1
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy với đề tài:
“Nghiên cứu kích thước lõi chống thấm hợp lý cho đập vật liệu địa phương” đã
được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của các Thầy giáo, Cơ giáo trong Khoa
Cơng trình, Khoa Sau đại học, Bộ mơn thủy cơng Trường đại học Thủy lợi cùng các
bạn bè và đồng nghiệp.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trịnh Minh Thụ, người đã
dành nhiều tâm huyết, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tác giả trong quá trình thực
hiện luận văn.
Với tình cảm chân thành , tác giả xin trân trọng cảm ơn Viện Kỹ thuật tài
nguyên nước, các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước đã tạo
điều kiện cho tác giả về thời gian trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn
tốt nghiệp.
Sau cùng, tác giả xin cảm ơn Gia đình, Bạn bè & Đồng nghiệp đã đã có những
đóng góp quý báu, động viên về vật chất và tinh thần để tác giả hoàn thành luận văn
này.
Tuy đã có những cố gắng nhất định, nhưng do thời gian và trình độ cịn nhiều
hạn chế, vì vậy cuốn luận văn này chắc chắn cịn nhiều thiếu sót. Tác giả kính mong
Thầy giáo, Cơ giáo, Bạn bè & Đồng nghiệp góp ý để tác giả có thể tiếp tục học tập
và nghiên cứu hồn thiện đề tài.
Hà Nợi, tháng 12 năm 2010
Học viên

Nguyễn Văn Tuấn

Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


2
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................1
T
1

T
1

THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU.................................................................................6
T
1

T
1

CÁC KÝ HIỆU ...........................................................................................................9
T
1

T
1


1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI...................................................................... 10
T
1

T
1

1.2. MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ............................... 10
T
1

T
1

1.2.1. Mục đích của đề tài ........................................................................................ 10
T
1

T
1

1.2.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài ....................................................................... 11
T
1

T
1

1.3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 11

T
1

T
1

1.4. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN .............................................................................. 11
T
1

T
1

CHƯƠNG 1 ..............................................................................................................12
T
1

T
1

TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở
VIỆT NAM VÀ CÁC BIỆN PHÁP CHỐNG THẤM. .............................................12
T
1

T
1

1.1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG
Ở VIỆT NAM ........................................................................................................... 12

T
1

T
1

1.2. CẤU TẠO CỦA ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG ........................................... 17
T
1

T
1

1.2.1.Thân đập .......................................................................................................... 17
T
1

T
1

1.2.2. Vật chống thấm .............................................................................................. 18
T
1

T
1

1.2.3. Thiết bị thoát nước ......................................................................................... 18
T
1


T
1

1.2.4. Thiết bị bảo vệ mái ......................................................................................... 19
T
1

T
1

1.3. MỘT SỐ SỰ CỐ DO BIẾN DẠNG THẤM QUA THÂN ĐẬP GÂY RA ........ 20
T
1

T
1

1.4. MỘT SỐ GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM CHO ĐẬP VLĐP ............................... 21
T
1

T
1

1.4.1. Thiết bị chống thấm cho thân đập .................................................................. 21
T
1

T

1

1.4.1.1. Đập chống thấm bằng tường lõi mềm .....................................................22
T
1

T
1

1.4.1.2. Đập có tường nghiêng mềm .....................................................................23
T
1

T
1

1.4.1.3. Đập chống thấm bằng vật liệu dẻo ..........................................................24
T
1

T
1

1.4.1.4. Đập chống thấm bằng vật liệu cứng ........................................................25
T
1

T
1


1.4.2. Thiết bị chống thấm cho nền đập ................................................................... 27
T
1

T
1

1.4.2.1. Làm sân trước chống thấm ......................................................................27
T
1

T
1

1.4.2.2. Dùng cừ chống thấm ................................................................................28
T
1

T
1

1.4.2.4. Làm tường răng chống thấm ...................................................................28
T
1

Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

T
1


Cao học khóa 16


3
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

1.4.2.5. Phụt vữa để tạo nên màng chống thấm ....................................................28
T
1

T
1

1.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THẤM Ở CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI .......... 29
T
1

T
1

1.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG ..................................................................................... 31
T
1

T
1

CHƯƠNG 2 ..............................................................................................................32

T
1

T
1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................................32
T
1

T
1

2.1. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA LÝ THUYẾT THẤM ..................... 32
T
1

T
1

2.2. MÔI TRƯỜNG THẤM VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY RA THẤM.................... 34
T
1

T
1

2.2.1. Môi trường thấm ............................................................................................ 34
T
1


T
1

2.2.2. Nguyên nhân gây ra thấm .............................................................................. 36
T
1

T
1

2.3. PHÂN LOẠI DÒNG THẤM ............................................................................. 36
T
1

T
1

2.3.1. Dòng thấm trạng thái ổn định ........................................................................ 36
T
1

T
1

2.3.2. Dòng thấm trạng thái không ổn định ............................................................. 38
T
1

T

1

2.4. SƠ LƯỢC ĐỊNH LUẬT THẤM CƠ BẢN ....................................................... 39
T
1

T
1

2.4.1. Định luật Darcy (1856) .................................................................................. 39
T
1

T
1

2.4.2. Định luật Darcy tởng quát .............................................................................. 40
T
1

T
1

2.5.1. Các phương pháp tính thấm bằng lý thuyết cổ điển....................................... 41
T
1

T
1


2.5.1.1. Phương pháp cơ học chất lỏng.................................................................41
T
1

T
1

2.5.1.2. Phương pháp thủy lực ..............................................................................41
T
1

T
1

2.5.1.3. Phương pháp thực nghiệm .......................................................................41
T
1

T
1

2.5.1.4. Phương pháp số........................................................................................42
T
1

T
1

2.5.2. Phương pháp tính thấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn ........................ 42
T

1

T
1

2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG ..................................................................................... 45
T
1

T
1

CHƯƠNG 3 ..............................................................................................................46
T
1

T
1

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THẤM CHO BÀI TOÁN ĐIỂN HÌNH ....................46
T
1

T
1

3.1. LỰA CHỌN PHẦN MỀM TÍNH TOÁN .......................................................... 46
T
1


T
1

3.2. SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT CỦA MODUL SEEP/W CỦA PHẦN MỀM GEOSLOPE ...................................................................................................................... 47
T
1

T
1

3.3. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN THẤM QUA ĐẬP ................................................... 48
T
1

T
1

3.3.1. Mục đích tính tốn ......................................................................................... 48
T
1

T
1

3.3.2. Phân tích bài tốn thấm .................................................................................. 49
T
1

T
1


3.3.2.1. Cơ sở tính tốn .........................................................................................49
T
1

T
1

Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


4
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

3.3.2.2. Các ́u tớ ảnh hưởng đến Gradientt thấm của đập ................................50
T
1

T
1

3.4. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MÔ HÌNH MẶT CẮT ĐẬP CỦA BÀI TỐN .. 51
T
1

