1

V i s giúp đ c a phòng
tr

ng

L IC M N
ào t o i h c và Sau

i h c, Khoa Công trình

i h c thu l i, T ng Công ty T v n xây d ng th y l i Vi t Nam -

CTCP, cùng các th y cô giáo, b n bè, đ ng nghi p, đ n nay Lu n v n Th c s k
thu t v i đ tài: “Nghiên c u tr ng thái ng su t và bi n d ng c a đ p bê
tông tr ng l c d

i tác d ng c a t i tr ng đ ng đ t theo mô hình bài toán

không gian” đã đ

c hoàn thành.

Tác gi xin t lòng bi t n chân thành đ n các c quan đ n v và các cá nhân
đã truy n đ t ki n th c, cho phép s d ng tài li u đã công b c ng nh s giúp
đ , t o đi u ki n thu n l i c a lãnh đ o T ng Công ty t v n xây d ng th y l i
Vi t Nam - CTCP cho tác gi trong quá trình h c t p, nghiên c u v a qua.
c bi t tác gi xin đ
ng

i đã tr c ti p h

c t lòng bi t n sâu s c đ n PGS.TS V Thành H i

ng d n, giúp đ t n tình cho tác gi trong quá trình th c hi n

lu n v n này.
V i th i gian và trình đ còn h n ch , lu n v n không th tránh kh i nh ng
thi u sót. Tác gi r t mong nh n đ

c s ch b o và đóng góp ý ki n c a các th y

cô giáo, c a các Quý v quan tâm và b n bè đ ng nghi p.
Lu n v n đ

c hoàn thành t i Khoa Công trình, Tr

ng

i h c Th y l i.

Hà N i, tháng 03 n m 2011
Tác gi lu n v n

V TH TH

NG


2

M CL C
M

U ............................................................................................................... 4

CH

NG 1 - T NG QUAN V

NG

P BÊ TÔNG TR NG L C VÀ

T....................................................................................................... 6

1.1. T NG QUAN V

P BÊ TÔNG TR NG L C ............................ 6

1.1.1. Tình hình xây d ng đ p bê tông tr ng l c trên th gi i ................. 6
1.1.2. Tình hình xây d ng đ p bê tông tr ng l c

Vi t Nam ................ 10

1.1.3. Các v n đ chung khi thi t k đ p BTTL và BTCT ..................... 14
1.1.4. B trí đ p bê tông tr ng l c trong c m công trình đ u m i ........ 15
1.1.5. Các ph

ng pháp tính toán thi t k ............................................... 17


1.1.5.1. C s thi t k m t c t .................................................................. 17
1.1.5.2. Tính toán đ b n và n đ nh đ p bê tông tr ng l c .................. 17
1.1.5.3. Các t h p t i tr ng tính toán..................................................... 18
1.2. T NG QUAN V

P

T.............................................................. 20

1.2.1. Gi i thi u chung v đ ng đ t ......................................................... 20
1.2.2. nh h
1.2.3.

ng c a đ ng đ t đ n s làm vi c c a đ p ...................... 27

ng đ t

Vi t Nam ...................................................................... 28

1.2.4. Lý lu n chung v các ph

ng pháp tính toán đ ng đ t............... 31

1.2.5. L a ch n ph

ng pháp tính toán t i tr ng đ ng đ t ................... 35

1.3. K T LU N CH

NG 1 .................................................................... 35


CH

NG 2 - C

S

LÝ THUY T VÀ PH

NG PHÁP PHÂN TÍCH

NG SU T - BI N D NG ........................................................................... 36
2.1. Các tr

ng h p tính toán.................................................................... 36

2.2. Các ph

ng pháp tính toán ................................................................ 37

2.3. Nh n xét các ph

ng pháp tính toán ng su t bi n d ng ............... 37

2.3.1. Tính theo s c b n v t li u .............................................................. 37
2.3.2. Tính theo lý thuy t đàn h i ............................................................ 38
2.3.3. Tính theo các ph
2.3.4. Tính theo ph

ng pháp khác .................................................. 39


ng pháp ph n t h u h n .................................... 40


3
2.5. Ph

ng pháp ph n t h u h n .......................................................... 41

2.5.1. C s c a ph

ng pháp ................................................................ 43

2.5.2. N i dung c a ph

ng pháp ........................................................... 47

2.5.3. Tính toán k t c u v i mô hình t
CH

NG 4 –PHÂN TÍCH TR NG THÁI

TR NG L C

ng thích .................................. 49
NG SU T BI N D NG

P

NG MÍT THEO BÀI TOÁN PH NG VÀ BÀI TOÁN


KHÔNG GIAN B NG PH N M M SAP2000 ......................................... 54
3.1. T ng quan v h ch a n

c

ng Mít .............................................. 54

3.1.1. V Trí đ a lý ..................................................................................... 54
3.1.2. Nhi m v c a d án ....................................................................... 54
3.1.3. Các thông s chính ......................................................................... 55
3.1.4. Các ch tiêu tính toán c a đ p và n n ........................................... 57
3.1.5. Tr

ng h p tính toán..................................................................... 57

3.2. Tính toán k t c u đ p theo mô hình bài toán ph ng........................ 58
3.2.1. M t c t tính toán ............................................................................ 58
3.2.2. Các l c tác d ng lên m t c t đ p .................................................. 58
3.2.3. L a ch n ph n m m tính toán ...................................................... 65
3.2.4. Mô hình hóa đ p ............................................................................ 65
3.2.5. K t qu tính toán ............................................................................ 67
3.3. Tính toán ng su t bi n d ng c a đ p ch u tác d ng c a t i tr ng
đ ng đ t theo mô hình bài toán ph ng ..................................................... 71
3.3.1. Ph

ng pháp tính toán ng su t bi n d ng c a đ p ch u t i tr ng

đ ng đ t..................................................................................................... 71
3.3.2. K t qu tính toán ............................................................................ 72

