Bài gảng thiết kế đường hầm thủy công

trường đại học thủy lợi hà nội

Bài giảng
Thiết kế đường hầm
thuỷ công
gs.ts. Nguyễn Chiến

Tel: (04)8.530.293 ; Mobile: 098.909.7791
Email:


Thiết kế đường hầm thuỷ
công
Chương I : Giới thiệu chung.
Chương II : Khảo sát và nghiên
cứu địa chất CT trong TKĐH.
Chương III : Bố trí các bộ phận
của đường hầm.
Chương IV : Tính toán thuỷ lực,
xác định kích thước mặt cắt.
Chương V : Tính toán kết cấu


ChƯơng I : giới thiệu chung
Đ 1.1 khái niệm và phân loại
I . Khái niệm :
Công trình dẫn nước đục xuyên qua núi.
Sử dụng trong các trường hợp:
- Địa hình chật hẹp, bờ dốc núi đá.
- Dẫn tháo nước cho trạm TĐ ngầm.
- Tuyến dẫn nước qua rừng núi rậm rạp,

hiểm trở.
- Tuyến dẫn nước qua sườn núi dễ sạt lở,
đá lăn.


§ 1.1 kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i

II . Ph©n lo¹i :

1. Theo nhiÖm vô:
 LÊy vµ dÉn n­íc (ph¸t ®iÖn, cÊp n­íc…).
 Th¸o n­íc: Th¸o lò, dÉn dßng thi c«ng.
(cã thÓ kÕt hîp th¸o lò thi c«ng vµ l©u dµi)
b

a

H×nh vÏ ®­êng hÇm dÉn dßng thi c«ng vµ th¸o n­íc l©u dµi

2. Theo ®iÒu kiÖn thñy lùc:
 §­êng hÇm cã ¸p.
 §­êng hÇm kh«ng ¸p.


Đ 1.1 (tiếp)
III . Tình hình xây dựng ở việt nam :
1. Thủy nông:
Đường hầm trên kênh trạm bơm Nghi Xuân (Hà Tĩnh):
BxH = 1,8x2,2 m; L = 160m.
Đường hầm Truông Khấp (Nghệ An):

D = 2,9 m; L =550m.
2. Thủy điện:
Đã xây dựng: Hòa Bình (D = 8m); Yaly (D=7m);
Hàm Thuận ĐaMi (BxH = 10x10m)
Đang thi công:
-

Hầm dẫn dòng Cửa Đạt (D = 9m; L =908m).

-

Hầm thủy điện Rào Quán, AVương, Bản Vẽ

Đang thiết kế: Nậm Chiến, Sông Bung 2,4; ĐaMBri


§ 1.1 (tiÕp)
…


§ 1.1 (tiÕp)



§ 1.1 (tiÕp)


§ 1.1 (tiÕp)

Đ 1.2 hình thức mặt cắt ngang
của đường hầm
1. Đường hầm không áp:
Chữ nhật + Vòm thấp (khi đá rắn chắc, fk > 8).
Chữ nhật + Vòm nửa tròn ( fk = 4 ữ 8).
Vòm cao: ( fk = 2 ữ 4).
Móng ngựa (Vòm cong theo 2 hướng): fk < 2.
Tròn: Khi thớ đá nằm nghiêng, áp lực đá
không đối xứng.
Khi áp lực nước ngầm rất lớn.


§ 1.2 (tiÕp)
1. §­êng hÇm kh«ng ¸p:
H= b
r= 283b

r= 0.207b

b
R= 0.25b

H 0 =1.4b

H0=1.5b

0.
5b

H= 1.4b

R=

H0 =1.5b

R

=

b

2

H= 1.5b

H0= b

R=

r= 0.15b

b
H= 1.5b

b

r= 0.25b

r= 0.15b

b

b

3,4
6,8

R=

R0 =

b
.15

H= 1.3b

3,4

0
r=

H0= b

b

R=

0.
5b

b
a)

H= b

b
c)

b
b)

.1
r= 0

5b
0.

H0= 1.3b

0,1

0,1

R0 =

H0= b

R

=

b

2

X/2

H0 = b

0.
5b

H= b

5b

b

C¸c h×nh thøc mÆt c¾t cña ®­êng hÇm kh«ng ¸p


Đ 1.2 (tiếp)
2. Đường hầm có áp:
Thường dùng: Mặt cắt tròn.
Khi cột nước áp lực không vượt quá 3Ho: Có
thể dùng các hình thức mặt cắt như đường
hầm không áp.
Ho Chiều cao mặt cắt đường hầm.

Đ 1.3 Lớp lót đường hầm
Tác dụng:
-

Thủy lực: Giảm nhám.

-

Kết cấu: Chịu lực tác dụng từ trong và ngoài.

-

Nối tiếp với môi trường xung quanh: Bảo vệ đá
khỏi bị phong hóa.

1. Lớp lót đường hầm không áp:
-

Trát trơn (không chịu lực).

-

Gia cố chỉnh thể: Đủ 3 chức năng; chịu lực tốt.

-

Lắp ghép: Đủ 3 chức năng.
Khả năng chịu lực không lớn.
Thi công nhanh.

