Ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng đối với sự ổn định của đập đất được đắp bằng đất loại sét có tính trương nở

Bộ GIáO DụC ĐO TạO

bộ nông nghiệp & phát triển nông thôn

VIệN KHOA HọC THUỷ LợI MIềN NAM
-----0o0----

NGUYễN Kế TờNG

ảNH HởNG áP LựC NớC Lỗ RỗNG
ĐốI VớI Sự ổN ĐịNH CủA ĐậP ĐấT ĐợC ĐắP BằNG
ĐấT LOạI SéT Có TíNH TRơNG Nở

Luận án tiến sĩ kỹ thuật
Chuyên ngnh : địa kỹ thuật xây dựng

Thnh phố hồ chí minh năm 2010


Bộ GIáO DụC ĐO TạO

bộ nông nghiệp & phát triển nông thôn

VIệN KHOA HọC THUỷ LợI MIềN NAM
-----0o0----

NGUYễN Kế TờNG
Đề TI

:

ảNH HởNG áP LựC NớC Lỗ RỗNG
ĐốI VớI Sự ổN ĐịNH CủA ĐậP ĐấT ĐợC ĐắP BằNG
ĐấT LOạI SéT Có TíNH TRơNG Nở

Luận án tiến sĩ kỹ thuật
Chuyên ngnh : địa kỹ thuật xây dựng
Mã số
:
62 58 60 01

Ngời hớng dẫn khoa học :
1.

gs. ts. trần thị thanh

2.

gs. tskh. nguyễn văn thơ

Thnh phố hồ chí minh năm 2010


LêI CAM §OAN
T«i xin cam ®oan ®©y lμ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i. C¸c sè liÖu, kÕt
qu¶ trong luËn ¸n lμ trung thùc, ch−a tõng ®−îc ai c«ng bè. C¸c sè liÖu tham kh¶o
®Òu cã nguån trÝch dÉn.

T¸c gi¶ luËn ¸n

NguyÔn KÕ T−êng

-i -

MụC LụC
Nội dung

Trang

Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục

i

Các ký hiệu

ii

Danh mục hình vẽ v đồ thị

iii

Danh mục bảng biểu

iv

Mở đầu

1

Chơng 1: Tổng quan những kết quả nghiên cứu sử dụng đất loại

6

sét có tính trơng nở lm vật liệu đắp đập. Nội dung nghiên cứu
của luận án
1.1. những kết quả nghiên cứu của các nh khoa học ngoi nớc về đặc

7

điểm trơng nở của đất loại sét
1.1.1. ảnh hởng của khoáng vật sét đến tính trơng nở

8

1.1.2. ảnh hởng cấu trúc đến tính trơng nở

10

1.1.3. ảnh hởng độ ẩm ban đầu của đất đến sự trơng nở

10

1.1.4. ảnh hởng độ chặt ban đầu của đất đến sự trơng nở

11

1.1.5. ảnh hởng hm lợng hạt sét đến sự trơng nở

12

1.1.6. ảnh hởng của môi trờng nớc đến tính trơng nở

13

1.1.7. ảnh hởng sự thay đổi độ ẩm theo chu kỳ đến trơng nở

14

1.1.8. ảnh hởng của áp lực bên ngoi đến biến dạng trơng nở

14

1.1.9. Những đề nghị khác nhau về phân loại đất trơng nở

15

1.1.10. Những biện pháp sử dụng đất loại sét có tính trơng nở vo

16

công trình đất đắp


-i -

Nội dung

Trang

1.2. Tình hình nghiên cứu v sử dụng đất loại sét có tính trơng nở vo
công trình đất ở Việt Nam

18

1.2.1. Đặc điểm về tính chất cơ lý của các loại đất v khả năng sử dụng
lm vật liệu đắp đập

20

1.2.2. Thnh phần khoáng vật của một số loại đất ở các tỉnh phía Nam

22

1.2.3. Mức độ trơng nở của những loại đất có nguồn gốc hình thnh v

22

cấu trúc khác nhau trong khu vực nghiên cứu
1.2.4. Một số giải pháp thực tế sử dụng đất loại sét có tính trơng nở để

25

đắp đập ở Việt Nam
1.3. Những vấn đề tồn tại v nội dung nghiên cứu của luận án

26

Chơng 2: Cơ sở lý thuyết v phơng pháp thí nghiệm xác định

27

các đặc trng của đất - áp lực nớc lỗ rỗng, hệ số thấm - phục vụ
tính toán ổn định mái dốc đập đất
2.1. Khái niệm về áp lực nớc lỗ rỗng trong đất

27

2.2. Tính toán xác định áp lực nớc lỗ rỗng

29

2.2.1. Tính toán áp lực nớc lỗ rỗng (u) bằng lý thuyết cố kết

29

2.2.2. Tính toán áp lực nớc lỗ rỗng theo hệ số áp lực nớc lỗ rỗng

35

2.2.3. Tính toán áp lực nớc lỗ rỗng bằng phơng pháp sai phân

36

2.2.4. Tính toán áp lực nớc lỗ rỗng bằng phơng pháp đồ giải

37

2.2.5. Xác định áp lực nớc lỗ rỗng theo A.A.Nhichiporovich

41

2.3. Thí nghiệm xác định áp lực nớc lỗ rỗng

43

2.3.1. Thí nghiệm xác định áp lực nớc lỗ rỗng u trên máy nén ba trục

43

2.3.2. Phơng pháp gần đúng xác định áp lực nớc lỗ rỗng của đất ở

45

trạng thái ứng suất giới hạn theo cờng độ chống cắt thoát nớc v
cờng độ chống cắt không thoát nớc
2.3.3. Xác định áp lực nớc lỗ rỗng ở hiện trờng

