Nghiên cứu ảnh hưởng hệ số đầm nén (k) và trạng thái độ chặt độ ẩm ban đầu của đất đắp các tỉnh phía nam đến sự ổn định của đạp đất

MỤC LỤC MỞ ĐẦU Trang Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI -1 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI -2 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI PHAÀN I: TỔNG QUAN CHƯƠNG 1: VÀI NÉT VỀ CÁC CÔNG TRÌNH ĐẬP, ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU, CÁC LOẠI VẬT LIỆU ĐẤT ĐẮP VÀ CÁC ĐIỀU KIỆN THI CÔNG CÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯNG ĐẦM NÉN ĐẬP ĐẤT Ở CÁC TỈNH PHÍA NAM 1.1 VÀI NÉT VỀ CÁC CÔNG TRÌNH ĐẬP ĐẤT Ở CÁC TỈNH PHÍA NAM 1.2 ĐẶC TRƯNG KHÍ HẬU KHU VỰC CÁC TỈNH PHÍA NAM 1.2.1 Caùc đặc trưng khí hậu tỉnh Tây nguyên -6 1.2.2 Các đặc trưng khí hậu tỉnh ven biển Nam Trung Bộ Đông Nam Bộ - 1.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH (ĐCCT) VÀ NGUỒN VẬT LIỆU ĐẮP ÑAÄP -8 1.3.1 Đặc điểm địa chất công trình -8 1.3.2 Nguồn vật liệu đắp đập trình 24 1.4 ĐIỀU KIỆN THI CÔNG ĐẬP ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐẦM NÉN Ở CÁC TỈNH PHÍA NAM - 32 1.5 NHỮNG NGUYÊN NHÂN GÂY RA HƯ HỎNG Ở MỘT SỐ ĐẬP THỰC TẾ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN THI CÔNG 34 PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG ĐỘ CHẶT – ĐỘ ẨM BAN ĐẦU CỦA ĐẬP ĐẤT ĐẾN TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẬP ĐẤT KHI THẤM NƯỚC -36 2.1 CHẾ BỊ MẪU - 37 2.2 ẢNH HƯỞNG ĐỘ CHẶT – ĐỘ ẨM BAN ĐẦU ĐẾN TÍNH NÉN LÚN ƯỚT CỦA ĐẬP ĐẤT - 42 2.2.1 Khái niệm hệ số lún ướt tương đối am 42 2.2.2 Kết nghiên cứu tính lún ướt đất luận văn Thạc sỹ Nguyễn văn Cữu - 42 2.2.3 Phương pháp tiến hành thí nghiệm (TCVN 4200 – 1995) 43 2.2.4 Kết thí nghiệm - 45 2.3 ẢNH HƯỞNG MỨC ĐỘ BẢO HÒA (Sr) ĐẾN TÍNH NÉN LÚN CỦA MẪU ĐẤT CÓ HỆ SỐ ĐẦM NÉN (K) KHÁC NHAU -52 2.3.1 Thí nghiệm nén khô nén bão hòa với nhóm mẫu có độ ẩm – độ chặt khác thuộc nhánh trái đường cong đầm nện Proctor - 52 2.3.2 Trường hợp thí nghiệm nén khô nén bão hòa với nhóm mẫu có độ chặt khác (K = 0.90, 0.95) có độ ẩm tối ưu Wopt = 13.7% 55 2.3.3 Thí nghiệm mẫu đất mỏ vật liệu hồ chứa nước Cà Giây với độ ẩm độ ẩm tối ưu (W = Wopt = 15.5%) - 56 2.3.4 Nhận xét kết luận tính nén lún mẫu đất có hệ số đấm nén khác mức độ bão hòa nước khác cho trường hợp 58 2.4 NHẬN XÉT CHUNG VỀ TÍNH CHẤT NÉN LÚN VÀ LÚN ƯỚT CỦA CÁC NHÓM MẪU Đà THÍ NGHIỆM 58 CHƯƠNG 3: KHẢ NĂNG TRƯƠNG NỞ CỦA ĐẤT LOẠI SÉT VỚI CÁC HỆ SỐ ĐẦM NÉN (K) KHAÙC NHAU 60 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 60 3.2 CAÙC ĐẶC TRƯNG DÙNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐẤT TRƯƠNG NỞ 61 3.2.1 Mức độ trương nở 61 3.2.2 Áp lực trương nở (PN) 62 3.2.3 Độ ẩm trương nở (WN) - 62 3.3 ẢNH HƯỞNG ĐỘ CHẶT – ĐỘ ẨM BAN ĐẦU ĐẾN TÍNH TRƯƠNG NỞ CỦA ĐẤT ĐẮP 63 3.3.1 Ảnh hưởng độ chặt đến tính trương nở đất - 64 3.3.2 Ảnh hưởng độ ẩm đến tính trương nở tự (RN) thời gian trương nở 68 CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN PHẠM VI ĐỘ CHẶT – ĐỘ ẨM BAN ĐẦU ĐỂ PHỤC VỤ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG NHẰM NÂNG CAO TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA ĐẬP ĐẤT - 71 4.1 CHỌN DUNG TRỌNG KHÔ THIẾT KẾ γctk - ĐỘ CHẶT THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 72 4.1.1 Xác định dung trọng khô (γctk) khối đất đắp theo công thức kinh nghiệm 72 4.1.2 Xác định dung trọng thiết kế γctk khối đất đắp thông qua hệ số đầm nén - 73 4.2 CHỌN PHẠM VI ĐỘ ẨM THÍCH HP CỦA