Giáo trình thủy công Tập 1 - Chương 4 pot

Chơng 4 đập đất

ò1 Khái niệm chung - Đặc điểm làm việc - Phân loại đập
đất
I. Khái niệm chung
- Đập đất là loại đập đợc xây dựng bằng các loại đất. Nó là loại đập không tràn, đợc
xây dựng để dâng nớc và giữ nớc ở các hồ chứa hoặc xây dựng nhằm mục đích chỉnh
trị sông.
- Đập đất có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng thi công cơ giới cao và rẽ tiền
nên đợc xây dựng rộng rải trong thực tế.
- Ai cập, Trung Quốc là những nớc có truyền thống lâu đời và có nhiều kinh nghiệm
trong việc thiết kế xây dựng đập đất. Ngày nay, cùng với sự phát triển của nhiều ngành
khoa học nh cơ học đất, lý thuyết thấm, địa chất công trình và công nghệ thi công
việc thiết kế và xây dựng đập đất ngày càng hoàn thiện và phát triển. Tỷ lệ đập đất
đợc xây dựng từ 1960 đến nay (H>75m) chiếm trên 70%.
- Đập đất thi công bằng phơng pháp đầm nén cao nhất hiện nay là đập Orơvin ở Mỹ:
cao 225m
- Đập đất Bồi cao nhất là đập Mighêtrauvơ ở Liên xô cũ : cao 80m
- ở Việt nam đập đất là loại công trình dâng nớc phổ biến khi xây dựng các hồ chứa.
(>70%).

H
ình 14.1 : Hồ chứa nớc AYUNHạ-tỉnh Gia Lai

46
II. Điều kiện làm việc của đập đất
Do 2 đặc điểm cơ bản của đập đất là dâng nớc và làm bằng vật liệu địa phơng
(các loại đất) nêu điều kiện làm việc của đập đất gồm những điểm chủ yếu sau đây:
1. Phía thợng lu đập luôn luôn ngập trong nớc, tính chất cơ lý của đất bị giảm
yếu, vì vậy kích thớc mặt cắt đập phải bảo đảm ổn định mái dốc trong mọi trờng
hợp (khi mực nớc hồ thay đổi).
2. Đập đất dâng nớc tạo hồ chứa, khi có tác dụng của gió thì sẽ gây ra sóng xô va lên
mái đập làm xói lỡ mái cần có biện pháp gia cố chắc chắn để chống tác hại của
sóng.
3. Khi có ma một phần nớc thấm vào thân đập làm dâng cao đờng bảo hoà do đó
giảm ổn định của đập. Phần còn lại chảy trên mặt đập gây xói lỡ bào mòn mái đập
vì vậy cần có biện pháp thoát nớc mặt để hạn chế sự xói lỡ mái dốc. Ngoài ra sự

thay đổi nhiệt độ môi trờng cũng có thể gây nứt nẽ thân đập hoặc các bộ phận trên
mái đập do đó cần có biện pháp kết cấu thích hợp và bảo hộ mái khỏi nứt nẽ.
4. Do dâng cao mực nớc trớc đập, sẽ hình thành dòng thấm qua thân đập, nền đập
và thấm vòng quanh bờ từ thợng lu về hạ lu, nó gây ra :
- Dòng thấm sẽ gây mất nớc trong hồ.
- Phần đất dới đờng bảo hoà vừa chịu tác dụng của lực đẩy nổi, lực thấm thuỷ
động, đồng thời , c cũng bị giảm nhỏ làm cho đập có thể mất ổn định (trợt
mái).
- Dòng thấm còn có thể gây xói ngầm trong thân đập, xói ngầm tiếp xúc ở mặt
tiếp xúc giữa đập đất với các bộ phận bê tông, gỗ hoặc xói ngầm ở chỗ dòng
thấm đi ra hạ lu. Cho nên cần có biện pháp chống thấm và thoát nớc tốt.
- Khi mực nớc trong hồ hạ thấp đột ngột hình thành dòng thấm ngợc về thợng
lu
có thể gây trợt mái thợng lu.
Chính những lý do đó, vấn đề thấm trong đập đất có ý nghĩa quyết định đối với việc
lựa chọn kích thớc, cấu tạo của mặt cắt đập.
5. Đập đất không cho phép nớc tràn qua, vì vậy để an toàn cho hệ thống, cần phải
xây dựng đập tràn bằng bê tông để tháo lũ trong mùa ma.
6. Thân và nền đập bị biến dạng dới tác dụng của tải trọng bản thân. Nó làm giảm
chiều cao đập, nứt nẻ gây nguy hiểm cho đập.
III.Phân loại đập đất
Tuỳ theo kết cấu mặt cắt, phơng pháp thi công, quy mô công trình có thể phân loại
đập đất nh sau:
1. Theo kết cấu mặt cắt ngang đập
Để bảo đảm yêu cầu chống thấm trong thân đập và nền đập, kết cấu mặt cắt ngang
đập đất thờng có mấy loại sau đây:
a.Đập đồng chất : Là đập chỉ xây dựng bằng một loại đất, đây là loại đập phổ biến
nhất trong thực tế.Thờng dùng với nền không thấm hoặc ít thấm (hình 4.2a).

47

b.Đập hổn hợp : Là đập đợc xây dựng bằng nhiều loại đất có tính cơ lý khác nhau.
Trong đập này đất có tính chống thấm tốt đợc đặt ở phía thợng lu hoặc ở giữa thân
đập. Ngoài ra còn có loại đập hổn hợp đất đá (hình 4.2d).
c.Đập có tờng nghiêng : Là đập có vật chống thấm loại dẻo (nh sét, á sét ), hoặc
cứng (nh bê tông, bê tông cốt thép, gỗ, kim loại) đặt ở mái thợng lu. Thờng dùng
khi có yêu cầu chống thấm cao đối với thân đập (hình 4.2e,g).
d.Đập có lõi giữa : Là đập có vật chống thấm loại cứng hay loại dẻo đặt giữa thân đập
(hình 4.2h,i).
Khi nền là nền thấm nớc để chống thấm cho nền ngời ta thờng dùng hình thức
tờng nghiêng hay lõi giữa cắm sâu xuống tầng không thấm. Trên thực tế có những
loại sau:
e.Đập đồng chất chân răng : Là đập đồng chất có chân răng cắm vào nền. Thờng
dùng khi K
đ
<<K
nền
và tầng không thấm nằm không sâu lắm (hình 4.j ).
f.Đập có lõi giữa tờng răng : Kéo dài lõi giữa xuống tận tầng không thấm. Dùng khi
tầng thấm không lớn (hình 4.2k).
g. Đập có tờng nghiêng chân răng : Kéo dài tờng nghiêng xuông tận tầng không
thấm. Dùng khi tầng thấm không lớn (hình 4.2l).
h.Đập có bản cọc : Dùng bản cọc đóng sâu xuống nền để chống thấm. Dùng khi nền
là nền đất (hình 4.2m,n).
i.Đập có tờng nghiêng sâu trớc : Kéo dài tờng nghiêng về phía thợng lu.
Thờng dùng khi tầng không thấm nằm sâu. Tránh đợc khối lợng đào lớn nếu dùng
hình thức chân răng (hình 4.2.o).
j.Đập có màng phun xi măng : Dùng màng phun xi măng để chống thấm cho nền
trong trờng hợp đập xây trên nền đá nứt nẻ (hình 4.2p,q).