46


-i -

Nội dung

2.4. Vai trò của áp lực nớc lỗ rỗng (u) trong tính toán ổn định mái

Trang
49

dốc
2.4.1. ảnh hởng áp lực nớc lỗ rỗng (u) đến sức chống cắt của đất
dính

49

2.4.2. Phơng pháp tính ổn định mái dốc đập có xét đến áp lực nớc lỗ

49

rỗng (u)
2.5. Phạm vi cần xét đến áp lực nớc lỗ rỗng khi tính toán ổn định mái

53

dốc đập đất
2.6. Lý thuyết về thấm trong công trình đập đất

55

2.6.1. Mục đích nghiên cứu tính thấm

55

2.6.2. Định luật thấm v phơng trình cơ bản

55

2.6.3. Phơng pháp tính hệ số thấm từ lới thấm

56

2.6.4. Thấm qua đập đất trên nền không thấm

57

2.7. Xác định hệ số thấm trong phòng thí nghiệm

58

2.7.1. Thí nghiệm thấm với sơ đồ cột nớc cố định

59

2.7.2.Thí nghiệm với sơ đồ cột nớc giảm dần

60

2.7.3. Thí nghiệm hộp thấm Rowe

61

2.7.4. Hệ số thấm dựa vo kết quả thí nghiệm nén cố kết

63

2.7.5. Thí nghiệm xác định hệ số thấm theo đờng bão hòa ở hiện

64

trờng
2.8. Một số kết luận rút ra từ chơng 2

66

Chơng 3: Nghiên cứu sự biến đổi áp lực nớc lỗ rỗng trong quá

67

trình bão hòa của đất loại sét có tính trơng nở v điều kiện áp
dụng vo tính toán ổn định công trình đập đất
3.1. Thí nghiệm nghiên cứu sự biến đổi áp lực nớc lỗ rỗng (u) theo

67

mức độ bão hòa (G) của đất
3.1.1. Mục tiêu nghiên cứu

67


-i -

Trang

Nội dung

3.1.2. Loại đất dùng trong nghiên cứu

68

3.1.3. Phơng pháp nghiên cứu

68

3.1.4. Kết quả thí nghiệm

69

3.1.5. Nhận xét v kết luận

72

3.2. Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hởng áp lực trơng nở (PN) đến áp lực
P

73

nớc lỗ rỗng (u) trong khối đập đợc đắp bằng đất loại sét có tính
trơng nở
3.2.1. Lý thuyết áp lực nớc lỗ rỗng

73

3.2.2. ảnh hởng của tính trơng nở đến áp lực nớc lỗ rỗng (u) trong

75

đất khi trơng nở tự do

3.2.3. ảnh hởng của tính trơng nở đến áp lực nớc lỗ rỗng của đất

94

đắp trong điều kiện trơng nở có áp
3.3. Một số nhận xét kết luận chơng 3

100

Chơng 4: Khảo sát nghiên cứu sự thay đổi tính chất trơng nở, hệ

101

số thấm nớc, áp lực nớc lỗ rỗng v sự thay đổi đờng bão ho
nớc trong thân đập đợc đắp bằng đất loại sét có tính trơng nở
sau nhiều năm khai thác
4.1. Khoan khảo sát lấy mẫu đất ở thân đập

102

4.2. Sự thay đổi dung trọng v độ ẩm của đất trong lõi đập Thuận Ninh

104

sau 10 năm khai thác
4.3. Tính chất trơng nở của đất trong lõi đập sau nhiều năm khai thác

107

4.4. Hệ số thấm của đất nguyên dạng v đất chế bị lấy từ trong lõi đập

111

hồ Thuận Ninh, Bình Định
4.4.1. Hệ số thấm của đất nguyên dạng lấy ở lõi đập

111

4.4.2. Hệ số thấm của đất chế bị từ đất trong lõi đập hồ Thuận Ninh

112


-i -

Nội dung

4.4.3. Hệ số thấm theo thí nghiệm hiện trờng tại hồ Thuận Ninh
4.4.4. Nhận xét chung về hệ số thấm nớc của đất từ trong lõi đập
4.5. Thí nghiệm xác định áp lực nớc lỗ rỗng (u) đối với đất lấy trong

Trang
113

113
114

lõi đập sau nhiều năm khai thác
4.6. Sự thay đổi đờng bão hòa nớc trong thân đập hồ Thuận Ninh sau
nhiều năm khai thác

129

4.7. Kết quả quan trắc đờng bão hòa của đập hồ A Vĩnh Sơn, Bình

125

Định
4.8. Kết quả quan trắc sự thay đổi đờng bão ho nớc trong mô hình

130

đợc đắp thí nghiệm bằng đất loại sét có tính trơng nở
4.9. Kết quả thí nghiệm độ bền của đất

134

4.10. Nhận xét kết luận

135

Chơng 5: ổn định của đập có lõi đợc đắp bằng đất loại sét có

137

tính trơng nở theo thời gian
5.1. Tính toán ổn định theo phần mềm GEO -SLOPE

138

5.2. Kết quả tính ổn định của đập Thuận Ninh, Bình Định

138

5.3. Kết luận của chơng 5

141

Kết luận v kiến nghị

143

những công trình khoa học đã công bố có liên quan đến luận án

146

Ti liệu tham khảo

147

Phụ lục


-ii -

CáC Ký HIệU CủA LUậN áN
B

Độ sệt

C (kPa)
Cc(kPa)
Cw (kPa)
Cchbị (kPa)
Cngdạng (kPa)
D ( mm )
Đ(m)
ech
G (%)
h (m )
Hđ (m )
Hc(m )
K
Kt (m/s)
M(%)
PN (kPa)
RN (%)
RNcb (%)
RN ng dạng (%)
tN ( s )
V (m3 )
W (%)
WN (%)
Wo (%)
WL (%)
Wp (%)
Wđn (%)
IP(%)

