GIẢI PHÁP KẾT CẤU VÀ PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT-BIẾN DẠNG ĐẬP ĐÁ ĐỔ BẢN BỀ MẶT BÊ TÔNG MẶT ĐẤT

1
Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu
L IC M

N

Lu n v n “Gi i pháp k t c u và phân tích ng su t-bi n d ng đ p đá
đ b n m t bê tông trên n n đ t” đ
Phòng đào t o

c hoàn thành t i khoa Công Trình và

i h c & Sau đ i h c – Tr

ng

i H c Th y L i Hà N i.

Tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n GS.TS. Nguy n V n L đã
t n tình h

ng d n, dìu d t tác gi hoàn thành lu n v n. Xin trân thành c m

n các th y cô giáo trong Khoa Công Trình – Tr

ng

N i và lãnh đ o Công ty C ph n T v n Xây d ng

i h c Th y L i Hà
i n 1 đã c ng c p s

li u cho lu n v n.
Tác gi chân thành c m n các c quan đ n v và các cá nhân nói trên
đã chia s nh ng khó kh n, truy n đ t ki n th c, t o đi u ki n thu n l i cho
tác gi h c t p và hoàn thành lu n v n.
K t qu ngày hôm nay tác gi đ t đ

c chính là nh s ch b o ân c n

c a các th y cô giáo, cùng s đ ng viên nhi t tình c a c quan, gia đình và
b n bè đ ng nghi p trong nh ng n m qua. M t l n n a tác gi xin ghi nh t t
c các đóng góp to l n đó.
V i th i gian và trình đ có h n, lu n v n không tránh kh i nh ng sai
sót. R t mong nh n đ

c s ch b o và góp ý c a Quí Th y Cô giáo và các

b n đ ng nghi p.
Hà N i, tháng 3 n m 2011
Tác gi

Nguy n H u C

H c viên: Nguy n H u C

ng

ng

L p: Cao h c 17C1


2
Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu
M CL C

M

U ........................................................................................................... 7

T
2

T
2

CH

NG 1:

T
2

T NG QUAN V

T

2

P Á

T
2

B N M T BÊ TÔNG ..... 9
T
2

1.1. L ch s phát tri n đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD) ....................... 9
T
2

T
2

T
2

T
2

1.1.1. Gi i thi u v đ p đá đ b n m t bêtông (CFRD)......................... 9
T
2

T
2

T
2

T
2

1.1.2. L ch s phát tri n .......................................................................... 9
T
2

T
2

T
2

T
2

1.1.3. Tình hình ng d ng đ p b n m t bê tông t i Vi t Nam ............. 17
T
2

T
2

T
2

T
2

1.2. T ng quan v đ p đá đ bê tông b n m t (CFRD) ........................... 20
T
2

T
2

T
2

T
2

1.2.1. Phân lo i đ p CFRD ................................................................... 20
T
2

T
2

T
2

T
2

1.2.2. C u t o các b ph n c a đ p CFRD ........................................... 22

T
2

T
2

1.2.3.
T
2

T
2

T
2

T
2

i u ki n xây d ng đ p CFRD .................................................. 24

T
2

T
2

1.2.4. V t li u xây d ng đ p................................................................. 25
T
2

T
2

T
2

T
2

1.2.5. Công ngh thi công đ p CFRD .................................................. 28
T
2

T
2

T
2

T
2

1.2.6. V n đ
T
2

T
2

T
2

n đ nh tr

t ................................................................... 29
T
2

1.2.7. V n đ th m ................................................................................ 29
T
2

T
2

T
2

T
2

1.2.8. V n đ

ng su t, bi n d ng ........................................................ 30

u nh

c đi m c a đ p CFRD .................................................. 30

T
2

T
2

1.2.9.
T
2

T
2

CH

T
2

T
2

NG 2:

