Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu ảnh hưởng của thấm dị hướng trong thân đập đất đầm nén, áp dụng cho một số đập ở tỉnh Bình Định

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.59 MB, 123 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

LOI CAM ON

Trong suốt quá trình học tập và làm luận văn, được sự nhiệt tình giảng dạy,

giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Thủy lợi, bằng sự nỗ lực cố gắng

học tập, nghiên cứu và tìm tịi, tích lũy kinh nghiệm thực tế của bản thân đến nay đề

tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của thấm dị hướng trong thân đập đất dam nén, ápdụng cho một số đập ở tỉnh Bình Định” đã được tác giả hoàn thành đúng thời hạn

quy định.

Trong khuôn khô hạn chê của luận văn, tác giả mới chỉ làm rõ được sự tôn

tại của môi trường thâm di hướng, và ảnh hưởng của thâm di hướng đên an tồn, ơn

định của đập đất.

Đặc biệt tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo GS.TSNguyễn Chiến 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 và cán bộ cơng nhân viên Phịng Đào tạo Đại học & Sau đại học, Khoa

Cơng trình, 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 đến Viện đào tạo & Khoahọc ứng dụng miền Trung - nơi tác giả đang cơng tác; gia đình, bạn bè & đồng

nghiệp đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn

đúng thời hạn.

Do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế của bảnthân tác giả cịn ít nên luận văn khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rấtmong nhận được ý kiến đóng góp và trao đơi chân thành giúp tác giả hoàn thiện hơndé tài của luận văn.

Xin trân trọng cảm ơn!

Ninh Thuận, tháng 03 năm 2012.HỌC VIÊN

Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

Tơi xin cam đoan diy là cơng tình nghiên cứu của riêng tơi. Cc số iệu tríchdẫn, kết quả nghiên cứu trong Luận văn là trung thực, chưa từng được người nàosông bổ trong bất kỹ cơng tình nào khác

HỌC VIÊN

Pham Quang Mạnh

Tuận văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

BAN CAM KET.

MỤC LUC.

DANH MỤC CÁC HINH VE.DANH MỤC CÁC BANG BIEU_MỞ DAU.

1. Tính cắp thiết của đề tà.

Tl Mue đích của đề tài.

IIL Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện

IV. Kết qua đạt được.Chương 1

TONG QUAN VE BAP DAT VÀ ANH HUONG CUA THÁM.

DEN ON ĐỊNH DAP.

1.1. Tổng quan về xây dựng đập đắt ở Việt Nam

1.2. Hiện trạng thắm qua thân dp và ảnh hưởng của thẩm đổi với đập & hỗ

1.2.1. Hiện trang thắm qua thân đập đắt.

1.22. Ảnh hưởng của thắm đối với đập & hỗ chứa

1.3. Vấn đề thắm dj hướng qua thân đập [7].

1.4. Giới hạn phạm vi nghiên cứu

2.1.2.5. Dòng thẩm khơng áp 2

2.1.2.6. Đồng thâm có áp 23

2.1.2.7. Ding thắm mt chiều 232.1.28. Đồng thắm hai chiều 24

2.1.2.9. Dòng thắm không gian (ba chi). 42.1.3. Định luật thấm cơ bản +2.1.3.1. Định luật thm Darcy 252.1.3.2. Các định luật thắm phi tyển [3] 25

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng cơng trình thấy

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

2.2.2. Phương pháp thủy lực

2.23, Phương pháp mồ hình số phần ừ hữu hạn2.3. Nghiên cứu về thẳm dị hướng qua đập đất

2.31, Tĩnh hình thực tế2.32. Phân ích ngun nhân

3.32.1. Do đặc điễn q trình thi cơng dip

2.3.2.2, Do vật liệu đắp đập và khảo sát đánh giá địa chat2.3.2.3, Thiếu sốt về tid

2.2.24. Chất lượng thi công

2.3.25. Thiểu sốt về quản lý vận hành và duy tu bảo dưỡng

2.33. Phuong pháp tính tốn thắm dị hướng,2.3.3.1. Phương trình cơ bản

2.3.3.2. Giải bài tán

2.3.3.3. Trình tự các bước giải2.4. Két luận chương 2

Chương 3

NGHIÊN CỨU UNG DỤNG CHO DAP HỘI SƠN, DAP CỰ LẺ.

3.1. Giới thiệu cơng trình

3.1.1. Giới thiệu cơng tình hồ chữa nước Hội Sơn [4]

-.1.L1. Vị trí cơng tinh3.1.1.2. Nhiện vụ cơng trình3.1.1.3. Quy mồ cơng tình

3.1.2. Giới thiệu cơng trình hồ chứa nước Cự Lễ [6|,

31.2.1. Vĩ trí cơng trình3.1.2.2. Nhigm vụ cơng trình

3.1.2.3. Quy mơ cơng tình

3.3.2.1. Sơ đồ tính tốn dip Hội Son

3.3.2.2, Sơ đồ tinh toán đập Cự LỄ

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng cơng trình thủy

56565637

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

3.3.3.2. Hé số thắm dị hướng 383.34, Kết quả tính tốn thắm 59

3.34.1. Kết quả tinh thắm dip Hội Som 593.34.2. Kết quả tỉnh thắm đập Cự LỄ 603.4. On định của mái đập khi có thắm dị hướng trong thân đập. 613.4.1. Ảnh hưởng của thắm dị hướng đến các thông số của dng thắm. 61

3.4.1.1, Trưởng hợp tính tốn [2]. 613.4.1.2, Phương pháp tính tốn 61

34.1.3. Két quả tính tốn 613.42. Ảnh hướng của thắm dị hướng đến khả năng ôn định cho mái hạ lưu dp

3.4.3, ánh giá mức độ dị hướng của môi trường thắm thân đập. 673.5. Giải pháp đảm bảo an toần én định cho dp 63.5.1, Các yếu tổ chính gây mắt an tồn 683.5.2. ĐỀ xuất các giải pháp đảm bảo an toàn đập đắt 684.5.2.1. Đối với đập Hội Som Z8

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

1. Hình 1-1: Hiện tượng di hướng do cu trúc hạt

Hình 1-2: Ảnh hướng của độ dị hướng đến đường bão hịa trong thân đập.

Hình 2-1: Sơ đồ điều kiện biên tính tốn thắm qua đập đất

Hình Phần tử tam giác phẳngHình 2-3: Xử lý điều kiện bi

Hình 2-4: Xứ lý tự động “6hòa

“git” lưới phần st, xác dịnh đường bão1. Hình 3-1: Sơ đồ tính tốn mặt cắt C6 đập Hội Sơn (vi trí KU+703)

8. Hình 3-2: Sơ dé tính tốn mặt cắt D61 đập Cự Lễ (vị tri K0+394).9. Hình 3-3: Đồ thị quan hệ (q~A) mặt cắt C6 đập Hội Sơn

10. Hình 3-4: Đồ thị quan hệ (Kaas~A) mặt cắt C6 đập Hội Sơn11. Hình 3-5: Đồ thị quan hệ (q~A) mặt cắt Dói dip Cự

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

1. Bảng 1-1: Một số hồ đập lớn đã được xây dựng ở Việt Nam.Bảng 1-2: Một số tỉnh, thành có số lượng hd chứa nhiu.Bảng 3-1: Chỉ êu cơ lý đất dip

Bảng 3-2: Chỉ tiêu cơ lý đất dip đập Cự Lễ

9. Bảng 3-7: Kết quả tính toán thắm cho mặt cắt D61 đập Cự LỄ

10, Bảng 3-8: Bảng so sinh đường bão hịa tính tốn và quan trắc đập Cự LỄ

11, Bảng 3.9: Kết quả tính tốn ơn định khi thắm dị hướng mặt sắt Có đập

Hội Sơn.