Lực dính

Lực dính kết cấu cứng
Lực dính tổng quát
Lực dính của mẫu chế bị
Lực dính của mẫu nguyên dạng
Đờng kính hạt đất
Chiều dy lớp gia tải bằng vật liệu không trơng nở
Hệ số rỗng của mẫu đất tơng ứng ở giới hạn chảy
Độ bão ho nớc
Chiều cao mẫu thí nghiệm
Chiều cao ban đầu của mẫu thí nghiệm trơng nở
Chiều cao cuối cùng của mẫu thí nghiệm trơng nở
Hệ số đầm nén
Hệ số thấm
Hm lợng montmorillonite có trong đất
áp lực trơng nở của đất
Độ trơng nở tự do, hệ số trơng nở tự do
Hệ số trơng nở tự do của mẫu chế bị
Hệ số trơng nở tự do của mẫu nguyên dạng
Thời gian trơng nở
Thể tích ban đầu của mẫu trớc khi thí nghiệm
Độ ẩm
Độ ẩm trơng nở
Độ ẩm ban đầu của mẫu thí nghiệm
Độ ẩm giới hạn chảy
Độ ẩm giới hạn dẻo
Độ ẩm đầm nện
Chỉ số dẻo

P

-ii -

Wop (%)
Wtn (%)
Wyc (%)
( độ )
w ( kN/m3, g/cm3)
c ( kN/m3, g/cm3)
cb ( kN/m3, g/cm3)
cmax ( kN/m3, g/cm3)
cTK ( kN/m3, g/cm3)
h ( kN/m3, g/cm3)
n ( kN/m3, g/cm3)
o ( kN/m3, g/cm3)

C (kPa)
RN (%)
V (m3)
W (%)
h (m)
V (%)
e
eo
( độ )

Độ ẩm thích hợp khi đầm vật liệu đất
Độ ẩm tự nhiên ở bãi vật liệu
Độ ẩm yêu cầu khi đầm nén
Góc nghiêng

Dung trọng ẩm, dung trọng tự nhiên
Dung trọng khô
Dung trọng chế bị
Dung trọng khô lớn nhất
Dung trọng khô thiết kế
Trọng lợng riêng của hạt đất
Trong lợng riêng của nớc
Dung trọng khô ban đầu của mẫu thí nghiệm
Tỷ trọng
Gia số lực dính
Gia số độ trơng nở tự do
Lợng tăng thể tích do thí nghiệm trơng nở gây ra
Gia số độ ẩm
Gia số chiều cao
Độ trơng nở tơng đối theo thể tích
Hệ số rỗng
Hệ số rỗng ban đâu
Góc ma sát trong

f (kPa)
c (kPa)
(độ)
(kPa)
u (kPa)
(kPa)
gh (kPa)
(kPa)
kc (kPa)
Cv (cm2/năm)
a (cm2/N)

etb
uo (kPa)
u1 (kPa)

Sức chống cắt hiệu quả
Lực dính hiệu quả
Góc ma sát hiệu quả
Tổng ứng suất tác dụng
áp lực nớc lỗ rỗng
sức chống cắt
sức chống trợt giới hạn
ứng suất hiệu quả
cờng độ kết cấu của đất tự nhiên
hệ số cố kết
hệ số nén lún
hệ số rỗng trung bình
giá trị áp lực nớc lỗ rỗng ban đầu
biến thiên áp lực nớc lỗ rỗng


-ii -

A, B, A , B
uc
uo
Hdap (m)
tx (ngy)
Kl (m/s)
Vo (m3)
tz (ngy)

Ptr (Tấn)
ua (kPa)
PHmax
PH max
Ptr
Hs
(m/s)
V =
ts tH

=

(i) = 1
(i) = 2 - 1
n (T/m3)
Hn (m)
Hm (m)
cw (kPa)
w (độ)
R (m)
B (m)
J
R (m)
n (độ)
Wo (kPa)
Ln (m)
L (m)
V (m/s)
H1 (m)
H2 (m)

các hệ số áp lực nớc lỗ rỗng,
hệ số áp lực lỗ rỗng theo sơ đồ không thoát nớc
hệ số áp lực nớc lỗ rỗng theo sơ đồ thoát nớc;
Chiều cao đất đắp
Thời gian xây dựng lõi đập
hệ số thấm của đất xây dựng lõi đập
thể tích ban đầu của không khí trong một thể tích đất
thời gian xây dựng đập đến chiều cao z
tải trọng ton phần trên một lớp phân tố đang xét ;
áp lực khí quyển
tải trọng ton bộ từ điểm đang xét
hệ số áp lực lỗ rỗng
tốc độ dâng mực nớc ở thợng lu
khi giá trị của i chẵn
khi giá trị của i lẻ
dung trọng của nớc;
cột nớc tính từ mực nớc ngầm đến đầu đo
khoảng cách đứng tính từ áp kế đến đầu đo
Lực dính của đất ứng với trạng thái bão hòa
Góc ma sát của đất ứng với trạng thái bão hòa
bán kính cung trợt
chiều rộng cột đất thẳng đứng
gradient trung bình của dòng thấm
bán kính cung trợt
góc tạo bởi đờng thẳng đứng qua tâm trợt v đờng pháp
tuyến của tâm đoạn cung trợt
áp lực thuỷ tĩnh tác dụng vo mái dốc
chiều di từng đoạn cung trợt ở đáy phân đoạn cột đất của
cung trợt

chiều di cung trợt ở đáy cột đất
lu tốc dòng thấm
Cột nớc phía thợng lu đập
Cột nớc phía hạ lu đập


