nghiên cứu trường thấm trong đập bê tông đầm lăn





LỜI CÁM ƠN
Trong quá trình học tập tại trường đại học Thủy Lợi, tôi xin chân thành cám ơn
các thầy cô giáo trong bộ môn Thủy Công, bộ môn Kết Cấu, Khoa Công Trình,
phòng Đại học và Sau đại học đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt luận
văn kỹ thuật và đặc biệt tôi tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS. Nguyễn
Quang Hùng và thầy giáo TS. Vũ Hoàng Hưng đã tận tình giúp đỡ hoàn thành luận
văn thạc sĩ.
Trong quá trình nghiên cứu, do hạn chế mặt thời gian nên luận văn không tránh
khỏi những thiếu sót rất mong đóng góp ý kiến của thầy, cô giáo.
Xin chân thành cám ơn các bạn bè đồng nghiệp và gia đình đã động viên khích lệ
tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này.
Hà nội, ngày 01 tháng 03 năm 2013
Học viên


Trịnh Phương Hồng











BẢN CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn này là công trình nghiên cứu của bản thân tôi, các
số liệu nêu trong Luận văn là trung thực. Những kiến nghị đề xuất trong Luận văn
không sao chép của bất kỳ tác giả nào.

Tác giả Luận văn


Trịnh Phương Hồng
















MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN 1
MỞ ĐẦU 1
+ Sự cần thiết của việc nghiên cứu 1
+ Mục đích nghiên cứu 1

+ Phương pháp nghiên cứu 1
+ Kết quả dự kiến đạt được 2
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP Ở VIỆT NAM
VÀ ẢNH HƯỞNG THẤM TỚI ĐẬP RCC 3

1.1.Giới thiệu tình hình xây dựng đập RCC ở Việt Nam 3
1.2.Điều kiện kỹ thuật trong thiết kế và thi công đập RCC 6
1.3.Tổng kết đánh giá thấm trong đập bê tông ở Việt Nam 9
1.4.Hướng nghiên cứu của luận văn 10
1.5.Kết luận 10
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU THẤM TRONG ĐẬP
RCC 11

2.1. Các sơ đồ chống thấm trong mặt cắt đập RCC [16] 11
2.2 . Sự phát triển của cường độ trong RCC [18] 14
2.3. Ảnh hưởng của sự phát triển của cường độ tới hệ số thấm trong RCC[19] 18
2.3.1. Khái niệm hệ số thấm trong bê tông 19
2.3.2. Khái niệm về mác chống thấm W của bê tông 19
2.3.3. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông đầm lăn
RCC M15 20






2.3.4. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông đầm lăn
RCC M20 22

2.3.5. Mối quan hệ giữa mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của các loại bê tông

công trình thủy lợi 23

2.4. Lý thuyết thấm trong RCC 25
2.4.1. Định luật Darcy cho RCC 25
2.4.2. Thiết lập phương trình dòng thấm 26
2.5. Lựa chọn phương pháp và mô hình sử dụng trong luận văn 27
2.5.1. Lựa chọn phương pháp 27
2.5.2. Mô hình tính toán 28
2.6. Kết luận 29
CHƯƠNG III. NGHIÊN CỨU THẤM TRONG ĐẬP RCC 30
3.1. Ảnh hưởng của hành lang thu nước tới trường thấm trong đập RCC 30
3.1.1. Hành lang thân đập. 30
3.1.2. Ảnh hành lang thu nước tới trường thấm trong đập RCC 31
3.2. Ảnh hưởng của chiều cột nước trước đập tới trường thấm trong đập RCC 37
3.2.1. Trường hợp 1: Với đập RCC có bố trí hành lang thu nước trong thân đập37
3.2.2. Trường hợp 2: Với đập RCC không bố trí hành lang thu nước trong thân
đập 44

3.2.3. Kết luận 48
3.3. Ảnh hưởng của hệ số thấm tới trường thấm trong đập RCC 48
3.3.1. Trường hợp 1: Đập RCC có bố trí hành lang thu nước trong thân đập 48
3.3.2. Trường hợp 2: Đập RCC không bố trí hành lang thu nước trong thân
đập 51






3.4. Kết luận 55

CHƯƠNG IV. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH CỤ THỂ 56
4.1. Giới thiệu công trình 56
4.2. Những vấn đề tồn tại thấm trong công trình. 61
4.3. Áp dụng tính toán với đập Sơn La 61
4.4. Nhận xét và kết luận 63
CHƯƠNG V : MỘT SỐ GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM CHO BÊ TÔNG ĐẦM
LĂN HIỆN NAY [13] 65