T

1

3.4.1. Lựa chọn mơ hình mặt cắt đập ....................................................................... 51
T
1

T
1

3.4.2. Lựa chọn chỉ tiêu hình học và giới hạn tính tốn ........................................... 52
T
1

T
1

3.4.2. Lựa chọn vật liệu nền, vật liệu đắp đập và lõi đập ......................................... 55
T
1

T
1

3.4.2.1. Lựa chọn nền đập .....................................................................................55
T
1

T
1


3.4.2.2. Lựa chọn vật liệu đắp đập và lõi đập .......................................................55
T
1

T
1

3.4.3. Sơ đồ tính thấm và các trường hợp tính tốn ................................................. 56
T
1

T
1

3.4.3.1. Sơ đờ tính thấm ........................................................................................56
T
1

T
1

3.4.3.2. Các trường hợp tính toán .........................................................................57
T
1

T
1

3.4.3.3. Điều kiện biên khi tính toán .....................................................................58
T

1

T
1

3.4.4. Tính tốn và phân tích kết quả ....................................................................... 58
T
1

T
1

3.4.4.1. Tính toán ..................................................................................................58
T
1

T
1

3.4.4.2. Phân tích kết quả tính toán .......................................................................62
T
1

T
1

3.5. THIẾT LẬP CÁC BẢNG TRA VÀ ĐỒ THỊ ĐỂ TÌM CÁC MẶT CẮT LÕI
HỢP LÝ................................................................................................................... 65
T
1


T
1

3.6. KẾT LUẬN ....................................................................................................... 71
T
1

T
1

CHƯƠNG 4 ..............................................................................................................72
T
1

T
1

ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH ....................................................72
T
1

T
1

HỒ CHỨA NƯỚC LANH RA TỈNH NINH THUẬN .............................................72
T
1

T

1

4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH HỒ CHỨA NƯỚC LANH RA ..... 72
T
1

T
1

4.1.1. Vị trí địa lý ..................................................................................................... 72
T
1

T
1

4.1.2. Nhiệm vụ công trình ....................................................................................... 72
T
1

T
1

4.1.3. Các chỉ tiêu thiết kế ........................................................................................ 73
T
1

T
1


4.1.3.1. Cấp công trình ..........................................................................................73
T
1

T
1

4.1.3.2.Tiêu chuẩn thiết kế ....................................................................................73
T
1

T
1

4.1.3.3.Tổng hợp các thông số kỹ thuật chủ yếu của công trình ..........................73
T
1

T
1

4.1.4. Đặc điểm địa chất tuyến đập và các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đắp đập ........ 75
T
1

T
1

4.1.4.1. Địa chất tuyến đập chính .........................................................................75
T

1

T
1

4.1.4.2. Chỉ tiêu cơ lý các bãi vật liệu đất đắp ......................................................78
T
1

T
1

4.1.5. Biện pháp xử lý nền đập chính và hình thức đập chính ................................. 80
T
1

Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

T
1

Cao học khóa 16


5
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

4.2.THIẾT KẾ MẶT CẮT LÕI CHỚNG THẤM DỰA VÀO ĐỒ THỊ NGHIÊN

CỨU ......................................................................................................................... 81
T
1

T
1

4.3. TÍNH TOÁN THẤM VỚI MẶT CẮT ĐÃ CHỌN ............................................ 84
T
1

T
1

CHƯƠNG 5 ..............................................................................................................86
T
1

T
1

5.1. KẾT LUẬN ....................................................................................................... 86
T
1

T
1

5.2. NHỮNG TỒN TẠI VÀ HẠN CHẾ ................................................................... 87
T

1

T
1

5.3. KIẾN NGHỊ ....................................................................................................... 88
T
1

T
1

TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................89
T
1

T
1

PHỤ LỤC ..................................................................................................................91
T
1

T
1

Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16



6
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Thống kê một số đập VLĐP ở nước ta.....................................................13
Bảng 1.2: Độ vượt cao của tường chống thấm so với MNDBT...............................24
Bảng 3.1: Thống kê thơng số hình học một số đập VLĐP đã xây dựng..................52
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu của nền đập dùng để tính tốn.............................................55
Bảng 3.3: Chỉ tiêu các vật liệu đắp đập dùng để tính tốn.......................................56
Bảng 3.4: Bảng kết quả tính toán gradient và lưu lượng thấm với các tổ hợp
M TL , M loi và tỷ lệ K đ /K l ...........................................................................60
R

R

R

R

R

R

R

R


Bảng 3.5: Quan hệ giữa tỷ lệ hệ số thấm K đ / K l với gradient
R

R

R

R

thấm J xy khi M loi =0,2.............................................................................62
R

R

R

R

Bảng 3.6: Quan hệ giữa mái mặt cắt lõi chống thấm với gradient thấm J xy
R

R

khi tỷ lệ hệ số thấm K đ /K l =50...............................................................63
R

R

R


R

Bảng 3.7: Quan hệ giữa mái thượng lưu đập với gradient thấm J xy của các
R

R

mặt cắt lõi chống thấm...........................................................................64
Bảng 3.8: Quan hệ mái mặt cắt lõi chống thấm với gradient thấm
với M TL =3,0...........................................................................................66
R

R

Bảng 3.9: Quan hệ mái mặt cắt lõi chống thấm với gradient thấm.
với M TL =3,25..........................................................................................68
R

R

Bảng 3.10: Quan hệ mái mặt cắt lõi chống thấm với gradient thấm
với M TL =3,50.........................................................................................69
R

R

Bảng 3.11: Quan hệ mái mặt cắt lõi chống thấm với lưu lượng thấm
với M TL =3,0...........................................................................................70
R


R

Bảng 4.1: Tổng hợp các thông số kỹ thuật chủ yếu của công trình .........................73
Bảng 4.2: Chỉ tiêu cơ lý của nền đập chính.............................................................78
Bảng 4.3: Bảng thống kê trữ lượng các mỏ vật liệu................................................79
Bảng 4.4: Bảng các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp từ các mỏ........................................80
Bảng 4.5: Bảng các chỉ tiêu cơ lý của nền và đất đắp đập chính.............................81
Bảng 4.6: Bảng các kích thước cơ bản của đập chính hồ Lanh Ra..........................81
Bảng 4.7: Kết quả tính gradient thấm theo cách tra biểu đờ quan hệ.....................83
Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


7
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Đập thủy điện Hịa Bình và đập thủy điện Đa Mi (đập đá đổ,
lõi giữa)……………………………………………………………..........15
Hình 1.2: Đập thủy điện Thác Bà (đá đổ, lõi giữa)………………………...............15
Hình 1.3: Đập chính hồ Gị Miếu (Thái Ngun) và đập hồ sơng Sắt
(Ninh Thuận)..............................................................................................16
Hình 1.4: Cấu tạo của đập VLĐP.............................................................................18
Hình 1.5: Vị trí tường chống thấm trong thân đập....................................................22
Hình 1.6: Nối tiếp thiết bị chống thấm và nền..........................................................23
Hình 1.7: Tường nghiêng chống thấm bằng chất dẻo...............................................25
Hình 1.8: Mặt cắt đập đá đổ dùng bản mặt bê tông chống thấm..............................26

