BẢN MẶT CỦA ĐẬP ĐÁ ĐỔ BẢN MẶT BÊ TÔNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.39 MB, 67 trang )
1
M CL C
1. Tính c p thi t c a đ tài .....................................................................................6
T
0
T
0
2. M c đích c a đ tài ............................................................................................6
T
0
T
0
3. Cách ti p c n và ph
T
0
ng pháp nghiên c u ........................................................6
T
0
3.1. Cách ti p c n ................................................................................................6
T
0
T
0
3.2. Ph
T
0
ng pháp nghiên c u .............................................................................6
T
0
4. K t qu đ t đ
T
0
Ch
c ................................................................................................7
T
0
ng 1 .....................................................................................................................8
T
0
T
0
T NG QUAN V
T
0
P Á
B N M T BÊ TÔNG...........................................8
T
0
1.1. Khái ni m chung v đ p CFRD và s phát tri n c a nó trên th gi i và Vi t
T
0
Nam .............................................................................................................................8
T
0
1.1.1. Tình hình xây d ng đ p CFRD trên th gi i ............................................8
T
0
T
0
1.1.2. Tình hình xây d ng đ p CFRD
Vi t Nam ...........................................12
T
0
T
0
1.1.3. Phân lo i đ p CFRD ...............................................................................14
T
0
T
0
1.1.4. C u t o các b ph n c a đ p CFRD .......................................................16
T
0
T
0
1.1.5. i u ki n xây d ng đ p CFRD...............................................................18
T
0
T
0
1.1.6. V t li u xây d ng đ p .............................................................................18
T
0
T
0
1.1.7. Công ngh thi công đ p CFRD ...............................................................21
T
0
T
0
1.1.8.
T
0
u, nh
1.1.9. V n đ
T
0
c đi m c a đ p CFRD .............................................................22
T
0
n đ nh tr
t ...............................................................................23
T
0
1.1.10. V n đ th m ..........................................................................................23
T
0
T
0
1.1.11. V n đ
T
0
1.2.
T
0
ng su t, bi n d ng ...................................................................24
T
0
c đi m c a b n m t và nh ng yêu c u k thu t c a nó trong xây d ng
đ p CFRD..................................................................................................................24
T
0
1.2.1.
T
0
c đi m c a b n m t bê tông ................................................................24
T
0
1.2.2. Nh ng yêu c u k thu t ..........................................................................25
T
0
1.3.
T
0
T
0
ng x th c t c a b n m t, các hi n t
ng h h ng và các gi i pháp nâng
cao an toàn cho b n m t ............................................................................................26
T
0
1.3.1.
T
0
ng x th c t c a b n m t ....................................................................26
T
0
2
1.3.2. Các hi n t
T
0
ng h h ng c a b n m t .....................................................31
T
0
1.3.3. Các gi i pháp nâng cao an toàn cho b n m t ..........................................40
T
0
Ch
T
0
ng 2 ...................................................................................................................44
T
0
T
0
TÍNH TOÁN B N M T ..........................................................................................44
T
0
T
0
2.1. Ph
T
0
ng pháp tính ng su t và bi n d ng b n m t ........................................44
T
0
2.1.1. Tính toán k t c u theo ph
T
0
ng pháp ph n t h u h n ...........................44
T
0
2.1.2. Trình t gi i bài toán b ng ph
T
0
2.1.3. S l
ng pháp ph n t h u h n ....................46
T
0
c gi i thi u v ph n m m SAP2000.............................................46
T
0
T
0
2.1.4. Tính toán b n m t c a đ p đá đ b n m t bê tông b ng ph
T
0
ng pháp
PTHH ........................................................................................................................51
T
0
Ch
ng 3 ...................................................................................................................52
T
0
T
0
T
0
NG D NG TÍNH B N M T C A
P CFRD TRONG CÔNG TRÌNH TH Y
I N XÊKAMAN 3 .................................................................................................52
T
0
3.1. Nhi m v và quy mô công trình ...................................................................52
T
0
T
0
3.1.1. Nhi m v c a công trình .........................................................................52
T
0
T
0
3.1.2. Quy mô công trình ..................................................................................53
T
0
T
0
3.2. Hình th c k t c u b n m t ............................................................................55
T
0
T
0
3.3. Tr
T
0
ng h p tính toán ....................................................................................56
T
0
3.3.1. Tiêu chu n tính toán ...............................................................................56
T
0
T
0
3.3.2. Mô hình tính toán ....................................................................................56
T
0
T
0
3.3.3. Các ch tiêu c lý ....................................................................................57
T
0
T
0
3.3.4. Tr
T
0
ng h p tính toán ..............................................................................58
T
0
3.3.5. K t qu tính toán .....................................................................................58
T
0
T
0
3.4. Nh n xét ........................................................................................................65
T
0
Ch
T
0
ng 4 ...................................................................................................................66
T
0
T
0
K T LU N VÀ KI N NGH ...................................................................................66
T
0
T
0
4.1. Nh ng k t qu đ t đ
T
0
c c a lu n v n ..........................................................66
T
0
4.2. Ki n ngh và t n t i ......................................................................................66
T
0
T
0
TÀI LI U THAM KH O .........................................................................................67
T
0
T
0
3
DANH M C HÌNH V
