ở chõn tường.
4.4.4.1. Mụ hỡnh húa bài toỏn
Xử lý nền dựng tường nghiờng bằng đất sột kết hợp đúng cừ bờ tụng ở chõn tường.cú điều kiện biờn như sau:
+Cừ Bờ tụng kớch thước 30cm dài 8m. + Hệ số thấm của bờ tụng: K= 1.10-12 (m/s)
+ Gradien cho phộp đất sột: [J]cp=5-10 (Tiờu chuẩn thiết kếđập đất đầm nộn 14TCN 157-2005).
+ Cỏc thụng số mực nước và chỉ tiờu cơ lý cỏc lớp đất đỏ theo số liệu theo mục 4.2.3.3. Điều kiện biờn.
Sau khi mụ hỡnh bài toỏn trong phần mềm như hỡnh 3.1 (Phụ lục 3), tiến hành chia phần tử ta cú sơ đồ lưới phần tử như hỡnh 2.2 (Phụ lục 3).
4.4.4.2. Kết quả tớnh toỏn
Sau khi phõn tớch thấm tại mặt cắt tớnh toỏn ta cú kết quảđường bóo hũa như
hỡnh 2.3 (Phụ lục 3) và lưu lượng thấm đơn vị toàn đập q1 = 1,7247.10-5 (m3/s.m); lưu lượng thấm qua thõn đập là q2 = 3,5362.10-6 (m3/s.m) như Hỡnh 2.4 (Phụ lục 3).
Trường phõn bố cỏc đường đẳng Gradient thấm trong thõn và nền đập được trỡnh bày trờn Hỡnh 2.5 (Phụ lục 3). Từ kết quả ta thấy trị số Gradient lớn nhất bằng 3,35 tại chỗ tiếp giỏp giữa tường nghiờng đất sột và khối I, đõy là vị trớ cú hệ số
thấm chờnh lệch lớn giữ vật liệu đắp đập và nền đập. tại vị trớ cửa ra đường bóo hũa với thiết bị thoỏt nước cú Jra = 0,20.
84 - Lưu lượng thấm đơn vị q = 1,7247.10-5 (m3/s.m). - Gradient lớn nhất bằng 3,35. - Gradien tại cửa ra bằng 0,20. (Chi tiết cỏc kết quả xem phụ lục 3). Hỡnh 4.16: Tổng hợp kết quả tớnh toỏn trường hợp 5 4.4.5. Nhận xột và đỏnh giỏ kết quả
Cỏc thụng số cần quan tõm trong kết quả tớnh toỏn:
- Lưu lượng thấm q (m3/s-m): Tớnh toỏn kiểm tra lưu lượng thấm nhằm đỏnh giỏ lượng mất nước hồ chứa:
+ q1: Lượng lượng thấm đơn vị qua thõn đập và nền; + q2: Lượng lượng thấm đơn vị qua thõn đập;
- Jra: Gradien lớn nhất tại cửa ra. Theo tiờu chuẩn nền cỏc cụng trỡnh thuỷ cụng (TCVN 4253-86) trị số Građient ra cho phộp tại hạ lưu cụng trỡnh [Jra] = 0,65.
- Jtx nền: Giỏ trị gradient cho phộp tại lớp tiếp xỳc giữa nền và thõn đập (đỏy chõn khay) đối với đất ỏ sột [J]cp = 4ữ6. (Tiờu chuẩn thiết kế đập đất đầm nộn 14 TCN 157 – 2005)
- Jx.thủng: Giỏ trị gradient cho phộp khụng xuyờn thủng vật liệu chống thấm nền
đập: Đối với Màng khoan phụt bằng vữa xi măng + đất sột [J]cp = 10; đất sột [J]cp = 5-10; bờ tụng [J]cp = 8-28;
85
Kết quả tớnh toỏn cỏc trường hợp tổng hợp trong bảng 4.4:
Bảng 4.4: Tổng hợp kết quả tớnh toỏn cỏc trường hợp STT Trường hợtoỏn p/thụng số tớnh q1 (10-5m3/s-m) (10-5m3/s-m)q2 Jra Jtxuc Jxt1 Jxt2 (Đất sột) tỷ lệ thấm qua thõn đập (%) Tỷ lệ mất nước hồ (%) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)= (4)/ (3) (10) 1 đậTH1: Chp ưa xử lý nền và thõn 2,5788 0,5987 0,35 0,5 23,22 8,55 2 TH2: Khoan phthõn đập ụt chõn khay 1,4814 0,63016 0,4 1,95 4,1 42,54 4,91 3 TH3: Dựng tsõn phủ bằng ườđấng nghiờng, t sột 1,6904 0,34843 0,25 0,35 3,4 20,61 5,60 4 TH4: Dựng tường nghiờng đất sột kết hợp khoan phụt
sõu 8m dưới chõn tường 1,7631 0,35992 0,2 0,35 2,05 3,3 20,41 5,84
5
TH5: Dựng tường nghiờng
đất sột kết hợp cừ Bờ tụng
86
Nhận xột:
1. Trường hợp 1: Chưa xử lý nền
- Trường hợp chưa xử lý nền lượng mất nước đơn vị cú giỏ trị 2,5788.10-5 (m3/s-m). Với chiều dài đập 103m thỡ lượng mất nước lớn hơn 8,55% dung tớch hữu ớch của hồ tương ứng với MNDBT (0,98*106m3). Vỡ vậy cần thiết phải tiến hành cỏc biện phỏp xử lý nền nhằm tăng ổn định đập.
