(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu giải pháp chống sạt lở mái thượng lưu nhà máy thủy điện đăk pring

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  NGUYỄN LÊ THUẬN C C NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ MÁI R L T THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING DU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Đà Nẵng – Năm 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  NGUYỄN LÊ THUẬN C C NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ MÁI R L T THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING DU Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 8580202 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN HƯỚNG Đà Nẵng – Năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết tính tốn đưa luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Lê Thuận C C DU R L T LỜI CẢM ƠN Qua trình nỗ lực phấn đấu học tập nghiên cứu thân với giúp đỡ tận tình thầy cô giáo Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu giải pháp chống sạt lở mái thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk Pring” tác giả hồn thành Để có thành này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGSTS Nguyễn Văn Hướng tận tình hướng dẫn, bảo cung cấp thông tin khoa học cần thiết trình thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Khoa Xây dựng Thủy lợi - Thủy điện trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng giảng dạy tạo điều kiện giúp đỡ tác giả suốt trình thực luận văn Mặc dù cố gắng hạn chế thời gian, kiến thức khoa học kinh nghiệm thực tế thân tác giả nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp trao đổi chân thành, giúp tác giả hoàn thiện đề tài luận văn Xin trân trọng cảm ơn! R L T C C DU MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC TÓM TẮT DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU NỘI DUNG NGHIÊN CỨU C C PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU R L T Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CẤU TRÚC LUẬN VĂN DU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC .3 1.1 HIỆN TƯỢNG MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ TÁC HẠI CỦA SẠT LỞ 1.2 CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY SẠT LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI DỐC .5 1.2.1 Độ dốc sườn dốc .5 1.2.2 Giảm độ bền đất đá sườn dốc 1.2.3 Tác động lực thủy tỉnh, thủy động 1.2.4 Sự thay đổi trạng thái ứng suất sườn dốc giỡ tải gia tải .9 1.3 LÝ THUYẾT VỀ THẤM .10 1.3.1 Định luật thấm 10 1.3.2 Phương trình vi phân dịng thấm nhiệt độ 11 1.3.3 Phương trình phần tử hữu hạn dòng thấm 13 1.4 CÁC GIẢ THIẾT VỀ MẶT TRƯỢT MÁI DỐC 15 1.4.1 Cơ chế phá hoại 15 1.4.2 Các dạng mặt trượt 15 1.4.2.1 Mặt trượt dạng cung tròn 15 1.4.2.2 Mặt trượt dạng mặt phẳng gãy khúc 16 1.4.2.3 Mặt trượt dạng tổng hợp 16 1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 16 1.5.1 Phương pháp cân giới hạn phần mềm SLOPE/W: 16 1.5.1.1 Hệ số ổn định (Fs) .16 1.5.1.2 Phương pháp cân giới hạn tổng quát .17 1.5.1.3 Phương pháp Ordinary hay Fellenius .20 1.5.1.4 Phương pháp Bishop đơn giản 21 1.5.1.5 Phương pháp Janbu 23 1.5.1.6 Phương pháp Spencer .24 1.5.1.7 Phương pháp Morgenstern-Price 26 1.5.2 Phương pháp suy giảm cường độ (Phi-C) phần mềm PLAXIS: 28 C C 1.6 ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG ÂM ĐẾN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 29 R L T 1.6.1 Hệ số ổn định cho đất khơng bão hịa 29 DU 1.6.2 Các tham số độ bền cắt khơng bão hịa sử dụng phần mềm SLOPE/W 31 1.7 PHẦN MỀM SỬ DỤNG TÍNH TỐN .31 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN SẠT LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING .33 2.