Hình 1.1:
p Bê tông b n m t (CFRD) Shuibuya – Trung Qu c, cao 233m .........10
Hình 1.2:
p Cirata – Indonesia – cao 125m .........................................................10
Hình 1.3:
p Zipingpu – Trung Qu c, cao 156m .................................................11
Hình 1.4:
p Foz Do Areia – Brazil, cao 160m .....................................................11
TU
0
TU
0
TU
0
TU
0
T
0
U
T
0
U
T
0
U
T
0
U
Hình 1.5: Thi công b n m t đ p Tuyên Quang ........................................................12
TU
0
T
0
U
Hình 1.6: Thi công đ t 1 b n m t bê tông đ p C a
t ..........................................13
TU
0
Hình 1.7: Th
TU
0
T
0
U
ng l u đ p Rào Quán .......................................................................13
T
0
U
Hình 1.8: M t c t ngang đi n hình đo n lòng sông- C a
TU
0
t .................................13
T
0
U
Hình 1.9: M t c t ngang thân đ p đ p b ng đá c ng ...............................................14
TU
0
T
0
U
Hình 1.10: M t c t ngang thân đ p đ p b ng cu i s i .............................................15
TU
0
T
0
U
Hình 1.11:M t c t ngang đi n hình c a CFRD .........................................................16
TU
0
T
0
U
Hình 1.12: C u t o chi ti t chân th
TU
0
ng l u đ p ......................................................18
T
0
U
Hình 1.13:K t qu quan tr c lún c a đ p Tây B c Kh u ..........................................27
TU
0
T
0
U
Hình 1.14:K t qu quan tr c đ võng b n m t c a đ p Tây B c Kh u ....................28
TU
0
T
0
U
Hình 1.15:Chuy n v và mô men u n c a b n m t c a đ p Uhe Machadinho .........29
TU
0
T
0
U
Hình 1.16:K t qu tính toán xác đ nh vùng thoát không c a b n m t đ p Thiên Sinh
TU
0
Ki u ...........................................................................................................................30
T
0
U
Hình 1.17:Các khu v c b "thoát không" c a b n m t đ p Thiên Sinh Ki u ...........30
TU
0
T
0
U
Hình 1.18:N t b n m t c a đ p Tây B c Kh u ........................................................32
TU
0
T
0
U
Hình 1.19:N t b n m t c a đ p Thiên Sinh Ki u (các v t n t đã đ
TU
0
c x lý) ........32
T
0
U
Hình 1.20:N t b n m t đ đ t 1 c a đ p Th y B Ô ...............................................33
TU
0
T
0
U
Hình 1.21: N t b n m t c a đ p Aguamilpa (đ
TU
0
ng nét đ m) .................................33
T
0
U
Hình 1.22:N t d n đ n s p g y b n m t c a đ p Campos Novos ............................33
TU
0
T
0
U
Hình 1.23:Quá trình m c n
TU
0
c và lún c a đ p Campos Novos t 2005 đ n 2007 ..34
T
0
U
Hình 1.24:Lún, chuy n v ngang c a thân đ p và đ võng c a b n m t ..................36
TU
0
T
0
U
Hình 1.25:Các khu v c b "thoát không" c a b n m t đ p Thiên Sinh Ki u ...........38
TU
0
Hình 1.26:Áp l c n
TU
0
T
0
U
c trong h tác d ng vào b n m t th i k v n hành ................38
T
0
U
4
Hình 1.27:B n m t c a đ p Châu Th Ki u (78m) b s p gãy khi ch u áp l c n
TU
0
c
T
0
U
...................................................................................................................................39
Hình 1.28:Ph ng b n m t đ đ t 1 c a đ p Thu B Ô v t/l u khi đ p ti p thân
TU
0
đ p .............................................................................................................................39
T
0
U
Hình 1.29:Áp l c n
TU
0
c trong thân đ p tác d ng vào b n m t th i k thi công ........40
T
0
U
Hình 1.30:B trí c t thép hai l p cho b n m t đ p C a
TU
0
t .....................................42
T
0
U
Hình 2.1: C a s khai báo v t li u ............................................................................48
TU
0
T
0
U
Hình 2.2: C a s khai báo ti t di n ...........................................................................49
TU
0
T
0
U
Hình 2.3: C a s khai báo t i tr ng ..........................................................................49
TU
0
T
0
U
Hình 2.4a, b, c: Bi u di n k t qu chuy n v , ng su t, n i l c ...............................50
TU
0
T
0
U
Hình 2.5: Mô hình tính toán ......................................................................................51
TU
0
T
0
U
Hình 3.1: M t c t đ p đi n hình ................................................................................55
TU
0
T
0
U
Hình 3.2: M t b ng các t m b n m t ........................................................................56
TU
0
T
0
U
Hình 3.3: Mô hình đ p và n n ...................................................................................57
TU
0
T
0
U
Hình 3.4:
ng su t S11(T/m2)..................................................................................59
Hình 3.5:
ng su t S22(T/m2)..................................................................................60
TU
0
TU
0
T
0
U
T
0
U
Hình 3.6:Chuy n v theo ph
ng đ ng (m) ..............................................................61
Hình 3.7: Chuy n v theo ph
ng ngang (m) ...........................................................62
Hình 3.8: Chuy n v theo ph
ng ngang do áp l c n
TU
0
TU
0
TU
0
T
0
U
T
0
U
c (m) ..................................63
T
0
U
Hình 3.9: Bi u đ moment c a b n m t...................................................................64
TU
0
T
0
U
5
DANH M C B NG BI U
B ng 1.1: M t s đ p đá đ b n m t bê tông cao trên 100m trên th gi i ................9
TU
0
T
0
U
B ng 1.2: C p công trình theo chi u cao đ p và tính ch t n n .................................15
TU
0
T
0
U
B ng 1.4: S c kháng nén c a v t li u đá ng v i chi u cao đ p ..............................20
TU
0
T
0
U
B ng 1.5: H s m m hoá cho phép c a v t li u đá .................................................20
TU
0
B ng 1.6:
TU
0
T
0
U
lún c a m t s d p trên th gi i..........................................................37
T
0
U
B ng 3.1: B ng ch tiêu c lý c a đ t đá đ p đ p và đ t n n ...................................57
TU
0
T
0
U
B ng 3.2: Ch tiêu c lý c a bê tông b n m t ...........................................................58
TU
0
T
0
U
6
M
U
1. Tính c p thi t c a đ tài
B n m t c a đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD – concrete face rockfill dam)
ch gi vai trò ch ng th m l u n
c t th
ng l u v h l u, nh ng n u b n t ho c
s p gãy d n đ n hình thành dòng th m trong thân đ p, cu n trôi v t li u đ p đ p,
làm r ng thân đ p thì s d n đ n h u qu nghiêm tr ng, th m chí v đ p. Vì lí do
đó, nhi u nghiên c u đã đ
c ti n hành nh m tìm hi u ng x th c t c a b n m t,
nh ng khác bi t so v i nguyên lý thi t k hi n t i, trên c s đó tìm gi i pháp nâng
cao đ an toàn cho b n m t nói riêng và đ p nói chung.
