Nghiên cứu thấm không gian qua đập đất của công trình thượng kon tum

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN DƢ

NGHIÊN CỨU THẤM KHÔNG GIAN
QUA ĐẬP ĐẤT CỦA CÔNG TRÌNH
THƢỢNG KON TUM

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã số: 8580202

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ ỨNG DỤNG

Đà Nẵng-2018


Công trình được hoàn thành tại:
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA- ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Thế Hùng

Phản biện 1: PGS.TS Hồ Sỹ Tâm
Phản biện 2: TS Vũ Huy Công

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận
văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật xây dựng công trình
thủy họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 21
tháng 05 năm 2018

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học
Bách khoa.
- Thư viện Khoa Xây dựng thủy lợi – thủy điện, Trường Đại
học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng.


-1MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nghiên cứu dòng thấm và biện pháp chống thấm là một
trong những nội dung quan trọng của thiết kế, thi công, vận
hành khai thác các công trình thủy lợi, thủy điện [1] và nó trở
nên đặc biệt quan trọng đối với đập đất. Đập đất chắn ngang
sông tạo hồ chứa nước là một loại công trình phổ biến trên thế
giới và ở Việt Nam.
Nước ta hiện có 702 hồ chứa lớn (chiếm 10,6%, là các hồ có
dung tích từ 3 triệu m3 hoặc chiều cao thân đập từ 15m trở lên);
trong đó có 70 đập xuất hiện tình trạng thấm nhẹ, 23 đập thấm
nặng. Ngoài ra, có 5.946 hồ chứa nhỏ (chiếm 89,4%, là các hồ
có dung tích nhỏ hơn 3 triệu m3 hoặc chiều cao đập nhỏ hơn
15m). Hiện có 507 đập bị thấm, trong đó có 450 đập thấm nhẹ,
57 đập thấm nặng [2].
Hiện tại và tương lai nước ta đang tiếp tục xây dựng nhiều đập
cao, hồ chứa lớn. Các đập cao bị vỡ thường gây ra thảm họa
lớn. Một trong những nguyên nhân dẫn đến hiện tượng đập đất
bị vỡ là do dòng thấm trong thân đập gây ra.
Sự phá hoại về thấm dẫn đến sự cố ở đập đất thường bắt nguồn
từ hai nguyên nhân chính [1]:
Một là sự hiểu biết không chính xác các yếu tố của dòng thấm
có ảnh hưởng đến ổn định thấm, cũng như làm thay đổi trạng
thái ứng suất, biến dạng theo hướng bất lợi cho an toàn đập.

Hai là do đất đắp đập và biện pháp thi công không thích hợp đã
không đảm bảo được chất lượng khối đất đắp.
Dòng thấm ở đập đất nói chung rất phức tạp, nhất là các vị trí
tiếp giáp với sườn đồi, tràn xả lũ, cống lấy nước thường là các


-2dòng thấm không gian. Dòng thấm liên quan mật thiết đến điều
kiện địa hình, địa chất, thủy văn... Trong tính toán, thiết kế đập
đất hiện nay, việc tính toán thấm thường sử dụng mô hình toán
hai chiều đứng (2DV) còn gọi là thấm phẳng, giải theo phương
pháp phần tử hữu hạn (FEM), để tính toán cho các mặt cắt đại
diện đập đất [3]. Tuy nhiên, việc tính toán thấm theo mô hình
hai chiều đứng trong một số trường hợp điều kiện địa hình, địa
chất, thủy văn... phức tạp (hay gọi là bài toán có biên phức tạp)
thì mô hình này chưa phản ánh đúng dòng thấm thực tế, nhất là
khi đập cao, có tỷ số giữa chiều dài (L) và chiều cao (H) từ 1 ÷
5 [4]. Kết quả tính toán để thiết kế có khả năng gây ra sự cố
công trình, hoặc lãng phí. Vì vậy cần thiết phải nghiên cứu dòng
thấm không gian qua đập đất (3D) trong một số trường hợp có
điều kiện biên phức tạp, để đánh giá ảnh hưởng của dòng thấm
đến an toàn công trình cũng như hiệu quả kinh tế; từ đó đưa ra
các kiến nghị trong tính toán thiết kế đập đất.
2. Mục đích nghiên cứu
Tính toán thấm ổn định không gian qua đập đất Thượng Kon
Tum bằng mô hình Seep3D của GEO-SLOPE international Ltd,
nhằm xác định đường bão hòa và ảnh hưởng của dòng thấm đối
với ổn định mái đập. Từ đó đưa ra nhận xét và kiến nghị trong
tính toán thiết kế đập đất.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Đập chính thủy điện Thượng Kon