5.1. Nâng cao tính chống thấm của hỗn hợp vật liệu bê tông đầm lăn 65
5.2. Bố trí kết cấu chống thấm 69
5.3. Tăng cường các biện pháp kỹ thuật thi công 74
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80
6.1. Đánh giá kết quả đạt được 80
6.2. Những vấn đề tồn tại của luận văn 80
6.2. Kiến nghị. 81
PHỤ LỤC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 84










DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1:Các đập RCC đã hoàn thành và đang thi công ở Việt Nam 4
Bảng 2: Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông

RCC M 15 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày. 21
Bảng 3: Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
RCC M 20 ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày. 22
Bảng 4: Kết quả thí nghiệm mác chống thấm W và hệ số thấm Kt của bê tông
công trình thủy lợi
ở các tuổi 28, 56, 90 và 180 ngày 23
Bảng 5: Kết quả tính toán lưu lượng thấm đơn vị 35
Bảng 6: Kết quả tính toán gradient thấm XY
max
35
Bảng 7: Kết quả tính toán lưu lượng thấm 39
Bảng 8: Kết quả tính toán gradient thấm 39
Bảng 9: Kết quả tính toán lưu lượng thấm 46
Bảng 10: Kết quả tính toán gradient thấm XYmax 46
Bảng 11: Kết quả tính toán lưu lượng thấm đơn vị Q 50
Bảng 12: Kết quả tính toán lưu lượng thấm đơn vị Q 53
Bảng 13: Kết quả tính toán lưu lượng thấm Q đập S
ơn La 63











DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1: Đập thủy điện Sơn La thuộc tỉnh Sơn La 6
Hình 2: Mặt cắt RCC theo trường phái Mỹ 12
Hình 3: Mặt cắt RCC theo trường phái Trung Quốc 13
Hình 4: Sự phát triển cường độ kháng nén của BTÐL 15
Hình 5: Sự phát triển cường độ kháng kéo của BTÐL 17
Hình 6: Quan hệ giữa cường độ kháng nén và cường độ kháng kéo của BTÐL 18
Hình 7: Quan hệ cường độ của RCC và hệ số thấm 25
Hình 8: Dòng thấ
m ổn định theo ba hướng qua phân tố 26
Hình 9: Sơ đồ chia lưới phần tử của đập và nền 27
Hình 9: Mô hình tính toán trường thấm 28
Hình 10: Hành lang trong thân đập RCC 30
Hình 11: Cột nước áp lực lên đập 32
Hình 12: Cột nước áp lực ở 2 hành lang số 1(hình 1) và hành lang số 2(hình 2).
32
Hình 13: Lưu tốc dòng thấm toàn bộ đập( a), hành lang thu nước số 1( b) và
hành lang số 2(c) 33
Hình 14: Cột nước áp lực lên đập 34
Hình 15: Lưu tốc dòng thấm toàn bộ
đập 34
Hình 16: Áp lực cột nước và véc tơ lưu tốc ứng với cột nước H=110(m) 38
Hình 17: Áp lực cột nước và véc tơ lưu tốc ứng với cột nước H=90(m) 38
Hình 18: Áp lực cột nước và véc tơ lưu tốc ứng với cột nước H=70(m) 38
Hình 19: Biểu đồ quan hệ giữa cột nước thượng lưu H và lưu lượng thấm đơn vị
ở hành lang thu nước s
ố 1 40






Hình 20: Biểu đồ quan hệ giữa cột nước thượng lưu H và gradient thấm ở hành
lang thu nước số 1 40
Hình 21: Biểu đồ quan hệ giữa cột nước thượng lưu H và lưu lượng thấm đơn vị
ở hành lang thu nước số 2 41
Hình 22: Biểu đồ quan hệ giữa cột nước thượng lưu H và gradient thấm ở hành
lang thu nước số 2 42
Hình 23: Biểu đồ quan hệ giữa cột nước th
ượng lưu H và lưu lượng thấm đơn vị
ở mái hạ lưu đập 43
Hình 24: Biểu đồ quan hệ giữa cột nước thượng lưu H và gradient thấm ở ở mái
hạ lưu đập 43
Hình 25: Áp lực cột nước và véc tơ lưu tốc ứng với cột nước H=110(m) 45
Hình 26: Áp lực cột nước và véc tơ lưu tốc ứng với cột nước H=90(m) 45
Hình 27: Áp lực c
ột nước và véc tơ lưu tốc ứng với cột nước H=70(m) 45
Hình 28: Biểu đồ quan hệ giữa cột nước thượng lưu H và lưu lượng thấm ở mái
hạ lưu đập 47
Hình 29: Biểu đồ quan hệ giữa cột nước thượng lưu H và gradient thấm J ở mái
hạ lưu đập 47
Hình 30: Áp lực cột nước và véc tơ lưu tốc ứng với K=1.10
-4
(m/ngày đêm) 49
Hình 31: Áp lực cột nước và véc tơ lưu tốc ứng với K=1.10
-5
(m/ngày đêm) 49
Hình 32: Áp lực cột nước và véc tơ lưu tốc ứng với K=1.10
-6
(m/ngày đêm) 49
Hình 33: Biểu đồ quan hệ lưu lượng đơn vị Q mái hạ lưu đập và trường hợp tính

