Phân tích ứng suất trong đập đá đổ bọc bê tông trên nền đất

L IC M

N

Sau th i gian h c t p và làm lu n v n, đ
th y, cô giáo trong tr

ng

c s giúp đ nhi t tình c a các

i h c Thu l i, các cán b , nhân viên th vi n tr

ng

i h c Thu l i. Tác gi đã hoàn thành lu n v n th c s k thu t v i đ tài: “Phân
tích ng su t trong đ p đá đ b c bê tông trên n n đ t”.
Các k t qu trong lu n v n là nh ng đóng góp nh v m t khoa h c trong
quá trình phân tích ng su t ng su t trong đ p bê tông không đ ng nh t trên n n
đ t. Do th i gian và kinh nghi m h n ch nên trong khuôn kh m t lu n v n th c s
k thu t còn t n t i m t s v n đ c n ti p t c nghiên c u. Tác gi r t mong nh n
đ

c s góp ý, ch b o c a các th y cô giáo và các b n đ ng nghi p.
Tác gi xin g i l i bi t n sâu s c t i th y giáo – PGS.TS Nguy n Quang

Hùng đã nhi t tình h

ng d n, cung c p các thông tin khoa h c c n thi t trong quá

trình làm lu n v n. Xin chân thành c m n các th y, cô giáo khoa Công trình Tr

ng

i h c Thu l i, và b n bè đ ng nghi p đã t n tình ch b o, giúp đ t o

đi u ki n thu n l i trong quá trình h c t p nghiên c u đ tác gi hoàn thành t t
lu n v n.
Sau cùng tác gi xin c m n b n bè và nh ng ng

i thân trong gia đình đã

đ ng viên, khích l trong quá trình nghiên c u và làm lu n v n.
Xin chân thành c m n!
Hà N i, tháng 11 n m 2014
Tác gi

Nguy n Vi t Anh


B N CAM OAN

Tên tôi là Nguy n Vi t Anh, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u
c a riêng tôi. Nh ng n i dung và k t qu trình bày trong lu n v n là trung th c và
ch a đ

c ai công b trong b t k công trình khoa h c nào.

TÁC GI

Nguy n Vi t Anh

M CL C
PH N M
CH

U .........................................................................................................1

NG 1: T NG QUAN V

TÌNH HÌNH XÂY D NG

TR NG L C TRÊN TH GI I VÀ

P BÊ TÔNG

VI T NAM .................................................4

1.1.T ng quan v tình hình xây d ng đ p bê tông trên th gi i và

Vi t Nam.........4

1.1.1. T ng quan v tình hình xây d ng đ p bê tông trên th gi i .............................4
1.1.2. T ng quan v tình hình xây d ng đ p bê tông

Vi t Nam ..............................7

1.2. Các công trình khoa h c, các nghiên c u có liên quan t i đ tài .......................11
1.3. M t s m t c t ngang đ p xây d ng trên n n m m ...........................................12
1.4. Gi i h n ph m vi nghiên c u .............................................................................13

1.5. K t lu n ch

ng 1 ..............................................................................................13

CH

NG 2: C S LÝ THUY T C A V N

2.1.

c tính ch u l c c a bê tông .............................................................................14

2.2. Quan h

NGHIÊN C U ......................14

ng su t bi n d ng c a bê tông............................................................14

2.3. Chu n t c phá ho i c a v t li u bê tông.............................................................17
2.4.

ng d ng ph

ng pháp ph n t h u h n trong phân tích n i l c .....................18

2.4.1. Gi i thi u chung v ph
2.4.2. Các b

c gi i bài toán b ng ph

2.5. K t lu n ch
CH

ng pháp ph n t h u h n ........................................18
ng pháp ph n t h u h n ...........................18

ng 2 ..............................................................................................29

NG 3: PHÂN TÍCH

NH T TRÊN N N

NG SU T TRONG

P BÊ TÔNG KHÔNG

NG

T ..........................................................................................30

3.1. L a ch n mô hình và ph n m m tính toán.........................................................30
3.1.1. L a ch n mô hình tính toán ............................................................................30
3.1.2. L a ch n ph n m m tính toán .........................................................................31
3.2. Các thông s c b n c a công trình ...................................................................31
3.2.1 Chi u cao c a công trình nghiên c u trong lu n v n .......................................31
3.2.2. Mô đun đàn h i c a đ t ...................................................................................32
3.2.3 M t c t c a đ p đá đ b c bê tông ...................................................................34
3.3. Các l c tác d ng và t h p l c tác d ng lên công trình .....................................36
3.3.1. Các l c tác d ng lên công trình.......................................................................36