Tum, thuộc hai xã Đăk Kôi huyện Kon Rẫy và xã Đăk Tăng
huyện KôngPlông, tỉnh Kon Tum.
Phạm vi nghiên cứu: Dòng thấm không gian, ổn định qua
đập đất Thượng Kon Tum trên sông Đak Nghé.


-34. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu trong luận văn là nghiên cứu cơ sở
lý thuyết các phương pháp tính thấm, cơ sở lý thuyết của mô
hình Seep3D và ứng dụng nó giải bài toán thấm không gian cho
đập chính thủy điện Thượng Kon Tum.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Việc giải bài toán thấm qua đập đất thường sử dụng mô hình
toán hai chiều đứng (2DV), chỉ xoay quanh sơ đồ phẳng không
phản ánh đúng tình hình thủy lực của dòng thấm trong thực tế.
Nhất là các vị trí đặc biệt như mặt cắt tại sườn đồi chẳng hạn,
chúng ta sẽ khó khăn khi chọn biên MNHL. Điều này dẫn đến
kết quả nhận được là chưa thỏa mãn, việc lựa chọn mặt cắt chưa
hợp lý, dẫn đến sự cố công trình hoặc lãng phí.
Mô hình Seep3D của GEO-SLOPE international Ltd, được
xây dựng dựa trên phương pháp PTHH với khả năng mô hình
hoá dòng thấm ổn định theo không gian ba chiều (3D); nên kết
quả tiệm cận với dòng thấm thực tế hơn, từ đó kết quả tính thấm
qua đập đất sẽ được cải thiện.
Việc xây dựng ngày càng nhiều các công trình thủy lợi, thủy
điện nhằm đáp ứng nhu cầu về năng lượng và cấp nước là điều
tất yếu đã và đang xảy ra, nhất là trong giai đoạn công nghiệp
hóa và hiện đại hóa đất nước. Trong tất cả các công trình đã,
đang và sẽ xây dựng đó hầu như tuyến dâng nước (hay gọi là
đập) chủ yếu làm bằng đất.

Theo thống kê 93 hồ chứa nước lớn trong nước đang bị thấm
[2] thì lẽ đương nhiên là có nguyên nhân do sơ đồ tính không
phù hợp.


-4Nói tóm lại bài toán tính thấm theo mô hình toán hai chiều
đứng (2DV) đã đến lúc cần phải thay thế bằng thấm không gian
(3D) nhất là các đập có chiều cao lớn, chiều dài bé (tỉ chiều
cao/chiều dài = H/L= 1/4 ÷ 1/1).
Qua những điều trình bày trên đây cho thấy đề tài luận văn
này là có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
6. Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm có: Mở đầu, 3 chương, kết luận và kiến nghị:
Chương 1 - Tổng quan:
Tổng quan về đập đất, ảnh hưởng của dòng thấm đối với đập
đất, thấm phẳng và thấm không gian qua đập đất. Tình hình
nghiên cứu và giải bài toán thấm trong và ngoài nước đối với
đập đất. Những vấn đề tồn tại mà luận văn cần giải quyết.
Chương 2 - Cơ sở lý thuyết của SEEP3D - Giải bài toán thấm
không gian bằng phương pháp phần tử hữu hạn:
Chương này giới thiệu mô hình Seep3D, nội dung phương pháp
phần tử hữu hạn và cách giải bài toán thấm 3 chiều (3D).
Chương 3 - Ứng dụng mô hình Seep3D tính thấm không gian
qua đập đất Thượng Kon Tum:
Chương này tác giả giới thiệu đập đất Thượng Kom Tum, điều
kiện địa hình, địa chất. Các bước thiết lập mô hình và kết quả
tính thấm theo mô hình Seep3D, so sánh với kết quả tính thấm
theo mô hình 2D (Seep/W).

