Thạc Sĩ Nghiên cứu giải pháp công nghệ xử lý chống thấm nền đập vật liệu địa phương khu vực tỉnh ninh thuận

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN . 1
MỞ ĐẦU . 3
1. Tính cấp thiết của đề tài . 3
2. Mục tiêu của đề tài . 3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu . 4
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 4
CHưƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP
TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH THUẬN 5
1.1 Vị trí địa lý . 7
1.2 Khí tượng, thủy văn . 7
1.2.1 Khí tượng . 7
1.2.2 Thủy văn . 13
1.3 Đặc điểm địa hình, địa mạo 14
1.4 Đặc điểm địa chất 15
1.4.1 Phần địa chất chung . 15
1.4.2 Địa chất công trình 15
1.5 Tổng quan về tình hình xây dựng các đập vật liệu địa phương và phương
pháp xử lý nền trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận 16
1.5.1 Tổng quan về tình hình xây dựng các đập vật liệu địa phương 16
1.5.2 Phương pháp xử lý nền trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận 21
1.6 M t số sự cố thấm qua nền và qua thân đập đ xảy ra trong hu vực 22
1.6.1. Sự cố ở hu vực Nam Trung B , Đông Nam B và Tây Nguyên . 23
1.6.2 Sự cố hồ, đập ở tỉnh Ninh Thuận . 23
CHưƠNG 2
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THIẾT KẾ XỨ LÝ CHỐNG THẤM NỀN ĐẬP
TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH THUẬN 25
2.1 Tổng quan về các giải pháp xử lý chống thấm nền đập 25 2.1.1 Sân phủ ết hợp với tường nghiêng chống thấm 25
2.1.2 Chân hay ết hợp với tường nghiêng chống thấm . 26
2.1.3 Chân hay ết hợp với lỏi giữa chống thấm . 27
2.1.4 Giải pháp tường cừ chống thấm . 28
2.1.5 Giải pháp tường hào bentonite chống thấm . 30
2.1.6 Giải pháp cọc tr n sâu . 31
2.1.7 Giải pháp hoan phụt vữa chống thấm . 32
2.1.7.1 Khoan phụt truyền thống . 34
2.1.7.2 Khoan phụt iểu ép đất (Compact grouting) 39
2.1.7.3 Khoan phụt thẩm thấu (Permeation grouting) 39
2.1.7.4 Khoan phụt cao áp (Jet-grouting) 39
2.2 Nghiên cứu và đề xuất giải pháp thiết ế xử lý chống thấm nền đập trong điều
iện địa chất nền công trình trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận . 42
2.2.1 Giới thiệu về công trình hồ chứa nước Lanh Ra 42
2.2.1.1 Giới thiệu chung 42
2.2.1.2 Thông số ỹ thuật công trình . 44
2.2.1.3 Địa chất tuyến đập . 45
2.2.1.4 Chọn giải pháp xử lý chống thấm nền đập 48
2.2.2 Giới thiệu về công trình hồ chứa nước đập Sông Biêu 49
2.2.2.1 Giới thiệu chung 49
2.2.2.2 Thông số ỹ thuật công trình . 49
2.2.2.3 Địa chất tuyến đập . 50
2.2.2.4 Chọn giải pháp xử lý chống thấm nền đập 54
2.2.3 Giới thiệu về công trình hồ chứa nước đập Cho Mo 54
2.2.3.1 Giới thiệu chung 54
2.2.3.2 Thông số ỹ thuật công trình . 54
2.2.3.3 Địa chất tuyến đập . 55
2.2.3.4 Chọn giải pháp xử lý chống thấm nền đập 58
2.3 Đề xuất giải pháp xử lý chống thấm nền đập trong điều iện địa chất nền
công trình trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận. 58 2.3.1 Đánh giá điều iện địa chất nền của hu vực Ninh Thuận: . 58
2.3.2 Giải pháp xử lý chống thấm nền đập của hu vực Ninh Thuận 58
2.4 Kết Luận chương 2 . 59
CHưƠNG 3
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP THI CÔNG PHỤT VỮA XỬ LÝ
CHỐNG THẤM NỀN ĐẬP CHÍNH HỒ CHỨA NưỚC LANH RA . 60
3.1 Công nghệ hoan phụt vữa xi măng sét áp lực cao . 60
3.1.1 Vật liệu phụt vữa và vữa . 60
3.1.2 Công cụ và thiết bị hoan phụt 62
3.1.3 Quy trình hoan phụt vữa áp lực cao bằng phương pháp phụt vữa
bịt miệng lỗ . 64
3.2 Vận dụng tính toán để xử lý nền công trình hồ chứa nước Lanh Ra 65
3.2.2 Phân tích lựa chọn giải pháp xử lý chống thấm 70
3.2.2.1 Phân tích đánh giá địa chất đất nền 70
3.2.2.2 Chọn giải pháp xử lý chống thấm nền đập . 70
