Nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực nước lỗ rỗng tới ổn định đập vật liệu địa phương

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở
VIỆT NAM VÀ VÙNG DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG 3

1.1. TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở VIỆT NAM 3
1.2. TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở DUYÊN HẢI
MIỀN TRUNG VIỆT NAM 5

1.2.1. Địa hình và địa chất 5
1.2.2. Khí hậu và thời tiết 6
1.2.3. Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương 6
1.3. TÌNH HÌNH MƯA LŨ Ở MIỀN TRUNG VIỆT NAM 9
1.3.1. Diễn biến của bão 9
1.3.2 Diễn biến của lũ. 11
1.3.3. Diễn biến trượt lở đất. 11
1.3.4. Ảnh hưởng của bão. 12
1.3.5. Ảnh hưởng của lũ 13
1.3.6. Ảnh hưởng của trượt lở đất 13
1.4. TÍNH CẤP THIẾT VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 14
1.4.1. Tính cấp thiết của đề tài 14
1.4.2. Nội dung nghiên cứu của đề tài 15
1.4.3. Tình hình nghiên cứu ổn định cục bộ của đập vật liệu địa phương dưới ảnh
hưởng của mưa lũ 15

1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 16
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 17
2.1. SỰ HÌNH THÀNH DÒNG THẤM KHÔNG ỔN ĐỊNH TRONG THÂN ĐẬP
VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 17

2.2. PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA DÒNG THẤM KHÔNG ỔN ĐỊNH 17
2.2.1. Các phương pháp nghiên cứu thấm không ổn định 17
2.2.1.1. Phương pháp giải tích 17

2.2.1.2. Phương pháp thí nghiệm thấm khe hẹp 17
2.2.1.3. Phương pháp thí nghiệm tương tự điện−thủy động lực học 20
2.2.1.4. Phương pháp mô hình số 21
2.2.2. Cơ sở lý thuyết phương trình vi phân thấm không ổn định 22
2.2.3. Phương trình vi phân cơ bản của dòng thấm không ổn định cho đất bão hòa 23
2.2.4. Giải bài toán thấm theo phương pháp phần tử hữu hạn 26
2.3. TRƯỜNG ỨNG SUẤT HIỆU QUẢ, ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC NƯỚC
LỖ RỖNG TỚI SỨC CHỊU TẢI CỦA CỐT ĐẤT 27

2.3.1. Đặt vấn đề 27
2.3.2. Ảnh hưởng của áp lực nước lỗ rỗng tới sức chịu tải của cốt đất 28
2.3.3. Tình hình nghiên cứu tính toán áp lực lỗ rỗng ở nước ngoài và ở Việt Nam 30
2.3.4. Các phương pháp tính áp lực kẽ rỗng 32
2.3.4.1. Phương pháp thực nghiệm (hay còn gọi là phương pháp đường cong nén ép)
32

2.3.4.2. Phương pháp lý thuyết cố kết 33
2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 37
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CỤC BỘ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA
PHƯƠNG CÓ ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG 38

3.1. NGHIÊN CỨU DÒNG THẤM KHÔNG ỔN ĐỊNH CỦA ĐẬP VẬT LIỆU
ĐỊA PHƯƠNG THEO THỜI GIAN 38

3.1.1. Tác hại của dòng thấm không ổn định của trong vật liệu địa phương do mực
nước ở thượng lưu thay đổi 38

3.1.2. Địa chất 39
3.1.3. Mặt cắt tính toán 40
3.1.4. Trường hợp tính toán 40
3.1.5. Kết quả tính toán 41
3.2. NGHIÊN CỨU TRƯỜNG ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG VÀ ỔN ĐỊNH CỤC BỘ
TRONG THÂN ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG
CỦA ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG 43


3.2.1. Các trạng thái nguy hiểm 43
3.2.2. Nghiên cứu trường ứng suất biến dạng trong thân đập vật liệu địa phương
theo thời gian 44

3.3. NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP KHI XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP
LỰC NƯỚC LỖ RỖNG 48

3.3.1. Nghiên cứu ổn định mái đập khi có xét đến ảnh hưởng của áp lực nước lỗ
rỗng cho trường hợp 1: 48

3.3.2. Nghiên cứu ổn định mái đập khi có xét đến ảnh hưởng của áp lực nước lỗ
rỗng cho trường hợp 2: 53

3.3.3. Nghiên cứu ổn định mái đập khi có xét đến ảnh hưởng của áp lực nước lỗ
rỗng cho trường hợp 3: 57

3.3.4. Nghiên cứu ổn định mái đập khi có xét đến ảnh hưởng của áp lực nước lỗ
rỗng cho trường hợp 4: 61

3.3.5. Nghiên cứu ổn định mái đập khi có xét đến ảnh hưởng của áp lực nước lỗ

rỗng cho trường hợp 5: 66

3.4. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 70
3.4.1 Ảnh hưởng của mực nước hồ tới an toàn đập 71
3.4.2 Ảnh hưởng của tốc độ rút nước tới an toàn đập 72
3.4.3 Ảnh hưởng của độ thấm của khối đất thượng lưu đập với cùng 1 diễn biến của
hồ 74

3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 76
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 78
1. CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯƠC CỦA LUẬN VĂN 78
2. HƯỚNG TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU 78



THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1: Tổng hợp số lượng các hồ chứa nước (đến năm 2002) 3

Bảng 1-2: Một số hồ đập lớn ở Việt Nam (Theo thứ tự chiều cao đập) 4
Bảng 1-3. Thống kê một số đập đất ở khu vực miền Trung 7
Bảng1-4. Nguồn gốc và số cơn XTNĐ (1954-2007) đổ bộ vào các tiểu vùng 10
Bảng 1-5. Đặc trưng gió cực đại ở các địa điểm đặc trưng khi bão đổ bộ (1978-
2008) 10

Bảng 2-1: So sánh tương tự giữa các thông số của dòng thấm và dòng điện 20
Bảng 3-1:Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu 39


THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ
Hình 1: Hư hỏng mái đập thượng lưu do mưa lũ 15

Hình 2-1: Xác minh thực nghiệm về Định luật thấm Darcy cho dòng thấm nước qua
đất không bão hòa (theo Chids và Collis−Goerge) 23

Hình 2-2: Dòng thấm đi qua phân tố đất 23
Hình 2-3: Mô hình thí nghiệm 28
Hình 2-4: Mẫu đất bão hòa nước 28
Hình 2-5: Quá trình ép nước ra ngoài của đất bão hòa nước 29