3.4. Tính toán k t c u đ p theo mô hình không gian ............................. 74
3.4.1. Mô hình tính toán .......................................................................... 74
3..4.2 K t qu tính toán ............................................................................ 75
K T LU N VÀ KI N NGH ........................................................................... 81
TÀI LI U THAM KH O ................................................................................. 83


4
M

U

I. Tính c p thi t c a đ tài
N

c là ngu n tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá. Ngày nay v i vi c

ngu n n

c ng t ngày càng c n ki t do khai thác ngu n n

h u, ô nhi m môi tr

ng n

không gian và th i gian.

c. Phân b ngu n n
đi u ch nh ngu n n


c, do bi n đ i khí

c thì không đ ng đ u theo
c phù h p v i yêu c u dùng

n

c, m t trong nh ng bi n pháp ph bi n và hi u qu nh t là đi u ti t ngu n

n

c b ng h ch a.
Công trình H ch a n

cđ

c xây d ng ngày càng nhi u, càng có quy mô

l n, m t trong nh ng k t c u xây d ng đ t o h ch a là đ p. Theo các th ng kê
v th lo i c a đ p ICOLD - 1986 cho th y đ p đ t chi m 78%, đ p đá đ chi m
5%, đ p bê tông tr ng l c chi m 12%, đ p vòm chi m 4%. Trong s các đ p có
chi u cao l n h n 100m thì tình hình l i khác: đ p đ t ch chi m 30%, đ p bê
tông chi m 38%, đ p vòm chi m 21,5%. i u đó cho th y, đ p bê tông tr ng l c
chi m u th và s d ng r ng rãi khi kích th

c c a đ p l n.

Khi thi t k đ p bê tông tr ng l c, ngoài tính toán n đ nh tr

t l t thì c n


tính ng su t và bi n d ng đ ki m tra đ b n c a đ p, tính toán c t thép c ng
nh phân vùng v t li u trong đ p m t cách h p lí, tránh lãng phí v t li u và gi m
giá thành xây d ng. Tr

c đây, ph

ng pháp tính toán cho đ p tr ng l c th

ng

đ a v bài toán ph ng đ tính nên ch a ph n ánh đúng tr ng thái ch u l c c a công
trình khi làm vi c. Trong đ tài này, tác gi s tính theo bài toán không gian t c là
đ p và n n cùng làm vi c đ ng th i, do đó nó ph n ánh đ

c đ y đ h n, chính xác

h n tr ng thái làm vi c c a công trình trong th c t .
ng đ t đe d a r t l n đ n v n đ an toàn c a đ p bê tông tr ng l c. Vì v y
vi c đ a l c đ ng đ t vào đ tính toán ng su t và bi n d ng đ p là th c s c n
thi t b i nó giúp cho ng

i tính d đoán s thay đ i c a ng su t bi n d ng đ p khi

có đ ng đ t t đó đ a ra gi i pháp h n ch
an toàn đ p.

nh h

ng c a l c đ ng đ t đ n v n đ



5
Vì v y, đ tài này có ý ngh a khoa h c và th c ti n cao trong b i c nh xây
d ng đ p và h ch a c a Vi t nam hi n nay.
II. M c đích c a đ tài
Nghiên c u tr ng thái ng su t và bi n d ng c a đ p bê tông tr ng l c
d

i tác đ ng c a đ ng đ t theo mô hình bài toán không gian. Áp d ng tinh toán

cho công trình c th .
III. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u

- Thu th p thông tin và t ng h p các tài li u nghiên c u đã có
ngoài n

trong và

c có liên quan đ n đ tài này.

- Nghiên c u c s lý thuy t, l a ch n ph

ng pháp tính toán, mô hình tính

toán và ph n m m h p lý đ tính toán phân tích ng su t, bi n d ng.
- Phân tích và đánh giá k t qu
IV. K t qu d ki n đ t đ


c:

Tính toán ng su t, bi n d ng c a đ p bê tông tr ng l c và n n làm vi c
d

i tác d ng c a các t i tr ng: áp l c n

bùn cát, tr ng l

c, áp l c th m, áp l c đ y n i, áp l c

ng b n thân, t i tr ng đ ng đ t…theo bài toán ph ng và bài toán

không gian. T đó so sánh k t qu tính toán ng su t bi n d ng c a đ p bê tông
tr ng l c theo 2 mô hình và rút ra k t lu n c a vi c có c n thi t hay không vi c
tính toán ng su t và bi n d ng c a đ p theo bài toán không gian.
Phân tích s thay đ i ng su t bi n d ng c a đ p bê tông tr ng l c khi
mô đuyn bi n d ng c a n n thay đ i.


6
CH

NG 1 - T NG QUAN V

P BÊ TÔNG TR NG L C VÀ
NG

1.1. T NG QUAN V


T

P BÊ TÔNG TR NG L C

1.1.1. Tình hình xây d ng đ p bê tông tr ng l c trên th gi i
p bê tông tr ng l c là đ p có kh i l
đ nh nh tr ng l
u nh

ng bê tông l n.

p duy trì n

ng c a kh i bê tông đ p.
c đi m c a đ p bê tông tr ng l c:

u đi m:
- Kh n ng ch ng th m và tính b n v ng t t, đ an toàn và tin c y cao khi
phân tích tính toán k t c u.
- Khi v t li u đ a ph

ng không đ m b o các yêu c u v v t li u đ p đ p.