-5-

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về đập đất
Đập đất là loại đập sử dụng vật liệu địa phương. Lịch sử xây
dựng đập đất có từ lâu đời. Ở Ai Cập, Trung Quốc, Ấn Độ và
một số nước khác người ta đã xây dựng đập đất từ 2.500 đến
4.700 trước công nguyên với chiều cao đập từ 12 đến 30m [5].
Khi xã hội càng phát triển, nhu cầu nước không ngừng tăng lên
nên sẽ xây dựng đập ngày càng nhiều. Do nhiều ưu điểm và lợi
thế (như dùng vật liệu tại chổ, giá thành hạ, dễ tôn cao, dễ quản
lý, yêu cầu nền không cao...) nên đập đất càng được sử dụng
nhiều so với các loại đập khác như bê tông, đá xây,...Tuy tỷ lệ
số lượng đập đất so với đập bê tông có khác nhau ở từng nước
nhưng nói chung đập đất có tỷ lệ cao hơn.
Nhờ sử dụng thành quả ngày càng hoàn thiện của các ngành
địa kỹ thuật, lý thuyết thấm, nghiên cứu ứng suất và biến dạng
của công trình và các biện pháp thi công cơ giới nên hình thức
kết cấu vừa hợp lý, vừa kinh tế. Đến nay đã có những đập có
chiều cao lớn (như đập Anderson Ranch ở Mỹ cao 139m xây
dựng năm 1950) [5]. Ở Việt Nam có đập đất hồ Tả Trạch cao
60 m xây dựng năm 2005 hoặc như đập đất của công trình thủy
điện Thượng Kom Tum mà luận văn đang nghiên cứu cao 76,6
m đang xây dựng.
1.2 Tổng quan về dòng thấm đối với đập đất
1.2.1 Ảnh hưởng của dòng thấm đối với đập đất


-6Đập đất thường là loại không tràn nước. Để đảm bảo tháo lũ,

lấy nước tưới hoặc cung cấp nước cho các nhu cầu phải xây
dựng những công trình riêng như đường tràn tháo lũ, cống lấy
nước.
Nền đập và thân đập nói chung thấm nước. Khi mực nước
thượng lưu dâng cao trong thân đập sẽ hình thành dòng thấm từ
thượng lưu về hạ lưu. Trong thân đập, có mặt đường bão hòa
(1). Phía trên đường bão hòa có khu nước mao dẫn (2). Dưới
đường bão hòa đất chịu đẩy nổi của nước và chịu lực thủy động
do thấm.
MNTL

2
1

MNHL

Hình 1.1 : Đường bão hòa và khu mao dẫn
Lực thấm thủy động do dòng thấm phát sinh trong khối đất
khi có dòng thấm trong đất gặp lực cản của đất. Phương của lực
thủy động trùng với phương của dòng thấm, điểm đặt tại trọng
tâm khối đất, độ lớn tỷ lệ thuận với gradien thấm. Dưới tác
dụng của lực thấm thủy động, mái đất càng dễ mất ổn định, dễ
gây mất an toàn cho công trình [5].
1.2.2 Thấm phẳng và thấm không gian qua đập đất
Đối với các đập xây dựng ở sông đồng bằng thường có chiều
cao nhỏ, chiều dài lớn, do đó chuyển động thấm trong phạm vi
phần lớn chiều dài đập là thấm gần như phẳng, nghĩa là dòng
thấm gần vuông góc với trục dọc của đập.

-7Trong các đập cao xây dựng ở vùng núi, hoặc trong các đập
xây dựng trên các sông suối hẹp thì chuyển động của dòng thấm
có tính không gian rõ rệt.
Bản thân lòng sông trong đa số trường hợp làm chức năng
thoát nước thấm không gian. Riêng đoạn mặt cắt qua khu vực
lòng sông ngập nước ở hạ lưu, các dòng thấm có phương vuông
góc với trục đập (mặt cắt A - A trên hình 1-2) và chuyển động
thấm ở đây được xem là phẳng. Tại hai vai đập, ở phạm vi bãi
bồi và sườn dốc của hai bên bờ, các đường dòng thấm có dạng
cong và kéo dài trên bình diện (các mặt cắt B - B và C - C , hình
1-2); tại các vị trí đó là thấm không gian [6].

Hình 1.2: Sơ đồ thấm không gian trong đập đất.
a) Bình đồ đập và các đường dòng thấm đặc trưng trên bình diện;
b) Các mặt cắt đi qua các đường dòng đặc trưng.


