền Jnmax < [Jn]= 0,28; gradient lớn nhất tại cửa ra Jra max < [Jra]= 0,6; gradient thấm lớn nhất qua đập J đ < [Jtnđ] = 8,0 đập đảm bảo không xảy ra hiện tượng xói ngầm Như vậy, phương án này đảm bảo ổn định thấm cho công trình Ngoài ra trị số q xấp xỉ trị số qcp: q ≈ [q] Để đảm bảo an toàn về thấm ta chọn chiều dài sân phủ màng HDPE là 30m 3.4.2 Các cấu tạo chi tiết Cấu tạo chi tiết đập Chánh Hùng theo sơ đồ B, với Ls=30m như sau: - Hình thức đập: Đỉnh đập được tôn cao bằng cách đắp áp trúc mái thượng lưu và hạ lưu; phía chân mái thượng lưu làm sân phủ bằng màng chống thấm HDPE; phía trên màng HDPE phủ lớp đất dày 0,3m để bảo vệ Hạ lưu bố trí lăng trụ đá đổ để tiêu nước thân đập và hệ thống tiêu nước mặt hạ lưu - Cao trình đỉnh đập đất : 31,50 m - Chiều rộng mặt đập : 5,00 m - Chiều dài đập : 558,48 m - Chiều cao đập lớn nhất : 15,00 m - Hệ số mái thượng lưu : 2,75 - Hệ số mái hạ lưu : 2,50 - Chiều dài màng chống thấm HDPE làm sân phủ : 30m - Thoát nước thân đập : Kiểu lăng trụ đá đổ - Cao trình đỉnh lăng trụ đá đổ hạ lưu : 19,50 m - Chiều cao khối lăng trụ đá đổ hạ lưu : 3,00 m - Hệ số mái khối lăng trụ đá đổ hạ lưu : m = 2,00 - Kết cấu khối đất đắp thân đập và gia cố mái thượng lưu: dùng mỏ đất đắp Vườn Sánh để đắp đầm chặt đạt K95 và mái thượng lưu gia cố bằng đá lát khan dày 20cm, dăm 10cm vải vải địa kỹ thuật - Kết cấu sân phủ thượng lưu: dùng mỏ đất đắp Vườn Sánh để đắp phủ bảo vệ lớp màng chống thấm HDPE - Kết cấu mái hạ lưu: Làm hệ thống thoát nước mái và trồng cỏ gia cố mái 3.5 Tính toán khối lượng và so sánh phương án 3.5.1 Khối lượng công trình theo hai phương án Ở trên là các bước tính toán lựa chọn trên quan điểm về tiêu chí kỹ thuật công trình Tuy nhiên để phù hợp với mục đích và có cái nhìn toàn diện hơn cần tính toán kinh tế của hai phương án lựa chọn phương án Sơ đồ A gọi là phương án A, phương án Sơ đồ B gọi là phương án B Sự khác biệt cơ bản của hai phương án lựa chọn là chi phí cho giải pháp chống thấm bằng đất và bằng màng chống thấm HDPE Do điều kiện hồ chứa nước Chánh Hùng nằm ở vùng núi, trữ lượng đất đắp khối chống thấm tại đây tương đối ít, cự ly vận chuyển khoảng 5,5km Với giải pháp sân phủ là màng chống thấm HDPE thì giải quyết được vấn đề thiếu đất sét cho bộ phận chống thấm Khối lượng được tính với một số khối lượng chính của toàn bộ hạng mục đập đất, cụ thể trong bảng sau: Bảng 3.6 Khối lượng chính cho 02 phương án sửa chữa, nâng cấp đập TT Hạng mục công việc Đơn vị 1 Đào đất cơ giới 100m3 2 Đào đất thủ công Khối lượng Phương án A Phương án B 805, 51 805,51 m3 5.119, 07 5.119,07 4 Đất đắp thân đập, VC 5,5km 100m3 1.549, 26 1.549,26 5 Đất đắp sân phủ, VC 5,5km 100m3 406, 28 48,75 0,00 162,51 3.315,20 3.315,20 6 Màng chống thấm HDPE 7 Đá lát khan 100m2 m3 8 Dăm lót m3 9 Vải địa kỹ thuật 100m2 10 Đá hộc đống đá tiêu nước 11 m3 Dăm lọc m3 12 Cát lọc 1.551,97 1.551,97 155,20 155,20 13.000, 80 13.000,80 1.901,37 1.901,37 19,50 19,50 100m3 3.5.2 Dự toán kinh phí Bảng 3.7 Dự toán kinh phí cho 02 phương án sửa chữa, nâng cấp đập TT Hạng mục công việc 1 Đào đất cơ giới 2 Đào đất thủ công Đất đắp thân đập, 4 VC 3,0km Đất đắp sân phủ, 5 VC 3,0km Màng chống thấm 9 HDPE 7 Đá lát khan Đơn vị 100m3 m3 Thành tiền (đồng) PA2 Đơn giá (đồng) Phương án A Phương án B 805,51 805,51 3.525.002 2.839.416.959 2.839.416.959 5.119,07 5.119,07 197.809 1.012.597.129 1.012.597.129 PA1 100m3 1.549,26 1.549,26 9.912.607 15.357.225.346 15.357.225.346 100m3 406,28 