-ii -

H (m)
Vx, Vy, Vz (m/s)
h h h
, ,
x y z

kx, ky (m/s)
Lij (m)
hi (m)
i
t (m)
to (m)
T50
t50 (phút)
W (%)
2

cột nớc thấm
Vận tốc dòng thấm theo các phơng x, y, z
Gradient thuỷ lực theo các phơng x, y, z
hệ số thấm theo phơng x v phơng y
Khoảng cách trung bình giữa hai đờng đẳng cột nớc

trong lới i, j
cột nớc tại đờng đẳng cột nớc thứ i của lới thấm
số thứ tự của đờng đẳng cột nớc thứ i
chiều rộng trung bình của lõi giữa với hệ số thấm kl
chiều rộng lõi giữa sau khi biến đổi ra hệ số thấm kđ
hệ số thời gian để cố kết đạt 50% ứng với t50
thời gian cố kết đạt 50%
Trị số dao động của độ ẩm theo từng loại đất có cấp hạt
khác nhau
Toán tử Laplace


- iii -

Danh mục hình vẽ vy đồ thị
stt

Ký hiệu

1

Hình 1.1

Nội dung hình vẽ
Sự thay đổi hệ số tr}ơng nở (RN) v áp lực tr}ơng nở (PN) theo độ
ẩm ban đầu của các mẫu đất chế bị đất Sét Kaolinite (K) v sét
Montmorillionite (M)

2

Hình 1.2

Quan hệ giữa độ ẩm tr}ơng nở của đất sét lấy từ mỏ Neliđov v độ
ẩm ứng với giới hạn dẻo của đất

3

Hình 1.3

Quan hệ của hệ số tr}ơng nở (RN) v áp lực tr}ơng nở (PN) với
dung trọng khô ban đầu (Jc) của đất kaolinite (K) v đất
montmorillonite (M)

4

Hình 1.4

Quan hệ hm l}ợng hạt sét v độ tr}ơng nở RN, %

5

Hình 1.5

sự thay đổi biến dạng tr}ơng nở của đất loại sét theo tải trọng
ngoi khi độ ẩm W =16% (1) v W =12% (2)

6

Hình 1.6

Bọc kín nền đắp ở Bắc Camơrun

7

Hình 1.7

Gia cố nền đắp ở Bắc Camơrun

8

Hình 1.8

Mặt cắt mái dốc đ}ợc xử lý bằng vải địa kỹ thuật

9

Hình 1.9

Quan hệ 'RN v 'C của một số loại đất khác nhau

10

Hình 2.1

Mô tả ứng suất tổng v các ứng suất thnh phần trong nền đất

11

Hình 2.2

Biểu đồ xác định Vkc theo [2]

12

Hình 2.3

Biểu đồ phân bố ứng suất trong đất khi Vz không đổi theo chiều sâu

13

Hình 2.4

Biểu đồ phân bố ứng suất trong đất khi Vz =

14

Hình 2.5

Biểu đồ ứng suất trong đất khi V z

15

Hình 2.6

Biểu đồ ứng suất trong đất khi tải trọng phân bố đều v thoát n}ớc

V

V
H

theo hai ph}ơng
16

Hình 2.7

Sơ đồ tính toán theo ph}ơng pháp sai phân

V
H

z theo chiều sâu

.Z theo chiều sâu


- iii -

stt

Ký hiệu

Nội dung hình vẽ

17

Hình 2.8

Đồ thị dùng để xác định hệ số áp lực lỗ rỗng *uc

18

Hình 2.9

Đồ thị xác định thông số 3 tính giá trị áp lực n}ớc lỗ rỗng

19

Hình 2.10

Biểu đồ quan hệ giữa hệ số áp lực n}ớc lỗ rỗng òou v Cvo

20

Hình 2.11

các tr}ờng hợp để xác định hệ số áp lực n}ớc lỗ rỗng òou

21

Hình 2.12

Mô tả cách xác định áp lực lỗ rỗng trong lõi giữa của đập đất

22

Hình 2.13

Sơ đồ thiết bị thí nghiệm ba trục

23

Hình 2.14

Mô tả sức chống cắt trong đất bão hòa n}ớc

24

Hình 2.15

Sơ đồ nguyên lý của piezometer thủy lực nối trực tiếp với áp kế

25

Hình 2.16

Sơ đồ nguyên lý piezometer thủy lực đối áp

26

Hình 2.17

Piezometer điện

27

Hình 2.18

Mô tả tính toán cung tr}ợt theo TSUGAEV

28

Hình 2.19

Mô tả tính toán cung tr}ợt theo Terzaghi

29

Hình 2.20

Mô tả tính toán cung tr}ợt theo A. A. Nichipropovich

30

Hình 2.21

Tính l}u l}ợng thấm v vẽ đ}ờng bão hòa trên nền không thấm

31

Hình 2.22

L}ới thấm trong thân đập

32

Hình 2.23

Mô hình đ}ờng bão hòa trong thân đập có vật thoát n}ớc lăng trụ

33

Hình 2.24

Đ}ờng bão hòa trong thân đập có lõi giữa v vật thoát n}ớc

34

Hình 2.25

Sơ đồ thí nghiệm xác định hệ số thấm với cột n}ớc không đổi.

35

Hình 2.26

Sơ đồ thí nghiệm thấm với cột n}ớc giảm dần.