ĐẤT KHI ĐẦM NÉN - 75 4.3 TỔNG HP CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA CÁC TÁC GIẢ TRONG, NGOÀI NƯỚC VÀ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐƯC VỀ VIỆC LỰA CHỌN PHAM VI ĐỘ CHẶT – ĐỘ ẨM BAN ĐẦU CỦA ĐẬP ĐẤT ĐỂ PHỤC VỤ THIẾT KẾ, THI CÔNG - 76 4.3.1 Các kết nghiên cứu 76 4.3.2 Kết nghiên cứu đề tài 77 4.3.3 Tổng hợp kết lựa chọn phạm vị độ chặt – độ aåm - 78 CHƯƠNG 5: ĐẦM NÉN HIỆN TRƯỜNG, CHỌN GIẢI PHÁP THI CÔNG ĐẦM NÉN THÍCH HP ĐỂ NÂNG CAO ỔN ĐỊNH CHO CÔNG TRÌNH ĐẬP ĐẤT 81 5.1 NGUYÊN TẮC CHUNG 81 5.2 TỔ CHỨC THI CÔNG - 82 5.2.1 Chuẩn bị bãi vật liệu - 82 5.2.2 Lấy đất chuẩn bị bãi vật liệu 83 5.2.3 Đầm nén khối đập 84 5.2.4 Công tác kiểm tra chất lượng thi công đập - 85 5.2.5 Công tác kiểm tra đánh giá chất lượng nghiệm thu công trình - 85 5.3 MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐẦM NÉN HIỆN TRƯỜNG TRONG ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG KHÍ HẬU ĐẶC TRƯNG TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU - 86 5.3.1 Điều kiện thi coâng 87 5.3.2 Biện pháp bảo đảm độ ẩm yêu cầu đất đầm nén tỉnh phía Nam - 87 5.3.3 Chiều dày lớp rải h số lần đầm n thích hợp (ứng với số loại thiết bị dùng thi công tỉnh phía Nam) để đạt dung khô thiết kế (γctk) - 88 CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ GIẢI THÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY RA SỰ CỐ MỘT SỐ ĐẬP Ở MIỀN TRUNG VÀ GIẢI PHÁP PHÒNG TRÁNH 93 6.1 SỰ CỐ VÀ HƯ HỎNG ĐIỂN HÌNH Đà XẢY RA TẠI MỘT SỐ ĐẬP HỒ CHỨA NƯỚC TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 93 6.1.1 Sự cố thấm số đập - 93 6.1.2 Sự cố vỡ đập - 95 6.2 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ĐỂ GIẢI THÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY RA SỰ CỐ MỘT SỐ ĐẬP CỤ THỂ Ở MIỀN TRUNG VÀ GIẢI PHÁP PHÒNG TRÁNH 99 6.2.1 Nguyên nhân cố biện pháp phòng tránh cho hồ chứa nước Cà Giây Sông Quao 99 6.2.2 Tính nén lún nhóm mẫu chế bị độ ẩm – độ chặt ban đầu có độ ẩm bảo hòa khác -100 6.2.3 Tính lún lún lệch lớp đất dày 100cm đáy đập có độ bảo hòa Sr khác tác dụng cột đất thân đập cao H = 10m -101 6.2.4 Một số nhận xét kết luaän 103 6.2.5 Nguyên nhân gây nước hố khoan lõi đập giải pháp khắc phục cho hồ chứa nước Easoup thượng -103 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ -104 TÀI LIỆU THAM KHẢOẸPHỤ LỤC TÓM TẮT LÝ LỊCH MỞ ĐẦU Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI – Việc sử dụng đất địa phương làm vật liệu đắp đập để phát triển thủy điện, phát triển nông – lâm nghiệp nhu cầu kinh tế khác góp phần nâng cao đời sống kinh tế, an sinh xã hội cho dân cư quanh tỉnh phía Nam gần 30 năm qua – Hiện tương lai việc sử dụng đập đất nước ta giải pháp tối ưu mang lại hiệu kinh tế cao cho hàng loạt công trình sau – Bên cạnh đập đất hoạt động tốt, nhiều nguyên nhân khác không gặp cố Điều ảnh hưởng lớn đến tài sản Nhà Nước, an sinh xã hội kể tính mạng nhân dân không quanh vùng mà vùng khác cố xảy – Có nhiều nguyên nhân dẫn đến cố đập công tác khảo sát địa chất, khâu thiết kế, khâu thi công công tác quản lý vận hành công trình sau Sâu xa công tác nghiên cứu loại đất dùng để đấp đập ít, chưa đầy đủ tính chất đặc biệt loại đất kể điều kiện môi trường khí hậu địa phương trước, sau thi công công trình – Trong điều kiện kinh tế nước ta hiệu kinh tế, an sinh xã hội… mà việc sử dụng đập đất đem lại có ý nghóa to lớn động mạnh mẽ cho nhà khoa học Việt Nam nghiên cứu sâu, kỹ tính chất đất, nhằm làm hạn chế