12. Bảng 3-10: Tổng hop kết qua tính tốn mặt cắt C6 đập Hội Sơn

13. Bảng 3-11: Kết qua tính tốn ổn định khi thắm dị hướng mặt cắt D1 đậpCul

14, Bảng 3-12: Tổng hop kết qua tính tốn mit ct DóI đập Cự LỄ

15. Bảng 3-13: Đánh giá mức độ giảm ồn định mái khi có thắm dị hướng.16, Bảng 3-14: Chỉcơ lý dat dip đập Cự LỄ, Trường hop thết kế

17. Bảng 3-15: Hệ số thắm dị hướng K,=A.K, cho các trường hợp đập Cự

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

1. Tính cắp thiết của đề tài

Vùng duyên hải Nam Trung Bộ là một trong những nơi chịu ảnh hưởng

thường xuyên từ thiên tai. Thục tế hơn một thập kỷ gin đây đã cho thấy điều đó.Mặc dit vay. năng kinh tếlớn. Để khai thác được thé mạnh đó vất

fam Trung Bộ cũng là khu vực được đánh giá là

È then chốt là làm sao chủ động giải quyếtđược vẫn dé nước cho yêu cầu phát triển dân sinh, kinh tế và đó cũng. là trọngtrách của ngành thủy lợi cùng sự phối hợp hữu hiệu với các ngành kinh t khác.

Số lượng cơng trình hỗ đập lớn, vừa và nhỏ được xây dựng trong vùng trongnhững năm qua cũng rất nhiều. Sau khi hoàn tắt xây đựng, hiu hết các công tinh hồchứa trong khu vực đã được đưa vào phục vụ sản xuất kịp thời và phát huy tác dụngtốt, Tuy nhiên tron quá tình sử dung, do nhiều nguyên nhân khác nhau hoặc đốikhi do tổng hợp các ngun nhân đã có một số cơng tình xay ra sự cỗ

“Trong thời gian qua đã có nhiều đề tài khoa học tiến hành nghiên cứu vàđánh giá sự làm việc an tồn của các cơng tinh thủy lợi nối chung và các đập đất

trong hỗ chứa nói riêng như

- Nghiên cửu khả năng chống thắm qua thân và nén đập, các giải pháp đảm"ảo an toàn về thắm.

~ Nghiên cứu ẩn định của mái đập trong những điêu kiện bắt lợi như mưa lớnlàm toàn bộ đất thân đập bị bão hòa mước: thả bị chẳng thắm bị thủng; thiết bịthoát nước bị tắc; trường hợp mực nước hé rất nhanh sau lũ.

- Nghiên cứu khả năng xái và giải pháp bảo vệ mái ha lưu đập khi có nướctran đình

Ngun nhân chủ u gây hư hỏng đập đắt chính là dồng thẳm rong thânđập. Các đập đất phần nhiều chưa thật an toàn v chồng thẳm thấu qua thân đập và

“qua nền đập hoặc qua các vai đập. Nhiễu đập sau một thời gian làm việc thường bộc.lộ các hiện tượng thiếuđịnh thấm như rò rỉ, mạch lùng, như Núi Một (năm 1996

Tain văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

“rong q tình tính tốn thiết kế trước đây thường giải bài toán thẳm quađập theo sơ đồ thắm trong môi trường đồng nhất, đẳng hướng. Thực tế khai thác.cho thấy có nhiều trường hợp đồng bão hịa thơng ra mất hạ lư ở cao tình lớn hơn

so với tính tốn.yy có thé do nhiều ngun nhân khác nhau, trong đó có vấn

để thắm dj hướng, do hệ số thắm theo phương ngang lớn hơn nhiều so với phương

"Nội dung luận văn sẽ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của thắm dj hướng đốivới dn định của đập đắt nhằm đưa ra mức độ ảnh hưởng & có gi pháp bảo đảm an

toàn cho dip đất do thắm gây n

I, Mye đích của đ tài

~ Nghiên cứu tình hình thắm dj hướng các đập đất khu vực Nam Trung Bộ.là inh Bình Định)

- Tính tốn ứng dung, phân tích so sánh và rút ra kết luận.

= Nghiên cứu của để tài đựa trên nguồn tà liệu Khảo sát, đo đạc và phân íchdo học viên trực iếp thực hiện trên vùng nghiên cứu

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

"hưởng của thắm dj hướng đến an tồn, ơn định của mái đập.

- Xác định được phạm vi biển đối của tị số K,/K, trong đập đắt đầm nén.

- Tính tốn cụ thé cho đập hỗ Hội Sơn, Cự Lễ, cảnh báo khả năng mắt ổnđịnh do dòng thắm và biện pháp xử lý

Tận văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thấy

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

DEN ON ĐỊNH DAP

1.1. Tổng quan về xây dựng đập đất ở Việt Nam

(Cée hỗ chứa nước đã xây dựng ở nước la hầu hết là ử dụng đập bằng vật liệuia phương, trong đó đập đắt chiếm tuyệt đại đa số. Bảng 1-1 dưới đây giới thiệu mộtsố đập bing vậtliệ tại chỗ ở nước ta đã xây dựng đến năm 1996

Bảng 1-1: Một số hd đập lớn đã được xây dựng ở Việt Nam.

a] xanh Tân | Danesh TH Nam] Nim hoa

16 | LigtSon | QungNgi | 2860 | 206 | 1977 1981

TT | ĐầTếng | TổyNHh | 158080 | 3800) 1979 1S

TS | NaC’ | ThiNgwen | H550 | 3600) 1973 Dis

19 | PaKhoang | TaiChâu | 4550 | 2600) 1974 197820 | KhuônThần | BieGiang | 20,10) 2600 | 1960 1963

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng cơng trình thấy

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

ow] mm Tơm | Paneth | Ha j Nim] Nim bobo

đỨm) | mXD | thành

3 | HồaTmme | ĐầNăg [1030 | 560 | MB | TM

L3 ‘Khe Chè Quảng Ninh. 1H50 Ý 7 T986 1990

3S | Ý8mMS | Thanh Waa | 6620 TS | TU34 Thame Tuy | aT | T980 T6 | T9535 | Switia | THaTy | 4650 lấy | 198336 | Phun | PhủYên | 12,10 Ti | T9637 | Vinh Tank | Quang Nam] 20A0 | 19802 | Wetting | Hafmh | 13000 mm | T929 | Quit Ding | QungNnh | HấU | 2360 | d9 | T5830 | Khe "Quảng Nam 3540 7 TS | 1989

a | Dine Mé | Hay 3i8 | 970 | TW

35 | Bins | GnLm 3190] T0 | T9

33 | Kinh Môn Quảng Trị 21,00 1985 1989

“Trong những năm gin diy đập bing vật liệu dia phương trong đó có đập đấtđang phát triển với một tốc độ nhanh chóng và hiện đang có xu hưởng tiếp tục pháttriển v số lượng cũng như quy mơ cơng tình là do nhiễu ngun nhân. trong đó cónhững nguyên nhân chủ yếu sau day [0)

1. Yêu cầu ch

loại dip khác. Đập đi .