T
2

PH

T
2

T
2

2.1. Các ph
T
2

T
2

T
2

2.2. Ph
T
2

T
2

T
2

T
2

NG PHÁP TÍNH TOÁN .......................................... 32
T
2

ng pháp tính toán ng su t bi n d ng ................................ 32
T
2

ng pháp PTHH trong tính toán k t c u ..................................... 33

T
2

T
2

2.2.1. N i dung c a ph
T
2

T
2

ng pháp PTHH ............................................. 33

T
2

T
2

2.2.2. Trình t gi i bài toán b ng ph
T

2

T
2

T
2

2.2.3. Tính k t c u theo mô hinh t
T
2

T
2

T
2

T
2

T
2

T
2

ng trình c b n ....................................................... 42
T
2

2.3. Ph n t b c cao trong ph
T
2

T
2

ng thích ...................................... 36

T
2

2.2.4. Gi i h ph
T
2

ng pháp PTHH ........................ 34

T
2

ng pháp PTHH ...................................... 43
T
2

2.3.1. Khái ni m v ph n t b c cao .................................................... 43
T
2

T
2

T
2

T
2

2.3.2. H t a đ t nhiên ...................................................................... 43
T
2

T
2

T
2

H c viên: Nguy n H u C

T
2

ng

L p: Cao h c 17C1


3

Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

2.4. Ph n m m tính toán ........................................................................... 47
T
2

T
2

T
2

T
2

2.4.1. Ph n m m tính toán k t c u ....................................................... 47
T
2

T
2

T
2

T
2

2.4.2. Gi i thi u s l
T
2

T
2

CH

NG 3:

T
2

c v ph n m m – ANSYS ............................... 48

T
2

T
2

T
2

T
2

NG D NG PHÂN TÍCH

NG SU T

P B NM T

BÊ TÔNG CÔNG TRÌNH TH Y I N TUYÊN QUANG ......................... 54
T
2

3.1. T ng quan v công trình.................................................................... 54
T
2

T
2

T
2

T
2

3.1.1. Gi i thi u chung ......................................................................... 54
T
2

T
2

T
2

T
2

3.1.2. Các thông s k thu t chính ....................................................... 57
T
2

T
2

T
2

T
2

3.2. S li u tính toán ................................................................................. 59
T
2

T
2

T
2

T
2

3.2.1. M t c t và mô hình tính toán ...................................................... 59
T
2

T
2

T
2

T
2

3.2.2. S li u v ch tiêu c lý .............................................................. 61
T
2

T
2

T
2

T
2

3.2.3. Tr
T
2

T
2

ng h p tính toán .................................................................. 62

T
2

T
2

3.2.4. K t qu tính toán ........................................................................ 62
T
2

T
2

CH

T
2

4.1.
T
2

4.2.
T
2

T
2

NG 4:

T
2

T
2

T
2

T
2

K T LU N VÀ KI N NGH ............................................. 76
T
2

T
2

Nh ng k t qu đ t đ c c a lu n v n .................................................... 76
T
2

T

2

Ki n ngh và t n t i .............................................................................. 76
T
2

T
2

TÀI LI U THAM KH O ............................................................................... 77
T
2

H c viên: Nguy n H u C

T
2

ng

L p: Cao h c 17C1


4
Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu
TH NG KÊ CÁC HÌNH V

Hình 1.1.

TU
2

T
2
U

TU
2

Hình 1.2.
TU
2

T
2
U

TU
2

Hình 1.3.
TU
2

T
2
U

TU

2

Hình 1.4.
TU
2

T
2
U

TU
2

Hình 1.5.
TU
2

T
2
U

TU
2

Hình 1.6.
TU
2

T
2

U

TU
2

T
2
U

TU
2

T
2
U

p Santa Juana (Chile), cao 103m ........................................... 15
T
2
U

p Cirata (Indonesia), cao 125m - 1987 .................................. 15
T
2
U

p Shuibuya (Trung Qu c), cao 233m .................................... 16
T
2
U

p Zipingpu – Trung Qu c, cao 156m ................................... 17
T
2
U

ng l u đ p b n m t bêtông Tuyên Quang ................... 19
T
2
U

T
2
U

M t c t ngang đi n hình đo n lòng sông - C a

T
2
U

t ................... 19

TU
2

Hình 1.10. Th
TU
2

T
2
U

TU
2

Hình 1.9.
TU
2

p El Cajon (Mexico), cao 188m............................................. 14

Thi công b n m t đ p Tuyên Quang .......................................... 19

Hình 1.8.
TU
2

T
2
U

Mái th

Hình 1.7.
TU
2

p Kárahnjúkar (Iceland), cao 196m ....................................... 14

T
2
U

TU
2

T
2
U

ng l u đ p Rào Quán ......................................................... 20
T
2
U