toán(TH) 50
Hình 34: Áp lực cột nước và véc tơ lưu tốc ứng với K=1.10
-4
(m/ngày đêm) 52
Hình 35: Áp lực cột nước và véc tơ lưu tốc ứng với K=1.10
-5
(m/ngày đêm) 52
Hình 36: Áp lực cột nước và véc tơ lưu tốc ứng với K=1.10
-6
(m/ngày đêm) 52





Hình 37: Biểu đồ quan hệ lưu lượng đơn vị Q mái hạ lưu đập và trường hợp tính
toán(TH) 53
Hình 38: Vị trí xây dựng đập Sơn La 57
Hình 39: Mặt cắt điển hình đập Sơn La 60
Hình 40: Mô hình tính thấm đập Sơn La 62
Hình 41: Áp lực cột nước và véc tơ lưu tốc 63




1
MỞ ĐẦU
+ Sự cần thiết của việc nghiên cứu
Sự ra đời bê tông đầm lăn là một sự phát triển đột phá trong công nghệ thi công
đập bê tông trọng lực nói riêng và xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện nói
chung. Tại Việt Nam đã được ứng dụng và xây dựng tương đối nhiều như: Đập thủy
điện Sông Tranh 2(Quảng Nam), đập thủy điện Sơn La(S
ơn La), đập thủy điện A
Vương(Quảng Nam)… Tuy nhiên với những ứng dụng nhanh chóng đó cũng đã xảy
ra một số tồn tại về áp dụng các tiêu chuẩn Quốc gia đối với đập bê tông đầm lăn
(RCC) nên hiện nay việc thi công các đập RCC chưa đồng đều trên các công trình
và đặc biệt đang xảy ra tình trạng chống thấm của các đập RCC chưa đạt yêu cầu
như đập th
ủy điện Sông Tranh 2 có hiện tượng nước xuất hiện ở hạ lưu đập tương
đối lớn làm ảnh hưởng đến lượng trữ nước của hồ cũng như khả năng an toàn của
đập cũng như tài sản và tính mạng người dân phía hạ lưu đập. Như vậy, việc nghiên
cứu trường thấm trong thân đập RCC mang ý nghĩa hết sức quan trọng và cấp thiết.
+ Mục đích nghiên cứu
Đề tài có mục đích nghiên cứu với đập bê tông đầm lăn làm việc trong điều kiện
bê tông biến thái chống thấm của đập làm việc không bình thường hay nói cách

khác lớp bê tông biến thái làm việc như lớp bê tông đầm lăn thì sẽ phân tích trường
thấm trong đập xảy ra như thế nào.
Đề xuất ra một số biện pháp xử lý thấm hợp lý đảm bảo tính kỹ thuậ
t và hiệu quả
kinh tế.
+ Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập, tổng hợp, phân tích các tài liệu về thiết kế, thi công và quá trình vận
hành khai thác một số đập dự kiến nghiên cứu.
- Sử dụng mô hình toán phân tích trường thấm trong đập bê tông đầm lăn.




2
+ Kết quả dự kiến đạt được
- Nghiên cứu sự biến đổi của trường thấm trong đập bê tông đầm lăn, thông qua
kết quả tính toán để có thể đề xuất phương án chống thấm cho đập RCC.