đến mức thấp cố công trình đập Vì việc nghiên cứu yếu tố ban đầu đất đắp liên quan đến ổn định đập đất phần quan trọng thiếu – Đối với đập đất thiết kế ổn định chủ yếu phụ thuộc vào loại đất dùng đắp đập chất lượng đầm nén Kỹ thuật đầm nén đất lại phụ thuộc vào loại đất, yếu tố khí hậu điều kiện thi công công trường – Với ý nghóa thiết thực việc nghiên cứu tính chất vật liệu đất để đấp đập Trong thời gian có hạn, với mong muốn đóng góp phần công sức vào công tác khoa học chung, tác giả nghiên cứu ảnh hưởng hệ số đầm nén (K = γc/γcmax) trạng thái độ chặt – độ ẩm (γc – W) ban đầu đất đắp tỉnh phía Nam đến ổn định đập đất NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI NÀY NHẰM NGHIÊN CỨU GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ SAU – Tổng quan công trình đập đất đặc điểm khí hậu, vật liệu đắp điều kiện thi công ảnh hưởng đến chất lượng đầm nén đập đất tỉnh phía Nam – Ảnh hưởng trạng thái độ chặt – độ ẩm ban đầu đập đất đến tính nén lún trình thấm nước – Ảnh hưởng trạng thái độ chặt – độ ẩm ban đầu đất đắp đến tính trương nở đất loại sét tỉnh phía Nam đến ổn định đập đất – Lựa chọn phạm vi độ chặt, độ ẩm ban đầu đập đất để phục vụ thiết kế thi công – Nghiên cứu tìm giải pháp thi công thích hợp để đầm nén nhằm ổn định công trình đập đất – Ứng dụng kết nghiên cứu để giải thích nguyên nhân gây cố số đập miền Trung giải pháp phòng tránh GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI – Không nghiên cứu thay đổi sức chống cắt đất đấp theo hệ số đầm nén (K) – Không nghiên cứu ảnh hưởng độ chặt độ ẩm ban đầu đến tính thấm, tan rã xói rửa đập đất _ Không nghiên cứu ảnh hưởng mức độ trương nở đến áp lực nước lỗ rỗng thân đập CHƯƠNG 1: VÀI NÉT VỀ CÁC CÔNG TRÌNH ĐẬP ĐẤT, ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU, CÁC LOẠI VẬT LIỆU ĐẤT ĐẮP VÀ CÁC ĐIỀU KIỆN THI CÔNG CÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯNG ĐẦM NÉN ĐẬP ĐẤT Ở CÁC TỈNH PHÍA NAM 1.1 VÀI NÉT VỀ CÁC CÔNG TRÌNH ĐẬP ĐẤT Ở CÁC TỈNH PHÍA NAM [7] Các công trình thủy lợi Miền Trung Tây Nguyên chủ yếu hồ chứa nước xây dựng trực tiếp sông suối, để điều tiết dòng chảy khai thác bảo vệ tài nguyên nước phục vụ ngành kinh tế quốc dân dân sinh Gần 30 năm qua, khu vực xây dựng 300 hồ chứa nước lớn nhỏ, nơi có mật độ hồ đập vào loại cao nước ta, góp phần tích cực tạo nên thay đổi lớn lao nhanh chóng mặt kinh tế-xã hội ổn định trị, nâng cao đời sống nhân dân, góp phần xóa đói giảm nghèo, cải thiện môi trường sinh thái Tiêu biểu công trình: Phú Ninh, Khe Tân, Việt An (Quảng Nam), Sông Vệ, Núi Ngang (Quảng Ngãi), Hội Sơn, Thạch Hòa, Thuận Ninh, Vạn Hội (Bình Định), Đakuy, Đak Kấm, Đak Hơ Riêng (KomTum), Biển Hồ, Hoàng Ân, Ayun Hạ (Gia Lai), Krong Buk, Buôn Triết, EaKao, EaKnốp, Easoup (Đak Lak), Đạ Tẻ, Tuyền Lâm, Đạ Ròn, Cam Ly Thượng (Lâm Đồng), Phú Xuân, Suối Trầu, Đá Bàn, Am Chúa, Cam Ranh (Khánh Hòa), CK7 (Ninh Thuận), Ba Bầu, Sông Quao, Cà Giây (Bình Thuận) Trong có nhiều công trình niềm tự hào ngành thủy lợi nước ta qui mô giải pháp kỹ thuật như: Phú Ninh, Đá Bàn, Ayun Hạ… Hai hình công trình đập Hình 1.1 1.2 92 Hình 5.1: Thi công đập đất 93 CHƯƠNG 6: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ GIẢI THÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY RA SỰ CỐ MỘT SỐ ĐẬP Ở MIỀN TRUNG VÀ GIẢI PHÁP PHÒNG TRÁNH 6.1 SỰ CỐ VÀ HƯ HỎNG ĐIỂN HÌNH Đà XẢY RA TẠI MỘT SỐ ĐẬP HỒ CHỨA NƯỚC TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU [7] Đập hồ chứa nước xây dựng hầu hết đập đắp đất thi công theo phương pháp đầm nén, thường gọi đập vật liệu địa phương Các cố hư hỏng đập đất xảy khu vực, phần lớn tác động mặt thứ hai nước mà nhiều ý: thấm truyền nước môi trường xốp từ nơi có áp lực cao đến nơi có áp lực thấp Đập đất công trình môi trường xốp dễ bị nước tác động thấm để gây hư hỏng cố biện pháp phòng chống thích hợp Theo thống kê chưa đầy đủ, cố thấm chiếm 60% tổng số cố hư hỏng xảy Còn cố xói lở bề mặt, trượt mái đập thượng hạ lưu, nứt nẻ đỉnh đập…chiếm 30% Sự cố nước lũ tràn qua đỉnh đập xảy đập hồ nhỏ, đập Buôn Bông (Đalak, vỡ năm 1994), Phụng Hoàng (Quảng Ngãi, vỡ năm 2001), 1% [3] Hiện tượng thấm phổ biến hầu hết đập xây dựng: Thấm thân đập, vai mang công trình Thấm thường xảy sau thời gian khai thác Sau vài ba năm, hàng chục năm Có đập một, hai năm, có đập thấm xảy trình thi công hồ chứa chưa tích nước, tích nước chưa đến Mực nước dâng bình thường 6.1.1 Sự cố thấm số đập 6.1.1.1 Đập hồ Hội Sơn (Bình Định) [3] Xây dựng: năm 1984 94 – Đập đồng chất, hmax = 28.5m – Hồ có dung tích 45.65x106 m3 – Cao trình đỉnh đập: +72.20m – Mực nước dâng bình thường: +68.60m Thấm thân, vai đập với dòng thấm mạnh, diện rộng Hạ lưu chân đập có mạch sủi Mái thượng lưu có nhiều dấu vết lún sụt Nguyên nhân: Nền đất tàn tích granít chưa xử lý triệt để Đất đắp thân đập chưa đạt độ chặt cần thiết 6.1.1.2 Đập hồ Phú Ninh (Quảng Nam) [3] Xây dựng: 1976-1986 – Đập đất đồng chất Đập hmax = 40m L = 620m – dập phụ hmax: 3÷16m ΣL = 2960m – Hồ có dung tích 460 triệu m3 – Mực nước dâng bình thường: +32.00m – Mực nước lên lớn nhất: +35.4m – Cao trình đỉnh đập: +37.40m Tường chắn sóng: +38.50m Hư hỏng: Sau gần 20 năm làm việc, sau trận lũ lớn năm 1999, phát thấm thân đập (từ đập +20.0 đến 23.0m), hạ lưu chân đập bị lầy có điểm nước sủi Hai đập phụ (Long Sơn Dương Lâm) bị thấm chân đập, gây lầy đất Phạm vi thấm dài hàng trăm mét Nguyên nhân: Đất đắp thân đập hầu hết chưa đạt độ chặt cần thiết Chỉ có 46% mẫu kiểm tra đạt độ chặt K = 0.93 (là thấp), lại 0.93 Nền đập hai vai đất pha tàn tích tàn tích chứa nhiều dăm sạn thi công chưa xử 95 lý triệt để Kết cấu mặt cắt đập chưa hợp lý Công trình làm việc 15 năm bước vào thời kỳ lão hoá [32] 6.1.2 Sự cố vỡ đập Theo thống kê chưa đầy đủ, khu vực có 10 công trình có cố vỡ đập, có lẽ tiêu biểu đập Suối Trầu (4 lần), Suối Hành Am Chúa Cả công trình nằm địa bàn Khánh Hoà 6.1.2.1 Đập hồ Suối Trầu [5] ™ Xây dựng: – Xây dựng tháng 4/1977 ÷ 8/1977 Sự cố (1977, 1979, 1982) Hoàn thành: 1983 – Đập đất đồng chất Đập hmax =19.60m, dài 240m – Đập phụ hmax = 7.60m, dài 191m Cao trình đỉnh đập: +25.6m – Mực nước dâng bình thường: +22.50m – Mực nước lên lớn nhất: +23.68m – Mực nước cạn: +15.50m –Dung tích hồ: 9.81 triệu m3 ™ Vỡ đập (tháng 11/1997) Hồ tích nước từ cuối tháng 8/1977 12h30 ngày 11/11 có mưa lớn, mực nước hồ tăng nhanh từ 17.60 lên 21.0m, phát lỗ rò mang cống lấy nước cao trình 17.0 ÷ 18.0m đến 02h ngày 12/11, sau 14h cầm cự đập vỡ bên mang cống Nguyên nhân trực tiếp: Đất đắp mang cống đầm nện kém, hố mống chật hẹp biện pháp thi công phù hợp, tiêu dung trọng khô thiết kế quy định sai (γc = 1.50 T/m3 loại đất có dung trọng tự nhiên 1.6 ÷ 1.7 T/m3) 96 6.1.2.2 Đập hồ Suối Hành [5] Xây dựng: 1984 ÷ 10/1986, ngày 03/12/1986 vỡ đập Khôi phục xong năm 1988 – Đập đồng chất (khi vỡ), hmax = 24.0m, dài 440m – Hồ có dung tích: 7.9 triệu m3 – Mực nước dâng bình thường: +32.20m – Mực