Thạc Sĩ Nghiên cứu giải pháp xử lý chống thấm nền đập Tà Rục tỉnh Khánh Hòa

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP HIỆN NAY
. .
1.1.TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP Ở VIỆT NAM VÀ
TRÊN THẾ GIỚI .
1.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Ở VIỆT NAM . Error! Bookmark
not defined.
1.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CHUNG CỦA NỀN ĐẬP DÂNG NƯỚC Ở VIỆT
NAM NÓI CHUNG VÀ MIỀN TRUNG NÓI RIÊNG Error! Bookmark not
defined.
1.3.1. Đất Aluvi . .
1.3.2 Đất sườn tàn tích và tàn tích trên nền đá Bazan . Error! Bookmark not
defined.
1.3.3. Đất trên nền đá trầm tích lục nguyên (bộ kết, cát kết ) Error!
Bookmark not defined.
1.3.4. Đất trên nền đá phun trào (đaxit, biolit, andnezit ) . Error! Bookmark
not defined.
1.3.5. Đất trên nền đá biến chất (Gơnai) . .
1.3.6. Đất trên nên đá xâm nhập sâu (Granit, Granodiorit) . Error! Bookmark
not defined.
1.3.7. Đất bồi tích lòng suối (cuội, sỏi, lẫn đất sét ) Error! Bookmark not
defined.
1.3.8. Đất Miền Trung – Tây Nguyên . .
1.4. SỰ CỐ GÂY HƯ HỎNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI NÓI CHUNG VÀ
ĐẬP ĐẤT NÓI RIÊNG .
1.4.1. Khái quát về sự cố công trình thủy lợi .
1.4.2. Sự cố đối với đập đất . .

1.4.3. Một số sự cố đập đã xảy ra ở nước ta . .
1.5. KẾT LUẬN .
CHƯƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT THẤM .
2.1.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGHIÊN CỨU THẤM . Error! Bookmark
not defined.
2.1.1.Giới thiệu chung . .
2.1.2.Tầm quan trọng của lý thuyết thấm . .
2.2. MÔI TRƯỜNG THẤM VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY RA THẤM . Error!
Bookmark not defined.
2.2.1. Nguyên nhân gây thấm . .
2.2.2. Môi trường thấm . .
2.3. PHÂN LOẠI DÒNG THẤM VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT THẤM CƠ BẢN
. .
2.3.1 Phân loại dòng thấm . .
2.3.2. Các định luật thấm cơ bản . .
2.4. GIẢI BÀI TOÁN THẤM BẰNG LÝ THUYẾT CỔ ĐIỂN Error!
Bookmark not defined.
2.4.1. Phương pháp cơ học chất lỏng .
2.4.2. Phương pháp thủy lực . .
2.4.3. Phương pháp thực nghiệm .
2.4.4. Phương pháp số . .
2.5. GIẢI BÀI TOÁN THẤM BẰNG PHẦN TỬ HỮU HẠN . Error! Bookmark
not defined.
2.6. KẾT LUẬN .
CHƯƠNG 3:NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN Error! Bookmark
not defined.
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG . .
3.2.GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM BẰNG TƯỜNG NGHIÊNG VÀ SÂN PHỦ
. .

3.3. GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM BẰNG TƯỜNG NGHIÊNG VÀ CHÂN RĂNG
. .
3.4. GIẢI PHÁP TƯỜNG RĂNG KẾT HỢP LÕI GIỮA Error! Bookmark not
defined.
3.5. GIẢI PHÁP TƯỜNG HÀO BENTONITE .
3.6. GIẢI PHÁP CHÔNG THẤM BẰNG KHOAN PHỤT Error! Bookmark not
defined.
3.7. GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT – XI MĂNG .
3.8. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHẰM TĂNG ỔN ĐỊNH NỀN . Error!
Bookmark not defined.
3.8.1. Nhóm các phương pháp làm chặt đất trên mặt bằng cơ học . Error!
Bookmark not defined.
3.8.2. Nhóm các phương pháp làm chặt đất dưới sâu bằng chấn động và thủy chấn
. .
3.8.3. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng
. .
3.8.4. Phương pháp gia cố nền bằng năng lượng nổ . Error! Bookmark not
defined.
3.8.5. Gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật . .
3.8.6. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng chất kết dính Error! Bookmark
not defined.
3.8.7. Nhóm các phương pháp vật lý gia cố nền đất yếu Error! Bookmark not
defined.
3.9. KẾT LUẬN .