địa hình và khí hậu nào. Những ving có động đất cũng có thé xây dựng được đập.Ui điểm này rit cơ bản, bởi vì cùng ngày càng có ít những tuyển hẹp. có diachit tr thích hợp cho các loại đập bê tông cho nên các nước dẫn dẫn đi vào khaithúc các tuyển rộng, nền yếu, chỉ thích hợp cho đặp bằng vật liệu tại chỗ

lượng của nên đối với đập đất khơng cao li so với những,như có thể xây dựng được với bắt ky điều kiện địa chất

2. Với những thành tựu nghiên cứu trong các lĩnh vực cơ học đất, lý luậnthắm, trang thất ứng suất cũng với sự phát triển của công nghiệp chất đèo lầm vậtchống thắm, người ta có thể sử dụng được tất cà mọi loại đt hiện có ở vùng xây

Tận văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thấy

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

dựng để dip đập và mặt cit đập ngày càng có khả năng hẹp lại. Do đó giá thànhcơng trình ngày càng hạ thấp và el

3. Sử dụng những phương pháp mới để xây dựng những màng chống thắmxâu trong nên thẩm nước mạnh. Đặc biệt dùng phương pháp phun các chất dính kết

khác nhau như xi măng sét vào đãthắm sâu đến 200 m

n. Có khả năng tạo thành những màng chống.

4. Có khả năng cơ giới hóa hoàn toàn các khâu đào đắc, vận chuyển và dipđất với những máy móc có cơng suất lớn do đó rit ngắn được thời gian xây dựng,hạ giá thành công tình và hu như dần dần có thé loại trừ hồn tồn nhu cầu lao

động thủ cơng

5. Giảm xuống đến mức thấp nhất việc sử dụng các loại vt liệu hiểm như xỉmăng, sit, thép v.v.. và từ đó giảm nhẹ được các hệ thống giao thông mới và

phương tiện giao thông.

6. Do những thành tựu về nghiên cứu và kinh nghiệm xây dựng ác loại cơng

tình tháo nước, đặc iệtlà do phát triển việc xây dựng đường him mà giải quyết“được vấn đề tháo nước ngoài thân đập với lưu lượng lớn

‘Tinh đến nay (theo số liệu của Bộ Nơng nghiệp & Phát triển nơng thơn) [1].

nước ta có khoảng 1.959 hỗ chứa có dung tích từ 200.000 mỶ trở lên (chưa kể các.hồ thủy điện). Trong đó có SI hỗ chứa có dung tích trên 10 triều mẺ nước, 66 hồchứa có dung tích từ 5+10 triệu m' nước; từ 1 đến dưới 5 triệu m’ nước có 442 hỗ,

cịn lại 1.370 hồ có dung tích từ 200.000 đến dudi 1 triệu mỶ nước. Tổng dung tích.

trữ 5.793 tỷ mỲ nước, tưới ôn định cho 502.883 ha đất canh ác

Trong số 64 tỉnh, thành, nước ta có 42 tinh thành phố có hỗ chứa nước. Cáctinh có số lượng hỗ chia nước nhiều là Nghệ An (249 hồ): Hà Tình (168 hồ); Thanh

Hóa (123 hồ) Phú Thọ (118 hd); Bak Lak (116 hồ): Bình Định (108 hồ); Vĩnh Phúc

(96 hồ): Hịa Bình (SE hồ); Quảng Trị (63 hồ); Quảng Nam (59 hỗ).

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Bảng 1-2: Một số tinh, thành có số lượng hồ chứa nước nhiều.TT “Tỉnh, thành pho Số lượng

13 — | Quiing Neat 3313 — Quing Ninh 2| Yen Bai sĩ

15 | Bic Giang +16 | Tuyén Quang +17 | Lang Son “

1.2. Hiện trạng thắm qua thân đập và ảnh hưởng của thắm đối với đập & hồ

1.2.1. Hiện trạng thắm qua thân đập đất

Hiện tượng thắm xảy ra ở đập đất là phổ biển nhất, nó gây ra hậu quả nghiệmtrong tới sự dn định của đập và độ an toàn của hỗ chứa. Thắm mạnh qua thân đập

én hiện tượng ở phía hạ lưu có nước thoát ra gây lớ mái hạ lưu. Thai

dưới đáy đập dẫn đến mắt nước hồ chứa và có thé gây ra xói ngằm đưới nén, gây

sut lún và hư hông đập.

Tận văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng công trình thấy

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

"Đập đất trong các hỗ chứa ở khu vực Nam Trung Bộ phn nhiều chưa thật antoàn về chống thấm qua thân đập và qua nén đập hoặc qua các vai đập. Nhiều đập.sa một hồi gian làm việc thường bộc lộ các hiện tượng thiểu ổn định thắm như rò

ri, mạch lùng, như Núi Một (năm 1996 ~ 1998), Phié Ninh (sau I thống 12/1999)

C6 cơng tình mới xây dựng đã rồ thắm dẫn đến sự cổ như Suối Hành (1986), Am

“Chúa (1993), Cà Giây (1998), Sông Trâu (2005)

Nguyên nhân chủ yếu cần xem xét cả hai phía: về khảo sát, thiết kế có thểtết các điều kiện phức tạp vỀ địa chất sông tình (nn và vật liệu dip

chưa đánh giá

đập), kết cấu các bộ phận chống thấm, lọc tiêu thoát nước trong thân đập chưa phù:

hợp, việc sử dụng các loại đắt đá trong thân đập chưa hợp lý. Về thi công, có thể

“chưa dat các tiêu chuẩn thiết kể, nhất là chưa đạt độ chặt cin thiết đổi với từng loại

Nông nghiệp vàphát triển nông thôn ban hành quy phạm mới về tiêu chuẩn thiết kế đập đất (1Z7CN'

vA đạt không đồng đều rong thin dp v....Từ sau khỉ B

157 - 2005) thì các đập đất đá thiết kế và thi cơng gần đây đã đạt độ an tồn cao.

1.22. Ảnh hưởng của thắm đối với đập & hồ chứa

Hiện tượng thắm qua thân đập. nền đập và thắm vòng quanh ba làm mắt

nước của hỒ chứa và ảnh hưởng xắu đến én định của đập đắc, cụ thể là gây xói

ngằm và trượt mái đốc. Hiện tượng xói ngầm nếu không xử lý kip thời, dưới tácdụng của dong thắm trong thân đập sẽ ình thành những hang thắm tập trung và dẫncđến phá hoại đập.

Ngồi ra thắm cịn gây nguy hiểm ở những vùng tiếp xúc của đập đất và

những cơng trình khác (bê tơng, 26.) hoặc ở những vùng dòng thắm ra mái dốc hạ

lưu, cũng như đổi với trường hợp nước tong hỗ chứa hạ xuống đột ngột

Mục đích nghiên cứu thắm qua đập đất nhằm giải quyết những vin đề sau

đây [II

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

~ Xác định lưu lượng thắm qua thôn đập, nén va thắm vịng quanh ba để đínhdo thắm gây ra. Đồng thời trên cơ sở tính tốn đó mà quyếtgiá lượng nước tốn

- Tính tốn gradient thắm đ đánh giá mức độ xối ngằm chung và xói ngằm

cục bộ nhằm mục đích xác định kích thước hợp lý của thân đập, của những kết cấu.chống thắm, thoát nước và thành phần của ting lọc ngược

Xác định trường véc tơ lưu tốc thẳm để đánh giá động thái của dòng thắm. vàkiểm tra tính hop lý của các biện pháp phịng chống thắm của cơng trình

Đối với nền cơng tình có lớp xen kẹp mà hệ số thắm kim cin tinh toán kiểmtra để có giải pháp dn định cing phủ, thiết kế biện pháp giảm áp, phản áp khi cầnthiết

“Thắm qua thân đập là thắm không áp nhưng thắm qua nén mang tính chấtthắm có áp, cho nên khí nghiên cứu thắm qua đập dit khơng chỉ có thể ứng dụngfe định luật cơ bản về lý thuyết thắm mà dùng cả những phương pháp tính thắmtrong trường hợp tổng quát

1.3. Vin đề thắm dj hướng qua thân đập [7].

Hầu hết đất trằm tích trong tự nhiên đều có tính phân lớp. Đắt trim lắng

trong nước thường tạo nên các lớp nằm ngang. Hệ số thẳm của đất sẽ đẳng hướng

nếu các hạt đắt trồn tuyệt đối. Tính dị hưởng xây ra khi hình dạng các hạt khơng

trờn nữa mà biến hình thành dang det, hoặc dài. Hẳu hết các hạt khi lắng đọng đềunằm theo các mặt det của chúng hoặc theo hướng dài nhất của hạt, khi đó hệ số

thấm theo phương ngang nhìn chung lớn hơn hệ số thắm theo phương đứng. Hình 1 dưới đây thể hiệnign tượng dj hướng do cầu trúc hạt.

