Nghiên cứu đánh ảnh hưởng của vật liệu đất đắp đến ổn định đập cà giây tỉnh bình thuận và đề xuất biện pháp xử lý

Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ - địa chất - Vũ Đình Dẫn Nghiên cứu đánh giá ảnh hởng vật liệu đất Đắp đến ổn định đập Cà Giây tỉnh Bình Thuận đề xuất biện pháp xử lý LUậN VĂN Thạc sĩ địa chất Hà nội - 2006 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ - địa chất - Vũ Đình Dẫn Nghiên cứu đánh giá ảnh hởng vật liệu đất Đắp đến ổn định đập Cà Giây tỉnh Bình Thuận đề xuất biện pháp xử lý Chuyên ngành: Địa chất công trình LUậN VĂN Thạc sĩ địa chất Ngời hớng dẫn khoa học: PGS TS Hà nội - 2006 Tạ Đức Thịnh Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết đợc nêu luận văn trung thực, cha đợc công bố công trình khác Tác giả luận văn Vũ Đình Dẫn Mơc lơc Trang Lêi cam ®oan Mơc lơc Danh mục hình vẽ Danh mục bảng Mở đầu Chơng - Tổng quan vật liệu đất đắp đập 10 1.1 Khái quát tình hình xây dựng đập 10 1.2 Tổng quan vật liệu đất đắp đập 11 1.3 Những đặc tính vật liệu đất đắp đập 11 1.3.1 Đặc tính tan r đất 12 1.3.2 Đặc tính trơng nở đất 20 1.3.3 Đặc tính lún ớt đất 28 1.4 Nhận xét 29 Chơng - Đặc tính Địa chất công trình vật liệu đất đắp đập có nguồn gốc tàn tích khu vực Bắc Bình, tỉnh Bình thuận 30 2.1 Khái quát đặc điểm tự nhiên khu vực huyện Bắc Bình 30 2.1.1 Vị trí địa lý 30 2.1.2 Đặc điểm khí hậu 30 2.1.3 Thuỷ văn 32 2.1.4 Đặc điểm địa hình 33 2.1.5 Đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực 33 2.1.6 Đặc điểm địa chất thuỷ văn 38 2.2 Sự hình thành đặc tính địa chất công trình loại đất có nguồn 2.2.1 gốc tàn tích 40 Các khái niệm vỏ phong hoá 40 2.2.2 Đặc điểm vỏ phong hoá khu vực tỉnh Bình Thuận 2.2.3 Sự hình thành đặc tính địa chất công trình đất tàn tích khu vực Bắc Bình tỉnh Bình Thuận 2.2.4 43 43 Một số đặc tính địa chất công trình đặc trng đất tàn tích khu vực Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận 44 Chơng - Đặc tính ĐCCT vật liệu đất đắp đập Cà Giây ảnh hởng đến ổn định đập 46 3.1 Quá trình khảo sát vật liệu đất đắp đập Cà Giây 46 3.1.1 Mỏ đất C 46 3.1.2 Mỏ đất H 46 3.2 Các đặc tính địa chất công trình đất đắp đập Cà Giây 49 3.2.1 Hiện trạng đập đất mỏ đất C H 49 3.2.2 Thành phần khoáng vật 50 3.2.3 Các đặc tính địa chất công trình đất đắp đập Cà Giây 51 3.3 Khái quát đập Cà Giây biểu ổn định đập 55 3.3.1 Vị trí, quy mô công trình 55 3.3.2 Cấu trúc đập 57 3.3.3 Các tiêu thiết kế đập kết cấu đập 59 3.3.4 Sự cố đập Cà Giây 61 3.4 Phân tích ảnh hởng vật liệu đất đắp đến ổn định đập 66 3.4.1 Phân tích nguyên nhân gây cố 66 3.4.2 ảnh hởng vật liệu đất đắp đến ổn định đập 69 Chơng - Kiến nghị biện pháp xử lý cố 72 4.1 Một số biện pháp xử lý đ áp dụng 72 4.1.1 Xây dựng tràn cố 72 4.1.2 Khai quật đắp lại đoạn đập bị cố 72 4.1.3 Khoan thân đập 74 4.2 Kiến nghị số giải pháp sử dụng đất có tính tan r để đắp đập 75 4.2.1 Giải pháp mặt công trình 75 4.2.2 Giải pháp thi công 75 4.2.3 Chống tan r biện pháp cải tạo đất đấp đập 75 4.3 Nhận xét 77 Kết luận kiến nghị 78 tài liệu tham khảo 80 Danh mục hình vẽ Trang Hình 1.1: Phơng pháp phân loại mức độ tan r đất theo cấp 13 Hình 1.2: Quan hệ hàm lợng muối hoà tan nớc lỗ rỗng khả 14 tan r Hình 1.3: Phân vùng tan r dựa theo số đánh giá ESP 15 Hình 1.4: Các phần tử có đờng kính nhỏ bị trôi dới tác dụng 17 dòng thấm Hình 1.5: ống dòng hình thành miền thấm lớn tợng xói thuỷ 17 lực Hình 1.6: Phân bố ion dơng, âm quanh bề mặt hạt