Nghiên cứu đánh giá các giải pháp chống thấm cho nền đập đất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI - LƯƠNG VĂN NGƯ NGHI£N CứU ĐáNH GIá CáC GIảI PHáP CHốNG THấM CHO NềN §ËP §ÊT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP.Hồ Chí Minh – 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI - LƯƠNG VN NG NGHIÊN CứU ĐáNH GIá CáC GIảI PHáP CHốNG THÊM CHO NỊN §ËP §ÊT Chun ngành : XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Mã số 60 – 58 – 40 : LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRỊNH MINH THỤ TP.Hồ Chí Minh - 2012 Lương Văn Ngư - lớp CH17C -1- Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG MỞ ĐẦU : TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI I SỰ CẦN THIẾT PHẢI NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẬP II NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA CẦN GIẢI QUYẾT III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI IV NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP Ở VIỆT NAM VÀ CÁC BIỆN PHÁP CHỐNG THẤM 10 1.1 Tổng quan tình hình xây dựng đập Việt Nam 10 1.2 Đặc điểm chung đập dâng nước Miền Nam 12 1.3 Khái quát vấn đề cố gây hư hỏng đập giới Việt Nam 19 1.3.1 Khái qt cố cơng trình thủy lợi 19 1.3.2 Đặc điểm làm việc đập đất 21 1.3.3 Đặc điểm cố đập đất 21 1.3.4 Một số cố đập đất xẩy Việt Nam 25 1.4 Tình hình cố đập biến dạng thấm gây 27 1.4.1 Các biến hình thấm đất biện pháp phòng chống 27 1.4.2 Sự cố đập biến dạng thấm gây nước ta 29 1.5 Các phương pháp tính tốn thấm qua thủy cơng 30 1.5.1 Thấm qua đồng chất đáy cơng trình 30 1.5.2 Thấm qua không đồng đáy cơng trình, 31 CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 32 2.1 Lịch sử phát triển nghiên cứu thấm 32 2.1.1 Giới thiệu chung 32 2.1.2 Tầm quan trọng lý thuyết thấm 33 2.2 Môi trường thấm nguyên nhân gây thấm 33 2.2.1 Môi trường thấm 33 2.2.2 Nguyên nhân gây thấm 34 2.3 Phân loại dòng thấm 35 2.3.1 Theo trạng thái chảy 35 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C -2- Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy 2.3.2 Theo thời gian 36 2.3.3 Theo tính chất môi trường thấm 37 2.3.4 Theo đặc điểm, tính chất biên miền thấm 37 2.3.5 Theo tính chất khơng gian miền thấm 38 2.4 Các định luật thấm 39 2.4.1 Định luật thấm đường thẳng 39 2.4.2 Định luật thấm phi tuyến 39 2.5 Các phương pháp giải toán thấm lý thuyết cổ điển 40 2.5.1 Phương pháp học chất lỏng 40 2.5.2 Phương pháp thủy lực 41 2.5.3 Phương pháp thực nghiệm 41 2.5.4 Phương pháp số 42 2.6 Giải toán phương pháp phần tử hữu hạn 42 2.6.1 Trình tự giải toán phương pháp PTHH 42 2.6.2 Giải toán thấm phương pháp PTHH 45 CHƯƠMG 3: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM CHO NỀN 51 3.1 Giới thiệu chung 51 3.2 Giải pháp chống thấm tương nghiêng sân phủ 51 3.3 Giải pháp tường kết hợp lõi 