2. M c đích c a đ tài
- Ti p c n các nghiên c u hi n có đ n m đ
cđ yđ h nv
ng x th c t
c a b n m t đ p đá đ b n m t bê tông.
- Tìm hi u và ng d ng các ph
d ng c a b n m t d
ng pháp tính toán đ phân tích ng su t bi n
i tác đ ng c a các nguyên nhân bên ngoài.
- Tìm hi u và đ xu t các gi i pháp nâng cao an toàn cho b n m t.
3. Cách ti p c n và ph
ng pháp nghiên c u
3.1. Cách ti p c n
- Thu th p và tìm hi u các tài li u liên quan
trong và ngoài n
c.
- Nghiên c u h s thi t k k thu t 2 c a đ p đá đ b n m t bê tông trong
công trình th y đi n XêKaman 3 – CHDCND Lào và ng d ng các ki n th c ti p
thu đ
c phân tích tr ng thái ng su t bi n d ng cho b n m t c a đ p này. B n m t
và l p đ p c a đ p đ
c mô t nh hai lo i v t li u đ c tính khác nhau và coi nh
liên k t v i đ p. Mô hình tính toán là tuy n tính.
3.2. Ph
ng pháp nghiên c u
- Tìm hi u, đúc k t và nghiên c u ng d ng.
-
ng d ng đ tính toán c th cho b n m t đ p đá đ b n m t bê tông trong
công trình th y đi n XêKaman 3.
7
4. K t qu đ t đ
T ng k t đ
c
c các nghiên c u hi n có và ng d ng đ
c tính toán vào công
trình đ p đá đ b n m t bê tông XêKaman 3. Ki n ngh gi i pháp k t c u nâng cao
an toàn cho b n m t.
8
Ch
T NG QUAN V
ng 1
P Á
B N M T BÊ TÔNG
1.1. Khái ni m chung v đ p CFRD và s phát tri n c a nó trên th gi i và
Vi t Nam
1.1.1. Tình hình xây d ng đ p CFRD trên th gi i
CFRD ( Concrete Face Rockfill Dams) có l ch s phát tri n t r t lâu đ i, lo i
đ p này l n đ u tiên đ
c xây d ng
California (M ) vào n m 1960. Tuy nhiên
ph i t nh ng n m 1980 tr đi ki u đ p này m i phát tri n m nh m , do công ngh
thi công đ p đá đ m nén phát tri n. J.Barry Cooke là ng
i đ u tiên nghiên c u
lo i đ p b n m t bê tông hi n đ i vào n m 1984 và vào n m 1989 ICOLD đã có
nh ng khuy n ngh v ki u đ p này. T đó lo i đ p này đ
c nhi u n
c m nh d n
áp d ng, nh t là Trung Qu c, Brazil, Úc, Mêhicô.... Châu Á đ p đá đ b n m t bê
tông đ
c áp d ng xây d ng cho nhi u công trình th y l i, th y đi n l n
Trung
Qu c. Trung Qu c đã có nh ng nghiên c u và thành công nh t đ nh trong l nh v c
xây d ng lo i đ p này. Hi n nay đây là m t trong các lo i đ p đang phát tri n m nh
nh t th gi i.
CFRD là lo i đ p c i ti n c a đ p đá đ truy n th ng ( th
th m b ng t
ng đ
ng nghiêng ho c lõi gi a là đ t sét). Mái c a đ p lo i này t
d c ( 1: 1,0 ÷ 1: 1,5) do đó ti t ki m đ
đá đ truy n th ng.
p CFRD th
cm tl
c ch ng
ng đ i
ng l n v t li u đ p đ p so v i đ p
ng áp d ng cho các lo i đ p cao ( H>40m) và
đ t trên n n đá. Vi c thi t k các đ p CFRD ban đ u ch y u d a trên kinh nghi m
và đ
c hi u ch nh d n d n.
n nay vi c thi t k và thi công đ p ngày càng hoàn
thi n h n, đ p cao và quy mô c a công trình ngày càng l n, phát tri n thành m t
lo i hình đ p m i, phong phú và có s c c nh tranh.
gi i hi n nay đã đ t t i chi u cao 233m là đ p Shuibuya
V i nh ng u đi m n i b t, đ p CFRD đã đ
phát tri n nh M , Úc...Nh ng sau đó đ
p CFRD cao nh t trên th
Trung Qu c.
c ng d ng r ng rãi
các n
c
c xây d ng đ c bi t nhi u và v i chi u
9
cao l n
đ
các n
c đ ng phát tri n nh Trung Qu c, Brazil, Mehico ... và ngày càng
c hoàn thi n v ph
ng pháp tính toán c ng nh công ngh xây d ng.
B ng 1.1: M t s đ p đá đ b n m t bê tông cao trên 100m trên th gi i
STT
Tên đ p
Tên n
c
1
2
Shuibuya
Trung Qu c
233
3
La Yesca
Aguamilpa
Mexico
Mexico
210
187
4
Tianshengqiao
Trung Qu c
180
5
Foz deAreia
Brazil
160
6
Xingo
Brazil
150
7
Salvajina
Colombia
148
8
Segredo
Brazil
145
9
Alto Anchicaya
Colombia
140
10
Chuza
Colombia
135
11
Messochora
Hy L p
135
12
Koman
Albania
133
13
New Exchequer
M
130
14
Golillas
Colombia
130
15
Khao Laem
Thái Lan
130
16
Shiroro
Nigeria
130
17
Cirata
Indonesia
125
18
Reece
Úc
122
19
Neveri
Venezuela
115
20
Paradela
B
110
21
Rama
Nam T
110
22
Cethana
Úc
110
23
Batang Ai, Sarawak
Malaysia
110
ào Nha
Chi u cao đ p (m)
10
Các hình t 1.1 đ n 1.4 trình bày m t s hình nh đ p CFRD trên th gi i.