- T c đ thi công nhanh, khi thi công xong bi n d ng không đáng k , công
viêc duy tu, b o d

ng và qu n lý d dàng.

- Có th x l qua đ p v i m t m c đ nh t đ nh.

Nh
-

c đi m:

òi h i, yêu c u v n n móng cao h n đ p v t li u đ a ph

ng.

- Ch u chuy n v n n kém.
- V n đ kh ng ch nhi t trong thi công g p nhi u khó kh n.
- S d ng nhi u thi t b c gi i hi n đ i, giá thành cao h n đ p v t li u đ a
ph

ng.

Ngu n n

c trong l c đ a đóng vai trò r t quan tr ng đ i v i cu c s ng và

ho t đ ng c a con ng

i. L

ng dòng ch y bình quân hàng n m trên trái đ t

kho ng 40.000 km3, trong đó châu Á chi m kho ng 13%. L

ng n


c tuy d i dào

song l i phân b không đ u theo th i gian và không gian. Vì v y, đ khai thác có
hi u qu ngu n n

c trên, các công trình th y l i b t đ u đ

Cách đây kho ng 4000 n m

c xây d ng.

Ai C p, Trung Qu c đã b t đ u xu t hi n

nh ng công trình th y l i (đ p, kênh m

ng và các công trình đ n gi n khác...).


7
p đ u tiên đ

c xây d ng

trên sông Nile cao 15m, dài 450m có c t là đá đ

và đ t sét.
Theo th ng kê c a H i đ p cao th gi i (ICOLD) tính đ n n m 2000 trên
toàn th gi i có kho ng 45.000 đ p l n. Theo cách phân lo i c a ICOLD thì đ p
có chi u cao H=10 ÷ 15m và có chi u dài L ≥ 500m, Qx
tích W ≥ 1.000.000m3 n


cđ

l

3
≥ 2.000 m /s; h có dung

c x p vào lo i đ p cao. S l

ng h n 45.000 đ p

phân b không đ u trên các châu l c.
N

c có nhi u đ p nh t trên th gi i là Trung Qu c v i kho ng 22.000 đ p

chi m 48% s đ p trên th gi i.

ng th hai là M v i 6.575 đ p, th ba là

n

v i 4.291 đ p. Ti p đ n là Nh t B n có 2.675, Tây Ban Nha có 1.196 đ p.
Vi t Nam có 460 đ p đ ng th 16 trong s các n

c có nhi u đ p l n.

T c đ xây d ng đ p cao trên th gi i c ng không đ u, th ng k xây d ng
đ p t n m 1900 đ n n m 2000 th y r ng th i k xây d ng nhi u nh t là vào

nh ng n m 1950, đ nh cao là n m 1970.
Theo th ng kê đ p

44 n

c c a ICOLD - 1997, s đ p cao 15 ÷ 30m chi m

kho ng 56,2%, cao t 30 ÷ 150m chi m kho ng 23,8% và trên 150m ch chi m có
0,1%.
Các th ng kê v th lo i c a đ p ICOLD - 1986 cho th y đ p đ t chi m
78%, đ p đá đ chi m 5%, đ p bê tông tr ng l c chi m 12%, đ p vòm chi m 4%.
Trong s các đ p có chi u cao l n h n 100m thì tình hình l i khác: đ p đ t ch
chi m 30%, đ p bê tông chi m 38%, đ p vòm chi m 21,5%.

i u đó cho th y,

đ p bê tông tr ng l c ch chi m u th và s d ng r ng rãi khi kích th

cc ađ p

l n.
T nh ng n m 1960 tr l i đây, v i s phát tri n c a khoa h c k thu t, lý
lu n tính toán ngày càng phát tri n và hoàn thi n, kích th
ngày càng h p lý, đ an toàn đ p ngày càng đ

c nâng cao.

c và hình d ng đ p



8
Th p k 30 ÷ 40 c a th k 20 t s gi a đáy đ p B và chi u cao đ p H
b ng kho ng 0,9. Th p k 50 ÷ 60 t s B/H=0,8. Th p k 70 B/H=0,7. T th p
k 30 ÷ 70 th tích đ p gi m đ

c (20 ÷ 30)%.

ã xu t hi n nh ng đ p r t cao nh đ p đá đ Rogun
335m, đ p bê tông tr ng l c Gradi Dixen
l c SayanoShushensk

Th y

Tadikistan cao

i n cao 285m, đ p vòm tr ng

Nga cao 245m.

Phân lo i đ p tràn:
+

p tr ng l c không tràn :
p có ch c n ng ch n n

c, không cho n

c tràn qua.

a


b

Hình 1.1: M t c t đ p không tràn
+

p tr ng l c tràn n

c:

p có ch c n ng v a ch n dâng n

c, v a cho n

c tràn qua.