Hình 1.9: Sân trước kết hợp tường nghiêng chống thấm..........................................27
Hình 1.10: Cừ chống thấm........................................................................................28
Hình 2.1: Biến đổi hệ số thấm trong đất không bão hòa...........................................37
Hình 2.2: Biến thiên thấm trong đất khơng bão hòa (khơng đờng nhất
và dị hướng)..............................................................................................39
Hình 2.3: Dịng thấm một hướng trong mơi trường đất............................................40
Hình 2.4: Minh họa mặt hàm xấp xỉ H của phần tử..................................................43
Hình 3.1: Mặt cắt đập minh họa................................................................................53
Hình 3.2: Mơ hình mặt cắt đập tính tốn..................................................................55
Hình 3.3: Lưới phần tử và điều kiện biên khi tính toán thấm qua đập.....................58
Hình 3.4: Trường hợp Kđ/Kl=10, mái lõi m l =0,25, kết quả tính được J=0,895......59
R

R

Hình 3.5: Trường hợp Kđ/Kl=30, mái lõi m l =0,25 kết quả tính được J=0,848.......59
R

R

Hình 3.6: Trường hợp Kđ/Kl=10, mái lõi m l =0,50 kết quả tính được J=0,624.......59
R

R

Hình 3.7: Trường hợp Kđ/Kl=30, mái lõi m l =0,50 kết quả tính được J=0,564.......59
R

R


Hình 3.8: Biểu đồ quan hệ giữa tỷ lệ hệ số thấm K đ K l với gradient thấm J xy khi
R

R

R

R

R

R

mặt cắt lõi chống thấm không đổi (M loi = 0,20).......................................63
R

R

Hình 3.9. Biểu đồ quan hệ giữa các mặt cắt lõi chống thấm với gradient thấm J xy
R

khi tỷ lệ hệ số thấm K
Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

R

đ/
R

Kl

R

R

khơng đởi

(K đ /
R

R

R

Kl
R

R

Cao học khóa 16

=


8
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

50).................................64
Hình 3.10: Biểu đờ quan hệ giữa mái thượng lưu đập M TL với gradient thấm J xy

R

R

R

R

của các mặt cắt lõi chống thấm ..............................................................65
Hình 3.11: Biểu đồ quan hệ giữa hệ số mái của mặt cắt lõi chống thấm (M loi )
R

R

và gradient (J xy ) tại vị trí đường bão hòa ra khỏi lõi khi M tl = 3,00........67
R

R

R

R

Hình 3.12: Biểu đồ quan hệ giữa hệ số mái của mặt cắt lõi chống thấm (M loi )
R

R

và gradient (J xy ) tại vị trí đường bão hòa ra khỏi lõi khi M tl = 3,25……68
R


R

R

Hình 3.13: Biểu đồ quan hệ giữa hệ số mái mặt cắt lõi chống thấm

R

(M loi ) và
R

R

gradient
(J xy ) tại vị trí đường bão hòa ra khỏi lõi khi M tl = 3,50………………...69
R

R

R

R

Hình 3.14: Biểu đồ quan hệ giữa tỷ lệ K đ / K l và lưu lượng thấm (q)ứng với các giá
R

R

R


R

trị hệ số mái của mặt cắt lõi chống thấm khi M tl = 3,00………………..70
R

R

Hình 4.1. Mặt cắt đập chính hồ chứa nước Lanh Ra dùng trong tính tốn………...77
Hình 4.2: Kết quả tính gradient thấm hồ chứa nước Lanh Ra, ứng với mái lõi
M loi =0,5
R

R

tìm

được

Jxy=0,609……………………………………………83
Hình 4.3: Lưới phần tử hữu hạn trong tính toán gradient thấm đập chính hồ chứa
nước Lanh Ra……………………………………………………………84
Hình 4.4: Kết quả tính tốn gradient và lưu lượng thấm mặt cắt đập chính hồ chứa
nước Lanh Ra……………………………………………………………84

Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16



9
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

CÁC KÝ HIỆU
VLĐP:

Vật liệu địa phương

V:

Tốc độ thấm (Vận tốc thấm)

J:

Gradient thủy lực

Jxy:

Gradient theo phương xy

[j]:

Gradient cho phép

q:

Lưu lượng thấm đơn vị


∆H:

Độ chênh lệch cột nước

K:

Hệ số thấm

Kđ:

Hệ số thấm của đập

Kl:

Hệ số thấm của lõi chống thấm

R

R

R

R

M TL :

Hệ số mái thượng lưu

M loi :


Hệ số mái lõi chống thấm

δ:

Chiều dày trung bình lõi chống thấm

δ1:

Chiều dày đỉnh lõi chống thấm

δ2:

Chiều dày đáy lõi chống thấm

MNTL:

Mực nước thượng lưu

MNHL:

Mực nước hạ lưu

CTĐĐ:

Cao trình đỉnh đập

B:

Chiều rộng đỉnh đập


R

R

R

R

Hđ:

Chiều cao đập

Hl:

Chiều cao lõi

R

R

R

R

Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


10

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Đập vật liệu địa phương (VLĐP) thường được ưu tiên lựa chọn là do loại đập
này phù hợp với các loại địa chất nền mà loại đập khác không xây dựng được , khả
năng cơ giới hóa cao trong thi công dẫn đến đa số trường hợp có giá thành hạ , mang
lại hiệu quả kinh tế cao . Ngày nay, nhờ sự phát triển của nhiều ngành khoa học như
cơ học đất, địa chất cơng trình, địa chất thuỷ văn, thủy văn, lý thuyết thấm, ứng suất
biến dạng, vật liệu... cũng như việc ứng dụng các biện pháp thi công tiên tiến sử
dụng các thiết bị hiện đại, ứng dụng rộng rãi cơ giới hố trong thi cơng cho nên đập
đất càng có xu hướng phát triển mạnh mẽ, có thể xây dựng được cả trong những
điều kiện địa chất phức tạp. Kết cấu đập VLĐP có thể gồm nhiều khối có các chỉ
tiêu cơ lý khác nhau , để tận dụng được các bãi vật liệu có sẵn tại địa phương … Do
các đặc tính ưu việt của đập đất nên đập VLĐP ngày càng được phổ biến rộng rãi ở
nước ta cũng như trên thế giới.
Tuy nhiên trong những năm gần đây do việc khan hiếm về vật liệu đất đặc bi ệt
là đất sét có tính thấm n hỏ nên trong quá trình thiết kế đập

VLĐP thường là đập

gồm nhiều khối. Khối thượng và hạ lưu thường là vật liệu có tính thấm lớn và có lõi
chống thấm bằng vật liệu đất có hệ số thấm nhỏ ở giữa . Do vậy sẽ có sự thay đổi về
đường bão hòa trong thân đập tại nơi tiếp giáp giữa vật liệu có tính thấm lớn và nhỏ.
Ngoài ra, vật liệu đất có tính khơng đồng nhất khó kiểm sốt về chất lượng của
lõi chống thấm nên việc lựa chọn mặt cắt lõi chống thấm hợp lý đảm bảo công trình
làm việc an tồn và kinh tế là đề tài có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn cao.