nước lên lớn nhất: +35.0m – Mực nước cạn: +23.0m – Cao trình đỉnh đập: +36.0m Ngày 29, 30/09, có mưa nhỏ, mực nước hồ dâng lên + 3.0m Sáng 01/10/1986 phát vết nứt vuông góc với tim đập, cách tim cống 5m phía sông, từ cao trình + 3.0 chạy lên +30.7m, rẽ ngoặc 900 phía sông, dài khoảng 30m Trên mái thượng lưu đồng thời xuất nhiều hố lún sụt, nằm cao trình 24.0 ÷ 26.0m Sau trận mưa nhỏ từ ngày ÷ 6/10 làm trôi đất bít khe nứt Cán A.B cho khe nứt tự khép kín nên không theo dõi Tối 01 sáng 02/12/1986, trận mưa lớn (486mm/ 12 giờ) dâng mực nước hồ từ 26.90m tăng vọt lên 34.10m 13h00 ngày 02/12 phát vòi nước đục chảy mái hạ lưu +26.0m cách cửa cống khoảng 70m phía sông 15h00 ngày mực nước hồ tiếp tục dâng cao, phát vết nứt ngang có vết nứt dọc đập Sau xuất thêm nhiều vết nứt ngang khác phạm vi thềm sông bên phải cống Đêm 02/12 nghe tiếng nước chảy róc rách thân đập Đến 2h15 ngày 03/12/1986 sau tiếng nổ lớn, đập bị vỡ đoạn I, sát cống, sau vỡ tiếp đoạn II phần lòng suối Nguyên nhân sâu xa cần phải nói thêm là: Công tác thiết kế không đảm bảo kỹ thuật, thể mặt sau đây: 97 Công tác khảo sát địa chất sơ sài, không phát đập bị nứt nẻ nghiêm trọng, có vết nứt kiến tạo chạy từ thượng lưu xuyên qua tuyến đập hạ lưu Các bãi vật liệu bồi tích tàn tích không đồng nhất, tiêu lý lại tính bình quân cho toàn bãi Kỹ sư địa chất thiết kế chưa thấy tính chất đặc biệt nguy hiểm đất đắp vùng để có biện pháp xử lý phù hợp Đó tính trương nở mạnh, lún ướt lớn tan rã nhanh Công tác thiết kế có nhiều sai phạm, không xử lý bậc thụt địa hình, để tồn vách đá cao thẳng đứng bờ trái sát cống chênh lệch 10m dẫn đến lún tập trung, gây nứt đập nguyên nhân trực tiếp dẫn đến vỡ đập Cơ quan thiết kế không giám sát tác giả, đơn vị thi công phát có vấn đề sai sót bãi vật liệu phức tạp đất (7 lần có văn kiến nghị) không nghiên cứu để kiểm tra lại đồ án thiết kế, cho dù khảo sát kỹ đến đâu phản ánh xác tình hình thực tế thiên nhiên, thi công, người khảo sát thiết kế phải có mặt trường để kịp thời xử lý trường hợp đồ án thiết kế chưa phù hợp Các nguyên nhân khác (thi công, quản lý) chủ yếu, quan trọng, góp phần đẩy nhanh trình cố 6.1.2.3 Đập hồ Am Chúa [25] Xây dựng: 1988 ÷ 1992, cố tháng 10/1992 Sửa chữa khôi phục nâng cấp cuối năm 2001 – Đập đất đồng chất (khi cố), hmax = 24.5m, dài 330m – Hồ có dung tích: 4.690 triệu m3 – Mực nước cạn: 23.90m – Cao trình đỉnh đập: +37.0m – Tường: +38.0m 98 – Mực nước dâng bình thường: 35.50m (sau Sửa chữa nâng cấp) Sau chặn dòng (tháng 02/1989) có tượng rò rỉ thấm lậu qua đất đắp thân đập cố lớn tháng 10/1989 tháng 10/1992 Xin tóm tắt cố tháng 10/1992: Mưa từ 23 - 25/10/1992, mực nước hồ từ +28.0m tăng vọt lên 34.40m vào tối ngày 25/10 (tốc độ tăng 6m ngày 25/10 khoảng 1m/ vào tối ngày đó) Sáng 27/10 phát lỗ sủi mái hạ lưu cao trình +26.00m, cách vai tả đập khoảng 70 ÷ 80m, có nhiều lỗ sủi mặt +26,00m, có lỗ sủi phát triển nhanh, thoát nhiều ngách hạ lưu, Vào 6h00 sáng hôm sau (28/10), thấy có lỗ xoáy nước thượng lưu, vật có xoài bị hút mạnh vào xoáy nước kéo trôi xuống hạ lưu Chiều 28/10 mực nước hồ xuống +29.00m, từ hạ lưu nhìn thấy lỗ rò thủng lên bầu trời hồ chứa, miệng rộng ÷ 5m, tạo thành hang thẳng góc với trục đập, bên phát triển 3, ngách Có người chụp ảnh qua hang thủng Ngày hôm sau, đập đoạn cố bị sập oằn xuống thấp 1m Khi mực nước hồ hạ xuống +27.00m không nước rò hạ lưu Nguyên nhân chủ yếu: Thiết kế thi công chưa có biện pháp kỹ thuật phù