9

Hình 1.2: Các hình th c đ p tr ng l c tràn n

c

a.Tràn m t; b. X sâu; c. K t h p tràn m t và x sâu
B ng 1-1: B ng th ng kê s l
STT
1
2
3
4

5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

ng đ p cao đã đ

c xây d ng trên Th gi i

N c
S l ng đ p STT
N c
S l ng đ p
Vi t Nam
Trung Qu c
22.000
16
460
Na Uy
M
6.575
17
335

c
n
4.291
18 CHLB
311
Al-Ba-Ni
Nh t
2.675
19
306
Ru-Ma-Ni
Tây Ban Nha
1.196
20
246
Canada
793
21 Zim-Ba-Buê
213
Thái Lan
Hàn Qu c
765
22
204
Th y iên
Th Nh K
625
23
190
Bulgari

Braxin
594
24
180
Th y S
Pháp
569
25
156
Áo
Nam Phi
539
26
149
Mexico
537
27 C ng Hòa Séc
118
Algieri
Italia
524
28
107
Anh
517
29 B ào Nha
103
Australia
486
30 Liên Bang Nga

96

* S li u l y t báo (

p và an toàn đ p) c a tác gi Nguy n Ti n

t.


10

1.1.2. Tình hình xây d ng đ p bê tông tr ng l c
Th i kì tr

c nh ng n m 30 c a th k 20,

Vi t Nam
n

c ta đã xu t hi n m t s

đ p bê tông tr ng l c nh ng m i ch là nh ng đ p th p có chi u cao kho ng 5 đ n
10 m, ch a có nh ng đ p l n. Các đ p có k t c u đ n gi n thi công nhanh b ng
ph

ng pháp th công, k thu t không ph c t p ngo i tr đ p

ng Cam, t nh

Phú Yên do đ c đi m th y v n c a sông à R ng. Ph n l n công vi c t thi t k ,

ch đ o thi công là do k s Pháp th c hi n. Xi m ng nh p t châu Âu, c p ph i
bê tông ch y u d a vào các k t qu nghiên c u c a n

c ngoài, ch a có nh ng

gi i pháp và công ngh phù h p v i Vi t Nam.
Giai đo n t 1930 đ n 1945 ng
đ p bê tông tr ng l c nh đ p dâng
n

ct

i, đ p áy

đ p dâng An Tr ch

i Pháp ti p t c xây d ng
ôL

ng, t nh Ngh An làm nhi m v c p

Qu ng Nam, đ p dâng C m Ly

a đi m xây d ng

Tên
C uS n

Sông Th


2

Li n S n

Sông Phó áy

3

Bái Th

4

Thác u ng

6
7

ng

ng Cam
ôL

ng

p áy

Qu ng Bình ..

c xây d ng


1

5

c ta m t s

Hà Tây có nhi m v phân l , m t s đ p dâng nh khác nh

B ng 1-2: M t s đ p bê tông l n đ
TT

n

ng – B c Giang

Sông Chu – Thanh Hóa

Vi t Nam tr

c 1945

N m xây d ng
1902
1914-1917
1920

Sông C u – Thái Nguyên

1922-1929


Sông à R ng – Phú Yên

1925-1929

Sông C - Ngh An

1934-1937

Sông áy – Hà Tây

1934-1937


11
Giai đo n t 1945 đ n 1975, đ t n

c có chi n tranh nên vi c t p trung đ u

t xây d ng các công trình th y l i l n b h n ch . Trong th i kì này ch a có đ p
bê tông tr ng l c cao nh ng c ng đã xây d ng m t s đ p tràn th p nh đ p tràn
th y đi n Thác Bà, đ p tràn th y đi n C m S n,
ngh xây d ng

a Nhim…. K thu t và công

phía B c ch y u c a Liên Xô (c ) và c a Trung Qu c,

phía

nam là công ngh c a Nh t…

T n m 1975 đ n nay, n

c ta b

c vào s nghi p công nghi p hóa hi n

đ i hóa nên các công trình th y l i, th y đi n đ

c xây d ng kh p c n

c, và

đ p bê tông c ng tr nên khá ph bi n v i quy mô và hình th c ngày càng phong
phú.

u m i các công trình th y l i, th y đi n nh Pleikrông, Sê San 3 và Sê

San 4, B n V , Th ch Nham, Tân Giang, Lòng Sông … và đ p tràn

các công

trình đ u m i th y đi n Hòa Bình, Tuyên Quang … là nh ng đ p bê tông v i
kh i l

ng hàng tri u m3 bê tông, chi u cao đ p t 70 đ n 138 m. Vi t Nam đã

và đang s d ng thành công k thu t và công ngh hi n đ i đ xây d ng các đ p
bê tông tr ng l c có quy mô c v chi u cao và kh i l

ng bê tông ngày m t l n


h n.
M t trong nh ng k thu t và công ngh m i xây d ng đ p Vi t Nam đang
áp d ng thành công hi n nay là đ p bê tông đ m l n.
S phát tri n c a bê tông đ m l n t i Vi t Nam
Vi t Nam đ n v i công ngh BT L t
gi i, nh ng tr

ng đ i mu n so v i m t s n

c s phát tri n nhanh chóng c a nó và đ c bi t t i n

gi ng Trung Qu c, n

c có đ c đi m t nhiên g n t

công ngh này. T nay đ n n m 2013 n
Vi t Nam tr thành n

cđ

c láng

ng t nh Vi t Nam, nên

có r t nhi u d án th y l i, th y đi n l n đã và đang chu n b đ

c thi công v i

c ta có s đ p BT L lên t i 27 đ p.


c x p hang th b y v t c đ phát tri n đ p BT L.