-81.3 Tình hình giải bài toán thấm
1.3.1 Tình hình giải bài toán thấm ở nước ngoài
1.3.2 Tình hình giải bài toán thấm ở trong nước
1.4 Kết luận chƣơng 1
Đối với đập đất vấn đề tính thấm được đề cập tới như là một
nội dung xuyên suốt trong quá trình thiết kế, thi công và vận
hành của công trình, nhằm xác định các yếu tố thủy lực của
dòng thấm. Trong nhiều trường hợp do đánh giá không chuẩn
xác các yếu tố thủy lực nói trên, có thể là nguyên nhân gây ra sự
cố công trình, hoặc lãng phí.
Cho đến nay vấn đề tính thấm qua đập đất đã được giải
quyết bằng các phương pháp cổ điển như: phương pháp phân
đoạn, phương pháp biến đổi mái dốc..., và các phương pháp

hiện đại như: sai phân hữu hạn, phần tử hữu hạn, … theo các
mô hình thấm một chiều, hai chiều, hoặc ba chiều. Trong đó
phương pháp PTHH có ưu điểm trội hơn các phương pháp khác
là do nó có thể cho lời giải bài toán thấm khá chính xác so với
các phương pháp khác và tự động hóa được tính toán đối với
miền thấm có địa chất phức tạp, hình dạng biên và điều kiện
biên tùy ý.
Dòng thấm hai bên vai đập (nơi tiếp giáp với sườn đồi) là
khá phức tạp, nó thay đổi theo cả không gian và thời gian. Các
phương pháp cổ điển tính thấm trong trường hợp này đều theo
mô hình thấm ổn định, hai chiều đứng (2DV) trong chừng mực
nhất định đã làm sai lệch hình ảnh dòng thấm. Do đó kết quả
tính toán không sát với thực tế, dẫn đến việc thiết kế mặt cắt
đập chưa hợp lý, đôi khi gây lãng phí hoặc mất an toàn. Do vậy


-9việc áp dụng phương pháp PTHH với mô hình ba chiều sẽ cho
kết quả gần đúng với thực tế nhất.
Luận văn ứng dụng mô hình Seep3D của GEO-SLOPE
international, Ltd được xây dựng dựa trên cơ sở của phương
pháp PTHH với khả năng mô hình hoá dòng thấm ổn định theo
không gian (3D), để tính thấm không gian qua đập đất Thượng
Kon Tum nhằm xác định đường bão hòa của dòng thấm và ảnh
hưởng của nó đối với ổn định mái đập.

CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA SEEP3D - GIẢI BÀI TOÁN
THẤM KHÔNG GIAN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ
HỮU HẠN
2.1 Giới thiệu mô hình Seep3D

Seep3D là một mô hình của GEO-SLOPE international Ltd
để giải bài toán thấm ba chiều. Seep3D dựa trên khái niệm "các
đối tượng" được kết hợp với nhau để tạo thành mô hình. Các
miếng tương đối đơn giản hoặc các hạng mục được cụ thể hóa
như một hàm đơn.

Hình 2.1: Các đối tượng kết hợp với nhau trong Seep3D


-102.2 Nội dung phƣơng pháp phần tử hữu hạn
2.2.1 Hàm số hàm lượng chứa nước thể tích
(2.1)
 : Hàm lượng chứa nước thể tích;
Vw : Thể tích nước;
V : Tổng thể tích
2.2.2 Hàm số thấm
Nước ở dạng chất lỏng có thể được xem xét khi chảy qua 1
chuỗi các ống dẫn nước được nối liên tục với nhau. Việc giảm
hàm lượng nước có ảnh hưởng đến việc giảm kích cỡ và số
lượng của ống dẫn nước, vì vậy làm giảm khả năng dẫn nước
qua đất.
2.2.3 Quy luật dòng chảy
Mô hình Seep3D dựa trên cơ sở dòng chảy qua cả đất bão
hoà lẫn chưa bão hoà tuân theo định luật Darcy là:
(2.2)
q : Lưu lượng đơn vị;
k : Hệ số thấm;
i

: Gradient thủy lực.