Hình 3-1: Mặt cắt tính toán 40
Hình 3-2: Áp lực nước lỗ rỗng của TH1 41
Hình 3-3: Áp lực nước lỗ rỗng của TH2 41
Hình 3-4: Áp lực nước lỗ rỗng TH3 42
Hình 3-5: Áp lực nước lỗ rỗng TH4 42
Hình 3-6: Áp lực nước lỗ rỗng TH5 42
Hình 3-7: Ứng suất hiệu quả max khi t=0.00 ngày (TH1) 44
Hình 3-8: Ứng suất hiệu quả min khi t=0.00 (TH1) 44
Hình 3-9: Ứng suất hiệu quả max khi t=0.50 ngày (TH1) 45
Hình 3-10: Ứng suất hiệu quả min khi t=0.50 ngày (TH1) 45
Hình 3-11: Ứng suất hiệu quả max khi t=1.00 ngày (TH1) 45
Hình 3-12: Ứng suất hiệu quả min khi t=1.00 ngày (TH1) 45
Hình 3-13: Ứng suất hiệu quả max khi t=1.50 ngày (TH1) 46
Hình 3-14: Ứng suất hiệu quả min khi t=1.50 ngày (TH1) 46
Hình 3-15: Ứng suất hiệu quả max khi t=2.00 ngày (TH1) 46
Hình 3-16: Ứng suất hiệu quả min khi t=2.00 ngày (TH1) 46
Hình 3-17: Ứng suất hiệu quả max khi t=2.50 ngày (TH1) 47
Hình 3-18: Ứng suất hiệu quả min khi t=2.50 ngày (TH1) 47
Hình 3-19: Ứng suất hiệu quả max khi t=3.00 ngày (TH1) 47
Hình 3-20: Ứng suất hiệu quả min khi t=3.00 ngày (TH1) 47
Hình 3-21: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.00 ngày) 48

Hình 3-22: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.25 ngày) 49
Hình 3-23: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.50 ngày) 49
Hình 3-24: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.75 ngày) 49
Hình 3-25: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.00 ngày) 50
Hình 3-26: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu (t=1.25 ngày) 50
Hình 3-27: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.50 ngày) 50
Hình 3-28: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.75 ngày) 51
Hình 3-29: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.00 ngày) 51
Hình 3-30: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.25 ngày) 51
Hình 3-31: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( 2.50 ngày) 52
Hình 3-32: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.75 ngày) 52
Hình 3-33: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=3.0 ngày) 52
Hình 3-34: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.00 ngày) 53
Hình 3-35: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.125 ngày) 53
Hình 3-36: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.25 ngày) 53
Hình 3-37: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.375 ngày) 54
Hình 3-38: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.50 ngày) 54
Hình 3-39: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.675 ngày) 54
Hình 3-40: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.75 ngày) 55
Hình 3-41: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.875 ngày) 55
Hình 3-42: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.0 ngày) 55
Hình 3-43: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.125 ngày) 56
Hình 3-44: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.50 ngày) 56
Hình 3-45: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.375 ngày) 56
Hình 3-46 : Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.50 ngày) 57
Hình 3-47 : Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.00 ngày) 57
Hình 3-48: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.50 ngày) 57
Hình 3-49 : Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.00 ngày) 58
Hình 3-50: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.50 ngày) 58

Hình 3-51: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.00 ngày) 58
Hình 3-51: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.50 ngày) 59
Hình 3-52: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=3.00 ngày) 59
Hình 3-53: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=3.50 ngày) 59
Hình 3-54: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=4.00 ngày) 60
Hình 3-55: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t= 4.50 ngày) 60
Hình 3-56: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu (t=5.00 ngày) 60
Hình 3-57: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=5.50 ngày) 61
Hình 3-58: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=6.00 ngày) 61
Hình 3-59: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu (t=0.00 ngày) 62
Hình 3-60: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.25 ngày) 62
Hình 3-61: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu (t=0.50 ngày) 62
Hình 3-62: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=0.75 ngày) 63
Hình 3-63: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.00 ngày) 63
Hình 3-64: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.25 ngày) 63
Hình 3-65: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.50 ngày) 64
Hình 3-66: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=1.75 ngày) 64
Hình 3-67: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.00 ngày) 64
Hình 3-68: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.25 ngày) 65
Hình 3-69: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.50 ngày) 65
Hình 3-70: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.75 ngày) 65
Hình 3-71: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu (t=2.75 ngày) 66
Hình 3-72: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu (t=0.00 ngày) 66
Hình 3-73: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu (t= 0.25 ngày) 66
Hình 3-74: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t= 0.50 ngày) 67
Hình 3-75: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t= 0.75 ngày) 67
Hình 3-76: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu (t= 1.00 ngày) 67
Hình 3-77: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu (t= 1.25 ngày) 68
Hình 3-79: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t= 1.50 ngày) 68

Hình 3-80: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t= 1.75 ngày) 68
Hình 3-81: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t=2.00 ngày) 69
Hình 3-82: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu (t= 2.25ngày) 69
Hình 3-83: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t= 2.50 ngày) 69
Hình 3-84: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t= 2.75ngày) 70
Hình 3-85: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái thượng lưu ( t= 3.00ngày) 70
Hình 3-86: Quan hệ giữa mực nước trong hồ và hệ số ổn định 71
Hình 3-87: Quan hệ giữa mực thời gian và hệ số ổn định 71
Hình 3-88: Quan hệ giữa mực nước trong hồ và hệ số ổn định 73
Hình 3-89: Quan hệ giữa mực nước trong hồ và hệ số ổn định 73
Hình 3-90: Quan hệ giữa mực nước trong hồ và hệ số ổn định 74
Hình 3-91: Quan hệ giữa mực nước trong hồ và hệ số ổn định 75

1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Trong quá trình xây dựng cũng như trong quá trình hồ tích nước, đập vật liệu
địa phương luôn luôn chịu tải trọng thay đổi. Dưới tác dụng của tải trọng ngoài, ứng
lực tại các hạt đất cũng như ứng lực tại nước trong đất cũng không ngừng thay đổi.
Sự thay đổi này hoàn toàn phụ thuộc vào việc phân tán áp lực nước trong lỗ r
ỗng.
Khi áp lực vượt qua thấm ổn định, áp lực nước trong lỗ rỗng bắt đầu dần dần triệt
tiêu. Tải trọng ngoài cũng dần dần được truyền vào các hạt đất dẫn đến đất bị nén
lại tới độ ổn định. Toàn bộ quá trình này được gọi là quá trình cố kết. Mục đích của
quá trình phân tích cố kết là hiểu rõ được sự biến đổi của quá trình thấm cũng như
áp lực lỗ rỗng trong đập và nền có tính dính. Đồng thời cũng hiểu rõ được quá trình
lún theo thời gian của đập và nền. Vấn đề này hết sức có ý nghĩa trong việc đánh giá
ổn định của đập và nền.
Trong điều kiện biến đổi khí hậu, tình hình diễn biến thời tiết có nhiều bất thường,