H
ình 4.2 : Các loại đập
đất

48
2. Theo phơng pháp thi công: có thể chia làm 5 loại
- Đập đất đầm nén: Đắp đất từng lớp và đầm nén bằng xe máy hoặc thủ công
- Đập đất bồi: Dùng phơng pháp cơ giới hoá thuỷ lực, hút đất ở dạng sệt bồi dần vào
thân đập cho lắng đọng lại và tự tạo nên độ chặt.
- Đập đất nửa bồi: 2 phần thợng và hạ lu xây dựng theo kiểu đầm nén còn phần
giữa thi công bằng phơng pháp đất bồi.
- Đập đất đổ trong nớc: Dùng xe máy đổ đất ngay trong các ô chứa nớc của mặt
bằng đập. Đất tự chìm lắng và tạo nên độ chặt
- Đập đất đắp bằng phơng pháp nổ mìn định hớng: Dùng mìn định hớng đa
những khối đất hai bờ đến vị trí đắp đập mà không cần vận chuyển.
3.Phân loại theo chiều cao

Theo chiều cao, đập đất đợc chia làm bốn loại (QPVN 11-77)
- Đập rất cao : khi cột nớc lớn nhất trên 100m
- Đập cao : khi chiều cao cột nớc lớn nhất từ 50 đến 100m
- Đập cao vừa : khi chiều cao cột nớc lớn nhất từ 20 đến dới 50m
- Đập thấp : khi chiều cao cột nớc lớn nhất dới 20m
4.Phân cấp đập đất
Theo đặc tính kỹ thuật, cấp thiết kế của đập đất đợc chia làm năm cấp (TCXD VN
285 : 2002).
I. Bảng 4.1 : Phân cấp công trình
Cấp thiết kế
Loại
đất nền
I II III IV V
A >100
>70ữ100 >25ữ70 >10ữ25 10
B >75
>35ữ75 >15ữ35 >8ữ15 8
C >50
>25ữ50 >15ữ25 >8ữ15 8
Nhóm A : nền đá
Nhóm B : Nền là đất cát, đất hòn thô, đất sét ở trạng thái cứng và nữa cứng
Nhóm C : Nền là đất sét bảo hoà nớc
IV.Ưu nhợc điểm của đập đất
- Đập đất đợc ứng dụng phổ biến trong xây dựng công trình thuỷ lợi vì nó có nhiều
u điểm.
1. Đập đất có thể xây dựng trong bất cứ điều kiện địa hình, yêu cầu nền đối với đập
đất không cao.
2. Tận dụng đợc tất cả các loại đất ở vùng xây dựng để đắp đập, vì vậy giảm đợc chi
phí vật liệu.
3. Giá thành đập đất rẻ và khi thi công ít đòi hởi công nhân lành nghề.

4. Có thể xây đập đất với chiều cao bất kỳ.
5. Vật liệu xây dựng đập không bị thay đổi tính chất theo thời gian, ngợc lại ngày
càng vững chắc thêm do độ chặt tăng theo thời gian .

49
6. Quản lý và khai thác đập đất đơn giản.
7. Có thể phát triển thêm chiều cao đập mà không cần tháo cạn hồ chứa.
- Bên cạnh đó đập đất có một số nhợc điểm sau:
1. Đập đất không cho phép nớc tràn qua nên không thể tháo lũ qua thân đập. Vì vậy
phải xây dựng công trình tháo lũ riêng biệt bằng bê tông kể cả trong thời gian thi
công và thời gian khai thác.
2. ở những vùng ma nhiều việc thi công đập đất đầm nén gặp nhiều khó khăn vì khó
khống chế đợc độ ẩm tốt nhất.


ò2. Hình dạng kích thớc, cấu tạo đập đất - Nguyên tắc
và các bớc thiết kế
I.Các bộ phận của đập đất
Các bộ phận của đập đất (hình 4.3) gồm có
1. Thân đập: Là bộ phận chủ yếu bảo đảm sự ổn định của đập.
2. Thiết bị chống thấm: Làm bằng vật liệu ít thấm có tác dụng giảm q, v, J của dòng
thấm qua thân và nền đập.
3. Thiết bị thoát nớc: Thờng làm bằng vật liệu không dính nh cát, sỏi, đá. Có tác
dụng tập trung dòng thấm dẫn về hạ lu, chống xói ngầm, hạ thấp đờng bảo hoà,
tăng ổn định cho đập.
4. Thiết bị bảo vệ mái đập: Có tác dụng chống sóng, phòng ngừa nứt nẻ do thay đổi
nhiệt độ hay xói mòn do ma gây ra.
II.Nguyên tắc chung khi thiết kế hình dạng mặt cắt đập đất
Các nguyên tắc chung khi thiết kế đập đất
1. Thân đập và nền đập phải ổn định trong mọi trờng hợp làm việc (thi công cũng

nh khai thác)
2. Thấm qua thân đập và nền đập là nhỏ nhất và phải <[q], có biện pháp xử lý thích
hợp để tránh xói ngầm trong thân và nền đập dới tác dụng của dòng thấm.
3. Mái dốc phải đợc gia cố chắc chắn để đảo bảo không h hỏng dới tác dụng của
sóng, dòng chảy dọc mái đập, ma rào và sự thay đổi nhiệt độ cũng nh do động
vật đào hang.
4. Đỉnh đập phải đủ độ vợt cao để nớc không đợc tràn qua trong mọi trờng hợp.
Bề rộng mặt đập phải kết hợp đợc vói yêu cầu giao thông nếu có. Đồng thời phải
xây dựng công trình tràn tháo lũ để đảm bảo an toàn cho hệ thống công trình đầu
mối.
5. Việc lựa chọn loại đập, cấu tạo các bộ phận, thời gian và phơng pháp thi công phải
dựa vào tình hình cụ thể ở nơi xây dựng và thoả mản đợc các yêu cầu về quản lý,
thi công và khai thác.
6. Giá thành xây dựng và chi phí khai thác là ít nhất



50

Dm loỹc daỡy 20 cm
aù laùt khan daỡy 30 cm
A
MNC 48.5
49.0
MNDBT 61.00
m
=
3
.
5

Caùt loỹc daỡy 50 cm
m
=
2
.
0
Caùt loỹc daỡy 20 cm
57.0
ỏỳt cỏỳp phọỳi daỡy 50 cm
ốnh õỏỷp 65.20
Vaới loỹc TS70
Họựn hồỹp caùt soới loỹc
Caùt loỹc daỡy 50 cm
Maỡng chọỳng thỏỳm
Tỏỳm bó tọng M150
=1.75T/m3
=16
C=0.18kg/cm2
K=1*10 cm /s
m
=
0
.
6
k

=1.80T/m3
=18 C=0.12kg/cm2
K=1*10 cm /s
4

0
C
k

MNDGC 63.3
m
=
3
m
=
0
.
6
5
0
C
m
=
2
.
5
B
40% õaù 4x6cm vaỡ 60% õaù 2x4cm
Caùt loỹc daỡy 50 cm
aù họỹc tióu nổồùc
Dm loỹc daỡy 50 cm
m
=
1
.