53 3.4 Giải pháp tường hào Bentonite : 54 3.5 Giải pháp khoan 56 3.6 Giải pháp cọc đất – xi măng 59 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG TÍNH TỐN XỬ LÝ NỀN ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƯỚC CẦU MỚI TUYẾN VI TỈNH ĐỒNG NAI 62 4.1 Giới thiệu chung cơng trình 62 4.1.1 Vị trí địa lý 62 4.1.2 Đặc điểm địa hình 63 4.1.3 Điều kiện địa chất 64 4.1.4 Mục tiêu nhiệm vụ dự án 69 4.1.5 Các thông số kỹ thuật chủ yếu quy mơ cơng trình 69 4.2 Cơ sở lý thuyết phần mềm Geo – Slope 71 4.2.1 Giới thiệu phần mềm Geo – Slope 71 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C -3- Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy 4.2.2 Cơ sở lý thuyết thấm Modul SEEP/W 72 4.3 Phân tích thấm qua thân đập 73 4.3.1 Các trường hợp tính tốn 73 4.3.2 Mô hình hóa điều kiện biên tốn 73 4.3.3 Phân tích kết tính tốn 75 4.3.4 Nhận xét đánh giá kết 98 4.4 So sánh lựa chọn giải pháp xử lý đảm bảo kinh tế kỹ thuật 104 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106 5.1 Kết luận 106 5.2 Những tồn hạn chế 108 5.3 Kiến nghị 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C -4- Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Thống kê số đập đất, đá lớn Việt Nam 11 Bảng 1-2: Bảng thống kê số cố đập Việt Nam 25 Bảng 3-1: Một số cơng trình xử lý phương pháp khoan 57 Bảng 4-1: Đặc trung lưu vực tuyến cơng trình 64 Bảng 4-2: Các tiêu lý đề nghị tính tốn đất đập 67 Bảng 4-3: Các tiêu lý đề nghị tính tốn đất đắp đập 68 Bảng 4-4: Các thông số hồ chứa Cầu Mới tuyến VI 69 Bảng 4-5: Các thông số tràn xả lũ cống lấy nước 70 Bảng 4-6: Các thơng số đập đất tuyến VI 70 Bảng 4-7: Hệ số thấm khối đất đắp đất 74 Bảng 4-8 : Kết lưu lượng thấm đơn vị qua đập 98 Bảng 4-9 : Kết tính tốn lượng nước hồ 101 Bảng 4-10 : Kết tính Jra Jxt 101 Bảng 4-11 : Kết tính tổn thất nước hồ độ sâu khoan 10m 104 Bảng 4-12 : Kết tính tổn thất nước hồ độ sâu khoan 15m 104 Bảng 4-13 : Kết tính tổn thất nước hồ độ sâu khoan 20m 105 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C -5- Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Biểu đồ phân bố hồ chứa nước toàn quốc 10 Hình 2-1 : Minh họa mặt hàm xấp xỉ H phần tử 43 Hình 2-2 : Sơ đồ thấm qua đập 45 Hình 3-1: Sơ đồ thấm qua đập có tường nghiêng + sân phủ 52 Hình 3-2 : Sơ đồ tính thấm qua đập có tường lỡi + chân 53 Hình 3-3 : Tường hào chống thấm Bentonite 54 Hình 3-4 : Kết cấu đập đất chống thấm qua khoan vữa xi măng 56 Hình 3-5 : Sơ đồ tường cọc xi măng đất 59 Hình 3-6 : Mơ tả q trình thi công tạo tường chống thấm 60 Hình 4-1: Cấu tạo mặt cắt ngang đập 62 Hình 4-2 : Bản đồ vị trí cơng trình hồ chứa nước Cầu Mới 63 Hình 4-3 : Mặt cắt địa chất tuyến dập 65 Hình 4-4 : Mặt cắt tính tốn điều kiện biên 74 Hình 4-5 : Mặt cắt khoan sâu 20m 75 Hình 4-6 : Sơ đồ lưới phần tử tính tốn mặt cắt lịng