Nghiên cứu sử dụng kết hợp mô hình toán trong kiểm định chất lượng đập bê tông đầm lăn trong quá trình thi công

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI




Nguyễn Mạnh Hiển


NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KẾT HỢP MÔ HÌNH TOÁN TRONG KIỂM ĐỊNH
CHẤT LƯỢNG ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG







LUẬN VĂN THẠC SĨ







Hà Nội – 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

Nguyễn Mạnh Hiển


NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KẾT HỢP MÔ HÌNH TOÁN TRONG KIỂM ĐỊNH
CHẤT LƯỢNG ĐẬP BÊ TÔNG ĐẦM LĂN TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG

Chuyên ngành: Công trình thủy
Mã số: 60.58.40


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học:
GS- TS Nguyễn Văn Mạo




Hà Nội – 2012


LÝ LỊCH KHOA HỌC

I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:
Họ và tên: Nguyễn Mạnh Hiển Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 6/10/1984 Nơi sinh: Hòa Bình
Quê quán: Lê Chân – Hải Phòng Dân tộc: Kinh
Chức vụ, đơn vị công tác trước khi đi học tập, nghiên cứu:
Kỹ sư đoàn TKTĐ Sơn La – Công ty CP Tư vấn xây dựng Điện 1
Chỗ ở hiện nay hoặc địa chỉ liên lạc:
Số 35 – LK 12 – Khu đô thị Văn Khê – Hà Đông – Hà Nội
Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng:
Fax: Email:
Di động: 0988955384

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo: Thời gian từ: / đến /
Nơi học (trường, thành phố):
Ngành học:

2. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian từ: 9/2002 đến 7/2007
Nơi học (trường, thành phố): cơ sở 2 Đại học Thủy Lợi – Tp. Hồ Chí Minh
Ngành học: Công trình thủy lợi
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế hồ chứa thủy điện Sê San 4
Ngày và nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 6/2007, Tp. Hồ Chí Minh
Người hướng dẫn: GS-TS Nguyễn Văn Mạo

3. Thạc sĩ:
Hệ đào tạo: Chính quy. Thời gian từ: 9/2009 đến 9/2012
Nơi học (trường, thành phố): Đại học Thủy Lợi – Hà Nội
Ngành học: Công trình thủy
Tên luận văn: Nghiên cứu sử dụng kết hợp mô hình toán trong kiểm định chất lượng đập bê
tông đầm lăn trong quá trình thi công.

Ngày và nơi bảo vệ :
Người hướng dẫn: GS-TS Nguyễn Văn Mạo

4. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh, trình độ B.



Ảnh 4x6


5. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật được chính thức cấp; số bằng, ngày cấp và nơi cấp:





III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:

Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm
7/2007
Đoàn TKTĐ 1 - Công ty CP tư vấn xây dựng
Điện 1
Kỹ sư thiết kế (hợp
đồng thời vụ)
1/2009
Đoàn TKTĐ Sơn La – Công ty CP tư vấn xây
dựng Điện 1
Kỹ sư thiết kế

VI. KHEN THƯỞNG VÀ KỶ LUẬT TRONG QUÁ TRÌNH HỌC CAO HỌC:

Không

V. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ:
Không

XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Ngày 4 tháng 12 năm 2012
Người khai ký tên

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận
được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại học
Thủy Lợi. Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến quí thầy cô trường Đại học
Thủy Lợi – Hà Nội, đặc biệt là những thầy cô đã tận tình dạy bảo cho tôi suốt
thời gian học tập tại trường. Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Giáo sư – Tiến sĩ
Nguyễn Văn Mạo đã dành thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp
tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học
Thủy Lợi cùng quí thầy cô trong Khoa Công Trình, Khoa Đào Tạo và Sau Đại
Học đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi học tập và hoàn thành tốt khóa học.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận tuy nhiên không thể tránh
khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quí báu của quí thầy
cô và các bạn.
Hà Nội, tháng 12 năm 2012
Học viên