3.3.2. T h p l c tác d ng lên công trình .................................................................38
3.4. Xây d ng mô hình trong ph n m m ..................................................................39
3.4.1. Xây d ng mô hình phân tích ng su t trong ph n m m Sap ..........................39
3.4.2. Tr

ng h p tính toán và ch tiêu c lý c a v t li u xây d ng đ p .................41

3.5. Phân tích ng su t trong đ p bê tông đ

c xây d ng trên n n đ t ....................43

3.5.1. K t qu phân tích ng su t đ p bê tông đ ng nh t xây d ng trên n n đ t. ....43
3.52. K t qu phân tích ng su t đ p đá đ b c bê tông xây d ng trên n n đ t.......45
3.5.2. Phân tích v

ng su t trong đ p đá đ b c bê tông.........................................48

3.6. Phân tích nh h

ng c a ng su t c c b phát sinh đ i v i công trình.............51

3.7. Nh n xét và đánh giá k t qu .............................................................................52
3.8. K t lu n ch
Ch

ng 3 ..............................................................................................53

ng 4: ÁP D NG TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH

P TRÀN X L H

MI U .........................................................................................................................55
4.1. Gi i thi u chung v công trình ...........................................................................55
4.1.1. T ng quan v c m công trình H Mi u ..........................................................55
4.1.2. i u ki n đ a hình, đ a m o t i v trí đ p H Mi u ........................................55
4.1.3. i u ki n đ a ch t tuy n tràn ..........................................................................56
4.2. Phân tích ng su t c c b trong đ p bê tông không đ ng ch t trên n n đ t ......59
4.2.1. Xây d ng mô hình trong ph n m m ...............................................................59
4.2.2. Tr

ng h p tính toán và ch tiêu c lý c a v t li u xây d ng đ p .................60

4.2.3. K t qu phân tích ng su t đ p tràn h Mi u .................................................61
4.3. Phân tích k t qu ................................................................................................67
4.4. K t lu n ch

ng .................................................................................................68

K T LU N CHUNG VÀ KI N NGH ...................................................................68
1.

Nh ng k t qu đ t đ

c .....................................................................................68

2. Nh ng t n t i trong quá trình th c hi n lu n v n .................................................69
3. Nh ng ki n ngh v h

ng nghiên c u ti p theo ..................................................69

TÀI LI U THAM KH O .........................................................................................70


DANH M C B NG BI U
B ng 1.1: B ng th ng kê s l

ng đ p c a các châu l c ............................................4

B ng 1.2: B ng th ng kê m t s đ p bê tông đ
tr

c xây d ng

Vi t Nam giai đo n

c n m 1945 ...........................................................................................................7

B ng 3.1 - Tr tiêu chu n c a l c dính cho đ n v ctc (kPa), góc ma sát trong ϕtc (°)
và mô đun bi n d ng E (kPa) c a đ t cát ..................................................................32
B ng 3.2 - Tr tiêu chu n c a mô đun bi n d ng c a đ t sét E (MPa) .....................33
B ng 3.3: B r ng đáy đ p đá đ b c bê tông ..........................................................36
B ng 3.4. B ng ch tiêu c lý c a v t li u xây d ng đ p và n n ..............................41
B ng 3.5: B ng các giá tr

ng su t c a đ p đ ng ch t xây d ng trên n n đ t v i các

chi u cao khác nhau ..................................................................................................44
B ng 3.6: ng su t c a đ p đá đ b c bê tông ng v i các chi u cao c a đ p ........47
B ng 3.7:B ng so sánh các giá tr

ng su t (gi m theo%) c a đ p bê tông đ ng nh t

v i đ p đá đ b c bê tông b n m t đ

c xây d ng trên n n đ t ..............................48

B ng 4.1: Tr trung bình các ch tiêu c lý c a các l p đ t ......................................58
B ng4.2. B ng ch tiêu c lý c a v t li u xây d ng đ p và n n ...............................60
B ng 4.3 : B ng giá tr

ng su t đ p tràn h Mi u v i hai ph

ng án .....................61


DANH M C HÌNH V
Hình 1.1: Bi u đ xây d ng đ p l n trên toàn th gi i (1900-2000)..........................5
Hình 1.2:

p Grande Dixence nhìn t h l u ...........................................................5

Hinh 1.3: Toàn c nh đ p Tam Hi p ............................................................................6
Hình 1.4: Toàn c nh đ p Tucurui. ..............................................................................6
Hình 1.5: Toàn c nh đ p S n La nhìn t h l u .........................................................8
Hình 1.6: Toàn c nh đ p B n V nhìn t h l u ........................................................9
Hình 1.7: M t c t ngang t i v trí lòng sông c a đ p C a

t....................................9

Hình 1.8: Th

ng l u h C a

t ............................................................................10

Hình 1.9: Th

ng l u h ch a Tuyên Quang ...........................................................10

Hình 1.10: M t s m t c t ngang đ p đ
Hình 1.11: đ p áy đ

c xây d ng

c xây d ng trên n n m m .......................12

Hà Tây ..........................................................12

Hình 2.1:

th quan h

ng su t – bi n d ng.........................................................15

Hình 2.2:

th quan h

ng su t – bi n d ng (σ∼ε)..............................................16

Hình 2.3:

th quan h bi n d ng- th i gian (ε∼t) ................................................16

Hình 2.4:

th quan h

ng su t – bi n d ng tr

Hình 2.5: S đ kh i c a ch

ng h p t i tr ng l p l i ...........17

ng trình PTHH .........................................................19

Hình 2.6: Bài toán hai chi u ......................................................................................19
Hình 2.7: R i r c k t c u b ng ph n t tam giác ......................................................21
Hình 2.8: Bi u di n hình h c các hàm d ng .............................................................22
Hình 2.9: T a đ di n tích.........................................................................................22
Hình 2.10: L c tác d ng lên c nh ph n t ................................................................27
Hình 3.1: S đ tính toán m t c t c b n d ng tam giác ..........................................34