36

Hình 2.27

Xác định hệ số thấm bằng hộp thấm Rowe

37

Hình 2.28

Hộp thấm Rowe

38

Hình 2.29

Biểu đồ quan hệ độ lún - log thời gian theo thí nghiệm cố kết

39

Hình 2.30

Mô tả ph}ơng pháp xác định hệ số thấm tại hiện tr}ờng

40

Hình 3.1

Sự thay đổi áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian (t) v mức độ
bão hòa n}ớc (G) d}ới áp lực V3 = 50 kPa của các mẫu đất chế bị
có cùng dung trọng khô Jc = 15,4 kN/m3, (bảng 3-3)


- iii -

stt

Ký hiệu

41

Hình 3.2

Nội dung hình vẽ
Sự thay đổi áp lực n}ớc lỗ rỗng (U) theo thời gian (t) v mức độ
bão hòa n}ớc (G) d}ới áp lực V3 = 100 kPa của các mẫu đất chế bị
có cùng dung trọng khô Jc = 15,4 kN/m3

42

Hình 3.3

Sự thay đổi áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian (t) v mức độ
bão hòa n}ớc (G) d}ới áp lực V3 = 200 kPa của các mẫu đất chế bị
có cùng dung trọng khô Jc = 15,4 kN/m3

43

Hình 3.4

Sự thay đổi áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo áp lực nén (V3) của các
mẫu đất có độ bão hòa (G) khác nhau, có cùng dung trọng khô
Jc = 15,4 kN/m3

44

Hình 3.5

Vòng tròn Mohr biểu diễn ứng suất tổng v ứng suất hiệu quả
trong đất loại sét có tính tr}ơng nở trong quá trình ngấm n}ớc bão
ho

45

Hình 3.6a

Hệ số tr}ơng nở tự do theo thời gian của các loại đất dùng nghiên
cứu, (bảng 3.7), mẫu thí nghiệm đ}ợc chế bị với hệ số đầm chặt
K = 0,95;

46

Hình 3.6b

Mô tả các giai đoạn tr}ơng nở theo thời gian

47

Hình 3.7

Đồ thị biểu diễn áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ
hồ Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95;
dung trọng Jc = 16,6 kN/m3; W = 10,99% ứng với thời gian ngấm
n}ớc tr}ơng nở l t | 24 giờ (mẫu đang tr}ơng nở )

48

Hình 3.8

Đồ thị biểu diễn áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ
hồ Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt
K = 0,95; dung trọng Jc = 16,6 kN/m3; W = 10,99%, ứng với thời

gian ngấm n}ớc tr}ơng nở l t | 240 giờ.


- iii -

stt

Ký hiệu

49

Hình 3.9

Nội dung hình vẽ
Đồ thị so sánh áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ
hồ Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95;
dung trọng Jc = 16,6 kN/m3; W = 10,99%, ứng với thời gian ngấm
n}ớc tr}ơng nở l t | 24 giờ v t | 240 giờ, có cùng áp lực buồng
nén V3 = 100 kPa.

50

Hình 3.10

Đồ thị so sánh áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ hồ
Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung
trọng Jc = 16,6 kN/m3; W = 10,99% ứng với thời gian ngấm n}ớc
tr}ơng nở l

t | 24 giờ v t | 240 giờ , có cùng áp lực buồng nén

V3 = 200 kPa
51

Hình 3.11

Đồ thị so sánh áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ hồ
Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung
trọng Jc = 16,6 kN/m3; W = 10,99% ứng với thời gian ngấm n}ớc
tr}ơng nở l t | 24 giờ v t | 240 giờ , có cùng áp lực buồng nén
V3 = 300 kPa

52

Hình 3.12

Đồ thị so sánh áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ hồ
Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung
trọng Jc = 16,6 kN/m3; W = 10,99% ứng với thời gian ngấm n}ớc
tr}ơng nở l t | 24 giờ v t | 240 giờ , có cùng áp lực buồng nén
V3 = 400 kPa.

53

Hình 3.13

Biểu diễn áp lực n}ớc (u) theo thời gian của đất lõi đập hồ Thuận
Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng
Jc = 17,9 kN/m3; W = 8,9% ứng với thời gian ngấm n}ớc tr}ơng
nở l t | 24 giờ, mẫu đang tr}ơng nở

- iii -

stt

Ký hiệu

Nội dung hình vẽ
Đồ thị biểu diễn áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất lõi

54

Hình 3.14

hồ Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95;
dung trọng Jc = 17,9 kN/m3; W =8,9% ứng với thời gian ngấm
n}ớc tr}ơng nở l t | 240 giờ

55

Hình 3.15

Đồ thị biểu diễn áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ
hồ Am Chúa, chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng
Jc = 16,0 kN/m3; W = 12,39% ứng với thời gian ngấm n}ớc tr}ơng
nở l t | 24 giờ, mẫu đang tr}ơng nở .

56

Hình 3.16. Đồ thị biểu diễn áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ
hồ Am Chúa, chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung trọng Jc =
16,0 kN/m3 ; W = 12,39% ứng với thời gian ngấm n}ớc tr}ơng nở l
t | 240 giờ

57

Hình 3.17

Đồ thị biểu diễn áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ
hồ vĩnh sơn, bình định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95;
dung trọng Jc = 16,3 kN/m3; W= 13,36% ứng với thời gian ngấm
n}ớc tr}ơng nở l t | 24 giờ- loại đất Bazan, không có tính chất
tr}ơng nở.