1-Tain văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

<<. <3

= ae

nan Kn Tsao Ky

Tình 1-1: Hiện tượng đị hưởng do cấu tic hat

“Tổng hợp các yếu tổ tạo nên tính dị hướng gồm có:~ Cấu trúc của trim tích, hướng trim tích của các hạt đắt

+ Các lớp có hệ số thắm khác nhau, các thấu kính

- Các vết nút gây

Dối với vật liệu đầm. trong đập Vậtđịa phương trong q tình thi

cơng vit liệu được dip theo từng lớp và dim chặt. Dưới tác động của máy dim,nhiệt độ phía trên lớp dip bị khơ, nứt nẻ hoặc bị vỡ ra (tạo ra lớp vật liệu mịn) đãi

nh thành một lớp màng mỏng, có hệ số thắm rit nhỏ, trong khi đó phía đướicủa lớp đất dip được dam ít hơn, ít chặt hơn nên hệ s

đó dẫn đến hệ

m hon rất nhiều. Điều.

thắm theo phương ngang lớn hơn hệ số thắm theo phương đứng.

Đơi khi vì một ý đo nào đó iữa các lớp dip nào đó có một lớp hệ số thắm lớn cũngự dị hướng. Nhìn chung t số K,/K, được ước tính từ 2 + 10, rung bình là5 đội với đắt được dim bằng máy dim và từ 10 + 20 đổi với đắt được dim bing xebánh lốp [7].

Hiện tượng thắm dj hu 1g làm thay đổi đặc tính của dng thắm. Hình L2

biểu diễn lưới thắm trong thân đập với các ti sb K,/K, khác nhau. Khi Ky = Ky thiết

bị thốt nước làm việ bình thường, đường bão hoa nằm sâu trong thân đập. Khi K,

= 9K, đường bão hòa dâng cao, dòng thắm chui ra ở mái hạ lưu tong tường hợpnày cần thiết phải sử dụng thiết bị thoát nước kiểu ống khới

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Tận văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thấy

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

iy là phương tinh Laplace với bệ trực tọa độ y, £. Cổ nghĩa là nếu phương

LỄ“ ta có thể giải bài tốn như trong mơi.

X được din ra hay co hep lại một trị số =

trường ding hướng.

Lưới chim sẽ biến đổi kh k, # ky Khí k, > ky th miễn vật liệu được co lại

theo phương X trong khi đó, nếu ky < ky thi phải dan min thắm theo phương XSau khi biến đối ta có thể tính tốn như ở mơi trường đẳng hướng. Kết qui ính tốnxong duge bigu diễn ur li tên kích thước ban đầu.

1.4. Giới hạn phạm vi nghiên cứu.

"Luận văn tập trung nại cứu ảnh hưởng của thắm dị hướng tong thân đập

im nén khu vực Nam Trung Bộ, đặc biệt là tinh Bình Định.

Học viên sẽ do đạc trực tiếp đồng thắm lộ ra tại một số cơng tình trong ving

nghiên cứu, sau 46 thơng qua tính tốn học viên sẽ xác định cụ th tỷ lệ K,/Ky chocác đập nghiên cứu từ đó khuy

1.5. Kết luận chương 1.

Phin lớn đập trong

cáo áp dụng cho các cơng trình khác nhau.

ác hỗ chứa khu vực Nam Trung Bộ là các dip dt, và xuhướng này phát triển ngày càng nhanh vẻ số lượng.

“rong quá tình sử dụng, hầu hết các đập đều đã phát huy hiệu quả. Nhưng,

ddo nhiều nguyên nhân khác nhau hoặc đổi khi do tổng hop

‘qua q trình khai tha

các ngun nhân đã có một số cơng trình xảy ra sự cổ, đặc biệt là sự cổ v

“Thực tế cho thấy thắm đỗ ra mái hạ lưu ở vị tí cao hơn so vớ tính tốn màmột trong những ngun nhân là do thắm dj hướng, cụ thể là hệ số thấm theophương ngang (K,) lớn hơn nhiều lẫn so với hệ số thắm theo phương đứng (K,)Luận văn sẽ tập trung nghiên cửu vấn dé này cho một số đập cụ thể ở tỉnh Binh

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

trong cơng tình thủy lợi lý thuyết về thắm có vai trị quan trọng như cần xác định

sấc đặc trưng của thắm qua đập dit, qua để quai thì cơng hỗ móng, thắm vào hỗmóng, thim dưới đáy cơng tình bé tổng, thắm vịng qua vai đập. thắm vịng quanhba... Trong thiết kế cơng tinh thủy lợi phải tính tốn xác định các đặc trưng củađồng thắm như áp lực thắm, lưu lượng thắm, Gradienf.. cũng cổ nga là giải quyết

- Pha lông là nước.

Nước trong đất có thé ở những trang thái khác nhau: nước ở thé hơi, nước ở

thể bám chặt nước ở thé màng mỏng, nước mao dẫn, nước rọng lực

Khơng khí rong lỗ ring của đất ngoài tương tác với nước ở dạng hơi, khơng

khí cịn hịa tan ở trong nước, khoảng 2% thể tích nước [13].

‘Theo tính chất bão hịa nước, môi trường đất thấm nước chia làm hai loại:

dat bão hịa nước và đất khơng bão hịa nước.

‘Bit bão hịa là mơi trường chi bao gồm hai pha là cốt đất và nước chứa diytrong các lỗ rỗng. Bit khơng bão hịa là hỗn hợp nhiều pha. Ngồi ba pha: cốt dit,

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

nước, khơng khí thi mặt phân cách khí nước nơi diỄn ra sức căng mặt ngồi, cịn

được xem là một pha độc lập thứ tư [12]

Nguyên nhân gây thắm trong đất bão hòa nước là do thé chuyển động của«dong thắm hay chính là gradient cột nước thủy lực.

Nguyên nhân gây thắm tong đất khơng bão hịa ngồi tác nhân chính là

gradient nước thủy lục (bao gdm gradient ấp lực và gradient cao tinh) cịn dođính [12] độ hút đính là U,-U, trong đó U, chính là áp.

lực khí lỗ ng, U, là áp lực nước lỗ rỗng.sradient độ ẩm, gradient

“Thể chuyển động của dong nước thắm

“Tổng năng lượng tại điểm A có thể biểu thị theo năng lượng trên trọng lượng.«don vị được gọi là vị thể hay cột nước thủy lực:

hạ: Cột nước thủy lực hay cột nước tổngy: Cột nước trọng lực

Cot nước áp lựcPos

Cét nước tốc độ trong đất không đáng kế so với cột nước trong

Nai sẽ thắm từ nơi có tổng cột nước cao đến nơi có ng cột nước thấp hơn,

bắt kể áp lực nước lỗ rỗng là âm hay là đương.