Hình 3.2. Mô hình phân tích ng su t đ p đá đ b c bê tông xây d ng trên n n đ t
b ng ph n m m Sap2000 ..........................................................................................40
Hình 3.3. Mô hình đ p đá đ b c bê tông xây d ng b ng ph n m m Sap2000 ......40
Hình 3.4.Áp l c tác d ng lên m t th

ng l u...........................................................42

Hình 3.5.Áp l c tác d ng lên m t th

ng l u c a đ p .............................................42

Hình 3.6.Áp l c tác d ng lên b n đáy đ p ................................................................42
Hình 3.7: V trí xác đ nh ng su t th
Hình 3.8: Ph

ng chi u c a các giá tr

Hình 3.9. Bi u đ quan h

ng su t th

ng l u, h l u đ p .......................................43
ng su t trong ph n m m Sap2000 ............43
ng l u v i chi u cao đ p bê tông xây d ng

trên n n đ t ................................................................................................................44
Hình 3.10.

ng su t S11 c a đ p đá đ b c bê tông b n m t h =10m .....................45

Hình 3.11.

ng su t S22 c a đ p đá đ b c bê tông b n m t h=10m ......................45

Hình 3.12.

ng su t S12 c a đ p đá đ b c bê tông b n m t h=10m ......................46

Hình 3.13.

ng su t SMax c a đ p đá đ b c bê tông b n m t h=10m...................46

Hình 3.14.

ng su t SMin c a đ p đá đ b c bê tông b n m t h=10m ...................47

Hình 3.15. Bi u đ quan h
tông b n m t đ

ng su t th

ng l u v i chi u cao đ p đá đ b c bê

c xây d ng trên n n đ t .................................................................48

Hình 3.16. Bi u đ quan h đ gi m

ng su t (A,B) v i chi u cao đ p đá đ b c bê

tông ............................................................................................................................49
Hình 4.1. M t c t ngang tràn x l H Mi u ............................................................59
Hình 4.2. Mô hình phân tích ng su t đ p tràn x l h Mi u b ng ph n m m
Sap2000( Ph

ng án 1) .............................................................................................59

Hình 4.3. Mô hình phân tích ng su t đ p tràn x l h Mi u b ng ph n m m
Sap2000( Ph

ng án 2) .............................................................................................60

Hình 4.4.Áp l c tác d ng lên m t h l u và trên tràn ...............................................61


Hình 4.3 Bi u đ

ng su t S11 c a đ p tràn h Mi u ..............................................62

Hình 4.4 Bi u đ

ng su t S22 c a đ p trà h Mi u ................................................62

Hình 4.5 Bi u đ

ng su t S12 c a đ p trà h Mi u ................................................63

Hình 4.6 Bi u đ

ng su t SMax c a đ p trà h Mi u .............................................63

Hình 4.7 Bi u đ

ng su t SMin c a đ p trà h Mi u..............................................64

Hình 4.8Bi u đ

ng su t S11 c a đ p tràn h Mi u ...............................................64

Hình 4.9 Bi u đ

ng su t S22 c a đ p tràn h Mi u ..............................................65

Hình 4.10 Bi u đ

ng su t S12 c a đ p tràn h Mi u ............................................65

Hình 4.11: Bi u đ

ng su t SMax c a đ p tràn h Mi u ........................................66

Hình 4.12 Bi u đ

ng su t SMin c a đ p tràn h Mi u..........................................66


1

PH N M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
N
n

c ta đang trong th i k công nghi p hóa, hi n đ i hóa nên nhu c u đi n,

c cho công nghiêp, nông nghi p, sinh ho t ngày càng t ng.

nhi u yêu c u c p thi t v n ng l

ng c ng nh nhu c u c p n

i u đó đã đ t ra
c cho quá trình

phát tri n. Chính vì v y mà các công trình tr m th y đi n, h ch a đ

c xây d ng

ngày m t nhi u.
Mu n xây d ng đ

c h ch a thu l i hay m t nhà máy th y đi n, m t yêu

c u không th thi u đó là vi c xây d ng đ p dâng đ nâng đ u n
vào quy mô c a công trình mà các con đ p có kích th
chung t t c các đ p dâng n

c đ u có kích th

c lên cao. Tùy

c khác nhau nh ng nhìn

c và t i tr ng r t l n.

Có r t nhi u hình th c xây d ng đ p dâng n

c nh :

p đ t, đ p đá đ , đ p

bê tông không đ ng ch t....vv. Tùy thu c vào đi u ki n đ a hình, đ a ch t, tình tr ng
cung ng v t li u.... vv mà có th ch n hình th c đ p dâng phù h p.
p bê tông là m t k t c u hình kh i l n, khá ph c t p v c c u trúc và
hình d ng. Toàn d ng đ p nói chung và t ng ph n nói riêng ph i đ m b o đ
đ nh và đ đ b n d

i tác đ ng c a m i t h p t i tr ng t nh và t i tr ng đ ng

trong các giai đo n xây d ng, v n hành. D
th

n

ng l u làm cho s t

i tác d ng r t l n c a áp l c n

c

ng tác gi a đ p v i n n khá ph c t p.