3.2.3 Nghiên cứu phương pháp hoan phụt vữa xi măng chống thấm nền đập
hồ chứa nước Lanh Ra 71
3.2.3.1 Mục đích xử lý chống thấm . 71
3.2.3.2 Phạm vi xử lý chống thấm nền đập 71
3.2.3.3 Xác định chiều dày màng hoan phụt . 76
3.2.3.4 Bố trí mạng lưới hố hoan 77
3.2.3.5 Thiết bị hoan phụt và thí nghiệm 79
3.2.3.6 Khoan phụt thí nghiệm và hoan iểm tra 81
3.2.3.7 Khoan phụt đại trà . 84
3.3 D ng phần mền tính iểm tra lại thấm sau hi xử lý nền . 98
3.3.1 Cơ sở lý thuyết tính thấm SEEP/W 99
3.3.2 Phương trình đặc trưng của đất – nước (Frdlud &Xing 1994) . 99
3.3.2.1 Hàm thấm theo Green & Corey (1971) . 99
3.3.2.2 Cách xác định hàm thấm của SEEP/W . 100
3.3.3 Cơ sở lý luận của SEEP/W . 100 3.3.4 Mặt c t tính toán điển hinh và các thông số tính toán 101
3.3.4.1 Mặt c t tính điển hình . 101
3.3.4.2 Các thông số tinh toán 103
3.3.5 Tài liệu địa chất và vật liệu đ p đập 104
3.3.6 Trường hợp tính toán 104
3.3.7 Kết quả tính toán 105
3.3.7.1 Tính toán hi chưa gia cố hoan phụt nền TH1 105
3.3.7.2 Tính toán hi đ gia cố hoan phụt nền TH1 . 107
3.3.7.3 Tính toán hi đ gia cố hoan phụt nền TH2 . 110
3.3.8 So sánh và đánh giá chất lượng màng phụt 113
3.4 Kết luận chương 3 . 114
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 115
TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Lượng bốc hơi gia tăng mặt thoáng (mm) . 9
Bảng 1.2: Hướng gió chính tại một trạm trên lưu vực sông Cái 10
Bảng 1.3: Tốc độ gió trung bình các tháng trong năm tại một số trạm (m/s) 10
Bảng1.4: Lượng mưa bình quân tại một số trạm(mm) . 12
Bảng1.5: Lượng mưa trung bình tháng tại một số trạm trong lưu vực (mm) . 12
Bảng1.6: Kết quả quan trắc lượng mưa 1 ngày max tại các trạm . 12
Bảng1.7: Lượng mưa 1 ngày max trên lưu vực ứng với các tần suất (mm) . 12
Bảng 1.8: Đặc trưng sông suối tỉnh Ninh Thuận 13
Bảng 1.9: Các hồ chứa được xây dựng đến năm 2000 . 17
Bảng1.10: Các hồ chứa được xây dựng từ năm 2000-2011 18
Bảng 1.11: Các hồ chứa hoàn thành 2012 và đang xây dựng . 18
Bảng 1.12: Các hồ chứa qui hoạch dự kiến xây dựng . 19
Bảng1.13: Phương pháp xử lý nền của một số hồ đập ở tỉnh Ninh Thuận . 21
Bảng 2.1 Một số công trình ứng dụng phương pháp khoan phụt truyền thống 37
Bảng 2.2: Các chỉ tiêu cơ lý như sau . 46
Bảng 2.3: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp phong hóa hoàn toàn tại tuyến đập chính . 52
Bảng 2.4: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp phong hóa nhẹ tại tuyến đập chính . 53
Bảng 2.5: Các chỉ tiêu cơ lý đất nền tuyến đập 56
Bảng 2.6: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đá nền đập 57
Bảng 3.1: Kết quả ép nước thí nghiệm các hố khoan . 65
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu cơ lý mỏ vật liệu A . 68
Bảng 3.3: Các chỉ tiêu cơ lý mỏ vật liệu D . 69
Bảng 3.4: Phân loại mức độ thấm của khối đá (TCVN 4253-86) 70
Bảng 3.5: Kết quả tính toán chiều sâu và xác định cao trình đáy màng chống thấm73
Bảng 3.6: Tính toán xác định khoảng cách giữa các hố khoan 78
Bảng 3.7: Bảng xác định khoảng cách giữa 2 hàng khoan 79
Bảng 3.8: Các thiết bị khoan phụt của công trình 80
Bảng 3.9: Phân định các đá theo mức độ thấm nước (14 TCN 83-91) 89 Bảng 3.10: Sơ bộ chọn dung dịch N/X theo q . 90
Bảng 3.11: Bảng xác định trị số Po và P 92
Bảng 3.12: Áp lực phụt của công trình hồ chứa nước Lanh Ra . 93
Bảng 3.13: Lưu lượng vữa nhỏ nhất cho phép ngừng phụt . 94
Bảng 3.14: Các cấp áp lực ép nước kiểm tra . 97
Bảng 3.15: Kết quả ép nước kiểm tra của công trình . 98
Bảng 3.16: Tài liệu địa chất nền và vật liệu đất đắp đập tính toán . 104
Bảng 3.17: Kết quả tính toán thấm qua đập đất công trình . 113
Bảng 3.18: Kết quả tính toán so sánh lưu lượng thấm qua đập đất 113