Đ 1.3 (tiếp)
Các hình thức lớp lót của đường hầm không áp
b)

b)

a)

135

581

1.0
320

202

1.0

598

R 25
R3 2
86

a)

489

c)

d)

35

100

695

320
230

340

15

713

35

a)Trát trơn; b)Gia cố chỉnh thể bằng BT; c)Gia cố chỉnh thể
bằng BTCT; d) Gia cố ở đáy đường hầm.


Đ 1.3 (tiếp)
2. Lớp lót đường hầm có áp:
a) Loại trát trơn chống thấm:
Khi đá rắn chắc (fk > 14).
Cột nước không lớn.

b) Lớp gia cố chỉnh thể đơn:
Khi cột nước không lớn lắm (H < 60m).
Đá rắn chắc, chịu áp lực đá núi không lớn.
c) Lớp gia cố kép:
Cấu tạo: - Vòng ngoài: BT,BTCT.
- Vòng trong: Xi măng lưới thép.
áp dụng:- Hầm có D lớn.
- áp lực đá núi và áp lực nước đều lớn.


Đ 1.3 (tiếp)
Hình thức lớp lót của đường hầm có áp
b)

a)

c)

0.40

e)

d)

f)

0.25

g)

4ỉ
ỉ 39 394

Có thể dùng:
Vòng ngoài: BT lắp ghép (ngay sau khi đào).
Vòng trong: Đổ tại chỗ, hoặc XM lưới thép.


ChƯơng II : Khảo sát và nghiên
cứu
địa
TKĐH
Đ 2.1chất
nghiên CT
cứu trong
cấu trúc địa
chất
của đá núi

Các yếu tố cần làm rõ:

1. Thành phần thạch học (khoáng vật, hóa học):
Đặc điểm trầm tích (cấu trúc, nguồn gốc).
Đặc điểm cấu tạo (thế nằm, phân bố các đơn
nguyên).
Mức độ phong hóa.
2. Các đặc trưng uốn nếp và kiến tạo:
Vùng cà nát, hang Karster.
Xu thế hệ thống khe nứt chính.

Đ 2.1(tiếp)

Các yếu tố cần làm rõ:

3. Các điều kiện địa chất thủy văn:
Trữ lượng nước, phân bố áp lực nước.
Tính thấm nước của đá.
Tính xâm thực của nước.
4. Tính chứa khí của đá.
(khả năng thoát khí + phụt khí cùng với đá).
5. Các điều kiện địa nhiệt.
6. Tính chất cơ lý của đá núi.
7. Trạng thái ứng suất biến dạng của đá núi.
(Xét đến hoạt động động đất, kiến tạo).


Đ 2.2 Nghiên cứu địa chất công trình

I . Sự phân vỉa và tính nứt nẻ của đá
núi .
1. Sự phân vỉa, thế nằm của đá núi:
ảnh hưởng đến tình hình chịu lực của vỏ hầm.


§ 2.2 (tiÕp)
I . Sù ph©n vØa vµ tÝnh nøt nÎ cña ®¸
nói .
1. Sù ph©n vØa, thÕ n»m cña ®¸ nói:

Đ 2.2 (tiếp)

I . Sự phân vỉa và tính nứt nẻ của
đá núi .
2. Tính nứt nẻ của đá núi:
a) Các thông số đặc trưng:
Khoảng cách trung bình giữa các khe nứt
(ln).
Modun nứt nẻ M: Số khe nứt trên 1 mét
theo hướng vuông góc với mặt phẳng khe
nứt.
Hệ số rỗng do khe nứt Kkn (%): Thể tích
trống do khe nứt trong 1 đơn vị thể tích
của khối.


§ 2.2 (tiÕp)
I . Sù ph©n vØa vµ tÝnh nøt nÎ cña
®¸ nói .
2. TÝnh nøt nÎ cña ®¸ nói:
b) §¸nh gi¸ møc ®é nøt nÎ:
Møc ®é nøt nÎ
Nøt nÎ yÕu
Nøt nÎ trung b×nh
Nøt nÎ m¹nh
Nøt nÎ rÊt m¹nh

Ln (m)

M

> 0,65
<1,5
0,2 - 0,65 1,5 - 5
0,03 - 0,2 5 - 30
< 0,03
> 30

Kkn,%
<1
1-2
2-5
>5


Đ 2.2 (tiếp)
I I. áp lực đá núi .
1. Khái niệm:
Phát sinh trong khối đá xung quanh khoang đào.
2. Các đặc trưng:
Thay đổi theo không gian:

- Tại nếp lõm: áp lực tăng.
- Tại nếp lồi: áp lực giảm.


Đ 2.2 (tiếp)

II . áp lực đá núi .

2. Các đặc trưng:

Thay đổi theo thời gian:
- Thời kỳ đầu (sau khi đào): Tăng rất nhanh.
- Thời kỳ sau: ổn định dần.
Cần xác định thời gian ổn định, phục vụ
công tác chống đỡ trong thi công.
Biện pháp xác định: Thí nghiệm hiện trường.