bão lũ thường xuyên xảy ra vượt tần suất d
ẫn đến điều kiện làm việc của các công
trình Thủy lợi nói chung và đập vật liệu địa phương không tuân theo quy luật thiết
kế. Hàng loạt các sự cố hư hỏng mái đê đập sau mưa lũ kéo dài cũng như những
hiện tượng hư hỏng do dòng thấm phát sinh qua thân đập đã ảnh hưởng đến điều
kiện an toàn làm việc của hồ. Chính từ những điều kiện này, đề tài đề xuất đi sâu
nghiên cứu diễn biến dòng thấm trong thân đập khi có xét đến ảnh hưởng của áp lực
nước lỗ rỗng nhằm đánh giá tính hình diễn biến của dòng thấm ổn định, thấm không
ổn định trong thân đập để đánh giá ổn định cục bộ thấm, ổn định tổng thể thấm cũng
như ổn định tổng thể c
ủa đập vật liệu địa phương. Thông qua đó có thể đưa ra được
bức tranh tổng thể về diến biến dòng thấm trong thân đập cũng như sự thay đổi của
trường ứng suất hiệu quả trong đập và nền trong các điều kiện làm việc khác nhau,
từ đó có những đánh giá về an toàn đập trong điều kiện biến đổi khí hậu toàn cầu.
2. Nội dung nghiên cứ
u của đề tài
Nghiên cứu dòng thấm không ổn định trong thân đập vật liệu địa phương
dưới tác dụng của mưa lớn kéo dài ở khu vực miền trung Việt Nam.

2
Nghiên cứu trường ứng suất biến dạng, áp lực nước lỗ rỗng trong thân đập vật
liệu địa phương trong điều kiện dòng thấm ổn định và dòng thấm không ổn định. Từ
đó đánh giá mức độ an toàn cục bộ, an toàn tổng thể của đập vật liệu địa phương.
Nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực nước lỗ rỗng trong thân đập tới
ổn định
mái đập sau lũ trong điều kiện xảy ra mưa lũ kéo dài.
3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài.
Phạm vi nghiên cứu: Tập trung nghiên cứu với các đập vật liệu địa phương.
4. Mục tiêu của đề tài.
Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của yếu tố: áp lực nước lỗ rỗng đến an toàn

ổn định đập vật liệu địa phương.
5. Cách tiế
p cận và nghiên cứu.
Thu thập, nghiên cứu tài liệu của các công trình thực tế: chỉ tiêu cơ lý của vật
liệu đất, hình dạng kích thước đê, chiều sâu cột nước thượng lưu, địa chất nền
Tiếp cận với lý thuyết phần tử hữu hạn để phân tích và giải quyết bài toán về áp
lực nước lỗ rỗng.
Ứng dụng các phần mềm: Geo-Slope version 7, tính toán áp lực nước lỗ
rỗng.

3
CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở
VIỆT NAM VÀ VÙNG DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG
1.1. TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở VIỆT NAM
Việt Nam có 14 lưu vực sông lớn với nguồn tài nguyên nước phong phú,
hằng năm có khoảng 845 tỷ m
3
nước chuyển tải trên 2360 trên con sông lớn nhỏ.
Tuy nhiên do lượng mưa phân bố không đều trong năm nên dòng chảy cũng thay
đổi theo mùa. Mùa khô kéo dài khoảng 6÷7 tháng, lượng mưa chỉ chiếm 15÷20%
lượng mưa cả năm, còn lại 80÷85% lượng mưa trong 5÷6 tháng mùa mưa. Về địa
hình nước ta có nhiều đồi núi thuận lợi cho việc xây dựng các hồ chứa phục vụ phát
triển các ngành kinh tế và nhu cầu về nướ
c cho dân sinh.
Tình hình xây dựng hồ chứa ở nước ta cũng đã phát triển sớm từ nửa đầu thế
kỷ XX; đặc biệt là sau khi thống nhất đất nước, Nhà nước đã đầu tư xây dựng rất
nhiều hồ chứa. Theo thống kê của Bộ nông nghiệp và Phát triển nông thôn năm
2002, cả nước ta đã có 1967 hồ chứa có dung tích trên 0,2.10
6
m

3
đã

được xây dựng
với tổng dung tích trữ thiết kế 19 tỷ m
3
và 1957 hồ chứa thủy nông với tổng dung
tích trữ trên 5,82 tỷ m
3
.

Tổng số lượng hồ chứa theo dung tích như bảng 1-1.
Bảng 1-1: Tổng hợp số lượng các hồ chứa nước (đến năm 2002)
TT Loại hồ chứa Số lượng
Tổng dung tích trữ
(10
6
m
3
)
1 Hồ thủy điện 10 19,000
2 Hồ cấp nước tưới 1957 5,820

Tổng cộng 1967 24,820

Trong số 63 tỉnh thành nước ta có 43 tỉnh và thành phố có hồ chứa nước. Các
tỉnh có số lượng các hồ chứa nhiều là Nghệ An (249 hồ); Hà Tĩnh (166 hồ); Thanh
Hóa (123 hồ); Phú Thọ (118 hồ); Đăk Lăk (116 hồ); Bình Định (108 hồ); Vĩnh Phúc
(96 hồ)… Hầu hết các đập dâng của các hồ chứa là đập đất.

4
Bảng 1-2: Một số hồ đập lớn ở Việt Nam (Theo thứ tự chiều cao đập)
TT Tên hồ Tỉnh
Dung tích
(10
6
m
3
)
H
max
(m)
Năm
xây
dựng
Năm
hoàn
thành
1 Đá Bàn Khánh Hòa 79,20 42,50 1977 1988
2 Cấm Sơn Bắc Giang 555,00 42,50 1966 1974
3 Xạ Hương Vĩnh Phúc 13,43 41,00 1977 1984
4 Yên Lập Quảng Ninh 118,10 40,00 1976 1980
5 Phú Ninh Quảng Nam 414,40 39,40 1977 1986
6 Đa Nhim Lâm Đồng 165,00 38,00 1960 1963
7 Kẻ Gỗ Hà Tĩnh 345,00 37,50 1976 1979
8 Tà Keo Lạng Sơn 14,00 35,00 1967 1972
9 Sông Mực Thanh Hóa 324,00 33,40 1977 1983
10 Tiên Lang Quảng Bình 17,90 32,30 1976 1978
11 Tuyền Lâm Lâm Đồng 10,60 32,00 1980 1987
12 Núi Một Bình Định 111,50 30,00 1978 1986