58

Hình 3.18

Biểu diễn áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ hồ
Vĩnh Sơn, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung
trọng Jc = 16,3 kN/m3 ; W = 13,36% ứng với thời gian ngấm n}ớc
tr}ơng nở l t | 240 giờ - loại đất Bazan, không có tính chất
tr}ơng nở

59

Hình 3.19

Sự thay đổi: a) góc ma sát trong (M ); b) lực dính (C); v c) Hệ số

tr}ơng nở tự do (RN) của đất đã đắp ở đập chính Suối Trầu-Khánh
Ho

60

Hình 4.1

Sơ đồ mặt cắt ngang của đập hồ chứa Thuận Ninh, Bình Định


- iii -

stt

Ký hiệu

Nội dung hình vẽ

61

Hình 4.1.*

Sơ đồ mặt cắt hố khoan của đập hồ chứa Thuận Ninh, Bình Định

62

Hình 4.2

Sự thay đổi dung trọng (J) đất trong lõi đập hồ Thuận Ninh theo độ
sâu sau 10 năm xây dựng

63

Hình 4.3

Sự thay đổi độ ẩm (W) đất trong lõi đập hồ Thuận Ninh theo độ
sâu sau 10 năm xây dựng

64

Hình 4.4

Sự thay đổi áp lực tr}ơng nở (PN) của các mẫu đất nguyên dạng v
đất chế bị lại cùng dung trọng - độ ẩm theo độ sâu trong lõi đập
Thuận Ninh sau 10 năm xây dựng

65

Hình 4.5

Sự thay đổi hệ số tr}ơng nở (RN) của các mẫu đất nguyên dạng v
đất chế bị lại cùng dung trọng - độ ẩm theo độ sâu trong lõi đập hồ
Thuận Ninh sau 10 năm xây dựng

66

Hình 4.6

Hệ số thấm (Kt) theo thời gian của mẫu chế bị từ đất trong lõi đập
hồ Thuận Ninh, Bình Định với hệ số đầm nén K = 0,85; dung trọng

chế bị Jc = 0,85.Jcmax = 16,0 kN/m3, (Bảng 4.12)

67

Hình 4.7

Biểu diễn hệ số thấm (Kt) theo thời gian của mẫu chế bị từ đất
trong lõi đập hồ Thuận Ninh, Bình Định với hệ số đầm nén
K = 0,90; dung trọng chế bị Jc = 0,90.Jcmax = 16,9 kN/m3, (Bảng
4.13)

68

Hình 4.8

Biểu diễn hệ số thấm (Kt) theo thời gian của đất chế bị từ đất trong
lõi đập hồ Thuận Ninh, Bình Định với hệ số đầm nén K = 0,95;
dung trọng chế bị Jc = 0,95.Jcmax = 17,2 kN/m3, (Bảng 4.14)

69

Hình 4.9

Quan hệ giữa áp lực nén v hệ số thấm (Kt). Đất lấy ở trong lõi đập
Thuận Ninh, chế bị với hệ số đầm nén K = 0,90. Jcmax = 16,3 kN/m3
(Bảng 4.16)

70

Hình 4.10

Quan hệ giữa áp lực nén v hệ số thấm (Kt). Đất lấy ở lõi đập
Thuận Ninh, chế bị với hệ số đầm nén K = 0,95.Jcmax = 17,2 kN/m3
(Bảng 4.17)


- iii -

stt

Ký hiệu

Nội dung hình vẽ

71

Hình 4.11

Mặt bằng đập hồ chứa Thuận Ninh, Bình Định v bố trí ống quan
trắc đ}ờng bão hòa trong thân đập

72

Hình 4.12

Mặt cắt ngang bố trí ống quan trắc đ}ờng bão hòa trong thân đập
hồ Thuận Ninh, Bình Định v vị trí các điểm thí nghiệm thấm

73

Hình 4.13

Sự biến đổi áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo thời gian (t) của các mẫu
đất nguyên dạng lấy từ lõi đập Thuận Ninh d}ới tác dụng của áp
lực buồng V3 = Jbh.h .

74

Hình 4.14

Biểu đồ quan hệ áp lực n}ớc lỗ rỗng (u) theo độ sâu của mẫu đất
nguyên dạng từ lõi đập hồ Thuận Ninh, Bình Định

75

Hình 4.14.* So sánh áp lực n}ớc lỗ rỗng khi có tr}ơng nở v hết tr}ơng nở

76

Hình 4.15

Biểu diễn quan hệ mực n}ớc đ}ờng bão hòa theo thời gian của đập
Thuận Ninh tại mặt cắt quan trắc 7-7.

77

Hình 4.16.

Đồ thị biểu diễn sự so sánh đ}ờng bão hòa n}ớc theo thời gian của
đập Thuận Ninh, tại mặt cắt quan trắc 7-7.

78

Hình 4.17

Biểu diễn quan hệ mực n}ớc đ}ờng bão hòa theo thời gian của đập
Thuận Ninh tại mặt cắt quan trắc 12-12.

79

Hình 4.18

Đồ thị so sánh đ}ờng bão hòa n}ớc theo thời gian của đập Thuận
Ninh, tại mặt cắt quan trắc 12-12.

80

Hình 4.19

Biểu diễn quan hệ mực n}ớc đ}ờng bão hòa theo thời gian của đập
Thuận Ninh tại mặt cắt quan trắc 17-17.

81

Hình 4.20

Đồ thị so sánh đ}ờng bão hòa n}ớc theo thời gian của đập Thuận
Ninh, tại mặt cắt quan trắc 17-17.

82

Hình 4.21

Biểu diễn quan hệ mực n}ớc đ}ờng bão hòa theo thời gian của đập
Thuận Ninh tại mặt cắt quan trắc 22-22.

83

Hình 4.22

Đồ thị biểu diễn đ}ờng bão hòa n}ớc theo thời gian của đập
Thuận Ninh, tại mặt cắt 22-22.