CHƯƠNG 4:ỨNG DỤNG LỰA CHỌN BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẬP TÀ
RỤC .

4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẬP TÀ RỤC . .
4.1.1. Vị trí địa lý .
4.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực dự án Error! Bookmark not
defined.
4.1.3 Điều kiện địa chất . .
4.1.4 Mục tiêu, nhiệm vụ và các thông số kỹ thuật chủ yếu của công trình
. .
4.2. ĐÁNH GIÁ THẤM CỦA NỀN ĐẬP .
4.3. PHÂN TÍCH THẤM CỦA NỀN TRƯỚC KHI XỬ LÝ Error! Bookmark
not defined.
4.3.2.Mặt cắt tính toán . .
4.3.4. Trường hợp tính toán .
4.3.5. Sơ đồ bài toán và các điều kiện biên . .
4.3.6. Kết quả tính toán . .
4.4. PHÂN TÍCH THẤM QUA NỀN SAU KHI XỬ LÝ Error! Bookmark not
defined.
4.4.1.Phương án khoan phụt .
4.4.2.Phương án tường hào Bentonite . .
4.4.3. Nhận xét kết quả tính toán .
4.5 .TÍNH TOÁN KINH TẾ CÁC GIẢI PHÁP . .
4.6 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN . .
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .
TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Thống kê một số đập lớn ở Việt Nam .
Bảng 1.2: Thống kê một số đập lớn trên thế giới .
Bảng 1.3: Thống kê một số sự cố Đập ở Việt Nam .
Bảng 3.1: Một số công trình xử lý nền bằng phương pháp khoan phụt Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4.1: Các chỉ tiêu cơ lý đất nền công trình đầu mối Error! Bookmark not
defined.
Bảng 4.2: Bảng kết quả thí nghiệm cơ lý đá . .
Bảng 4.3:Các chỉ tiêu cơ lý đất vật liệu xây dựng mỏ A, B Error! Bookmark
not defined.
Bảng 4.4:Các chỉ tiêu cơ lý đất vật liệu xây dựng mỏ C, D, & E Error! Bookmark
not defined.
Bảng 4.5: Thông số cơ bản đầu mối Hồ chứa nước Tà Rục . Error! Bookmark not
defined.
Bảng 4.6: Hệ số thấm các lớp vật liệu đập và nền .
Bảng 4.7: Kết quả tính toán các phương án xử lý nền Error! Bookmark not
defined.
Bảng 4.8 Kết quả kinh phí các phương án xử lý nền Error! Bookmark not
defined.


LỜI CẢM ƠN

Luận văn “Nghiên cứu giải pháp xử lý chống thấm nền đập Tà Rục tỉnh
Khánh Hòa” được hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình của Phòng đào tạo đại học
và sau đại học, Khoa công trình cùng các thầy cô giáo của Trường Đại học Thuỷ
Lợi.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS.Trịnh Minh Thụ đã tận
tình hướng dẫn, dìu dắt tác giả hoàn thành luận văn này, xin trân thành cảm ơn các
thầy cô giáo trong Khoa Công trình, Phòng Đào tạo đại học và Sau đại học - Trường
đại học Thuỷ Lợi, các đồng nghiệp đã cung cấp các tài liệu và số liệu cho luận văn
này.
Tác giả xin trân thành cảm ơn cơ quan và các cá nhân nói trên đã chia sẻ
những khó khăn, truyền bá kiến thức, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và hoàn
thành luận văn này.
Tác giả có được kết quả hôm nay chính là nhờ sự chỉ bảo ân cần của các thầy
cô giáo, cùng sự giúp đỡ, động viên của cơ quan, gia đình và bạn bè đồng nghiệp
trong những năm qua. Một lần nữa tác giả xin ghi nhớ tất cả các đóng góp to lớn đó.
Với thời gian và trình độ có hạn, luận văn không tránh khỏi những sai sót.Rất
mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp trân tình của Quí thầy cô giáo và các bạn
đồng nghiệp.
Hà Nội, tháng 06 năm 2012
Tác giả