13 Cẩm Ly Quảng Bình 42,00 30,00 1963 1965
14 Vực Tròn Quảng Bình 52,80 29,00 1979 1986
15 Hội Sơn Bình Định 30,50 29,00 1982 1985
16 Liệt Sơn Quảng Ngãi 28,60 29,00 1977 1981
17 Dầu Tiếng Tây Ninh 1580,80 28,00 1979 1985
18 Núi Cốc Thái Nguyên 175,50 26,00 1972 1978
19 Pa Khoang Lai Châu 45,90 26,00 1974 1978
20 Khuôn Thần Bắc Giang 20,10 26,00 1960 1963
21 Hòa Trung Đà Nẵng 10,30 26,00 1979 1984
22 Khe Chè Quảng Ninh 11,50 25,20 1986 1990
23 Yên Mỹ Thanh Hóa 66,20 25,00 1978 1980
24 Thượng Tuy Hà Tĩnh 19,60 25,00 1961 1964

5
25 Suối Hai Hà Tây 46,50 24,00 1958 1963
26 Phú Xuân Phú Yên 12,10 23,70 1994 1996
27 Vĩnh Trinh Quảng Nam 20,30 23,00 1977 1980
28 Vực Trống Hà Tĩnh 130,00 22,8 1970 1974
29 Quất Đông Quảng Ninh 11,30 22,6 1978 1983
30 Khe Tân Quảng Nam 43,50 22,4 1985 1989
31 Đồng Mô Hà Tây 84,50 21,00 1970 1974
32 Biển Hồ Gia Lai 42,50 21,00 1980 1985
33 Kinh Môn Quảng Trị 16,70 21,00 1985 1989

1.2. TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở DUYÊN
HẢI MIỀN TRUNG VIỆT NAM
Việt Nam là quốc gia có nguồn năng lượng nước dồi dào, có khoảng 2360
con sông với chiều dài từ 10 km trở lên, trong đó 9 hệ thống sông chính với diện
tích lưu vực vượt trên 10.000 km2. Theo số liệu thống kê của UNDP VIE 97/2002
thì Việt Nam có khoảng 10.000 hồ chứa. Theo cách phân loại của hội đập cao thế

giới (ICODLD) cho đến nay nước ta có gầ
n 500 đập cao (H≥10m) trong đó chủ yếu
là đập vật liệu địa phương.
1.2.1. Địa hình và địa chất
Tất cả các đồng bằng miền Trung đều bắt nguồn từ một lịch sử thống nhất
liên quan đến quá trình biển tiến−mài mòn mà dấu tích ngày nay là các bậc thềm
đánh dấu sự dao động của mực nước qua các thời kì băng hà tan.
Đi từ trong ra phía biển, địa hình thấp d
ần: 40-25m, 25-15m, 15-5m, 5-4m,
và có tuổi trẻ dần. Điều đó chứng tỏ địa hình được nâng cao dần và liên tục. Bờ biển
lùi ra xa, các con lươn con trạch tạo nên những cồn cát, những cồn cát này được gió
vun lên thành những đụn cát và ngăn chặn các đầm phá. Cùng thời gian đó hình
thành nên các đảo và bán đảo.

6
Ở đồng bằng duyên hải miền Trung có những cồn cát cao tới 40-50m, và
giữa chúng hình thành những mạch nước ngọt ngầm phun lên như ở Bàu Tró
(Quảng Bình)
Địa hình đồng bằng bị cắt xẻ bởi các nhánh núi ăn sát ra tới biển như: dãy
núi Hoành Sơn−đèo Ngang, dãy núi Bạch Mã−đèo Hải Vân, dãy núi Nam Bình
Định−đèo Cả. Vì vậy, địa hình đồng bằng duyên hải miền Trung mang tính chất
chân núi−ven biển.
Ngoài bị cắ
t xẻ ngang bởi các nhánh núi ăn sát ra biển, thì ở đây còn có sự
phân chia dọc theo đồng bằng, đi từ trong ra ta sẽ gặp: cồn cát → đụn cát → đồi núi
sót → mõm đá.
Phía trong các cồn cát là các đồng bằng nhỏ hẹp có thể canh tác nông nghiệp.
Còn ở dưới chân núi là vùng sỏi đá khô cằn, cỏ cây hoang dại mọc.
1.2.2. Khí hậu và thời tiết
Phần lớn khu vực thuộc miền khí hậu đông Trường S

ơn, dẫn tới khu vực Bắc
Trung Bộ chịu chế độ gió mùa mùa hạ và gió tây khô nóng (gió Lào) từ phía Tây,
còn khu vực Duyên hải Nam Trung Bộ phần lớn chịu ảnh hưởng của gió mùa đông
từ biển thổi vào.
Vùng này cũng là nơi chịu rất nhiều ảnh hưởng của các cơn bão, tập trung
nhiều về tháng 9, 10, 11, 12. Trung bình có từ 0,3 đến 1,7 cơn bão/ tháng. Đặc biệt
vào tháng 9, tại khu vực Bắc Trung Bộ trung bình có 1,5 cơn bão/tháng, tất c
ả các
cơn bão đều từ hướng đông, đông bắc đổ vào.
1.2.3. Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương
Đập vật liệu địa phương của Việt nam tương đối đa dạng. Đập đất được đắp
bằng các loại đất: Đất pha tàn tích sườn đòi, đất bazan, đất ven biển miền Trung.
Phần lớn các đập ở miền Bắc và miền Trung được xây d
ựng theo hình thức đập đất,
đồng chất hoặc đập có thiết bị chống thấm tường nghiêng, tường tâm, chân khay…
bằng đất sét. Một số năm gần đây dùng một số công nghệ mới như tường lõi chống
thấm bằng các tấm bê tông cốt thép lien kết khớp ở đập Tràng Vinh, thảm sét
betonite cho đập Núi Một, hào betonite cho đập Eaksup ĐăkLắc… Vùng Tây

7
Nguyên và Nam Trung Bộ phải sử dụng đất có hàm lượng sét cao, sử dụng nhiều
loại đất không đồng nhất, sử dụng các hình thức đập nhiều khối hoặc đập nhiều khối
hoặc đập có bố trí thiết bị thoát nước kiểu ống khói đã cải thiện được tình hình dòng
thấm qua đập.
Đập vật liệu địa phương là một loại hình đập tương đối phổ biến và được ứng
dụng rộng rãi ở Việt Nam cũng như khu vực Miền Trung. Gần đây chúng ta đã và
đang xây dựng rất nhiều công trình hồ chứa, công trình thủy điện bằng hình thức
đập bê tông. Tuy nhiên với những công trình có quy mô vừa và nhỏ thì loại đập
bằng vật liệu địa phương chiếm ưu thế vì giá thành rẻ, tận dụng được vật liệu tại
chỗ góp phần t