a danh, quy mô các đ p đã đang và s xây d ng
b ng:

c trên th

n

c ta đ

c th ng kê trong


12
B ng 1-3: Danh sách các đ p BTTL
STT

Tên Công trình

Chi u

Vi t Nam đ n n m 2013

a đi m XD

N md

cao


ki n hoàn

(m)

thành

Ghi chú

1

PleiKrong

71

KonTum

2007

ang XD

2

nh Bình

54

Bình

2007


ang XD

nh

3

AV

ng

70

Qu ng Nam

2008

ang XD

4

Sê San 4

80

Gia Lai

2008

ang XD


5

B c Hà

100

Lào Cai

2008

6

Bình i n

75

Th a

Thiên 2008

Hu
7

C Bi

70

Th a


Thiên 2008

Hu
8

ng Nai 3

110

c Nông

9

ng Nai 4

129

c Nông

2008

100

Qu ng Ngãi

2008

Kon Tum

2009


Chu n b

70

Qu ng Ngãi

2010

Chu n b

ak Rinh

10

ng Kon Tum

2008

ang XD
ang XD

11

Th

12

N


13

S n La

138

S n La

2010

ang XD

14

B n Chát

70

Lai Châu

2010

ang XD

15

B nV

138


Ngh An

2010

ang XD

c Trong


13

STT

Tên Công trình

16

H a Na

17

Sông Bung 2

18

Chi u

a đi m XD

N md


cao

ki n hoàn

(m)

thành

Ghi chú

Ngh An

2010

Chu n b

95

Qu ng Ngãi

2010

Chu n b

Sông Tranh 2

100

Qu ng Ngãi


2010

19

Sông Côn 2

50

Qu ng Nam

2010

Chu n b

20

B n Uôn

85

Thanh Hóa

2011

Chu n b

21

Hu i Qu ng


S n La

2012

Chu n b

22

Lai Châu

Lai Châu

2012

Chu n b

23

N m Chi n

S n La

2013

Chu n b

24

Tà Pao


-

Chu n b

130

Bình Thu n

p bê tông tr ng l c đã và đang xây d ng
mô ngày càng l n.

ang XD

Vi t Nam ngày càng nhi u v i quy

p bê tông c ng nh các công trình th y l i khác đang góp

ph n quan tr ng trong công cu c tr th y và xây d ng đ t n

c.


14

Hình 1.3: C t ngang đo n đ p không tràn (

p S n La)

1.1.3. Các v n đ chung khi thi t k đ p BTTL và BTCT.

1.1.3.1 Yêu c u chung đ i v i n n và cách ch n ki u đ p.
C u t o đ a ch t thung l ng sông nh h

ng đ n n đ nh và th m c a đ p.

Vì v y, khi b trí tuy n ph i chú ý đ n đ c tr ng v c u t o đ a t ng, chi u dày
c a các t ng tích t trên m t và tính đ ng nh t c a thành ph n nham th ch g c.
Yêu c u v n n móng khi thi t k đ p trên n n đá:
- Nham th ch n n đ c

ng đ .

- N n không có khe n t, không có v t n t phân l p, không có vùng b phong
hoá sâu, b phá ho i ho c m m y u.
- Khi n n có nhi u l p không có l p nham th ch y u.
- Nham th ch không có tính hoà tan khi g p n

c

Yêu c u v n n móng khi thi t k đ p trên n n không ph i là đá.
-

t n n đ kh n ng ch u l c.

- Ch t đ t t

ng đ i đ ng nh t, không có l p đ t pha d b xói mòn.

- Không có l p đ t m m y u d hình thành m t tr


t.


15
-

t ít b nén và nén t

ng đ i đ u.

-

t không b hoà tan, không thay đ i đ ch t, không b tr

ng n khi g p

c.

n

Các đi u ki n khi ch n ki u đ p
a ch t n n

-

- Chi u cao c t n
- Ph

c


ng pháp tháo l

- V n hành khai thác
Khi thi t k đ p bê tông tr ng l c, ph i tuân theo các yêu c u v k thu t
và kinh t nh sau:
p ph i th a mãn các nhi m v thi t k đ t ra (dâng n

-

c, tràn n

c, l i

d ng t ng h p).
p ph i đ m b o trong m i đi u ki n thi công, qu n lý khai thác và s a

-

ch a.
p ph i có đ b n, ch ng các tác đ ng phá ho i c a ngo i l c, t i tr ng

-

nhi t, bi n hình n n và nh h

ng c a môi tr

ng, đ m b o tu i th theo

quy đ nh.

- B trí m t b ng và k t c u đ p ph i th a mãn các đi u ki n thi công, qu n
lý, v n hành, s a ch a, đ m b o m quan.
p ph i có tính hi n đ i, áp d ng các công ngh thi t k , thi công và qu n

-

lý tiên ti n phù h p v i đi u ki n t i ch và xu h
ph

ng phát tri n c a đ a

ng.

- Giá thành đ p ph i h p lý, phù h p v i nhi m v c a nó và v i các đi u
ki n t i n i xây d ng.
1.1.4. B trí đ p bê tông tr ng l c trong c m công trình đ u m i
Trong c m công trình đ u m i th

ng có đ p dâng, đ p tràn và các công

trình khác đ th a mãn đi u ki n khai thác công trình và b o v môi tr
l yn

c, nhà máy th y đi n, âu thuy n, công trình ph c v du l ch...).

ng (c ng


16
V i đ p bê tông trên n n đá th

m t tuy n.

p tràn th

ng b trí

ng k t h p đ p dâng và đ p tràn trên cùng
đo n lòng sông đ tránh làm bi n đ i quá

nhi u đ n đi u ki n n i ti p dòng ch y
đ p không tràn th

ng b trí

h l u so v i khi ch a có đ p, còn ph n

hai đ u tuy n, n i ti p giáp v i b .