1.2. MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1.2.1. Mục đích của đề tài
- Nghiên cứu, lựa chọn kích thước tường lõi chống thấm trong thân đập VLĐP
ứng với các chỉ tiêu cơ lý (ϕ, C, K…), đặc biệt là hệ số thấm K của vật liệu đất đắp
đập và vật liệu đắp lõi chống thấm khác nhau.
- Thiết lập các quan hệ giữa các yếu tố trên với kích thước của lõi chống thấm
dưới dạng bảng biểu, đồ thị để người sử dụng có thể tra cứu một cách dễ dàng, phục
Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


11
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

vụ cho thiết kế, vận hành cơng trình được an toàn.
1.2.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Khảo sát, đánh giá tình hình các đập VLĐP có sử dụng thiết bị lõi chống
thấm.
- Tổng quan các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của hệ số thấm đến ổn định
của đập VLĐP.
- Tính tốn thấm với các hệ số thấm khác nhau của tường lõi trong thân đập với
hệ số thấm của đất đắp đập. Trên cơ sở đó lập các quan hệ dưới dạng bảng biểu
hoặc đồ thị để lựa chọn kích thước lõi chống thấm hợp lý cho đập VLĐP.
- Tính tốn áp dụng cho đập chính hồ chứa nước Lanh Ra tỉnh Ninh Thuận
1.3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU


- Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết về tính thấm
- Nghiên cứu các giải pháp chống thấm cho thân đập
- Thu thập tài liệu thực tế các cơng trình tương tự đã được xây dựng.
- Sử dụng phương pháp số để tính thấm cho các trường hợp khác nhau.
- Tính tốn điển hình
1.4. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN

Chương 1: Tổng quan về tình hình xây dựng đập ở Việt Nam và các biện pháp
chống thấm.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
Chương 3: Nghiên cứu tính tốn thấm cho bài tốn điển hình
Chương 4: Ứng dụng tính tốn cho cơng trình hồ chứa nước Lanh Ra tỉnh Ninh
Thuận
Chương 5: Kết luận và kiến nghị
Các tài liệu tham khảo
Các phụ lục tính tốn kèm theo

Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


12
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA
PHƯƠNG Ở VIỆT NAM VÀ CÁC BIỆN PHÁP CHỐNG THẤM.


1.1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở
VIỆT NAM

Đập vật liệu địa phương (VLĐP) là một loại đập xây dựng bằng các vật liệu địa
phương sẵn có trong vùng như: sét, á sét, á cát, cát, cuội, sỏi…Đập có cấu tạo đơn
giản, vững chắc có khả năng cơ giới hóa cao khi thi cơng và trong đa số các trường
hợp có giá thành hạ nên là loại đập được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các nước
trong đó có Việt Nam.
Ngày nay, nhờ sự phát triển của nhiều ngành khoa học như cơ học đất, lý luận
thấm, địa chất thủy văn và địa chất cơng trình v.v… cũng như việc ứng dụng rộng
rãi cơ giới hóa và thủy cơ hóa trong thi cơng cho nên đập VLĐP càng có xu hướng
phát triển mạnh mẽ.
Với nhịp độ phát triển kinh tế của đất nước, cũng như tốc độ phát triển của
ngành thủy lợi, năng lượng như hiện nay, chắc chắn rằng trong tương lai các đập
VLĐP ở các cơng trình đầu mối thủy lợi, thủy điện sẽ còn được xây dựng nhiều hơn
nữa ở nước ta.
Đặc điểm chính của các đập VLĐP là thường xuyên chịu áp lực nước tĩnh và
động. Qua phân tích sự làm việc và tổng kết các cơng trình đã được xây dựng, khai
thác và vận hành người ta nhận thấy rằng các cơng trình thủy lợi, thủy điện như các
đập VLĐP là loại cơng trình có nhiều vấn đề kỹ thuật hơn cả. Sự có mặt thường
xuyên của dòng thấm trong thân và nền của chúng đã dẫn đến sự tăng kích thước
của mặt cắt ngang của chúng cũng như địi hỏi q trình thi cơng nghiêm ngặt, cho
nên giá thành cơng trình cao hơn rất nhiều giá thành các cơng trình khơng chịu tác
động của dịng nước. (ví dụ như các cơng trình kiến trúc trên mặt đất…).
Ở nước ta, đập đất - đá là loại công trình dâng nước phổ biến nhất khi xây dựng
những hồ chứa. Những hồ chứa nước đã xây dựng ở nước ta hầu hết là sử dụng đập
Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16



13
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

VLĐP, trong đó đập đất chiếm đại đa số. Một số đập VLĐP ở nước ta được thống
kê như bảng 1-1:
Bảng 1.1 Thống kê một số đập VLĐP ở nước ta
TT

Tên hồ

Tỉnh

Loại đập

hmax (m)

Năm hồn
thành

1

Khn Thần

Bắc Giang

Đất, đồng chất


26,00

1963

2

Đa Nhim

Lâm Đồng

Đất, đồng chất

38,00

1963

3

Suối Hai

Hà Tây

Đất, tường
nghiêng

24,00

1963


4

Thượng Tuy

Hà Tĩnh

Đất, đồng chất

25,00

1964

5

Cẩm Ly

Quảng Bình

Đá xếp, tường
nghiêng

30,00

1965

6

Tà Keo

Lạng Sơn


Đất, đồng chất

35,00

1972

7

Cấm Sơn

Bắc Giang

Đất, hỗn hợp

42,50

1974

8

Vực Trống

Hà Tĩnh

Đất

22,80

1974


9

Đồng Mô

Hà Tây

Đất, hỗn hợp

21,00

1974

10

Tiên Lang

Quảng Bình

Đất

32,30

1978

11

Núi Cốc

Thái Ngun


Đất

26,00

1978

12

Pa Khoang

Lai Châu

Đất

26,00

1978

13

Thác Bà

n Bái

Đá đổ, lõi giữa

45,0

14


Hịa Bình

Hịa Bình

Đá đổ, lõi giữa

128,00

1994

15

Kẻ Gỗ

Hà Tĩnh

Đất

37,50

1979

16

n Mỹ

Thanh Hố

Đất


25,00

1980

17

n Lập

Quảng Ninh

Đất/ Đá

40,00

1980

18

Vĩnh Trinh

Quảng Nam

Đất

23,00

1980

19


Liệt Sơn

Quảng Ngãi

Đất

29,00

1981

20

Phú Ninh

Quảng Nam

Đất

39,40

1982

21

Sơng Mực

Thanh Hố

Đất


33,40

1983

Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


14
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

TT

Tên hồ

Tỉnh

Loại đập

hmax (m)