suối 75 Hình 4-7 : Kết tính lưu lượng thấm qua đập, mặt cắt lịng suối 76 Hình 4-8 : Kết tính lưu lượng thấm qua đập, mặt cắt vai đập 77 Hình 4-9 : Đường đẳng gradient thấm mặt cắt lòng suối 78 Hình 4-10 : Kết tính thấm trường hợp 1a, mặt cắt lịng suối 78 Hình 4-11 : Kết tính thấm trường hợp 1a, mặt cắt vai đập 79 Hình 4-12 : Đường đẳng gradient thấm trường hợp 1a, mặt cắt lòng suối 80 Hình 4-13 : Đồ thị trường phân bố gradient màng thấm TH 1a 81 Hình 4-14 : Kết tính thấm trường hợp 1b, mặt cắt lòng suối 82 Hình 4-15 : Kết tính thấm trường hợp 1b, mặt cắt vai đập 82 Hình 4-16 : Đường đẳng gradient thấm trường hợp 1b, mặt cắt lịng suối 83 Hình 4-17 : Đồ thị trường phân bố gradient màng thấm TH 1b 84 Hình 4-18 : Kết tính thấm trường hợp 1c, mặt cắt lịng suối 85 Hình 4-19 : Kết tính thấm trường hợp 1c, mặt cắt vai đập 85 Hình 4-20 : Đường đẳng gradient thấm trường hợp 1c, mặt cắt lòng suối 86 Hình 4-21 : Đồ thị trường phân bố gradient màng thấm TH 1c 87 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C -6- Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy Hình 4-22 : Kết tính thấm trường hợp 2a, mặt cắt lòng suối 88 Hình 4-23 : Đường đẳng gradient thấm trường hợp 2a, mặt cắt lòng suối 89 Hình 4-24 : Kết tính thấm trường hợp 2b, mặt cắt lịng suối 90 Hình 4-25 : Đường đẳng gradient thấm trường hợp 2b, mặt cắt lịng suối 91 Hình 4-26 : Kết tính thấm trường hợp 2c, mặt cắt lịng suối 91 Hình 4-27 : Đường đẳng gradient thấm trường hợp 2c, mặt cắt lòng suối 92 Hình 4-28 : Kết tính thấm trường hợp 3a, mặt cắt lòng suối 93 Hình 4-29 : Đường đẳng gradient thấm trường hợp 3a, mặt cắt lòng suối 94 Hình 4-30 : Kết tính thấm trường hợp 3b, mặt cắt lòng suối 95 Hình 4-31 : Đường đẳng gradient thấm trường hợp 3b, mặt cắt lịng suối 96 Hình 4-32 : Kết tính thấm trường hợp 3c, mặt cắt lịng suối 97 Hình 4-33 : Đường đẳng gradient thấm trường hợp 3c, mặt cắt lòng suối 98 Hình 4-34 : Quan hệ lưu lượng thấm qua đập với chiều sâu khoan 100 Hình 4-35 : Quan hệ lưu lượng thấm qua thân đập với chiều sâu khoan 100 Hình 4-36 : Quan hệ lưu lượng thấm qua với chiều dày màng khoan 101 Hình 4-37 : Quan hệ Gradient cửa với chiều sâu khoan 102 Hình 4-38 : Quan hệ Gradient cửa với chiều dày màng khoan 103 Hình 4-39 : Quan hệ Gradient xuyên thủng với chiều sâu khoan 103 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C -7- Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy LỜI CẢM ƠN Luận văn "Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất" hoàn thành nhờ giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp, quan gia đình Có thành nhờ truyền thụ kiến thức thầy, cô giáo trực tiếp giảng dạy công tác Trường Đại học Thủy lợi… suốt thời gian tác giả học tập trường Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy cô giáo Trường Đại học Thủy lợi