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

2.1.2. Các loại đồng thấm.2.1.2.1. Dong thắm ổn định

Dang thắm được coi là én định khi các đặc trưng của dòng thắm như lưulượng q, lưu tốc v, áp suất thủy động p. gradient J... không phụ thuộc thời gian mài

chỉ phụ thuộc vào các tọa độ khơng gian. Các đường dịng cũng không đổi theo thờisian và trùng với đường quỹ đạo chuyển động của chất điểm

3.1.2.2. Dịng thẩm khơng ổn định

Đồng thấm được coi là không ổn định khi các yêu tổ đặc trưng của đồng

thắm không những phụ thuộc vào tọa độ Khơng gian mà cịn phụ thuộc vào thờigian. Khi dịng thắm chuyển động khơng én định, ở mỗi điểm trong đồng

tơ tốc độ thay đổi theo thời gian, nên các đường dòng cũng thay đổi theo thời giankhác nhau.

“Các đường đồng này cho biết hướng và tri số của tốc độ ở những did

trên nó tại một thời điểm cho trước (4). Còn quỹ đạo van động của chit điểm làđường cong di chuyển của chất điểm ở những thời điểm khác nhau (t,, t;). Do đó khi

chuyển động không én định đường đồng không tring với đường quỹ dạo [3]

3.1.2.3. Dòng thẩm chảy ting

Lý thuyết về thắm cũng ding hệ số Raynols như trong thủy lực để xác địnhtrang thái chảy. Khi tị số Raynols nhỏ hơn tri số Raynols giới hạn thì din ra tranglắm tuân theo định luật Ducxy “lưu tốc thắm tỷ lệ bậc

thái chảy ting. Lúc đó dịng t

nhất với gradient thủy lực”. Theo Pavloxki thi:

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

2.1.24. Đồng thắm chiy rồi

Khi nước vận động trong các lỗ rỗng và khe nứt lớn của đá thì có dạng chảyrối, tức là không tuân theo định luật thắm đường thẳng (định luật Dacxy) mà nótuân theo những định luật khác — định luật thắm phi tuyến. Loại dòng thắm này xảy

ra trong môi trường đất rời hồn lớn, môi trường cuội s6i, đ hộc, đá dăm và mỗitrường đá nút nề.

2.1.25, Dang thắm Không áp

“Thắm qua để, qua thân đập đắt, qua bờ kênh, thắm vịng quanh bờ các cơngmiễn

trình thủy lợi... là các dong thắm không áp. Nghĩa là khi biên phía trên cị

thắm la mặt bão hịa hoặc mặt đắt thi ding thắm không bị giới hạn và là đồng thắm

không áp. Giao tuyến của mặt phẳng thẳng đứng với mặt bão hòa tạo nên đường

bio hòa. Trên mặt bão hịa áp lực nước thắm bằng áp lực khí trời áp suất trên mặtbão hịa bằng áp suất khí quyển). thuật ngữ khơng áp được hiễu theo nghĩa khơng

có áp lực du. Trong trường hợp dong thắm ôn định thi dong bão hịa chính là đường.đồng đầu tiên.

2.1.2.6. Dang thắm có áp

“Thắm qua đáy cơng tình thủy lợi, qua ting cát dưới dé thông nước trực tiếp

với sông thuộc loại các dịng thắm có áp. Nghĩa là khi biên trên của dịng thắm bị

chan bởi đáy các cơng tinh, ng phủ khơng thắm nước hoặc thắm nước

dịng thắm bị giới hạn là dịng thắm có áp. Tại các điểm khác nhau trên giới hạn, áp

lực nước thắm khác nhau và lớn hơn áp lực khí trời (áp suất ở biên trên của miễnthắm lớn hơn áp suất khí quyển). thuật ngữ có áp được hiểu theo nghĩ có áp lực de

3.127. Dòng thắm một chẳu

“Các quy luật vận động doe theo các quỹ đạo cia đồng thắm hoàn toàn giéng

nhan. Ở đó trên tết diện có phương vng góc với phương cia véc tơ tốc độ thắm,

tại tắt cả các điểm khơng những có chia song song mà cịn có độ di bằng nhau. Ví4 vận động của nước ngim từ kênh đến sông qua núi phân thủy hep

Tain văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Hiện tượng thắm qua thân đề, dip đất là ví dụ cổ điễn của đồng thắm haichiều. Biển dang của đường dong chảy chủ yéu xảy ra trong mặt phẳng đớng cịnmặt bằng có tính chất song phẳng.

Khi nước vận động trong mỗi trường lỗ rỗng mà tắt cả các véc tơ tốc độ củachit điễm vận động song song với một mặt phẳng cho trước ta s€ có dng thắm hai

Dang thắm phẳng ngang: thắm trong ting chứa nước có kích thước theo mặtcất ngang rất lớn nhưng theo chiều day (phương đứng) không lớn, biến dạng của.đồng chủ yếu xây ra trong mặt bing. còn trên mặt thẳng đúng dịng chảy có tính

chất song song.

2.1.2.9. Dịng thẩm khơng gian (ba chiều}

Khi nước dưới đất vận động trong mơi trường lỗ rồng mà các đường dịng

khơng song song với bắt kỷ mặt phẳng cho trước nào, thì vận động 46 gọi là dịng

khơng gian - ba chiễu. Có th lập cơng thức đồng thắm bằng cách mỡ rộng phương

trình đồng thắm ha chiều, để đưa vào chiều thứ ba, Trong thực tẾ cơng tình thủy

sơng, ding thắm trong thân đập có chiều dài đập ngắn, đồng thắm vòng quanh vaiđập, dong thắm tiếp xúc tại những nơi tiếp xúc giữa đập đắt và cơng trình bê tơng làví dụ về dong thắm ba chiều

21.3. Định luật thắm cơ bản

Khi nghiên cứu thắm qua đập dat cũng như chuyển động của chat lỏng trongmôi trường xốp và khơng biển dang nói chung. khơng thể nghiên cứu sự chuyểnđộng phức tạp của nước trong các kế rỗng không có quy luật, cho nên dong thựccủa chất lịng len lõi tong lỗ rổng của đắt được thay bing đồng chất lồng tượngtrưng chứa đầy trong tồn bộ thé tích của lỗ rồng và hạt rắn của đắc. Như vậy nhữngđặc trưng trong bình như lưu tốc, áp lực, lưu lượng trong đồ lưu tốc trung bìnhmang tính chất tượng trưng cồn dp lực vàlưu lượng có giá tị thực [9]

Tain văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

2.1.3.1, Định luật thẳm Davey

Năm 1856, nhà bác học người Pháp Henry Darcy đã tìm ra định luật cơ bản.

về thắm, Định luật được phát biểu như sau: "Lưu tốc thẩm t lệ bậc nhất vớigradient thủy lực” hoặc "tổn thất cột nước trong dòng thim lệ bậc nhất với lưu tốc

“Công thúc biểu điễn của định luật J = 3)

Dưới dạng phương trình vi phân: (24)“Trong đó:

`: Lưu tốc thắm trung bình trên tồn mặt cắt (cms)K: Hệ số thấm của đất (cm/s)

2.1.3.2. Các định luật thắm phi tuyén [3],

Nước dưới dắt vận động thườ ý có tốc độ nhỏ và tuân theo định luật DarcyCan khi nước vận động trong các lỗ rồng và khe nút lớn tì có địc tính giống sự

vân động của nước trong các đường ống và kênh hở, tức là vận động với vận tốclớn. Dạng vận động đó gọi là chảy rồi. Trong trường hợp này vận động cia nước

cđưới đắt khơng cịn tn theo quy lut tuyển tính nữa mà theo các định luật khác.

ay Cơng thức Xézi-Kraxnoponxki

v=k(j 6)