Hình 1.11. M t c t ngang thân đ p đ p b ng đá c ng ................................. 20
TU
2

T
2
U

TU
2

T
2

U

Hình 1.12. M t c t ngang thân đ p đ p b ng cu i s i ................................. 21
TU
2

T
2
U

TU
2

T
2
U

Hình 1.13. M t c t ngang đi n hình c a CFRD ........................................... 23
TU
2

T
2
U

TU
2

T
2

U

Hình 1.14. C u t o chi ti t chân th
TU
2

T
2
U

ng l u đ p.......................................... 24

TU
2

T
2
U

Hình 1.15. M t c t đi n hình đ p Nalan – Trung Qu c ............................... 25
TU
2

T
2
U

T
2
U

TU
2

T
2
U

TU
2

T
2
U

TU
2

T
2
U

TU
2

T
2
U

TU

2

T
2
U

TU
2

T
2
U

C a s khai báo lo i ph n t ...................................................... 51

Hình 2.9.
TU
2

T
2
U

Giao di n ANSYS xu t hi n khi m ph n m m ........................ 50

Hình 2.8.
TU
2

T

2
U

H t a đ t nhiên và ph n t chu n .......................................... 45

Hình 2.5.
TU
2

T
2
U

Ph n t l c di n 20 đi m nút ...................................................... 44

Hình 2.4.
TU
2

T
2
U

T a đ t nhiên c a ph n t 3 chi u .......................................... 44

Hình 2.3.
TU
2

T

2
U

S đ tính toán ............................................................................ 41

Hình 2.2.
TU
2

T
2
U

Các lo i ph n t .......................................................................... 34

Hình 2.1.
TU
2

TU
2

T
2
U

TU
2

T

2
U

Hình 2.10. C a s khai báo v t li u ............................................................. 51
TU
2

T
2
U

TU
2

T
2
U

Hình 2.11. C a s khai báo l c .................................................................... 52
TU
2

T
2
U

TU
2

T

2
U

Hình 2.12. C a s tính toán .......................................................................... 52
TU
2

T
2
U

TU
2

T
2
U

Hình 2.13. C a s bi u di n k t qu ............................................................ 53
TU
2

T
2
U

TU
2

H c viên: Nguy n H u C

T
2
U

ng

L p: Cao h c 17C1


5
Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

Hình 2.14. C a s k t thúc làm vi c và thoát ANSYS ................................ 53
TU
2

T
2
U

T
2
U

TU
2

T
2
U

TU
2

T
2
U

TU
2

Hình 3.4.
TU
2

T
2
U

M t c t tính toán N4-N4 vai đ p ................................................ 60

Hình 3.3.
TU
2

T
2

U

M t b ng t ng th công trình th y đi n Tuyên Quang .............. 55

Hình 3.2.
TU
2

T
2
U

V trí công trình th y đi n Tuyên Quang ................................... 55

Hình 3.1.
TU
2

TU
2

T
2
U

Mô hình tính toán trong ANSYS ................................................ 60