thời gian học tập đây, quan tâm giúp đỡ Ban Lãnh đạo Công ty cổ phần đầu tư xây 40, gia đình, bạn bè đồng nghiệp cơng tác học tập để hoàn thành luận án Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS – TS Trịnh Minh Thụ tận tình hướng dẫn bảo cung cấp tài liệu cần thiết cho luận văn TP.HCM, ngày 27 tháng năm2012 Lương Văn Ngư Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C - 97 - Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy - Lưu lượng thấm đơn vị qua đập lớn lưu lượng thấm đơn vị qua thân đập 10 lần Hình 4-32 : Kết tính thấm trường hợp 3c, mặt cắt lịng suối Qua kết tính tốn lưu lượng thấm qua đập cho thấy: - Tại cao trình mực nước dâng bình thường + 87,5m, tương ứng với chiều dài đập 600m tổn thất nước thấm qua đập 343.502 m3 So với dung tích hữu ích hồ 19,5x106 m3 = 1,76% < 2% Lượng nước nhỏ lượng nước cho phép, với chiều sâu khoan xử lý H kp = 20m đảm bảo yêu cầu chống thấm cho hồ chứa chiều sâu màng chống thấm lớp thấm mạnh -Trường phân bố gradient thấm hình 4-33 có xu hướng giảm dần từ thượng lưu hạ lưu Nhưng vị trí đầu ống nước ngang giá trị gradient = 0,087 < [J ] = 0,65 Theo tiêu chuẩn cơng trình thuỷ cơng (TCVN 4253-86) nên đảm bảo an tồn tượng xói ngầm cửa tượng đẩy trồi đất hạ lưu cơng trình Khi màng khoan ngăn cản chuyển động dòng thấm Trường phân bố gradient thấm màng khoan có giá trị tăng dần từ phía thượng lưu màng đến khu vực màng, với giá trị tăng từ 3,0 ÷ 5,31 giảm dần theo chiều dày màng phía hạ lưu màng từ 5,31 ÷ 3,0 Với giá trị gradient Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C - 98 - Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy xun thủng vật liệu chống thấm J x.thủng = 5,31 < [J] cp = 10 giá trị gradient cho phép không xuyên thủng vật liệu chống thấm đập màng khoan vữa xi măng + đất sét Vậy chiều dày lớp màng chống thấm đảm bảo an tồn Hình 4-33 : Đường đẳng gradient thấm trường hợp 3c, mặt cắt lòng suối 4.3.4 Nhận xét đánh giá kết Lưu lượng thấm qua đập Bảng 4-8 cho ta biết lưu lượng thấm đơn vị qua mặt cắt lòng suối mặt cắt vai đập Từ cho biết diễn biến thấm qua thân đập ứng với trường hợp xử lý khoan khác nhau, cho biết tổng lưu lượng thấm đơn vị qua thân đập Từ để phân tích lựa chọn giải pháp chống thấm cho đập cách thích hợp Bảng 4-8 : Kết lưu lượng thấm đơn vị qua đập Trường hợp tính 1a 1b 1c 2a 2b Lưu lượng thấm đơn vị q (m3/s-m) Thấm qua Thấm qua đập Mặt cắt K0+306 (mặt cắt lòng suối) Khoan hàng sâu 10m 4,28x10-5 Khoan hàng sâu 15m 3,99x10-5 Khoan hàng sâu 20m 2,06x10-5 Khoan hàng sâu 10m 4,27x10-5 Khoan hàng sâu 15m 3,94x10-5 7,53x10-7 9,15x10-7 1,85X10-6 7,29x10-7 8,99x10-7 Tổng lưu lượng 4,35x10-5 4,08x10-5 2,24x10-5 4,35x10-5 4,03x10-5 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C 2c 3a 3b 3c 1a 1b 1c 2a 2b 2c 3a 3b 3c - 99 - Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy Khoan hàng sâu 20m 1,82x10-5 Khoan hàng sâu 10m 4,26x10-5 Khoan hàng sâu 15m 3,90x10-5 Khoan hàng sâu 20m 1,68x10-5 Mặt cắt K0+172 (mặt cắt vai đập) Khoan hàng sâu 10m 3,94x10-5 Khoan hàng sâu 15m 3,68x10-5 Khoan hàng sâu 20m 1,99x10-5 Khoan hàng sâu 10m 3,92x10-5 Khoan hàng sâu 15m 3,63x10-5 Khoan hàng sâu 20m 1,72x10-5 Khoan hàng sâu 10m 3,90x10-5 Khoan hàng sâu 15m 3,58x10-5 Khoan hàng sâu 20m 1,58x10-5 1,86x10-6 7,25x10-7 8,84x10-7 1,81x10-6 2,00x10-5 4,33x10-5 3,99x10-5 1,86x10-5 8,87x10-7 1,04x10-6 1,90x10-6 7,78x10-7 9,12x10-7 1,70x10-6 7,32x10-7 8,60x10-7 1,60x10-6 4,03x10-5 3,78x10-5 2,18x10-5 3,99x10-5 3,72x10-5 1,89x10-5 3,97x10-5 3,67x10-5 1,74x10-5 Nhìn vào hình 4-34 cho thấy Với chiều dày màng chống thấm, chiều sâu khoan tăng lên, chưa hết lớp thấm mạnh lưu lượng thấm qua giảm từ 4,28 x 10-5 m3/s-m đến 3,99 x 10-5 m3/s-m Trị số lưu lượng giảm nhỏ không đáng kể Khi chiều sâu lớp màng khoan cắt hết lớp thấm mạnh (lớp 6) chạm vào lớp thấm lưu lượng thấm qua giảm cách nhanh chóng từ 3,99 x 10-5 m3/s-m đến 2,06 x 10-5 m3/s-m, tốc độ giảm tăng gấp lần so với đoạn đầu 4,5 ĐỒ THỊ QUAN HỆ LƯU LƯỢNG THẤM QUA NỀN VÀ CHIỀU SÂU KHOAN PHỤT q(10-5 m3/s-m) 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 10 15 20 Chiều sâu khoan (m) Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C - 100 - Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Hình 4-34 : Quan hệ lưu lượng thấm qua đập với chiều sâu khoan Quan hệ lưu lượng thấm đơn vị qua thân đập với chiều sâu khoan trân hình 4-35, độ sâu khoan màng chống thấm tăng lên lưu lượng đơn vị thấm qua thân đập tăng lên, tăng nhanh chiều sâu lớp khoan cắt hết lớp thấm mạnh lớp ĐỒ THỊ QUAN HỆ GIỮA LƯU LƯỢNG THẤM QUA THÂN ĐẬP VÀ CHIỀU SÂU KHOAN PHỤT 0,20 q (10-7 m3/s-m) 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 10 15 Chiều sâu khoan (m) 20 Hình 4-35 : Quan hệ lưu lượng thấm qua thân đập với chiều sâu khoan Hình 4-36 thể chiều sâu khoan xử lý không thay đổi mà chiều dày màng chống thấm tăng lên từ 1m đến 3m lưu lượng đơn vị thấm qua giảm xuống từ 3,99 x 10-5 m3/s-m đến 3,9 x 10-5 m3/s-m Giá trị thay đổi nhỏ không đáng kể ĐỒ THỊ QUAN HỆ GIỮA LƯU LƯỢNG THẤM QUA NỀN VỚI CHIỀU DÀY MÀNG KHOAN PHỤT 4,00 q (x 10-5 m3/s-m) 3,98 3,96 3,94 3,92 3,90 3,88 3,86 1,00 2,00 Chiều dày khoan (m) 3,00 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C - 101 - Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Hình 4-36 : Quan hệ lưu lượng thấm qua với chiều dày màng khoan Từ bảng 4-9 cho biết lượng tổn thất nước hồ chứa thấm gây phương án xử lý chống thấm, tỷ lệ tổn thất nước hồ so với dung tích hữu ích 19,5 triệu m3 nước hồ, để làm sở lựa chọn phương án xử lý Qua bảng 4-9 có phương án 2c phương án 3c có tỷ lệ phần trăm tổn thất nước hồ thấm < 2% thỏa mãn yêu cầu