13.1 Thiết kế hệ thống quan trắc
13.1.1 Khi thiết kế đập cần phải căn cứ và cấp cụng trỡnh, điều kiện địa hỡnh, địa chất, hỡnh thức kết cấu đập để bố trớ thiết bị quan trắc tại cụng trỡnh trong quỏ trỡnh thi cụng và trong thời kỳ quản lý khai thỏc để quan trắc về tỡnh trạng cụng trỡnh và nền của của đập nhằm cỏc mục đớch sau:
- Kiểm nghiệm tớnh phự hợp của đồ ỏn thiết kế để kịp thời sửa đổi bổ sung thiết kế trong quỏ trỡnh thi cụng và phục vụ quản lý thi cụng gúp phần đảm bảo chất lượng thi cụng;
- Kiểm nghiệm tớnh chớnh xỏc của thiết kế, tớnh thớch nghi kỹ thuật mới, luận chứng vận hành an toàn liờn tục của cụng trỡnh, dự bỏo tớnh năng vận hành đập trong tương lai, dự bỏo nhu cầu xử lý duy tu, sửa chữa, nõng cấp cụng trỡnh;
- Kiểm nghiệm chất lượng cụng trỡnh, làm căn cứ phỏp lý và cơ sở kỹ thuật làm rừ trỏch nhiệm khi cụng trỡnh cú sự cố;
- Phục vụ nghiờn cứu khoa học, khụng ngừng nõng cao trỡnh độ cụng nghệ xõy dựng đập.
13.1.2 Thành phần, khối lượng quan trắc thực hiện theo quy định tại điều 4.1.1 của TCVN 8215 : 2009. Đối với đập từ cấp III trở xuống đặt trờn nền địa chất phức tạp cần luận chứng tớnh cần thiết phải bố trớ thờm nội dung quan trắc ỏp lực kẽ rỗng trong nền và thõn đập nhằm kiểm nghiệm tớnh đỳng đắn của biện phỏp xử lý nền, mức độ ổn định của cụng trỡnh trong giai đoạn thi cụng và dự đoỏn khi đập vận hành để kịp thời sửa đổi bổ sung thiết kế khi cần thiết.
13.1.3 Thiết kế quan trắc phải căn cứ vào kết quả tớnh toỏn thiết kế và tham khảo kết quả quan trắc của cỏc cụng trỡnh tương tự để đề xuất phạm vi biến động dự kiến của trị số quan trắc làm căn cứ cho việc lựa chọn và yờu cầu phạm vị hoạt động của thiết bị quan trắc.
13.1.4 Ở giai đoạn lập dự ỏn đầu tư cần dự kiến kinh phớ cụng tỏc quan trắc trong tổng mức đầu tư, khoảng từ (0,2 đến 0,5) % chi phớ xõy dựng của hạng mục đập đất. Trong bước thiết kế kỹ thuật phải đề cập đầy đủ yờu cầu và nội dung quan trắc hoặc đấu thầu cung cấp và lắp đặt thiết bị. Trong bước
bản vẽ thi cụng sẽ tiến hành thiết kế bố trớ thiết bị cụ thể và lập quy trỡnh quan trắc trong quy trỡnh quản lý vận hành cụng trỡnh do đơn vị tư vấn thiết kế lập và trỡnh cấp cú thẩm quyền duyệt.
13.1.5 Yờu cầu kỹ thuật thiết kế bố trớ thiết bị quan trắc thực hiện theo theo TCVN 8215 : 2009.
13.2 Cỏc yờu cầu về thiết bị quan trắc
13.2.1 Thiết bị quan trắc cần đảm bảo nguyờn tắc: hiệu quả, chớnh xỏc, dễ sử dụng, kiờn cố lõu bền và hoạt động tốt trong mọi điều kiện thời tiết, đồng thời phải hiện đại và hợp lý về kinh tế.
13.2.2 Những vấn đề cú liờn quan đến thiết kế, lắp đặt, sử dụng, chỉnh lý tài liệu v.v... cần tham khảo cỏc quy định cú liờn quan trong cỏc tài liệu tiờu chuẩn, quy chuẩn chuyờn ngành hiện hành về thiết kế bố trớ cỏc bị quan trắc cụng trỡnh thủy lợi.
Phụ lục A
(Quy định)
Xỏc định cường độ khỏng cắt của đất trong tớnh toỏn ổn định đập
A.1 Đối với cỏc thời kỳ tớnh toỏn, cường độ khỏng cắt của đất đều cú thể dựng phương phương phỏp ứng suất hữu hiệu xỏc định theo cụng thức sau đõy:
( ) ' ' ' '
' σ φ σ φ
τ =C+ −u tg =C+ tg (A1)
Cường độ khỏng cắt của đất đắp đất sột trong thời kỳ thi cụng và thời kỳ mực nước hồ chứa hạ xuống, trong một số trường hợp nào đú cú thể dựng phương phỏp tổng ứng suất xỏc định theo cụng thức sau:
uu uu tg
C σ φ
τ = + . (A2)
Đối với thời kỳ mực nước hồ chứa hạ xuống:
cu c cu tg C σ φ τ = + ,. (A3) trong đú: τ là cường độ khỏng cắt của đất; C’, φ’ là chỉ tiờu cường độ hữu hiệu;
σ là ứng suất tổng hướng phỏp tuyến;
σ’ là ứng suất hữu hiệu hướng phỏp tuyến.