T
2
U

TU
2

T
2
U

Bi n d ng theo ph

ng X – S x (TH1) ........................................ 63

Bi n d ng theo ph

ng Y – S y (TH1) ........................................ 63

ng su t theo ph

ng X - σ x (TH1) .......................................... 64

ng su t theo ph

ng Y - σ y (TH1) .......................................... 64

Bi n d ng theo ph

ng X - S x (TH2) ........................................ 65

Hình 3.10. Bi n d ng theo ph

ng Y - S y (TH2) ....................................... 65

Hình 3.5.
TU
2

T
2
U

TU
2

Hình 3.6.
TU
2

T
2
U

TU
2

Hình 3.7.
TU
2

T
2

U

TU
2

Hình 3.8.
TU
2

T
2
U

TU
2

Hình 3.9.
TU
2

TU
2

T
2
U

TU
2

T
2
U

Hình 3.11.
TU
2

T
2
U

Hình 3.12.
TU
2

T
2
U

TU
2

TU
2

TU
2

U

R

RU

U
R

U
R

U
R

T
2
U

RU

RU

T
2
U

T
2
U

RU

T
2
U

U
R

RU

U
R

T
2
U

RU

T
2
U

ng su t theo ph

ng X - σ x (TH2) .......................................... 66

ng su t theo ph

ng Y - σ y (TH2) .......................................... 66

U
R

U
R

RU

T
2
U

RU

T
2
U

Hình 3.13. Bi n d ng theo ph

ng X - S x (TH3) ........................................ 67

Hình 3.14. Bi n d ng theo ph

ng Y - S y (TH3) ........................................ 68

TU
2

TU
2

T
2
U

T
2
U

Hình 3.15.
TU
2

T
2
U

Hình 3.16.
TU
2

T
2
U

TU
2

TU
2

TU
2

TU
2

U
R

U
R

RU

T
2
U

RU

T
2
U

ng su t theo ph

ng X - σ x (TH3) .......................................... 69

ng su t theo ph

ng Y - σ y (TH3) .......................................... 70

U
R

U
R

RU

T
2
U

RU

T
2
U

Hình 3.17. Bi n d ng theo ph

ng X - S x (TH4) ........................................ 71

Hình 3.18. Bi n d ng theo ph

ng Y - S y (TH4) ........................................ 72

TU
2

TU
2

T
2
U

T
2
U

Hình 3.19.
TU
2

T
2
U

Hình 3.20.
TU
2

T
2
U

TU
2

TU
2

TU
2

TU
2

U
R

U
R

RU

T
2
U

RU

T
2
U

ng su t theo ph

ng X - σ x (TH4) .......................................... 73

ng su t theo ph

ng Y - σ y (TH4) .......................................... 74

H c viên: Nguy n H u C

ng

U
R

U
R

RU

RU

T
2
U

T
2
U

L p: Cao h c 17C1


6
Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu
TH NG K C C B NG BI U

B ng 1.1.
TU
2

T
2
U

B ng 1.2.
TU
2

T
2
U

B ng 1.3.
TU
2

T
2
U

B ng 1.4.
TU
2

T
2
U

B ng 3.1.
TU
2

T
2
U

B ng 3.2.
TU
2

T
2
U

B ng 3.3.
TU

2

T
2
U

B ng 3.4.
TU
2

T
2
U

B ng 3.5.
TU
2

T
2
U

TU
2

p b n m t bê tông trên th gi i cao trên 100m ...................... 11
T
2
U

C p công trình theo chi u cao đ p và tính ch t n n ................... 22
TU
2

T
2
U

S c kháng nén c a v t li u đá ng v i chi u cao đ p................ 27
TU
2

T
2
U

H s m m hoá cho phép c a v t li u đá ................................... 27
TU
2

T
2
U

T n su t dòng ch y l n nh t và nh nh t ................................... 56
TU
2

T
2

U

Thông s chính c a công trình ................................................... 57
TU
2

T
2
U

Ch tiêu c lý c a kh i đá n n .................................................... 61
TU
2

T
2
U

Ch tiêu c lý c a đ i phong hoá hoàn toàn ............................... 61
TU
2

T
2
U

Ch tiêu c lý c a bê tông b n m t, b n chân, t
TU
2

H c viên: Nguy n H u C

ng

ng ch ng th m....62
T
2
U

L p: Cao h c 17C1


7
Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

M
U

U

tài:

I. Tính c p thi t c a đ tài
p đá đ b n m t bêtông (CFRD) hi n nay đang đ

c công nh n trên

toàn th gi i là 1 lo i đ p khá kinh t . Trung bình, t ng th i gian xây d ng

CFRD so v i th i gian xây d ng đ p đ t đá là ít h n kho ng 1 n m. Th i gian
xây d ng ng n h n giúp gi m thi u ph n l n chi phí xây d ng và khi n các
d án th y đi n mang l i hi u qu kinh t cao h n.
H u nh t t c CFRD đ
trong n

c và

n

c xây d ng trên n n đá. Nh ng trên th c t

c ngoài, v trí xây d ng công trình trên n n đá không ph i

lúc nào c ng có th l a ch n đ

c. Trong tr

ng h p t ng đá n m d

n u bóc h t l p đ t thì ph i th c hi n m t kh i l

i sâu,

ng đào r t l n, r t t n kém.