Nguyễn Thế Tùng



LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu trích
dẫn là trung thực. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa từng được người nào
công bố trong bất kỳ công trình nào khác./.

Nguyễn Thế Tùng





















MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
LỜI CAM ĐOAN 2
DANH MỤC HÌNH VẼ 7
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục đích của đề tài .1
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .1
4. Kết quả đạt được .2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP HIỆN NAY .3
1.1.TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP Ở VIỆT NAM VÀ
TRÊN THẾ GIỚI 3
1.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Ở VIỆT NAM 7
1.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CHUNG CỦA NỀN ĐẬP DÂNG NƯỚC Ở VIỆT
NAM NÓI CHUNG VÀ MIỀN TRUNG NÓI RIÊNG 7
1.3.1. Đất Aluvi .7
1.3.2 Đất sườn tàn tích và tàn tích trên nền đá Bazan .8
1.3.3. Đất trên nền đá trầm tích lục nguyên (bộ kết, cát kết ) 9
1.3.4. Đất trên nền đá phun trào (đaxit, biolit, andnezit ) 9
1.3.5. Đất trên nền đá biến chất (Gơnai) .9
1.3.6. Đất trên nên đá xâm nhập sâu (Granit, Granodiorit) 9
1.3.7. Đất bồi tích lòng suối (cuội, sỏi, lẫn đất sét ) .9
1.3.8. Đất Miền Trung – Tây Nguyên .10
1.4. SỰ CỐ GÂY HƯ HỎNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI NÓI CHUNG VÀ
ĐẬP ĐẤT NÓI RIÊNG 14
1.4.1. Khái quát về sự cố công trình thủy lợi 14
1.4.2. Sự cố đối với đập đất .15
1.4.3. Một số sự cố đập đã xảy ra ở nước ta .18
1.5. KẾT LUẬN 20
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THẤM .23
2.1.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGHIÊN CỨU THẤM 23
2.1.1.Giới thiệu chung .23 2.1.2.Tầm quan trọng của lý thuyết thấm .24
2.2. MÔI TRƯỜNG THẤM VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY RA THẤM .24
2.2.1. Nguyên nhân gây thấm 24
2.2.2. Môi trường thấm .25
2.3. PHÂN LOẠI DÒNG THẤM VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT THẤM CƠ BẢN .26
2.3.1 Phân loại dòng thấm .26
2.3.2. Các định luật thấm cơ bản .29
2.4. GIẢI BÀI TOÁN THẤM BẰNG LÝ THUYẾT CỔ ĐIỂN 31
2.4.1. Phương pháp cơ học chất lỏng 31
2.4.2. Phương pháp thủy lực .32
2.4.3. Phương pháp thực nghiệm 32
2.4.4. Phương pháp số .33
2.5. GIẢI BÀI TOÁN THẤM BẰNG PHẦN TỬ HỮU HẠN 34
2.6. KẾT LUẬN 38
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN .39
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG .39
3.2.GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM BẰNG TƯỜNG NGHIÊNG VÀ SÂN PHỦ .40
3.3. GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM BẰNG TƯỜNG NGHIÊNG VÀ CHÂN RĂNG.41
3.4. GIẢI PHÁP TƯỜNG RĂNG KẾT HỢP LÕI GIỮA 42
3.5. GIẢI PHÁP TƯỜNG HÀO BENTONITE 43
3.6. GIẢI PHÁP CHÔNG THẤM BẰNG KHOAN PHỤT .46
3.7. GIẢI PHÁP CỌC ĐẤT – XI MĂNG 48
3.8. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NHẰM TĂNG ỔN ĐỊNH NỀN .51
3.8.1. Nhóm các phương pháp làm chặt đất trên mặt bằng cơ học .51
3.8.2. Nhóm các phương pháp làm chặt đất dưới sâu bằng chấn động và thủy chấn.53
3.8.3. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng.53
3.8.4. Phương pháp gia cố nền bằng năng lượng nổ .54
3.8.5. Gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật .55
3.8.6. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng chất kết dính 55
3.8.7. Nhóm các phương pháp vật lý gia cố nền đất yếu 58
3.9. KẾT LUẬN 58 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG LỰA CHỌN BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẬP TÀ
RỤC 60
4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẬP TÀ RỤC .60
4.1.1. Vị trí địa lý 60
4.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực dự án 61
4.1.3 Điều kiện địa chất .61
4.1.4 Vật liệu xây dựng đập 67
4.1.5 Mục tiêu, nhiệm vụ và các thông số kỹ thuật chủ yếu của công trình .69
4.2. ĐÁNH GIÁ THẤM CỦA NỀN ĐẬP 72