5
m
=
2
ọỳng õaù tióu nổồùc
m
=
3
44.0
55.00
44.0
Nền đá phong hoá nhẹ
Đỉnh đập
Mái hạ luu
Cơ đập
vật thoát nuớc
Mái thuợng luu
b)
a)
H
ình 4.3: Sơ đồ cấu tạo mặt cắt đập đất (a)
Mặt cắt ngang mặt cắt đập đất nhánh trái Hồ chứa nớc Núi Ngang
Tỉnh Quảng Ngãi (b)

51
Các bớc thiết kế :
Dựa vào tài liệu thu thập đợc qua điều tra khảo sát và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật,
công tác thiết kế đập đất đợc tiến hành theo các bớc :
1. So sánh chọn loại đập
2. Xác định hình thức, các kích thớc chủ yếu của mặt cắt đập

3. Tính thấm, tính ổn định và tính lún.
4. Chọn cấu tạo chi tiết các bộ phận : kết cấu mặt đập, bộ phận chông thấm và tiêu
nớc, bảo vệ mái thợng hạ lu đập
5. Tính khối lợng, nhân lực, vật liệu, giá thành và thời gian thi công.
Dựa vào nguyên tắc đó sau đây ta trình bày cách thiết kế một số bộ phận cơ bản của
mặt cắt đập đất.
III.Thiết kế đỉnh đập
1. Chiều rộng mặt đập
Chiều rộng mặt đập phụ thuộc vào yêu cầu về ổn định, giao thông, thi công, quản lý
(đập càng cao B càng lớn).
- Nếu có yêu cầu giao thông : B xác định theo quy phạm thiết kế đờng.
- Nếu không có yêu cầu giao thông: B
min
= 3m đối với đập thấp.
B
min
= 5m đối với đập cao vừa trở lên.
Ta cũng có thể tra B
min
theo đồ thị đợc xây dựng từ các đập trong thực tế hoặc tính
theo công thức: B
min
= 0,1H (với H là chiều cao đập).
Chiều rộng đỉnh đập tại chỗ nối tiếp giữa đập với công trình khác hoặc với bờ phải
phù hợp với yêu cầu thiết kế.
2. Cấu tạo của mặt đập
- Nếu mặt đập không sử dụng làm đờng giao thông thì có thể gia cố bằng bê tông,
nhựa đờng, đá hộc, hay đá sỏi hiện có ở vùng xây dựngnhằm phục vụ cho quản lý
khai thác và mỹ quan công trình.
- Nếu mặt đập nằm trên tuyến đờng giao thông thì kết cấu mặt đập phụ thuộc vào

cấp đờng.
- Để thoát nớc ma đợc tốt mặt đờng cần làm dốc về hai bên với i=1,5 ữ 5%. Nếu
đập có tờng chắn sóng có thể làm độ dốc một phía về hạ lu.
- Dới lớp gia cố bằng bê tông, đá hộc phải có lớp đệm bằng cát sỏi theo nguyên tắc
tầng lọc ngợc để tập trung nớc thấm thoát ra rảnh tập trung tâm trên mái hạ lu. Các
ống thoát nớc đặt cách nhau 4 5m theo chiều dài đập.
- Hai bên đập phải có lan can bằng trụ bê tông hay thép, gỗ để tránh xảy ra tai nạn
giao thông.
Raợnh thoaùt nổồùc
Lan can
b)
Caùt 10-25cm
a)
i

=

1
.
5

-

5
%
Cuọỹi soới 10-25cm
aù laùt
ọỳng thoaùt nổồùc
phóứu thoaùt
nổồùctheo nguyón

từc tỏửng loỹc ngổồỹc
Tổồỡng chừn soùng
H
ình 4.3 : Kết cấu
mặt đập











52
3.Cao trình đỉnh đập và tờng chắn sóng

a.Cao trình đỉnh đập
H
ình 4.4 : kiến trúc đỉnh đập, tờng chắn sóng đập đất Hồ chứa nớc Vạn Hội Bình Định
Đập đất không cho phép nớc tràn qua nên đỉnh đập phải nằm trên mức nớc hồ một
độ cao nhất định, gọi là độ vợt cao d.
Độ vợt cao d đợc tính theo công thức:

d = h
sl
+ h + S + a (1)
Trong đó : h
sl
Chiều cao sóng leo trên mái dốc (đã tính trong chơng II)
h Độ dềnh của mực nớc trong hồ do gió gây nên
h = 2.10
-6
.
V
10
2
.D

g.H
.cos
V
10
: Lu tốc gió tính toán tại vị trí cao hơn mực nớc hồ 10m
D : Chiều dài đà gió (m)
g : Gia tốc trọng trờng (m/s
2
)
H : Chiều sâu nớc trong hồ (m)
a Độ cao an toàn phụ thuộc vào cấp công trình và trờng hợp tính toán (bảng
4.2)
S : Chiều cao dự phòng lún theo thời gian.
Bảng 4.2 : Độ cao an toàn a
Chiều cao an toàn (m) đối với cấp đập
Trờng hợp tính
toán
I II III IV-V
-Mức nớc bình thờng
-Mức nớc gia cờng
1.0
0.7
0.7
0.5
0.5
0.4
0.4
0.3
Độ vợt cao d phải đợc tính trong 2 trờng hợp
+ Trờng hợp mực nớc trong hồ là MNGC (khi xã lợng lũ lớn nhất), tính độ cao

sóng leo và độ dềnh mực nớc ứng với tốc độ gió bình quân lớn nhất nhiều năm không
kể hớng.

53
+ Trờng hợp mực nớc trong hồ là mực nớc dâng bình thờng, tính độ cao sóng
leo và độ dềnh mực nớc ứng với tốc độ gió lấy tần suất thiết kế ứng với cấp công trình
(lấy theo bảng 4.3).
Bảng 4.3
Cấp công trình I II III IV V
Tần suất gió tính toán (%) 2 4 10

Với hai trờng hợp tính ra đợc d
1
và d
2
tơng ứng với hai cao trình đỉnh đập :

1
= MNGC + d
1


2
= MNBT + d
2

tk
= Max(
1
,

2
) (2)
Chú ý: - Nếu d tính toán đợc > 0,5m thì lấy d tính toán để xác định cao trình đỉnh
- Nếu d tính toán đợc 0,5m thì lấy d =0,5m để xác định cao trình đỉnh
b.Tờng chắn sóng
Để giảm cao trình đỉnh đập và khối lợng đất đắp đập ngời ta có thể xây dựng
tờng chắn sóng ở phía thợng lu (hình 4.5).




















+ Cao trình của đỉnh tờng vẫn đợc xác định theo (2) và tính đến cao trình đỉnh
tờng chắn sóng.
+ Khi có tờng chắn sóng cao trình đỉnh đập phải lớn hơn MNGC tối thiểu 0,3m .

+ Kết cấu tờng chắn sóng thờng đợc xây dựng bằng bê tông, bê tông cốt thép, đá
xây v.v Với tờng chắn sóng không cao lắm (0,2ữ0.8m) thì tờng có thể là kết cấu
riêng biệt chôn sâu vào đập (hình 4.6a). Đối với tờng cao nên thiết kế tờng liên kết
với kết cấu gia cố mái thợng lu và mặt đập để tăng ổn định cho tờng.
a) b) c)
H
ình 4.6: Tờng chắn sóng. a) kiểu chôn; b) đá xây; c) bêtông cốt thép dạng cong
H
ình 4.5 :Sơ đồ mặt cắt có tờng chắn sóng
+ Nếu xây bằng bê tông cốt thép nên dùng tờng dạng hình cong để hắt ngợc sóng
vào hồ - bảo đảm sự khô ráo của mặt đập (hình 4.6c).
Chú ý: Khi xây tờng chắn sóng thì giảm đợc khối lợng đất đắp đập nhng lại
phải tăng chi phí vật liệu và nhân công xây dựng tờng. Việc quyết định phơng án
xây dựng tờng hay không phải thông qua tính toán so sánh kinh tế kỹ thuật hai
phơng án.

54
IV Mái dốc và cơ đập
1. Mái dốc đập
- Việc lựa chọn mái dốc đập phải căn cứ vào chiều cao đập, loại đập, tính chất cơ lý
của đất đắp đập và các điều kiện thi công khai thác.
- Nếu H<40m thì có thể tính m theo công thức kinh nghiệm sau đây:
m
thợng lu
= 0,05H + 2,0
m
hạ lu
= 0,05H + 1,5 Trong đó H là chiều cao đập
- Cũng có thể chọn m theo kinh nghiệm các đập tơng tự đã xây dựng. (đồ thị và bảng
tra).