Hình 1.4: B trí m t b ng đ p bê tông trên n n đá
1.

p không tràn; 2. Tràn m t; 3. X đáy;

i u ki n đ a ch t đóng vai trò quan tr ng trong b trí m t b ng. Nói
chung khi b trí đ p trong c m công trình đ u m i c n th a mãn các đi u ki n sau
đây:
- Ch n tuy n đ p có đ a ch t n n và hai vai t t, tránh các v trí n t gãy và
m m y u c c b , ph i x lý ph c t p.
- Khi các tuy n có đi u ki n đ a ch t nh nhau, nên ch n tuy n đ p th ng,
n i lòng sông thu h p đ gi m kh i l

r ng di n tràn n

ng công trình. Trong tr

c thì m i làm tuy n đ p cong l i lên th

ng h p c n m

ng l u, c ng có th

ch n tuy n đ p gãy khúc khi ph i né tránh các vùng có đ a ch t y u c c b .
- B trí đ p tràn ph i phù h p v i đi u ki n tháo l u l
ph

ng thi công và

ng pháp thi công.
- Khi trên cùng m t tuy n có b trí nhi u h ng m c khác nhau (đ p tràn,

nhà máy th y đi n, âu thuy n...) c n ph i phân tích đ ch n v trí đ t thích h p


17
cho t ng h ng m c đ gi m nh
vi c bình th

nh h

ng c a vi c tháo l qua tràn đ n s làm


ng c a các công trình khác.

- Khi tháo l thi t k , c n huy đ ng đ n kh n ng tháo m t ph n l u l

ng

l qua các công trình khác trong c m đ u m i nh nhà máy th y đi n, âu thuy n,
đ

ng th bè...Ngoài ra c ng c n xem xét kh n ng cho tràn n

c trên đ nh nhà

máy th y đi n.
- Khi b trí m t b ng đ p, c n nghiên c u t ng th bài toán n i ti p dòng
ch y ra h l u trong đi u ki n khai thác bình th
đi u ki n không xói l b và đáy lòng d n
1.1.5. Các ph

ng và khi tháo l , đ đ m b o

h l u.

ng pháp tính toán thi t k

1.1.5.1. C s thi t k m t c t
M t c t c b n c a đ p bê tông tr ng l c có d ng tam giác, t i tr ng tính
toán bao g m tr ng l

ng b n thân, áp l c n


c, áp l c th m. Trong công tác

thi t k , tính toán đ l a ch n đ a ra m t c t tho mãn đ
i u ki n n đ nh:
an toàn ch ng tr

p không b m t an toàn v

t tính v i m t tr

c ba đi u ki n sau đây:
n đ nh ch ng tr

t, h s

t ti p xúc gi a đ p và n n m t c t không nh

h n tr s cho phép.
i u ki n ng su t: Kh ng ch không đ xu t hi n ng su t kéo
th

mép

ng l u ho c có xu t hi n ng su t kéo nh ng ph i nh h n tr s cho phép,

ng su t nén

mép h l u không đ


Khi h không có n
su t nén

mép biên th

cv

t quá tr s

ng su t nén cho phép.

c không sinh ng su t kéo

ng l u không v

t quá tr s

mép biên h l u, ng

ng su t nén cho phép.

i u ki n kinh t : Di n tích m t c t là nh nh t đ đ m b o kh i l

ng

công trình nh nh t.
1.1.5.2. Tính toán đ b n và n đ nh đ p bê tông tr ng l c
a. Tính toán n đ nh, đ b n c a đ p và n n đ p theo tr ng thái gi i h n
Vi c tính toán n đ nh đ
theo công th c:


c ti n hành tính theo tr ng thái gi i h n th nh t


18
nc .N ≤

Trong đó: N và R t

m
.R
K

(1.1)

ng ng là các tr s tính toán c a các đ ng l c t ng

quát và kh n ng ch u t i t ng quát c a công trình (có th là mômen, l c ho c ng
su t).
b. Tính toán đ b n, n đ nh c a đ p và n n đ p theo h s an toàn
- H s an toàn tr
- Các đ p đ

tc ađ p
c xây d ng trên n n đá:

p tr

t theo hình th c tr


t ph ng,

h s an toàn có th tính theo nhóm các công th c ch xét đ n l c ma sát ho c l c
c t trên m t phá ho i. Ti n b trong tính toán đ p hi n nay có nhóm các công
th c xét đ n h n h p gi a phá ho i c c b d n đ n phá ho i t ng th .
- Các đ p xây d ng trên n n đ t có th x y ra ba d ng tr
tr

t sâu, và tr

t h n h p. Hi n nay các h s

n đ nh tr

tđ

t: Tr

t ph ng,

c tính theo quy

ph m n n các công trình th y công.
- H s an toàn ch ng l t
p bê tông tr ng l c khi có đ l ch tâm l n có kh n ng l t quanh đi m
th p nh t

b n đáy c a đ p. H s an toàn ch ng l t tính theo công th c:
K=


- H s an toàn v c

cl

(1.2)

gl

ng đ

H s an toàn v c
nh t:

∑M
∑M

K=

ng đ c a đ p đ

c tính theo tr ng thái gi i h n th

σ tt
σ

(1.3)

1.1.5.3. Các t h p t i tr ng tính toán
a. Các l c tác d ng lên đ p bê tông tr ng l c
- Tr ng l


ng đ p và các thi t b đ t trên đó.

- Áp l c th y đ ng, th y t nh phía th

ng l u (T1, P1), h l u (T2, P2)

trong đó:
- T: Thành ph n n m ngang, P: Thành ph n th ng đ ng.


19
- Áp l c th m (Wth) và đ y n i (Wđn) t d

i đáy đ p.