Năm hồn
thành

22


Quất Động

Quảng Ninh

Đất

22,60

1983

23

Xạ Hương

Vĩnh Phúc

Đất

41,00

1984

24

Hồ Trung

Đà Nẵng

Đất


26,00

1984

25

Hội Sơn

Bình Định

Đất

29,00

1985

26

Dầu Tiếng

Tây Ninh

Đất

28,00

1985

27


Biển Hồ

Gia Lai

Đất

21,00

1985

28

Núi Một

Bình Định

Đất

30,00

1986

29

Vực Trịn

Quảng Bình

Đất


29,00

1986

30

Tuyền Lâm

Lâm Đồng

Đất

32,00

1987

31

Đá Bàn

Khánh Hồ

Đất

42,50

1988

32


Khe Tân

Quảng Nam

Đất

22,40

1989

33

Kinh Mơn

Quảng Trị

Đất

21,00

1989

34

Khe Chè

Quảng Ninh

Đất


25,20

1990

35

Phú Xn

Phú n

Đất

23,70

1996

36

Gị miếu

Thái ngun

Đất

30,00

1999

37


Cà Giây

Ninh thuận

Đất

30,00

1999

38

Đa Mi

Lâm ĐồngBình Thuận

Đá đổ, lõi giữa

72,00

2001

39

Yaly

Gia Lai

Đá đổ, lõi giữa


75,00

2002

40

Sông Hinh

Phú Yên

Đất

50,00

2000

41

Trà Co

Ninh Thuận

Đất

21,5

42

Cho Mo


Ninh Thuận

Đất

22,86

43

Lanh Ra

Ninh Thuận

Đất

24,9

44

Sông Sắt

Ninh thuận

Đất

29,00

2007

45


Sông Sào

Nghệ An

Đất

30,00

đang xây
dựng

Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

đang xây
dựng
đang xây
dựng
đang xây
dựng

Cao học khóa 16


15
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

TT


Tên hồ

Tỉnh

Loại đập

hmax (m)

Năm hồn
thành

46

Hà Động

Quảng Ninh

Đất

30,00

2009

47

Tả Trạch

Quảng Bình

Đất + đá


60,0

48

Ngàn Trươi

Hà Tĩnh

Đất + đá

53,9

đang xây
dựng
đang xây
dựng

Dưới đây là một số hình ảnh đập VLĐP đã được xây dựng ở nước ta, xem hình
1.1 đến hình 1.3.

Hình 1.1: Đập thủy điện Hịa Bình và đập thủy điện Đa Mi (đập đá đổ, lõi giữa)

Hình 1.2: Đập thủy điện Thác Bà (đá đổ, lõi giữa)

Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16



16
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Hình 1.3: Đập chính hồ Gị Miếu (Thái Ngun) và đập hồ sông Sắt (Ninh Thuận)
Do đặc điểm về địa hình, địa chất, vật liệu xây dựng, phương tiện thi công …
của nước ta, trong tương lai đập VLĐP cịn có triển vọng phát triển rộng rãi hơn
nữa. Sở dĩ trong những năm gần đây đập VLĐP đang phát triển với một tốc độ
nhanh chóng như vậy và hiện có xu hướng phát triển hơn nữa về số lượng cũng như
quy mơ cơng trình là do nhiều ngun nhân, trong đó có những nguyên nhân chủ
yếu sau:
Yêu cầu chất lượng của nền đối với đập VLĐP không cao lắm so với những loại
khác. Đập VLĐP hầu như có thể xây dựng với bất kỳ điều kiện địa hình, địa chất và
khí hậu nào. Những vùng có động đất cũng có thể xây dựng được đập VLĐP. Ưu
điểm này rất cơ bản, bởi vì càng ngày những tuyến hẹp, có địa chất thích hợp cho
các loại đập bê tơng càng ít cho nên các nước dần dần đi vào khai thác các tuyến
rộng, nền yếu, chỉ thích hợp cho sử dụng bằng vật liệu tại chỗ.
Với những thành tựu nghiên cứu trong lĩnh vực cơ học đất, lý luận thấm, trạng
thái ứng suất cùng với sự phát triển của công nghiệp dẻo làm vật liệu chống thấm,
người ta có thể sử dụng được tất cả mọi loại đất đá hiện có ở vùng xây dựng để đắp
đập và mặt cắt đập ngày càng có khả năng co hẹp lại. Do đó giá thành cơng trình
ngày càng hạ thấp và chiều cao đập ngày càng được nâng cao.
Sử dụng phương pháp mới để xây dựng những màng chống thấm sâu trong nền
thấm nước mạnh. Đặc biệt dùng phương pháp phun các chất kết dính khác nhau như
xi măng sét vào đất nền. Có thể tạo thành những màng chống thấm sâu đến 200m.
Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16



17
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Có khả năng cơ giới hóa hồn tồn các khâu đào đất, vận chuyển và đắp đất với
những máy móc có cơng suất lớn do đó rút ngắn được thời gian xây dựng, hạ giá
thành cơng trình và hầu như dần dần có thể loại trừ hồn tồn lực lượng lao động
thủ công.
Giảm xuống đến mức thấp nhất việc sử dụng các loại vật liệu khan hiếm như sắt
thép, xi măng…và từ đó giảm nhẹ được các hệ thống giao thông mới và phương
tiện giao thông.
Do những thành tựu về nghiên cứu và kinh nghiệm xây dựng các loại cơng trình
tháo nước, đặc biệt là do việc phát triển xây dựng đường hầm mà giải quyết được
vấn đề tháo nước ngoài thân đập với lưu lượng lớn.
Xu hướng hiện nay trong thiết kế và xây dựng người ta thường dùng đập đất đá
hỗn hợp và đập bê tông bản mặt.
Đập đất đá hỗn hợp có ưu điểm trội hơn về đập đồng chất về việc tận dụng các
loại vật liệu ở công trường, nhất là các loại đất đào hố móng và có thể sử dụng đê
quai bằng đá ở hạ lưu để làm thân đập, làm cho giá thành cơng trình rẻ mà vẫn bảo
đảm các u cầu kỹ thuật nên loại đập này hiện đang có xu hướng phát triển mạnh,
nhất là khi cần xây dựng những đập cao.
1.2. CẤU TẠO CỦA ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG

Đập VLĐP là loại đập được xây dựng bằng các loại đất hiện có ở vùng công
trình như: sét, á sét, á cát, cát sỏi, cuội đá… Như các loại công trình thủy lợi khác ,
đập VLĐP có đặc điểm làm việc trong nước nên chịu

mọi tác dụng của nước như


tác dụng cơ học , hóa lý , thấm. Các bộ phận của đập được xác định dựa vào đặc
điểm làm việc của chúng . Đập VLĐP thường có các bộ phận sau đây : thân đập, vật
chống thấm (tường lõi, tường nghiêng, sân trước…), thiết bị thoát nước, thiết bị bảo
vệ mái đập…Sơ họa cấu tạo của đập VLĐP như hình 1.4.
1.2.1.Thân đập
Thân đập là bộ phận chủ yếu đảm bảo ổn định của đập và thường có

mặt cắt

ngang dạng hình thang, vật liệu đắp đập là đất hoặc đất đá hỗn hợp . Tùy theo tình
hình vật liệu đắp mà có các phương án bố trí kết cấu thân đập khác nhau. Có thể đắp
Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


18
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

đờng chất mợt loại vật liệu , có thể kết hợp giữa đất và các loại vật liệ u khác. Tuy
nhiên đất đắp thân đập không dùng loại chứa muối clorua hay sunfat

clorua trên

5%, muối sunfat trên 2% theo khối lượng hoặc đất có chứa muối hữu cơ chưa phân
giải với hàm lượng trên 5% theo khối lượng hay phân giải hoà n toàn ở trạng thái
không định hình với hàm lượng trên 8% theo khối lượng. Khi sử dụng đất có muối

hòa tan hoặc chất hữu cơ quá quy định trên phải có luận chứng chắc chắn hoặc phải
có biện pháp cơng trình xử lý thích đáng.
Líp b¶o vệ mái hạ lưu

Lớp bảo vệ mái thượng lưu
Thân đập

Thiết bị
chống thấm

Thiết bị tiêu nước

Thân đập
cát lọc
thảm cát

Hỡnh 1.4: Cõu tạo của đập VLĐP
1.2.2. Vật chống thấm
Thiết bị chống thấm trong đập VLĐP có nhiệm vụ :
- Giảm lưu lượng thấm qua đập và công trình nói chung;
- Hạ thấp đường bão hòa trong thân đập để nâng cao độ ổn đị nh của mái dốc hạ
lưu;
- Giảm gradient thấm do đó tránh được hậu quả biến dạng đất do thấm như xói
ngầm, xói tiếp xúc hay đùn đất...
Trong thân đập, vật chống thấm được làm dưới dạng l õi giữa, tường nghiêng và
sân trước b ằng các vật liệu ít thấm nước như (đất sét, đất á sét , bê tông, đôi khi là
đất á cát hoặc than bùn ) hoặc bằng các kết cấu không phải là đất

, kiểu màn g và


tường chống thấm (như tường bê tông và bê tông cốt thép ), bê tông nhựa đường ,
tường cừ kim loại , tường cừ bằng gỗ hay chất dẻo . Tuy nhiên khi chọn các bộ phận
chống thấm không phải là đất phải có lý do xác đáng , cân nhắc các giải pháp xử lý
chuyển tiếp, tiếp giáp hợp lý.
1.2.3. Thiết bị thoát nước
Thiết bị thoát nước là một bộ phận quan trọng của đập VLĐP có liên quan đến
sự làm việc ổn định của đập . Thiết bị thoát nước được đặt trong đập và nền với mục
đích sau:
Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


19
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

- Thu và thoát nước thấm qua đậ p và nền xuống hạ lưu một cách hiệu quả nhất
để tránh các biến dạng do thấm như xói ngầm, đùn đất, đẩy bục đất...
- Giảm nhỏ phạm vi tác động của dòng thấm , thông qua việc hạ thấp đường bão
hòa làm tăng ổn định của mái dốc hạ lưu đập;
- Đẩy nhanh quá trình cố kết của đất hạt sét hay đất bùn

, giảm áp lực kẽ rỗng

trong những khu vực cần thiết của thân đập và nền khi có động đất;
- Với thiết bị thoát nước bố trí ở đáy đập và nền

đập – nó còn có chức năng


giảm áp lực kẽ rỗng ở nền và thoát nước thấm có áp từ tầng thấm nước dưới nền có
lớp phủ bên trên là đất không thấm.
Tùy theo chức năng và nhiệm vụ thoát nước , có những loại thiết bị tiêu thoát
nước sau:
Thiết bị tiêu nước thân đập;
Thiết bị tiêu nước nền đập;
Thiết bị tiêu nước mái đập.
Cấu tạo của thiết bị tiêu nước gồm hai bộ phận

: thu nước và thoát nước . Bộ

phận thu nước làm dưới dạng tầng lọc ngượ c bằng các lớp vật liệu không dính như
vải lọc, cát, sỏi, cuội hoặc đá dăm . Bộ phận thoát nước được làm bằng các vật liệu
có hệ số thấm lớn như đá đổ, đá tảng hoặc các ống thoát nước....
1.2.4. Thiết bị bảo vệ mái
Chủ yếu có tác dụng chống xói lở do sóng , phòng ngừa các tác hại do nhiệt độ
thay đổi, do mưa, gió, hoạt đợng của cơn trùng hoặc các đợng vật sống trong môi
trường hang hốc…
Để bảo vệ mái đập thượng lưu thường sử dụng các kết cấu gia cố khác nhau
như đá đổ, đá lát khan (không có vữa xây ), tấm bê tông , bê tông cốt thép , bê tông
nhựa... Phạm vi gia cố mái đập thượng lưu được phân thành 2 vùng:
Giới hạn trên của lớp gia cố cơ bản là từ mực nước dâng bình thường
(MNDBT) cộng với chiều cao sóng leo (h l ) và độ dâng (∆h) của mực nước tĩnh do
R

R

đà gió, nhưng không thấp hơn mực nước dâng gia cường


(MNGC) hay mực nước

kiểm tra (MNKT). Phía trên lớp gia cố cơ bản là lớp gia cố nhẹ kéo đến đỉnh đập.
Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


20
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Giới hạn dưới của lớp gia cớ cơ bản lấy thấp hơn mực nước thấp nhất trong hồ
chứa (thông thường là mực nước chết – MNC) một đại lượng bằng độ sâu phân giới
(h k ) hoặc bằng 2h 1% , trong đó h 1% là chiều cao sóng ứng với tần su ất 1%. Dưới lớp
R