Nguyễn Mạnh Hiển
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển

Lớp: 17C1
1

MỤC LỤC
3TDANH MỤC CÁC HÌNH VẼ3T 4
3TDANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU3T 7
3TMỞ ĐẦU3T 8
3TCHƯƠNG 13T 12
3TTỔNG QUAN VỀ KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG RCCD Ở VIỆT NAM3T 12
3T1.13T 3TSơ lược về tình hình phát triển RCCD ở Việt Nam3T 12
3T1.23T 3T Kiểm định chất lượng RCCD trong công tác xây dựng đập3T 14
3T1.33T 3TTình hình nghiên cứu trong quá trình kiểm định một số đập RCCD ở
nước ta
3T 15
3T1.43T 3T Sự cần thiết nghiên cứu phát triển phương pháp kết hợp mô hình toán
trong công tác kiểm định RCCD
3T 16
3T1.53T 3T Kết luận chương 13T 17
3TCHƯƠNG 23T 19
3TPHÂN TÍCH TRƯỜNG ỨNG SUẤT RCCD3T 19
3TTRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG3T 19
3T2.1.3T 3TCác nhân tố ảnh hưởng đến trường ứng suất của RCCD trong quá trình
thi công
3T 19
3T2.1.13T 3T. Sự phát triển cường độ và các đặc tính của bê tông đầm lăn trong
thời gian thi công
3T 19
3T2.1.23T 3T. Trường nhiệt độ trong đập3T 24
3T2.1.3. Trường ứng suất nhiệt trong đập3T 25
3T2.2.3T 3TPhương pháp và phần mềm sử dụng3T 26

3T2.2.13T 3T. Cơ sở của lý thuyết đàn hồi nhiệt3T 26
3T2.2.23T 3T. Phần mềm sử dụng tính toán3T 30
3T2.3 Các bài toán nghiên cứu3T 30
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
2

3TCHƯƠNG 33T 32
3TNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KẾT HỢP MÔ HÌNH TOÁN KIỂM ĐỊNH
CHẤT LƯỢNG ĐẬP SÊ SAN 4
3T 32
3T3.1. Giới thiệu tóm tắt tình hình xây dựng đập Sê San 43T 32
3T3.1.13T 3T. Nhiệt độ môi trường3T 33
3T3.1.23T 3T. Tổn thất nhiệt vào nền đá3T 33
3T3.1.33T 3T. Đối lưu tại các bề mặt3T 34
3T3.1.43T 3T. Nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp bê tông đầm lăn tại khối đổ3T 34
3T3.1.53T 3T. Các đặc tính nhiệt của bê tông đầm lăn3T 34
3T3.1.63T 3T. Các đặc tính cơ lý của bê tông đầm lăn ở tuổi thiết kế 365 ngày3T 34
3T3.1.73T 3T. Các đặc tính nhiệt của nền đập3T 35
3T3.1.83T 3T. Các đặc tính cơ lí của nền đập3T 35
3T3.1.93T 3T. Mô hình phần tử kết cấu đập3T 35
3T3.1.10. Tiến độ thi công đập3T 36
3T3.1.11. Các thông số đầu vào cho bài toán 23T 38
3T3.1.12. Các thông số đầu vào cho bài toán 33T 38
3T3.2. Các số liệu thí nghiệm trong phòng, hiện trường, quan trắc ở đập Sê San
4
3T 39
3T3.2.13T 3T. Số liệu thí nghiệm trong phòng3T 39
3T3.2.23T 3T. Số liệu thu thập từ hiện trường và thiết bị quan trắc3T 40

3T3.3.3T 3TTrường ứng suất nhiệt đập Sê san 43T 41
3T3.3.13T 3T. Phân tích trường nhiệt độ3T 41
3T3.3.2. Bài toán 1: Phân tích trường ứng suất trong đập bê tông tông đầm
lăn trong thời kì thi công do nhiệt độ tác dụng
3T 49
3T3.4.3T 3TTrường ứng suất chất tải và tải trọng thi công3T 54
3T3.5. Trường ứng suất nhiệt và chất tải, tải trọng thi công3T 57
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
3

3T3.6. Trường ứng suất nhiệt và chất tải, tải trọng thi công quá trình thi công số
2
3T 62
3T3.73T 3TPhân tích chất lượng đập RCC Sê San 43T 64
3T3.7.13T 3T. Khảo sát chất lượng RCC thân đập mô hình 1.3T 64
3T3.7.23T 3T. Khảo sát chất lượng RCC thượng lưu3T 66
3T3.7.33T 3T. Khảo sát bê tông RCC hạ lưu3T 67
3T3.7.43T 3T. Khảo sát chất lượng RCC thân đập mô hình 23T 69
3T3.7.53T 3T. Khảo sát chất lượng RCC thượng lưu đập mô hình 23T 70
3T3.7.53T 3T. Khảo sát chất lượng RCC hạ lưu đập mô hình 23T 72
3T3.8. Kết luận chương 33T 73
3TCHƯƠNG 43T 75
3TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ3T 75
3T4.1. Các kết luận rút ra từ các nghiên cứu của luận văn3T 75
3T4.2. Những vấn đề tồn tại3T 75
3T4.3. Kiến nghị3T 76
3TTÀI LIỆU THAM KHẢO3T 77

Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
4

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1. Kiểm định theo sơ đồ kết hợp 10
Hình 2. Sơ đồ tiếp cận 11
Hình 2.1. Đường cong phát triển độ bền nén của bê tông đầm lăn 19
Hình 2.2. Đường cong phát triển độ bền kéo của bê tông đầm lăn 20
Hình 2.3. Đường cong phát triển môđun đàn hồi của bê tông đầm lăn 20
Hình 2.4. Đường cong hệ số từ biến của bê tông đầm lăn 22
Hình 2.5. Đường cong co ngót của bê tông đầm lăn 23
Hình 2.6. Biến dạng của bê tông theo thời gian 23
Hình 2.7. Đường cong nhiệt thuỷ hoá của bê tông đầm lăn 24
Hình 2.8. Quá trình diễn biến nhiệt độ trong khối đập 25
Hình 2.9. Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng 29
Hình 3.1. Thi công đập bê tông đầm lăn trên công trình thuỷ điện Sê San 4 32
Hình 3.2 Sơ đồ lưới phần tử mặt cắt đập 36
Hình 3.3. Tiến độ thi công đập 37
Hình 3.4. Đường cong phát triển độ bền nén của bê tông đầm lăn 40
Hình 3.5. Biểu đồ sự phát triển cường độ nén tại hiện trường 41
Hình 3.6. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 360 (h) 42
Hình 3.7. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 5400 (h) 42
Hình 3.8. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 5760 (h) 43
Hình 3.9. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 10800 (h) 43
Hình 3.10. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 11160 (h) 44
Hình 3.11. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 18300 (h) 45
Hình 3.12. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 21000 (h) 45

Hình 3.13. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 21360 (h) 46
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
5

Hình 3.14. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 21360 (h) 47
Hình 3.15. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 30120 (h) 48
Hình 3.16. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 34680 (h) 48
Hình 3.17. Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 5400 giờ 49
Hình 3.18. Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 10800 giờ 50
Hình 3.19. Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 21000 giờ 50
Hình 3.20. Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 29640 giờ 51
Hình 3.21. Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 34680 giờ 52
Hình 3.22. Ứng suất nhiệt biên hạ lưu 53
Hình 3.23. Ứng suất nhiệt biên thượng lưu 53
Hình 3.24. Ứng suất nhiệt biên hành lang cao độ 159 m 54
Hình 3.25. Trường ứng suất trong đập do chất tải và tải trọng thi công 5400
giờ 55
Hình 3.26. Trường ứng suất trong đập do chất tải và tải trọng thi công ở
10800 giờ 55
Hình 3.27. Trường ứng suất trong đập do chất tải và tải trọng thi công ở
21000 giờ 56
Hình 3.28. Trường ứng suất trong đập do chất tải và tải trọng thi công ở
29640 giờ 56
Hình 3.29. Trường ứng suất trong đập do chất tải và tải trọng thi công ở
29640 giờ 57
Hình 3.3
0. Trường ứng suất do nhiệt độ và chất tải, tải thi công tác dụng ở
5400 giờ 58

Hình 3.31. Trường ứng suất do nhiệt độ, chất tải, tải thi công tác dụng ở
10800 giờ 58
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
6

Hình 3.32. Trường ứng suất do nhiệt độ và chất tải, tải thi công tác dụng ở
21000 giờ 59
Hình 3.33. Trường ứng suất do nhiệt độ và chất tải, tải thi công tác dụng ở
29640 giờ 60
Hình 3.34. Trường ứng suất do nhiệt độ và chất tải, tải thi công tác dụng ở
34680 giờ 61
Hình 3.35. Trường ứng suất do nhiệt độ, chất tải, tải trọng thi công tác dụng ở
5400h (mô hình 2) 62
Hình 3.36. Trường ứng suất do nhiệt độ, chất tải, tải trọng thi công tác dụng ở
7920h (mô hình 2) 62
Hình 3.37. Trường ứng suất do nhiệt độ, chất tải, tải trọng thi công tác dụng ở
18720h (mô hình 2) 63
Hình 3.38. Trường ứng suất do nhiệt độ, chất tải, tải trọng thi công tác dụng ở
38720h (mô hình 2) 63
Hình 3.39. Dữ liệu kết quả tính toán ứng suất 65
Hình 3.40. Biểu đồ phát triển ứng suất thân đập 66
Hình 3.41. Biểu đồ phát triển ứng suất thượng lưu đập 67
Hình 3.42. Biểu đồ phát triển ứng suất hạ lưu đập 68
Hình 3.43. Sơ đồ 3 đường phần tử thân đập 70
Hình 3.44. Sơ đồ 3 đường phần tử thượng lưu đập 71
Hình 3.45. Sơ đồ 3 đường phần tử hạ lưu đập 73
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển

Lớp: 17C1
7

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Danh sách các đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam đến năm 2013 12
Bảng 3.1. Nhiệt độ môi trường cho các bề mặt khối RCC tính toán 33
Bảng 3.2. Cường độ nén tiêu chuẩn của bê tông đầm lăn Sê San 4 39
Bảng 3.3. Cường độ nén thực đo của bê tông đầm lăn Sê San 4 40
Bảng 3.4. Kết quả tính toán ứng suất phần tử thân đập 65
Bảng 3.5. Kết quả tính toán phần tử thượng lưu đập 66
Bảng 3.6. Kết quả tính toán phần tử hạ lưu đập 68
Bảng 3.7. Cường độ nén thân đập của bê tông đầm lăn Sê San 4 69
Bảng 3.8. Cường độ nén thực đo phần tử thân đập 69
Bảng 3.9. Kết quả tính toán phần tử thân đập mô hình 2 69
Bảng 3.10. Cường độ nén thực đo phần tử thượng lưu đập 70
Bảng 3.11. Kết quả tính toán phần tử thượng lưu đập mô hình 2 71
Bảng 3.12. Cường độ nén thực đo phần tử hạ lưu đập 72
Bảng 3.13. Kết quả tính toán phần tử hạ lưu đập mô hình 2 72









Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển

Lớp: 17C1
8

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết, ý nghĩa thực tiễn và tính khoa học của đề tài
Công nghệ đập bê tông đầm lăn (RCCD) là một tiến bộ trong lĩnh vực
xây dựng đập trong những thập kỷ cuối của thế kỷ XX. Do có nhiều đặc điểm
nổi trội nên công nghệ này được phát triển rộng khắp trên thế giới. Tuy mới
chỉ sử dụng công nghệ RCCD một số năm gần đây nhưng phần lớn các đập bê
tông trong các dự án thủy điện, thủy lợi ở nước ta hiện nay đã được lựa chọn
là RCCD.
Đối với Việt Nam, công nghệ xây dựng RCCD hiện đang là một công
nghệ mới. Vì vậy, công tác thiết kế, thi công theo công nghệ RCCD ở nước ta
vẫn còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu để rút kinh nghiệm nhằm hoàn thiện
công nghệ này theo điều kiện Việt Nam. Một trong những vấn đề bức xúc
trong quản lý xây dựng RCCD hiện nay ở nước ta là kiểm định chất lượng
RCC trong quá trình thi công.
Chất lượng RCC là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến độ bền và
tuổi thọ của đập. Thực tế công tác kiểm định chất lượng RCC trong phòng và
thí nghiệm hiện trường kết hợp với những giám sát và các số liệu thực đo thi
công để kết luận về chất lượng. Các phân tích bằng mô hình toán như trường
nhiệt độ, trường ứng suất nhiệt, ứng suất bao gồm cả nhiệt và các tải trọng
mới chỉ chú ý đến trong giai đoạn thiết kế. Các phân tích này trong giai đoạn
thi công còn rất hạn chế. Vì vậy khi xảy ra những hiện tượng như nứt, thấm
ngoài ý muốn thiếu cơ sở khoa học để giải thích và kết luận.
Tương quan giữa cường độ của RCC và ứng suất phát sinh trong đập
trong quá trình thi công là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng
RCCD. Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán đủ độ tin cậy để phân tích trường
Luận văn Thạc sĩ

Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
9

ứng suất RCCD trong quá trình thi công kết hợp với số liệu thí nghiệm trong
phòng thí nghiệm hiện trường và số liệu quan trắc tại đập là hướng tích cực
đóng góp vào phương pháp kiểm định chất lượng thi công RCCD ở nước ta
hiện nay.
Đề tài: “Nghiên cứu sử dụng kết hợp mô hình toán trong kiểm định
chất lượng đập bê tông đầm lăn trong quá trình thi công”.
2. Mục đích và nội dung nghiên cứu
Sử dụng được mô hình toán phân tích được trường ứng suất đập RCCD
trong quá trình thi công và biết sử dụng các kết quả tính toán kết hợp với các
số liệu thí nghiệm và quan trắc để đánh giá chất lượng RCCD.
1) Phân tích các đặc tính của bê tông đầm lăn phụ thuộc vào thời gian thi
công.
2) Phân tích trường nhiệt độ của đập bê tông đầm lăn trong thời gian thi
công.
3) Phân tích trường ứng suất của đập bê tông đầm lăn do nhiệt độ tác
dụng trong thời gian thi công.
4) Phân tích trường ứng suất của đập bê tông đầm lăn do quá trình chất
tải và tải trọng thi công trong thời gian thi công.
5) Phân tích trường ứng suất của đập bê tông đầm lăn do đồng thời tải
trọng ngoài và nhiệt độ tác dụng trong thời gian thi công.
6) Đánh giá các yếu tố bất lợi xảy ra trong quá trình thi công; đề ra các
giải pháp nhằm khống chế ứng suất của đập bê tông đầm lăn trong giới
hạn cho phép của vật liệu.
7) Sử dụng mô hình toán kết hợp để đánh giá chất lượng RCCD.
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển

Lớp: 17C1
10

3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Từ thực tiễn các công trình đã và đang thiết kế và thi công, ứng dụng các
tiến bộ khoa học kĩ thuật tiến hành nghiên cứu trường ứng suất trong đập bê
tông đầm lăn trong thời gian thi công, đề xuất các giải pháp khống chế ứng
suất trong đập trong giới hạn cho phép của vật liệu.
- Phương pháp đánh giá chất lượng theo phương pháp kết hợp như sơ
đồ






Hình 1: Kiểm định theo sơ đồ kết hợp
- Sử dụng phần mềm Midas Civil và sơ đồ hình 1 kiểm định chất lượng
đập Sesan 4.
- Cách tiếp cận (sơ đồ hình 2)
(4) Cêng ®é ph¸t triÓn theo thêi
gian lý thuyÕt (thÝ nghiÖm
trong phßng)
(5) Cêng ®é thùc RCC (thÝ
nghiÖm hiÖn trêng)
(6) øng suÊt tÝnh to¸n

(1)
(2

(3


Cường độ
Thời gian (theo tiến độ thi công)
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
11













Hình 2: Sơ đồ tiếp cận
4. Các kết quả nghiên cứu đã đạt được
Luận văn đã phân tích các đặc tính của bê tông đầm lăn thay đổi theo
thời gian (sự phát triển cường độ, mô đun đàn hồi, co ngót và từ biến) và ảnh
hưởng của chúng đến trường ứng suất trong đập bê tông đầm lăn trong thời
gian thi công.
Luận văn đã phân tích và làm rõ tác động của nhiệt độ và quá trình chất
tải, tải trọng thi công đến trường ứng suất và trạng thái làm việc của đập bê

tông đầm lăn trong quá trình thi công. Kết hợp dùng mô hình toán để đánh giá
chất lượng bê tông RCC. Từ đó làm cơ sở đề ra các giải pháp khống chế sự
phát triển của ứng suất trong đập bê tông đầm lăn trong thời gian thi công.
Tiếp cận thực tế
Phân đợt thi
công
R
RCC
~ t
Thí nghiệm
R
RCC
~ t
Hiện trường
Rcc ~ σ
tt




Kiểm định theo
sơ đồ kết hợp
γ
RCC
, E
RCC
~ t
t
o
~ t

σ
đtt
~ t
σ
đqt
~ t
Chất lượng

Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
12

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG RCCD Ở VIỆT NAM

1.1 Sơ lược về tình hình phát triển RCCD ở Việt Nam
Tốc độ phát triển đập bê tông đầm lăn. Việt Nam đến với công nghệ bê
tôn
g đầm lăn tương đối muộn so với một số nước trên thế giới, nhưng trước
sự phát triển nhanh chóng của nó và đặc biệt là nước láng giềng Trung Quốc,
nước có đặc điểm tự nhiên gần tương tự như Việt Nam, nên có rất nhiều dự án
thuỷ lợi thuỷ điện lớn đã và đang được thi công với công nghệ này. Từ nay
đến năm 2013 nước ta có số đập bê tông đầm lăn lên đến 24 đập. Việt Nam
trở thành nước xếp hàng thứ bảy về tốc độ phát triển bê tông đầm lăn [3].
Bảng 1.1 là danh sách các đập bê tông đầm lăn đã và đang được thi công ở
Việt Nam đến năm 2013. [6]
Bảng 1.1 Danh sách các đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam đến năm 2013
STT Tên công trình
Chiều

cao (m)
Địa điểm xây
dựng
Năm dự
kiến hoàn
thành
Ghi chú
1 PleiKrông 71 Kontum 2007 Đang VH
2 Định Bình 55 Bình Định 2007 Đang VH
3 A Vương 70 Quảng Nam 2008 Đang VH
4 Sê San 4 74 Gia Lai 2008 Đang VH
5 Bắc Hà 100 Lào Cai 2008 Đang XD
6 Bình Điền 75
Thừa Thiên
Huế
2008 Đang XD
7 Cổ Bi 70
Thừa Thiên
Huế
2008 Đang XD
8 Đồng Nai 3 110 Đắc Nông 2008 Đang XD
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
13

9 Đồng Nai 4 129 Đắc Nông 2008 Đang XD
10 ĐakRing 100 Quảng Ngãi 2008 Chuẩn bị
11
Thượng