- Áp l c sóng (Ts) và áp l c gió (Tg).
ng l u, thành ph n ngang (Tb) và thành ph n

- Áp l c bùn cát t phía th
đ ng (Pb).
- L c sinh ra do đ ng đ t.

- Tác d ng c a nhi t đ trong th i k thi công.
- nh h

ng c a bi n hình n n.

w


w
w
m

/W

w

g

g

w

w
b

a
g

p

p

Hình 1.5: S đ l c tác d ng lên đ p bê tông tr ng l c
b) Các t h p l c dùng trong tính toán
-T h pl cc b n
T h p l c c b n bao g m các tr ng l
d ng lên đ p, nh tr ng l
n


ng th

ng xuyên ho c đ nh k tác

ng b n thân và các thi t b đ t lên trên đ p, áp l c

c v i MNDBT, áp l c sóng, gió v i v n t c gió bình th

th m, đ y n i và áp l c bùn cát.
- T h p l c đ c bi t

ng (Vbqmax), l c


20
T h p l c đ c bi t g m các l c trong t h p l c c b n, c ng thêm hay thay
th m t s l c x y ra trong tr

ng h p đ c bi t nh :

- L c sinh ra khi có đ ng đ t.
- Áp l c th y t nh, áp l c n
c

c và áp l c đ y n i khi có m c n

ng (thay th cho các l c này trong tr

ng h p MNDBT).


- Áp l c th m khi thi t b ch ng th m ho c thi t b thoát n
vi c bình th
th

c dâng gia
c không làm

ng (thay th cho áp l c th m khi các thi t b này làm vi c bình

ng).

1.2. T NG QUAN V

NG

T

1.2.1. Gi i thi u chung v đ ng đ t
ng đ t là m t hi n t
ng

ng thiên nhiên gây ra r t nhi u th m h a cho con

i và các công trình xây d ng. Trong su t chi u dài phát tri n nhân lo i, đ

b o v sinh m ng c a mình và tài s n v t ch t xã h i, con ng

i đã có r t nhi u


n l c trong vi c nghiên c u phòng ch ng đ ng đ t. Tuy đã có nh ng b
r t ngo n m c trong l nh v c này, nh ng con ng

i v n không ng n đ

c ti n
c nh ng

th m h a do đ ng đ t gây ra. Các tr n đ ng đ t x y ra trong nh ng n m g n đây
t i Nh t B n (1995), Th Nh K (1999), Hy L p (1999),

ài Loan (1999),

n

(2001), Iran (2004) … đã ch ng minh cho đi u đó.
nh ngh a và phân lo i

1.2.1.1.

ng đ t là hi n t
l

ng l n đ

ng dao đ ng r t m nh n n đ t x y ra khi m t ngu n n ng

c gi i phóng trong th i gian r t ng n do s n t r n đ t ng t trong

ph n v ho c trong ph n áo trên c a qu đ t.

Trung tâm c a các chuy n đ ng đ a ch n, n i phát ra n ng l
thuy t, đ

ng v m t lý

c quy v m t đi m g i là ch n tiêu. Hình chi u c a ch n tiêu lên b

m t qu đ t đ

c g i là ch n tâm. Kho ng cách t ch n tiêu đ n ch n tâm đ

c

g i là đ sâu ch n tiêu (H). Kho ng cách t ch n tiêu và ch n tâm đ n đi m quan
tr c đ

cg it

ng ng là tiêu c ho c kho ng cách ch n tiêu (R) và tâm c ho c

kho ng cách ch n tâm (L).


21

Hình 1-6: V trí phát sinh đ ng đ t
Tùy thu c vào đ sâu c a ch n tiêu (H) mà đ ng đ t có th đ
các lo i sau:

-


ng đ t nông

H<70km

-

ng đ t trung bình

H = 70÷300 km

-

ng đ t sâu

H > 300km

Các tr n đ ng đ t m nh th
1.2.1.2.
a.

ng x y ra

c phân thành

đ sâu H = 30÷100km

Ngu n g c c a đ ng đ t
ng đ t có ngu n g c t ho t đ ng ki n t o


T nh ng n m 60 c a th k XX, các nhà đ a ch t và đ a ch n h c đã đ a ra
thuy t ki n t o m ng hay còn g i là thuy t trôi d t các l c đ a đ gi i thích cho
ngu n g c c a các tr n đ ng đ t xu t hi n trên th gi i. Theo thuy t này, lúc đ u
các l c đ a g n li n v i nhau đ

c g i là Panagea, sau đó cách đây kho ng ch ng

200 tri u n m chúng tách ra thành nhi u m ng c ng di chuy n ch m t
v i nhau trên m t l p dung nham

ng đ i so

d ng th l ng, nhi t đ cao đ có hình d ng

nh ngày nay.
Các thành t u khoa h c k thu t, đ c bi t là m ng l

i đ a ch n k và quan

tr c đ a ch t trên th gi i đã ch ng minh tính đúng đ n c a thuy t ki n t o m ng.
Do đó trong vòng 10 n m ti p theo, lý thuy t này đã đ
nh n m t cách r ng rãi và đ

c gi i khoa h c ch p

c xem là m t trong nh ng thành t u khoa h c l n

nh t c a nhân lo i trong th k XX.



22
ng đ t có ngu n g c t các đ t g y

b.

Khi quan sát đ a hình ta th
n n đá.

ng g p nh ng s thay đ i đ t ng t trong c u trúc

m t s ch , các v a đá có đ c tính khác nhau g i đ u vào nhau ho c t a

lên nhau d c theo m t ti p xúc gi a chúng. S c t ngang c u trúc đ a ch t nh
v yđ

c g i là đ t g y ho c phay đ a ch t.