hợp với đặc trưng nguy hiểm đất đập vùng tính co ngót, tan rã tính lún ướt – đặc trưng đất hoàng thổ, thiếu biện pháp xử lý đắn mặt bằng, mặt đứng khối đắp, lần ngừng thi công kéo dài Kết cấu đập lại thiếu phận tiêu lọc thoát nước phù hợp để khắc phục dòng thấm dị thường gây phá hoại đập Ngoài có nguyên nhân khác công tác quản lý đầu tư xây dựng: Công trình đập cấp III lại Huyện làm chủ đầu tư Công tác chuẩn bị 99 đầu tư chuẩn bị xây dựng làm khẩn trương, vội vàng, công tác khảo sát thiết kế chưa tương xứng với qui mô công trình 6.2 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ĐỂ GIẢI THÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY RA SỰ CỐ MỘT SỐ ĐẬP CỤ THỂ Ở MIỀN TRUNG VÀ GIẢI PHÁP PHÒNG TRÁNH 6.2.1 Nguyên nhân cố biện pháp phòng tránh cho hồ chứa nước Cà Giây Sông Quao Nguyên nhân: tượng nước cục thân đập sau thi công xong gây lún không đều, tạo vết nứt thân đập 6.2.1.1 Đập nhánh trái hồ chứa nước Sông Quao (Bình Thuận) đắp loại đất pha tàn tích có ngồn gốc đá Granite Tháng 06/1993, khoan xi măng chống thấm cho đá nứt nẻ dủa đập, phát nước lớn số vị trí khác thân đập Nguyên nhân gây nước trương nở, co ngót tạo khe nứt sâu khối đất đắp bị gián đọan theo mùa thi công [9, 16] Trong trình khoan thấy tượng nước không đáng kể dọc thân đập cao trình cách đáy đập Lúc xử lý cách khoan dung dịch ximăng – sét toàn thân đập mà chưa ý nguyên nhân gây tượng nước nhỏ dọc theo tuyến đập nói 6.2.1.2 Đập đất hồ chứa nước Cà Giây (Bình Thuận) đắp loại đất pha tàn tích có nguồn gốc Cát-bột kết Tháng 10/1998, khoan xử lý chống thấm thân đập phát vị trí nước nhỏ dọc theo tuyến đập cao trình cách đáy đập tương tự Sông Quao Đối chiếu với tiến độ thi công vị trí nơi tiếp giáp hai mùa thi công nên trương nở – co ngót mặt đập bị mưa – nắng lâu ngày gây nên Độ ẩm đất thân đập lúc lấy mẫu lớn 100 độ ẩm thích hợp đầm (W > Wopt), đất không bị co ngót Mặt khác đất đắp Sông Quao Cà Giây thuộc loại trương nở trung bình yếu, trương nở áp lực cột đất thân đập cao 10m Tác giả cho rằng, tượng mao dẫn nước từ lên lớp đất đắp đáy đập tạo nên độ bảo hòa khác gây chênh lệch lún lớp mỏng đáy đập [15] 6.2.2 Tính nén lún nhóm mẫu chế bị độ ẩm – độ chặt ban đầu có độ ẩm bảo hòa khác Giả sử khối đất đắp thân đập sau đầm nén thường đạt độ ẩm – độ chặt sau [14]: Dung trọng khô: γc = (0.95 – 1.0) γcmax Độ ẩm: W = Wopt ± ∆w ng với điều kiện trên, độ bảo hòa nước đất đắp đạt: Sr = 70.0 – 91% (theo bảng 2-11 & 2-14) Thí dụ: theo số liệu tổng hợp 300 mẫu lấy thân đập Cà Giây − − cho biết: dung trọng khô trung bình γ = 1.78 g / cm , độ ẩm trung bình W = 15.4% , trọng lượng riên đất ∆ = 2.71 g/cm3, e = nước S r = 2.71 − 1.78 = 0.522 , độ bão hòa 1.78 0.154 × 2.71 = 0.726 = 72.6% 0.522 Khi lớp đất đáy đập bị ngấm nước tượng mao dẫn từ làm cho đất đạt độ bão hòa Sr = 100%, độ ẩm đất đạt Wbh = 19% Như vậy, từ độ ẩm thi công đắp đập W = 15.4% tăng lên Wbh = 19% tính nén lún đất thay đổi gây lún không vị trí lớp đất có độ bão hòa khác Các đường cong nén lún theo trường hợp thí nghiệm chương 2, hình 2.17 2.18 Hệ số nén lún theo trường hợp thí nghiệm ghi 101 bảng 2-12 2-15, cho thấy hệ số nén lún nhóm mẫu thay đổi rõ rệt theo mức độ bão hòa mẫu khác thí nghiệm 6.2.3 Tính lún lún lệch lớp đất dày 100cm đáy đập có độ bảo hòa Sr khác tác dụng cột đất thân đập cao H = 10m Giả sử có lớp đất đắp dày h = 100cm chịu tác dụng nước thẩm thấu nước mao dẫn từ đập Do tác dụng không đồng toàn tuyến đập, nên lớp đất đáy đập có độ ẩm mức độ bảo hòa khác Sử dụng kết số liệu thí nghiệm chương 2, bảng 2-11, 2-12, 2-14 215 để tính toán cho trường hợp đập cao 10m (chiều cao thiết kế phổ biến cho đập Nam Trung Bộ) Nếu khối đất đắp bên cao H = 10m, áp lực cột đất tác dụng lên lớp đất đáy đập vào khoảng P = H.