48,75 9.912.607 4.027.244.409 483.269.329 100m2 0,00 162,51 9.060.000 0 1.472.340.600 3.315,20 907.522 3.008.620.564 3.008.620.564 1.551,97 1.551,97 808.595 1.254.915.586 1.254.915.586 155,20 155,20 3.079.381 477.910.847 477.910.847 m3 13.000,80 13.000,80 907.522 11.798.512.018 11.798.512.018 m3 1.901,37 1.901,37 808.595 1.537.435.849 1.537.435.849 19,50 19,50 12.435.591 242.508.946 242.508.946 41.556.387.653 39.484.753.173 m3 8 Dăm lót 9 100m2 14 Vải địa kỹ thuật Đá hộc đống đá tiêu nước Dăm lọc 15 Cát lọc 100m3 13 Khối lượng m3 3.315,20 Tổng cộng Kết quả tính toán trên cho thấy chi phí cho công tác sửa chữa, nâng cấp đập đất phương án A đắt hơn phương án B là 2,07 tỷ đồng 3.5.3 So sánh lựa chọn phương án Kết quả toán thấm cho thấy cả hai phương án lựa chọn đều thỏa mãn điều kiện cho phép về thấm Cả hai phương án có đường bão hòa hạ thấp như nhau, có lưu lượng thấm đơn vị thấp hơn hơn trị số cho phép Về điều kiện thi công phương án A có nhiều điểm khó khăn hơn phương án B vì điều kiện trữ lượng đất đắp tại mỏ Vườn Sánh không nhiều và điều kiện giải phóng mặt bàng rất khó khăn, vì vậy dễ kéo dài tiến độ và chất lượng công trình không đảm bảo Về phương diện kinh tế phương án B rẻ hơn so với phương án A Kết quả lựa chọn: - Về mặt kỹ thuật: cả 2 phương án đều đạt, trong đó điều kiện thi công phương án B có nhiều ưu điểm hơn - Về mặt kinh tế: phương án B rẻ hơn phương án A Vì vậy chọn phương án B là phương án thiết kế bản vẽ thi công 3.6 Kết luận chương 3 Hồ chứa nước Chánh Hùng có những đặc điểm tự nhiên và mặt cắt thiết kế đại diện cho những đập đất cần phải sửa chữa và nâng cấp ở khu vực duyên hải Nam Trung Bộ, nhất là ở địa bàn tỉnh Bình Định Phương án sửa chữa nâng cấp đập như sau: - Đỉnh đập được tôn cao theo yêu cầu dùng nước mới; thân đập được đắp áp trúc cả mái thượng và hạ lưu bằng đất có hệ số thấm nhỏ (K = 1x10-7m/s) - Nền đập có tầng thấm dày đến 8m, hệ số thấm lớn (K n = 1,9x10-5m/s) nên cần xử lý chống thấm bằng sân phủ Luận văn đã nghiên cứu 2 phương án xử lý: + Phương án A: Sân phủ bằng chính vật liệu đắp áp trúc đập + Phương án B: Sân phủ bằng màng HDPE 1,5mm Kết quả so sánh kinh tế cho thấy với các thông số hiệu quả chống thấm nhưnhau thì phương án B cho giá thành rẻ hơn, thi công nhanh hơn, giảm được khó khăn trong công tác giải phóng mặt bằng bãi vật liệu Do đó kiến nghị chọn phương án B để xây dựng - So sánh kết quả tính toán cho phương án B với kết quả nghiên cứu tổng quát ở chương 2: Theo kết quả nghiên cứu ở chương 2 tra biểu đồ hình 2.21 với H đ = 15m (chiều cao đập), T=8m (chiều dày tầng thấm), K n= 1,9x10-5m/s (hệ số thấm của đất nền) được Ls=24m (chiều dài màng HDPE); sai số so với phương án B là 7,7% Như vậy có thể nói kết quả tính toán cụ thể cho phương án B là phù hợp với kết quả nghiên cứu tổng quát ở chương 2 ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI LƯƠNG VĂN HUYỆN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÀNG HDPE ĐỂ CHỐNG THẤM CHO ĐẬP ĐẤT ĐẮP TRÊN NỀN CÓ TẦNG THẤM DÀY VÀ ỨNG DỤNG CHO ĐẬP CHÁNH HÙNG,... “ Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp có tầng thấm dày ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh Bình Định? ?? tác giả hoàn thành thời hạn quy định Trong khuôn khổ hạn chế luận văn, ... ổn định thấm xói ngầm, hạn chế lưu lượng thấm nước 13 Nội dung luận văn tập trung ? ?Nghiên cứu ứng dụng màng HDPE để chống thấm cho đập đất đắp có tầng thấm dày ứng dụng cho đập Chánh Hùng, tỉnh