i v i đ p bê tông thì yêu c u v n n là cao h n đ i v i đ p v t li u đ a

ph

ng c ng nh các lo i đ p khác do di n tích ti p xúc c a c a đ p bê tông là nh

h n các lo i đ p khác. Do v y t i tr ng tác d ng lên n n c a đ p bê tông s l n h n
đ p v t li u đ a ph

ng c ng nh các đ p khác chính vì đi u này nên đòi h i c

đ đ t n n trong tr

ng h p xây d ng đ p bê tông là l n h n.

ng

i v i v t li u làm đ p bê tông thì cho phép bi n d ng là nh h n so v i
các v t li u khác vì n u bi n d ng l n s gây ra hi n t

ng phá v k t c u làm n t

th m chí g y bê tông thân đ p. Do v y đ đ m b o đi u ki n bi n d ng nh thì yêu
c u v tính đ ng nh t đ i v i đ t n n là cao. Trong th c t xây d ng đ p bê tông


2

trên n n đ t

trên th gi i nói chung và

Vi t Nam nói riêng thì các nhà khoa h c

khuy n cáo không nên xây d ng đ p trên n n đ t có chi u cao >10m. Tuy nhiên
trong tr

ng h p b t kh kháng mà v n ph i xây d ng đ p bê tông trên n n đ t mà

có chi u cao>10m, t đó đ t ra v n đ là x lý n n ra làm sao đ đ m b o n đ nh
đ p trong quá trình thi công và v n hành sau này; Bài toàn đ t ra là ph i đ m b o
yêu c u v c
h

ng đ c ng nh đi u ki n ch ng th m. Trong n i dung c a đ tài này

ng nghiên c u là đ m b o yêu c u v c

đ đ ng nh t c ng nh v c
trong tr

ng đ đ t n n. Do yêu c u c c cao v

ng đ và qua th c t gi i pháp t i u đ gia c n n

ng h p này là dùng ph

ng án c c BTCT d ng c c ép hay c c nh i…Khi

đó quan ni m thi t k v v n đ này là toàn b t i tr ng c a công trình ph n n i
phía trên truy n vào công trình là thông qua các đ u c c. Hay nói cách khác là v n
đ t

ng tác gi a đ t v i c c là đ

c tính quy đ i v s c ch u t i v ph n đài c c

chính t đi u này nên ng su t c c b phát sinh gi a ph n sát đáy công trình và đ u
c c là l n. Áp d ng vào đ p bê tông thì n u đ p bê tông đ ng ch t thì ng su t c c
b phát sinh đó s đ

c lan chuy n cho toàn b k t c u thân đ p. Nh ng đ i v i

đ p bê tông không đ ng nh t thì chi u dày l p bê tông là nh thì trong tr

ng h p

này ng su t c c b phát sinh là có h i cho công trình.
Chính b i lý do trên, vi c đánh giá an toàn c c b c a đ p bê tông không
đ ng ch t trên n n đ t có tính c p thi t và có ý ngh a khoa h c c ng nh tính ng
d ng th c ti n r t cao. Do v y tác gi l a ch n đ tài: “Phân tích ng su t trong
đ p đá đ b c bê tông trên n n đ t”


3

2. M c đích c a đ tài
Nghiên c u c s lý thuy t, mô hình tính toán trong phân tích k t c u, xác
đ nh nh h
d

ng c a ng su t c c b phát sinh đ i v i đ p bê tông không đ ng ch t

i tác d ng c a t i tr ng th

ng xuyên khi đ p đ t trên n n đ t t đó đ a ra gi i

pháp gia c n n.
it

3.


ng, ph m vi và ph

ng pháp nghiên c u

it

p bê tông đá đ xây d ng trên n n đ t

ng nghiên c u:

 Ph m vi nghiên c u: Các đ p bê tông đá đ có chi u cao t >10m
 Ph

ng pháp nghiên c u: T ng h p các nghiên c u khoa h c, các s li u thí

nghi m
 S d ng ph n m m trong phân tích n i l c trong đ p bê tông

4

CH

NG 1: T NG QUAN V TÌNH HÌNH XÂY D NG
TR NG L C TRÊN TH GI I VÀ

P BÊ TÔNG

VI T NAM

1.1.T ng quan v tình hình xây d ng đ p bê tông trên th gi i và

Vi t Nam

1.1.1. T ng quan v tình hình xây d ng đ p bê tông trên th gi i
p bê tông đ

c ra đ i sau đ p đ t và c ng không ph bi n nh đ p đ t,

nh ng đa s các đ p cao đ

c xây d ng đ u là đ p bê tông. Theo th ng kê c a H i

đ p cao th gi i (ICOLD), tính đ n n m 2000, trên th gi i đã có kho ng 45.000
đ p l n phân b
C th đ

140 n

c th hi n

c nh ng s l

ng đ p không phân b đ u

b ng sau:

B ng 1.1: B ng th ng kê s l
STT
1
2
3
4
5
6

các châu l c.