84

Hình 4.23

Mặt bằng v mặt cắt bố trí ống quan trắc mực n}ớc đ}ờng bão ho
tại đập hồ A Vĩnh Sơn, Bình Định


- iii -

stt

Ký hiệu

Nội dung hình vẽ

85

Hình 4.24a Biểu diễn quan hệ mực n}ớc đ}ờng bão hòa theo thời gian của đập
hồ A Vĩnh Sơn tại mặt cắt 7-7 (pđ1-pđ4)

86

Hình 4.24b

Đồ thị biểu diễn đ}ờng bão hòa n}ớc theo thời gian của đập hồ A
Vĩnh Sơn tại mặt cắt 7-7 (pđ1-pđ4) .

87

Hình 4.25a Biểu diễn quan hệ mực n}ớc đ}ờng bão hòa theo thời gian của đập
hồ A Vĩnh Sơn tại mặt cắt 5-5 (pđ2-pđ5)

88

Hình 4.25b

Đồ thị biểu diễn đ}ờng bão hòa n}ớc theo thời gian của của đập
hồ A Vĩnh Sơn tại mặt cắt 5-5 (pđ2-pđ5).

89

Hình 4.26a Biểu diễn quan hệ mực n}ớc đ}ờng bão hòa theo thời gian của đập
hồ A Vĩnh Sơn tại mặt cắt 3-3 (pđ3-pđ6)

90

Hình 4.26b Đồ thị biểu diễn đ}ờng bão hòa n}ớc theo thời gian của đập hồ A
Vĩnh Sơn tại mặt cắt 3-3 (pđ3-pđ6).

91

Hình 4.27

Chi tiết kết cấu mô hình thí nghiệm

92

Hình 4.28

Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi cao trình đ}ờng bão ho n}ớc trong
mô hình thí nghiệm có lõi giữa đ}ợc đắp bằng đất tr}ơng nở

93

Hình 5.1

Mặt cắt mô tả đ}ờng bão hòa trong thân đập Thuận Ninh

94

Hình 5.1*

Mô tả cấu tạo vật liệu, kích th}ớc của mặt cắt khảo sát v tính toán
của đập Thuận Ninh, Bình Định

95

Hình 5.2

Lực tác dụng trên mặt trợt thông qua khối trợt với mặt trợt tròn

96

Hình 5.3

Lực tác dụng lên mái trợt thông qua khối tr}ợt với mặt tổ hợp

97

Hình 5.4.

Lực tác dụng lên mái trợt thông qua khối tr}ợt với đờng tr}ợt đặc
biệt

98

Hình 5.5

Hệ số ổn định đập khi v}a xây xong, tính cho mái dốc th}ợng l}u

99

Hình 5.6

Hệ số ổn định đập khi v}a xây xong, tính cho mái dốc hạ l}u

100

Hình 5.7

Hệ số ổn định đập khi đập đang khai thác, đất đang tr}ơng nở, tính
cho mái dốc hạ l}u


- iii -

stt

Ký hiệu

101

Hình 5.8

Nội dung hình vẽ
Hệ số ổn định đập khi đập đang khai thác, đất đã tr}ơng nở, đang
phục hồi liên kết, tính cho mái dốc hạ l}u

102

Hình 5.9

Hệ số ổn định đập khi đang khai thác, đất đã hết tr}ơng nở, đã phục
hồi liên kết kiến trúc, tính cho mái dốc hạ l}u

103

Hình 5.10

Cột n}ớc áp lực trong thân đập khi đất trong lõi đập đang trong thời
kỳ tr}ơng nở

104

Hình 5.11

Cột n}ớc áp lực trong thân đập khi đất trong lõi đập đã hết thời kỳ
tr}ơng nở

105

Hình 5.12

Tổn thất cột n}ớc áp trong thân đập khi đất trong lõi đập đang
trong thời kỳ tr}ơng nở

106

Hình 5.13

Tổn thất cột n}ớc áp trong thân đập khi đất trong lõi đập đã hết thời
kỳ tr}ơng nở

107

Hình 5.14

áp lực n}ớc lỗ rỗng khi đất trong lõi đập đang trong thời kỳ tr}ơng
nở

108

Hình 5.15

áp lực n}ớc lỗ rỗng khi đất trong lõi đập đã hết thời kỳ tr}ơng nở

109

Hình 5.16

Vận tốc thấm theo ph}ơng X khi đất trong lõi đập đang trong thời
kỳ tr}ơng nở

110

Hình 5.17

Vận tốc thấm theo ph}ơng X khi đất trong lõi đập đã hết thời kỳ
tr}ơng nở

111

Hình 5.18

Vận tốc thấm theo ph}ơng Y khi đất trong lõi đập đang trong thời
kỳ tr}ơng nở

112

Hình 5.19

Vận tốc thấm theo ph}ơng Y khi đất trong lõi đập đã hết thời kỳ
tr}ơng nở

113

Hình 5.20

Vận tốc thấm theo ph}ơng XY khi đất trong lõi đập đang trong thời
kỳ tr}ơng nở

114

Hình 5.21

Vận tốc thấm theo ph}ơng XY khi đất trong lõi đập đã hết thời kỳ
tr}ơng nở


- iii -

stt

Ký hiệu

115

Hình 5.22

Nội dung hình vẽ
Graient thấm theo ph}ơng X khi đất trong lõi đập đang trong thời
kỳ tr}ơng nở

116

Hình 5.23

Graient thấm theo ph}ơng X khi đất trong lõi đập đã hết thời kỳ
tr}ơng nở

117

Hình 5.24

Graient thấm theo ph}ơng Y khi đất trong lõi đập đang trong thời
kỳ tr}ơng nở

118

Hình 5.25

Graient thấm theo ph}ơng Y khi đất trong lõi đập đã hết thời kỳ
tr}ơng nở

119

Hình 5.26

Graient thấm theo ph}ơng XY khi đất trong lõi đập đang trong thời
kỳ tr}ơng nở

120

Hình 5.27

Graient thấm theo ph}ơng XY khi đất trong lõi đập đã hết thời kỳ
tr}ơng nở

121

Hình 5.28

Hệ số thấm trong đập theo ph}ơng X khi đất trong lõi đập đang
trong thời kỳ tr}ơng nở