KonTum
KonTum 2009 Chuẩn bị
12 Nước Trong 70 Quảng Ngãi 2010 Chuẩn bị
13 Sơn La 138 Sơn La 2010 Đang VH
14 Bản Chát 70 Lai Châu 2010 Đang XD
15 Bản Vẽ 136 Nghệ An 2010 Đang XD
16 Hủa Na - Nghệ An 2010 Chuẩn bị
17 Sông Bung 2 95 Quảng Ngãi 2010 Chuẩn bị
18 Sông Tranh 2 100 Quảng Nam 2010 Đang XD
19 Sông Côn 2 50 Quảng Nam 2010 Đang XD
20 Bản Uôn 85 Thanh Hoá 2011 Chuẩn bị
21 Huội Quảng - Sơn La 2010 Đang XD
22 Lai Châu 137 Lai Châu 2012 Đang XD
23 Nậm Chiến 130 Sơn La 2013 Chuẩn bị
24 Tà Pao - Bình Thuận - Chuẩn bị
Các hình thức mặt cắt đập bê tông đầm lăn. Mặc dù đập bê tông đầm lăn
trong những năm gần đây mới được ứng dụng tại Việt Nam nhưng đã có tốc
độ phát triển nhanh chóng. Hầu hết các đập lớn trong thời gian gần đây đều
dùng hình thức đập bê tông đầm lăn với lớp chống thấm ở mặt thượng lưu
thường là GEVR (bê tông đầm lăn giầu vữa xi măng) có chiều dầy từ 0.5m
đến 1m. Ngoài ra một số đập sử dụng bê tông mác cao ở thượng lưu làm lớp
chống thấm (thủy điện Sê San 4 ), hoặc không có lớp chống thấm ở thượng
lưu (thuỷ điện Đồng Nai 3 ).
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
14

Tình hình sử dụng vật liệu của đập bê tông đầm lăn. Hiện tại ở Việt Nam
một số đập bê tông đầm lăn sử dụng chất kết dính có hàm lượng xi măng cao

(như đập thuỷ điện Sê San 4, Plêikrông là 90 kg/m
P
3
P, đập thuỷ điện A Vương
là 80 kg/m
P
3
P ), một số đập sử dụng chất kết dính có hàm lượng xi măng thấp
(như đập thuỷ điện Sơn La là 60kg/m
P
3
P, đập thuỷ điện Đồng Nai 3 là 65
kg/m
P
3
P ). Đặc thù của đập bê tông đầm lăn là tốc độ lên đập nhanh, nhiệt thuỷ
hoá trong bê tông gần như tích tụ hoàn toàn trong đập, nhiệt toả ra chủ yếu
phát tán ra môi trường từ biên thượng hạ lưu đập. Do đó với những đập sử
dụng hàm lượng xi măng trong tổng lượng chất kết dính lớn sẽ làm cho lưọng
nhiệt thuỷ hoá trong bê tông lớn, dẫn tới nhiệt trong thân đập tăng cao, gây
bất lợi về nhiệt cho đập. Ngược lại, đối với các đập sử dụng hàm lượng xi
măng trong tổng lượng chất kết dính nhỏ sẽ có lượng nhiệt thuỷ hoá trong bê
tông thấp, dẫn tới an toàn về nhiệt, nhưng phát triển cường độ chịu kéo và nén
của bê tông là kém hơn trường hợp trên, đặc biệt là trong thời gian đầu sau thi
công.
Các tiêu chuẩn thiết kế áp dụng trong tính toán. Các tính toán thiết kế
của Việt Nam hiện tại dựa trên đồng thời hai hệ thống các tiêu chuẩn thiết kế
của Việt Nam - Nga và Mỹ.
1.2 Kiểm định chất lượng RCCD trong công tác xây dựng đập
Công tác kiểm định chất lượng đập bê tông đầm lăn tương tự với bê tông

đầm rung.
- Phương pháp khoan lấy mẫu (phá hủy).
- Phương pháp sử dụng súng bật nẩy (không phá hủy).
- Phương pháp đo vận tốc xung siêu âm (không phá hủy).
- Phương pháp sử dụng kết hợp máy đo siêu âm và súng bật nẩy.
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
15

Mức độ chính xác của phương pháp thí nghiệm được xếp hạng từ cao đến
thấp như sau:
- Phương pháp khoan lấy mẫu xác định cường độ bê tông hiện trường quy về
mẫu lập phương chuẩn (R
R
ht
R) với sai số trong phạm vi ±R
n
12
R,%, trong đó n là
số lượng mẫu khoan.
- Phương pháp đo vận tốc xung siêu âm xác định cường độ bê tông hiện
trường quy về mẫu lập phương chuẩn (R
R
ht
R) với sai số trong phạm vi ± 20%.
- Phương pháp dùng súng bật nảy cho cường độ bê tông hiện trường quy về
mẫu lập phương chuẩn (R
R
ht