Hình 1.1:
p Bê tông b n m t (CFRD) Shuibuya – Trung Qu c, cao 233m
Hình 1.2:
p Cirata – Indonesia – cao 125m
11
Hình 1.3:
Hình 1.4:
p Zipingpu – Trung Qu c, cao 156m
p Foz Do Areia – Brazil, cao 160m
12
1.1.2. Tình hình xây d ng đ p CFRD
p CFRD m i đ
đã đ
Vi t Nam
c du nh p vào Vi t Nam trong nh ng n m g n đây và hi n
c áp d ng cho m t s công trình nh th y đi n Tuyên Quang (2002), đ p cao
92m, th y đi n Rào Quán (Qu ng Tr , 2002), đ p cao 78m và công trình C a
(Thanh Hoá, 2004), đ p cao 117m. Tuy v y nó đang d n t ng b
đ
t
c ch ng minh
c tính u vi t c a nó so v i các lo i đ p khác, nh t là các lo i đ p cao. V i công
ngh và trang thi t b thi công ngày càng hi n đ i, các khó kh n phát sinh trong quá
trình thi công đ p CFRD s gi m b t nhi u và vi c xây d ng lo i hình đ p này s
ngày càng phát tri n
n
c ta. T thành công và nh ng kinh nghi m rút ra t công
tác kh o sát, thi t k và thi công trong công trình đ p CFRD nh Rào Quán, Tuyên
Quang, C a
đ
t, chúng ta hi v ng hàng lo t các công trình s d ng đ p CFRD s
c xây d ng r ng rãi
Vi t Nam.
Các hình t 1.5 đ n 1.8 trình bày m t s hình nh đ p CFRD
Hình 1.5: Thi công b n m t đ p Tuyên Quang
Vi t Nam.
13
Hình 1.6: Thi công đ t 1 b n m t bê tông đ p C a
Hình 1.7: Th
t
ng l u đ p Rào Quán
Hình 1.8: M t c t ngang đi n hình đo n lòng sông- C a
t
14
1.1.3. Phõn lo i p CFRD
Hi n nay p CFRD ch a cú nhi u lo i, nhỡn chung vi c phõn lo i th
ng
c d a vo cỏc tiờu chớ sau:
1.1.3.1. Phõn lo i theo v t li u p p
D a vo v t li u dựng p p l ỏ c ng hay cu i s i m ng
i ta phõn
thnh 2 lo i l:
p ỏ b n m t cú thõn p
c p b ng ỏ c ng, lo i p ny th
ng
c phõn vựng v t li u trong m t c t ngang nh hỡnh 1.9.
11
8
3
5
a
6
2
1
9
7
10
4
1 (IA). Tầng phủ thượng lưu
2 (IB). Vùng gia trọnng
3 (2A). Vùng tầng đệm
4 (2B). Vùng tầng đệm đặc biệt
5 (3A). Vùng quá độ
6 (3B). Vùng thân đập chính
7 (3C). Vùng đá đổ hạ lưu
8 (3D). Bảo vệ mái hạ lưu
9. Vùng có thể biến động giữa vùng 6 và vùng 7
(dạng tam giác - góc ở đỉnh tuỳ thuộc vào vật liệu và chiều cao đập)
10 (3E). Vùng đá thải (thoát nước chân đập)
11. Bản mặt bê tông
Hỡnh 1.9: M t c t ngang thõn p p b ng ỏ c ng
p ỏ b n m t cú thõn p
c p b ng cu i s i, lo i p ny th
c phõn vựng v t li u trong m t c t ngang nh hỡnh 1.10.
p ỏ b n m t bờ tụng thõn p b ng ỏ c ng th
th
ng
ng cú h s mỏi p
ng, h l u (1: 1,0 ữ 1: 1,4) nh h n so v i h s mỏi c a thõn p b ng cu i s i
( 1: 1,5 ữ 1: 1,6). Tuy nhiờn thõn p p b ng cu i s i t n d ng
v t li u o t múng cụng trỡnh ho c khai thỏc v i giỏ thnh r h n.
c nhi u h n
15
11
8
3
5
10
6
7
6
9
2
12
4
1
7 (3C). Vùng đá đổ hạ lưu (cuội sỏi)
8 (3D). Bảo vệ mái hạ lưu
9 (3E). Đống đá tiêu nước hạ lưu
10 (3F). Vùng tiêu nước
1 (IA). Tầng phủ thượng lưu
2 (IB). Vùng gia trọnng
3 (2A). Vùng tầng đệm
4 (2B). Vùng tầng đệm đặc biệt
5 (3A). Vùng quá độ
6 (3B). Vùng thân đập chính (cuội sỏi)
11. Bản mặt bê tông
12 . Tầng phủ nền đập
Hỡnh 1.10: M t c t ngang thõn p p b ng cu i s i
1.1.3.2. Phõn lo i theo chi u cao
Theo chi u cao p, tiờu chu n thi t k p t ỏ ki u m nộn (SDJ 218
84) c a Trung Qu c ó phõn thnh 3 lo i:
-
p th p: chi u cao p H < 30m
-
p v a: chi u cao p H t 30 ữ 70 m
-
p cao: chi u cao p H > 70m
õy chi u cao p
c tớnh t nh p n v trớ sõu nh t c a n n sau khi
ó d n s ch h múng.