- Trị số mái dốc đợc chọn nh vừa nói chỉ là sơ bộ, việc quyết định m cuối cùng phải
thông qua tính toán yêu cầu kỹ thuật và tính toán kinh tế.
- Mái đập có thể thay đổi theo chiều cao để giảm khối lợng đất đắp, giảm giá thành
xây dựng đập và tăng ổn định cho đập. Nếu thay đổi thì trong khoảng chiều cao 10 ữ
15m thay đổi một lần. Trị số độ dốc mái không nên quá lớn, thờng khoảng m =
0.25ữ0.50. Tại chỗ mái thay đổi có thể có cơ hoặc không có cơ đập. Với đập có H<10-
15m thì không cần thay đổi mái dốc (hình 4.7).
- Nói chung mái thợng lu thờng xoải hơn mái hạ lu, chủ yếu vì nó thờng xuyên
bão hào nớc và chịu tác dụng thờng xuyên của sóng, gió, mực nớc rút nhanh.







2.Cơ đập
10 -15m
H
ình 4.7 :Đập đất có mái dốc thay đổi không có cơ
- Với đập cao và trung bình ngời ta thờng xây dựng cơ đập (hình 4.8)

- Mục đích xây dựng: + Tăng ổn định của mái đập
+ Thu và thoát nớc ma trên mái dốc.
+ Phục vụ đi lại kiểm tra trong thời gian khai thác và thi công


- Kích thớc cấu tạo của cơ phụ thuộc vào mục đích phục vụ:
+ Nếu không có yêu cầu giao thông và thi công chiều rộng cơ = 1,5 ữ 2m
+ Nếu cơ dùng để thi công lớp gia cố mái thì bề rộng cơ phải đủ để đặt cần trục.
10 -15m
i

=

2
ữ
4
%
cồ õỏỷpcồ õỏỷp
raợnh thoaùt nổồùc doỹc
H
ình 4.8 :Bố trí cơ đập và rãnh thoát nớc trên cơ

55
+ Nếu cơ xây dựng ở mái hạ lu để thoát nớc ma thì trên cơ phải có rảnh thoát
nớc dọc và ngang. Rảnh phải đợc gia cố bằng đá xây, bê tông để tránh xói lỡ do
dòng chảy. Cơ phải có độ dốc ngang i= 2 ữ 4% (hình 4.8).
3.Gia cố mái đập thợng lu
- Mái thợng lu thờng xuyên chịu tác dụng của sóng, lực thuỷ động của dòng chảy
dọc theo mái dốc và lực xô va của vật nổi, vì vậy cần có biện pháp bảo vệ để tránh sự
xói lỡ mái dốc bảo đảm an toàn cho đập .

baớn bótọng
c
a
o

s
u
dỏửm bótọng
õaù xóỳp
õaù õọứ
õaù xỏy
H
ình 4.9
- Thông thờng có thể bảo hộ mái dốc bằng các hình thức sau đây (hình 4.9):
+ Bảo hộ bằng đá (đá đổ, đá xếp, đá xây).
+ Bảo hộ bằng bản bê tông cốt thép (lắp ghép hoặc đổ tại chỗ)
+ Bảo hộ bằng bê tông nhựa đờng.
+ Bảo hộ bằng các loại cành cây.

- Việc lựa chọn hình thức gia cố phụ thuộc vào h sóng, vật liệu hiện có và điều kiện
thi công
- Phạm vi gia cố: Trong phạm vi sóng tác dụng phải có gia cố chính phần còn lại của
mái đập cần có gia cố nhẹ.
+ Gia cố chính :
Giới hạn trên : nên lấy đến cao trình đỉnh đập, trờng hợp độ vợt cao nằm trên
mực nớc gia cờng tơng đối lớn thì giới hạn trên ở cao trình : MNGC+ h
sl1%

(hoặc cao hơn một ít) và từ đó cho đến đỉnh đập gia cố nhẹ.
Giới hạn dới : lấy dới mực nớc làm việc thấp nhất của hồ chứa một chiều sâu
2h
1%
(h
1%
: chiều cao sóng với mức đảm bảo 1%).
+ Gia cố nhẹ :
Gia cố từ giới hạn hạn dới của gia cố chính đến chiều sâu mà tại đó tác dụng của
sóng không còn đủ khả năng làm các hạt đất của mái đất dịch chuyển.
- Một số yêu cầu khi thiết kế gia cố mái thợng lu:
+ Để bảo đảm ổn định cho lớp gia cố, tại chỗ giới hạn dới cần có gối tựa bằng đá

hoặc bằng bê tông.

56
+ Lớp bảo hộ phải đợc đặt trên một tầng đệm nhằm nối tiếp tốt giữa lớp gia cố với
nền, ngoài ra còn đóng vai trò của tầng lọc ngợc khi mực nớc thợng lu hạ đột
ngột.
+ Với loại bảo hộ bằng đá đổ, xây khan, tầng đệm phải trải trên toàn diện tích gia
cố. Với loại bảo hộ bằng bê tông, bê tông lắp ghép: tầng đệm chỉ cần bố trí tại các khe
nối hoặc lỗ thoát nớc.
- Việc tính toán thành phần hạt và chiều dày tầng đệm theo nguyên tắc thiết kế tầng
lọc ngợc.
4.Gia cố mái hạ lu
- Để tránh sự phá hoại do ma gió và động vật sống trong đất cần có biện pháp bảo vệ
mái hạ lu.
- Thờng có mấy hình thức bảo hộ sau đây:
+ Rải một lớp đá dăm, cuội sỏi dày 0,2m lên toàn bộ mái
+ Phủ một lớp đất màu dày 0.2ữ0.3m rồi trồng cỏ lên trên. Nếu mái đập dốc và
bằng đất sét cần làm tờng răng cho đất màu cắm xuống mái đập để chống trợt.
+ Ngoài ra để vừa thoát nớc ma vừa chống trợt cho lớp cỏ ngời ta chia mái cỏ
ra các ô bằng những rãnh xiên 45
0
. Trong rảnh rải vật liệu chống trợt và thoát
nớc tốt (nh cuội, sỏi). Kích thớc các ô: 0,8 x 0,8 ữ1,5 x 1,5 m.
- Khi ở hạ lu có nớc, việc gia cố phần dới của mái nên kết hợp với bộ phận tiêu
nớc.

G
ia cố mái
hạ lu bằn
g
trồng cỏ
IV.Thiết kế bộ phận chống thấm
- Trong trờng hợp thân đập và nền đập là các loại đất có hệ số thấm lớn hoặc trên
nền đá nứt nẽ có hệ số thấm lớn thì phải bố trí thiết bị chống thấm trong thân và nền
đập bằng các vật liệu chống thấm nhằm mục đích :
+ Giảm lu lợng thấm bảo đảm q < [q]
+ Hạ thấp đờng bảo hoà tăng ổn định mái hạ lu
+ Đề phòng các hiện tợng xói ngầm đùn đất trong thân, nền đập và nhất là chỗ
dòng thấm đi ra hạ lu.
- Vật liệu chống thấm :

57
+ Vật liệu dẻo : sét, á sét nặng, bêtông sét, than bùn, nhựa đờng, thảm sét địa kỹ
thuật
+ Vật liệu cứng : kim loại, bêtông cốt thép gỗ
Lu ý : Vật liệu chống thấm chỉ có hiệu quả trong trờng hợp hệ số thấm cử nó nhỏ
hơn hệ số thấm của đất thân hay nền đập chừng 50 lần trở lên.
1. Chống thấm cho thân đập
- Để chống thấm cho thân đập ngời ta xây dựng lỏi giữa hoặc tờng nghiêng. Với

đập đất, lỏi giữa và tờng nghiêng thờng đợc cấu tạo bằng vật liệu dẻo (hình 10).
- Lõi giữa có dạng đứng nằm ở chính giữa hoặc gần chính giữa thân đập (hình 4.10a).
Để tăng cờng khả năng chống thấm và hạ thấp đờng bão hoà vị trí lỏi giữa có thể
chuyển về phía thợng lu, trờng hợp này lõi giữa có dạng gãy khúc (hình 4.10b).
Còn tờng nghiêng nằm dọc theo mái dốc thợng lu (hình 4.10c) và đóng vai trò
chống thấm cho toàn thân đập.