sét 19 Hình 1.7: Cấu tạo hạt keo sét 24 Hình 2.1: Bản đồ địa chất khu vực huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận 37 Hình 3.1: Sơ hoạ vị trí đập Cà Giây mỏ đất C & H 47 ảnh 3.1: Hiện trạng mỏ đất C tháng năm 2006 49 ảnh 3.2: Quá trình lấy mẫu đất vật liệu xây dựng mỏ đất C 50 Hình 3.2: Dụng cụ để thí nghiệm tính đặc tính tan r đất 52 Hình 3.3: Dụng cụ A.M Vaxiliev để thí nghiệm tính trơng nở đất 53 Hình 3.4: Mặt cắt ngang đập đoạn lòng sông 60 Hình 3.5: Mặt cắt ngang đập đoạn lòng sông ngày 15/10/1998 62 ảnh 3.3: Những hang ngầm phát triển thân đập 63-64 ảnh 3.4: Bề mặt đập khu vực xảy cố 64 Hình 3.6: Mặt hang đoạn bị cố 66 Hình 3.7: Mặt cắt dọc đập - Cao trình đắp đập 67 Hình 3.8: Mặt hang đoạn xảy cố khớp nối thi công 69 phần đập bờ trái phải Hình 4.1: Mặt cắt ngang xử lý cố cọc B27 73 Hình 4.2: Mặt cắt dọc xử lý đoạn đập bị cố 73 Hình 4.3: Sơ đồ bố trí hố khoan xử lý thấm thân đập 74 Danh mục bảng Trang Bảng 1.1: Phân loại mức độ tan r 16 Bảng 1.2: Đặc trng vật lý số khoáng vật sét thông thờng 20 Bảng 1.3: Phân loại đất trơng nở theo XNIP 02-05-08-85 22 Bảng 1.4: Phân loại đất trơng nở theo USBR 23 Bảng 1.5: Trị số pH đẳng điện số khoáng vật 26 Bảng 2.1: Bảng nhiệt độ không khí Phan Thiết (0C) 30 Bảng 2.2: Bảng độ ẩm tơng đối (%) Phan Thiết 31 Bảng 2.3: Dòng chảy ứng với tần suất khác 32 Bảng 2.4: Kết thí nghiệm thành phần hoá học nớc 39 Bảng 3.1: Các tiêu lý vật liệu đất đất đắp đập Cà Giây 48 Bảng 3.2: Kết thí nghiệm thành phần khoáng vật đất đắp đập Cà Giây 50 Bảng 3.3: Kết thí nghiệm tan r đất chế bị mỏ đất C 52 Bảng 3.4: Kết thí nghiệm trơng nở đất chế bị mỏ đất C 54 Bảng 3.5: Các tiêu lý đất đập Cà Giây 58 Bảng 3.6: Các tiêu lý đất đắp đập Cà Giây 59 Bảng 3.7: Quá trình tích nớc hồ chứa năm 1998 61 Bảng 3.8: Bảng thống kê kích thớc hang ngầm thân đập 65 Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Khu vực Nam Trung Bộ có khí hậu khô hạn vào bậc nớc ta Hàng năm thờng xảy đợt hạn hán kéo dài, chí có năm, khu vực không xuất ma Huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận, trớc tỉnh Thuận Hải, có đầy đủ đặc trng yếu tố khí hậu khu vực Đây khu vực mà kinh tế nông nghiệp chiếm vai trò hÕt søc quan träng HiƯn víi sù −u tiªn đặc biệt Nhà nớc quyền địa phơng, khu vực đ , xây dựng công trình thuỷ lợi phục vụ cho phát triển nông nghiệp Các loại đập đất đợc xây dựng chủ yếu khu vực với nguồn vật liệu đất đắp loại đất đá có nguồn gốc khác Tuy nhiên, thiếu hiểu biết đặc tính địa chất công trình loại vật liệu đất đắp đập, trình thi công nh vận hành công trình đ xảy số cố đáng tiếc nh cố đập Cà Giây năm 1998 Đ có số báo cáo đánh giá nguyên nhân cố đập Cà Giây Nhng hầu hết nghiên cứu sơ sài, đánh giá không mức ảnh hởng vật liệu đất đắp đến ổn định đập Từ khó có định hớng phòng tránh đa biện pháp xử lý phù hợp cho công trình bị cố tơng tự khu vực Vì vậy, Nghiên cứu đánh giá ảnh hởng vật liệu đất đắp đến ổn định đập Cà Giây tỉnh Bình Thuận đề xuất biện pháp xử lý cần thiết xúc, đề tài mang tính thời thực tiễn cao Kết nghiên cứu định hớng cho công tác khảo sát nh việc sử dụng loại đất khu vực làm vật liệu đất đắp đập Mục đích nghiên cứu đề tài Nghiên cứu làm sáng tỏ thành phần vật chất, tính chất lý đặc tính địa chất công trình vật liệu đất đắp đập Cà Giây, xác định ảnh hởng chúng đến ổn định đập, từ đề xuất biện pháp xử lý kiến nghị việc sử dụng loại đất đắp ®Ëp khu vùc Néi dung nghiªn cứu Nội dung