Nghiên cứu giải pháp xử lý thấm qua đập đất áp dụng cho công

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------------

LÊ XUÂN VŨ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ THẤM
QUA ĐẬP ĐẤT – ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH
HỒ CHỨA NƯỚC HỘI KHÁNH TỈNH BÌNH ĐỊNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã số: DDK 60580202

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng - Năm 2018


2
Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Huy Công
Phản biện 1: PGS. TS. Hồ Sỹ Tâm
Phản biện 2: TS. Kiều Xuân Tuyển

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 6 năm 2018.

Có thể tìm hiểu luận văn 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 – ĐHĐN.


3
MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của Đề tài:
Bình Định là một tỉnh có khá nhiều hồ đập với 165 hồ chứa,
tổng dung tích chứa 583 triệu m3. Phần lớn được xây dựng từ năm
1990 trở về trước. Qua nhiều năm sử dụng, hiện nay đã xuống cấp
nghiêm trọng và phần lớn là do thấm.
Từ năm 2003 đến nay trên địa bàn tỉnh Bình Định đã xây
dựng mới 33 hồ, sửa chữa nâng cấp 44 hồ, còn lại khoảng 78 hồ
xuống cấp có nguy cơ mất an toàn cần đầu tư sửa chữa. Trong đó có
38 hồ chứa hư hỏng nghiêm trọng cần được ưu tiên sửa chữa nâng
cấp.
Đề tài “Nghiên cứu giải xử lý thấm qua đập đất – áp
dụng cho công trình hồ chứa nước Hội Khánh , tỉnh Bình Định”
thực sự có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Nghiên cứu biện pháp xử lý hợp lý thấm qua nền và thân đập
hồ chứa nước Hội Khánh là một trong những yêu cầu quan trọng
trong thiết kế, thi công công trình và yêu cầu thực tế của địa phương
hiện nay. Việc hiểu biết đầy đủ về những đặc tính, điều kiện ứng
dụng, biện pháp chống thấm khi thiết kế, thi công sẽ góp phần đảm
bảo sự làm việc ổn định của các công trình xây dựng đặc biệt các
công trình hồ chứa.
Đề tài “Nghiên cứu giải pháp xử lý thấm qua đập đất - Áp

dụng cho công trình hồ chứa nước Hội Khánh, tỉnh Bình Định” tập
trung phân tích các yếu tố gây thấm và các nguy cơ hiện hữu… ;
Nghiên cứu và đề xuất giải pháp xử lý, thi công để đảm bảo ổn định
cho công trình. Đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong điều
kiện hiện nay khi hệ thống Đập đất của tỉnh Bình Định có chủ trương
mở rộng, nâng cấp để ứng phó với biến đổi khí hậu. Trong đó phải
kể tới tác động rõ rệt nhất là lượng mưa có cường độ mưa tăng dần
và mưa tập trung, gây nên các trận lũ lớn, bất thường, vượt tần suất
thiết kế …, điều này mang lại nhiều tác động bất lợi đối với sự an
toàn của các hồ chứa trên địa bàn tỉnh.


4

II. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu:
- Nghiên cứu lựa cho ̣n đươ ̣c các giải pháp chố ng thấ m cho đâ ̣p đấ t
mô ̣t cách hơ ̣p lý khi sửa chữa, nâng cấ p, nhằ m đảm bảo an toàn cho
các hồ chứa vừa và nhỏ ta ̣i Biǹ h Đinh.
̣
- Lựa chọn được giải pháp hợp lý cho việc xử lý thấm qua đập đất
của Hồ chứa nước Hội khánh, tỉnh Bình Định.
III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
a) Cách tiếp cận:
- Thông qua việc nghiên cứu các sự cố về đập, các tài liệu của một
số cơ quan Nghiên cứu, Khảo sát Thiết kế, Thi công và Quản lý xây
dựng loại đập đắp bằng vật liệu địa phương khu vực Miền Trung.
- Khảo sát, nghiên cứu thực địa tại hồ chứa nước Hội Khánh, tỉnh
Bình Định.
b) Phương pháp nghiên cứu:
- Tổng hợp các kết quả nghiên cứu đã có qua việc điều tra thu thập

các đập vật liệu địa phương đã xây dựng xảy sự cố và xử lý thấm
thành công trong khu vực nghiên cứu.
- Dùng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích kiểm tra thấm:
Sử dụng mô đun Seep trong Geostudio.
- Tính toán cụ thể thông qua việc so sánh kết quả tìm được của
phương pháp chọn.
IV. Kết quả đạt được:
- Tìm ra được các nguyên nhân hư hỏng gây mất an toàn cho các
công trình hồ chứa vừa và nhỏ ở tỉnh Bình Định qua việc so sánh,
đánh giá, phân tích được mức độ an toàn của các công trình đã được
xây dựng;
- Lựa cho ̣n hình thức kết cấu, giải pháp thiết kế và công nghệ thi
công xử lý phù hợp với điều kiện công trình tại Bình Định;
- Đề xuất cơ sở khoa học hoặc công nghệ xử lý mất nước qua nền
và thân đập phù hợp với địa chất chung của Bình Định;
- Vận dụng kết quả nghiên cứu để thiết kế, thi công sữa chữa hồ
chứa nước Hội Khánh, tỉnh Bình Định.


5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ THẤM QUA
ĐẬP ĐẤT
1.1 Khái quát chung về tin
̀ h hin
̀ h xây dư ̣ng đập vâ ̣t liêụ điạ
phương
1.1.1 Trên thế giới

Hình 1-1. Biểu đồ phân bố hồ đập lớn trên thế giới
1.1.2 Việt Nam

Theo báo cáo của Tổng cục Thủy lợi theo chương trình an
toàn đập thì số lượng hồ đập tại Việt Nam tính đến năm 2012 là 6.800
hồ, đập các loại . Chia ra:
- Đồng bằng sông Hồng: 448 hồ chứa với tổng dung tích 619 triệu
m3.
-Trung du và miền núi phía Bắc: 2.169 hồ chứa với 1259 triệu m3.
- Bắc trung bộ và Duyên hải miền trung: 2.296 hồ chứa với 7066
triệu m3.
- Tây nguyên: 1.069 hồ chứa với 1389 triệu m3.
- Đông Nam bộ và TP. Hồ Chí Minh 86 hồ chứa với 2137 triệu m3.
- Đồng bằng sông Cửu Long 12 hồ chứa với 8 triệu m3.