ng đ p c a các châu l c

Châu l c
Châu Á
B c + Trung M
Tây Âu
ông Âu
Châu Phi
Châu i D ng

S l ng

31.340
8.010
4.227
1.203
1.200
577

T l
69.6%
17.8%
8.4%
2.7%
2.6%
1.2%

Các th ng kê v th lo i đ p c a ICOLD – 1986 cho th y 78% là đ p đ t,
đ p đá đ 5%, đ p bê tông tr ng l c 12%, đ p vòm ch 4%. Trong s các đ p có
chi u cao h n 100m thì tình hình l i khác, 30% là đ p đ t, 38% là đ p bê tông,
21.5% là đ p vòm. Nh v y, trong s đ p cao h n 100m thì t l đ p bê tông và đ p
vòm chi m u th .

ng đ u danh sách n

c có nhi u đ p nh t là Trung Qu c v i

kho ng 22.000 đ p chi m kho ng 48% s đ p đ
Nam có g n 500 đ p đ ng th 16 trong các n

c xây d ng trên th gi i. Vi t

c có nhi u đ p cao trên th gi i

T c đ xây d ng đ p bê tông c ng không đ u. Th ng kê đ p xây d ng t
n m 1900 đ n n m 2000 ta th y th i k xây d ng nhi u là nh ng n m 1950.
cao là n m 1970. Tình hình này c ng x y ra t
nh

Châu Á, B c M , Tây Âu.

ng t

nh

vùng xây d ng nhi u đ p


5

Hình 1.1: Bi u đ xây d ng đ p l n trên toàn th gi i (1900-2000)
M t s đ p bê tông đã đ

c xây d ng trên th gi i:

p Grande Dixence (Th y s ) là đ p bê tông tr ng l c cao nh t th gi i v i
chi u cao lên t i 285 m.

Hình 1.2:

p Grande Dixence nhìn t h l u

p Tam Hi p (Trung Qu c) đ
u Bình, Nghi X

c xây d ng trên sông D

ng, t nh H B c, Trung Qu c

ng T t i Tam


6

Hinh 1.3: Toàn c nh đ p Tam Hi p
p Tucurui (Brazil) là m t đ p bê tông tr ng l c đ
Tocantins n m

huy n Tucurui, Brazil

Hình 1.4: Toàn c nh đ p Tucurui.

c xây d ng trên sông


7

1.1.2. T ng quan v tình hình xây d ng đ p bê tông

Vi t Nam

Vi t Nam đã xu t hi n m t s đ p bê tông đ

30 c a th k XX.

a s các đ p này do ng

c xây d ng vào nh ng n m

i Pháp thi t k và xây d ng. Tuy

chi u cao các đ p th p và có k t c u đ n gi n nh ng ph n nào đã ph n ánh đ
l ch s phát tri n c a đ p bê tông

Vi t Nam.

B ng 1.2: B ng th ng kê m t s đ p bê tông đ
tr

c xây d ng

Khi n

Vi t Nam giai đo n

c n m 1945

M t s đ p bê tông l n đ c xây d ng Vi
(Giai đo n tr c n m 1945)
Tên
a đi m xây d ng
C uS n
Sông Th ng-B c Giang

Li n S n
Sông Phó áy
Bái Th ng
Sông Chu- Thanh Hóa
Thác Hu ng
Sông C u- Thái Nguyên
ng Cam
Sông à R ng- Phú Yên
ô L ng
Sông C - Ngh An
p áy
Sông áy- Hà Tây

TTT
1
2
3
4
5
6
7

c

t Nam
N m xây d ng
1902
1914-1917
1920
1922-1929

1925-1929
1934-1937
1934-1937

c nhà th ng nh t n m 1975, công cu c x y d ng đ t n

cđ

hành trên t t c các l nh v c. Ngành th y l i trong giai đo n này đã đ t đ
thành công to l n. Nh ng đ p bê tông cao và hi n đ i đã đ
thi t k và thi công. Kh n ng thi t k và thi công đã b t k p đ

c ti n
c nh ng

c k s Vi t Nam t
c v i các n

c tiên

ti ng trong khu v c và trên th gi i.
Nh ng đ p bê tông cao đ

c x y d ng t i Vi t Nam sau n m 1975 nh là:

Th ch Nham, Tân Giang, Lòng Sông, PleiKrong, Sê San 3 và Sê San 4, B n V ,
Tuyên Quang, S n La… là nh ng đ p bê tông v i kh i l
Công trình v a đ

ng hàng tri u m3 bê tông.

c hoàn thành và đ a vào s d ng g n đây nh t là S n La, là m t

công trình tr ng đi m qu c gia, v i đa m c tiêu, góp ph n phát tri n kinh t - xã h i
cho đ t n

c nói chung và vùng Tây b c nói riêng. Hi n t i n

đ p Lai Châu c ng đ

c ta đang xây d ng

c đánh giá là m t trong công trình quan tr ng c a qu c gia.


8

Vi t Nam đã và đang s d ng thành công k thu t và công ngh hi n đ i đ
xây d ng các đ p bê tông tr ng l c có quy mô c v chi u cao và kh i l

ng bê

tông ngày m t l n h n.
M t s đâp bê tông đã đ

c xây d ng

p S n La n m trên dòng sông

Vi t Nam:

à t i đ a ph n xã Ít Ong, huy n M

La, t nh S n La.
Chi u cao đ p: 138 m.
Chi u dài đ p: 1.000 m
T ng dung tích h : 9,26 t m3.
Dung tích phòng l : 7 t m3
Di n tích m t h : 224 km2
S t máy phát đi n: 6 t máy
Công su t phát đi n thi t k : 2400 MW
i nl

ng: 10,227 t kWh/n m.