Lu n v n s đ c p t i gi i pháp thích h p đ xây d ng đ p CFRD trên n n
đ t. M t khác phân tích tr ng thái ng su t bi n d ng c a đ p và ph n t
bê tông ch ng th m d

i n n đ t. T nh ng k t qu nghiên c u đ t đ

ng
cs

đ a ra s li u ph c v công tác thi t k .
II. M c đích c a

tài

xu t gi i pháp phù h p xây d ng đ p đá đ b n m t bêtông trong
tr

ng h p t i v trí tuy n đ p có t ng đ t dày trên n n đá.
S d ng ph

ng pháp ph n t h u h n (PTHH) phân tích ng su t –

bi n d ng c a đ p đá đ b n m t bêtông và t

ng ch ng th m đ t trong t ng

đ t.
III. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u

Ph m vi nghiên c u
Nghiên c u tính toán tr ng thái ng su t - bi n d ng c a đ p đá đ b n
m t bêtông trên n n đ t và t

H c viên: Nguy n H u C

ng ch ng th m đ t trong t ng đ t.

ng

L p: Cao h c 17C1


8
Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

Cách ti p c n và Ph

ng pháp nghiên c u

- Thu th p tài li u, tìm hi u v c u t o và công n ng c a các b ph n
k t c u đ p.
- S d ng ph

ng pháp PTHH và ph n m m s n có đ phân tích tr ng

thái ng su t – bi n d ng c a đ p và n n.
IV. K t qu d ki n đ t đ

c

- L p mô hình tính toán theo thu t toán c a ph
- Xác đ nh tr ng thái

ng pháp PTHH.

S – BD c a đ p đá đ b n m t bêtông và t

ng

bê tông ch ng th m.
Ý ngh a c a luân v n
- K t qu đ tài có th s d ng làm tài li u tham kh o tính toán thi t k
đ p đá đ b n m t bê tông cho các công trình th y l i - th y đi n.

H c viên: Nguy n H u C

ng

L p: Cao h c 17C1


9
Lu n v n th c s
CH

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

NG 1: T NG QUAN V

P Á

B N M T BÊ TÔNG

1.1. L ch s phát tri n đ p đá đ b n m t bê tông (CFRD)
1.1.1. Gi i thi u v đ p đá đ b n m t bêtông (CFRD)
pđ

c xây d ng ngang lòng sông đ ch n dòng, dâng n

ch a. Các h ch a hình thành sau các con đ p dùng đ ch a n
m c đích: cung c p n

c thành h

c ph c v các

c thu l i, thu đi n, đi u ti t l và du l ch.

Vi c xây d ng m t đ p dâng là vi c h t s c ph c t p và ph thu c r t
nhi u y u t nh : đi u ki n đ a hình đ a ch t, nhu c u n
c a qu c gia và các y u t

nh h

ng đ n môi tr

c, ngu n kinh phí

ng dân sinh kinh t .

p đá đ b n m t bê tông (CFRD) là lo i đ p có thân đ p đ
ch y u b ng v t li u đá đ
đ

c đ m ch t. Sau đó, m t t m bê tông c t thép

c xây d ng t i b m t th

bê tông s truy n áp l c n

cđ p

ng l u đ p v i tác d ng ch ng th m. B n m t
c th

ng l u cho vùng đ t đá thân đ p và cu i

cùng là vùng n n đ p.
V i t m b n m t bê tông, kh n ng ch ng th m c a đ p t
mái d c th

ng đ i t t,

ng, h l u xo i đ m b o cho s an toàn n đ nh đ p. Ngay c khi

s rò r xu t hi n, các đ p này c ng không d dàng s p đ . M t khác do
CFRD có móng r ng nên ng su t đáy móng nh h n so v i đ p bê tông có
cùng chi u cao. Do v y CFRD đ

c xem là an toàn và kinh t , đ c bi t là có

l i v m t thi công so v i các lo i đ p khác vì h u nh không ph thu c vào
th i ti t.
1.1.2. L ch s phát tri n
p đá đ b n m t bê tông đ

c mô t b i Galloway (1939), h i đ p

l n th gi i (1989a), Cooke (1984, 1993, 1999, 2000) và Regan (1997).
CFRD đ u tiên đ
b

c xây d ng

California - M vào n m 1965, là

c c i ti n t vi c xây d ng đ p đá đ b n m t b ng g đ

H c viên: Nguy n H u C

ng

c xây d ng vào

L p: Cao h c 17C1


10
Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

đ u nh ng n m 1950. Trong nh ng n m 1940, CFRD và đ p đá đ lõi đ t b t
đ u phát tri n. Tuy nhiên, chúng b t m d ng xây d ng vì các thi t b đ m l n
không đ m b o đ
ra hi n t

c h s đ m cho phép d n đ n thân đ p bi n d ng l n gây

ng th m qua thân đ p. V i vi c s d ng lo i đ m rung, m t giai

đo n m i c a CFRD xu t hi n và nó phát tri n nhanh chóng vào nh ng n m
1970.