6
1.2 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương ở Bình Định
Hiện nay theo số liệu thống kê của Sở Nông nghiệp và Phát
triển nông thôn tỉnh Bình Định có 165 hồ chứa nước, tổng dung tích
583 triệu m3 .
1.3 Những hư hỏng và sự cố của đập vật liệu địa phương dưới
tác dụng của dòng thấm
*/Sự cố các công trình đập đất
Những hư hỏng sau đây là phổ biến.
- Biến dạng của nền và sự phá hoại do dòng thấm
- Lượng lũ lớn, thời gian tập trung nhanh, cửa tràn nhỏ hoặc
gặp sự cố khi mở.
- Đập đầu mối xuống cấp nghiêm trọng
*/ Một số sự cố điển hình ở trong nước
Sự cố vỡ đập Suối hành, Suối Trầu, đập Am Chúa - Khánh Hòa,
đập Z20 (KE 2/20 REC) – huyện Hương Khê, tỉnh Hà Tĩnh …
*/Nguyên nhân sự cố

- Các hồ chứa bị sự cố được xây dựng từ lâu
- Đập đất thi công không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật
- Công tác quản lý hồ đập chưa hợp lý
Nguyên nhân gây hư hỏng đập đất thì rất nhiều nhưng chủ
yếu là việc thấm qua đập và nền
*/ Sự cố vỡ đập Am Chúa – Khánh Hòa
*/ Sự cố đập Z20 (KE 2/20 REC) – huyện Hương Khê, tỉnh Hà
1.4 Các kết quả đã nghiên cứu thiết kế đập vật liệu địa phương
tại Bình Định
1.4.1 Các giải pháp chống thấm chủ yếu ở tỉnh Bình Định:
Hiện nay trong tổng số 165 hồ đã xây dựng thì có 32 hồ xây
dựng mới, 44 hồ đã sửa chữa nâng cấp, vì vậy có thể khái quát chung
một số giải pháp chống thấm chủ yếu cho các dạng mặt cắt đập điển
hình ở Bình Định như sau
a. Đối với các đập đất sửa chữa, nâng cấp (44/133 hồ do Sở
Nông Nghiệp & PTNT tỉnh quản lý đã được sửa chữa, nâng cấp)


7
- Với các đập có chiều dày tầng thấm T>5,0m và nền là cuội
sỏi lẫn đá tảng lăn, sừ dụng giải pháp chống thấm bằng tường
nghiêng sân phủ bằng đất, điển hình như đập Chánh Hùng (Phù Cát).
- Với các đập có chiều dày tầng thấm nhỏ T <= 5,0m, kể cả
với nền có tầng thấm mạnh như cát, cuội sỏi. Giải pháp chống thấm
là bằng tường nghiêng kết hợp chân răng thượng lưu, điển hình như
đập Đại Sơn ( Phù Mỹ), đập Giao Hội (Hoài Nhơn), đập Hóc Thánh
(Tây Sơn), đập Kim Sơn (Hoài Ân), đập Hóc Cau (Phù Cát) ...
b. Đối với các đập đất được đầu tư xây dựng mới thường là
đập nhiều khối
Giải pháp chống thấm chủ yếu là bằng lõi giữa kết hợp chân

răng bằng đất có hệ số thấm nhỏ, có thể kể đến như: đập Thuận Ninh
(Tây Sơn), đập Ông Lành (Vân Canh), đập Cẩn Hậu (Hoài Nhơn),
đập Quang Hiển (Vân Canh), đập Suối Đuốc (Vân Canh), đập Trong
Thượng (An Lão) …. Ngoài ra tuỳ theo địa chất nền nếu tầng không
thấm là nền đá nứt nẻ thì sử dụng giải pháp khoan phụt bằng vữa
ximăng – sét như đập Đá Mài (Vân Canh). Dưới đây là một số hình
ảnh đã được thiết kế, thi công:
1.5 Kết luận chương I
1/ Đối với các đập khi sửa chữa, nâng cấp nên chọn giải pháp
chống thấm bằng tường nghiêng kết hợp sân phủ hoặc tường nghiêng
kết hợp chân răng thượng lưu bằng đất có hệ số thấm nhỏ;
2/ Đối với các đập mới thường có kết cấu từ hai khối trở lên, nên
chọn khối thượng lưu là khối chống thấm (nếu đủ vật liệu chống
thấm) hoặc tường lõi mềm bằng đất có hệ số thấm nhỏ (nếu vật liệu
chống thấm ít) kết hợp chân răng. Ngoài ra, tùy theo điều kiện cụ thể
của từng đập mà có thể áp dụng hình thức khoan phụt vữa xi măng –
sét chống thấm cho nền;
3/ Một số trường hợp đập có kết cấu đặc biệt: tùy theo điều kiện,
công nghệ và giá thành xây dựng mà có thể áp dụng các hình thức
chống thấm khác bằng các loại vật liệu và công nghệ chống thấm
mới.