Hình 1.5: Toàn c nh đ p S n La nhìn t h l u

ng


9

pB nV đ

c xây d ng t i t nh Ngh An.

Chi u cao đ p: 137 m.
Chi u dài đ p: 509 m
T ng dung tích h :1,8 t m3.
S t máy phát đi n: 2 t máy

Công su t phát đi n thi t k : 640 MW.

Hình 1.6: Toàn c nh đ p B n V nhìn t h l u
M t s đ p đá đ bê tông b n m t đ
pC a

tđ

c xây d ng trong th i gian g n đây:

c xây d ng t i t nh Thanh Hóa:

Hình 1.7: M t c t ngang t i v trí lòng sông c a đ p C a

t


10

1- Kh i gia t i; 2- Kh i đ t h tr ch ng th m; 3- Bê tông b n m t; 4-L p
đ m dày 3m (IIA); 5 - L p đá chuy n ti p dày 4m (IIIA); 6 - T

ng ch n song; 7-

Kh i đá chính c a đ p (IIIB); 8-Kh i đá đào móng t n d ng (IIIC); 9- L p đ m đ c
bi t (IIB); 10-Màn khoan ph t ch ng th m; 11- á b o v mái h l u (IIID)

Hình 1.8: Th
H ch a Tuyên Quang đ

ng l u h C a

t

c xây d ng t i t nh Tuyên Quang:

Hình 1.9: Th

ng l u h ch a Tuyên Quang


11

1.2. Các công trình khoa h c, các nghiên c u có liên quan t i đ tài
Trong th i gian qua đã có nhi u công trình khoa h c, nghiên c u đ
b có liên quan t i đ tài. G n đây nh t và đ

c công

c l y làm tài li u khoa h c tham kh o

đ tác gi nghiên c u đ tài c a mình là “S tay k thu t th y l i: Ph n 2 – T p 2 –
M c A – Ch
Nguy n Ph

ng 2 –

p bê tông và bê tông c t thép trên n n m m” do PGS.TS

ng M u biên so n. Tài li u này trình bày khoa h c và chi ti t v cách

l a ch n lo i đ p khi xây d ng trên n n m m. M t s đ c đi m khác bi t gi a đ p
đá đ b c bê tông đ
đá.

c xây d ng trên n n m m và đ p bê tông xây d ng trên n n

i v i lo i đ p này, khi xây d ng thì c n xem xét k các đ c tr ng đ a k thu t

c a v t li u n n.
Trong tài li u đã đ c p t i ph
su t c a các đ p đ
nhi u t i ph
b ng ph

ng pháp tính toán n đ nh, phân tích ng

c xây d ng trên n n m m. Tuy nhiên, tài li u này ch a đ c p

ng pháp tính toán ng su t c a đ p đ

ng pháp ph n t h u h n. M t ph

c xây d ng trên n n m m

ng pháp khá ph bi n, và đ

c áp

d ng r ng rãi hi n nay khi phân tính ng su t.

M t s lu n v n Th c s c ng có đ c p v n đ có liên quan t i đ tài nh :
“Nghiên c u tr ng thái ng su t khu v c ti p giáp gi a đ p v t li u đ a ph
đ p bê tông -

ng d ng cho công trình th y đi n

ng Nai 2 ” c a tác gi

ng và
inh

V n Thái l p 20C11
“Nghiên c u tính toán n đ nh, ng su t, bi n d ng c a t
có xét t i nh h

ng ch n đ t nhi u nh p

ng c a bi n d ng n n” c a tác gi Lê Th H ng Nhung l p 19C21

“ ánh giá tr ng thái ng su t bi n d ng và n đ nh đo n đê xung y u, đ xu t gi i
pháp kh c ph c, áp d ng cho đo n đê sông H ng qua th xã S n Tây” c a tác gi
Hoàng Ng c Bình l p 19C21


12

1.3. M t s m t c t ngang đ p xây d ng trên n n m m

Hình 1.10: M t s m t c t ngang đ p đ
a) ki u đ p x tràn

b) ki u đ p x v i các l x sâu

Hình 1.11: đ p áy đ
D a vào m t s m t c t ngang

c xây d ng

c) ki u x hai t ng

Hà Tây

trên, thì các đ p đ

có b r ng đáy đ p l n h n so v i các đ p đ
xây d ng trên n n m m th

c xây d ng trên n n m m

c xây d ng trên n n m m

c xây d ng trên n n đá. Các đ p đ

c

ng có chi u cao h n ch . Do kh n ng ch u l c và ch ng

th m c a n n m m kém h n n n đá, nên các đ p đ

c xây d ng trên n n m m không

quá cao. Ý ngh a c a vi c t ng b r ng đáy đ p khi xây d ng đ p trên n n m m, nh m
m c đích gi m ng su t c a đáy đ p. Khi đó, ng su t đáy đ p s nh h n kh n ng
ch u l c c a n n. i u này làm cho công trình an toàn và n đ nh h n.
M t đ c đi m n a làm cho đ p đ
v iđ pđ

c xây d ng trên n n m m có đ c đi m khác

c xây d ng trên n n đá là kh n ng th m d

i n n cao h n. Do đi u ki n

đ a ch t n n m m có h s r ng cao h n n n đá. i u này, làm cho khi xây d ng đ p
trên n n m m n

c có th th m t th

ng l u v h l u d h n so v i n n đá. T đó,

đ t ra v n đ khi xây d ng đ p trên n n m m c n nghiên c u k kh n ng ch ng th m
cho đ p nh khoan ph t màng ch ng th m, đóng c phía th
đ

ng th m….