3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP Ở VIỆT
NAM VÀ ẢNH HƯỞNG THẤM TỚI ĐẬP RCC
1.1. Giới thiệu tình hình xây dựng đập RCC ở Việt Nam
Hiện nay trên thế giới, không nơi nào có nguồn thủy năng mà con người không
tận dụng. Trong khi sản lượng điện từ than, dầu mỏ… đang dần cạn kiệt thì thủy
điện được ưu tiên phát triển số 1. Th
ủy điện hiện nay chiếm từ 15-20% tổng sản
lượng điện của thế giới và chiếm tới 95% tổng sản lượng năng lượng tái tạo. Đặc
biệt, sau vụ động đất sóng thần ở Nhật Bản năm ngoái, chương trình điện hạt nhân
của các quốc gia bị hủy, hoặc bị dừng và đang phải xem xét lại. Vì vậy sự thiếu h
ụt
năng lượng trong tương lai trông đợi nhiều vào phát triển thủy điện.
Có thể nêu những nước có sản lượng thủy điện chiếm tỷ lệ lớn trong tổng sản
lượng điện như Na Uy (gần 99%), Iceland (87%), Brazil (86%), New Zealand
(75%), Venezuela (70%), Canada (62%), Áo (60%), Thụy Sĩ (57%)…
Theo tính toán của Tổng sơ đồ Quy hoạch điện VII, đã được Chính phủ phê
duyệt ngày 21-7-2011, thủy điện ở Việt Nam hi
ện chiếm 32,3% tổng sản lượng điện
toàn quốc. Vai trò của thủy điện sẽ giảm dần, đến 2030 chỉ còn chiếm 9,3%.
Những nhà máy thủy điện lớn nằm ở Tây Bắc, dọc Trường Sơn, Tây Nguyên…
Thủy điện đã đóng góp đặc biệt quan trọng vào sự phát triển của đất nước. Thủy
điện Hòa Bình, Trị An, Yaly đã góp phần giữ an ninh n

ăng lượng, giúp chúng ta
vượt qua giai đoạn đặc biệt khó khăn về kinh tế trong thập niên 80-90 của thế kỷ
trước.
+ Các đập RCC đã hoàn thành và đang thi công ở Việt Nam.
Năm 1961 được coi là mốc đầu tiên của lịch sử phát triển bê tông đầm lăn và đập
đầu tiên được xây dựng ở Kazastan(Năm 1961) cao 90m. Từ đó đến nay, công nghệ
bê tông đầm lăn được phát triển và hoàn thiện không ngừng, hình thành những




4
trường phái kỹ thuật của Mỹ, Nhật và Trung Quốc. Một trong những bước tiến nhảy
vọt của công nghệ bê tông đầm lăn là sử dụng bê tông đầm lăn có tính chống thấm
cao thay cho bê tông thường. Điều này dẫn đến đơn giản hóa kết cấu của đập bê
tông đầm lăn trọng lực, thuận tiện hơn trong thi công và hạ giá thành công trình.
Ở Việt Nam, công nghệ bê tông đầm lăn được b
ắt đầu nghiên cứu áp dụng từ
năm 2004, công nghệ bê tông đầm lăn (RCC) trong xây dựng đập bê tông trọng lực
mới được mới được áp dụng ở nước ta tại công trình thủy điện Pleikrong tỉnh Kon
Tum với chiều cao đập là 75m được thiết kế bởi Công ty tư vấn xây dựng điện I do
Tổng công ty Điện lực Việt Nam nay là Tập đoàn Điện lực Việt Nam làm chủ đầu
tư. Đập đã được hoàn thành năm 2008, cho đến nay 20 đập RCC đang được xây
dựng trong đó có nhiều đập đã hoàn thành.
Bảng 1:Các đập RCC đã hoàn thành và đang thi công ở Việt Nam [13]
STT Tên đập Địa điểm xây Chiều Năm hoàn
1 Sơn La Sơn La 138 2010
2 Bản Vẽ Nghệ An 136 2010
3 A Vương Quảng Nam 82 2007
4 Sông tranh Quảng Nam 95 2010

5 Pleikrong Kon Tum 71 2007
6 Sê San 4 Gia Lai 74 2008
7 Đồng Nai 3 Đăk Nông 110 2009
8 Định Bình Bình Định 54 2007
9 Bình Điền Thừa Thiên Huế 75 2008
10 Hương Thừa Thiên Huế 70 2012
11 Đồng Nai 4 Lâm Đồng 129 2010




5
12 Bản Chát Lai Châu 70 2010
13 Nước Trong Quảng Ngãi 70 2010
14 DaK Mi 4 Quảng Nam 90 2012
15 Đồng Nai 2 Đakrông 79 2012
16 Đồng Nai 5 Đồng Nai 72 2013
17 Sông Bung Quảng Nam 95 2010
18 Trung Sơn Thanh Hóa 88 2012
19 Lai Châu Lai Châu 137 2012
20 Dak Rink Quảng Ngãi 100 2008
(Nguồn: Tài liệu hội đập lớn Việt Nam)
Các đập RCC đã và đang được xây dựng ở Việt Nam đều là các đập lớn, 12
trong tổng số 20 đập do Tập đoàn Điện lực Việt Nam làm chủ đầu tư có chiều cao
trên 70 m. Đặc biệt có 2 đập Sơn La cao 138 m, Bản Vẽ cao 136 m là 2 trong số 19
đập cao trên 130 m trên thế giới tính đến cuối năm 2010 không kể đập Lai Châu cao
137 m đang thi công.