8
CHƯƠNG 2. CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ THẤM QUA ĐẬP
2.1. Lý thuyết tính toán thấm
2.1.1 Lý thuyết chung về thấm qua công trình đập đất
Các loại dòng thấm
Định luật thấm cơ bản
Nghiên cứu về thấm qua đập đất và nền

2.1.2 Tính thấm theo phương pháp lý luận
2.1.3 Phần mềm tính toán: GeoStudio 2007, sử dụng môđun
SEEP/W tính thấm và môđun SLOPE/W để tính ổn định mái dốc
2.2. Các giải pháp chống thấm cho nền và thân đập đất
2.2.1 Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng sân phủ
Khi nền thấm nước mạnh, chiều dày tầng thấm nuớc khá dày
hoặc sâu vô hạn và vật liệu làm thân đập có hệ số thấm lớn thì hình
thức chống thấm hợp lý nhất thường là tường nghiêng nối tiếp với
sân phủ
2.2.1.1. Chống thấm bằng tường nghiêng sân phủ bằng đất có hệ
số thấm nhỏ
2.2.1.2 Tường nghiêng bằng màng địa kỹ thuật (Vải Bentomat,
HDPE...)
2.2.1.3 Tường nghiêng bằng bê tông cốt thép
2.2.2 Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng chân răng
2.2.3 Giải pháp chống thấm bằng tường lõi mềm kết hợp với chân
răng
2.2.4 Giải pháp chống thấm bằng tường cừ chống thấm
2.2.5 Giải pháp chống thấm bằng khoan phụt (khoan phụt truyền
thống)
2.2.6 Giải pháp chống thấm bằng công nghệ khoan phụt cao áp
2.2.7 Giải pháp chống thấm bằng tường hào Bentonite


9
2.3 Cơ sở phân tích lựa chọn phương pháp hợp lý
2.3.1 Đặt vấn đề
Qua phân tích ưu nhược điểm ưu nhược điểm các phương
pháp chống thấm nêu trên, ta nhận thấy:
Đối với đặc thù các đập đất đang trong quá trình vận hành thì

việc sử dụng giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng sân phủ,
tường nghiêng chân răng thượng lưu và cừ chống thấm có tính khả
thi không cao do việc thi công có thể gặp nhiều khó khăn khi hồ
đang tích nước, ... Tuy nhiên đối với các đập đất vừa và nhỏ ở Bình
Định có dung tích hồ nhỏ, nguồn nước chủ yếu là tưới cho vụ Đông
Xuân từ cuối tháng 12 năm trước đến cuối tháng 3 năm sau. Các hồ
đập nằm những khu vực có nguồn vật liệu sét có sẵn, việc áp dụng
chống thấm cho đập đất bằng giải pháp chống thấm bằng tường
nghiêng sân phủ là hoàn toàn khả thi và cần nghiên cứu để áp dụng.
Công nghệ khoan phụt Jet – Grouting, hào xi măng –
bentonite... đang dần phổ biến ở Việt Nam và có hiệu quả rất tốt đối
với gia cố và chống thấm cho nền các công trình đập vật liệu địa
phương và ngày càng được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên với khu vực
nghiên cứu cần phải xem xét điều kiện thi công và giá thành hợp lý.
2.3.2 Yêu cầu:
- Đảm bảo tính an toàn về thấm bền vững;
- Có tính khả thi cao, có thể áp dụng phổ biến cho các loại
đập vừa và nhỏ ở Bình Định;
- Đảm bảo yêu cầu về kinh tế;
- Đảm bảo cảnh quan, môi trường.
2.3.3 Tiêu chí lựa chọn:
➢ Hình thức chống thấm hợp lý, hiệu quả phù hợp với các điều
kiện khí tượng, thuỷ văn; địa chất vùng xây dựng công trình; phù
hợp với địa hình khu vực. Kết quả mang lại là công trình đảm
bảo bền vững về ổn định thấm, ổn định trượt;


10
➢ Điều kiện thi công phù hợp, bao gồm cả thiết bị xe máy và vật
liệu xây dựng. Tiến độ thi công nhanh, có thể thi công sửa chữa,

nhưng đảm bảo yêu cầu tưới cho vụ Đông Xuân tại địa phương;
➢ Có thể thực hiện phổ biến với đập vừa và nhỏ ở Bình Định;
➢ Hình thức xử lý phải vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, vừa đạt yêu
cầu về kinh tế.
2.4 Kết luận chương 2
Trên cơ sở phân tích lý thuyết về dòng thấm và các phương
pháp tính toán thấm đã và đang được sử dụng hiện nay (phương pháp
cơ học chất lỏng, phương pháp thủy lực, phương pháp phần tử hữu
hạn...), phương pháp phần tử hữu hạn là một phương pháp phổ biến,
với sự hỗ trợ của máy tính, cũng như khoa học công nghệ. Kết quả
bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn cho đầy đủ các đặc trưng
của dòng thấm: Đường bão hoà, lưu tốc thấm, Gradient thấm, cột
nước thấm và lưu lượng thấm… Phần mềm tính toán sử dụng bộ
phần mềm địa kỹ thuật GEO-SLOPE, trong đó tính thấm bằng modul
SEP/W; Kiểm tra ổn định trượt mái bằng modul SLOPE/W.
Tuy nhiên cũng cần xét đến điều kiện địa chất, địa hình, các
yếu tố về khí tượng thuỷ văn, kinh tế xã hội vùng xây dựng công
trình. Phương án lựa chọn phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và kinh tế;
có tính phổ biến, có thể ứng dụng rộng rãi cho các đập nhỏ và vừa
khác tại Bình Định.
CHƯƠNG 3. GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM HỢP LÝ CHO ĐẬP
ĐẤT CỦA HỒ CHỨA NƯỚC HỘI KHÁNH
3.1 Đánh giá hiện trạng
3.1.1 Giới thiệu chung về hồ chứa nước Hội Khánh
3.1.1.1. Vị trí công trình
Công trình hồ chứa nước Hội Khánh nằm trên địa bàn xã Mỹ
Hòa, huyện Phù Mỹ, tỉnh Bình Định, cách trung tâm huyện Phù Mỹ
và Quốc lộ 1A khoảng 6km về phía Tây Tây Bắc.
3.1.1.2 Qui mô công trình