1.1.3.3. Phõn lo i theo c p cụng trỡnh
Theo tiờu chu n xõy d ng Vi t Nam ( TCXDVN 285:2002) thỡ chi u cao p
t ỏ
c xỏc nh nh
b ng 1.2
B ng 1.2: C p cụng trỡnh theo chi u cao p v tớnh ch t n n
Lo i cụng trỡnh
p v t li u t, ỏ cú
chi u cao l n nh t (m)
Lo i t n n
C p thi t k
I
II
III
IV
V
A
>100
70ữ 100 25ữ70
10ữ25 10
B
> 75
35ữ 75
15ữ35
8ữ 15 8
C
> 50
25ữ 50
15ữ25
8ữ 15 8
16
t n n chia thành 3 nhóm đi n hình:
Nhóm A: N n là đá
Nhóm B: N n là đ t cát, đ t h t thô, đ t sét
Nhóm C: N n là đ t sét bão hoà n
c
tr ng thái c ng, n a c ng
tr ng thái d o.
Chi u cao đ p tính t m t đ p đ n v trí n n th p nh t sau khi d n s ch móng.
Nh n xét:
U
Vì đ p đá đ h u nh ch xây d ng trên n n đá ( yêu c u n n cao h n đ p đ t)
do v y c ng có th hi u đ p c p I, II là đ p cao, đ p c p III là lo i v a, đ p c p IV,
V là đ p th p.
1.1.4. C u t o các b ph n c a đ p CFRD
p CFRD có c u t o chính là kh i đá c p ph i đ p, đ m nén
b n bê tông c t thép mác cao ph trên b m t mái th
qua đ p. Kh i đá đ p c ng đ
đ thông th
thân đ p và
ng l u đ ng n n
c th m
c chia làm nhi u vùng khác nhau nh nh ng đ p đá
ng tùy thu c vào các lo i đá dùng trong thân đ p. Ph n ti p giáp gi a
b n m t bê tông và kh i đá đ p là l p đ m (dày t 2m đ n 3m) và l p chuy n ti p
(dày 4m). M t c t ngang đi n hình c a đ p CFRD đ
c bi u di n trong hình 1.11
Hình 1.11:M t c t ngang đi n hình c a CFRD
17
á đ p trong thân đ p th
th
ng đ
ng l u và kh i đá đ p h l u. Kh i đá đ p th
cao h n kh i đá đ p h l u, c th là c
th
ng l u đòi h i yêu c u k thu t
ng đ kháng nén l n h n 30Mpa cho kh i
ng l u, còn kh i h l u ch yêu c u b ng ho c nh h n 30 Mpa, có n i đã dùng
kh i đá đ p h l u có c
n
c phân thành hai kh i chính: kh i đá đ p
ng đ kháng nén 10 Mpa v i đi u ki n n m trên m c
c h l u. Ph m vi ti p giáp hai kh i đá này có th thay đ i tùy thu c tính ch t
c a t ng công trình: chi u cao đ p, v t li u đ p đ p, đi u ki n n n ..vv.. Ph n chân
h l u đ p có th b trí kh i đá đ có kích th
c l n h n trong thân đ p đ t ng kh
n ng n đ nh cho đ p.
B n m t bê tông có tác d ng ch ng th m cho đ p và đ
c liên k t v i n n
qua b n chân. T i đi m ti p giáp gi a b n m t và b n chân đ
c b trí kh p n i
biên h.1.12a đ m b o ng n dòng th m khi có chuy n d ch gi a b n m t và b n
chân. B n m t c ng đ
c chia làm nhi u t m n i v i nhau b ng kh p n i d c v i
c u t o c n thi t đ đ m b o không phát sinh dòng th m t th
có s chuy n d ch khác nhau gi a các t m b n m t. Do b n m t
kéo còn b n m t
đ
vùng gi a ch u nén theo ph
ng l u v h l u khi
vùng vai đ p ch u
ng tr c đ p, nên kh p n i d c c ng
c chia làm kh p n i ch u kéo (h.1.12b) và kh p n i ch u nén (h.1.12c).
2
4
1
5
3
1. B¶n ch©n
2. B¶n mÆt
3. Khíp nèi
4. Vïng tÇng ®Öm
5. Vïng tÇng ®Öm ®Æc biÖt
a)
b)
18
c)
Hình 1.12: C u t o chi ti t chân th
ng l u đ p
t ng đ an toàn v th m cho khu v c ti p giáp gi a b n m t và b n chân,
ng
i ta b trí m t t ng đ m đ c bi t ngay sau h l u b n chân. T ng đ m này đ
c u t o t cát cu i s i ho c đá xay và đ
đ md
c
c đ m n n ch t nh tiêu chu n c a l p
i b n m t, nó còn có tác d ng nh m t l p l c khi có s c h h ng c a
kh p n i gi a b n m t và b n chân.
1.1.5. i u ki n xây d ng đ p CFRD
V c b n, đi u ki n đ xây d ng đ p CFRD c ng t
thông th
ng.
ng t nh đ p đá đ
p CFRD đòi h i ph i th c hi n m t kh i l
ng công tác đ t đá l n
bao g m: khai thác, v n chuy n, đ p v t li u vào thân đ p.
c bi t đ i v i đ p cao
thì t i tr ng truy n xu ng n n khá l n, nên đòi h i n n ph i có đ đ b n và ít bi n
d ng. So v i đ p bê tông và đ p đ t, đ p CFRD có yêu c u n n không cao. Tuy
v y, ph n l n các đ p đã đ
c xây d ng cho đ n hi n nay v n đ
n n đá IIB ho c IIA, m t s đ p đ
c ch n đ t trên n n đá IB.
C ng c n nói thêm là, m t s ít đ p CFRD c ng đã đ
t ng ph khá dày, ví d đ p Na Lan
c ch n đ t trên
c xây d ng
v trí có
Trung Qu c (cao 109m), đ p Toulnustouc
Canada (cao 75m), đ p Reece c a Áo (cao 122m). Trong tình hu ng này, đ ch n
dòng th m qua t ng ph ph i làm m t t
đá n m d
ng bê tông đ dày n i b n chân v i t ng
i t ng ph .