ng l u nh m kéo dài


13

1.4. Gi i h n ph m vi nghiên c u
Lu n v n t p trung nghiên c u các đ p đá đ b c bê tông đ
đ t.

c xây d ng trên

i sâu vào phân tích ng su t c a đ p, đ xác đ nh vùng ng su t nguy hi m,

nh ng v trí có ng su t c c b t ng đ t bi n.
đ p đá đ b c bê tông

it

ng nghiên c u ch y u lo i

phía ngoài. Trong quá trình nghiên c u quan tâm t i các

đ p có chi u cao nh h n 30 m (phù h p v i kh n ng ch u l c c a n n đ t)
Trong gi i h n lu n v n, đi sâu vào nghiên c u m t c t đ p d ng c b n là tam
giác, vì theo m c 2.5 Nh n xét k t qu tính toán trong lu n v n cao h c “Nghiên c u
xác đ nh m t c t h p lý c a đ p bê tông tr ng l c xây d ng trong vùng có đ ng đ t”
c a tác gi Nguy n Duy H ng l p 20C11. V i tr

ng h p n n t

ng đ i y u (f ≤ 0,5)

thì di n tích m t c t c b n (A) c a m t c t đa giác không nh h n so v i m t c t c
b n (A) c a m t c t tam giác. Do v y, khi thi t k các d ng đ p bê tông trên n n t

ng

đ i y u, có th không c n xét đ n d ng m t c t đa giác
1.5. K t lu n ch

ng 1

Trong ch
Nam đã đ

ng này, tình hình xây d ng đ p bê tông trên th gi i và

Vi t

c đ c p t i. T đó, đ a ra cái nhìn t ng quát v s hình thành và phát

tri n c a đ p bê tông, nh ng con s th ng kê v s l

ng đ p, đ t n

c có nhi u

đ p nh t trên th gi i, v trí c a Vi t Nam trong x p h ng nh ng n

c có đ p đã

đ

c đ c p.

c xây d ng. Ngoài ra, m t s đ p đá đ b c bê tông b n m t đã đ
Bên c nh đó, trong ch

ng này m t s tài li u, công trình nghiên c u khoa

hoc, có liên qua t i lu n v n c ng đ

c trình bày. Nh ng công trình nghiên c u này

là c s khoa h c, tài li u tham kh o. T đó, đ tác gi nghiên c u phân tích ng
su t c a đ p đá đ b c bê tông đ
Nh ng đ c đi m c a đ p đ
nh n xét nh :

c xây d ng trên n n đ t
c xây d ng trên n n m m đã đ

c nêu ra và

p xây d ng trên n n m m có b r ng đáy đ p l n h n, kh n ng

th m nhi u h n, chuy n v c a n n đ t l n h n chuy n v c a n n đá. T đó, làm c
s khoa h c đ ng

i thi t k có cái nhìn t ng th khi thi t k đ p đá đ b c bê tông

xây d ng trên n n đ t.

14

CH
2.1.

NG 2: C

S

LÝ THUY T C A V N

NGHIÊN C U

c tính ch u l c c a bê tông
Bê tông đ

c s

d ng r ng rãi trong xây d ng các công trình ki n

trúc, móng, g ch không nung hay g ch block, m t lát c a v a hè, c u và c u v
ng b ng, các c u trúc trong bãi đ

xe, đ p, h

ch a, b

t,

đ

ng l , đ

ch a

n

c, ng c ng, chân c t cho các c ng, hàng rào, c t đi n và th m chí là thuy n.

M t s công trình ki n trúc làm b ng bê tông n i ti ng có th k đ n nh Burj
Khalifa (tòa nhà ch c tr i cao nh t th gi i), đ p Hoover, kênh đào Panama.
M t trong nh ng u đi m c a bê tông đó là nó có kh n ng ch u nén r t t t,
kh n ng ch u nén c a bê tông đ
đi m này giúp nó đ

c th hi n qua c

c s d ng ph bi n và trong t

ng đ kháng nén (R n ).

c

ng lai v n là l a ch n hàng

đ u cho ngành xây d ng. Ngày này do ti n b khoa h c k th t, nhi u lo i bê tông
có nh ng đ c tính phù h p v i đ c đi m c a nh ng công trình xây đã đ
nh có nh ng lo i bê tông có đ s t r t cao đ

c dùng đ b m lên nh ng v trí xây

d ng trên cao, nh ng có nh ng lo i l i c n r t ít n

c nh bê tông đ m l n (RCC).