- Khi thiết chống thấm tờng nghiêng hoặc lõi giữa cần đảm bảo các yêu cầu :
+ Đỉnh lõi và tờng bằng đất (sau khi đã lún xong) phải cao hơn MNDBT có kể đến
sóng gió và độ dềnh của nớc và không thấp hơn MNGC.
+ Kích thớc lõi giữa có thể tăng dần từ đỉnh xuống đáy và đảm bảo :
Chiều rộng bé nhất của đỉnh
1
0,8m
B
z
MNDBT

1
2
0.5m

MNDBT
1
2
0.5m

0.5m
2
1
MNDBT

z
H
ình 4.10 : Chống thấm cho thân đập
Chiều rộng ở đáy :
1
10
H
2

1
4
H , với H là cột nớc trớc đập
+ Để tránh biến dạng thấm cho lõi giữa và tờng nghiêng tại mặt tiếp xúc khi J lớn
cần có lớp quá độ xây dựng theo nguyên tắc tầng lọc ngợc ở cả hai mặt thợng
hạ lu của lỏi và tờng.
+ Với tờng nghiêng phải có một lớp bảo hộ ở mặt thợng lu để tránh nứt nẻ do
thay đổi nhiệt độ, cần phải có lớp bảo vệ bằng cát hoặc sỏi cuội với chiều dày
không nhỏ hơn 1m. Mái của tờng nghiêng phải bảo đảm ổn định trợt cho cả
tờng nghiêng và lớp bảo vệ.
+ Nếu đập đợc xây dựng trên nền đất không thấm nớc hoặc ít thấm thì lỏi giữa

và tờng nghiêng phải chôn sâu vào nền một độ sâu 0,5m để chống thấm tiếp
xúc.
+ Nếu đập đợc xây dựng trên nền đá không thấm, thì vật chống thấm phải nối tiếp
với nền bằng gối bê tông (hình 4.11).
Lu ý: kích thớc của lỏi giữa và tờng nghiêng sẽ đợc quyết định khi đã kiểm tra
thấm và ổn định cho toàn bộ đập.



58












2. Chống thấm cho nền
gọỳi bótọng
họỳ khoang phuỷt ximng
H
ình 4.11
Khi đập đất xây dựng trên nền thấm nớc cần phải có biện pháp xử lý chống thấm
cho nền để hạn chế sự mất nớc và đề phòng biến dạng thấm của nền. Việc lựa chọn
hình thức chống thấm cho nền phụ thuộc vào loại đập, chiều sâu tầng thấm nớc, tính

chất đất nền và điều kiện thi công.
a.Đối với loại đập không đồng chất
- Khi tầng thấm nớc có hạn và có chiều dày không lớn T 5m ngời ta kéo dài
tờng nghiêng và lõi giữa tạo thành tờng răng cắm sâu xuống tầng không thấm
nớc (hình 4.12).









Chiều dày tờng răng phải bảo đảm ổn định về thấm, tức là J
r
<[J] . Tờng răng phải
cắm xuống tầng không thấm một độ sâu 0,5m.
A
C
kn
B
kn
0.5m
0.5m
H
ình 4.12
- Nếu tầng thấm nớc khá sâu việc làm tờng răng phải đào khối lợng quá lớn, lúc
đó ngời ta nối tiếp tờng nghiêng, lõi giữa với bản cọc (hình 4.13a). Nếu tầng nền
thấm nớc có nhiều cuội lớn hoặc đá quả dừa thì việc đóng cọc gặp nhiều khó khăn,

lúc đó ta xây dựng tờng bêtông nối tiếp với tờng nghiêng hay lõi giữa để chông
thấm cho nền (hình 4.13b).

A
B
C
kn kn
kn
kn
B
b)
a)
H
ình 4.13













59
- Khi tầng thấm nớc quá dày (T>6-8m) hoặc sâu vô hạn thì ngòi ta xây dựng sân
trớc kết hợp với tờng nghiêng hay lõi giữa (hình 4.14) hoặc đóng bản cọc lơ lửng.

Biện pháp này giảm đợc Q và J qua nền tăng ổn định thấm cho nền
+ Chiều dài hiệu quả của sân trớc theo kinh nghiệm L 3 H
+ Chiều dày t thờng lấy t 0,5m với đập thấp
t 1m với đập cao
và phải bảo đảm J
s
<[J]
+ Mặt trên của sân trớc phải có một lớp bảo hộ dày 1ữ 2,5m để chống nứt nẻ và
sự phá hoại của sóng khi tháo cạn hồ.








b.Đối với loại đập đồng chất
- Khi tầng thấm có hạn chiều dày T 5m, dùng chống thấm theo hình thức tờng
răng bằng vật liệu thân đập (hình 4.15a) hay bằng vật liệu chông thấm khác (hình
4.15b).

- Khi T lớn, ngời ta dùng bản cọc cắm xuống tầng không thấm nếu là nền đất hay
dùng màng phun xi măng, đất sét hoặc nhựa đờng nếu là nền đá (hình 4.16).











- Khi tầng thấm quá sâu hoặc vô hạn thì dùng bản cọc hoặc màng chống thấm chỉ
cắm sâu xuống một đoạn trong tầng nền (hình 4.17).





kn kn
kõ
kn
T 5m
0.5m
T 5m
kn
0.5m

kõ
kn
kõ
kn
kõ
b) a)
H
ình 4.1
6
b) a)
H
ình 4.15
H
ình 4.14

60












Lu ý: Vị trí vật chống thấm hợp lý nhất là đặt giữa thân đập. (vì nếu đặt sát thợng
lu thì lu lợng thấm lớn. Nếu đặt về hạ lu thì đờng bảo hoà sẽ dâng cao, dễ mất

ổn định)
kn
kõ
kõ
kn
Hình 4.17
V.Vật thoát nớc (VTN)
1. Mục đích và yêu cầu đối với VTN
- VTN đợc xây dựng để tập trung nớc thấm một cách chủ động nhằm mục đích hạ
thấp đờng bão hoà, không cho dòng thấm ra mái hạ lu, nhờ đó tăng ổn định mái
đập và tránh đợc hiện tợng biến dạng thấm.
- Yêu cầu khi thiết kế VTN :
+ VTN đủ khả năng thoát nớc và thờng xuyên làm việc tốt.
+ Bảo đảm không cho đờng bảo hoà lộ ra mái hạ lu
+ Không cho phép xói ngầm thân đập, nền đập và với chính bản thân VTN.
- Trong mọi trờng hợp đập đất phải có vật thoát nớc. Chỉ riêng đối với đập thấp
(cao dới 5m) có thể không cần nếu đảm bảo yêu cầu ổn định. Đối với đập cao,
không cần vật thoát nớc trong các trờng hợp sau :
+ Đập xây trên nền thấm nớc mạnh và mực nớc ngầm thấp, đờng bảo hoà qua
thân đập, hạ xuống nền và không ra mái hạ lu (hạ lu không có nớc).
+ Phần hạ lu của đập làm bằng vật liệu có kích thớc lớn nh cuội to, đá hộc.
Trờng hợp này phần hạ lu đóng vai trò nh VTN.
+ Đập có vật chống thấm tốt nên lu l
ợng thấm nhỏ và đờng bão hoà phía sau
bộ phận chống thấm hạ thấp xuống ngang mặt nền.
2. Đặc điểm cấu tạo của VTN
VTN gồm có hai phần cơ bản đó là phần thoát nớc và tầng lọc ngợc.
+ Phần thoát nớc : có nhiệm vụ thu hồi toàn bộ phần nớc thấmở thân và nền đập,
nó đựoc làm bằng vật liệu có độ thấm nớc mạnh nh sỏi, cuội, đá hộc
+ Tầng lọc ngợc : có nhiệm vụ chống xói ngầm, là bộ phận nối tiếp giữa vật thoát

nớc với thân và nền đập.
3. Phân loại VTN
Ta có thể phân chúng thành ba loại nh sau :
+ VTN kiểu hở : nh VTN bề mặt.
+ VTN kiểu kín : nh VTN lăng trụ, gối phẳng, ống dọc.
+ VTN hỗn hợp : nh VTN lăng trụ - bề mặt, lăng trụ gối phẳng, gối phẳng-bề
mặt