11
Bảng 3-1. Thông số kỹ thuật hồ Hội Khánh
Thông số

Đơn vị

Giá trị

m

54,20

m3
m
m
m3/s
m3/s

0,243
70,92
71,34
29,58
40,07

m
m
m

52,00

12,00
73,80
3,0

1. Hồ chứa Hội Khánh
Cao trình MNC
Dung tích MNC
Mực nước lũ thiết kế
Mực nước lũ kiểm tra
Lưu lượng xả lũ thiết kế q1,00%
Lưu lượng xả lũ kiểm tra q0,20%
2. Đập đất
Cao trình áp mái hạ lưu
Bề rộng cơ đập hạ lưu
Cao trình đỉnh tường chắn sóng
Hệ số mái đập thượng lưu
3. Tràn xả lũ

Hình thức tràn

Lưu lượng xả lũ thiết kế q1,00%
Lưu lượng xả lũ kiểm tra q0,20%
chiều sâu bể tiêu năng 1
chiều sâu bể tiêu năng 2
4. Cống lấy nước
Chiều dài cống

m3/s
m3/s
m

m
m

Tràn tự do,
ngưỡng tràn thực
dụng, kết cấu
bằng đá xây hồ
M100 bọc BTCT
M200, cửa xả sâu
(2x2)m
29,58
40,07
1,8
1,15
136,78

3.1.1.3 Đặc điểm địa hình địa chất khu vực xây dựng công trình
Lưu vực hồ Hội Khánh nằm bên sườn phía Đông của dãy núi
Trường Sơn bắt nguồn từ các đỉnh núi cao trên (+650) m phía Tây
giáp vào núi Ché phía Bắc và núi Chùa phía Nam. Địa hình khu vực
công trình tương đối phức tạp


12
Đặc điểm địa hình khu tưới thấp dần theo hướng từ Tây Bắc
xuống Đông Nam với độ chênh cao trung bình 18m. Khu vực tuyến
công trình nằm trong vùng chuyển tiếp của địa hình núi thấp và đồng
bằng, cấu tạo địa hình tương đối phức tạp.
3.1.2. Hiện trạng hư hỏng và xuống cấp của đập Hội Khánh
3.1.2.1 Hiện trạng

Hồ chứa nước Hội Khánh đươ ̣c xây dựng thôn Hội Khánh,
xã Mỹ Hòa, huyê ̣n Phù Mỹ, tin̉ h Bình Đinh.
̣ Công trình đươ ̣c đưa
vào sử du ̣ng từ năm 1989 với nhiê ̣m vu ̣ tưới cho 680 ha đấ t canh tác
nông nghiệp của khu vực xã Mỹ Hòa. Chiề u dài đâ ̣p đấ t 200m; cao
triǹ h đin̉ h đâ ̣p ở +71.20m; bề rô ̣ng đin̉ h đâ ̣p trung biǹ h khoảng 4,0m.
Qua hơn 26 năm vâ ̣n hành, công triǹ h đã hư hỏng và xuố ng
cấ p nghiêm tro ̣ng, uy hiế p an toàn công trình và tính ma ̣ng tài sản
hoa màu của nhân dân trong vùng hưởng lơ ̣i
- Mái thượng lưu đập: Mái đập bị biến dạng trong phạm vi
trên dưới MNDBT khoảng +(2,00 ÷ 2,50m).
- Mặt đập: Bề mặt đỉnh đập bị bào mòn, xói lở. Cao độ mặt
đập có chỗ thấp xuống +70,80m, chiều rộng bị thu hẹp.
- Mái hạ lưu đập: Xuất hiện nhiều tổ mối. Thấm qua thân
đập ra mái hạ lưu trên suốt chiều dài đập, từ cống lấy nước về vai trái
và từ cao độ +(56,00÷54,00)m trở xuống. Thấm qua thân, vai trái và
nền đập làm lún sụt chân và nền đập phía hạ lưu trên diện rộng.
Dòng thấm tập trung thành dòng trên mặt đập, bên vai trái đập và đổ
về rãnh tiêu chân hạ lưu đập khi hồ tích nước ở MNDBT. Dòng thấm
gây xói lỡ, lún võng nghiêm trọng mái hạ lưu.


13

Hình 3-3: Thấm thành dòng tại mái hạ lưu hồ Hội Khánh
3.1.2.2 Nguyên nhân
Hồ Hội Khánh được xây dựng từ lâu và đã, đang bị xuống
cấp: Đập được xây dựng khá lâu từ năm 1989. Công tác khảo sát,
thiết kế, tính toán kiểm tra về thấm và ổn định, xác định các chỉ tiêu
cơ lý đất đắp … còn sơ sài.

Đập thi công chủ yếu bằng thủ công: Đập hồ Hội Khánh thi
công bằng công lao động nghĩa vụ của địa phương, chất lượng đắp
đập thấp. Trong thi công, lơ là công tác đảm bảo chất lượng, vật liệu
đất đắp lẫn nhiều chất hữu cơ…
Công tác quản lý hồ đập chưa hợp lý: Hồ chứa nước Hội
Khánh cũng như nhiều hồ đập nhỏ khác, do hợp tác xã nông nghiệp
Mỹ Hòa quản lý. Bộ máy, nhân lực không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật,
thiếu quan trắc về thuỷ lực, khí tượng, thuỷ văn, kết cấu, vật liệu.
Biến đổi khí hậu tạo ra nguy cơ mất an toàn đập cao: Khí
hậu bất thường, nhiệt độ cao, nắng hạn kéo dài, mưa lũ lớn, tập trung
trong những năm qua cũng ảnh hưởng lớn đến chất lượng các hồ đập
chưa được nâng cấp sửa chữa.
3.1.3 Kiểm tra khả năng ổn định của đập hiện trạng
3.1.3.1 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất tính toán


14
Các chỉ tiêu tính toán của đất nền và đất đắp được thống kê
trong bảng 3-2.
3.1.3.2 Tiêu chuẩn áp dụng:
Theo Tiêu chuẩn thiết kế nền các công trình thủy công
(TCVN 4253-2012) trị số Gradient cho phép với loại đất nền đập là
đất sét pha và công trình cấp II là: [J k]n = 0,40. Theo TCVN
8216:2009: Thiết kế đập đất đầm nén, trị số Gradient cho phép với
loại đất đắp đập là đất sét pha và công trình cấp II là: [Jk]đ = 0,75.
+ Hệ số an toàn nhỏ nhất của mái đập
+ Tổ hợp cơ bản [Kcb] = 1,35
+ Tổ hợp đặc biệt [Kđb] = 1,15
3.1.3.3 Mặt cắt đại diện tính toán
Chọn mặt cắt đại diện tính toán là mặt cắt D9 (mặt cắt vị trí

lòng suối).