2.2.4 Các phương trình tổng quát
Phương trình vi phân tổng quát được dùng trong việc lập
chức năng phân tích thấm của Seep3D là:
(

)

(

)

(

)

H : Tổng cột nước (tổng áp suất);
kx, ky, kz : Hệ số thấm theo hướng x, y, z;

(2.4)


-11Q : Tổng lưu lượng nút;
 : Hàm lượng chứa nước thể tích;
t

: Thời gian.
Trong điều kiện ổn định, lưu lượng vào và ra một thể tích

phần tử thì bằng nhau ở mọi thời điểm. Vì vậy phương trình

(2.4) được rút gọn như sau:
(

)

(

)

(

)

(2.5)

Sự thay đổi về hàm lượng chứa nước thể tích có thể liên
quan với sự thay đổi về áp lực nước lỗ rỗng theo phương trình
sau:
(2.6)
mw : Độ dốc của đường cong dự trữ
Tổng cột nước được xác định là :
(2.7)

uw : Áp lực nước lỗ rỗng;
w : Trọng lượng đơn vị của nước;
y : Cao độ.
Phương trình ( 2.7 ) có thể được viết như sau:
(
)

(2.8)

Khi thay phương trình (2.8) vào phương trình (2.6) ta có
phương trình sau:
(

)

(2.9)

Thay phương trình (2.9) vào phương trình (2.4) ta có :


-12(

)

(

)

(
(

)

(2.10)

)

y là hằng số nên đạo hàm của y theo t sẽ biến mất, nên ta có
phương trình vi phân tổng quát như sau:
(

)

(

)

(

)

2.2.5 Hệ tọa độ
2.2.6 Các hàm nội suy
2.2.7 Các hàm số đạo hàm của hàm nội suy

(2.11)


-132.3 Giải bài toán thấm 3 chiều theo phƣơng pháp phần tử
hữu hạn
2.3.1 Các phương trình phần tử hữu hạn
Áp dụng phương pháp số dư trọng số Galerkin vào phương
trình vi phân tổng quát (phương trình 2.11) là:
∫ (, - , -, -)

* +

* +

∫ ( 〈 〉 〈 〉)

(2.29)
∫ ( 〈 〉 〈 〉)
Trong đó:
q: Lưu lượng đơn vị chảy qua các bề mặt một phần tử;
[B]: Ma trận Gradient;
[C]: Ma trận dẫn thuỷ lực phần tử;
{H}: Vector các cột nước của nút;
 = mww ;
NTN = [M]: Ma trận khối;
* +

: Sự thay đổi cột nước theo thời gian;

N: Vector của hàm nội suy.
Phương trình PTHH có thể được viết tắt là:
[K]{H}+[M]{H},t = {Q}

(2.30)

Trong đó :
[K]: Ma trận đặc trưng phần tử =
[M]: Ma trận khối phần tử =

 
v

{Q}: Vector lưu lượng phần tử =

 B CBdV ,
T

V

N



A

T



N dv ,

q N

T



N dA ,


-14Phương trình (2.30) là phương trình PTHH tổng quát để
phân tích quá trình thấm không ổn định. Đối với phân tích ở

trạng thái ổn định thì cột nước không phải là hàm số theo thời
gian và vì vậy số hạng [M],{H}, t bằng không và phương trình
PTHH rút gọn lại là:
[K]{H}={Q}

(2.31)

2.3.2 Phép tích phân theo thời gian
2.3.2 Phép tích phân theo thời gian
2.3.3 Tích phân số
2.3.4 Ma trận dẫn thuỷ lực
2.3.5 Ma trận khối lượng
2.3.6 Lưu lượng biên
2.3.7 Sắp xếp và giải các phương trình tổng quát
2.3.8 Sơ đồ giải lặp
2.3.9 Gradient và vận tốc
2.3.10 Lưu lượng dòng thấm
2.3.11 Hàm vật liệu
2.4 Kết luận chƣơng 2
Mô hình Seep3D là một trong những mô hình toán để mô
hình hóa dòng thấm. Cùng với sự phát triển của ngành công
nghệ thông tin và phương pháp phần tử hữu hạn; mô hình
Seep3D đã ra đời và trở thành công cụ mạnh trong lĩnh vực tính
thấm không gian cho đập đất khi có điều kiện biên phức tạp.
Miền tính toán được mô hình Seep3D dựa trên khái niệm "các
đối tượng" được kết hợp với nhau để tạo thành mô hình. Nhờ
vậy, phần mềm này có thể chi tiết hóa miền tính toán, đặc biệt
tại vị trí có địa hình, địa chất, thủy văn... phức tạp.