nghiên cứu đề tài bao gồm: - Nghiên cứu tổng quan vật liệu đất đắp đập - Điều kiện địa lý tự nhiên khu vực Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận - Đặc điểm địa chất công trình khu vực nghiên cứu - Đặc điểm thành phần khoáng vật, đặc tính địa chất công trình vật liệu đất đắp đập Cà Giây - Đề xuất biện pháp xử lý cố đập Cà Giây kiến nghị sử dụng loại đất đắp đập Phơng pháp nghiên cứu Để đạt đợc mục đích, nội dung đề ra, cần tiến hành phơng pháp nghiên cứu sau: - Phơng pháp thu thập tài liệu - Phơng pháp địa chất truyền thống: Gồm công tác trắc hội, lấy mẫu thí nghiệm khoanh diện phân bố - Phơng pháp thực nghiệm: Tiến hành thí nghiệm xác định thành phần vật chất, tiêu lý (trong điều kiện tự nhiên chế bị) đặc trng trơng nở, tan r phòng thí nghiệm - Phơng pháp phân tích hệ thống ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiƠn - Lµm sáng tỏ chế hình thành tính chất đặc biƯt nh− tan r , tr−¬ng në, co ngãt cđa vật liệu đất đắp đập Cà Giây ảnh hởng đến ổn định đập - Các kết nghiên cứu sở khoa học đề xuất biện pháp phòng tránh xử lý đập sử dụng nguồn vật liệu đất đắp có tính chất tơng tự Cơ sở tài liệu luận văn Các tài liệu để hoàn thành luận gồm có: - Tài liệu thu thập từ Cục Địa chất khoáng sản - Bộ Công nghiệp - Tài liệu khảo sát địa chất công trình Hồ chứa nớc Cà Giây giai đoạn - Tài liệu khảo sát địa chất công trình bổ sung tác giả: bao gồm công tác trắc hội, mô tả, đào thăm dò, lấy mẫu thí nghiệm thí nghiệm mẫu phòng 69 66.0 68.0 70.0 72.0 Thợng lu đập Cơ 70,00 Tim đập 10 Đỉnh cát 11 B29 B28 C¬ 68,00 B27 B26 Hạ lu đập Hình 3.8 Mặt hang đoạn xảy cố khớp nối thi công phần đập bờ trái phải Nh cố đập Cà Giây xảy nguyên nhân sau: - Thi công gián đoạn; - Vật liệu đất đắp đập (mỏ đất C) có đặc tính tan r mạnh trơng nở, co ngót trung bình; - Đặc điểm khí hậu khu vực 3.4.2 ảnh hởng vật liệu đất đắp đến ổn định đập Qua việc phân tích nguyên nhân gây cố đập Cà Giây cho thấy vật liệu đất đắp nhân tố gây nên ổn định đập Nó bao gồm ảnh hởng trực tiếp gián tiếp ảnh hởng trực tiếp vật liệu đất đắp đặc tính địa chất công trình gồm: tính tan r mạnh tính trơng nở, co ngót trung bình Những ảnh hởng gián tiếp kết hợp với yếu tố nh trình thi công, điều kiện khí hậu khu vực 70 ảnh hởng trực tiếp Từ kết khảo sát, nghiên cứu đặc tính địa chất công trình vật liệu đất đắp mỏ C kết hợp với tài liệu kiểm tra chất lợng đất đắp thân đập cho thấy tiêu lý thông thờng đất đắp đập đáp ứng đợc yêu cầu thiết kế Các kết thí nghiệm phòng cho thấy đất đắp đập có tính tính tan r mạnh tính trơng nở, co ngót trung bình Tính trơng nở, co ngót đất phụ thuộc vào thành phần khoáng vật sét đất, phụ thuộc vào độ ẩm, tợng trao đổi, hấp phụ đất Tính tan r đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh ion Sodium Bicarbonate, loại khoáng vật sét (tỷ diện tích bề mặt) tổng lợng muối nớc kẽ rỗng Trong điều kiện thi công thời gian dài trình trơng nở co ngót hình thành xen kẽ bề mặt khớp nối tạo nên khe nứt phát triển thân đập Khi tiếp xúc với nớc đất bị tan r di chuyển theo dòng thấm theo khe nứt Khi dòng thấm liên tục hình thành dẫn đến tăng gradien thủ lùc, c¸c khe nøt ph¸t triĨn réng hình thành hang ngầm thân đập gây nên cố vỡ đập Từ phân tích cho thấy đặc tính tan r , trơng nở, co ngót đất đắp đập mỏ C đ ảnh hởng đến ổn định đập Cà Giây Trên giới đ có nhiều công trình thuỷ lợi Châu Phi, Thái Lan bị cố dùng vật liệu đất đắp đập có tính chất tan r