ăng tính kinh tế của công trình.
Đập thường chiếm một vị trí quan trọng trong cụm công trình đầu mối của
các hồ chứa hoặc các công trình dâng nước. Để xây dựng các đập trên sông, suối
người ta sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau, trong đó dùng đất đá để đắp đập khá
phổ biến. Các loại vật liệu đất có sẵn ở địa phương từ các sản phẩm của bồi tích,
sườn tích hoặc phong hóa, như: á sét, sét, á cát, cuội, sỏi, đều có thể dùng cho đắp
đập. Chính từ những ưu điểm rõ nét của đập đất nên đa phần các đập được xây dựng
ở khu vực miền Trung đều là đập đất số lượng đập chiếm tới 60% đập đất trên toàn
lãnh thổ Việt Nam.
Bảng 1-3. Thống kê một số đập đất ở khu vực miền Trung
TT Tên hồ Tỉnh Lo
ại Đập
Hmax
(m)
Năm hoàn
thành
1 Thượng Tuy Hà Tĩnh Đất 25.00 1964
2 Cẩm Ly Quảng Bình Đất 30.00 1965
3 Vực Trống Hà Tĩnh Đất 22.80 1974
4 Tiên Lang Quảng Bình Đất 32.30 1978
5 Kẻ Gỗ Hà Tĩnh Đất 37.50 1979
6 Yên Mỹ Thanh Hoá Đất 25.00 1980
7 Vĩnh Trinh Quảng Nam Đất 23.00 1980
8 Liệt Sơn Quảng Ngãi Đất 29.00 1981

8
9 Phú Ninh Quảng Nam Đất 39.40 1982
10 Sông Mực Thanh Hoá Đất 33.40 1983
11 Hoà Trung Đà Nẵng Đất 26.00 1984
12 Hội Sơn Bình Định Đất 29.00 1985

13 Biển Hồ Gia Lai Đất 21.00 1985
14 Núi Một Bình Định Đất 30.00 1986
15 Vực Tròn Quảng Bình Đất 29.00 1986
16 Đá Bàn Khánh Hoà Đất 42.50 1988
17 Khe Tân Quảng Nam Đất 22.40 1989
18 Kinh Môn Quảng Trị Đất 21.00 1989
19 Phú Xuân Phú Yên Đất 23.70 1996
20 Cà Giây Ninh thuận Đất 30.00 1999
21 Sông Hinh Phú Yên Đất 50.00 2000
22 Sông Sắt Ninh thuận Đất 29.00 2008
23 Sông Sào Nghệ An Đất 30.00 2008
24 Cầu Cau Nghệ An Đất 13.80 2008

Nhìn chung các đập đất xây dựng ở miền Trung Việt Nam đều có chiều cao
trung bình từ 25 ÷ 35m, cá biệt có những đập cao trên 40 và 50m như đập Đá Bàn ở
Khánh Hòa, sông Hinh ở Phú Yên. Theo cách phân loại của hội đập cao thế giới các
đập đất được xây dựng tại miền Trung đều là các đập cao.
Với số lượng chiếm tới 60% đập đất trên toàn lãnh thổ Việt Nam, thường
xuyên làm việc trong điều kiện khí hậu khắc nhiệ
t: mùa khô nắng nóng kéo dài,
mùa mưa với cường độ lớn kết hợp bão lũ xảy ra thường xuyên nên dẫn đễn những
hư hỏng vỡ đập gây hậu quả nghiêm trọng như vỡ đập Đu Đủ (Bình Định); Am
Chúa (Nha Trang); Z20 (Hà Tĩnh)
Chính vì vậy nên việc nghiên cứu đánh giá an toàn các đập đất làm việc
trong điều kiện thiên tai bất thường vùng duyên hải miền Trung là một vấn đề hết
sức c
ấp bách và mang tính thục tiễn cao.


9

1.3. TÌNH HÌNH MƯA LŨ Ở MIỀN TRUNG VIỆT NAM
Theo số liệu thống kê nhiều năm cho thấy miền Trung là khu vực chịu ảnh
hưởng bão và áp thấp nhiệt đới nhiều nhất, chiếm tới 65% số cơn bão ảnh hưởng
đến Việt Nam, ta có thể thấy rằng các cơn mưa bão có sức tàn phá rất lớn, gây ra lũ
lụt cho miền Trung và hậu quả của nó để lại là không nhỏ.
1.3.1. Diễn biến c
ủa bão
Bão là những cơn gió nhiệt đới có tốc độ cao tạo nên cơn lốc tròn hoặc xoáy tụ.
Xung quanh mắt bão đường kính 1-50km là một khối lượng mây lớn, từ đó hình
thành những cơn mưa to từ 300-1000mm. Đồng thời xẩy ra với cơn bão là sự giảm
mạnh khí áp làm cho nước biển dâng lên.
Các kết quả phân tích thống kê các cơn bão và áp thấp nhiệt đới (ATNĐ), gọi
chung là xoáy thuận nhiệt đới (XTNĐ), đổ
bộ vào bờ biển Miền Trung trong thời
gian 54 năm (1954-2007) là 215 cơn. Như vậy là trung bình hàng năm có bốn cơn
XTNĐ đổ bộ vào miền Trung, trong khi đó trung bình hàng năm đổ bộ vào cả lãnh
thổ nước ta là 5,5 cơn XTNĐ. Trong số 215 cơn XTNĐ có 66 cơn ATNĐ còn lại là
148 cơn bão. Tần suất xuất hiện XTNĐ trong năm như ở hình 1-2.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0123456789101112
Tháng
tần suất P%

Hình 1-1: Đánh giá khả năng (%) XTNĐ đổ bộ vào Miền Trung trong các tháng
Kết quả nghiên cứu về nguồn gốc và vị trí đổ bộ của XTNĐ trong 54 năm qua
cho thấy số cơn XTNĐ hình thành ngay trên biển Đông gấp hai lần số cơn bão hình

10
thành từ Tây Thái Bình Dương. Vị trí đổ bộ vào miền Trung như ở bảng 1 cho thấy
có sự phân bố rất không đều
.
Bảng1-4. Nguồn gốc và số cơn XTNĐ (1954-2007) đổ bộ vào các tiểu vùng
Địa điểm
Thanh
Hóa
N.An
Hà
Tĩnh
Q.Bình
Q.Trị
Huế
Q.nam
Đà Nẵng
Q.Ngãi
Bình
định
Phú Yên
Khánh Hòa
Ninh Thuận
Bắt nguồn từ
Tây Thái
Bình Dương