σ’c là ứng suất hữu hiệu hướng phỏp tuyến trước khi mực nước hồ hạ xuống.
u là ỏp lực kẽ rỗng, được tớnh toỏn tương ứng với mỗi thời kỳ, trong giai đoạn thi cụng: Đối với vựng đất khụng bóo hũa nờn sử dụng phương phỏp ứng suất tổng và chỉ nờn tớnh ỏp lực kẽ rỗng khi đập cú chiều cao H > 50 m, G ≥ 80 %, hệ số thấm k = (10-3 đến 10-7) cm/s (việc tớnh toỏn mới cú hiệu quả); Đối với vựng đất bóo hũa cần chỳ ý ỏp lực đất kẽ rỗng phải là ỏp lực thấm ổn định xỏc định từ mực nước thượng và hạ lưu đập hay ỏp lực nước thủy tĩnh xỏc định từ mực nước ngầm mà là ỏp lực nước ban đầu uo cộng với độ gia tăng ứng suất nền ∆σ do tải trọng đất đắp phớa trờn gõy ra rồi trừ ứng suất đó tiờu tỏn được do đất đó cố kết đến thời điểm tớnh toỏn ∆σ.U%, vậy u = uo + (1-U%).∆σ
= uo + ∆u (∆u gọi là ỏp lực lỗ rỗng tăng thờm). Do vậy khi sử dụng cường độ khỏng cắt nờu ở cụng thức (A1) để phõn tớch ổn định cho thời kỳ thi cụng đối với đất bóo hũa cần phải tớnh toỏn được bài toỏn cố kết thấm nhằm xỏc định ỏp lực lỗ rỗng u dựng cho tớnh toỏn ổn định.
Cuu, φuu là chỉ tiờu cường độ tổng ứng suất, xỏc định từ thớ nghiệm ba trục cắt khụng cố kết - khụng thoỏt nước;
Ccu, φcu là chỉ tiờu cường độ tổng ứng suất, xỏc định từ thớ nghiệm ba trục cắt cố kết - khụng thoỏt nước;
σ’c là ứng suất hữu hiệu hướng phỏp tuyến trước khi mực nước hồ hạ xuống. A.2 Đường bao cường độ khỏng cắt trong thớ nghiệm ba trục:
Hỡnh A.1 - Đường bao cường độ khỏng cắt với ứng suất tổng và ứng suất hiệu quả
Phụ lục B
(Tham khảo)
Sử dụng cường độ khỏng cắt của đất trong tớnh toỏn ổn định đập đối với cỏc thời kỳ theo hiệp hội đập Hoa kỳ
B.1 Theo hiệp hội đập Hoa Kỳ, trong tớnh toỏn phõn tớch ổn định đập sử dụng cường độ khỏng cắt của đất tựy thuộc vào cỏc trường hợp làm việc của đập như được trỡnh bày dưới đõy:
1) Thời kỳ thi cụng (cuối mỗi đợt đắp, kết thỳc thi cụng);
2) Trường hợp hồ tớch nước, hồ vận hành hỡnh thành dũng thấm ổn định và hồ vận hành cú xẩy ra động đất;
3) Trường hợp mực nước hồ rỳt nhanh.
B.2 Cường độ khỏng cắt của đất cú hệ số thấm bộ sử dụng trong tớnh toỏn ổn định tương ứng với cỏc trường hợp nờu trờn như sau.
1) Đối với trường hợp 1, sử dụng cường độ khỏng cắt theo đường bao cường độ ứng suất tổng thu được từ thớ nghiệm cắt khụng cố kết - khụng thoỏt nước (Cuu, φuu).
2) Đối với trường hợp 2, sử dụng cường độ khỏng cắt theo tổ hợp của hai đường bao cường độ ứng suất tổng và cường độ ứng suất hiệu quả như sau (xem hỡnh B-1):
- Chọn cường độ khỏng cắt trung bỡnh của hai đường bao ứng suất tụng và ứng suất hiệu quả khi
đường cường độ ứng suất hiệu quả lớn hơn cường độ ứng suất tổng (
2 ' Ccu C+ , 2 ' φcu φ + ).
- Chọn cường độ khỏng cắt của đường bao ứng suất hiệu khi cường độ ứng suất hiệu quả nhỏ hơn cường độ ứng suất tổng.
Hỡnh B.1 - Đường bao cường độ thiết kế cho trường hợp thấm ổn định
3) Đối với trường hợp 3, sử dụng cường độ khỏng cắt nhỏ nhất từ hai đường bao của ứng suất tổng và ứng suất hiệu quả min(C’, φ’ và Ccu, φcu), xem hỡnh B.2.