ảnh hởng gián tiếp - Quá trình thi công + đất có tính chất đặc biệt: Nh đ nói phần khu vực gây cố đ bị gián đoạn thi công thời gian 10 tháng, có tháng nắng tháng ma Nếu loại đất thờng cần bóc bỏ sâu vài chục cm bề mặt khớp nối đủ Giả sử khối đất đắp tồn vài khe nứt nhỏ gây nên cố nh đập Cà Giây Vì với điều kiện làm việc hồ chứa lúc đó, mực nớc thợng lu cao trình +73,10m, hang rỗng thân đập khai quật cố cao trình +64,54m trở lên, độ chênh cao mực nớc nhỏ ( 8,56m) gây đợc cè 71 ®Ëp, trõ ®Êt cã tÝnh chÊt tan r trơng nở, co ngót Nh vậy, điều kiện thi công kết hợp với đất có tính tan r mạnh, tính trơng nở co ngót trung bình ảnh hởng đến cố đập Cà Giây - Điều kiện khí hậu khu vực + đất có tính chất đặc biệt: ta xét đến điều kiện khí hậu thời gian thi công trình biến đổi khối đất đắp đập bề mặt khớp thi công Trong thời gian từ tháng 5/1997 đến tháng 7/1997 thời điểm cuối mùa khô đầu mùa ma, nớc khối đất đắp bề mặt khớp nối bị bốc mạnh Khối đất bị co ngót, hình thành nên khe nứt nhỏ có độ sâu khoảng vài chục cm Khoảng thời gian từ tháng 7/1997 đến tháng 10/1997 mùa ma Bề mặt khe nứt đợc tiếp xúc với nớc nên gây tợng tan r Các khe nứt phát triển rộng sâu Trong khoảng thời gian từ tháng 11/1997 đến tháng 3/1998 mùa khô Đất lại bị co ngót khe nứt lại phát triển sâu hơn, đến vài mét Trong trình thi công bóc sâu vài chục cm bề mặt khớp nối cha đủ Vì dâng nớc hồ lên, tạo thành dòng thấm liên tục gây cố đập nh đ nêu 72 Chơng Kiến nghị biện pháp xử lý cố 4.1 Một số biện pháp xử lý đà áp dụng Nh đ nêu trên, nguyên nhân gây cố đập Cà Giây thi công, đất đắp đập có tính chất đặc biệt đặc điểm khí hậu khu vực Để khắc phục cố đập Cà Giây, chủ đầu t định cho thực lúc ba phơng pháp: Đào tràn cố bên vai phải đập; Đào đoạn bị cố đắp lại; Tiến hành khoan xi măng sét toàn tuyến đập đề phòng cố phát sinh vị trí khác 4.1.1 Xây dựng tràn cố Trong phần chơng 3, ngỡng tràn xả lũ đợc đặt cao trình +74,7m, nớc lòng hồ cao trình +73,10m, thấp ngỡng tràn 1,6m Muốn hạ thấp mực nớc lòng hồ để xử lý cố cần phải xây dựng tràn cố Tràn đợc xây dựng eo núi bên vai phải đập Các thông số tràn cố nh sau: - Bề rộng mặt tràn: B=5,0m - Cao trình ngỡng tràn: +71m (thấp MNDBT lµ 3,7m) - Cét n−íc thiÕt kÕ: Htk = 3,7m - Hình thức tràn: Tràn mặt có cửa 4.1.2 Khai quật đắp lại đoạn đập bị cố Khai quật cố cho thấy tất hang rỗng thân đập nằm từ cao trình +64.54m trở lên với kích thớc hang từ 0,3x0,2m đến 1,65x3,20m Vì để xử lý cố đ cho tiến hành đào đoạn đập xảy cố đắp lại Tiến hành đào từ cao trình +63,0m trở lên với chiều dài đoạn đào xử lý 163,5m, từ cọc B24 đến cọc B30 Có nghĩa đào toàn phần đất tiếp giáp hai bên khớp nối mà có khe nứt ăn sâu vào Vật liệu đất đắp đợc dùng để đắp lại đoạn cố đợc lấy từ mỏ đất C Các thông số địa chất kết cấu đập nh hồ sơ thiết kế giai đoạn TKKT Quá trình thi công đợc giám sát chặt chẽ thi công liên tục 73 Việc khai quật đắp lại đoạn đập bị cố đợc trình bày hình 4.1, 4.2 Mặt cắt ngang đập B27 Đờng giới hạn mặt cắt 5.0m đập đà đắp trớc mùa lũ năm 1998 78.5 77.0 74.0 74.0 70.0 Thảm lọc dày 80cm ¸p dông tõ B25+11.5 - B27+10 69.0 6.0m 65.0 65.0 63.0 Đờng giới hạn phạm vi đào xử lý Hình 4.1: Mặt cắt ngang xử lý cố cọc B27 Cắt dọc thân đập Tỷ lệ : : 500 163.55m 77.0 Phần đập đào để đắp lại 45.50m 70.0 Phần đất đắp thân đập đà thi công 63.0 65.0 70.0 Lớp đất dày 0.5m đào đánh xờm tới ẩm trớc đắp 65.0 Phần đất đắp thân ®Ëp ®· thi c«ng B24 18.5 B25 25.0 B27 B26 