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Bản đồ hành chính tỉnh Ninh Thuận . 6
Hình 1.2: Hình ảnh một số hồ chứa đã xây dựng ở Ninh Thuận 20
Hình 1.3: Sự cố vỡ đập hồ chứa nước Phước Trung ( Ninh Thuận) 24
Hình 2.1: Giải pháp sân phủ kết hợp với tường nghiêng thượng lưu chống thấm . 26
Hình 2.2: Giải pháp chân khay kết hợp với tường nghiêng thượng lưu chống thấm.27
Hình 2.3: Giải pháp chân khay kết hợp với lõi giữa chống thấm. 28
Hình 2.4: Giải pháp tường cừ kết hợp tường nghiêng hoặc tường lỏi chống thấm 29
Hình 2.5: Giải pháp tường hào bentonite chống thấm 30
Hình 2.6: Quy trình công nghệ thi công cọc bằng phương pháp trộn sâu 32
Hình 2.7: Một số hình ảnh thi công cọc bằng phương pháp trộn sâu 32
Hình 2.8: Giải pháp khoan phụt tạo màng chống thấm nền đập . 33
Hình 2.9 : Các phương pháp và công nghệ khoan phụt vữa chống thấm . 33
Hình 2.10 : Sơ đồ khoan phụt vữa tạo màng chống thấm . 34
Hình 2.11 Nút phụt đơn và nút phụt kép trong công nghệ khoan phụt . 36
Hình 2.12 : Hình ảnh khoan phụt tại công trình hồ chứa nước Tân Giang,
Ninh Thuận 38
Hình 2.13 : Sơ đồ công nghệ Jet-grouting làm tường chống thấm . 40
Hình 2.14: Phạm vi ứng dụng hiệu quả trong công nghệ khoan phụt . 41
Hình 2.15: Hình ảnh chống thấm cho đê quai công trình Sơn La 41
Hình 2.16: Vị trí xây dựng Hồ chứa nước Lanh Ra 43
Hình 3.1 Mặt cắt dọc địa chất tuyến đập, công trình hồ chứa nước Lanh Ra, tỉnh
Ninh Thuận 67
Hình 3.2: Mặt cắt dọc xác định phạm vi màng chống thấm nền đập, công trình hồ
chứa nước Lanh Ra, tỉnh Ninh Thuận . 75
Hình 3.3 Chiều dày màng phụt chống thấm 77
Hình 3.4: Sơ đồ bố trí mạng lưới hố khoan . 79
Hình 3.5 Các loại máy khoan phụt 80
Hình 3.6: Sơ đồ bố trí hố khoan phụt thí nghiệm khu vực 1 . 82 Hình 3.7: Sơ đồ bố trí hố khoan phụt thí nghiệm khu vực 2 . 82
Hình 3.8: Sơ đồ thứ tự phụt theo phân đợt. 85
Hình 3.9 : Sơ đồ khoan phụt vữa tạo màng chống thấm . 86
Hình 3.10 : Mặt cắt khi chưa có màng phụt xi măng chống thấm 102
Hình 3.11 : Mặt cắt khi đã có màng phụt xi măng chống thấm 103
Hình 3.12: ết quả tính toán khi chưa có màng chống thấm . 106
Hình 3.13: ết quả tính toán khi đã có màng chống thấm TH1. 110
Hình 3.14: ết quả tính toán khi đã có màng chống thấm TH2. 112 1