Hình 3-5. Mặt cắt D9 (Hiện trạng)
3.1.3.4 Trường hợp tính toán
Trường hợp1: Thượng lưu là mực nước dâng bình thường
cao trình +69.00m, hạ lưu không có nước. Để kiểm tra khả năng
thấm mất nước của hồ.
Trường hợp 2: Thượng lưu là mực nước lớn nhất thiết kế cao
trình +70.92m, hạ lưu không có nước, để phục vụ tính ổn định và
kiểm tra Gradien max tại cửa ra.


15
3.1.3.5 Kết quả tính toán
Kiểm tra cho trường hợp1 mặt cắt hiện trạng D9
SỬA CHỮA, NÂNG CẤP HỒ CHỨA NƯỚC HỘI KHÁNH
Địa điểm: xã Mỹ Hòa, huyện Phù Mỹ, tỉnh Bình Định
MẶT CẮT D9

75

MNLNTK(+70.92)

MNC(+54.20)

0.05

0.05

5

0.2

0.3

45

0.25

50

0.35

0.1

55

0.15

0.2

60

0.15

0.1
5

0.1

65

1.3134e-005 m³/sec

MNDBT(+69.0)

70

Cao do (m)

MNLKT (+71.42)

40
35
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

Khoang cach (m)

Hình 3-8. Tính toán Gradient qua đập đất tại mặt cắt D9(hiện trạng)

1.285

SỬA CHỮA, NÂNG CẤP HỒ CHỨA NƯỚC HỘI KHÁNH
Địa điểm: xã Mỹ Hòa, huyện P hù Mỹ, tỉnh Bình Định
MẶT CẮT D9

75

MNLNTK(+70.92)

Cao do (m)

70

MNLKT (+71.42)

MNDBT(+69.0)

65
60
MNC(+54.20)

55
50
45
40
35
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

Khoang cach (m)

Hình 3-9 Kết quả tính toán ổn định mặt cắt D9 (hiện trạng)
Quá trình tính toán cho cột nước áp lực và Gradient thấm tại
các điểm trong miền tính toán và được thể hiện bằng các đường đẳng
cột nước áp lực, gradient thấm và hệ số ổn định đập đất. Kết quả tính
toán như sau:


16
-

Lưu lượng thấm đơn vị: q = 1,3134×10-5 (m3/s-m)

-

Gradient mép hạ lưu: JXY(mép hạ lưu) = 0,45

-

Hệ số ổn định nhỏ nhất: Kminmin = 1,285

- Nhận xét kết quả tính toán đối với mặt cắt hiện trạng:
Ổn định thấm: Gradient tại các vị trí tính toán đều nhỏ hơn
giá trị cho phép. Tuy nhiên điểm ra của đường bão hòa cao, đống đá
tiêu nước không còn giữ nguyên theo hình khối thiết kế ban đầu nên
gây thấm ra mặt đập. So sánh kết quả tính toán với lưu lượng thấm
đơn vị ban đầu khi thiết kế q = 8,5164×10-6 (m3/s-m), cho thấy đập
hiện trạng có xu thế thấm ngày càng gia tăng. Tuy đập hiện trạng ổn
định về thấm, nhưng kích thước mặt đập, biện pháp tiêu thoát nước

hạ lưu không phù hợp nên đập có nguy cơ mất ổn định về thấm.
Nguyên nhân đường bão hòa dâng cao, có thể do các nguyên
nhân sau:
+ Khi thí nghiệm vật liệu đất đắp đã bỏ sót không thí nghiệm
3 chỉ tiêu rất quan trọng là độ tan rã, độ lún ướt và độ trương nở, do
đó đã không nhận diện được tính hoàng thổ rất nguy hiểm của các
bãi vật liệu đất đắp từ đó đánh giá sai lầm chất lượng đất đắp đập.
+ Không có biện pháp xử lý độ ẩm thích hợp cho đất đắp đập
vì có nhiều loại đất khác nhau có độ ẩm khác nhau, bản thân độ ẩm
lại thay đổi theo thời tiết nên nếu ngưới thiết kế không đưa ra giải
pháp xử lý độ ẩm thích hợp sẽ ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả đầm
nén và dung trọng của đất. Điều này dẫn đến kết quả trong thân đập
tồn tại nhiều dung trọng k khác nhau.
+ Công tác khảo sát, thiết kế, tính toán kiểm tra về thấm và
ổn định, xác định các chỉ tiêu cơ lý đất đắp giai đoạn thiết kế còn sơ
sài. Thân đập đã bị lún, thấm, sạt và trượt. Đường baõ hoà dâng cao,
xuất hiện thấ m ra mái đâ ̣p.
+ Chất lượng đắp đập thấp. Trong thi công, lơ là công tác
đảm bảo chất lượng, vật liệu đất đắp lẫn nhiều chất hữu cơ… Theo
như thiế t kế ban đầ u, lớp đắp đập cũ có dung tro ̣ng khô đấ t đắ p γcTK=
1,85 T/m3. Qua thí nghiê ̣m trong phòng giai đoạn này với 5 mẫu thì
nghiệm cho dung trọng khô γcTK= (1,98÷1,99) T/m3, trung bình là