6

Hình 1: Đập thủy điện Sơn La thuộc tỉnh Sơn La
1.2. Điều kiện kỹ thuật trong thiết kế và thi công đập RCC
1.2.1. Về tiêu chuẩn thiết kế
Hiện nay Việt Nam chưa có 1 hệ tiêu chuẩn thống nhất và đồng bộ để thiết kế
và thi công đập bê tông đầm lăn bởi vậy trong những năm qua ngoài việc sử dụng
các tiêu chuẩn Việt Nam, Nga (Liên Xô cũ) hi
ện có cho xây dựng đập bê tông trọng
lực thông thường đã kết hợp sử dụng các tiêu chuẩn của Mỹ, tham khảo sử dụng các
tiêu chuẩn của Trung Quốc SL 314-2004 theo thiết kế và DL/T5112-2000 theo thi
công đập RCC.
Việc áp dụng các hệ tiêu chuẩn khác nhau đẫn đến kích thước đập và cấu tạo
mặt cắt đập khác nhau.




7
Các đập lớn do Tập đoàn Điện lực Việt Nam làm chủ đầu tư đã được thiết kế và
xây dựng thỏa mãn các tiêu chuẩn của Việt Nam, Nga, tiêu chuẩn của Cục Công
trình quân đội Mỹ (USACE), và tiêu chuẩn của Ủy Ban điều hành năng lượng Liên
Bang Mỹ (FERC). Các tiêu chuẩn chủ yếu gồm EM1110-2-2000, EM 1110-2200,
EM 1110-2-2006, EP 1110-2-12 cho tính toán động đất trong đó bao gồm cả những
tiêu chuẩn viện dẫn.
a. V
ề hệ số an toàn ổn định khác nhau giữa các tiêu chuẩn là:
- Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 285-2002 và Nga CHU

2-06-01-86, CHU


33-01-2003.
Hệ số an toàn ổn định K ≥ [K]
cc
tt
nK
R
Nm
≥

Trong đó: - n
c
: Hệ số tổ hợp tải trọng 0,95 – 1,0
- m : Hệ số tiết kiệm làm việc: 0,75 – 1
- Kn : Hệ số đảm bảo tùy theo cấp công trình 1- 1,25.
- Theo tiêu chuẩn của USACE: EM -110 -2.2000
+ Trường hợp bình thường: K = 2
+ Trường hợp không bình thường: K = 1,7
+ Trường hợp cực đại: K = 1,3
Về các trường hợp tính toán và các số liệu đầu vào được lấy phù hợp theo các
tiêu chuẩn sử dụng.
Hệ số giảm tác động động đấ
t (damping) không vượt quá 15% với động đất cực
đại (MCE) và không vượt quá 10% với OBE.
-
Theo tiêu chuẩn của FERC(general)





8
Các trường hợp tính toán giữa USACE và FERC cơ bản giống nhau, chỉ khác
nhau là theo FERC -2002 (các hướng dẫn kỹ thuật để đánh gía công trình thủy
điện), bổ sung thêm 1 trường hợp tính toán ổn định sau động đất.
Hệ số an toàn ổn định theo FERC:
+ Trường hợp bình thường: K = 3
+ Trường hợp không bình thường: K = 2
+ Trường hợp cực đại: K = 1,3
b. Các tính toán về độ bền, ứng suất, phân tích nhiệt được thực hiện phù hợp với
các tiêu chuẩn sử dụng. hệ số an toàn chống nứt sử dụng theo tiêu chuẩn Mỹ
: K =
1,25 ÷ 1,33
1.2.2. Về các mặt cắt điển hình:
Có 2 loại mặt cắt sử dụng:
- Có tường bê tông thượng lưu: Như đập Pleikrong, A Vương, Sê San 4, Định
Bình, Bình Điền, Hương Điền.
- Không có tường bê tông thượng lưu: Như Sơn La, Bản Vẽ, Bản Chát, Sông
Tranh 2, Đồng Nai 3, Đồng Nai 4, Lai Châu, Trung Sơn, Sông Bung 4.
1.2.3. Về vật liệu và thi công RCC
Tiêu chuẩn về vật liêu cho RCC và thi công, nghiệm thu RCC sử dụng các tiêu
chuẩn Mỹ, trong đó chủ yếu là của Viện nghiên cứu bê tông Mỹ ACI (ACI
2007.5R-99) các tiêu chuẩn và các phương pháp thí nghiệm của Hiệp hội thí
nghiệm và vật liệu Mỹ ASTM, các qui định của USACE, kèm theo các tiêu chuẩn
viện dẫn liên quan.
Cấp phối RCC của các đập đã hoàn thành và đang thi công gồm các các thành
phần chính như sau:





9
- Đá dăm: Có Dmax 50- 60mm (trừ Pleikrong 40mm)
- Xi măng: 60 -90 kg/m3 tùy từng dự án
- Phụ gia khoáng: Chủ yếu là Puzơlan, chỉ có 1 số đập dùng tro bay Phả lại như
Sơn La, Bản Chát, Sông tranh 2 (1 phần), Định Bình, Lai Châu.
Đối với tro bay Phả lại, các chỉ tiêu đạt yêu cầu theo ASTM C618-97 trừ chỉ tiêu
LOI (Loss on ignition) khoảng 18% > 6-12% yêu cầu theo tiêu chuẩn Mỹ. Thực tế
tại nhà máy nhiệt điện đã xử lý chỉ tiêu này bằng phương pháp tuyển ướt. Các đập
Sơn La, Bản Chát, Lai Châu chỉ tiêu LOI của tro bay yêu cầu < 6%.
- Chiều dày mỗi lớp đắp 30 cm
- Nhiệt độ đổ RCC từ 20
o
c đến 29
o
c tùy từ dự án.
1.3. Tổng kết đánh giá thấm trong đập bê tông ở Việt Nam
Trong quá trình sử dụng bê tông đầm lăn vào công trình thủy lợi ở Việt Nam thì
không thể tránh khỏi những khó khăn về việc chuyển giao công nghệ chưa hoàn
chỉnh nên trong quá trình xây dựng và đưa công trình vào sử dụng khai thác xảy ra
một số hiện tượng như: xuất hiện các vết nứt trong thân đập và đặc biệt có dòng
thấm phía hạ lưu đập tương đối lớn.
Đập RCC hiện ở Việt Nam chủ yếu là xu
ất hiện thấm thân đập xảy ra ở một số
công trình. Đập Pleikrong là đập bê tông RCC đầu tiên được xây dựng ở nước ta.
Về hình thức mặt cắt tương tự như kim bao ngân của Trung Quốc và của Mỹ hiện
nay (theo tiêu chuẩn EM-1110-2-2006). Do chưa có nhiều kinh nghiệm trong các
khâu nên sau khi thi công đập bị thấm, rò rỉ ngoài mong muốn.
Đập Sông Tranh 2, vào đầu tháng 2 năm 2012 đập thủy điên Sông Tranh 2 xuất

hiện dòng thấm trong các hành lang thu nước và thấm ra ở
hạ lưu đập. Tổng lưu
lượng thấm của toàn công trình theo quan trắc vào thời điểm kiểm tra đo được vào
khoảng 30 lít/s.





10
Và mới đây nhất có đập thủy điên Sơn La, vào tháng 12 năm 2011 đã xuất hiện
vết nứt cắt ngang đập tới thượng lưu gây thấm rò nước khá mạnh, dòng thấm tập
trung chảy vào trong hành lang thân đập ở cao trình 138m, 180m. Lưu lượng thấm
đo được tại hành lang 105m dao động 29,83-29,06 lít/giây.

Như vậy, Việc xây dựng đập RCC ở Việt Nam đang tồn tại hiện tượng thấm
xảy ra đang tồn tại . Dòng thấm xuất hiện nước ở hạ lưu đập tương đối lớn, hiện nay
điển hình và thấy rõ nhất tại đập thủy điện Sông Tranh 2, đập thủy điện Sơn La
cũng là thực trạng đáng lo ngại củ
a người dân. Hiện tượng nước xuất hiện với lưu
lượng tương đối lớn phía hạ lưu có nhiều nguyên nhân như là: hiện tượng dẫn nước
của các đường ống, lớp bê tông biến thái vì nguyên nhân nào đó mất khả năng
chống thâm,…
1.4. Hướng nghiên cứu của luận văn
Với hiện trạng của sự xuất hiện nước ở hạ lưu một số đập lớn tại Việt Nam tương
đối lớn, hướng đặt ra nghiên cứu của luận văn xem xét lớp bê tông biến thái phía
thượng lưu đập vì nguyên nhân nào đó lớp bê tông này không làm việc bình thường
hay nói cách khác đó là lớp bê tông biến thái mất khả năng chống thấm thì trường
thấm trong đập RCC sẽ xảy ra như
thế nào

1.5. Kết luận
Trong quá trình đưa vào sử dụng và khai thác ở một số công trình đập RCC thì
có vấn đề tương đối đáng lo ngại đó là hiện tượng nước xuất hiện ở phía hạ lưu đập
vì một lý do nào đó. Nghiên cứu trường thấm trong đập RCC để xem dòng thấm
trong thân đập xảy ra như thế nào, tính toán được lưu lượng thấm và xác định
gradient thấm cho đập là căn cứ chọn vật liệu làm đập cho phù h
ợp.