-15CHƢƠNG 3
ỨNG DỤNG SEEP3D TÍNH THẤM KHÔNG GIAN QUA
ĐẬP ĐẤT THƢỢNG KON TUM
3.1 Mô tả công trình [7]
Nhà máy Thủy điện Thượng Kon Tum có nhiệm vụ cung
cấp điện năng cho hệ thống điện Quốc gia với công suất 220
MW, sản lượng điện trung bình năm là 1094,2 triệu kWh. Đập
đất Thượng Kon Tum trên sông Đak Nghé. Công trình cách
thành phố Kon Tum 70 km về phía Đông Bắc.

Hình 3.1: Vị trí đập Thượng Kom Tum (Nguồn Google Eath)
3.2 Điều kiện địa hình [7]
Tuyến đập đất Thượng Kon Tum ngắn, chiều dài mặt đập
274,2 m, chiều cao đập 76,6 m; hai vai đập có sườn đồi dốc
khoảng 33o. Vùng tuyến có đủ điều kiện thuận lợi để tạo lòng
hồ chứa và bố trí các hạng mục công trình liên quan khác như
tràn tháo lũ, nhà quản lý.


-163.3 Điều kiện địa chất [7]
Lớp edQ + IA1: Sét, á sét lẫn dăm sạn đá granitbiôtit, gneis
phong hoá mãnh liệt. Hệ số thấm k = 1,1.10-6 m/s, dung trọng 
= 1,77 T/m3, góc nội ma sát = 18o, lực dính kết C = 2 T/m2.
Lớp IA2: Đá granitbiôtit, gneis phong hoá mạnh. Hệ số thấm k
= 5,78.10-6 m/s, dung trọng  = 2,1 T/m3, góc nội ma sát =
26,6o, lực dính kết C = 5 T/m2.
Lớp IB: Đá granitbiôtit, granit … phong hoá. Hệ số thấm k =
6,25.10-5 m/s, dung trọng  = 2,62 T/m3, góc nội ma sát = 33o,
lực dính kết C = 20 T/m2.
Lớp IIA: Đá granitbiôtit,granit … nứt nẻ. Hệ số thấm k =

1,16.10-5 m/s, dung trọng  = 2,66 T/m3, góc nội ma sát =
40,38o, lực dính kết C = 35 T/m2.
Lớp IIB: Đá granitbiôtit, granit… tương đối nguyên khối. Hệ
số thấm k = 4,62.10-5 m/s, dung trọng  = 2,66 T/m3, góc nội ma
sát = 42o, lực dính kết C = 45 T/m2.
Đất đắp : Đất sét, á sét. Hệ số thấm k = 2,8.10-8 m/s, dung trọng
 = 1,77 T/m3, góc nội ma sát = 19o, lực dính kết C = 3 T/m2.
Đá đắp : Đá hộc. Hệ số thấm k = 1.10-2 m/s, dung trọng  = 2
T/m3, góc nội ma sát = 35o, lực dính kết C = 0 T/m2.
3.4 Các chỉ tiêu thiết kế công trình [8]
- Cấp công trình theo TCXD VN 285-2002(*): Cấp II ;
- Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế
p = 0,5 %;
- Tần suất lưu lượng, MN lớn nhất kiểm tra
p = 0,1 %;
- Cao trình đỉnh đập:
1.163 m;
- Mực nước dâng bình thường:
1.160 m;
- Mực nước chết:
1.138 m;
- Mực nước lũ thiết kế tần suất p = 0.5%
1.160 m;
- Mực nước lũ kiểm tra tần suất p = 0.1%
1.161,98 m;


Hình 3. 2: Cắt dọc đập đất Thượng Kom Tum [7]

-18-

Hình 3. 3: Mặt bằng đập đất Thượng Kom Tum [7]
3.5 Các bƣớc thiết lập mô hình và khai thác kết quả chạy
mô phỏng
3.5.1 Trường hợp tính toán
Các trường hợp tính toán ổn định đập đất, thời kỳ tính toán
thấm ổn định có 4 trường hợp tính toán cho mái hạ lưu [7] (có 2
trường hợp cơ bản và 2 trường hợp đặc biệt). Trong luận văn
này tác giả chọn một trường hợp để nghiên cứu đó là:
Trường hợp đặc biệt: MNTL là MN lũ kiểm tra 1.161,98 m;
MNHL 1.096,75m.