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Trị hệ s thấm (ky) trong công thức (2-7) không bằng trị hệ số thắm theo công

thức Darcy dù cùng một loại đất đá (ari trường hợp =1). Công thúc trên chứng tỏ

rằng khi vận động rối thì vận tốc thắm tỷ lệ với căn bậc bai của gradient ấp lực

b/ Cơng thức Smoroke

veka (2-8)

Trì hệ số thắm (k) trong công thức (2-8) không bằng tị hệ số thắm theo

cơng thức Darey dị cùng một loại đất đá và thông số.of Công thức Prôni

J=asby/ 29)

“Trong đó a,b là các thơng số phụ thuộc vào đặc tính của mơi trường lỗ rồng.Khi tốc độ thắm nhỏ thì bvÌ>0 có thể bỏ qua, khi đó phương trình (2-9) chuyển.thành phương tình thắm tuyễn tính, Khí tc độ thầm lớn, số hạng lớn nhất (sv) nhỏhơn số hạng thứ bai (bv?) rất nhiều, khi đó nhận được cơng thức Xêzi-

Như vậy công thức Proni cho phép xác định tit cả các dang vận động củacông thức (2-9)

nước dưới đất rong môi trường lỗ rỗng. So với các công thức khá

số nhiều ưu điểm vì các thơng số a,b không phụ thuộc yêu tổ thủy động lực của

đồng thấm

2.2. Phương pháp tính thấm qua đập đất

Dit là vật liệu có lỗ rỗng lớn, khi xây dựng đập tích nước tạo nên chênh lệch

mực nước thượng hạ lưu, gây ra dòng thắm. Dòng thắm qua nén hay thân đặp gây

nhiều bất lợi cho cơng trình như: thắm mắt nước, hiện tượng đẩy trơi đất, xóingằm... Khi nước cịn trong lỗ hồng của đất được thoát ra ẽ tạo rũ quá trình cổ kết

của dit. Trong việc nghiên cứu thắm thì lựa chọn phương pháp tính thắm là một

vige làm cin thiết. Dưới đây, ác gid xi trình bày một số phương pháp tính tốn2.2.1. Phương pháp cơ học chất lơng.

Phuong pháp cơ học chất lỏng xét dòng thắm chuyển động ổn định (khôngigi hạn xết chuyển động biến đổi chậm) ong môi trường đồng nhất, đẳng hướngDing các công cụ tốn học để giải phương trình Laplace. Phương pháp cơ học chất

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

giải quyết được các bài oán thắm ổn định biến đổi sắp như thắm dưới

lông có

đáy cơng trình thủy lợi, thắm qua dé, đập dat.

Phương tình cơ bản của đồng thắm én định chảy ting như sau

ah -10)= (2-10)

Với điều kiện biên gi cụ thể, ủm ra hm số cột nước híx.yz). Chuyển động

thỏa min điều kiện tên là chuyển động khơng xốy ~ chun động thể

- Vir điển: Phương pháp cơ học chất lòng chủ yếu có tim quan trọng về mặt

lý thuyết, trên cơ sở đó người ta có thể đưa ra những cách giải quyết gin đúng, ứngdụng những lời giải của cơ học chất lồng tacó thé lập được những biểu đồ tinh toán48 dùng trong thực tế,

~ Nhược điền: Phương pháp này chỉ sử dụng được trong trường hợp bài tốn

số sơ đồ đơn giản, mơi trường thắm đồng nhất đẳng hướng. Với những sơ đồ phức

kiện bit

khó khăn về mặt toán học và trong nhiễu trường hợp gn như bể ắc. Vì vậy, trongphúc top tì phương pháp này gặp nhiềntạp (điều kiện ban đầu và

thực tế thiết kế tính tốn thắm, phương pháp này ứng dụng rất hạn ch.

- Đắt là môi trường đồng nhất va đẳng hướng, nước không thé ép co được và

chứa day các khe rỗng trong đất.

- Trong miễn thắm khơng có điểm tiếp nước cũng như khơng có điểm rút

Tain văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

- Chỉ xét với bài tốn phẳng,

~ Khơng xét đến sự trao đổi nước thắm giữa thân va n đập.~ Chỉ xét mặtằng không thắm nước nằm ngang,

= Sir dung tiên để Dupuy, giá thiết Coveny khi có tiết bị thoát nước thắm

- Sử dụng một số phép bin đồi sơ đồ tương đương để đưa đến các sơ đổ đơngiản của bàitốn đã bit (ví đụ như biển đổi mi đốc thượng lưu về mái thẳng đứmbiển đổi đập có tường nghiêng hoặc tưởng có lõi mềm bằng đắt sét ít thắm nướccất đồng chấ Hy đấy đập theo cách trung bình hóa nằm ngang để đưa vào tính

- Nhược điễn và điều kiện ứng dụng:

Két qua tinh toán thấm theo phương pháp thủy lực cho những đặc trưng.trung bình của đồng thắm trong một khu vực thắm hoặc tồn min

"Điều kiện dang phương pháp thủy lực dé tính thắm qua đập đắt là dịng thắm.biển đổi chậm (hỗn biển). Do ở khu vực tam giác thượng lưu đường đồng có độsong lớn, khơng thỏa mãn điều kiện đồng thắm biển dồi châm, vì vậy nhiễu tie giảđã dùng các phép biển đổi tương đương để tính tốn gần đúng lưu lượng thắm qua

phần nêm thượng lưu

"Để tính tốn thắm qua đập đất phải sử dụng một số tiền đ, giả thiết và sơ đồ

hóa mặt cắt tính tốn của đập. Sơ đỗ hóa là yêuu thường gặp và bắt buộc khi mặt

sắt thực của đập đắt không thỏa man các giá thiết, các điều kiện biên yêu cầu của

phương pháp thủy lực. Phương pháp thủy lực chỉ xét mặt ting không thắm nước.

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

phẳng (phẳng nghiêng hoặc phẳng ngan). Vì vậy phải sơ đồ hóa mặt ing không

thắm nước cong, ghd ghề về mặt phẳng. Đồi với đập đắt cịn phải sơ đồ hóa đầy đậpvề mặt nằm ngang. Nguyên tắc sơ đồ hóa trong mọi trường hợp là phi đảm bảo lưulượng thắm giữa sơ đồ thục và sơ đồ biển đổi không vượt q sai số cho phép,

2.2.3, Phương pháp mơ hình số phần tử hữu hạn.

Phương pháp mơ hình số trong cơ học nổi chung và cho dòng thắm néi riêng

(còn gọi là phương pháp máy tính số hoặc phương pháp mơ hình tốn học) gồm các

médun mơ tả chuyển động và trạng thấi của dng thắm bằng các phương tinh viphân đạo hàm riêng, thuật tốn để giải các phương tình vi phân và chương trình.máy tính để tính tốn tim lời giải các thơng bằng kết quả số và

hình ve.

tủa đồng

So với môi th thấm sai phân hầu hạn, mô hình thắm phin tử hữu hạn cónhiễu ưu điểm nổi bật hơn vì các phn tử được chia linh động hơn, phù hợp hơn vớisấc môi trường thắm phân lớp, thuật toán giải mém déo và hiệu quả hội tụ tốt để

lập chương tình tính. thuận lợi đ tự động hóa tính tốn bàng loạt lớp bi tốn có

kích thước, hình dạng, điều kiện biên về thắm khác nhau. Đặc biệt có thể giải được.

sắc bài tốn có biên phức tạp mà các phương pháp thủy lực hoặc phương pháp cơhọc chất long khó giải được.