γw = 1000x2.0 = 2.000g/cm2 = 2kG/cm2 (dung trọng ướt lấy 2.0g/cm3 – theo kết thống kê hai đập Sông Quao Cà Giây) 6.2.3.1 Tính độ lún S lớp đất đáy đập Sông Quao có chiều dày h = 100cm chịu áp lực cột đất đập đắp cao H = 10m, tướng ứng với áp lực nén P = 2kG/cm2 Lớp đất đáy đập có dung trọng khô biến thiên phạm vi γc = γcmax = 1.86g/cm3 vaø γc = 0.95γcmax = 1.77g/cm3 có độ bảo hòa Sr = 70 đến 100% Kết tính toán bảng 6-1 102 Bảng 6-1 Trạng thái độ chặt, độ ẩm ban đầu mẫu chế bị Trạng thái Khô Bảo hòa Khô Bảo hòa K 0.95 1.00 Kết tính toán cho hai trường hợp Hệ số Hệ số nén Hệ số nén lún rỗng, e0 W , % Sr, % 13.7 70 19.3 99 13.7 82 17.0 100 0.525 0.452 Độ lún lún, a0-2 tương đối, a0 S= a0.h.p cm2/kG cm2/kG cm 0.027 0.0174 3.48 0.036 0.0236 4.72 0.020 0.0134 2.69 0.030 0.0207 4.13 Từ bảng kết (bảng 6-1) cho thấy: – Chênh lệch lún nhỏ ∆Smin = 3.48 – 2.69 = 0.79cm – Chênh lệch lún lớn ∆Smax = 4.72 – 2.69 = 2.03cm 6.2.3.2 Tính độ lún S lớp đất đáy đập Cà Giây có chiều dày h = 100cm chịu áp lực cột đất đập đắp cao H = 10m, tướng ứng với áp lực nén P = 2kG/cm2 Lớp đất đáy đập có dung trọng khô biến thiên phạm vi γc = γcmax = 1.86g/cm3 vaø γc = 0.95γcmax = 1.76g/cm3 có độ bảo hòa Sr = 77 đến 100% Kết tính toán bảng 6-2 Bảng 6-2 Trạng thái độ chặt, độ ẩm ban đầu mẫu chế bị Trạng thái Khô Bảo hòa Khô Bảo hòa K 0.95 1.00 Kết tính toán cho hai trường hợp Hệ số Hệ số nén Hệ số nén lún rỗng, e0 W , % Sr, % 15.5 77 19.9 99 15.5 91 16.9 100 0.545 0.462 Độ lún lún, a0-2 tương đối, a0 S = a0.h.p cm2/kG cm2/kG cm 0.027 0.0172 3.43 0.035 0.0227 4.53 0.015 0.0103 2.05 0.027 0.0181 3.63 Từ bảng kết (bảng 6-2) cho thấy: – Chênh lệch lún nhỏ ∆Smin = 3.43 – 2.05 = 1.38cm 103 – Chênh lệch lún lớn ∆Smax = 4.53 – 2.05 = 2.48cm 6.2.4 Một số nhận xét kết luận Nếu đất đắp nén đạt γc = (0.95 – 1.0) γcmax phòng tránh tượng lún ướt thấm nước Nhưng thấm nước bảo hòa không đồng lớp đất mỏng đáy đập gây tượng chênh lệch lún lớp đất Kết tính lún theo trường hợp đất có dung trọng khô khác có mức độ bảo hòa khác thể bảng 6-1 6-2 cho thấy rằng: tùy theo trạng thái độ chặt – độ ẩm lớp đất đắp, tác dụng cột đất H = 10m, có áp lực 2.0kG/cm2 lớp đất có độ chênh lệch lớn ∆S = 0.79 - 2.03 cm (Sông Quao) ∆S = 1.38 – 2.48cm (Cà Giây) Chính chênh lệch lún góp phần tạo nên khe nứt nhỏ, gây nước cục cao trình định kể từ đáy đập 6.2.2 Nguyên nhân gây nước hố khoan lõi đập giải pháp khắc phục cho hồ chứa nước Easoup thượng 6.2.2.1 Nguyên nhân Kết thí nghiệm thấm nước hố khoan [4] cho thấy chiều cao cột nước thí nghiệm H ≤ 10.8 tính thấm nước lõi đập thỏa yêu cầu thiết kế, tăng H > 10.8m bắt đầu xuất nước lớn Lúc nước đất không thấm mà phát sinh dòng chảy cục Những lớp đất mỏng có dung trọng khô γc < 1.63g/cm3 nằm độ sâu cách miệng hố khoan từ – 8m (tương ứng với áp lực cột đất P ≥ 1.5kG/cm2) bắt đầu lún ướt dần tách khỏi lớp đất có dung trọng khô lớn hơn, tạo thành khe hở cho nước thấm nhanh Hiện tượng lún ướt chưa kết thúc, đất bắt đầu bị trương nở Các lớp đất có dung trọng khác trương nở khác Điều giải thích sau: 104 Cũng theo [4], lõi đập có khả đầm nén đạt dung trọng khô cao, với K = 0.95 đạt