R) với sai số trong phạm vi ± 25%. [6]
Công tác kiểm định chất lượng đập bê tông đầm lăn gần tương tự với bê
tông thường. Điểm khác biệt lớn nhất là đập bê tông đầm lăn có tiến độ thi
công rất nhanh và quá trình bê tông đạt đủ cường độ ứng suất để có thể tiến
hành các công tác thí nghiệm kiểm định là 90 ngày. Trong thời gian này thì
khối bê tông đủ cường độ được đổ chùm bởi các dải bê tông mới nên thông
thường việc kiểm định chất lượng chỉ được tiến hành đối với các khoảnh bê
tông đang ở thời kỳ nghỉ thi công dài.
Phương pháp kiểm định bê tông đầm lăn đạt độ chính xác cao nhất được
áp dụng rộng rãi là khoan lấy mẫu bê tông.
1.3 Tình hình nghiên cứu trong quá trình kiểm định một số đập RCCD
ở nước ta
Trong thực tế, công tác khoan lấy mẫu bê tông thường được áp dụng khi
có yêu cầu kiểm tra vì nghi ngờ chất lượng bê tông. Công tác kiểm định
khoan lấy mẫu để thí nghiệm nhằm mục đích so sánh số liệu hiện trường với
số liệu thiết kế. Các số liệu hiện trường có thể được tập hợp thông qua các
thiết bị quan trắc được đặt sẵn nhằm phục vụ công tác kiểm định.
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
16

Các đập RCCD tại Việt Nam đa số được khoan lấy mẫu theo dõi sự phát
triển ứng suất khá toàn diện. Nhất là các đập RCCD lớn do EVN đầu tư đều tổ
chức thường xuyên việc kiểm tra công tác thí nghiệm kiểm định chất lượng.
Đặc biệt ở đập RCCD của thủy điện Sơn La đã có hiện tượng nứt bề mặt
RCC gây sự chú ý rộng rãi. Các bên liên quan đã tổ chức công tác kiểm định
chất lượng RCCD Sơn La để tìm ra nguyên nhân gây nứt bề mặt. Các mô
hình toán được đưa ra nhằm tính toán nhiệt độ, ứng suất và tải trọng của đập
RCCD Sơn La khẳng định tính toàn vẹn , sự ổn định và an toàn của kết cấu.

Các tham luận dựa trên các mô hình toán của trường đại học Thủy Lợi và tư
vấn thiết kế chính đập RCCD của thủy điện Sơn La (Colenco) tập trung giải
quyết bài toán ảnh hưởng của nhiệt thủy hóa, tiến độ thi công (Colenco), tải
trọng do chất tải và tải trọng thi công (đại học Thủy Lợi) đến chất lượng đập
RCCD Sơn La. Qua đó cơ bản giúp chỉ ra nhiều nguyên nhân kết hợp có thể
dẫn đến những hiện tượng tiêu cực và cũng là thực tế khó tránh khỏi với đập
RCCD.
1.4 Sự cần thiết nghiên cứu phát triển phương pháp kết hợp mô hình
toán trong công tác kiểm định RCCD
Công nghệ đập bê tông đầm lăn (RCCD) là một tiến bộ trong lĩnh vực
xây dựng đập trong những thập kỷ cuối của thế kỷ XX. Do có nhiều ưu điểm
nổi trội nên công nghệ này được phát triển rộng khắp trên thế giới. Tuy mới
chỉ sử dụng công nghệ RCCD một số năm gần đây nhưng phần lớn các đập bê
tông trong các dự án thủy điện, thủy lợi ở nước ta hiện nay đã được lựa chọn
là RCCD.
Đối với Việt Nam, công nghệ xây dựng RCCD hiện đang là một công
nghệ mới. Vì vậy, công tác thiết kế, thi công theo công nghệ RCCD ở nước ta
vẫn còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu để rút kinh nghiệm nhằm hoàn thiện
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
17

công nghệ này theo điều kiện Việt Nam. Một trong những vấn đề bức xúc
trong quản lý xây dựng RCCD hiện nay ở nước ta là kiểm định chất lượng
RCC trong quá trình thi công.
Chất lượng RCC là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến độ bền và
tuổi thọ của đập. Thực tế công tác kiểm định chất lượng RCC trong phòng và
thí nghiệm hiện trường kết hợp với những giám sát và các số liệu thực đo thi
công để kết luận về chất lượng. Các phân tích bằng mô hình toán như trường