11
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU THẤM TRONG ĐẬP RCC
2.1. Các sơ đồ chống thấm trong mặt cắt đập RCC [16]
Sự phát triển của đập RCC ở Việt Nam trong nhưng năm gần đây được thể hiện
một cách cụ thể từ sự ra đời một số đập thủy điện như đập thủy điện Sơn La, đập
thủy điện Sông Tranh 2 , đó là nhờ sự chuyển giao công nghệ của các chuyên gia
trên thế giới nhưng chính đó nảy sinh vấn đề tồ
n tại khi áp dụng xuất hiện nhiều
trường phái hình thức mặt cắt đập RCD của Nhật Bản, RCC của Mỹ và RCCD của
Trung Quốc . Nước ta đang sử dụng 2 hình thức mặt cắt đập đó là: mặt cắt đập theo
trường phái Trung Quốc và Mỹ. Đập thủy điện Pleikrong là đập bê tông RCC đầu
tiên được xây dựng ở nước ta. Về hình thức mặt cắt tương tự nh
ư kim bao ngân của
Nhật Bản và Trung Quốc thời kỳ đầu.
Với mặt cắt đập RCC theo trường phái Mỹ (Theo tiêu chuẩn EM-1110-2-2006),
từ thượng lưu về hạ lưu đập là các lớp bê tông truyền thống hoặc các loại vật liệu
chống thấm khác kế đến là RCC. Lớp bê tông truyền thống ở mặt thượng lưu đập

đóng vai trò là lớp tiếp xúc giữa bê tông đầm lăn và cốp pha thượ
ng lưu đảm bảo
sau khi tháo cốp pha bề mặt thượng lưu nhẵn kín. Lớp bê tông phía mặt thượng lưu
tiếp xúc trực tiếp với nước thượng lưu có sử dụng bê tông mác cao nên nó có khả
năng chống thấm tốt. Nhưng với phương thức này thi công phức tạp, tốc độ thi công
chậm. Hiện nay người ta dùng rộng rãi đập RCCD của Trung Quốc với lớp bê tông
biến thái làm lớp chống th
ấm ở mặt thượng lưu đập và bảo vệ mái hạ lưu đập đã
làm tăng tính ưu việt của RCCD là cho phép tăng nhanh tốc độ thi công đưa công
trình hoàn thành sớm.




12

Hình 2: Mặt cắt RCC theo trường phái Mỹ
(Nguồn: Tài liệu hội đập lớn Việt Nam)
Với mặt cắt đập RCC theo trường phái Trung Quốc, Hình thức RCC toàn mặt
cắt: Từ thượng lưu về hạ lưu đập gồm các lớp : Bê tông biến thái (GEVR), RCC cấp
phối 2, RCC cấp phối 3. Dùng RCC cấp phối 2 kết hợp bê tông biến thái để chống
thấm, do kết cấu giản đơn, thi công thuận tiện có thể thực hiện đầm nén liền khối,
thích ứng với thi công bê tông đầm lăn có tốc
độ nhanh, dễ bảo đảm chất lượng kết
hợp giữa lớp chống thấm với bê tông đầm lăn ở nội bộ đập, có thể giảm bớt lượng




13

dùng xi măng ở bê tông mặt đập thượng lưu, giảm bớt được ứng suất nhiệt độ. Do
tiến hành đổ san đầm bằng cơ giới nên việc kiểm soát chất lượng đã được cơ giới
hoá, tính đồng đều về chất lượng được nâng cao. Trong hơn thập niên gần đây,
chống thấm thượng lưu đập bê tông đầm lăn ở Trung Quốc dùng bê tông đầm lăn
c
ấp phối 2 giàu chất kết dính rất phổ biến như đập Phổ Định, Giang Á, Miên Hoa
Than, Đại Triều Sơn, Cao Bá Châu, Thông Khê, Sa Bài, Long Thủ v.v hơn nữa,
lại thu được kinh nghiệm thực tiễn thành quả thí nghiệm phong phú.