61
4. Các loại VTN
a. VTN gối phẳng
- Trờng hợp áp dụng : thích hợp với đập hạ lu không có nớc nh đoạn đập ở hai
bờ, bãi bồi và đập phụ ở eo núi.
- Ưu điểm :
+ Hạ thấp đờng bảo hoà nhanh
+ Khối lợng ít
+ Thoát nớc tốt cho thân và nền đập.
- Nhợc điểm : do ở trong thân đập nên sửa chữa khó khăn, nên yêu cầu chất lợng
thi công cao.
- Tính toán VTN gối phẳng :
Chiều dài tối thiểu của VTN phải đảm bảo khoảng cách a (từ đờng bão hoà đến
mái dốc hạ lu đập) cho phép. Trị số a không những không cho dòng thấm ra mái hạ
lu mà còn không làm ớt mái đập. Trị số a đợc xác định theo chiều cao mao dẫn
và điều kiện khí hậu ở nơi xây dựng.

H
ình 4.18 : Vật thoát nớc gối phẳng
Tính toán theo phơng pháp của A.Augintsuxt :
+ Vẽ đờng thẳng n-n song song với mái dốc hạ lu và tiếp tuyến với đờng bão hoà.
+ Gradien trung bình tại mặt cắt k-k đi qua điểm tiếp xúc này :
J
tb
=
dy
dx
=
1
m
k
=
1
m
1
( m
k
=m

1
)
+ Từ công tức tính lu lợng thấm đơn vị q qua đập ta có :
q
k
= J
tb
.h
k
=
h
k
m
1
(4-1)
k : hệ số thấm đất thân đập
h
k
: chiều cao dòng thấm tại mặt cắt k-k.
+ Mặt khác ta có phơng trình thấm áp dụng cho mặt cắt k-k và 1-1 :
q
k
=
h
k
2
-h
1
2
2x

(4-2)
+ Từ 4-1 và 4-2 có thể dễ dàng xác định đợc trị số h
k
và x khi đã biết q và h
1
(q và h
1

xác định đợc theo sơ đồ thấm qua đập đất có VTN gối phẳng).
+ Để xác định L
tn
, xét tam giác ABC :

62
h
k
.cos = a hay h
k
=
a
cos

Mặt khác ta có :
L
tn
= m
1
(h
k
+h

k
) - x = m
1
(h
k
+
a
cos
) - x
= m
1
.h
k
+
a
sin
- x (4-3)
Để tính L
tn
ứng với trị số a đã biết, bằng cách giải phơng trình 4-3 theo phơng
pháp thử dần với trình tự sau :
Giả thiết một loạt các giá trị L
tn
và từ hai phơng trình 4-1 và 4-2 xác địng đợc các
cặp trị số h
k
và x tơng ứng.
Thay h
k
và x vào phơng trình 4-3 xác định đợc các trị số a tơng ứng theo các trị

số của L
tn
. Vẽ đờng quan hệ L
tn
=f(a) lên đồ thị, từ độ thị này sẽ xác định đợc L
tn

theo theo trị số a yêu cầu.
+ Xác định chiều dày gối phẳng :
Xét 1m dài VTN gối phẳng, lu lợng thấm qua nó là :
q = v = 100t.v (4-4)
q : lu lợng thấm đơn vị qua đập và nền, cũng là lu lợng thấm đơn vị của
vật thoát nớc (cm
2
/s).
t : chiều dày VTN (cm).
Dòng thấm trong VTN chảy rối không theo định luật Đacxi, Pavơlôpxki đề nghị :
v = k
J (4-5)
k : hệ số thấm của VTN (cm/s).
k = (20-
14
d
) d .p (4-6)
d : đờng kính qui đổi trung bình của đá
p : độ rỗng của đá, thờng p = 0.30 ữ 0.50
J : độ dốc thấm, lấy bằng độ dốc VTN.
Từ (4-4), (4-5) và (4-6) ta đợc :
t =
nq

100k
J
(cm)
n : hệ số an toàn, n = 1.5 ữ 2
Lu ý : Chiều dài VTN càng lớn thì đờng bão hoà càng hạ thấp và khoảng cách từ
đờng bão hào ra mái hạ lu càng lớn. Nhng gradien và lu lợng thấm càng tăng.
Thông thờng VTN loại này không vợt quá
1
3
chiều rộng đáy đập.
b. VTN lăng trụ:
- Trờng hợp áp dụng : thích hợp với mặt cắt lòng sông hạ lu có nớc.
- u điểm :
+ Kết cấu đơn giản
+ VTN lăng trụ tạo thành gối đở, tăng ổn định cho mái hạ lu
+ Bảo vệ mái hạ lu tốt khi có sóng gió.
+ Thoát nớc tốt cho cả thân đập và nền đập.
- Nhợc điểm :
+ Tốn nhiều vật liệu

63
+ Cơ giới hoá trong thi công thờng khó khăn, thờng thi công thủ công.
- Yêu cầu cấu tạo :
+ Mặt cắt hình thang, với mái dốc thợng lu tiếp xúc với thân đập m không nhỏ
hơn 1,25 và mái dốc phía hạ lu m
1
không nhỏ hơn1,5.
+ Chiều rộng đỉnh thờng b=(1/3 1/4)h
tn
(với h

tn
là chiều cao VTN) và b không
nhỏ hơn1m.
+ Cao trình đỉnh VTN = MNHL + dh với dh>0,5m
+ Kích thớc VTN phải đủ để không cho dòng thấm ra mái hạ lu và đảm bảo
khoảng cách a.
- Tính chiều dài VTN lăng trụ :
+ Ta có :
L
tn
= m
1
.h
tn
+ b + m.h
tn
h
tn
=
Ltn-b
m
1
'+m'
(4-7)
Mặt khác : a = h
k
.cos và h
tn
= h
k

- h
tn
Thế vào ta đợc :
L
tn
= m
1
h
tn
+ b + (h
tn
+ h
k
)m
1
- x
L
tn
= m
1
h
tn
+ b + (h
k
+ h
k
- h
tn
)m
1

- x
Thay 4-7 vào ta đợc :
Ltn = m
1

Ltn-b
m
1
'+m'
+ b + h
k
.m
1
+ h
k
.m
1
-
Ltn-b
m
1
'+m'
m
1
- x (4-8)
Chú ý rằng : m
1
. h
k
=

cos
sin
.
a
cos
=
a
sin

Cho nên phơng trình (4-8) có thể viết :
Ltn = Ltn
m
1
'-m
1
m
1
'+m'
+ b
m
1
-m
1
'
m
1
'+m'
+ b + m
1
.h

k
+
a
sin
- x
Hoặc :
a = Ltn.sin(1-
m
1
'-m
1
m
1
'+m'
) + b.sin(
m
1
'-m
1
m
1
'+m'
-1) - h
k
cos + x.sin (4-9)
Để tiềm L
tn
ta cũng giải bằng phơng pháp thử dần nh đối với VTN gối phẳng.