Phương pháp phần tử hiw han không tim dạng xắp xỉ của hàm cần tim trong

toàn miễn xác dinh mà chi tong từng miễn con thuộc miễn xác dịnh (các phần tử)

Do đó, phương pháp phần từ hữu hạn rt thích hợp với những bài tốn vật lý và kỳthuật trong đó hàm cin tim phải được xác định trên những miền phức tap. bao gdmnhiều vùng nhỏ có đặc tính khác nhau. Ma trận chủ yếu lập nên trong phương pháp.phần tử hữu hạn sẽ là ma trận băng làm cho việc tính tốn càng thêm thuận lợi. Đây

là những lý do chính khiến phương pháp phan tử hữu hạn ngày càng được sử dung

phố biến rộng rãi và chiếm uu thé nỗi bat tong các phương pháp số hiện nay

“rong phương pháp phần từ hữu han, hàm xp xi được biễu diễn với các titủa hàm hoặc có khi cả các trị số đạo hàm của nó ở một số điểm xác định trên

Tain văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

miễn con. Các trị số này được coi la các in số và được xác định từ những điều kiện

ràng buộc cụ thể của từng loại bài toán.

Việc đầu tiên khi áp dung phương pháp phần từ hữu hạn là cần thay thé miễntính tốn (ví dụ miễn thắm) bằng các miễn con, gọi là các phần tử (phương pháp rờirae hóa), Các phần tr này xem như chỉ nối với nhau ở một số điểm xác định trên

ce mặt hoặc các cạnh biên của phần tử, gọi là các điểm nút. Thông thường, các

hàm xắp xi được biểu điễn bằng trị số của hàm tại các điểm nút này và có thé ở cảmột số điễm nút bên trong phần tử na, Hình dạng của các phần tử được lựa chọnao cho xấp xi với hình dạng mặt biên của miễn tính tốn. Với bài toán phẳng,thường sử dụng các loi phần tir tam giác hoặc tứ giác. Các phh tử được liên kết

với nhau qua một số hữu hạn các điểm núc. Cée điểm nút này là đỉnh của các phầntử và có thể là một số điểm quy ước trên cạnh của các phan tử.

Phương trình cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn giải bài tốn thắmphẳng là phương trình quan hệ giữa lưu lượng điểm nút và cột nước áp lực tại điểm.nút

"Để nit ra phương tình cơ bản, phương pháp phần từ hữu hạn đã sử dụng

nguyên lý biển phân cột nước khả dĩ. Nguyên lý được phát biểu như sau:

“Trong miễn kin của dòng thắm bn đph, thi biến thiên cột nước dp lực Khả

4th công bit của đồng thẳm trên đường vòng quanh miễn kin phải bằng công bi

tương ting trong phạm vi miễn dé”

Dùng phương pháp phần tử hữu hạn để giải bài toán thắm qua đập đất trênn có nhiều lớp, có hệ số thắm nước khác nhau là hiệu quả nhất so với các phươngpháp khác. Đây là bài toán thắm phúc tap, dng phương pháp thủy lực chỉ im đượccác đặc trang trừng bình của đồng thắm và khó dat được độ chính xác cin U

dùng phương pháp cơ học chit lng sẽ gặp nhiều khó khăn khơng giải quyết đượcdo tinh khơng lồng nhất, không đẳng hướng của mỗi trường thắm

Kết qua lời gid theo phương pháp phần từ hữu hạn không những cho ta biết

e nút phần tử mà cịn

thơng số chính là trường phân bó cột nước áp lực thấm tại

Tain văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

cho biết Inu lượng thắm, đường bão hòa thắm mà còn cho chúng ta biễttrường phân"bố gradient cột nước đo áp của dòng thấm tại trọng tâm các phần tử, trường phân bó.lưu tốc, các đường đẳng cột nước áp lực nước lỗ rỗng, bình ảnh phân bổ các véc tơ

vận tốc thẩm.

Phương pháp phin từ hữu hạn đã giải quyết được nhiễu bài toán thắm phúc

tap qua dip đất là công cụ quan trọng trong thiết kế xây dựng đập

= Vis điễn: Có thể giải được những sơ đồ thắm phức tạp và cho kết quảtương đối chính xác, phù hợp thực tẾ

~ Nhược điền: Khối lượng chun bị để tính tốn và các bước tính tốn củaphương pháp này lớn, người tính tốn phải có kiến thức sâu về máy tính và phần

2.3, Nghiên cứu về thắm dị hướng qua đập dit2.31. Tình hình thực tế

Bp vật liệu địa phương đù có đầm chặt đến đâu cũng không thể bảo đảm.

tuyệt đối không thắm nước. Sau khi hồ bắt đầu tích nước, cũng là khi mực nước.thượng lưu dâng cao hơn mực nước hạ lưu thì nước di động qua các kẽ rồng trongthân đập, nền đập trong quá tình đi từ thượng lưu về hạ lưu, gay áp lực nên các bộ

thắm. Khi đ

phận cơng tình nằm trong mi thân đập cũng chịu một áp lực của

nước và phát sinh hiện tượng thắm, cột nước càng cao thắm nước càng nhiều

Về lý thuyết thắm, thắm qua đập sẽ có điểm ra của đường bão hịa như thiết

kế đã tính tốn. Tuy nhiên, trên thực tế lai không như vậy, hệ số thắm ngang (K,) và

hệ số thấm đứng (K,) có trị số khác nhau, đây là hiện tượng thắm dị hướng. Vi vậy,

ở một số đập dit dòng thắm lộ ra mái đập cao hơn nhiều so với điểm ra của đường

bão hòa tính tốn. Tác giả đã điều tra thực địa cơng trình hỗ chứa nước Hội Sơn; CựLễ và nhận thấy điểm ra của đồng thắm ở mái hạ lưu đập cao hơn điểm ra củađường bão hịa tính tốn. Kết quả tinh toán thắm cho đập hồ Hội Sơn ứng với

trường hợp mực nước ding bình thường có điểm ra của đường bão hịa tử cao trình+46,0m đến +47,0m nhưng khi kiểm tra thực địa tại cơng trình thì trên đập chính

Tain văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

thời điểm mực nước thượng lưu ở cao tình +65.ám có nhiễu điểm có đồng thắm ramái hạ lưu từ cao trình +53,0m đến cao trình +53,5m (chủ yếu ở cao trình +53,3m),Đập Cự Lễ theo tính tốn ứng với trường hợp mực nước dâng bình thường(+25,0m) có điểm ra của đường bão hịa ở cao trình từ +18,0m đến +18,5m. NhungKhi kiếm tra thự địa có ắt nhiễu điểm có dịng thắm lộ ra ở cao tinh từ +20.5 đến+1 0m (chit yêu ở cao tình +21.Ơm)

Tận văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thấy

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Tain văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thấy

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

Anh 2-5: Thắm ra mái hạ lưu đập Cự Lễ tại vị trí K0%394, ở cao trình +21,0m

Tận văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thấy

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

Anh 2-7: Tham ra mái ha lưu đập Cự LỄ khí mực nước hơ thấp

Tận văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thấy

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

Tuận vấn thực sĩ “Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

2.3.2. Phân tích nguyên nhân.

2.3.2.1. Do đặc diém q trình thi cơng đập

Đập đắt dim nến được thi công theo kiễu lên đều từng lớp. Khi thi công,người a rủi từng lớp đắt dày 25 + 30em, dàng thiết bị dim đến khi dat độ chặt thiếtkế, sau đó tiếp tục rải lớp khác. Trong q trình thi công, nếu độ ẩm khai thác củađất nhỏ hơn độ âm không chế khi dip (thường chọn theo độ âm tốt nhất W,) thi cần

tưới nước để bổ sung độ ẩm. Nếu việc tưới nước được thực hiện tại mặt đập thì

thường là nước ngắm khơng đều trong tồn lớp. Phin trên mặt lớp có độ ẳm lớn hơnsẵn thiết cịn phần ở day lớp lạ có độ Am nhỏ hơn. Sự phân bỗ độ âm không du

mit khác ạo ra khe

thi công giữa các lớp và ding thắm dễ ding lách theo bỀ mặt các khe này hơn lànhư vậy một mat làm cho việc đầm đất khó đạt độ chặt thiết

chy xun theo hướng vng góc với mặt lớp. Đây là nguyên nhân chính cũ hiện

tượng thấm dị hướng trong thin đập đắc hệ số thẩm theo phương ngang (K,)

thường có giá tị lớn hơn hệ số thắm theo phương đứng (K,); có thể viết. K,= A.K,

trong đó A>, Trị số A phụ thuộc vào rất nhiều yê t: loại đc, thiết bị dim, hướngdi chuyển, bước đầu cần thu thập số lig từ các cơng trình thực tế đ xác định t sốA trong các trường hợp cụ thể, sau đó khái quát hóa theo từng loại đắt, thiết bị