Bảng 4-9 : Kết tính tốn lượng nước hồ Trường hợp tính 1a 1b 1c 2a 2b 2c 3a 3b 3c Khoan hàng sâu 10m Khoan hàng sâu 15m Khoan hàng sâu 20m Khoan hàng sâu 10m Khoan hàng sâu 15m Khoan hàng sâu 20m Khoan hàng sâu 10m Khoan hàng sâu 15m Khoan hàng sâu 20m Lượng tổn thất nước ( m3 ) 800.140 750.516 419.702 796.706 740.267 370.702 792.912 731.923 343.502 Tỷ lệ tổn thất % 4,1 3,8 2,2 4,1 3,8 1,9 4,1 3,8 1,8 Gradient cửa gradient xuyên thủng Bảng 4-10 cho trị số kết gradient cửa vị trí đầu gối phẳng nước thân đập, cho trị số gradient xuyên thủng màng khoan chống thấm ứng với trường hợp khoan xử lý Cũng từ kết ghi bảng cho phép lập đồ thị để phân tích so sánh trường hợp xử lý biến đổi gradient vùng cần phải xem xét Bảng 4-10 : Kết tính Jra Jxt 1a 1b 1c Trường hợp tính Mặt cắt K0+306 Khoan hàng sâu 10m Khoan hàng sâu 15m Khoan hàng sâu 20m Giá trị gradient cửa ra: Jra Giá trị gradient xuyên thủng : Jxt 0,23 0,216 0,11 3,52 4,75 11,79 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C 2a 2b 2c 3a 3b 3c Khoan hàng sâu 10m Khoan hàng sâu 15m Khoan hàng sâu 20m Khoan hàng sâu 10m Khoan hàng sâu 15m Khoan hàng sâu 20m - 102 - Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy 0,23 0,213 0,096 0,228 0,209 0,087 2,56 2,82 6,98 1,78 2,01 5,31 Hình 4-37 thể chiều dày màng khoan không thay đổi B mct = 1m, mà chiều sâu màng khoan tăng lên giá trị gradient cửa giảm Tốc độ giảm giá trị gradient cửa biến đổi chậm chiều sâu lớp khoan nằm lớp thấm mạnh Ngược lại chiều sâu lớp khoan cắt hết lớp thấm mạnh tốc độ giảm giá trị gradient thấm cửa tăng lên nhanh từ 0,216 đến 0,11 ĐỒ THỊ QUAN HỆ GIỮA GRADIENT CỬA RA VỚI CHIỀU SÂU KHOAN PHỤT 0,25 Jra 0,20 0,15 0,10 0,05 10 15 Chiều sâu khoan (m) 20 Hình 4-37 : Quan hệ Gradient cửa với chiều sâu khoan Hình 4-38 cho biết biến đổi gradient thấm cửa chiều sâu khoan không đổi H kp = 20m, mà chiều dày màng chống thấm tăng lên gradient cửa giảm dần từ 0,11 đến 0,087 Giá trị giảm gradient cửa nhỏ không đáng kể Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C - 103 - Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy ĐỒ THỊ QUAN HỆ GIỮA Jra VỚI CHIỀU DÀY MÀNG KHOAN PHỤT 0,12 0,11 Jra 0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 1,00 2,00 3,00 Chiều dày màng khoan (m) Hình 4-38 : Quan hệ Gradient cửa với chiều dày màng khoan Hình 4-39 cho biết chiều dày màng chống thấm không thay đổi B mct = 3m, mà chiều sâu màng khoan thay đổi giá trị gradient xuyên thủng màng thay đổi theo Sự thay đổi giá trị gradient xuyên thủng màng tăng chậm chiều sâu lớp khoan nằm lớp thấm mạnh Nhưng chiều sâu lớp khoan cắt hết lớp thấm mạnh giá trị gradient xuyên thủng màng chống thấm tăng nhanh từ 2,01 đến 5,31 ĐỒ THỊ QUAN HỆ GIỮA Jxt VỚI CHIỀU SÂU KHOAN PHỤT Jxt 10 15 20 Chiều sâu khoan (m) Hình 4-39 : Quan hệ Gradient xuyên