nhiệt độ, trường ứng suất nhiệt, ứng suất bao gồm cả nhiệt và các tải trọng
mới chỉ chú ý đến trong giai đoạn thiết kế. Các phân tích này trong giai đoạn
thi công còn rất hạn chế. Vì vậy khi xảy ra những hiện tượng như nứt, thấm
ngoài ý muốn thiếu cơ sở khoa học để giải thích và kết luận.
Tương quan giữa cường độ của RCC và ứng suất phát sinh trong đập
trong quá trình thi công là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng
RCCD. Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán đủ độ tin cậy để phân tích trường
ứng suất RCCD trong quá trình thi công kết hợp với số liệu thí nghiệm trong
phòng thí nghiệm hiện trường và số liệu quan trắc tại đập là hướng tích cực
đóng góp vào phương pháp kiểm định chất lượng thi công RCCD ở nước ta
hiện nay.
1.5 Kết luận chương 1
1. Trong chương của luận văn khái quát tình hình xây dựng và ứng dụng
công nghệ thi công đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam.
2. Trong công tác thiết kế và thi công đập bê tông đầm lăn còn tồn tại
nhiều vấn đề chưa được giải quyết một cách thoả đáng. Việc nghiên cứu
phương pháp kiểm định chất lượng bê tông đầm lăn trong thời gian thi công,
xác định được các yếu tố bất lợi và có biện pháp thích hợp để khắc phục được
những bất lợi đó có ý nghĩa thực tiễn to lớn.
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
18

3. Để giải quyết các vấn đề trên, đề xuất các nội dung cần nghiên cứu
trong luận văn: “Nghiên cứu sử dụng kết hợp mô hình toán trong kiểm định
chất lượng đập bê tông đầm lăn trong quá trình thi công” là:
1) Phương pháp tiếp cận: từ thực tiễn các công trình đã và đang thiết kế
và thi công, ứng dụng các tiến bộ khoa học kĩ thuật tiến hành nghiên cứu
trường ứng suất trong đập bê tông đầm lăn trong thời gian thi công, đánh giá

cơ bản chất lượng RCC.
2) Công cụ được sử dụng trong nghiên cứu: sử dụng phần mềm có sẵn là
MIDAS Civil trên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán trường
nhiệt độ và trường ứng suất của đập.
3) Nội dung nghiên cứu:
- Phân tích các tính chất của bê tông đầm lăn phụ thuộc vào thời
gian thi công.
- Phân tích trường nhiệt độ của đập bê tông đầm lăn trong thời gian
thi công.
- Phân tích trường ứng suất của đập bê tông đầm lăn do nhiệt độ tác
dụng trong thời gian thi công.
- Phân tích trường ứng suất của đập bê tông đầm lăn do quá trình
chất tải và tải trọng thi công trong thời gian thi công.
- Phân tích trường ứng suất của đập bê tông đầm lăn do đồng thời
nhiệt độ và quá trình chất tải và tải trọng thi công tác dụng trong thời gian thi
công.
- Phân tích mô hình toán so sánh giữa kết quả tính toán với các số
liệu thu thập từ phòng thí nghiệm và hiện trường.
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1
19

CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH TRƯỜNG ỨNG SUẤT RCCD
TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG
2.1. Các nhân tố ảnh hưởng đến trường ứng suất của RCCD trong quá
trình thi công
2.1.1 . Sự phát triển cường độ và các đặc tính của bê tông đầm lăn trong
thời gian thi công

1. Sự phát triển cường độ của bê tông đầm lăn trong thời gian thi công
Đặc điểm của bê tông đầm lăn là thời gian ninh kết ban đầu bắt đầu
chậm, cường độ của bê tông phát triển chậm, nhất là trong 7 ngày đầu cường
độ chịu kéo phát triển rất chậm [3]. Trên hình 2.1 và hình 2.2 là đường cong
phát triển cường độ chịu nén và chịu kéo của bê tông đầm lăn. Quá trình thi
công các lớp bê tông đầm lăn là liên tục, khi các lớp bê tông bên dưới cường
độ còn thấp thì các lớp bê tông tiếp theo đã được thi công chồng lên. Trong
thời gian thi công, đập phải chịu quá trình chất tải (tải trọng bản thân, tải
trọng do máy đầm tạo ra) khi cường độ bê tông đang phát triển. Tải trọng do
quá trình chất tải sẽ ảnh hưởng tới sự phân bố ứng suất cũng như khả năng
chịu lực của đập khi cường độ bê tông đầm lăn chưa đủ tuổi.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Thời gian (ngày)
Cư



Hình 2.1. Đường cong phát triển độ bền nén của bê tông đầm lăn
Luận văn Thạc sĩ
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1

20

0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Thời gian (ngày)
Độ bền kéo (MPa)


Hình 2.2. Đường cong phát triển độ bền kéo của bê tông đầm lăn


2. Môđun đàn hồi của bê tông đầm lăn
Môđun đàn hồi là một hàm của độ hyđrát hoá của bê tông, nó phụ thuộc
vào thời gian và cường độ của bê tông [11]. Hình 2.3 là đường cong môđun
đàn hồi của bê tông đầm lăn theo thời gian. Ta thấy rằng môđun đàn hồi của
bê tông đầm lăn tăng rất chậm trong khoảng một tuần đầu, sau đó mới tăng
lên nhanh.