3 10 8 5 8 7
Bắt nguồn từ
Biển Đông
12 20 21 14 21 17
Tổng 15 30 29 19 29 24
Khả năng gió mạnh khi bão đổ bộ vào từng vùng được xác định bằng tần suất
xảy ra gió cực đại trong 16 hướng. Bảng 2 là kết quả phân tích các cơn bão đổ bộ
vào miền Trung từ 1978-2008 cho giá trị vận tốc cực đại và hướng xảy ra gió cực
đại ở một số điểm đặc trưng trong vùng nghiên cứu.
Bảng 1-5. Đặc trưng gió cực đại ở các địa điể
m đặc trưng khi bão đổ bộ (1978-2008)
Thanh
Hóa
Nghệ An Hà Tĩnh Quảng Bình Quảng Trị
Thừa
Thiên Huế
V(m/s) 40 40 54 40 35 17
Hướng nh nh NE WNW SW NE

Quảng
Nam - Đà
Nẵng
Quảng
Ngãi
Bình
Định
Phú Yên
Khánh
Hòa
Ninh

Thuận
V(m/s) 40 28 40 44 30 35
Hướng N NNE nh NE NE NW
Ghi chú: V- Tốc độ gió; nh- xảy ra ở nhiều hướng.
Từ bảng 1-5 cho thấy khi bão đổ bộ, tốc độ gió cực đại xảy ra ở hầu hết các
nơi có thể đạt tới trên cấp 12. Nơi đã xuất hiện cường độ gió mạnh kỷ lục trong khu
vực miền Trung là phía nam Hà Tĩnh, đạt tới cấp 16. Nơi cường độ gió bão nhỏ

11
nhất miền là Thừa Thiên Huế, tốc độ gió trong các cơn bão đổ bộ đều không vượt
quá cấp 8. Quảng Ngãi chỉ có 0,5% số cơn bão đổ bộ vào Miền Trung gây ra ở đây
gió mạnh tới cấp 9.
1.3.2 Diễn biến của lũ.
Lũ là hiện tượng nước sông dâng cao trong khoảng thời gian ngắn nhất định,
sau đó giảm dần.
Lũ chính vụ các sông miền Trung thường xuất hiện từ tháng IX đến tháng XII hàng
năm, lũ lớn xuất hiện tập trung vào tháng X và tháng XI. Tuy nhiên khả năng có
mưa lũ theo không gian và thời gian trên toàn vùng có sự khác nhau, nên thời gian
xuất hiện lũ lớn cũng không thống nhất.
Diễn biến lũ ở thượng nguồn và hạ
du các sông miền Trung rất khác biệt.
Thượng nguồn sông có độ dốc lớn, thung lũng hẹp, lũ tập trung nhanh, cường suất
lũ nói chung là lớn. Kết quả nghiên cứu cường suất lũ lớn trên sông Kôn-Hà thanh
tại Bình tương, cường suất lũ lên đạt tới 88cm/h, cường suất lũ xuống 41cm/h. Trên
sông Bến hải, lũ lịch sử 1992, tại trạm Gia vòng cường suất lũ lên 3,54 m/h, cường
suất lũ xuố
ng 1,47m/h
Chịu ảnh hưởng của khả năng điều tiết và ảnh hưởng của thay đổi độ dốc nên
đỉnh lũ về đến đồng bằng thấp hơn nhưng khả năng thoát lũ lại chịu ảnh hưởng của
diễn biến thủy triều, nước biển dâng và sóng cao khi có bão. Các tác động từ phía

biển làm cho khả năng thoát lũ ở đồng bằng chậm hơn và diễn biến phức tạp,
thường gây ra ngập lụt kéo dài trên diện rộng.
1.3.3. Diễn biến trượt lở đất.
Trượt lở đất là hiện tượng mất ổn định và dịch chuyển sườn dốc, mái dốc,
gây mất ổn định công trình, vùi lấp người và tài sản, phá hoại diện tích canh tác và
môi trường sống có thể dẫn tới thảm họa lớn cho con người và xã hội.
Trượt lở
đất là loại hình tai biến phổ biến nhất ở các vùng đồi núi dốc, các
tuyến đường giao thông miền núi, các bờ hồ cao Các khối lượng trượt lở riêng lẻ có
độ lớn biến động từ vài trục mét khối tới vài triệu mét khối, có tốc độ di chuyển từ 2-
5 cm/s đến 3 m/s. Trượt lở xẩy ra trên sườn núi cao làm đất đá có thể trượt đi xa 0,5 -

12
1Km phá hủy hoàn toàn mọi vật trên đường đi. Trượt lở lớn có thể chặn dòng sông
suối tạo nên các hồ chứa không mong muốn nguy hiểm cho vùng hạ du.
Các đợt mưa lớn, kéo dài có thể cùng lúc phát động hàng trăm tới hàng nghìn
khối trượt gây nên thảm họa cho khu vực rộng lớn
Cũng như một số vùng khác trong cả nước, ở vùng DHMT bão và ATNĐ
thường kéo theo mưa to và rất to gây ra lũ qu ét và trượt lở đất. Trong một số
năm
gần đây DHMT đã phải gánh chịu thiệt hại về người và của do trượt lở đất. Chỉ tính
riêng mùa mưa 1999, trượt lở đất đã xẩy ra trên diện rộng ở Quảng Trị, Thừa thiên
Huế, Quảng nam, Quảng ngãi, Bình định, hàng chục người bị vùi lấp, hàng trăm gia
đình phải di rời đến nơi khác. Riêng Quảng ngãi có 3400ha bị đất, đá, sỏi, cát có
nguồn gốc t
ừ trượt lở đất vùi lấp dày trung bình một mét, giao thông Bắc Nam cả
đường sắt, đường bộ bị ách tắc nghẽn nhiều ngày.
Các kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy, một số loại hình trượt lở phổ biến
ở vùng duyên hải miền Trung là: sụt lở đất (falls), trượt đất đá (slides) và trượt dòng
(flows). Nhiều vụ trượt lở lớn ở vùng DHMT nước ta có liên quan tới các trận mưa

l
ớn và nhiều khu vực trượt lở thường trùng với những vùng có lượng mưa lớn.
1.3.4. Ảnh hưởng của bão.
Bão là những cơn gió nhiệt đới có tốc độ cao tạo nên cơn lốc tròn hoặc xoáy
tụ. Xung quanh mắt bão đường kính 1-50km là một khối lượng mây lớn, từ đó hình
thành những cơn mưa to từ 300-1000mm. Đồng thời xẩy ra với cơn bão là sự giảm
mạnh khí áp làm cho nước biển dâng lên.
Sứ
c gió trong bão tác động trực tiếp phá hoại cây cối, nhà cửa, tàu thuyền,
công trình xây dựng và cơ sở hạ tâng khác. Gió trong bão còn gây ra sóng lớn trên
mặt nước sông, hồ. Gió to, sóng lớn làm xói lở bờ sông, bờ hồ, bờ biển và cũng là
một nguy cơ dẫn đến vỡ đê, vỡ đập. Một khi có sóng và nước dâng do bão trùng
với thời kì triều cường thì mức độ nguy hiểm đối với đê biển và công trình bảo vệ
bờ l
ại càng cao. Tổ hợp này là tổ hợp đặc biệt nhưng lại rất hay gặp khi có bão đổ
bộ vào vùng bờ biển nước ta.