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC CƠNG TRÌNH NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING 33 2.1.1 Giới thiệu chung Nhà máy thủy điện Đăk Pring 33 2.1.2 Điều kiện địa hình .35 2.1.3 Điều kiện địa chất 36 2.1.3.1 Nứt nẻ kiến tạo 36 2.1.3.2 Hiện tượng phong hoá 36 2.1.3.3 Điều kiện địa chất khu vực xây dựng cơng trình 36 2.1.3 Điều kiện khí tượng thủy văn 41 2.1.3.1 Nhiệt độ khơng khí 41 2.1.3.2 Độ ẩm khơng khí 42 2.1.3.3 Gió 42 2.1.3.4 Mưa 43 2.1.3.5 Bốc 44 2.2 MÔ TẢ LỊCH SỬ SẠT LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI DỐC THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING 45 2.3 PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY SẠT LỞ 48 2.4 DỰ BÁO NGUY CƠ PHÁT SINH, PHÁT TRIỂN KHỐI SẠT LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI DỐC THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING 49 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ CƠNG TRÌNH NMTĐ ĐĂK PRING 51 3.1 NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 51 3.1.1 Phương pháp luận 51 3.1.2 Trường hợp tính tốn 51 3.1.3 Mô tả mái dốc công trình NMTĐ Đăk Pring 52 C C 3.1.3.1 Điều kiện địa chất .52 R L T 3.1.3.2 Mơ tả mặt cắt tính tốn .54 3.1.3.3 Điều kiện biên toán 56 DU 3.1.4 Kết tính tốn 58 3.1.5 Đánh giá nhận xét 63 3.2 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ CƠNG TRÌNH NMTĐ ĐĂK PRING 63 3.2.1 Điều chỉnh hình học, đào hạ tải, gia cố mái đá xây trồng cỏ bảo vệ mái dốc 64 3.2.2 Gia cố mái bê tông/phun vảy kết hợp khoan neo thép .65 3.2.3 Gia cố mái đinh thép lưới thép .66 3.2.4 Gia cố mái Lưới địa kỹ thuật geocell 69 .69 3.2.5 Xây tường chắn cọc thép + lưới thép 70 3.2.6 Xây tường chắn bê tông cốt thép 71 3.3 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH MÁI DỐC THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING 72 3.3.1 Lựa chọn giải pháp gia cố bảo vệ mái thượng lưu 72 3.3.2 Kiểm tra ổn định mái thượng lưu sau gia cố Tường chắn + Đinh thép + lưới thép 75 3.3.2.1 Mô tả mặt cắt gia cố kiểm tra ổn định mái dốc sau gia cố 75 3.3.2.2 Kết tính tốn 76 3.3.2.3 Đánh giá nhận xét 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .82 I KẾT LUẬN .82 II KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC .85 C C DU R L T NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ MÁI THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING Học viên: Nguyễn Lê Thuận Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình thủy Mã số: Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng Khóa: 37 Tóm tắt: Cơng trình nhà máy thủy điện Đăk Pring nằm địa phận xã Chà Vàl, huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam có nhiệm vụ chủ yếu phát điện với công suất lắp máy 7,5MW, điện lượng trung bình năm 30,47 triệu kWh Cơng trình khởi cơng xây dựng vào ngày 12/11/2013, bắt đầu vận hành phát điện, hòa lưới điện quốc gia (tổ máy H1: 11/10/2017; tổ máy H2: 20/10/2017) Trong trình vận hành, sau đợt mưa từ ngày 04/11/2017 ÷ 06/11/2017, phần đất đá sườn đồi phía thượng lưu sạt trượt đổ xuống khu vực nhà máy làm ảnh hưởng đến vận hành phát điện Các giải pháp tạm thời triển khai, nhiên, để đảm bảo an tồn lâu dài cho cơng trình việc nghiên cứu cách tổng thể nhằm xác định nguyên giải pháp hợp lý bảo vệ an tồn cho cơng trình cần thiết C C R L T Để giải mục tiêu tác giả tiến hành khảo sát trường cơng trình, thu thập số liệu địa hình, địa chất cơng trình địa chất thủy văn kết hợp với việc sử dụng phần mềm VADOSE/W để mơ dịng thấm phần mềm SLOPE/W để tính tốn ổn định mái dốc Kết đề tài mưa lớn kéo dài mặt làm giảm độ bền khối đất đá mái dốc, mặt khác làm thay đổi trạng thái ứng suất theo hướng có hại cho ổn định mái dốc Dưới tác dụng dòng chảy mặt, bề mặt mái dốc bị bào mịn, cơng trình bảo vệ bờ bị phá hoại, dẫn đến việc ổn định gây vụ sạt lở mái dốc thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk Pring vào ngày 05/11/2017 Đồng thời, giải pháp xây dựng Tường chắn bê tông cốt thép phía chân mái dốc kết hợp với hệ thống Đinh thép, lưới thép neo vào thân mái dốc phạm vi nguy sạt lở xem giải pháp hợp lý đảm bảo