Bên c nh u đi m thì bê tông c ng có nh ng nh
nh

c đi m đó là kh n ng ch u kéo c a nó không đ

c a bê tông, có nhi u nghiên c u khoa h c đã đ

c t o ra,

c đi m, m t trong s

c t t l m. ây là m t h n ch

c th c hi n đ t ng kh n ng ch u

kéo cho bê tông nh thêm ph gia…. Nh ng cách ph bi n và hay dùng nh t và
luôn luôn đ

c áp d ng đó là đ t các v t li u ch u kéo t t vào vùng ch u kéo nh là

thép. Chúng đ

c s p x p đ đ a vào trong lòng kh i bê tông, đóng vai trò là b

khung ch u l c nh m c i thi n kh n ng ch u kéo c a bê tông. Lo i bê tông có ph n

lõi thép này đ

c g i là bê tông c t thép

Do đ c tính ch u nén t t h n ch u kéo c a bê tông nên khi xác đ nh yêu c u
đ b n c a đ p bê tông th

ng do ng su t kéo quy t đ nh. Vì v y khi ki m tra đ

b n c a các đ p bê tông thì đi u ki n đ
2.2. Quan h

c ki m tra đ u tiên là ng su t kéo

ng su t bi n d ng c a bê tông


15

Qua thí nghi m t nhi u m u bê tông thì ta nh n th y bê tông b bi n d ng
g m có: Bi n d ng ban đ u do co ngót, bi n d ng do tác d ng c a t i tr ng, c a
nhi t đ và bi n d ng do t bi n.
Bi n d ng do t i tr ng có th chia thành ba lo i nh sau:
 Bi n d ng do t i tr ng tác d ng ng n h n
 Bi n d ng do t i tr ng tác d ng dài h n
 Bi n d ng do t i tr ng tác d ng l p l i
Bi n d ng do t i tr ng tác d ng ng n h n

th quan h

Hình 2.1:
T thí nghi m ta l p đ
Hình 2.1.

ng quan h

cđ

ng su t – bi n d ng

ng quan h

ng su t – bi n d ng nh bi u đ

ng su t σ ~ ε ngay t đ u đã là đ

ng cong, ng su t

càng t ng thì cong càng nhi u. Khi ng su t đ t t i R thì m u b phá ho i (đi m C)
N u ng su t đ t đ n tr s σ b ch ng h n (đi m B), ta d n gi m t i thì đ
đ

c

ng (2). Khi σ b =0 thì m u th v n còn bi n d ng d ε pl , đi u đó có ngh a là bi n

d ng toàn ph n ε b c a bê tông g m 2 ph n: m t ph n có th khôi ph c l i đ

c,

ng su t tr v tr s 0, đó là bi n d ng đàn h i ε el và m t ph n không th khôi
ph c l i đ

c đó là bi n d ng d o ε pl


16

ε=
ε el + ε pl
b

Nh v y quan h

(2-1)

ng su t ~ bi n d ng c a bê tông là quan h phi tuy n

Bi n d ng do t i tr ng dài h n – tính t bi n c a bê tông
Khi t i tr ng tác d ng dài h n, bi n d ng d o c a bê tông v n ti p t c t ng
theo th i gian, m i đ u t ng r t nhanh sau ch m d n. Hi n t

ng bi n d ng t ng

theo th i gian trong lúc ng su t không đ i g i là tính t bi n c a bê tông. Quan h
ng su t - bi n d ng, bi n d ng – th i gian do t i tr ng tác d ng dài h n th hi n
đ th sau:

ng su t – bi n d ng (σ∼ε)

Hình 2.2:

th quan h

Hình 2.3:

th quan h bi n d ng- th i gian (ε∼t)

T c đ gia t i khác nhau thì các đ
Bi n d ng do t i tr ng l p l i

ng bi u di n quan h σ∼ε c ng khác nhau


17

N u t i tr ng đ
d ng d o đ

c đ t vào r i sau đó l i đ

c d t i ra nhi u l n thì bi n

c tích l y d n d n, đ n khi đ t giá tr ε * thì m u b phá ho i
b

Hình 2.4:

th quan h

ng su t – bi n d ng tr

ng h p t i tr ng l p l i

2.3. Chu n t c phá ho i c a v t li u bê tông
Kh n ng ch u l c c a v t li u bê tông đ
và c

c th hi n

c

ng đ kháng nén

ng đ kháng kéo. Bê tông ch b phá ho i khi ngo i l c nh : kéo, nén, u n,

c t,va ch m tác d ng vào và v
C

t quá kh n ng ch u l c c a bê tông.

ng đ ch u nén (R n ) là ch tiêu quan tr ng nh t trong tính ch t c h c c a

bê tông. Trong tr

ng h p ch u t i đ n gi n nh t – nén d c tr c – m u bê tông ch u

đ ng th i bi n d ng nén và bi n d ng kéo ngang theo ph

ng th ng góc v i chi u

tác d ng c a l c nén. Nguyên nhân c b n c a s phá ho i bê tông khi nén là s
v

t quá s c ch ng đ c a nó khi bi n d ng n ngang. S phá ho i này có th x y

ra do s phá ho i m i ti p xúc c a đá, xi m ng v i c t li u ho c do s đ t v b n
thân đá, xi m ng và b n thân h t c t li u. C
h

ng c a r t nhi u y u t :

 C

ng đ xi m ng



đ c ch c và c u truc c a bê tông

 Ch t l


ng và tính ch t b m t c a c t li u

i u ki n môi tr

ng d

ng h

ng đ ch u nén c a bê tông ch u nh