122

Hình 5.29

Hệ số thấm trong đập theo ph}ơng X khi đất trong lõi đập đã hết
thời kỳ tr}ơng nở

123

Hình 5.30

Hệ số thấm trong đập theo ph}ơng Y khi đất trong lõi đập đang
trong thời kỳ tr}ơng nở

124

Hình 5.31

Hệ số thấm trong đập theo ph}ơng Y khi đất trong lõi đập đã hết
thời kỳ tr}ơng nở

125

Hình 5.32

Độ chứa n}ớc trong đập khi đất trong lõi đập đang trong thời kỳ
tr}ơng nở

126

Hình 5.33

Độ chứa n}ớc trong đập khi đất trong lõi đập đã hết thời kỳ
tr}ơng nở

127

Hình 5.34

L}u l}ợng thấm qua đập khi đất trong lõi đập đang trong thời kỳ
tr}ơng nở

128

Hình 5.35

L}u l}ợng thấm qua đập khi đất trong lõi đập đã hết thời kỳ
tr}ơng nở


- iii -


-iv -

Danh mục bảng
STT

Bảng

Nội dung bảng

1

Bảng 1.1a

Hoạt tính của một số khoáng vật

2

Bảng 1.1b

Hoạt tính của một số khoáng vật v đất

3

Bảng 1.2

Phân loại đất trơng nở theo USBR

4

Bảng 1.3

Phân loại đất trơng nở theo 2.02.02.85

5

Bảng 1.4

Thnh phần khoáng vật đất loại sét Tây Nguyên

6

Bảng 1.5

Kết quả phân tích thnh phần khoáng vật của một số mẫu đất ở
Khánh Hòa -Bình Thuận

7

Bảng 1.6

Đặc trng trơng nở của những mẫu đất có cấu trúc tự nhiên
thuộc nhiều nguồn gốc khác nhau

8

Bảng 1.7

Chỉ tiêu vật lý của các mẫu đất nguyên dạng đợc dùng trong
thí nghiệm

9

Bảng 1.8

Kết quả thí nghiệm trơng nở, sức chống cắt của các mẫu đất
nguyên dạng v mẫu chế bị cùng độ ẩm - độ chặt

10

Bảng 3.1

Chỉ tiêu, tính chất vật lý của đất dùng trong thí nghiệm

11

Bảng 3.2

Trạng thái độ chặt-độ ẩm của 3 nhóm đất dùng trong thí

nghiệm

12

Bảng 3.3

Kết quả thí nghiệm xác định áp lực nớc lỗ rỗng (u) theo độ
bão hòa (G) ứng với từng cấp áp lực buồng (3)

13

Bảng 3.4

Giá trị áp lực nớc lỗ rỗng (u) theo độ bão hòa (G) v áp lực
nén

14

Bảng 3.5

Chỉ tiêu tính chất vật lý của đất dùng thí nghiệm trơng nở

15

Bảng 3.6

Trạng thái độ chặt (cb) độ ẩm (Wcb) ban đầu của các mẫu thí
nghiệm

16

Bảng 3.7

Giá trị số liệu thí nghiệm hệ số trơng nở (RN) của các loại đất
nêu trên theo thời gian T (giờ )

17

Bảng 3.8

Tổng hợp kết quả thí nghiệm hệ số trơng nở (RN) của các loại
đất cùng độ chặt K = 0,95.


-iv -

STT
18

Bảng
Bảng 3.9.

Nội dung bảng
Kết quả thí nghiệm áp lực nớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của
đất mỏ-hồ Thuận Ninh, Bình Định, chế bị với hệ số đầm chặt
K = 0,95; dung trọng c = 16,6 kN/m3; W = 10,99% ứng với
thời gian ngấm nớc trơng nở l t 24 gi - mẫu đang trơng
nở.

19

Bảng 3.10

Kết quả thí nghiệm áp lực nớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của
đất mỏ hồ Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt
K = 0,95; dung trọng c = 16,6 kN/m3; W = 10,99% ứng với
thời gian ngấm nớc trơng nở l t 240 gi

20

Bảng 3.11

Giá trị áp lực nớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất lõi hồ
Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95;
dung trọng c = 17,9 kN/m3; W = 8,9% ứng với thời gian ngấm
nớc trơng nở l t 24 gi

21

Bảng 3.12

Giá trị áp lực nớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất lõi hồ
Thuận Ninh, Bình Định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95;
dung trọng c = 17,9 kN/m3; W = 8,9% ứng với thời gian ngấm
nớc trơng nở l t 240 gi

22

Bảng 3.13

Giá trị áp lực nớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ hồ am
chúa, khánh ho; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung
trọng c = 16,0 kN/m3; W = 12,39% ứng với thời gian ngấm
nớc l t 24 gi , (mẫu đang trơng nở ).

23

Bảng 3.14

Giá trị áp lực nớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ hồ am
chúa, khánh hòa; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95; dung
trọng c = 16,0 kN/m3; W = 12,39% ứng với thời gian ngấm
nớc trơng nở l t 240 gi

24

Bảng 3.15

giá trị áp lực nớc lỗ rỗng (u) theo thời gian của đất mỏ hồ
Vĩnh Sơn, bình định; chế bị với hệ số đầm chặt K = 0,95;
dung trọng c = 16,3 kN/m3; W = 13,36% với thời gian ngấm