- Trị số gradient tại cửa ra Jra = 0,35 nhỏ hơn trị số cho phộp [Jra] = 0,65.
2. Trường hợp 2: Nền được xử lý bằng phương phỏp khoan phụt vữa xi măng tạo màng chống thấm ở giữa chõn khay.
- Lượng mất nước đơn vị q khoảng 1,4814.10-5 (m3/s-m). Lượng mất nước nhỏ
hơn 4,91% dung tớch hữu ớch của hồ tương ứng với MNDBT.
- Lưu lượng mất nước đơn vị q qua thõn đập khoảng 5,6487.10-5 (m3/s-m) chiếm 42,54% lượng thấm qua toàn đập và nền.
- Trị số gradien tại cửa ra Jra = 0,4 nhỏ hơn trị số cho phộp [Jra] = 0,65.
- Khả năng xuyờn thủng màng chắn Jx.thủng= 4,1 nhỏ hơn trị số cho phộp [J]cp = 10.
3. Trường hợp 3: Dựng tường nghiờng, sõn phủ bằng đất sột
- Lượng mất nước đơn vị q khoảng 1,6904.10-5 (m3/s-m). Lượng mất nước nhỏ
hơn 5,60 % dung tớch hữu ớch của hồ tương ứng với MNDBT.
- Lưu lượng mất nước đơn vị q qua thõn đập khoảng 3,4843.10-5 (m3/s-m) chiếm 20,61% lượng thấm qua toàn đập và nền.
- Trị số gradien tại cửa ra Jra = 0,25 nhỏ hơn trị số cho phộp [Jra] = 0,65 - Khả năng xuyờn thủng đất sột Jxt1 = 3,4 nhỏ hơn trị số cho phộp [Jđs] = 5-10.
4. Trường hợp 4: Dựng tường nghiờng bằng đất sột kết hợp khoan phụt ở chõn tường.
- Lượng mất nước đơn vị q khoảng 1,7631.10-5 (m3/s-m). Lượng mất nước nhỏ
hơn 5,84% dung tớch hữu ớch của hồ tương ứng với MNDBT.
- Lưu lượng mất nước đơn vị q qua thõn đập khoảng 3,5992.10-5 (m3/s-m) chiếm 20,41% lượng thấm qua toàn đập và nền.
87
- Trị số gradien tại cửa ra Jra = 0,2 lớn hơn trị số cho phộp [Jra] = 0,65
- Khả năng xuyờn thủng màng chắn Jx.thủng= 2,05 nhỏ hơn trị số cho phộp [J]cp = 10.
- Khả năng xuyờn thủng đất sột Jxt1 = 3,3 nhỏ hơn trị số cho phộp [Jđs] = 5-10.
5. Trường hợp 5: Dựng tường nghiờng bằng đất sột kết hợp đúng cừ bờ tụng ở
chõn tường.
- Lượng mất nước đơn vị q khoảng 1,7247.10-5 (m3/s-m). Lượng mất nước nhỏ
hơn 5,72% dung tớch hữu ớch của hồ tương ứng với MNDBT.
- Trị số gradien tại cửa ra Jra = 0,20 nhỏ hơn trị số cho phộp [Jra] = 0,65 - Khả năng xuyờn thủng Jx.thủng= 2,4 nhỏ hơn trị số cho phộp [J]cp = 16.