1.1.6. V t li u xây d ng đ p
Tr
c h t ph i có đ v t li u đ đ p các kh i cho thân đ p nh : đá, đ t làm
lõi, cát, s i l c (có th t n d ng đ t đào móng) ..vv.. th
thông qua lu n ch ng hi u qu kinh t và tài chính.
ng thì v n ph i tính toán
19
1.1.6.1. V t li u làm l p đ m và vùng chuy n ti p
L p đ m th
th
ng có chi u dày không đ i và đ
c ch n theo kinh nghi m,
ng không nh h n 3m. L p chuy n ti p có chi u dày không đ i t 3 ÷ 4m. Khi
thi công, l p đ m và l p chuy n ti p th
l p đ th
ng đ
c thi công đ ng th i, chi u cao c a
ng l y b ng n a chi u chi u cao c a l p đá đ c a kh i đá th
L p đ m trong thân đ p CFRD đ
c b trí ngay d
ng l u.
i t m b n m t bê tông.
Tác d ng c a l p đ m là t o b m t “b ng ph ng” cho b n m t bê tông đ ng th i nó
c ng có tác d ng h tr phòng th m. Hi n nay c p ph i lý t
Sherard đ ngh đ
đ
c dùng r t ph bi n. Trong thành ph n c p ph i đó, các h t có
ng kính nh h n 5mm có hàm l
các h t có đ
ng cho l p đ m do
ng cao, nó th
ng chi m t 35% đ n 55%,
ng kính nh h n 0,1mm ch chi m t 2% đ n 12%.
ng kính h t
l n nh t D max = 80mm. C p ph i này tho mãn yêu c u n a th m và l c các h t b i.
R
L p đ m th
t c.
R
ng đ
c làm b ng h n h p cát cu i s i ho c đá xay có c p ph i liên
i m y u nh t c a đ p CFRD là th ng kh p n i biên d n đ n th m nghiêm
tr ng. Do v y m t vùng đ m đ c bi t v i v t li u h t m n có D max =40mm đ
R
dùng khá ph bi n d
i kh p n i biên. Nó đ
R
c
c đ m đ n tr ng thái ch t h n đ m t
m t gi m đ lún, m t khác có th h n ch , rò r xu t hi n qua kh p n i biên.
Vùng chuy n ti p c ng đ
c làm b ng h n h p cát cu i s i ho c đá xay có c p
ph i liên t c. Tuy nhiên t l h t l n trong vùng chuy n ti p cao h n l p đ m.
ng kính h t l n nh t D max =300mm. Vùng chuy n ti p này đ
R
R
c b trí
gi a
l p đ m và vùng đá đ p chính. Nó có tác d ng nh m t l p l c tránh s r a trôi các
h t nh t l p đ m vào vùng đá chính.
1.1.6.2 V t li u đ p đá thân đ p
V t li u đá đ p thân đ p có th dùng đá c ng ho c k t h p gi a đá c ng, đá
m m và cu i s i. Các lo i đá dùng đ p đ p có th là đá vôi, đá cát k t, đá tuff,
granit v.v.. V t li u dùng đ p kh i đá chính c n đ m b o các yêu c u: kích th
l n nh t không v
l
ng các h t có đ
t quá chi u dày l p đá đ p, th
c đá
ng D max =800 ÷ 1000mm; hàm
ng kính nh h n 25mm không v
R
R
t quá 50%; hàm l
ng các
20
h t có đ
n
ng kính nh h n 2mm không v
t quá 10%; đá đ ph i có đ c tính thoát
c d dàng. Thành ph n c p ph i c a v t li u đá đ p thân đ p c ng ph i liên t c.
Các ch tiêu c a đá thông th
t hi n có đ
ph
c xác đ nh d a vào các kinh nghi m th c
c nêu trong các tiêu chu n, quy ph m, sau đó xem xét đi u ch nh qua
thí nghi m hi n tr
đ uđ
ng đ
ng vào th i gian b t đ u đ p đ p. H u h t đ p
hi n tr
ng
c kh ng ch b i các thông s đ p và b ng s quy t đ nh dung tr ng khô v i
ng pháp đào h thí nghi m b sung. Qua các k t qu thu đ
r ng dung tr ng khô c a đá đ p th
c, ng
i ta th y
ng n m trong kho ng t 1,79 T/m3 đ n 2,39
P
P
T/m3.
P
P
Các lo i đá m m và cu i s i th
ng đ
l u đ p. S lún c a kh i đá h l u nh h
yêu c u v ch t l
c dùng đ p trong vùng gi a đ p và h
ng r t nh đ n t m b n m t bê tông nên
ng c a nó không đòi h i cao nh kh i đá chính.
Có th s d ng các lo i v t li u đã khai thác hay l y t h móng công trình, t t
nh t là s d ng các lo i đá phún xu t và đá bi n ch t: s c kháng nén c a đá sau 50
l n nhúng n
c và 26 l n ph i khô tùy theo chi u cao đ p đ
c phân theo b ng 1.3.
B ng 1.3: S c kháng nén c a v t li u đá ng v i chi u cao đ p
TT
Chi u cao đ p (m)
S c kháng nén (T/m2)
1
<25
3000
2
25 ÷75
3000 ÷ 6000
3
> 75
6000 ÷ 8000
Theo “ Cooke and Serard, 1987’’ thì ch yêu c u c
P
P
ng đ > 3000 T/m2
P
H s m m hoá trong đi u ki n khô gió và bão hoà ph thu c vào t ng lo i đá
nh
b ng 1.4.
B ng 1.4: H s m m hoá cho phép c a v t li u đá
TT
Tên đá
H s m m hoá
1
á phún xu t và bi n ch t
0,9
2
á tr m tích
0,8
21
á đ p vào thân đ p ngoài vi c ph i n m trong đ
b o h s không đ u h t
ng bao v t li u ph i đ m
= D 60 /D 10 không nh h n 5 và không l n h n 25.