21.5 25.5 B28 20.0 B29 32.0 Hình 4.2: Mặt cắt dọc xử lý đoạn đập bị cố B30 27.0 74 4.1.3 Khoan thân đập Mặc dù kết khảo sát kiểm tra chất lợng đất đắp thân đập cho kết đáp ứng đợc thông số mà thiết kế đ tính toán Tuy nhiên với nỗi lo cố tơng tự xảy ra, chủ đầu t định cho tiến hành khoan xử lý thấm dọc tuyến đập Tổng chiều dài xử lý 419m toàn chiều dài đập 790,5m Kết cấu chắn thân đập nh sau: Dọc tim khoan hàng cách 1,0m; khoảng cách lỗ hàng 2m; lỗ đợc bố trí so le khoan sâu vào đá gốc Thành phần vữa phụt: + Đối với thân đập đất: Vữa sét + 10% xi măng; + Đối với vùng tiếp giáp với đá gốc: Vữa xi măng; áp lực phụt: + Đối với thân đập đất: P = 1-2,5kG/cm2 + Đối với vùng tiếp giáp với đá gốc: P = 2-4kG/cm2 Sơ đồ bố trí hố khoan xử lý thấm đợc trình bày hình 4.3 Thợng lu đập 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Tim đập 1.0 1.0 Hạ lu Hình 4.3: Sơ đồ bố trí hố khoan xử lý thấm thân đập Qua nghiên cứu tài liệu thấy rằng, việc bố trí mạng lới hố khoan thăm dò nh không hợp lý tốn Thứ nhất, chất lợng đất đắp thân đập tốt, không cần thiết phải xử lý thấm toàn tuyến đập Chỉ cần tiến hành khoan xử lý thấm vị trí khớp nối thi công, đặc biệt đoạn từ cọc B18 đến cọc B29 nơi mà bề mặt khớp nối không đợc bảo vệ vòng từ 5-10 tháng Thứ hai, với kết cấu đập khối khối thợng lu chống thấm cần bố trí hàng khoan gần thợng lu tốt 75 4.2 Kiến nghị số giải pháp sử dụng đất có tính tan rà để đắp đập Nh đ nêu trên, đất đắp đập Cà Giây loại đất có tính tan r mạnh, tính trơng nở, co ngót trung bình với áp lực trơng nở nhỏ Đối với loại đất này, đặc tính trơng nở tác nhân nguyên nhân gây nên cố đập Cà Giây Với đặc điểm khí hậu khu vực điều kiện thi công, tính trơng nở, co ngót đợc thể hình thành kẽ rỗng nhỏ Nhờ nớc thâm nhập vào kẽ rỗng nhỏ Do đất có tính tan r mạnh nên kẽ rỗng ngày phát triển rộng sâu tạo thành hang ngầm ăn thông gây cố vỡ đập Khi sử dụng loại đất để đắp đập cần sử dụng giải pháp sau: - Giải pháp công trình: Thiết kế kết cấu đập phù hợp với loại đất - Giải pháp thi công: Đề quy trình thi công hợp lý - Giải pháp cải tạo đất đắp đập: Dùng loại hoá chất để xử lý làm thay đổi tính chất vật liệu đất đắp đập 4.2.1 Giải pháp mặt công trình Nh− ® biÕt dïng ®Êt cã tÝnh chÊt tan r trơng nở để đắp đập tốt không nên cho chúng tiếp xúc trực tiếp với nớc Vì cần thiết phải bố trí chúng vào vị trí kết cấu đập phù hợp Cụ thể dùng loại đất vào khối gia tải hạ lu, sau ống khói thoát nớc Đồng thời phải bảo vệ bề mặt chống dòng nớc mặt chảy vào tạo nên r nh xói mái hạ lu 4.2.2 Giải pháp thi công Với đặc điểm khí hậu khu vực cần tiến hành thi công liên tục, giám sát thi công chặt chẽ để đất đạt đợc độ chặt tốt Nh thế, nớc không thâm nhập đợc vào sâu khối đất đắp tợng tan r không xảy Sheared et al (1977) khẳng định nhiều đập ®Êt ®ång chÊt sư dơng ®Êt tan r ®Ĩ ®¾p đập đợc đầm nén tốt không xảy sù cè ®Ëp[6] 4.2.3 Chèng tan r· b»ng biện pháp cải tạo đất đấp đập Phơng pháp luận Qua phân tích chơng 1, chiều dày lớp khuyếch tán đôi nhỏ lực tơng tác hạt sét lớn, điều kiện bền tăng lên Vấn đề đặt 76 cho chiều dày lớp khuyếch tán mỏng Muốn thay đổi chúng điều kiện tiên thay đổi môi trờng ion xung quanh Các ion tập trung bề mặt khoáng vật sét, tham gia vào lớp khuyếch tán đôi, chủ yếu Na+, Mg++ Vì ta dùng phơng pháp thay ion để loại ion Loại thay tiện lợi rẻ Ca++ Điều thực cách bổ sung hợp chất giàu canxi vào đất Vật liệu thông thờng vôi bột đá vôi dạng bột, mạt