- Khả năng xuyờn thủng đất sột Jxt1 = 3,35 nhỏ hơn trị số cho phộp [Jđs] = 5-10. Như vậy cỏc phương ỏn như đó nờu đảm bảo an toàn cho cụng trỡnh theo tiờu chuẩn 14TCN 157 – 2005.
Từ kết quả tớnh toỏn ở trờn cho thấy với điều kiện địa chất nền của cụng trỡnh này và tỡnh hỡnh vật liệu địa phương, cú thể căn cứ vào kết quả tớnh toỏn để lựa chọn phương ỏn thiết kế cụng trỡnh nhằm đảm bảo độ an toàn cao và hợp lý vềđiều kiện kinh tế.
4.5. SO SÁNH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP XỬ Lí NỀN
Sau khi tỏc giả tiến hành phõn tớch thấm của nền đập Hồ Duồng trước khi xử
lý cho kết quả khi hồở mực nước dõng bỡnh thường (TH1) thỡ lưu lượng thấm đơn vị q = 2,5788.10-5 (m3/s.m), lượng mất nước lớn, bằng khoảng 8,55% dung tớch hữu ớch của hồ. Vỡ vậy cần thiết phải tiến hành cỏc biện phỏp xử lý chống thấm cho nền nhằm tăng ổn định đập.
Tỏc giả lựa chọn 4 phương ỏn xử lý chống thấm cho nền đập là:
- Nền được xử lý bằng phương phỏp khoan phụt vữa xi măng tạo màng chống thấm ở giữa chõn khay.
- Dựng tường nghiờng, sõn phủ bằng đất sột (Búc bỏ lớp 2c thượng lưu làm sõn phủ).
88
- Dựng tường nghiờng bằng đất sột kết hợp đúng cừ bờ tụng ở chõn tường. Qua tớnh toỏn cỏc phương ỏn đều đảm bảo yờu cầu kỹ thuật là đó hạn chế được lượng mất nước của hồ chứa khi thấm qua đập và nền cỏc trị số Gradient thấm lớn nhất khụng vượt qua giới hạn cho phộp. Tuy nhiờn, mỗi phương ỏn cú ưu nhược
điểm như sau:
- Nền được xử lý bằng phương phỏp khoan phụt vữa xi măng tạo màng chống thấm ở giữa chõn khay:
+ Ưu điểm: Phương ỏn này cú hiệu quả chống thấm tốt nhất.
+ Nhược điểm: Thi cụng phức tạp, khụng tận dụng được vật liệu địa phương và giỏ thành cao. Lưu lượng thấm qua thõn đập chiếm tỷ lệ lớn (42,54%), nếu quỏ trỡnh thi cụng khụng đảm bảo như thiết kế dẫn đến chất lượng thõn đập khụng tốt làm khả năng chống thấm của đập kộm cú thể dẫn đến việc xuất hiện dũng thấm ra trờn mỏi hạ lưu (Đó xẩy ra theo thống kờ tỡnh hỡnh thực tế cỏc đập tại Bắc Giang – Bảng 1.2).
- Dựng tường nghiờng, sõn phủ bằng đất sột (Búc bỏ lớp 2c thượng lưu làm sõn phủ).
+ Ưu điểm: Phương ỏn này tận dụng được vật liệu sẵn cú ởđịa phương, dễ thi cụng và tớnh kinh tế cao hơn. Dễ duy tu, sửa chữa, khắc phục trong quỏ trỡnh vận hành. Làm giảm lượng mất nước so với phương ỏn khụng xử lý nền khoảng 34,5%.
+ Nhược điểm: Nếu chiều dầy lớp 2c lớn làm lưu lượng thấm lớn và kộo dài hoặc tăng chiều dầy sõn phủ.
- Dựng tường nghiờng bằng đất sột kết hợp khoan phụt ở chõn tường.
+ Ưu điểm: Phương ỏn này tận dụng được vật liệu sẵn cú ở địa phương, Làm giảm lượng mất nước so với phương ỏn khụng xử lý nền khoảng 31,6%.
+ Nhược điểm: Nếu chiều dầy lớp thấm lớn thỡ chiều sõu khoan phụt lớn (tương đương với việc xử lý nền bằng khoan phụt tại chõn khay), việc thi cụng khoan phụt phức tạp. Làm giảm lượng mất nước khụng cao bằng phương ỏn tường nghiờng, sõn phủđất sột.