thủng với chiều sâu khoan Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C - 104 - Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy Vị trí đường bão hịa Nhìn đường bão hịa thể hình 4-22, hình 4-24 hình 4-26 Khi độ sâu màng khoan chống thấm đập tăng lên đường bão hịa có xu hướng hạ thấp xuống ngược lại Mặt khác phần đường cong lõm đường bão hòa tăng chiều sâu khoan tăng ngược lại đường cong lồi đường bão hòa giảm 4.4 So sánh lựa chọn giải pháp xử lý đảm bảo kinh tế kỹ thuật Với trường hợp khoan độ sâu 10m, xem vào bảng 4-11 bảng kết tính tổn thất nước hồ chứa, với mức độ chiều dày màng khoan khác từ 1m đến 3m lượng nước qua đập lớn 2% so với dung tích hữu ích hồ chứa, trường hợp không đảm bảo yêu cầu Bảng 4-11 : Kết tính tổn thất nước hồ độ sâu khoan 10m Trường hợp tính 1a Khoan hàng sâu 10m 2a Khoan hàng sâu 10m 3a Khoan hàng sâu 10m Lượng tổn thất nước ( m3 ) 800.140 796.706 792.912 Tỷ lệ tổn thất % 4,1 4,1 4,1 Với trường hợp khoan độ sâu 15m, theo bảng 4-12 bảng kết tính tổn thất nước hồ, với mức độ chiều dày màng khoan khác lượng nước qua đập lớn 2% so với dung tích hữu ích hồ chứa, trường hợp không đảm bảo yêu cầu Bảng 4-12 : Kết tính tổn thất nước hồ độ sâu khoan 15m Trường hợp tính 1b Khoan hàng sâu 15m 2b Khoan hàng sâu 15m 3b Khoan hàng sâu 15m Lượng tổn thất nước ( m3 ) 750.516 740.267 731.923 Tỷ lệ tổn thất % 3,8 3,8 3,8 Với trường hợp khoan độ sâu 20m, từ bảng 4-13 bảng kết tính tổn thất nước hồ, với chiều dày màng khoan B mct = 2m B mct = 3m Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C - 105 - Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy lượng nước qua đập nhỏ 2% so với dung tích hữu ích hồ chứa, hai trường hợp đảm bảo thỏa mãn điều kiện tổn thất nước hồ Bảng 4-13 : Kết tính tổn thất nước hồ độ sâu khoan 20m Trường hợp tính 1c Khoan hàng sâu 20m 2c Khoan hàng sâu 20m 3c Khoan hàng sâu 20m Lượng tổn thất nước ( m3 ) 419.702 370.702 343.502 Tỷ lệ tổn thất % 2,2 1,9 1,8 Gradient xuyên thủng chiều sâu khoan H kp = 20m chiều dày màng khoan B mct = 2m thể bảng 4-10 có giá trị : Jxt = 6,98 < [Jxt] = 10 Đảm bảo yêu cầu, màng chống thấm không bị phá hoại dòng thấm gây Gradient xuyên thủng thủng chiều sâu khoan H kp = 20m chiều dày màng khoan B mct = 3m thể bảng 4-10 có giá trị : Jxt=5,31< [Jxt] = 10 Đảm bảo yêu cầu, màng chống thấm khơng bị phá hoại dịng thấm gây Qua kết tính tốn trên, để thỏa mãn điều kiện kinh tế kỹ thuật, tác giả chọn phương án xử lý khoan vữa xi măng đập với chiều sâu khoan vữa xi măng H kp = 20m chiều dày màng khoan B mct = 2m Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C - 106 - Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Với kiến thức học chương trình đào tạo cao học Trường Đại học Thủy lợi, tác giả áp dụng vào thực tế để nghiên cứu biện pháp xử lý đập đất Nội dung