ổn định mái dốc thượng lưu nhà máy đảm bảo an toàn lâu dài cho cơng trình Nhà máy thủy điện Đăk Pring DU RESEARCH SOLUTIONS TO PREVENT LANDSLIDE FOR UPSTREAM SLOPE OF DAK PRING HYDROPOWER PLANT Từ khóa: Cơng trình, mái dốc, sạt lở, thấm, bốc hơi, ổn định Abstract: Dak Pring Hydro Power Plant was located in Cha Val commune, Nam Giang district, Quang Nam province It has main task of generating electricity with installed capacity of 7.5MW, average annual electricity output of 30.47 million kWh The Plant was started building on November 12th, 2013, started to operate and connected to the National power grid (unit H1: October 11, 2017; unit H2: October 20, 2017) During the operation of generating electricity, after heavy rain from November 4, 2017 to November 6, 2017, the soil mass on the upstream slope was slipped down to the HPP area, affected to the power generation operation Temporary solutions has been given, however, in order to ensure long-term safety in operation, a comprehensive study to determine the original as well as reasonable solutions to protect the Plant is necessary In order to solve above objectives, the author conducted a construction site survey, collected topographic data, engineering geology and hydrogeology in combination with the use of VADOSE / W software for simulating the seepage, and SLOPE / W software for calculating slope stability The results of the thesis show that prolonged heavy rain on the one hand reduces the strength of the soil mass on the slope, on the other hand changes the stress state in the direction harmful to slope stability Under the effect of surface currents, the slope surface will be eroded, the shore protection works will be damaged, leading to instability and landslide in the upstream slope of Dak Pring Hydro Power Plant in November 5, 2017 At the same time, the solution of building a reinforced concrete retaining wall at the foot of the slope combined with the system of steel nails, steel mesh anchored to the slope body within the risk of landslide is considered a reasonable solution to ensure stability to design the plant's upstream slope and ensure long-term safety for Dak Pring Hydropower Plant C C Key words: Buildings, slopes, landslides, permeability, evaporation, stability DU R L T 112 C C R L T DU Hình PL52: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 21 Hình PL53: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 22 113 C C R L T DU Hình PL54: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 23 Hình PL55: Biểu đồ tính toán Hệ số ổn định K ngày thứ 24 114 C C R L T Hình PL56: Biểu đồ tính toán Hệ số ổn định K ngày thứ 25 DU Hình PL57: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 26 115 C C R L T DU Hình PL58: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 27 Hình PL59: Biểu đồ tính toán Hệ số ổn định K ngày thứ 28 116 C C R L T DU Hình PL60: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 29 Hình PL61: Biểu đồ tính tốn Hệ số ổn định K ngày thứ 30 C C DU R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T C C U D R L T ... mái thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk Pring? ?? để nghiên cứu MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Đánh giá nguyên nhân sạt lở sườn đồi phía mái thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk Pring; - Đề xuất giải pháp chống sạt. .. NHÂN SẠT LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING 2.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC CƠNG TRÌNH NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING 2.1.1 Giới thiệu chung Nhà máy thủy điện Đăk Pring Suối Đăk Pring. .. NHÂN SẠT LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING .33 2.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC CƠNG TRÌNH NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING 33 2.1.1 Giới thiệu chung Nhà máy thủy điện Đăk