LỜI CẢM ƠN

Qua quá trình nỗ lực phấn đấu học tập và nghiên cứu của bản thân cùng với
sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo Trường ĐH Thủy lợi và các bạn bè đồng
nghiệp, luận văn thạc sỹ “ N u t
v t u u v t N T u ồ
ớ L R ” đã được tác giả hoàn thành.
Để có được thành quả này, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
PGS.TS Nguyễn Trọng Tư đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cung cấp các thông tin
khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn các
thầy giáo, cô giáo Phòng Đào tạo Đại học & Sau đại học, Trường Đại học Thủy lợi đã
giảng dạy, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Viện Đào tạo và Khoa học
Ứng dụng Miền Trung - Trường Đại học Thủy lợi, gia đình, bạn bè đã động viên, tạo
mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn này.
Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và
kinh nghiệm thực tế của bản thân tác giả còn ít nên luận văn không thể tránh khỏi những
thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành giúp tác giả
hoàn thiện hơn đề tài của luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
N T u tháng 3 ă 2013




Trương Thanh Trình


2




CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập- Tự do- Hạnh phúc

N T u ày t g 3 ă 2013

BẢN CAM KẾT
Kính gửi:
- Phòng Đào tạo Đại học & Sau Đại học
- Khoa Công trình

Tên học viên: Trương Thanh Trình
Sinh ngày: 04/05/1983
Lớp cao học: 18C- ĐH2
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm. Những kết
quả nghiên cứu không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác. Những số liệu
của các kết quả nghiên cứu đã có nếu sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn
theo đúng quy định.



Học viên


Trương Thanh Trình


3



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ninh Thuận được cả nước biết đến như là vùng đất có khí hậu khắc nghiệt.
Tình trạng hạn hán, thiếu nước thường xuyên xảy ra ở nhiều nơi. Phần lớn dân cư
sống chủ yếu vào nông – lâm nghiệp và nuôi trồng thủy sản.
Các công trình đầu mối cấp nước đã và đang được xây dựng chủ yếu là đập
vật liệu địa phương. Một số công trình chưa đưa ra giải pháp thiết kế và công nghệ
thi công hợp lý, thường gây ra lún sụt trong thời gian thi công công trình hoặc giai
đoạn tích nước đưa vào sử dựng. Nguyên nhân chủ yếu do dòng thấm phá hoại qua
các hạng mục công trình như: thấm qua nền và thân đập đất, thấm tiếp xúc giữa các
hạng mục xây đúc với nền hay thân đập đất
Trong những năm gần đây, quy trình công nghệ tiên tiến để xử lý chống
thấm cho nền đập hồ chứa bằng khoan phụt vữa xi măng áp lực cao tạo màng chống
thấm được ứng dụng và đánh giá rất cao trong việc xử lý chống thấm nền đập hồ
chứa có khả năng thấm nước khá lớn.
Để có một giải pháp thích hợp chống thấm cho nền đập với địa chất nền đá
phong hóa nứt nẻ cần tiến hành nghiên cứu lựa chọn phương pháp xử lý đảm bảo
yêu cầu chống thấm, chống xói nền công trình.
Luận văn này tiến hành nghiên cứu giải pháp công nghệ xử lý chống
thấm nền đập vật liệu địa phương khu vực tỉnh Ninh Thuận, áp dụng cho đập
chính hồ chứa nước Lanh Ra.
2. Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu giải pháp thiết kế thi công xử lý chống thấm nền đập vật liệu
địa phương trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận.
- Đề xuất giải pháp thi công xử lý chống thấm nền đập đất hồ chứa nước
Lanh Ra. 4



3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu giải pháp thiết kế thi công xử lý nền bằng phương pháp phụt vữa
xi măng áp lực cao.
- Phạm vi nghiên cứu: ứng dụng giải pháp xử lý nền bằng phương pháp phụt
vữa xi măng áp lực cao chống thấm nền đập đất hồ chứa nước Lanh Ra tỉnh Ninh
Thuận.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Cách tiếp cận từ lý thuyết và khảo sát thực tiễn.
- Tổng kết kinh nghiệm xử lý chống thấm nền đập truyền thống và hiện đại.
Điều tra, khảo sát và thu thập tài liệu các công trình đã được xử lý chống thấm, kết
quả đạt được và ý kiến của nhà khoa học.
- Tổng hợp nội dung yêu cầu xử lý nền đập trong các dự thảo của ngành.
- Nghiên cứu các giải pháp các công trình đã và đang xây dựng trên địa bàn
tỉnh Ninh Thuận và trong nước. Từ đó thông qua đánh giá và đề xuất giải pháp xử
lý chống thấm nền đập hồ chứa nước Lanh Ra.