R

R

R

R

R

gia cố cơ bản làm gia cố nhẹ (cấu tạo như tầng lọc ngược) tới độ sâu 3h so với MNC.
Mái đập hạ lưu được gia cố để bảo vệ chống xói lở do nước mưa . Riêng phần

chân mái đập đất ở khu vực lòng sông còn được gia cố để chống sạt lở do sóng và
ảnh hưởng của mực nước hạ lưu . Phần gia cố ở đây thường được kết hợp với vật
thoát nước của đập . Mái hạ lưu đập đất được gia cố bằng một trong hai hình thức
sau: phủ một lớp đá dăm hoặ

c cuội sỏi dầy 20cm hoặc phủ mợt lớp đ ất màu

(khoảng 5÷10cm) rời trồng cỏ. Với đập đá đổ hoặc đập đất có mái dốc bằng vật liệu
thô thì không cần có lớp bảo vệ bên trên . Với đập bằng đất sét hay hạt đất lớn (đất
cát) trước khi trồng cỏ cần rải một lớp đất màu.
1.3. MỘT SỐ SỰ CỐ DO BIẾN DẠNG THẤM QUA THÂN ĐẬP GÂY RA
Trong thân và nền đập, những vùng có khả năng xảy ra biến dạng thấm nguy
hiểm là nơi dòng thấm đi ra bề mặt đất và nơi tiếp xúc giữa các loại đất có tính chất
khác nhau. Mặt tiếp xúc có thể nằm ngang, thẳng đứng hoặc nghiêng. Hướng
chuyển động của dòng thấm có thể trùng với mặt tiếp xúc hoặc vng góc với mặt
tiếp xúc. Những biến dạng đối với môi trường đất do dịng thấm gây ra có thể là:
Xói ngầm: q trình di chuyển hoặc cuốn trơi các hạt đất cỡ nhỏ ra khỏi lớp đất
dưới tác dụng của dòng thấm. Nếu trong đất chứa các muối hịa tan thì có thể xảy ra
xói ngầm hóa học.
Đẩy bục hay gọi là đùn đất: sự phá hủy lớp đất phủ bên trên kéo theo hiện
tượng mang cả một khối lượng đất ra khỏi vị trí của nó. Hiện tượng đẩy bục thường
xảy ra ở mái hạ lưu của đập đất nơi có dịng thấm tập trung ra hạ lưu.
Xói tiếp xúc dọc: sự phá hủy đất ở vùng tiếp giáp với vật liệu cỡ hạt lớn hơn do
tác dụng của dòng thấm hướng dọc theo bề mặt tiếp xúc.
Đùn đất tiếp xúc: hiện tượng phá hủy đất hạt nhỏ ở vùng tiếp xúc và cuốn trôi
hạt nhỏ qua kẽ hổng của đất hạt lớn do tác dụng của dòng thấm hướng vng góc

Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16



21
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

với bề mặt tiếp xúc.
Bồi lấp hay lắng đọng: q trình các hạt đất cỡ nhỏ bị dịng thấm mang theo
tích tụ lại ở kẽ hổng của khối đất cỡ hạt lớn hơn.
Tách lớp: hiện tượng tách bóc các hạt và nhóm hạt đất sét ở trên các kẽ hổng
của lớp lọc dưới tác dụng của dòng thấm đi từ phía lớp lọc qua lớp đất sét.
Tất cả những biến dạng thấm kể trên (hoặc tổ hợp các biến dạng) đều nguy
hiểm, vì nó có thể gây ra phá hủy từng bộ phận riêng hay tồn bộ cơng trình.
1.4. MỘT SỐ GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM CHO ĐẬP VLĐP

Đặc điểm của đập VLĐP là tận dụng vật liệu tại vùng xây dựng cơng trình để
đắp đập như đá, đất đá hỗn hợp…để giảm giá thành, phần nhiều những vật liệu này
có tính chống thấm khơng cao. Ngồi ra, do u cầu nền khơng cao, đập có thể
được xây dựng trên những nền có hệ số thấm lớn. Trong những trường hợp trên, cần
phải có một số giải pháp chống thấm cho thân và nền đập để hạn chế lưu lượng
thấm, hạ thấp đường bão hoà trong thân đập , tăng độ ổn định mái và đề phòng các
hiện tượng biến dạng của đất dưới tác dụng của dòng thấm
thấm trong thân và nền đập thường dưới dạng tường nghiêng

. Các hình thức chống
, lõi giữa, sân trước,

tường răng, màng xi măng, màng sét hoặc các loại khác.
Vật liệu làm thiết bị chống thấm cho thân và nền đập có thể là loại dẻo như sét,

á sét, than bùn, nhựa đường, các loại chất dẻo hoặc loại cứng như kim loại, bê tông
cốt thép, gỗ…Tuy nhiên, phổ biến nhất vẫn là vật liệu dẻo. Vật liệu chống thấm chỉ
hiệu quả khi hệ số thấm của vật liệu chống thấm lớn hơn hệ số thấm của vật liệu
thân, nền đập 50 lần trở lên.
1.4.1. Thiết bị chống thấm cho thân đập
Với đập VLĐP, thiết bị chống thấm thường là hình thức tường nghiêng nằm
dọc theo mái dốc thượng lưu hoặc tường lõi có thể nằm ở tim đập, hay dịch về phía
thượng lưu (xem hình 1.5). Đập có tường nghiêng đặt ở sát mái thượng lưu có ưu
điểm hạ thấp đường bão hoà xuống rất nhanh, làm cho phần lớn thân đập được khơ
ráo làm tăng tính ổn định của mái hạ lưu. Tuy nhiên, khi nằm sát mái tự nhiên,
tường nghiêng chịu ảnh hưởng trực tiếp của các phá hoại do thời tiết, do vậy dễ bị
Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


22
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

hư hại hơn.
1.4.1.1. Đập chớng thấm bằng tường lõi mềm
Rất nhiều đập VLĐP sử dụng thiết bị chống thấm là tường lõi mềm như đập
Hồ Bình, đập Thuận Ninh, đập Yali, đập Thanh Lanh…Thiết bị tường lõi chống
thấm mềm đặt trong thân đập có ưu điểm rõ rệt như chống chấn động tốt, lún dễ
đều.

a) T­êng chèng thÊm n»m giữa đập


b) Tường chống thấm nằm lệch phía thượng lưu

c) Tường chống thấm nằm ở biên mái thượng lưu

Hỡnh 1.5: Vị trí tường chống thấm trong thân đập
Theo cấu tạo, bề dày đỉnh tường lõi đắp bằng đất sét hoặc đất sét pha không nên
nhỏ hơn 0,8m. Độ dày chân tường không được nhỏ hơn 1/10 cột nước, nhưng phải
bảo đảm ≥ 2m. Nếu tường lõi đắp bằng đất có hàm lượng sét lớn không lợi cho thi
công và ổn định thì có thể giảm bớt kích thước tường lõi. Đối với đất ít dính, ví dụ
chỉ số dẻo < 15 ÷ 17, người ta dựa vào trị số gradient thấm cho phép [J] để tính bề
dày của tường.
Đỉnh tường lõi phải bảo đảm khơng cho nước phía thượng lưu vượt quá, đồng
thời phải cao hơn mực nước mao dẫn trong đất. Cao trình đỉnh tường lõi được xác
định dựa vào mực nước dâng bình thường trong hồ chứa với độ vượt cao d = (0,3 ÷
0,6)m, tuỳ theo cấp cơng trình. Trên đỉnh tường có đắp một lớp đất bảo vệ có độ
Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


23
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

dày đủ chống lại các ảnh hưởng xấu của thời tiết. Nếu đập có làm thêm tường chắn
sóng, người ta thường liên kết chặt tường chắn sóng với tường lõi.
Phải đặc biệt lưu ý đến việc liên kết giữa tường lõi và nền. Độ cắm sâu của
tường lõi vào nền đất chặt, ít thấm nước phải lớn hơn từ 0,5m ÷ 1,25m. Bộ phận nối
tường lõi và nền đá phải làm rất cẩn thận với các hình thức như đế răng, hoặc tường

răng cắm sâu vào khối đá tốt 0,6 ÷ 1,2m. Những chi tiết cấu tạo nối tiếp tường lõi
và nền đá được trình bày trong hình 1.6. Tường lõi trong đập đá hoặc vật liệu hỗn
hợp thường có lớp chuyển tiếp ở mái thượng và hạ lưu.