4.3. PHÂN TÍCH THẤM CỦA NỀN TRƯỚC KHI XỬ LÝ .72
4.3.1. Phần mềm tính toán .72
4.3.2.Mặt cắt tính toán .72
4.3.3 Các chỉ tiêu cơ lý dùng trong tính toán 74
4.3.4. Trường hợp tính toán 75
4.3.5. Sơ đồ bài toán và các điều kiện biên .75
4.3.6. Kết quả tính toán .75
4.4. PHÂN TÍCH THẤM QUA NỀN SAU KHI XỬ LÝ 78
4.4.1.Phương án khoan phụt 78
4.4.2.Phương án tường hào Bentonite .81
4.4.3. Nhận xét kết quả tính toán 84
4.5 .TÍNH TOÁN KINH TẾ CÁC GIẢI PHÁP .86
4.6 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN .87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Thống kê một số đập lớn ở Việt Nam 4
Bảng 1.2: Thống kê một số đập lớn trên thế giới 6
Bảng 1.3: Thống kê một số sự cố Đập ở Việt Nam 19
Bảng 4.1:Các chỉ tiêu cơ lý đất nền công trình đầu mối .65
Bảng 4.2: Bảng kết quả thí nghiệm cơ lý đá .66
Bảng 4.3: Các chỉ tiêu cơ lý đất vật liệu xây dựng mỏ A, B 67
Bảng 4.4 Các chỉ tiêu cơ lý đất vật liệu xây dựng mỏ C, D, & E 68
Bảng 4.5: Thông số cơ bản đầu mối Hồ chứa nước Tà Rục .70
Bảng 4.6:Chỉ tiêu cơ lý các lớp vật liệu đập và nền 74
Bảng 4.7 Tổng hợp kết quả tính toán khi chưa xử lý nền .78
Bảng 4.8. Kết quả tính toán TH1 các phương án xử lý nền 84
Bảng 4.9. Kết quả tính toán TH2 các phương án xử lý nền 84













DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Xác định các tham số cho ma trận [C] 37
Hình 3.1: Sơ đồ thấm qua đập có tường nghiêng + sân phủ .40
Hình 3.2: Sơ đồ thấm qua đập có tường nghiêng và chân răng 42
Hình 3.3: Sơ đồ tính thấm qua đập có tường lõi + chân răng .43
Hình 3.4: Tường hào chống thấm bằng Bentonite 44
Hình 3.5: Sơ đồ đập đất chống thấm qua nền bằng khoan phụt vữa xi măng 46
Hình 3.6: Khoan phụt chống thấm nền đập Đại Ninh .48
Hình 3.8: Sơ đồ bố trí cọc xi măng đất .49
Hình 3.9: Sơ đồ khoan có nút bịt 50
Hình 3.10: Thi công đắp đập Tả Trạch .52
Hình 4.1 Vị trí dự án hồ chứa nước Tà Rục 60
Hình 4.1: Mặt cắt ngang thân và nền đập tại vị trí lòng sông .73
Hình 4.2: Mô hình bài toán .74
Hình 4.3: Sơ đồ lưới phần tử .75
Hình 4.4. Lưu lượng thấm TH1 76
Hình 4.5. Đường đẳng gradien TH1 .76
Hình 4.6. Hệ số ổn định mái hạ lưu TH1 77
Hình 4.7: Sơ đồ lưới phần tử .79
Hình 4.8: Lưu lượng thấm TH1, xử lý nền bằng màng khoan phụt 79
Hình 4.9: Đường đẳng gradien TH1, xử lý nền bằng màng khoan phụt .80
Hình 4.10: Hệ số ổn định TH1, xử lý nền bằng màng khoan phụt .81
Hình 4.11: Sơ đồ lưới phần tử xử lý nền bằng tường hào Bentonite 82
Hình 4.12: Lưu lượng thấm TH1, xử lý nền bằng tường hào Bentonite 82
Hình 4.13: Đường đẳng gradien TH1, xử lý nền bằng tường hào Bentonite 83
Hình 4.14: Hệ số ổn định TH1, xử lý nền bằng tường hào Bentonite 83

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Đập đất là loại đập vật liệu địa phương có lịch sử rất lâu đời.Ở Ai Cập, Trung
Quốc, Ấn Độ và một số nước khác người ta đã xây dựng đập đất từ 2500-4700 năm
trước công nguyên.
Ở Việt Nam hiện nay đập đất đã xây dựng rất phổ biến do nó có nhiều ưu điểm
như: Giá rẻ, không tốn các vật liệu đắt khác như sắt, thép, xi măng; Cấu tạo đơn
giản chống chấn động tốt; Dễ quản lý, tôn cao ngoài ra trên thế giới có nhiều kinh
nghiệm về thiết kế, thi công cũng như quản lý vận hành Do vậy đập đất ngày
càng được sử dụng rộng rãi không những ở nước ta mà còn rất nhiều nước trên thế
giới. Do thường xây đập trên các dòng sông, suối nên đặc điểm của nền đập thường
là các lớp phong hóa, cuội sỏi, hoặc đá nứt nẻ mạnh có độ mất nước lớn Do đó khi
xây dựng đập dâng thường xả ra hiện tượng thấm mất nước lớn, lún nhiều và lún
không đều gây mất ổn định công trình.
Theo thống kê về sự cố một số công trình thủy lợi ở Việt Nam thì sự cố do thấm
chiếm 15,06%; xét riêng các hồ chứa lớn chiếm 31,11%. Đã có nhiều giải pháp gia
cố nền để tăng khả năng chống thấm, tăng ổn định của nền tuy nhiên mối phương
pháp lại có ưu điểm, nhược điểm riêng phù hợp với từng địa hình, địa chất của khu
vực dự án. Vì vậy cần nghiên cứu phương án nào cho hiệu quả cao nhất, phù hợp
với từng điều kiện cụ thể của công trình. Đề tài "Nghiên cứu giải pháp xử lý
chống thấm nền đập Tà Rục Tỉnh Khánh Hòa" là đề tài hết sức thực tế và có ứng
dụng thực tiễn cao.
2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu các giải pháp xử lý nền đập, ứng dụng xử lý chống thấm nền đập
Tà Rục Tỉnh Khánh Hòa chi tiết hơn.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về thấm và các biện pháp xử lý nền nhằm tăng
khả năng chống thấm, ổn định của nền. Tính toán thấm và ổn định nền theo các 2

phương pháp khác nhau tương ứng với các biện pháp xử lý nền. Có sử dụng phần
mềm Geo-Slope. So sánh các phương án xử lý về điều kiện kinh tế kỹ thuật.
4. Kết quả đạt được
Lựa chọn được phương án xử lý nền đập Tà Rục Tỉnh Khánh Hòa đảm bảo
yêu cầu kinh tế kỹ thuật chi tiết hơn.