-193.5.2 Thiết lập mô hình Seep3D của đập Thượng Kon Tum
Đập Thượng Kom Tum có địa hình, địa chất thay đổi nhiều,
do dung lượng và tốc độ xử lý máy vi tính của tác giả không
đảm bảo. Mặt khác Seep3D chỉ có thể mô phỏng một số hữu
hạn khối phần tử và hình dạng phần tử không đa dạng; nên luận
văn chỉ lập mô hình 1/2 đập: từ phía vai trái đập (nhìn từ thượng
lưu) đến mặt cắt D11 (có chân mái hạ lưu tại giữa lòng sông) để
tính thấm; có nghĩa chấp nhận giả thiết không có vận tốc thấm
dọc trục đập tại mặt cắt D11. Các lớp nền khác nhau và khối
đống đá lăng trụ phía thượng lưu được mô hình thành những
khối zic-zac phù hợp theo mặt phân cách của các lớp nền, lớp
đất.
Do tuyến đập xiên góc với tuyến sông một góc 66o nên:
Đối với các mặt cắt từ D1 đến D8: xem địa chất nền không biến
đổi từ thượng lưu về hạ lưu, lấy mặt cắt địa hình và địa chất tại
tim tuyến đập làm đại diện.

Đối với các mặt cắt từ D9 đến D11: có sự thay đổi là lấy mặt
cắt địa hình và địa chất chân mái hạ lưu làm đại diện.
Với việc giả thiết dòng thấm tại mặt cắt thẳng góc trục đập
tại giữa lòng sông (mặt cắt D11) là thấm phẳng, nghĩa là xem
như không có dòng thấm theo trục đập thì mặt biên tại đây cho
thông lượng thấm bằng không.
Với cách chọn mô hình có các tính chất như trên, dòng thấm
trong mô hình sẽ thể hiện gần sát với dòng thấm thực tế.


-20-

Hình 3. 5. MC dọc mô hình Seep3D đập Thượng Kon Tum

Hình 3. 6. MC ngang mô hình Seep3D đập Thượng Kon Tum

Hình 3. 7. Mô hình tính thấm Seep3D đập Thượng Kon Tum


-213.5.3 Chia lưới miền tính toán

Hình 3. 8. Chia lưới mô hình Seep3D đập Thượng Kon Tum
3.5.4 Điều kiện biên
Chọn mặt chuẩn 0-0 trùng với cao trình 0.00 của công trình.
+ Điều kiện biên chủ yếu:
- Mặt biên thượng lưu: Cột nước H = Z + p/
- Mặt biên hạ lưu: H1 = Z1 + p/
Trong đó:
Z: MN lũ kiểm tra Z = 1.161,98 m;
Z1: MNHL ứng với lưu lượng xả lũ kiểm tra Z1 = 1.096,75m;

p : Áp suất mặt thoáng p = 0;
 : Khối lượng riêng của nước.
Thay vào ta có: H = 1.161,98 m và H1 = 1.096,75m. Các
mặt phía trên MNHL khai báo là biên thấm mao dẫn (Potential
Seepage): Bằng 0 tại thời điểm t = 0.
+ Điều kiện biên thứ yếu: Các mặt biên còn lại của mô hình
thông lượng bằng 0 (flux = 0).


-22-

Hình 3. 9. Biên mô hình tính thấm Seep3D đập Thượng Kon
Tum
3.5.5 Phân tích mô hình


-233.5.6 Xem kết quả

Hình 3. 11: Xem kết quả bằng ResultPlane
3.6 Kết quả tính thấm không gian qua đập Thƣợng Kon
Tum
3.6.1 Đường bão hòa tại các mặt cắt điển hình
Seep3D cho ta kết quả mặt bão hòa của cả mô hình. Muốn
khai thác đường bão hòa cho một mặt cắt ngang đập ta dùng
ResultPlane hoặc ResultLine để trích xuất kết quả. Trong luận
văn này tác giả trình bày kết quả các mặt cắt D2, D4, D6, D8 và
D10 cụ thể như sau:

Hình 3. 15: Đường bão hòa tại MC-D2