64

m
1
n
n
C
k
h
A
a

K
B
k
h
htn
htn
Ltn
m
1
'
m
'
ltn
x
K
b
H
ình 4.19 : Vật thoát nớc lăng trụ
c. VTN ống dọc
- Trờng hợp áp dụng : thích hợp với mặt cắt hạ lu không có nớc.
- u điểm :
+ Có khả năng thoát nớc cho cả thân và nền đập.
+ Có khả năng hạ thấp đờng bão hoà nhanh.
+ Tốn ít vật liệu.
- Cấu tạo :
+ Dãi vật liệu thoát nớc bằng đá hay bêtông xốp đặt dọc trong thân đập, xung
quanh đợc bao bọc bởi tầng lọc ngợc.
+ Các dãi ngang tập trung từ dãi dọc về rãnh thu nớc ở hạ lu. Các dãi ngang
đặt cách nhau khoảng 30-50m và đựoc tính toán cụ thể.

Maùi thổồỹng lổu
Maùi haỷ lổu
ốnh õỏỷp
B B
Daợi doỹc hoỷc ọỳng doỹc
Daợi thaùo hoỷc ọỳng thaùo
B
H
ình 4.19 :VTN ống dọc
d. VTN bề mặt
- VTN bề mặt có nhiệm vụ bảo vệ mái dốc hạ lu, tránh hiện tợng sóng do gió và
xói ngầm do dòng thấm qua đập chứ không có tác dụng hạ thấp đờng bão hoà. Tuy
nhiên loại này vẫn đợc dùng phổ biến bởi vì dễ dàng sửa chữa trong thời gian khai

thác và nó có thể xây dựng sau khi đã xây đập.
- Xác định chiều dài VTN bề mặt :
h
k
=
q
k
m
1
(m
1
q
k
)
2
+ h
1
2
-
2q
k
(m
1
h
1
-
a
sin
)
Trong đó m

1
, a đã cho còn q và h
1
cũng biết đợc do tính thấm.
Suy ra : Ltn =
Btn
cos
=
m
1
(h
k
+ a.cos)
cos









65

e. VTN hỗn hợp
h
k
acos

h
k

B1
Bk
Btn
a
1
K
K
1
L
t
n
m
1
H

ình 4.20 :VTN bề mặt
- Để phát huy u điểm của các loại VTN ngời ta xây dựng VTN có dạng kết hợp
các loại vừa nêu.


















H
ình 4.21 : VTN hỗn hợp
d)
c)
b)
a)
- Loại lăng trụ kết hợp bề mặt (hình 4.21c) : dùng khi mực nớc hạ lu có giao động
lớn, mực nớc lớn ở hạ lu chỉ xảy ra trong một thời gian ngắn khi xả lũ.
- Loại gối phẳng kết hợp bề mặt : dùng khi hạ lu thỉnh thoảng có nớc.

- Loại Lăng trụ kết hợp với gối phẳng (hình 4.21a,b) : dùng khi hạ lu có nớc và
yêu cầu hạ thấp nhanh đờng bão hoà.


ò3. Chọn tuyến - Vật liệu xây dựng và yêu cầu về nền đối
với đập đất.
I.Chọn tuyến đập đất
Khi phân tích chọn tuyến cần chú ý một số yêu cầu sau đây :

66
- Về địa hình : Cố gắng chọn tuyến hẹp để giảm khối lợng đắp đập chính nhng
cũng phải quan tâm đến tuyến đập phụ kèm theo sao cho tổng khối lợng là nhỏ
nhất. Càng giảm đợc diện tích mặt hồ càng tốt (vì lúc đó diện tích ngập lụt nhỏ
giảm đợc thiệt hại, lợng nớc bốc hơi cũng giảm đi). Tuyến đợc chọn phải
thuận lợi cho việc bố trí đờng tràn tháo lũ và giá thành tràn tháo lũ phải rẽ nhất,
hạn chế dòng chảy dọc theo mái đập, và thuận lợi cho biện pháp nối tiếp các công
trình trong hệ thống.
- Về địa chất : cố gắng chọn tuyến có địa chất nền đồng nhất, vững chắc, không có
các vết nứt gảy lớn, chỉ tiêu c lớn, hệ số thấm k bé, tầng thấm nớc mỏng. Nên
chọn tuyến có hớng đất đá nghiêng vào lòng hồ (vì sẽ giảm đợc sự mất nớc do
thấm ra phía ngoài).
- Về thuỷ văn : Lợng nớc đến tại tuyến chọn phải đáp ứng đợc nh cầu dùng nớc
đã tính toán.
- Về điều kiện thi công : thuận lợi cho việc dẫn dòng thi công, tận dụng đợc đê quai
làm thân đập, có thể mở đờng thi công và phát triển thành đờng giao thông lâu
dài.
- Ngoài ra phải tính đến khả năng cung cấp vật liệu xây dựng và nhân công.
- Việc quyết định tuyến xây dựng đập phải thông qua phân tích so sánh một cách đầy
đủ các phơng án về mặt kinh tế và kỹ thuật.
II.Vật liệu xây dựng đập

1. Vật liệu xây dựng thân đập
- Có thể sử dụng tất cả các lợi đất để đắp đập, trừ :
+ Đất có chứa muối clorua hay sunfat clorua hàm lợng vợt quá 5%; muối sunfat
hàm lợng trên 2% theo khối lợng.
+ Đất có chứa chất hữu cơ cha phân giải với hàm l
ợng trên 5% theo khối lợng
hoặc phân giải hoàn toàn ở trạng thái không định hình (mùn) với hàm lợng trên
8%.
- Đất thịt và đất pha cát thích hợp với đập đồng chất và đắp phần chống thấm của các
loại đập khác.
- Đất sét nặng khó thi công, khi không có căn cứ chắc chắn về kinh tế - kỹ thuật thì
không nên dùng để đắp thân đập và các bộ phận không thấm nớc.
- Có thể dùng cát (cát hạt mịn, hạt vừa, hạt thô )để để đắp đập đồng chất, song yêu
cầu tổn thất lu lợng nớc thấm phải nhỏ hơn trị số cho phép.
- Đối với đập không đồng chất nên dùng cát, sỏi và cuội để đắp phần hạ lu công
trình.
- Việc chọn bải vật liệu dùng để đắp đập phải thông qua so sánh các phơng án về
điều kiện khai thác, vận chuyển, các chỉ tiêu kỹ thuật và trử lợng để chọn phơng
án tối u nhất.
2. Vật liệu xây dựng vật chống thấm
- Vật liệu làm vật chống thấn phải có tính thấm bé k
ct
<(50-100)k
đ
và k
ct
10
-4
cm/s.
- Có thể dùng đất sét thiên nhiên có độ ẩm thích hợp, hoặc hỗn hợp nhân tạo (Cuội-

Sỏi-Cát-Sét) với thành phần : 40% cuội, 35% cát, 25% sét gọi là bê tông sét.
- Vật liệu chống thấm phải ít thay đỏi về thể tích (do hút hay nhả nớc) để tránh hiện
tợng nứt nẻ.
3. Vật liệu xây dựng vật thoát nớc

67
- Vật liệu làm VTN phải có tính thấm lớn : k
vtn
>> k
đ

- Cát, cuội, sỏi thích hợp cho tầng lọc ngợc với yêu cầu thành phần hạt mịn không
lớn hơn 3-5% theo khối lợng và sự phân bố thành phần hạt đợc đánh giá bằng hệ
số không đồng nhất =d
60
/d
10
10.
Vật liệu thoát nớc có thể dùng đá, đá hộc hoặc bêtông xốp.
III.Yêu cầu về nền và các biện pháp xử lý nền
1. Yêu cầu về nền
- Yêu cầu nền đối với đập đất không cao, tuy nhiên đối với nền xấu thì phải xử lý
đúng đắn trớc khi xây dựng.
- Nền đá là loại nền tốt nhất để xây dựng đập đất, nếu nền đá bị nứt nẽ phải sử lý
bằng màng chống thấm.
- Nền đá vôi cũng có thể xây dựng đập đất, nhng đối với nền đá vôi bị phong hóa
mạnh và đặc biệt là hiện tợng Karster thì cần chú ý hiện tợng mất nớc qua và
lòng hồ.
- Khi nền đập có các loại đất mùn hoặc sét ngậm nớc thì phải xây dựng hệ thống
thoát nớc trong nền đập, đồng thời không nên thi công với tốc độ nhanh.