17
1,99T/m3. Với chỉ tiêu khác nhau như vậy, khi đắp các lớp đất chỉ
đạt độ chặt ảo, tức khi đạt dung trọng thiết kế thì độ đầm chặt lại
chưa đạt. Như vâ ̣y, ngay trong thân đâ ̣p có thể hiǹ h thành các dải
thấ m cu ̣c bô ̣ gây nên hiê ̣n tươ ̣ng thấ m ra mái đâ ̣p như hiê ̣n nay.
+ Công tác quản lý hồ đập chưa hợp lý: Hồ chứa nước do

hợp tác Xã nông nghiệp Mỹ Hòa quản lý. Bộ máy, nhân lực không
đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, thiếu quan trắc về thuỷ lực, khí tượng,
thuỷ văn, kết cấu, vật liệu… Hầu như không thực hiện công tác duy
tu bảo dưỡng hằng năm, các tổ mố i trong thân đâ ̣p từ lâu nhưng
không khắc phục sửa chữa, dẫn đế n hình thành các lỗ rỗng lớn, các
dòng thấ m cu ̣c bô ̣ trong thân đâ ̣p. Theo thời gian làm mấ t ổ n đinh
̣
đâ ̣p, gây lún su ̣t mái như hiê ̣n nay.
+ Biến đổi khí hậu tạo ra nguy cơ mất an toàn đập cao: Khí
hậu bất thường, nhiệt độ cao, nắng hạn kéo dài, mưa lũ lớn, tập trung
trong những năm qua cũng ảnh hưởng lớn đến chất lượng hồ đập.
- Giá trị gradient tại bộ phận chống thấm có xu hướng ngày
càng gia tăng, có thể gây xói thậm chí xói thành dòng tại những chỗ
đất đắp có độ chặt không đều.
Ổn định về trượt :
- Tại thời điểm thiết kế đập năm 1989, theo TCVN 50601990 ứng với công trình cấp III, hệ số ổn định nhỏ nhất K minmin =
1,20. Như vậy với hệ số ổn định tính toán này, tại thời điểm thiết kế
đập đất, mái đập đảm bảo ổn định trượt.
- Nhưng tại thời điểm hiện tại, theo tiêu chuẩn áp dụng là
TCVN 8216:2009 thì hệ số ổn định nhỏ nhất Kminmin = 1,285 nhỏ hơn
giá trị cho phép [K]= 1,35. Mái hạ lưu đập bị mất ổn định, gây ra
hiện tượng trượt mái.
Kết luận: Đập đất hiện trạng không đảm bảo điều kiện ổn
định trượt và có nguy cơ mất ổn định thấm. Cần phải có biện pháp
sửa chữa nâng cấp để đảm bảo an toàn đập có lũ lớn xảy ra.
3.2. Đề xuất giải pháp chống thấm cho đập đất hồ chứa Hội
Khánh
3.2.1 Đề xuất các phương án chống thấm

18
Theo mục 1.4 Các kết quả đã nghiên cứu thiết kế đập vật liệu
địa phương và các dạng mặt cắt đập điển hình tại Bình Định.
Căn cứ kết quả đánh giá hiện trạng ổn định, thấm mất nước
của hồ và kết quả khoan khảo sát địa chất đập và nền hiện trạng cũng
như tính chất cơ lý và trữ lượng khai thác đất đắp chống thấm trong
khu vực.
Có thể đề xuất một số giải pháp chống thấm phù hợp áp
dụng cho đập Hội Khánh như sau:
* Chống thấm qua đập:
- Tường nghiêng sân phủ thượng lưu bằng đất có hệ số thấm nhỏ;
- Tường nghiêng thượng lưu bằng đất có hệ số thấm nhỏ;
- Vải chống thấm thượng lưu;
- Tường lõi bằng đất sét.
* Chống thấm qua nền:
- Chân khay bằng đất có hệ số thấm nhỏ;
- Cừ chống thấm hoặc hào Bentonite.
* Kết hợp các giải pháp chống thấm cho đập và nền với nhau
có thể đưa ra một số giải pháp chống thấm cho hồ chứa nước Hội
Khánh để tính toán so chọn là:
- Giải pháp chống thấm bằng vải chống thấm thượng lưu:
Giải pháp này không phù hợp do trình độ, công nghệ thi công lĩnh
vực này ở Bình Định còn yếu kém, dễ dẫn đến vải không kín, bị rách
làm mất hiệu quả chống thấm của vải. Ngoài ra cũng còn phải kể đến
ý thức của người dân trong việc bảo vệ công trình còn chưa cao, dễ
phát sinh các yếu tố như mất lớp bảo vệ, làm rách vải chống thấm
v.v...
- Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng kết hợp với
cừ chống thấm: cũng không khả thi vì chiều sâu tầng thấm không
lớn, nếu dùng cừ giá thành sẽ cao lại đòi hỏi công nghệ phù hợp,

điều này có thể ảnh hưởng đến chất lượng công trình vì trình độ và


19
công nghệ thi công và quản lý của các đơn vị trong tỉnh còn yếu
kém.
- Giải pháp chống thấm bằng tường lõi đất sét: cũng không
khả thi vì đập không lớn lại mang tính chất sửa chữa, nâng cấp, khi
thi công tường lõi sẽ rất tốn kém, giá thành cao, đồng thời bố trí thi
công lõi sét và tầng lọc hai bên khá phức tạp, khó đảm bảo chất
lượng đầm chặt và tính liên tục của các lớp lọc hai bên lõi.
Sau khi nghiên cứu phân tích, tác giả đề xuất 2 phương án
tính toán so sánh là:
1/ Chống thấm bằng tường nghiêng kết hợp sân phủ (PA1)

Hình 3-10 Mặt cắt D5 – tường nghiêng kết hợp với sân phủ

Hình 3-11 Mặt cắt D9 – tường nghiêng kết hợp với sân phủ

Hình 3-12 Mặt cắt D12 – tường nghiêng kết hợp với sân phủ
2/ Chống thấm bằng tường nghiêng kết hợp với chân khay
thượng lưu (PA2)


20

Hình 3-13 Mặt cắt D5 – tường nghiêng kết hợp với chân
khay thượng lưu

Hình 3-14 Mặt cắt D9 – tường nghiêng kết hợp với chân

khay thượng lưu

Hình 3-15. Mặt cắt D12 – tường nghiêng kết hợp với chân
khay thượng lưu
3.3 Tính toán thấm ổn định đập đất cho 2 phương án chọn
3.3.1 Các chỉ tiêu tính toán
- Các chỉ tiêu tính toán của đất nền và đất đắp được thống kê
trong bảng 3-2.
Chiều dày đỉnh tường nghiêng chọn Bđỉnh = 4,0m, Chiều dày
đáy tường nghiêng Bđáy= 5,0m
3.3.2 Kết quả tính toán
Bộ phần mềm Geostudio với Modun Seep được tác giả sử
dụng tính toán cho 2 phương án, mỗi phương án tác giả tính toán cho
3 mặt cắt điển hình. Kết quả tính toán thể hiện trên bảng 3-3.