đá giàu canxi Khi hàm lợng Ca++ tăng làm hàm lợng ion Na+ giảm xuống ®ång nghÜa víi viƯc thay ®ỉi c¸c ion ®Êt Theo kinh nghiệm nớc giới, để tăng hàm lợng ion Ca++ ngời ta dùng oxit canxi (CaO), CaSO4 (2H2O) với hàm lợng 2-3% Phơng pháp trộn vôi bột Trớc thi công cần tiến hành thí nghiệm hàm lợng CaO trộn vào đất cho phù hợp Dựa vào kết nghiên cứu tác giả biện pháp xử lý chống tan r đập úc, Mỹ, đặc điểm khu vực nghiên cứu, hàm lợng CaO thờng từ 1-3% Công nghệ thi công nh sau: - Rải đất lên mặt đập theo lớp với chiều dày khoảng 30cm; - Dùng máy băm nhỏ đất thành cục có đờng kính nhỏ 25mm, chiếm 80- 90%; - Rải vôi bột lên lớp đất rải; - Dùng máy trộn vôi với lớp đất rải; - Tiến hành đầm nện bình thờng theo yêu cầu kỹ thuật thi công Trong trờng hợp hỗn hợp đất vôi có độ ẩm cao thấp độ ẩm yêu cầu cần phải tiến hành xử lý độ ẩm trớc đầm nƯn thi c«ng Mét vÝ dơ vỊ dïng v«i bét để xử lý đất tan r Đông Nam đập Mun Bon Ko Rát - Thái Lan Đập đợc thiết kế đập đồng chất cao 30m có lọc ống khói Ngời ta đ trộn vôi với đất đắp để làm lớp áo mái đập thợng lu trớc đắp lớp cát sỏi lọc lát đá 77 Phơng pháp gia tải mái thợng lu hợp chất giàu Canxi Phơng pháp dùng đá vôi làm vật liệu gia tải khối thợng lu vừa làm nhiệm vụ bảo vệ mái thợng lu vừa tăng hàm lợng canxi đất Phơng pháp tận dụng đá đào móng đập, tràn từ mỏ vật liệu đá vôi Phơng pháp dùng mạt đá giàu Canxi Phơng pháp lợi dụng dòng thấm thân đập để tăng hàm lợng ion canxi đất Ngời ta dùng mạt đá vôi làm lớp đệm sau lớp lọc bảo vệ mái thợng lu 4.3 Nhận xét - Trong trình khảo sát nh thiết kế thi công đ không đánh giá mức hiểm hoạ gây sử dụng vật liệu đất đắp có đặc tính tan r mạnh đến ổn định đập dẫn đến cố xảy - Qua biện pháp xử lý đ áp dụng thấy rằng, việc xử lý cố tốn công tác khoan xử lý thân đập không cần thiết - Việc nghiên cứu bố trí loại vật liệu vào kết cấu thân đập cần phải có hiểu biết sâu sắc đặc tính địa chất công trình chúng, thấy cần thiết phải dùng biện pháp cải tạo đất đắp đập 78 Kết luận kiến nghị Kết luận - Đất dùng để làm vật liệu đất đắp đập có nguồn gốc khác nh tàn tích, sờn tích, bồi tích Tùy thuộc vào nguồn gốc điều kiện thành tạo mà loại đất có đặc tính nh trơng nở, co ngót, tan r lún ớt - Khu vực Bình Thuận có đặc điểm khí hậu khô nóng, lợng bốc lớn lần lợng ma Nguồn vật liệu đất đắp đập chủ yếu có nguồn gốc tàn tích phong hoá từ đá cát bột kết, riolit, granit Các loại đất phong hoá từ đá granit cát bột kết thể tính tan r mạnh, tính trơng nở trung bình đến yếu Đất phong hoá từ đá riolit thể tính trơng nở mạnh - Đất dùng để đắp đập Cà Giây có nguồn gốc tàn tích phong hoá từ đá cát bột kết thuộc hệ tầng La Ngà (J2ln) Qua trình nghiên cứu cho thấy thành phần khoáng vật vật liệu đất đắp đập có hàm lợng monmorilonit thay đổi từ 8-12%, hydromica 20-24%, kaolinit từ 17-20% Các kết thí nghiệm mẫu đất chế bị có mức độ tan r khác nhau, thời gian để đất tan r hoàn toàn từ 85 ữ 185phút, đất có mức độ tan r mạnh Khi đợc đầm chặt đất thể tính trơng nở trung bình Loại đất không ổn định tiếp xúc với nớc - Nguyên nhân dẫn đến cố đập Cà Giây thi công gián đoạn thời gian dài vật liệu đất đắp có đặc tính tan r mạnh, tính trơng nở trung bình, điều kiện khí hậu thay đổi mạnh Kiến nghị - Đất có đặc tính tan r sử dụng làm vật liệu đất đắp đập Vấn đề việc bố trí loại vật liệu vào vị trí kết cấu phù hợp thân đập Để giảm thiểu yếu tố bất lợi đặc tính tan r gây ra, nên sử dụng để đắp vào khối