- Trờng hợp đặc biệt khi có luận chứng chắc chắn đợc phép xây dựng xây dựng
đập trên nền than bùn với mức độ phân giải không dới 50%.
- Khi nền có các loại muối hòa tan vợt 6% theo khối lợng thì cần có biện pháp đề
phòng xói rữa của nền.
- Đối với nền có những loại nh cát to, cuội, sỏi khi thiết kế phải đánh giá sự mất
nớc và hiện tợng xói ngầm để có biện pháp chống thấm.
- Đối với loại đất hoàng thổ thờng lún nhiều và lún không đều chỉ nên xây dựng
những đập thấp.
2. Xử lý nối tiếp nền với đập và đập với công trình bê tông
Để ngăn ngừa hiện tợng thấm tiếp xúc tại các mặt tiếp giáp cần xử lý vùng nối tiếp.
- Trớc khi xây dựng đập phải đào bỏ lớp đất có rể cây, thực vật và chất hữu cơ cho
đến lớp đất chặt.
- Có thể tạo bậc răng ca hay chân răng cho phép đập ngàm vào nền (hình 4.22), vừa
tăng ổn định và kéo dài đờng viền thấm tiếp xúc ở khu vực nối tiếp.
- Khi nối tiếp với bờ phải chú ý hiện tợng lún không đều. Bởi vậy mặt nối tiếp
không nên đánh cấp và cũng không nên quá dốc, tốt nhất độ dốc không nên vợt
quá 1: 0,75. tuyệt đối không nên làm dốc ngợc, khi cần có thể đổ bêtông hoặc xây
đá tạo thành mái dốc thuận tr
ớc khi xây đập.
- Nếu nền đá phải bóc bỏ tầng phong hoá vụn nát.
- Tại chổ tiếp xúc với công trình biên bê tông phải xây dựng tờng cánh gà để kéo
dài đờng viền thấm.

H
ình 4.22 : Nối tiếp đập với nền

68
ò4. Khái niệm chung về Thấm qua đập đất
I.Mục đích và phơng pháp tính toán
1. Mục đích tính toán
Việc tính thấm qua đập đất là một vấn đề quan trọng, nhằm giải quyết các vấn đề sau:
- Xác định lu lợng thấm qua thân đập, nền và bờ để đánh giá lợng nớc tổn thất,
phục vụ cho tính toán cân bằng nớc hồ chứa và đa ra biện pháp phòng chống
thấm thích hợp.
- Xác định vị trí đờng bảo hoà, làm cơ sở cho việc tính toán ổn định mái đập và
kiểm tra lại kích thớc các bộ phận thân đập.
- Xác định gradien thấm để kiểm tra xói ngầm tổng thể và cục bộ tại những vị trí
nguy hiểm (chổ dòng thấm đi ra hạ lu).
2. Phơng pháp tính toán
- Thấm qua đập đất là bài toán thấm không áp, dòng thấm có thể chảy tầng hay chảy
rối, có thể là thấm ổn định hay không ổn định.
- Có nhiều phơng pháp để tính thấm, thông dụng nhất là phơng pháp phân tích lý
luận, đồ giải và thí nghiệm.
Phơng pháp phân tích lý luận bao gồm phơng pháp cơ học chất lỏng, phơng pháp
phần tử hữu hạn và phơng pháp thủy lực.
Phơng pháp cơ học chất lỏng mới giải đợc các bài toán đơn giản, do đó bị hạn chế
ít đựoc sử dụng trong thực tế., phơng pháp phần tử hữu hạn đợc ứng dụng rộng rãi
có các điều kiện biên phức tạp,ở đây chỉ giới thiệu phơng pháp thuỷ lực - là phơng
pháp đang đợc Quy phạm chọn dùng.
Nguyên tắc tính thấm qua đập đất bằng phơng pháp thuỷ lực học :
- Bài toán thấm qua đập đất đợc xét trong phạm vi bài toán phẳng, dựa trên các giả
thiết ban đầu nh đã nêu ở chơng 2.

- Xét vùng thấm với tầng không thấm nằm ngang, chiều dày bằng đơn vị (hình 4.23
)













H1
h
L
H2
M
M
õổồỡng baợo hoỡa
Y
X

H
ình 4.23 : Sơ đồ tính thấm theo công thức Duypuy
- Tầng không thấm ox nằm ngang nên có thể giả thiết các đờng dòng gần nh song
song nằm ngang còn các đờng đẳng thế thì song song thẳng đứng.
- Xét một mặt cắt MM bất kỳ : theo định luật Dacxi ta có :

v = kJ = - k
dh
dx


69
- Vì đờng thế song song và thẳng đứng nên diện tích mặt cắt ngang dòng thấm trùng
với đờng đẳng thế và bằng h. Do đó lu lơng thấm đơn vị q đợc xác định :
q = v. = v.h= - k.h
dh
dx

q
k
dx = -h.dh



0
x
q
k
.dx = -


H
1
h
h.dh
q

k
=
H
1
2
- h
2
2x
(4-10)
Khi x = L thì h = H
2
q
k
=
H
1
2
- H
2
2
2L
(4-11)
Công thức (4-11) gọi là công thức Duy-Puy (năm 1857, một năm sau khi định luật
Dacxi ra đời).
- Công thức Duypuy và phơng trình Dacxi là hai phơng trình cơ bản để tính thấm
qua đập đất.
- Chú ý : điều kiện để dùng công thức Duy puy là đờng dòng song song nằm
ngang, đờng thế song song thẳng đứng, tại những chỗ không thoả mãn điều kiện
này cần có những phép biến đổi cần thiết.
II.Các trờng hợp tính và sơ đồ tính toán

1. Các trờng hợp tính toán :
Khi thiết kế đập đất cần tính thấm trong những trờng hợp sau đây :
- Thợng lu MNDBT , hạ lu mực nớc thấp nhất (MNHL min);
- Thợng lu MNDGC, hạ lu MN tơng ứng với Q
xả
max;
- Thợng lu từ MNDBT hạ xuống đến mực nớc chết (MNC), hạ lu có MNHL
min. (khi đó xuất hiện dòng thấm ngợc từ thân đập ra hai phía mái thợng và lu).
2. Sơ đồ tính toán
- Khi tính toán cần chia chiều dài đập thành nhiều đoạn đặc trng tơng tự nhau (tính
chất đất đập, nền, vật chống thấm, vật thoát nớc).
Chi chú :
+ Đoạn lòng sông (có thể tính theo sơ đồ bài toán phẳng);
+ Đoạn bờ (tính theo sơ đồ thấm vòng quanh).
+ Với đập cấp I,II phải kiểm tra lại kết quả tính toán bằng thí nghiệm EGDA


H
ình 4.24 :
S
ơ đồ phân chia
đập thành những đoạn đặc
trng

70