21
Bảng 3-3 Kết quả tính lưu lượng thấm đơn vị và Gradient thấm cho
02 phương án

Phương án

Mặt
cắt
tính
toán

D5

Tường

nghiêng+sân
phủ

D9

JXY(bộ
Trường hợp
tính toán

Trường hợp 1

7.6872×10-

Trường hợp 2

1.0360×10-

Trường hợp 1

5

phận

JXY(nền

JXY(mép

đập)

chống

đập)

hạ lưu)

1.0774×10
5

1.3081×10
5

D9
Trường hợp 2

0.09

0.07

0.18

1.85

0.10

0.11

0.20

1.50

0.10

0.10

0.25

2.20

0.15

0.15

0.13

1.35

0.10

0.07

0.20

1.90

0.13

0.10

0.12

1.30

0.10

0.05

0.17

1.85

0.12

0.10

0.10

1.45

0.08

0.06

0.15

1.95

0.12

0.09

0.18

1.55

0.10

0.09

0.22

2.25

0.15

0.12

-

8.8855 ×
10-6
7.8889×10-

Trường hợp 1

1.46

-

Trường hợp 2

Trường hợp 2

0.12

-

6.2554×10

Trường hợp 1

D12

6

Trường hợp 1

D5

Tường
nghiêng+chân
khay

q(m /s-m)

JXY(thân

thấm)

Trường hợp 2
D12

3

6

6
-

9.8028×10
6

-

9.3093×10
6

-

1.1048×10
5

-

Trường hợp 1

5.3474×10

Trường hợp 2

8.2833×10-

6

6

* Nhận xét, so sánh kết quả tính toán thấm cho 2 phương án
- Gradient tại các vị trí đều nhỏ hơn giá trị cho phép, ứng với
MNDBT thì gradient tại nền đập nhỏ hơn nhiều so với hiện trạng,
giảm hiện tượng biến dạng của đất nền dưới tác dụng dòng thấm.
- Hai phương án mặt cắt tường nghiêng kết hợp với chân
khay và tường nghiêng kết hợp với sân phủ chống thấm nền ta thấy
lưu lượng thấm giảm gần 3 lần và đường bão hòa hạ thấp hơn so với
hiện trạng, dòng thấm tập trung vào đống đá tiêu nước, và đẩy dòng


22
thấm qua nền ra xa chân công trình ở hạ lưu nên không gây ra hiện
tượng thấm ra mái hạ lưu và xói ngầm làm mất ổn định công trình.
- Mặt cắt tường nghiêng kết hợp với sân phủ có lưu lượng
thấm nhỏ hơn tường nghiêng chân khay chống thấm nền.
Từ kết quả tính toán thấm của 2 phương án cho thấy
rằng cả hai phương án đều đảm bảo chống thấm cho đập.
3.4 Phân tích chọn phương án chống thấm hợp lý
3.4.1 Phân tích ưu nhược điểm của các phương án
Từ kết quả tính toán của phần thấm tác giả thấy rằng cả 2
phương án đều đáp ứng nhu cầu chống thấm cho đập, tuy nhiên mỗi
phương án sẽ có những ưu và nhược điểm riêng.
*/ Phương án 01:
- Thuận lợi:
Trữ lượng và chất lượng đất đắp chống thấm của các bãi vật

liệu đều đáp ứng đủ nhu cầu. Do tận dụng được vật liệu đất đắp tại
chỗ, cự ly vận chuyển từ bãi vật liệu đến công trình ngắn do vậy ít
ảnh hưởng đến độ ẩm đất đắp đập;
Công nghệ thi công đơn giản, mặt bằng thi công rộng, có thể
triển khai thi công nhanh, đáp ứng tiến độ vượt lũ năm 1, giảm bớt
xử lý tiếp giáp giữa 2 năm thi công.
- Khó khăn:
Phạm vi sân phủ rộng, phải xử lý và đắp đê quai thi công
rộng hơn;
Khí hậu khu vực tỉnh Bình Định chia làm 2 mùa rõ rệt, mùa
khô bắt đầu từ tháng 1 đến tháng 8, mùa mưa từ tháng 9 đến tháng
12. Phải tính chính xác tiến độ khai thác và thi công đất phù hợp để
đảm bảo độ ẩm tối ưu khi đắp đập;
*/ Phương án 02:
- Thuận lợi:
Phương án này xử lý chố ng thấ m cho thân đâ ̣p và nề n đâ ̣p
đươ ̣c đảm bảo, nhấ t là nề n đoa ̣n lòng suố i cũ có lớp thấ m ma ̣nh;
Phương án này có thể giải quyế t triê ̣t để hiê ̣n tươ ̣ng thấ m qua
thân đâ ̣p và nề n, ổ n đinh,
̣ bề n vững trong quá triǹ h vâ ̣n hành;