“rong luận văn này chỉ đặt mục iêu nghiên cứu phát hiện về ttrong đập đắt ở một vài công tinh cụ thể

2.5.2.2. Do vật liệu dip đập và khảo sắt đánh giá dia chét

Vat liệu đất dip đập, địa chất nền cơng trình là yếu tố mơi trường đặc biệt«quan trong đối với khả năng chịu được tác động của dịng thắm, Khơng xây ra biểndang thắm. Công tác khảo sắt dia chit nền và vật liệu đất dp trong thực tẾ chưathực sự đầy đủ, thiểu sót nhiều. Việc khảo sát khơng day đủ, khơng chính xác (bỏ.

địa ch

«qua các vết nút nẻ kiến tạo), đánh gi „dẫn đến để sót lớp thắm mạnhkhơng xử lý được, cung cấp không đầy đủ các chỉ tiêu cơ lý lực học. Vật liệu đắpdập thường không đồng nhất trong một mỏ vị nhưng lại đánh giá là đồng nhất

và sử dụng chỉ tiêu cơ lý trung bình để tính tốn

Tain văn thạc sĩ "Chun ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

vùng các loại vật liệu để phát huy các ưu điểm và han ch các nhược điểm của vật

liệu đất đắp đập... là các thiếu sót về thiết kế. Biện pháp thiết kế xử lý nền, xử lý

tiếp giáp giữa thân dập và nén khơng hop lý: khơng có biện pháp xử lý tiếp giáp do

phân đoạn dé dip đập; thiểu kinh nghiệm thực tế, lựa chọn chỉ tiêu dim nện chưa

phù hợp, chọn dung trọng khô thiết kế nhỏ hơn tị số cần đạt theo yêu cầu nên saukhi đầm, đất vẫn tơi xốp, bở rời; xứ lý vùng địa hình thay đổi đột ngột từ thấp đến

cao Không hợp lý tạo nên lún, nứt thân đập,

3.3.2.4. Chất lượng thi cong

CChất lượng xử lý nén kém, dip đất ở những vùng tip xúc của đập đất vớinhững cơng tình khác (bề tơng, thép. gỗ..) không đảm bảo chất lượng. Bản thânchất lượng vật liêu dip đập không tốt. Xử lý độ âm ở hiện trường không đạt yêu cầuthiết kế, Bit được dim ngn không đảm bảo độ chặt yêu cầu: rấi dit đầy quá quyđỉnh, không đủ ải trong đầm, số lẫn dim khơng đạt nên đắt sau khi đắp khí

đlung trong, độ chặt, trên mặt thi cnhưng phía dưới vẫn cịn tơi xốp; xử lý

tiếp giáp giữa các lớp đt không đảm bảo nên bị phân lớp dẫn đến sự hình thành cáclớp đất yêu nằm ngang trong suốt bé mặt lớp dim, Lin nén đột biển do chất lượng.nền kém, lún không đều trong thin dip do chênh lệch lớn vé địa hình, nền đậpKhơng được xử lý dẫn đến nứt ngang dip. Các cơng tình cũ khi được sửa chữa,ự cắp mà xử lý tiẾp giáp giữa khi đắp cũ và mới không tốt cũng gây ra thắm và

mắt én định cho đập.

2.3.2.5. Thiểu sót về quản lý vận hành và duy tu bảo dưỡng

Việc quan lý vận hành khơng đúng quy trình hoặc một số cơng trình khơngcó quy trình vận hành, duy tu bảo đưỡng cơng trình không thường xuyên theo dõi

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

48 phát hiện các hiện tượng bat thường hoặc có phát hiện nhưng khơng có biện phápxử lý kịp thời ing có thé gây ra biển dạng thắm. Thiết bị thoát nước khơng làm.việc, bị tắc nhưng khơng có biện pháp sửa chữa khắc phục cũng làm cho đường bãohòa dang cao hơn bình thường, điễn hình như đập Hội Sơn, dip Cự LỄ

Phương tình cơ bản của phương pháp phần từ hữu han [8] giải Bi tốn thắm

phẳng là phương tình quan hệ giữa lưu lượng điểm nút v+ nước áp lực tại điểmnút. Sử dụng nguyên lý biến phân cột nước khả dĩ (tương tự nguy.ên lý chuyển vị

khả di trong cơ học kết cẩu). Phương tinh vi phân đồng thắm én định hai chiều

anes Jee meals Jena cas

Cée điều kiện của bai toán như sau

Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

a/ Điều kiện Dirichlet:

“Trên biên S1 phía thượng lưu, cho trước giá trị cột nước: H=H,“Trên biên $5 phía hạ lưu, cho trước giá trị cột nước: H-

rên một phần biên trong thân đập từ mực nước phía thượng lưu đến mực

nước hạ lưu, cho trước giá trị cột nước: H=H,„,ay Điều kiện Neiman:

Trên phần biên khác, chưa biết giá trị của H nhưng đã biết giá trị của đạo

hàm cột nước theo phương pháp tuyểnan

(2-Tain văn thạc sĩ "Chuyên ngành: Xây đựng cơng trình thủy

</div>

Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu ảnh hưởng của thấm dị hướng trong thân đập đất đầm nén, áp dụng cho một số đập ở tỉnh Bình Định

LOI CAM ON

Trong suốt quá trình học tập và làm luận văn, được sự nhiệt tình giảng dạy,

giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Thủy lợi, bằng sự nỗ lực cố gắng

học tập, nghiên cứu và tìm tịi, tích lũy kinh nghiệm thực tế của bản thân đến nay đề

tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của thấm dị hướng trong thân đập đất dam nén, ápdụng cho một số đập ở tỉnh Bình Định” đã được tác giả hoàn thành đúng thời hạn

quy định.

Trong khuôn khô hạn chê của luận văn, tác giả mới chỉ làm rõ được sự tôn

tại của môi trường thâm di hướng, và ảnh hưởng của thâm di hướng đên an tồn, ơn

định của đập đất.

Đặc biệt tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo GS.TSNguyễn Chiến 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 và cán bộ cơng nhân viên Phịng Đào tạo Đại học & Sau đại học, Khoa

Cơng trình, 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 đến Viện đào tạo & Khoahọc ứng dụng miền Trung - nơi tác giả đang cơng tác; gia đình, bạn bè & đồng

nghiệp đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn

đúng thời hạn.

Xin trân trọng cảm ơn!

Ninh Thuận, tháng 03 năm 2012.HỌC VIÊN

Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Xây đựng công trình thủy

33 | Kinh Môn Quảng Trị 21,00 1985 1989

(còn gọi là phương pháp máy tính số hoặc phương pháp mơ hình tốn học) gồm các

phân đoạn dé dip đập; thiểu kinh nghiệm thực tế, lựa chọn chỉ tiêu dim nện chưa

anes Jee meals Jena cas

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về