89
+ Ưu điểm: Phương ỏn này tận dụng được vật liệu sẵn cú ở địa phương, Làm giảm lượng mất nước so với phương ỏn khụng xử lý nền khoảng 33,1%.
+ Nhược điểm: Nếu chiều dầy lớp thấm lớn, nền xen kẹp lớp đất đỏ khỏc nhau thỡ chiều sõu đúng cừ bờ tụng tăng, thi cụng khú khăn khi đúng cừ và thiết bị thi cụng phức tạp. Đặc biệt đối với địa hỡnh dốc lớn thỡ việc bố trớ mỏy thi cụng khú khăn. Làm giảm lượng mất nước khụng cao bằng phương ỏn tường nghiờng, sõn phủđất sột. Gradien xuyờn thủng của đất sột cao (9,8) gần bằng Gradien cho phộp.
Qua phõn tớch ưu, nhược điểm và kết quả tớnh toỏn của từng phương ỏn, tỏc giả kiến nghị chọn phương ỏn Dựng tường nghiờng, sõn phủ bằng đất sột (Búc bỏ
lớp 2c thượng lưu làm sõn phủ) xử lý chống thấm cho đập hồ Duồng. Phương ỏn này tận dụng được vật liệu sẵn cú ở địa phương, dễ thi cụng và tớnh kinh tế cao hơn, dễ duy tu, sửa chữa, khắc phục trong quỏ trỡnh vận hành. Làm giảm lượng mất nước
đỏng kể so với phương ỏn khụng xử lý nền khoảng 34,5%.
Kết quả tớnh toỏn ổn định cho đập được Kminmin= 1,315, đập đảm bảo điều kiện ổn định như hỡnh 4.17:
90
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Qua một thời gian tỡm tũi, nghiờn cứu luận văn tỏc giả đó đạt được một số
kết quả sau:
- Luận văn đó tổng quan về tỡnh hỡnh xõy dựng đập hiện nay ở Việt Nam và trờn thế giới đồng thời tỡm hiểu về điều kiện khớ tượng, thuỷ văn, địa chất của nước ta và tổng kết được cỏc hỡnh thức mất ổn định do thấm gõy mất ổn định đối với cụng trỡnh thuỷ lợi núi chung và đập đất núi riờng và biện phỏp khắc phục.
- Tổng kết được cơ bản cơ sở lý thuyết, cỏc bài toỏn tớnh toỏn thấm, ổn định nền cỏc cụng trỡnh thuỷ lơi và tập trung nghiờn cứu tớnh toỏn theo phương phỏp PTHH cho nền cụng trỡnh thuỷ lợi và mỏi dốc.
- Sơ lược về nguyờn lý tớnh toỏn, biện phỏp thi cụng và phạm vi ứng dụng của một số giải phỏp xử lý thấm nhằm tăng ổn định nền đang được ứng dụng tại Việt Nam như: Khoan phụt vữa xi măng, Tường hào Bentonite, cọc xi măng đất...
- Tổng hợp cơ sở lý thuyết của phần mềm Geo-Slope để tớnh toỏn cho cỏc trường hợp của cụng trỡnh hồ Duồng với cỏc trường hợp khỏc nhau. Đối với phương ỏn lựa chọn, tỏc giả tớnh toỏn ổn định của đập và nền.
Kết quả tớnh toỏn đạt được: - Trường hợp 1: Chưa xử lý nền
+ Trường hợp chưa xử lý nền lượng mất nước đơn vị cú giỏ trị 7,052.10-5 (m3/s-m). Lượng mất nước lớn hơn 10,23% dung tớch hữu ớch của hồ tương ứng với MNDBT (2, 24*106m3).
+ Trị số gradient tại cửa ra Jra = 0,35 nhỏ hơn trị số cho phộp [Jra] = 0,65.
- Trường hợp 2: Nền được xử lý bằng phương phỏp khoan phụt vữa xi măng tạo màng chống thấm ở giữa chõn khay
+ Lượng mất nước đơn vị q khoảng 1,8072.10-5 (m3/s-m). Lượng mất nước nhỏ hơn 2,62% dung tớch hữu ớch của hồ tương ứng với MNDBT. Lưu lượng mất nước đơn vị q qua thõn đập khoảng 1,242610-5 (m3/s-m) chiếm 68,76% lượng thấm qua toàn đập và nền.
91
+ Trị số gradien tại cửa ra Jra = 0,35, khả năng xuyờn thủng màng chắn Jx.thủng= 2,2 nhỏ hơn trị số cho phộp [J]cp.