được: γc = 0.95γcmax = (1.63 – 1.65)g/cm3 Nhưng đơn vị thiết kế lại cho phép đầm nén với dung trọng khô yêu cầu thấp γctk = 1.56g/cm3 thực tế thi công dung trọng khô khối đất thay đổi phạm vi rộng Chính điều dẫn đến thay đổi không đồng lớn tính chất đất tiếp xúc với nước như: lún ướt, trương nở,… Theo kết thí nghiệm chương (bảng 2-7) chương (bảng 3-2) cho thấy rằng: vật liệu đất dùng để đắp lõi đập có tính trương nở, lún ướt mức độ khác tùy thuộc vào dung trọng khô (γc), độ ẩm ban đầu (W) đất tiếp xúc với nước áp lực tác dụng tăng lên Nhìn chung, đất có hệ số trương nở tự từ trung bình đến mạnh, áp lực trương nở tương đối lớn (PN = 0.7 – 1.1kg/cm2), tính lún ướt xuất cấp áp lực nén P ≥ kG/cm2, bị thấm nước mẫu đất có γc < 1.63g/cm3 6.2.2.2 Giải pháp phòng tránh – Yêu cầu hệ số đầm nén K ≥ 0.95 tương ứng với dung trọng khô γc ≥ 1.63g/cm3 để tránh tượng lún sụt – Chiều dày H khối gia phủ lên lõi đập phải thỏa mãn điều kiện mức độ trương nở: H≥ PN γ Trong đó: PN – áp lực trương nở lớn lõi đập γ – dung trọng ướt khối gia tải – Việc tích nước phải diễn từ từ theo dõi cẩn thận trạm quan trắc 105 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết nghiên cứu trình bày chương 1, 2, 3, 4, 5, luận văn đưa số kết luận liên quan đến ổn định đập đất sau: Khi thiết kế công trình đập đất để tránh tượng lún ướt, chọn hệ số đầm nén K ≥ 0.95 (γctk ≥ 0.95γcmax) Ứùng với giá trị đầm nén (K) trường Kht = 0.95 ÷ 1.00, độ ẩm đầm nén thay đổi phạm vi Wopt ± ∆w Nhưng để giảm thiểu trương nở đất đắp hồ tích nước, nên chọn ∆w lệch nhánh phải đường cong đầm nện Proctor, nghóa là: Wht = Wopt + ∆w Giá trị γc ∆w tùy thuộc loại đất Sự chênh lệch lớn độ ẩm độ bảo hòa Sr dẫn đến chênh lệch lớn tính nén lún đất Chính tăng tính nén lún lớn mẫu bảo hòa nước gây lún ướt lớn khối đất đắp đập có dung trọng nhỏ Cùng loại đất có tính trương nở, dung trọng khô (γc) độ ẩm ban đầu (W) có ảnh hưởng lớn đến hệ số trương nở tự _ Cùng dung trọng khô, mẫu đất có độ ẩm ban đầu cao có trị số trương nở tự nhỏ thời gian trương nở rút ngắn _ Cùng độ ẩm ban đầu, mẫu đất có dung trọng khô lớn có trị số trương nở tự lớn Quan hệ dung trọng khô (γc) hệ số trương nở tự (RN) tuyến tính Với điều kiện khí hậu tỉnh Phía Nam, thời tiết có hai mùa rõ rệt (mùa mưa mùa nắng) nên bố trí thời gian thi công có ý nghóa định đến 106 tiến độ công trường Do nên chọn thời gian bắt đầu thi công vào cuối mùa mưa đầu mùa khô đến đầu mùa mưa năm sau Từ kết luận nêu trên, áp dụng cho công trình khác với đất đắp có tính chất lý điều kiện khí hậu tương tự Một định hướng vấn đề cần nghiên cứu giảm đáng kể khối lượng thử nghiệm phòng trường, nửa hạn chế nhiều sai sót Điều làm đẩy nhanh tiến độ thi công chất lượng tốt cho công trình Một hiểu tính chất đặc biệt loại đất địa phương góp phần vào việc sử dụng vật liệu địa phương hiệu kinh tế ... liệu đắp điều kiện thi công ảnh hưởng đến chất lượng đầm nén đập đất tỉnh phía Nam – Ảnh hưởng trạng thái độ chặt – độ ẩm ban đầu đập đất đến tính nén lún trình thấm nước – Ảnh hưởng trạng thái độ. .. thái độ chặt – độ ẩm ban đầu đất đắp đến tính trương nở đất loại sét tỉnh phía Nam đến ổn định đập đất – Lựa chọn phạm vi độ chặt, độ ẩm ban đầu đập đất để phục vụ thiết kế thi công – Nghiên cứu. .. sức chống cắt đất đấp theo hệ số đầm nén (K) 3 – Không nghiên cứu ảnh hưởng độ chặt độ ẩm ban đầu đến tính thấm, tan rã xói rửa đập đất _ Không nghiên cứu ảnh hưởng mức độ trương nở đến áp lực