Các v t đ t g y đ

c chia làm hai lo i: ho t đ ng và không ho t đ ng.

t

g y ho t đ ng là nh ng đ t g y đã tr i qua bi n d ng cách đây hàng tr m ngàn
n m và s còn ti p t c trong t

ng lai.

t g y đ a ch n n i ti ng nh t trên th


gi i thu c lo i này là đ t g y San Andreas
chi u dài 300 km và tr

California (Hoa K ).

t ngang 6.4m, t ng gây ra tr n đ ng đ t

t g y này có
San Francisco

n m 1906 và nhi u tr n đ ng đ t ti p theo sau đó.
a s các đ t g y đ

c v trên các b n đ đ a ch t là không ho t đ ng. Tuy

v y, đôi khi t i m t đ t g y tr

c đó đ

c xem là không ho t đ ng l i th y trên

n n đ t xu t hi n các v t n t m i trong th i gian đ ng đ t.
ng đ t phát sinh t các ngu n g c khác

c.

- S giãn n trong l p v đá c ng c a qu đ t
đ sâu trong v qu đ t kho ng 5km áp l c đ a t nh (do tr ng l
l p đ t đá phía trên gây ra) đúng b ng c
ch a n t


nhi t đ 500oC và áp su t t

ng c a các

ng đ c a các m u đ t đá đi n hình

ng đ

ng

đ sâu đó. N u không có các

y u t khác can thi p vào, l p đá s b bi n d ng d o mà không bao gi có th b
phá ho i dòn đ t ng t và b tr

t do có ma sát d c theo v t n t. K t qu nghiên

c u đã cho th y r ng s t n t i c a n

c trong lòng đ t đã gây ra hi n t

ng phá

ho i đ t ng t do l c ma sát d c theo các mép v t n t b gi m.
-

ng đ t do các v n

Các tr n đ ng đ t c ng có th đ


c gây ra b i các v n hóa h c ho c h t

nhân. Khi m t v n h t nhân ng m x y ra, m t n ng l

ng r t l n đ

c gi i

phóng. Trong nhi u th p k qua, các v n h t nhân ng m trong lòng đ t

nhi u

bãi th trên th gi i đã gây ra các tr n đ ng đ t m nh (đ t t i đ l n 7 đ


23
Richter). Các sóng đ a ch n phát sinh t các v n này truy n đi và đ

c các đ a

ch n k ghi l i đã ch ng minh cho k t lu n trên.
ng đ t do ho t đ ng c a núi l a

-

Tuy t

ng đ i hi m, nh ng các tr n đ ng đ t c ng có th phát sinh t ho t


đ ng c a núi l a.

i v i nh ng tr n đ ng đ t phát sinh t nguyên nhân này có

th phân thành 3 lo i: do các v n khi núi l a ho t đ ng, do chuy n đ ng c a
dung nham và do s k t h p v i các tr n đ ng đ t ki n t o.
-

ng đ t do s p đ n n đ t

Các tr n đ ng đ t do s p đ n n đ t th

ng nh và x y ra trong các vùng có

hang đ ng ng m ho c khai thác m . S s p đ đ t ng t tr n các h m m ho c hang
đ ng ng m d
Các v tr
-

i đ t là nguyên nhân tr c ti p gây ra ch n đ ng n n đ t.
t l đ t l n đôi khi c ng gây ra các tr n đ ng đ t thu c d ng này.

ng đ t do tích n

Vi c tích n

c vào các h ch a

c vào các h ch a l n đôi khi c ng làm phát sinh ra các tr n đ ng


đ t m nh. Các tr n đ ng đ t này có th đ t t i đ l n 6 đ Richter. Cho t i nay
ng
n

i ta đã ghi nh n đ

c trên 70 tr n đ ng đ t

nhi u n i trên th gi i do tích

c vào các h ch a nhân t o b ng cách dùng đ p ng n sông.
Ông Fan Xiao, K s tr

áp l c n

ng C c

a ch t và Khoáng s n T Xuyên, cho r ng

c kh ng l trong h ch a nhân t o c a đ p Zipingpu đã đè lên các rãnh

n t đ a ch t, có th là m t yêu t gây ra tr n đ ng đ t kh ng khi p h i tháng
5/2008

T Xuyên, Trung Qu c.


24

Hình 1.7:


p Zipingpu nhìn t v tinh

Th c t đ p thu đi n Zipingpu cao 156m, n m cách tâm ch n ch 5.5km và cách
các đ

ng rãnh n t đ a ch t ch có 550m. S c n ng c a l

đ pn

c này t

ng đ

ng n

ng v i 325 tri u t n.

Hình 1.8: Vùng tâm ch n v đ ng đ t T Xuyên

c trong h c a


25

Hình 1.9:

p Zipingpu không b v trong tr n đ ng đ t, nh ng b n t nát, hi n
v n ch a đ


1.2.1.3.

c khôi ph c.

Bi u đ đ ng đ t

Bi u đ ghi l i qu đ o chuy n đ ng n n theo th i gian đ

c g i là bi u đ

đ ng đ t. Bi u đ đ ng đ t là các tài li u quan tr ng đ đánh giá tính ch t c a m t
tr n đ ng đ t, đ ng th i là s li u đ suy các thông s quan tr ng trong thi t k
kháng ch n cho công trình xây d ng.

Hình 1.10: Bi u đ đ ng đ t