R
R
R
R
Vùng chuy n ti p đá đ p có c p ph i h t n m t gi i h n trên đ n gi i h n
trung bình. Các vùng khác t gi i h n trung bình đ n gi i h n d
c mái h l u đ
ng kính tính toán c a viên đá không đ
i.
i v i l p gia
c nh h n 45cm và
không l n h n 100cm.
1.1.7. Công ngh thi công đ p CFRD
p CFRD th
ng đ
c thi công theo trình t sau:
ào móng công trình ( đào l p đ t ph và các l p đá phong hoá trên m t)
-
p đ p, k t h p v i khoan ph t t i m t s v trí n n c n x lý
-
- Thi công b n chân và khoan ph t t o màng ch ng th m
- Thi công b n m t k t h p v i m t s h ng m c công trình khác trên đ p
Trong quá trình thi công theo trình t trên, t i m i h ng m c công trình c n áp
d ng các bi n pháp thi công thích h p đ đ t đ
pháp th
c các yêu c u thi t k . Các bi n
ng dùng trong quá trình thi công:
1.1.7.1. T o mái và đ m đá
Vùng t ng đ m (2A) c n đ
c đ m nén đ c bi t đ đ t modun cao, t o l p
đ m đ ng đ u cho t m b n m t. Thi t b th
ng dùng là đ m con l n k t h p rung,
chi u dày l p r i cho m t l n đ m ph thu c vào thi t b đ m, th
B m t t ng đ m (2A) c n đ
k .
đ tđ
c đi u này th
ng là 20 ÷ 25cm.
c tinh ch nh trong kho ng 5 ÷ 15cm đ ph ng thi t
ng s d ng máy xúc đ t ngay trên đ nh đ p d
is
đi u khi n c a thi t b quan tr c b ng laze.
Vùng thân đ p chính (3B, 3C) đ
c đ p theo t ng l p và s d ng các thi t b
máy móc nh đ i v i đ p đá đ truy n th ng.
1.1.7.2 Thi công t m b n m t bê tông
Dùng c p pha tr
t đ ti n hành thi công các t m b n m t t d
i lên trên
v i b ph n gi và kéo t m b n m t t i 2 t i máy đ t trên đ nh đ p, ngo i tr các
22
t m đ u tiên có hình thang ho c hình tam giác n m k b n chân, ho c 2 vai đ p
đ
c thi công b ng ph
C p pha tr
ng pháp th công tr
t có th đ t đ
c t m b n m t chính.
c t c đ thi công 1 ÷ 2m/gi v i b m t 12m, bê
tông dày t 40÷60mm. Bê tông th
ng dùng là lo i đ t c
ng đ 25 đ n 30 MPa
trong 28 ngày.
1.1.8.
u, nh
1.1.8.1.
c đi m c a đ p CFRD
u đi m c a đ p CFRD
- T n d ng đ
tràn, đ
c các v t li u t i ch , đ c bi t có th t n d ng đá đào móng
ng h m, nhà máy th y đi n đ đ p đ p. Ít ph i s d ng v t li u hi m ho c
v n chuy n t xa t i nên nhìn chung đ p CFRD có giá thành th p h n các lo i đ p
khác nh đ p bê tông tr ng l c, đ p vòm, đ p b n ch ng... đ c bi t nh ng v trí xây
d ng công trình hi m đ t có đ tiêu chu n đ p đ p đ t thì đ p CFRD s có hi u qu
kinh t h n.
- Có kh n ng c gi i hoá cao quá trình khai thác đá, v n chuy n và đ p đ p,
có th thi công ngay c trong mùa m a. Do toàn b dòng th m đã đ
tông ng n l i và ph n đá đ p trong thân đ p đ
c a mái th
kh i l
c b n m t bê
c đ m nén ch t nên h s
n đ nh
ng h l u đ p khá cao và mái đ p có th nh ( m = 1,4 ÷ 1,5) d n đ n
ng đá đ p gi m nh so v i đ p đ t, đ t đá thông th
ng.
- Yêu c u v đ a ch t n n th p h n các lo i đ p bê tông.
-V
n đ nh ch ng đ ng đ t, ch ng tr
t và tu i th công trình không thua
kém các lo i đ p khác.
-
p CFRD trong nhi u tr
ng h p có th xây d ng ngay trên n n cát cu i
s i lòng sông, mà ph n l n kh i l
ng cát s i không ph i bóc b khi đ p đ p.
Trong quá trình xây d ng đ p có th cho n
d n dòng khi l u l
c tràn qua đ p đang xây d nên v n đ
ng d n dòng l n có th đ
c gi i quy t v i giá thành r .
23
1.1.8.2. Nh
c đi m c a đ p CFRD
p CFRD là lo i đ p m i (nh t là
-
ch a th t hoàn ch nh, ch y u đ
n
c ta) nên các lý thuy t tính toán
c thi t k và thi công theo kinh nghi m.
- Trong thân đ p có nhi u vùng v t li u, m i vùng có các ch tiêu c lý khác
nhau. Do v y phân b
ng su t và bi n d ng trong thân đ p ph c t p, hi n t
treo ng su t ho c bi n d ng quá m c gây nên đ t gãy th y l c đã x y ra
công trình ngay c khi
c tn
ng
m ts
c th p, đ c bi t khi s chênh l ch l n v mô đuyn
bi n d ng gi a các l p v t li u k nhau.
- B n m t bê tông ch u tác đ ng c a nhi u y u t , nh t là nó đ
đá đ m phía d
ib nm tv am iđ
T m b n m t bê tông đ
l
c t a lên kh i
c xây d ng xong s có đ lún không đ u.
c thi công b ng ván khuôn tr
ng nhi t to ra l n có th làm ch t l
t nên c
ng đ t ng nhanh,
ng bê tông kém, làm nh h
ng đ n kh
n ng ch u l c và tu i th c a nó.
- Yêu c u v thi t b thi công c ng nh trình đ thi công cao h n đ p đá đ
thông th
ng.