luận văn nêu bật tính cấp thiết, ý nghĩa thực tiễn đề tài từ thực trạng thiết kế, thi công & quản lý khai thác vận hành cơng trình đập đất Các nội dung nghiên cứu luận văn đạt sau : Tổng hợp tình hình xây dựng đập Việt Nam từ trước đến nay, nêu lên đặc điểm chung cấu tạo địa chất đập Miền Nam khái quát vấn đề hư hỏng đập biến hình thấm gây Đồng thời nghiên cứu phương pháp tính thấm qua thủy cơng áp dụng Nghiên cứu môi trường thấm, nguyên nhân gây thấm, phân loại dòng thấm định luật thấm Nghiên cứu ưu nhược điểm phương pháp giải toán thấm phương pháp cổ điển phương pháp phần tử hữu hạn Nghiên cứu tính tốn điều kiện áp dụng phương pháp xử lý chống thấm cho đập đất áp xử lý cho số cơng trình Việt Nam Nghiên cứu sử dụng phần mềm GEO-SLOPE chương trình để giải tốn Địa kỹ thuật, Công ty GEO-SLOPE International Ltd Canada sản xuất Để tính tốn đưa kết trước sau xử lý khoan màng chống thấm vữa xi măng cho cơng trình đập đất Hồ Chứa Nước Tuyến VI tỉnh Đồng nai cụ thể sau : - Khi chưa xử lý giá trị gradient cửa : Jra = 0,33 < [Jra] = 0,65 Theo tiêu chuẩn cơng trình thuỷ cơng (TCVN 4253-86) nên đảm bảo an tồn tượng xói ngầm cửa tượng đẩy trồi đất hạ lưu cơng trình Nhưng lượng thấm nước Q = 849.233 m3 so với dung tích hữu ích Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu đánh giá giải pháp chống thấm cho đập đất Lương Văn Ngư - lớp CH17C - 107 - Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy hồ chứa V hd = 19,5 triệu m3, chiếm tỷ lệ = 4,36% > 2% tỷ lệ nước cho phép Như lớn cần phải xử lý chống thấm qua đập cho hồ chứa - Khi xử lý hàng khoan B mct = 1m với độ sâu khác thì: + Khi độ sâu khoan từ 10m ÷ 15m, đáy khoan cịn nằm lớp thấm mạnh (lớp 6) giá trị gradient cửa Jra = 0,23 ÷ 0,216< [Jra] gradient xuyên thủng Jxt = 3,52 ÷ 4,75 < [Jxt] =10, đảm bảo yêu cầu Nhưng lượng thấm nước Q = 800.139 ÷ 750.515, chiếm tỷ lệ 4,3% so với dung tích hữu ích hồ chứa Như chưa thỏa điều kiện chống thấm cho hồ + Khi độ sâu khoan = 20m, đáy khoan cắt hết lớp thấm mạnh (lớp 6) giá trị gradient cửa Jra = 0,11 < [Jra], đạt yêu cầu, giá trị gradient xuyên thủng Jxt = 11,79 >[Jxt] =10, không đạt yêu cầu giá trị lượng thấm nước Q = 419.701, chiếm tỷ lệ 2,15% so với dung tích hữu ích hồ chứa Như chưa thỏa điều kiện chống thấm cho hồ - Khi xử lý hàng khoan B mct = 2m với độ sâu khác thì: + Khi độ sâu khoan từ 10m ÷ 15m, đáy khoan nằm lớp thấm mạnh (lớp 6) giá trị gradient cửa Jra = 0,23 ÷ 0,213< [Jra] gradient xuyên thủng Jxt = 2,56 ÷ 2,82 < [Jxt] =10, đảm bảo yêu cầu Nhưng lượng thấm nước Q = 796.705÷ 740.266, chiếm tỷ lệ 4,0% so với dung tích hữu ích hồ chứa Như chưa thỏa điều kiện chống thấm cho hồ + Khi độ sâu khoan = 20m, đáy khoan cắt hết lớp thấm mạnh (lớp 6) giá trị gradient cửa Jra = 0,096 < [Jra], đạt yêu cầu, giá trị gradient xuyên thủng Jxt = 6,98