giữa, phía đờng b o hoà thân đập Đồng thời phải có biện pháp bảo vệ mái mặt đập Biện pháp tổ chức thi công phải hợp lý, nên chọn thời điểm thi công vào đầu mùa khô Trong trờng hợp cần thiết sử dụng biện pháp cải tạo đất đắp đập, phơng pháp làm giàu Canxi 79 - Khi xây dựng công trình thuỷ lợi khu vực nghiên cứu, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu đầy đủ khối lợng, chất lợng đất đắp đập Các đặc tính địa chất công trình chúng cần đợc xem xét đầy đủ biểu nh chất Phải cảnh báo cho đơn vị thiết kế biết đợc hiểm hoạ đặc tính gây cho ổn định đập Từ đa biện pháp phòng tránh xử lý kịp thời, tiết kiệm cho công trình 80 Tài liệu tham khảo Phạm Văn An (1996), Vỏ phong hoá nhiệt đới ẩm Việt Nam phơng pháp nghiên cứu, Tài liệu dùng cho học viên Cao học ngành Địa chất, Trờng Đại học Mỏ- Địa chất, Hà Nội Hồ Vơng Bính, Lê Văn Hiền, Phạm Hùng Thanh, Quách Đức Tín (1996), "Đới khô Thuận Hải, đặc trng địa chất, địa hoá Việt Nam cần đợc đầu t nghiên cứu khai thác hợp lý", Tập san Địa chất (5), Cục Địa chất Khoáng sản, Hà Nội, tr.173-174 Phạm Văn Cơ (1994), Một số đặc trng đất pha tàn tích đất tàn tích, Hội thảo khoa học sử dụng đất đắp đập miền Trung, Bộ Thuỷ lợi, Nha Trang, tr.73-81 Phạm Văn Cơ (1999), Đặc trng số loại đất phổ biến nớc ta, Tuyển tập kết Khoa học Công nghệ 1994 - 1999, Viện Khoa học thuỷ lợi, Tập III, Nhà xuất Nông Nghiệp Hoàng Minh Dũng (2005), Nghiên cứu sở khoa học thiết kế mặt cắt hợp lý đập nhiều khối có sử dụng đất trơng nở, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Trờng Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội Ngô Minh Huấn (1999), Đất đặc biệt khảo sát thiết kế thuỷ lợi, Báo cáo Hội nghị khoa học ĐCCT Môi trờng Việt Nam, thành phố Hå ChÝ Minh, tr.54-61 Phan Sü Kú (2000), Sù cố số công trình thuỷ lợi Việt Nam biện pháp phòng tránh, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội Nguyễn Thanh Phợng, Trần Thị Thanh (1998), Thành phần khoáng vật số đất loại sét Tây Nguyên, Nam Trung Bộ, Đông Nam Bộ ảnh hởng hàm lợng montmorilonit đến trơng nở đất đắp, Tạp chí thuỷ lợi số 325 tháng 11+12, Hà Nội, tr.29-30 Nguyễn Quân (2002), ảnh hởng đặc tính địa chất công trình vật liệu đát đắp đến ổn định đập Suối Hành, Khánh Hoà, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà nội 81 10 Lê Xuân Roanh, Nguyễn Văn Thơ (2001), Sự tan r phơng pháp xác định độ tan r đất, Tạp chí Nông nghiệp Phát triển nông thôn số 7, Hà Nội, tr.492 - 493 11 Lê Xuân Roanh (2002), Xây dùng ®Ëp ®Êt vïng miỊn Trung víi ®Êt cã tÝnh chất lý đặc biệt, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Trờng Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội 12 Lê Quang Thế (2005), Nghiên cứu chọn độ chặt - độ ẩm ban đầu hợp lý đất đắp công nghệ đầm nén thích hợp để nâng cao ổn định ®Ëp ®Êt ®iỊu kiƯn MiỊn Nam, Ln ¸n tiÕn sỹ kỹ thuật, Trờng Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội 13 Nguyễn Ton (2004), Sự hình thành tính chất trơng nở đất tàn tích từ đá phun trào riolit hệ tầng Nha Trang (Knt) đánh giá ảnh hởng đến khả sử dụng làm vật liệu đắp, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội 14 Đỗ Minh Toàn (2003), Giáo trình Đất đá xây dựng, Trờng Đại học Mỏ- Địa chất, Hà Nội 15 Đỗ Minh Toàn (1998), Sự hình thành tính chất địa chất công trình đất đặc biệt, Tài liệu dùng cho học viên Cao học ngành Địa chất công trình, Trờng Đại học Mỏ- Địa chất, Hà Nội 16 Nguyễn Đình Trọng (1994), Đất đắp đập miền Trung - Những vấn đề khoa học cần thảo luận hội thảo này, Hội thảo khoa học sử dụng đất đắp đập miền Trung, Bé Thủ lỵi, Nha Trang, tr.73-81 17 Bïi Thanh Tùng (2003), Nghiên cứu đặc tính địa chất công trình đất sét pha nguồn gốc sông biển, hệ tầng Trảng Bom (am QI3tb) khu vực Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận khả sử dụng làm vật liệu đất đắp xây dựng thuỷ lợi, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội 18 V.