Hình 3: Mặt cắt RCC theo trường phái Trung Quốc
(Nguồn: Tài liệu hội đập lớn Việt Nam)




14
Các đập ở Việt Nam về sau có chiều cao rất lớn như: Sơn La, Đồng Nai 3, Đồng
Nai 4, Sông Kôn, Bản Chát… đều sử dụng hình thức mặt cắt RCC toàn mặt cắt
nhưng khác với hình thức toàn mặt cắt theo trường phái Trung Quốc. Từ thượng
lưu về hạ lưu đập gồm các lớp bê tông biến thái (GEVR) và RCC. Như vậy hình
thức mặt cắt tương tự như của Mỹ song lớp bê tông truy
ền thống được thay thế
bằng lớp bê tông biến thái GEVR. Sử dụng cả đập làm khối chống thấm thay vì chỉ
sử dụng RCC 2 như trường phái Trung Quốc.
2.2 . Sự phát triển của cường độ trong RCC [18]
Sự phát triển cường độ trong bê tông đầm lăn (RCC) khác với sự phát triển
cường độ trong bê tông thường. Trong khi bê tông truyền thống cường độ phát triển
tương đối nhanh thì trong RCC thì sự phát triển cường độ tương đối chậm đặc biệt
trong thời gian đầu và sau 28 ngày thì cường độ của RCC phát triển nhanh hơn
cường độ của bê tông thường.

Bê tông đầm lăn (BTĐL) là loại bê tông sử dụng các nguyên vật liệu tươ
ng tự
như bê tông thường. Khác với bê tông thường lượng nước (N) yêu cầu để đảm bảo
quá trình thuỷ hoá xi măng (X) trong khối bê tông là thấp hơn nhiều so với lượng
nước được trộn vào hỗn hợp bê tông truyền thống. Mặt khác qua nghiên cứu lí luận
về cường độ bê tông phát hiện ra rằng cường độ bê tông Rb tỷ lệ nghịch với tỷ lệ
N/X (Rb=F(N/X)). Vì vậy, nếu giảm lượng nước trộ
n thì tỷ lệ N/X giảm và cường
độ bê tông tăng lên.
Cường độ bê tông RCC chia làm 3 loại: Cường độ kháng nén ,cường độ kháng
kéo và cường độ kháng cắt.
2.2.1. Cường độ kháng nén:
Sự phát triển của Cường độ kháng nén
Cường độ kháng nén phát triển theo thời gian theo Công thức:
Rct/Rc28=31.138t0.334 (%) (2.1)




15
Trong đó:
Rct: Cường độ kháng nén của RCC ở tuổi t ngày Mpa)
Rc28: Cường độ kháng nén của RCC ở tuổi 28 ngày Mpa)
t: Tuổi của RCC (d), 1610d ≥ t ≥ 7do

Hình 4: Sự phát triển cường độ kháng nén của BTÐL
(Nguồn:Tô Văn Thuật, “Ảnh hưởng suy giảm cường độ tới thấm trong đập bê
tông đầm lăn”, Luận văn thạc sĩ, Hà Nội 2011)[18]
Công thức xác định cường độ của BTĐL do Trung Quốc đúc kết và đưa vào quy
trình thí nghiệm:

)(. B
N
KD
RAR
kdđl
−=
(2.2)
Trong đó:
đl
R
: Cường độ kháng nén BTĐL tuổi 90 ngày




16
A: Hệ số phẩm chất cốt liệu, bằng 0,811 đối với dăm, bằng 0,733 đối với sỏi.
kd
R
: Cường độ chất kết dính (gồm xi măng và phụ gia khoáng), tuổi 28 ngày.
KD: Lượng chất kết dính trong 1m3 BTĐL.
N: Lượng nước trong 1m3.
B: Hệ số hồi quy, xác định bằng thực nghiệm: Bằng 0,581 đối với dăm, bằng
0,789 đối với sỏi.
Ngoài ra cường độ kháng nén của RCC có thể áp dụng công thức của Abrams.
Cường độ kháng nén của RCC theo nguyên lý Abrams:
52,6.82,124,1446,12
2
+
⎟

⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
+
+
−=
FC
F
FC
F
W
B
R
c
(2.3)
Trong đó:
Rc: Cường độ kháng nén BTĐL tuổi 90 ngày.
W: Hàm lượng nước trong 1m3 BTĐL.
C: Hàm lượng xi măng trong 1m3 BTĐL.
F: Hàm lượng phụ gia khoáng.
B: Hàm lượng bột