- Trường hợp 3: Dựng tường nghiờng, sõn phủ bằng đất sột
+ Lượng mất nước đơn vị q khoảng 2,9618.10-5 (m3/s-m). Lượng mất nước nhỏ hơn 4,29 % dung tớch hữu ớch của hồ tương ứng với MNDBT.
+ Lưu lượng mất nước đơn vị q qua thõn đập khoảng 0,229235.10-5 (m3/s-m) chiếm 9,87% lượng thấm qua toàn đập và nền.
+ Trị số gradien tại cửa ra Jra = 0,3 nhỏ hơn trị số cho phộp [Jra] = 0,65; Khả
năng xuyờn thủng Jxt1 = 6,4 nhỏ hơn trị số cho phộp [Jcp]. + Tớnh toỏn ổn định: Kmimmin = 1,315.
- Trường hợp 4: Dựng tường nghiờng bằng đất sột kết hợp khoan phụt ở chõn tường.
+ Lượng mất nước đơn vị q khoảng 3,803.10-5 (m3/s-m). Lượng mất nước nhỏ
hơn 5,51% dung tớch hữu ớch của hồ tương ứng với MNDBT.
+ Lưu lượng mất nước đơn vị q qua thõn đập khoảng 0,37175.10-5 (m3/s-m) chiếm 9,78% lượng thấm qua toàn đập và nền.
+ Trị số gradien tại cửa ra Jra = 0,35 lớn hơn trị số cho phộp [Jra] = 0,65; Khả
năng xuyờn thủng màng chắn Jx.thủng= 5,65; Khả năng xuyờn thủng đất sột Jxt1 = 2,8 nhỏ hơn trị số cho phộp [JCP].
- Trường hợp 5: Dựng tường nghiờng bằng đất sột kết hợp đúng cừ bờ tụng ở
chõn tường.
+ Lượng mất nước đơn vị q khoảng 3,9212.10-5 (m3/s-m). Lượng mất nước nhỏ hơn 5,69% dung tớch hữu ớch của hồ tương ứng với MNDBT.
+ Trị số gradien tại cửa ra Jra = 0,30; Khả năng xuyờn thủng Jx.thủng= 5,5; Khả
năng xuyờn thủng đất sột Jxt1 = 9,8 nhỏ hơn trị số cho phộp [JCP].
Qua so sỏnh kết quả tớnh toỏn và tỡnh hỡnh thực tế tại cụng trỡnh, tỏc giả lựa chọn phương ỏn Dựng tường nghiờng, sõn phủ bằng đất sột để chống thấm và tăng
92
5.2. NHỮNG TỒN TẠI, HẠN CHẾ
Nghiờn cứu cỏc vấn đề về xử lý chống thấm nền cụng trỡnh thuỷ lợi rất đa dạng và phong phỳ, đũi hỏi phải cú sự đầu tư nghiờm tỳc về thời gian, kinh tế và chất xỏm. Do đú, mặc dự đó rất nỗ lực cố gắng nghiờn cứu và đầu tư cụng sức song do bị hạn chế về thời gian nờn luận văn mới chỉ nghiờn cứu một khớa cạnh nhỏ.
- Trong tớnh toỏn cỏc giải phỏp xử lý nền chưa xem xột đến kinh phớ phụ vụ thi cụng và chỉ xem xột đến phần nguyờn vật liệu.
- Cỏc biện phỏp xử lý nền đập đất là một đề tài cú phậm vi sõu, rộng. Do điều kiện thời gian và tài liệu tham khảo hạn chế, nờn kết quả đạt được trong luận văn chỉ là cơ bản về một số biện phỏp.tớnh toỏn ổn định, thấm; cỏc phương phỏp xử lý nền mang tớnh tiờu biểu và thụng dụng.
- Khi tớnh toỏn cụ thể cho đập Hồ Duồng, tỏc giả khụng tớnh toỏn so sỏnh về
kinh tế và ổn định của đập giữa cỏc biện phỏp xử lý nền với nhau.
- Trong bài toỏn tớnh ổn định thấm cho cho đập hồ Duồng tỏc giả mới chỉ xột
đến bài toỏn phẳng chứ chưa xột đến bài toỏn khụng gian.
3. HƯỚNG TIẾP TỤC NGHIấN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Những kết quảđạt được núi trờn chỉ mới là bước đầu cần nghiờn cứu sõu hơn