23
- Khó khăn:
Công nghệ thi công phức tạp hơn do hố móng phải đào sâu,
phải bơm nước hố móng thường xuyên trong quá trình thi công.
Thời gian thi công lâu hơn, do đó thời gian cắt nước tưới cho
hạ du dài hơn, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp của nhân dân
vùng hạ lưu lớn hơn;
Mặt cắt tường nghiêng+chân khay có lưu lượng thấm nhỏ

hơn tường nghiêng kết hợp với sân phủ chống thấm nền không nhiều
nhưng biện pháp thi công thì khó khăn, phức tạp và tốn kém hơn;
* Kết luận:
- Về điều kiện thi công: PA1 có nhiều điểm thuận lợi hơn PA2
- Về mặt quản lý: PA1 dễ quản lý và sửa chữa hơn PA2
Như vậy về điều kiện thi công PA1 có nhiều ưu điểm hơn PA2
3.4.2 Giá trị kinh tế của 2 phương án chống thấm
- Đại đa số các đập đất khu vực tỉnh Bình Định, khi tính toán
lựa chọn phương án đều cho giá trị xây dựng công tác sửa chữa, nâng
cấp đập đất phương án tường nghiêng + chân khay thường cao hơn
so với phương án tường nghiêng kết hợp sân phủ.
3.4.3 Lựa chọn phương án chống thấm cho đập Hội Khánh
* Kết quả: lựa chọn phương án chống thấm bằng tường
nghiêng + sân phủ làm phương án thiết kế.
3.5. Tính toán ổn định đập đất cho phương án chọn
3.5.1 Trường hợp tính toán
Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén TCVN 8216:2009
các trường hợp tính toán ổn định đập đất như sau:
3.5.2 Kết quả tính toán
Bảng 3-5 Kết quả tính toán ổn định đập của phương án chọn
Mặt cắt
tính toán
D5

Trường hợp
tính toán
Trường hợp 1
Trường hợp 2
Trường hợp 3

Kmin min
Thượng lưu
1.625

Kmin min
Hạ lưu
1.644
1.524
1.467

Tổ hợp
Đặc biệt
Cơ bản
Cơ bản


24
Mặt cắt
tính toán

D9

D12

Trường hợp
tính toán
Trường hợp 4
Trường hợp 5
Trường hợp 6
Trường hợp 7

Trường hợp 8
Trường hợp 9
Trường hợp 1
Trường hợp 2
Trường hợp 3
Trường hợp 4
Trường hợp 5
Trường hợp 6
Trường hợp 7
Trường hợp 8
Trường hợp 9
Trường hợp 1
Trường hợp 2
Trường hợp 3
Trường hợp 4
Trường hợp 5
Trường hợp 6
Trường hợp 7
Trường hợp 8
Trường hợp 9

Kmin min
Thượng lưu

2.521
2.602
1.415
1.687
1.529

2.484
2.521
1.233
1.819
1.600

2.395
2.480
1.396
1.622

Kmin min
Hạ lưu
1.449
1.287

1.243
1.498
1.406
1.304
1.295
1.255

1.218
1.564
1.425
1.376
1.357
1.295

1.243

Tổ hợp
Đặc biệt
Đặc biệt
Cơ bản
Đặc biệt
Đặc biệt
Đặc biệt
Đặc biệt
Cơ bản
Cơ bản
Đặc biệt
Đặc biệt
Cơ bản
Đặc biệt
Đặc biệt
Đặc biệt
Đặc biệt
Cơ bản
Cơ bản
Đặc biệt
Đặc biệt
Cơ bản
Đặc biệt
Đặc biệt
Đặc biệt

Với đất nền và vật liệu chống thấm có các chỉ tiêu cơ lý như
đã ghi ở trên, từ kết quả tính toán cho thấy khi đập sửa chữa nâng

cấp đảm bảo an toàn về ổn định trượt mái. Theo TCVN 8216:2009,
với tổ hợp bình thường [k]=1.35 còn với tổ hợp đặc biệt [k]=1.15.
3.6 Kết luận chương 3
- Hồ Hội Khánh có những đặc điểm tự nhiên và mặt cắt thiết
kế đại diện cho những đập đất cần phải sửa chữa và nâng cấp tại tỉnh


25
Bình Định. Giải pháp chống thấm thân đập bằng tường nghiêng kết
hợp sân phủ bằng đất có hệ số thấm nhỏ phù hợp hơn cả bởi dễ thi
công, giá thành thấp, nguồn vật liệu sẵn có tại địa phương. Tuy nhiên
vấn đề cần lưu ý khi khảo sát bãi vật liệu cần đánh giá chính xác các
tính chất cơ lý của từng loại đất cũng như trữ lượng.
- Về tính phổ biến đã áp dụng thì phương án chống thấm cho
đập bằng tường nghiêng kết hợp sân phủ đã được áp dụng cho nhiều
công trình và đã được chứng thực qua thực tế nhiều năm, từ năm
2003 đến nay Bình Định đã tiến hành sửa chữa 44/133 hồ đạt tỷ lệ
khoảng 33%, có thể coi là phương pháp truyền thống. Còn với
phương án chống thấm cho đập bằng phương án tường nghiêng +
chân khay thì áp dụng thực tế chủ yếu là ở đập yêu cầu chống thấm
cao, tầng thấm nước sâu và hệ số thấm lớn, có kinh phí hợp lý.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Các kết quả đạt được của luận văn
Với các nội dung đã nghiên cứu, luận văn đã đạt được
một số kết quả như sau:
- Nghiên cứu phân tích, đánh giá hiện trạng và nguyên nhân
hư hỏng của các đập đất ở khu vực Miền Trung nói chung và ở Bình
Định nói riêng. Từ đó đưa ra một số quan điểm khi sửa chữa nâng
cấp các đập đất tại Bình Định;
- Nghiên cứu các cơ sở khoa học và giải pháp chống thấm

cho đập đất. Từ đó đề xuất được một số giải pháp chống thấm hợp lý
cho các dạng mặt cắt đập điển hình ở Bình Định;
- Tính toán lựa chọn giải pháp chống thấm hợp lý cho đập
Hội Khánh;
- Kết quả của luận văn là tài liệu tham khảo cho các nhà tư
vấn và cơ quan quản lý ngành tại địa phương khi triển khai chương
trình an toàn hồ chứa.
2. Một số điểm tồn tại
- Luận văn mới chỉ dừng lại tính toán cho một công trình cụ
thể, số liệu cụ thể mà chưa tính toán cho nhiều trường hợp có các
điều kiện khác nhau như: Điều kiện địa chất nền đập khác nhau; Các