13
Đối với đập đất: Sức gió do bão, tạo nên chiều cao sóng lớn trên mặt hồ;
sóng lớn phá hoại kết cấu bảo vệ mái thượng lưu, gây tràn đỉnh đập là những
nguyên nhân chính dẫn đến mất an toàn của đập. Bão thường kéo theo mưa lớn làm
bão hòa mái đập giảm khả năng chống trượt của mái, an toàn đập bị giảm.
1.3.5. Ảnh hưởng của lũ.
Mưa to trên diện rộng kéo dài gây ra lũ lớ
n trên các triền sông là một nguy cơ
dẫn đến lũ lụt. Mưa to tập trung là nguyên nhân gây ra lũ quét là một loại thiên tai
rất khôn lường.
Lũ lớn là nguyên nhân gây ra vỡ đê, vỡ đập gây ra ngập lụt. Dòng chảy có
tốc độ lớn, có khả năng tàn phá công trình và sự sống nơi mà nó đi qua. Các dòng
chảy tràn do lũ thường kéo theo đất đá, cát sỏi vùi lấp đồng ruộng, nhà cửa, công

trình thủy lợi Đối với đập
đất: mực nước dâng có thể tràn qua đỉnh đập, kèm theo
tốc độ dòng chảy lớn làm xói mái hạ lưu đập là nguy cơ phá hoại công trình.
Lũ miền Trung có cường suất lớn, biến đổi mực nước theo thời gian nhanh
ảnh hưởng đến ổn định mái thượng lưu đê, đập.
1.3.6. Ảnh hưởng của trượt lở đất.
Các khối đất đá do trượt lở đất tác động trực tiế
p làm đổ vỡ công trình, vùi
lấp công trình, vùi lấp ruộng vườn Các khối lớn do trượt lở đất rơi xuống hồ gây
ra sóng xung kích có chiều cao gấp nhiều lần sóng gió thiết kế làm cho nước tràn
qua đỉnh đập, phá vỡ kết cấu bảo vệ mái thượng lưu đập dẫn đến nguy cơ mất ổn
định đập rất cao.

14
thiên tai
Tác động vo công trình
- áp lực sóng trực tiếp vào
bề mặt công trình
đất đắp đập
- Nớc trong hồ dâng cao
- Bão hòa đất tự nhiên
- Lũ quét
- Sóng cao trong hồ
- Mực nớc rút nhanh
trình và đồng ruộng
- Dòng chảy tràn qua công
- Mực nớc dâng cao
- Trợt lở kéo theo công trình
tác động vào công trình
- Dòng đất đá cát sỏi

- Gây sóng xung kích trong hồ
Bão
Ma to tập
trung
Lũ lụt
Trợt lở đất
Sự cố đối với đập đất
và nền quá lớn
- Mất ổn định thấm
- Tràn đỉnh đập
- Trợt mái hạ lu
- Trợt mái thơng lu
- Kết cấu đất thân đập
- Kết cấu bảo vệ
-
- Lún của thân đập
mái TL bị phá hoại
bị phá hoại

Hỡnh 1-3: nh hng ca thiờn tai ti p t
Túm li: Tỏc ng ca bóo, ma l, trt l t vo cụng trỡnh thng l nhng
tỏc ng cụng sinh, cng cú nhng trng hp c lp. Phõn tớch nh hng ca chỳng
n cụng trỡnh v phõn tớch nh hng cỏc tỏc ng v cỏc lc c bit cụng trỡnh khi
cú thiờn tai lm c s ra cỏc gii phỏp m bo an ton khi cú thiờn tai xy ra. Mi
quan h ca thiờn tai bóo, l, trt l t i vi p t nh s
hỡnh 1-3.
1.4. TNH CP THIT V NI DUNG NGHIấN CU CA TI
1.4.1. Tớnh cp thit ca ti
Khu vc duyờn hi Min Trung l mt khu vc tp trung nhiu h cha vi
hỡnh thc p vt liu a phng. c im v iu kin t nhiờn phõn chia thnh

hai mựa rừ rt vi lng ma trung bỡnh nm tng i ln. Trong mựa khụ hu
nh khụng cú ma, m khụng khớ t
ng i thp, kt hp c trng vt liu
dựng xõy dng p thụng thng cú tớnh co ngút trng n cao nờn trong mựa
khụ ny rt d gõy nt n to iu kin cho dũng thm phỏt trin. Trỏi ngc vi
mựa khụ, mựa ma min Trung Vit Nam kộo di v liờn tc trong mt thi gian
di vi cng ln. Hn na, õy l ni hng chu nhiu cn bóo vi cng
m
a sau bóo rt ln, gõy ra nhng thit hi to ln v kinh t v xó hi, c bit l

15
các hư hỏng về công trình nói chung cũng như công trình thủy lợi nói riêng. Như đã
phân tích ở trên cho thấy trong những năm gần đây đã cho thấy rõ tình hình biến đổi
khí hậu diễn ra hết sức phức tạp đã dẫn đến hiện tượng mưa kéo dài trong thời gian
ngắn đã có ảnh hưởng đến an toàn ổn định của đập vật liệu địa phương. Chính vì
vậy, vấn đề nghiên cứu về an toàn ổn định cục bộ của đập vật liệu địa phương dưới
tác dụng của mưa lớn ở khu vực duyên hải Miền Trung là một vấn đề mang tính
thời sự, nhất là trong điều kiện biến đổi khí hậu toàn cầu.
1.4.2. Nội dung nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu dòng thấm không ổn định trong thân đập vật liệu địa phương
dưới tác d
ụng của mưa lớn kéo dài ở khu vực miền trung Việt Nam.
Nghiên cứu trường ứng suất biến dạng, áp lực nước lỗ rỗng trong thân đập vật liệu
địa phương trong điều kiện dòng thấm ổn định và dòng thấm không ổn định. Từ đó
đánh giá mức độ an toàn cục bộ, an toàn tổng thể của đập vật liệu địa phương.
Nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực nước lỗ rỗng trong thân đập tới ổn định mái đập
sau lũ trong điều kiện xảy ra mưa lũ kéo dài
.
1.4.3. Tình hình nghiên cứu ổn định cục bộ của đập vật liệu địa phương dưới
ảnh hưởng của mưa lũ

Các nghiên cứu phân tích và thống kê của nhiều tác giả trên thế giới đã bước đầu
đưa ra được mối liên quan giữa cường độ mưa, thời gian mưa với các sự cố hư hỏng địa
kỹ thuật nói chung và mất ổn định cục bộ c
ủa đập vật liệu địa phương nói riêng.