Đ Lomtadze (1978), Địa chất công trình- Thạch luận công trình, Bản dịch tiếng Việt, Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 82 19 V.Đ Lomtadze (1978), Phơng pháp nghiên cứu tính chất lý đất đá phòng thí nghiệm, Bản dịch tiếng Việt, Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 20 V Đ Lômtađze (1982), Địa chất công trình - Địa chất động lực công trình, Nhà xuất Đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 21 V.M Fridland (1973), Đất vỏ phong hóa nhiệt đới ẩm, Bản dịch tiếng Việt Lê Thành Bá, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 22 Công ty khảo sát thiết kế thuỷ lợi (1994), Thuyết minh địa chất công trình công trình Hồ chứa nớc Cà Giây tỉnh Bình Thuận (giai đoạn TKKT), Bộ Thuỷ lợi, Hà Nội 23 Công ty T vấn Xây dựng thuỷ lợi (1997), Báo cáo kết thí nghiệm trờng đất vật liệu xây dựng - công trình Hồ chứa nớc Cà Giây tỉnh Bình Thuận (giai đoạn BVTC), Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, Hà Nội 24 Công ty T vấn Xây dựng thuỷ lợi (1999), Báo cáo khảo sát địa chất bớc đánh giá chất lợng thân đập - công trình Hồ chứa nớc Cà Giây tỉnh Bình Thuận (giai đoạn TKKT), Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, Hà Nội 25 Tiêu chuẩn xây dựng (1979), Tiêu chuẩn thiết kế nhà công trình: TCXD - 45 - 78, Bộ Xây Dựng, Hà Nội 26 Tiêu chuẩn ngành 14 TCN 115-2000, Thành phần, nội dung khối lợng khảo sát địa chất giai đoạn lập dự án thiết kế công trình thủy lợi, Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn, Hà Nội 27 Vụ Kỹ thuật, Bộ Thuỷ lợi (1989), Báo cáo kiểm tra cố công trình, Hà Nội 28 Fell, R., MacGregor, P.,& Stappladon, D., (1992), Geotechnical Engineering of Embankment Dams, A.A Balkema, Australia 29 Roy E Hunt (1984), Geotechnical engineering investigation manual, Rainbow-Bridge Book Co., Ltd., Taiwan 30 Shearard, Dungan, L.P., & Decker, R.S., & Steal E.F., (1984), “Pinhole Test for Identifying Dispersive Soi", Geotechnical Special Publication No32, ASCE, New York, Pp 279 - 296 83 31 Stauffer, P.A., Davidson, R.R., Ladd, RS., & Paul, D.B , (1998), OneDimensional Settlement analysis for Embankments, Stability and Performance of Slope and Embankment - II, Proceeding of Specialty Conference, Vol 1, Pp 387-413, Berkeley, California 32 Australian Standard - AS 1289 C8.1 - 1980 (1980), Determination of Emerson Class Number of a Soil, Australia ... tránh đa biện pháp xử lý phù hợp cho công trình bị cố tơng tự khu vực Vì vậy, Nghiên cứu đánh giá ảnh hởng vật liệu đất đắp đến ổn định đập Cà Giây tỉnh Bình Thuận đề xuất biện pháp xử lý cần thiết... phần vật chất, tính chất lý đặc tính địa chất công trình vật liệu đất đắp đập Cà Giây, xác định ảnh hởng chúng đến ổn định đập, từ đề xuất biện pháp xử lý kiến nghị việc sử dụng loại đất đắp đập. .. liƯu đất đắp đập Cà Giây ảnh hởng đến ổn định đập - Các kết nghiên cứu sở khoa học đề xuất biện pháp phòng tránh xử lý đập sử dụng nguồn vật liệu đất đắp có tính chất tơng tự Cơ sở tài liệu luận