Hình 1.6: Nối tiếp thiết bị chống thấm và nền
1.4.1.2. Đập có tường nghiêng mềm
Tường nghiêng đặt ở sát mái thượng lưu đập có ưu điểm hạ thấp đường bão hồ
xuống rất nhanh, làm cho đại bộ phận đất thân đập được khơ ráo và tăng thêm tính
ổn định của mái hạ lưu. Tường nghiêng có thể đắp bằng đất sét, đất thịt hoặc bêtông
đất sét, v.v...
Bề dày tường nghiêng tăng từ trên xuống dưới và phụ thuộc vào yêu cầu cấu tạo
và gradient thuỷ lực của đất đắp tường. Bề dày đỉnh tường không nên nhỏ hơn
0,8m. Bề dày chân tường không nhỏ hơn H/10 (H là cột nước tác dụng) và khơng
nên nhỏ hơn 2 ÷ 3 m. Độ vượt cao của đỉnh tường nghiêng trên mực nước dâng bình
Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


24
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

thường phụ thuộc vào cấp cơng trình và được tra theo bảng 1.2. Đỉnh tường không
được thấp hơn mực nước tĩnh gia cường.
Bảng 1.2: Độ vượt cao của tường chống thấm so với MNDBT

Loại tường


Độ vượt cao của tường chống thấm (m) trên mực nước dâng
bình thường tuỳ cấp cơng trình
Cấp I

Cấp II

Cấp III

Cấp IV và V

Tường nghiêng

0.8

0.7

0.6

0.5

Tường lõi

0.6

0.5

0.4

0.3


Trên mặt tường nghiêng cần phủ một lớp bảo vệ đủ dày (khoảng 1m) để tránh
mưa nắng, nhiệt độ... Độ dốc mái tường nghiêng phải đảm bảo lớp bảo vệ ổn định
không bị trượt trên mặt tường. Giữa lớp bảo vệ và tường nghiêng phải bố trí tầng
lọc ngược. Trong quá trình thiết kế và thi cơng cũng như tường lõi, phải đảm bảo
tường nghiêng được liên kết tốt với nền, có thể tạo các răng cưa để tăng liên kết
giữa tường và nền.
1.4.1.3. Đập chống thấm bằng vật liệu dẻo
Ngày nay, với sự phát triển của cơng nghiệp hố chất, đặc biệt là sự tiến bộ của
việc sản xuất chất dẻo, nhiều nước phát triển đã sử dụng chất dẻo để làm vật chống
thấm cho cơng trình thuỷ lợi nói chung và cho đập VLĐP nói riêng. Để dễ dàng sửa
chữa, chất dẻo làm vật chống thấm cho đập thuờng có dạng tường nghiêng và vật
liệu chất dẻo thường sản xuất dưới dạng dải hoặc tấm. Kết cấu tường nghiêng bằng
chất dẻo thường có hai dạng:
Đặt những tấm hoặc dải chất dẻo lên trên một tầng đệm trên mái dốc và bảo bệ
bằng một lớp phủ.
Đặt chất dẻo vào giữa hai bản bê tông dọc theo mái dốc.
Kết cấu chi tiết tường nghiêng bằng chất dẻo đặt trực tiếp lên tầng đệm trên mái
dốc có dạng như hình 1.7

Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16


25
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Xây dựng công trỡnh thy

a)


b)
1

c)

1
3

2

3

2

4

a) Tại đỉnh đập;
1: Đá gia cố
4: Tầng đệm

1
3

2

4

b) Trên mái dốc;
2: Lớp đất quá độ

5: Bê tông đổ đợt đầu

6

4

5
c) Gối tựa ở đáy
3: Màng chất dẻo
6: Bê tông đổ đợt sau

Hỡnh 1.7: Tng nghiờng chng thm bng chất dẻo
Để tăng độ ổn định cho tấm chất dẻo trên mái dốc, ở đỉnh thường xếp tấm chất
dẻo có dạng dích dắc (xem hình 1.7a), cịn ở gối tựa đáy cũng cần giữ tấm chất dẻo
giữa hai khối bê tông mà mặt tiếp xúc của chúng cũng không phẳng. Tường nghiêng
chất dẻo được đặt trên một tầng đệm hạt lớn như cát lớn pha cuội sỏi và mặt ngoài
được bảo hộ bằng một lớp đất quá độ rồi mới gia cố đá. Để cho tường nghiêng hoạt
động tốt, vật liệu làm tầng đệm cần phải lựa chọn cẩn thận.
1.4.1.4. Đập chống thấm bằng vật liệu cứng
Thiết bị chống thấm cứng thường được làm bằng bê tông, bê tông cốt thép, gỗ,
thép…Đập có thiết bị chống thấm bằng vật liệu cứng ít được sử dụng, ở Việt Nam
mới chỉ có đập Trà Vinh – Quảng Ninh có sử dụng tường lõi bê tơng để chống
thấm. Loại đập đất có thiết bị chống thấm cứng ít dùng, vì có nhiều nhược điểm là
cấu tạo phức tạp, dễ sinh nứt nẻ khi nhiệt độ thay đổi hoặc thân đập lún, giá thành
đắt. Gỗ vì khơng bền và kim loại vì q đắt nên rất ít được dùng. Khi có đá tại chỗ
và xét hợp lý có thể xây tường lõi chống thấm.
Tường lõi bằng bê tơng cốt thép có bề dày khá mỏng. Thường có hai hình thức
kết cấu lõi cứng: loại nguyên khối và loại có khớp nối. Lõi cứng nguyên khối nối
tiếp với nền bằng gối quay để khi lõi bị biến dạng có thể khơng gây nên hư hỏng.
Lõi cứng có khớp nối gồm nhiều bản nối tiếp nhau bằng những khớp nối gồm nhiều

bản nối tiếp nhau bằng những khớp nối ngang nhằm tăng độ biến dạng cho lõi.
Những khớp nối cần phải chắc chắn và chống thấm tốt. Đối với đập vừa và thấp có
thể dùng tường lõi có kết cấu đơn giản như hình thức cố định v.v...
Tường lõi bằng vật liệu cứng phải bảo đảm bề dày thích đáng. Đối với lõi cứng,
Học viên: Nguyễn Văn Tuấn

Cao học khóa 16