Hình 1: Hư hỏng mái đập thượng lưu do mưa lũ

16
Quá trình vật lý của sự thâm nhập nước mưa tới môi trường thân đập và dòng
thấm của chúng qua đất trạng thái chưa bão hòa−bão hòa đã được nghiên cứu bởi
các nhà địa chất thủy văn, địa kỹ thuật…Một vài hạn chế dẫn đến việc giới hạn
phạm vi sử dụng các phương trình mô phỏng và các mô hình số trị tương ứng do
việc bỏ qua việc xem xét cường độ dòng ch
ảy, lượng mưa và đặc biệt là sự phụ
thuộc giữa tính thấm của đất và độ ẩm ( thường xét đến bài toán thấm ổn định ). Vì
vậy dẫn đến việc tiếp tục nghiên cứu ứng dụng FEM để đánh giá cơ chế phá hỏng
cục bộ thân đập trong điều kiện có mưa lớn. Trong các nghiên cứu này, áp lực nước
kẽ rỗng dưới điề
u kiện có mưa lớn thông thường được tính bằng việc áp dụng FEM
trong phân tích dòng thấm qua đất không bão hòa−bão hòa.
Sự thâm nhập của nước mưa vào đất sẽ dẫn đến việc tăng mực nước ngầm,
tăng áp lực nước hoặc giảm thể tích khối đất không bão hòa. Mặt khác thể tích khối
đất không bão hòa có ảnh hưởng rất quan trọng đến độ ổn định của thân đập không
bão hòa. Việc
đồng thời tăng áp lực nước và giảm thể tích khối đất không bão hòa
dẫn đến việc suy giảm cường độ kháng cắt của đất, điều này có thể dẫn tới các sự cố
hư hỏng địa kỹ thuật và ổn định cục bộ thân đập.
1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
(1) Trong một số năm gần đây bão lũ, trượt lở đất gây ra thiên tai khu vực
mi

ền Trung nhiều hơn một số vùng trong cả nước. Đặc biệt là tần suất xuất hiện
hiện tượng xảy ra đồng thời bão, mưa lớn kéo theo lũ lụt, trượt lở đất thiệt hại về
người, công trình, tài sản, ngày một gia tăng.
(2) Đập đất và các cống trình đầu mối tạo thành hồ chứa cũng như các công
trình xây dựng nói chung mới chỉ được thiết kế đế
n một khả năng chịu tác động của
bão và lũ ở một mức độ nhất định. Vì vậy khi có thiên tai bất thường xảy ra các
công trình thủy lợi thường bị hư hỏng hoặc đổ vỡ gây hậu quả nghiêm trọng.
(3) Nghiên cứu các giải pháp nâng cao sức chịu tải để nâng cao an toàn công
trình xây dựng nhằm giảm thiểu thiệt hại do thiên tai bất thường gây ra là một trong
những biện pháp hiện đ
ang được áp dụng ở nước ta cũng như trên thế giới
(4) Nghiên cứu sự làm việc của đập đất khi gặp bão, lũ ở khu vực miền
Trung là một trong những đề tài nghiên cứu cơ sở khoa học để đề ra các giải pháp
kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn cho đập đất thích ứng được với thiên tai bất thường.

17
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1. SỰ HÌNH THÀNH DÒNG THẤM KHÔNG ỔN ĐỊNH TRONG THÂN
ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG
Khi hồ bắt đầu trữ nước, mực nước thượng lưu tăng nhanh dẫn đến việc dâng
cao của đường bão hòa. Tuy nhiên do hệ số thấm của đất đắp nhỏ nên tốc độ dâng
cao của đường bão hòa chậm hơn rất nhiều. Trong thực t
ế ta cần phải có một
khoảng thời gian cần thiết để đường bão hòa đạt tới trạng thái ổn định hoàn toàn.
Rất nhiều đập sau nhiều năm đi vào hoạt động vẫn chưa có đường bão hòa ổn định,
cần phải mất khoảng 20-30 năm sau để dòng thấm đạt đến trạng thái ổn định. Một
số đập đường bão hòa dâng cao tức thời cùng với dâng nước ở phía thượng lưu,
điều đó thể hiện có khả năng thân đập bị rạn nứt dẫn đến hệ số thấm theo phương
ngang tăng cao.

2.2. PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA DÒNG THẤM KHÔNG ỔN ĐỊNH
2.2.1. Các phương pháp nghiên cứu thấm không ổn định
2.2.1.1. Phương pháp giải tích
Phương pháp giải tích không xét được tính liên tục của quá trình thấm không ổn
định mà phải chia quá trình thấm không ổn định thành nhiều thời đoạn rồi dừng hóa
quá trình thấm hay nói cách khác quá trình thấm được coi là tập hợp của nhiếu quá
trình thấm ổn định trong mỗi thời đoạn ngắn. Trên cơ sở đó sử dụng lời giải bài toán
thấm ổn định tương ứng theo phương pháp cơ học chất lỏng hoặc phương pháp thủy
lực cho mỗi thời đoạn ngắn. Phương pháp này cho lời giải bài toán dưới dạng giải
tích. Tuy nhiên phương pháp này có nhiều hạn chế và khó đạt lời giải chính xác,
nhất là khi chế độ biến đổi mực nước thượng lưu và điều kiện biên của môi trường
thấm phức tạp.
2.2.1.2. Phương pháp thí nghiệm thấm khe hẹp
Thí nghiệm thấm trong máng khe hẹp sử dụng chất lỏng nhớt, để mô hình hóa
dòng thấm chảy tầng lần đầu tiên được Hele−Shaw khở
i xướng từ năm 1897 và đã
được E−A Zamarin, Polubarinova−Kochina, Harr, V.I.Aravin, N.IA.Moskova…sử
dụng nghiên cứu, nhất là với thấm không ổn định.