1.1.9. V n đ
n đ nh tr
t
p CFRD có yêu c u v đ a ch t n n cao h n đ p đ t đá thông th
ng đ
chân th
c đ t trên l p đá t t. N n kh i đá đ p có th đ t trên l p đá phong
hoá m nh ho c trên l p đá có mô đuyn bi n d ng t
d ng c a kh i đá đ p. Do các đ c đi m này mà
t
ng tr
t sâu. Tuy nhiên do mái đ p th
các cung tr
ng: b n
t tr tròn
ch u tác đ ng b t th
ng v i mô đuyn bi n
đ p CFRD không x y ra hi n
ng có đ d c l n nên có th phát sinh
mái đ p, n u ch t l
ng m nh, ví d rút n
ng đ
ng đ m n n không đ m b o ho c
c đ t ng t trong h ch a, đ ng đ t
m nh v.v..
1.1.10. V n đ th m
p CFRD có nh ng kh p n i c u t o đ c bi t nh đã đ c p trên. Do đó,
trong quá trình làm vi c c a đ p l
ng n
c th m qua thân đ p h u nh không
đáng k . Tuy nhiên, v i đ p cu i s i có đ c tính c p ph i không liên t c, n u thân
24
đ p phát sinh th m t p trung, có th d n đ n n
b xói mòn.
c th m lôi các h t nh đi, th m chí
tránh s c đó, ngoài vi c làm t t b n m t và h th ng ch n n
c
c a nó, yêu c u t ng đ m có tác d ng t i tuy n ch ng th m th hai. Quy đ nh c p
ph i ph i liên t c, k t c u n i b
cao đ p
h l u vùng tiêu n
1.1.11. V n đ
D
n đ nh.
c, n i đ
em cu i s i có c h t nh hàm l
ng
c thi t k có chuyên môn.
ng su t, bi n d ng
i tác d ng c a tr ng l
ng b n thân, kh i n
c
th
ng h l u, t i tr ng
c a các thi t b và các lo i xe đi trên m t đ p..v.v.. b n m t, thân đ p và n n trong
m i quan h làm vi c đ ng th i v i nhau s sinh ra ng su t và bi n d ng. Do b n
m t t a hoàn toàn lên thân đ p nên tr ng thái ng su t bi n d ng c a n n và thân
đ ps
nh h
ng tr c ti p đ n tr ng thái ng su t bi n d ng c a b n m t.
bi n d ng không đ u c a b n m t theo ph
ng tr c đ p, ng
tránh
i ta chia b n m t
thành các t m có chi u r ng nh nhau b ng các kh p n i ch y t đ nh xu ng chân
đ p (theo chi u vuông góc v i tr c đ p) g i là kh p n i d c. Trong ph m vi lu n
v n này, tác gi t p trung vào vi c phân tích đ làm rõ bi n d ng và ng su t c a
b n m t bê tông nh m đ xu t gi i pháp nâng cao an toàn c a b n m t.
1.2.
c đi m c a b n m t và nh ng yêu c u k thu t c a nó trong xây d ng
đ p CFRD
1.2.1.
c đi m c a b n m t bê tông
B n m t bê tông
phía th
ng l u c a đ p đá đ là k t c u bê tông c t thép
có tác d ng ch ng th m. Chi u dày b n m t ph i tho mãn các yêu c u sau:
-
chi u dày đ b trí c t thép và kh p n i ch ng th m, chi u dày nh nh t
là 0,3m.
- Gradient th m không v
t quá 200.
- Càng m ng càng t t, đ t ng s m m d o c a b n m t và gi m giá thành
công trình.
25
Thông th
ng, chi u dày c a b n m t
phía đáy. Chi u dày
đ nh l y b ng 0,30m, và l n d n v
đ sâu b t k k t đ nh đ p đ
c tính theo công th c
t = 0,30 + (0,002 ÷ 0,004)H
trong đó: t - chi u dày b n m t (m)
H- kho ng cách th ng đ ng t đ nh đ p t i v trí tính toán
đ p lo i v a và th p có th ch n b n m t có b m t không đ i và b ng 0,30
÷ 0,40m.
B n m t bê tông ph i có đ l u đ ng, tính ch ng n t, ch ng th m t t. Mác
bê tông b n m t không l y th p h n C25. C t thép b n m t thông th
trí m t l p theo hai h
theo ph
ng, và đ t
ng mái d c th
ng đ
chính gi a chi u dày b n m t, hàm l
ng là 0,40%÷0,50%, theo ph
cb
ng thép
ng ngang b ng 0,30 đ n
0,40%.
1.2.2. Nh ng yêu c u k thu t
- Ph i c n c vào bi n d ng c a đ p và đi u ki n thi công đ chia khe, phân
đo n b n m t. Thông th
ng kho ng cách gi a các khe th ng đ ng đ
c l y t 12 ÷
18m.
- B n m t giáp hai vai đ p th
ng b trí kh p n i ch u kéo, khu v c gi a đ p
b trí kh p n i ch u nén.
- Bê tông b n m t ph i tr n thêm ph gia sinh khí, ph gia gi m n
c, theo
yêu c u c ng có th tr n thêm ph gia đi u ch nh th i gian ninh k t ban đ u. L
ng
ph gia và v t li u tr n thêm ph i qua thí nghi m đ xác đ nh.
- Bê tông cho b n m t ph i dùng c p ph i v t li u v i đ
nh t không l n h n 40 mm. Cát dùng cho b n m t l
hàm l
ng kính c đá l n
ng ng m n
c không quá 3%,
ng bùn đ t không quá 2%, mô đuyn đ m n nên trong ph m vi 2,4 ÷ 2,8.
m c a đá không v
t quá 2%, hàm l
ng bùn đ t ph i nh h n 1%.
- Trong bê tông b n m t nên tr n thêm mu i than đ c i thi n tính l u đ ng
c a bê tông
t. Có th dùng nhi u v t li u thay th , đ gi m b t l
cát, c i thi n tính n ng c a bê tông.
ng xi m ng và