ng d ng c a lo i đ p tiên ti n này đ

và Nam M v i h n 20 đ p đ

c áp d ng r t nhanh

Australia

c xây d ng.

Nh ng ti n b trong vi c thi t k và xây d ng đ p đã đ t đ

c nhi u

thành tích đáng k và ngày càng hoàn thi n h n. N m 1966 M đã xây d ng
thành công đ p New Exchequer cao 150m dùng k t h p l n ép t ng m ng.

Tuy nhiên v n còn b bi n d ng l n, d n đ n hi n t

ng th m th u.

ây là

con đ p cu i cùng trong th i k quá đ .
N m 1971, vi c xây d ng thành công đ p Cethana c a Úc vào 110m đã
đ t n n móng k thu t cho các đ p CFRD sau này. Qua các con đ p l n đ

c

xây d ng thành công nh : Foz do Areia – Brazil cao 160m n m 1980,
Salvajina – Columbia cao 148m n m 1985, Aguamilpa – Mêhicô cao 187m
n m 1993 vi c thi t k và thi công đ p CFRD ngày càng hoàn thi n h n, quy
mô công trình ngày càng l n h n. CFRD ngày nay đ

c xây d ng kh p n i

trên th gi i vì tính n đ nh, s d ng v t li u t i ch , thi công t

ng đ i đ n

gi n, không ph thu c vào th i ti t, ti t ki m, thích h p v i nhi u lo i đ a
hình - đ a ch t, v n hành an toàn và d s a ch a.
p đá đ b n m t bê tông c a Trung Qu c b t đ u t n m 1985. So
v i các n

c đi đ u trong l nh v c xây d ng đ p đá đ b n m t bê tông,

Trung Qu c b t đ u ch m h n nh ng phát tri n nhanh và m nh h n các n

c

trên th gi i. Ch trong vòng 10 n m đã ph bi n ra toàn qu c. Theo th ng kê
ch a đ y đ n m 2004 Trung Qu c đã xây d ng đ

c kho ng 150 đ p đá đ

b n m t bê tông cao h n 30m, trong đó có 37 đ p cao trên 100m.

H c viên: Nguy n H u C

ng

L p: Cao h c 17C1


11
Lu n v n th c s
B ng 1.1.

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu
p b n m t bê tông trên th gi i cao trên 100m

(International Water Power & Dam Construction - Materon, Bayardo)
Tên đ p

Qu c gia

N m hoàn thành

Chi u cao (m)

1

Segredo

Brazil

1991

145

1

Aguamilpa

Mexico

1993

187

2

Alto Anchicaya

Colombia

1974

140

3

Ancoa

Chile

2010

115

4

Antamina

Peru

2002

109

5

Atasu

Turkey

2002

122

6

Baishuikeng

China

2005

101

7

Baixi

China

2001

124

8

Baiyun

China

1998

120

9

Bajiaohe

China

2003

115.3

10

Barra Grande

Brazil

2005

194

11

Bastonia

Romania

1997

110

12

Batang Ai, Sarawak

Malaysia

1985

110

13

Campos Novos

Brazil

2006

200

14

Cethana

Australia

1971

110

15

Chaishitan

China

2000

103

16

Chuza

Colombia

1978

135

17

Cirata

Indonesia

1987

125

18

Dchar El Oued

Morocco

2001

101

19

Dim

Turkey

2001

135

20

Dongba

China

2007

105

21

Eping

China

2005

124.3

STT

H c viên: Nguy n H u C

ng

L p: Cao h c 17C1


12
Lu n v n th c s
22

Ercado

23

Fortuna (Raised)

24

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu
Colombia

2004

120

Panama

1994

105

Foz do Areia

Brazil

1980

160

25

Gaotang

China

1999

111

26

Golillas

Colombia

1978

125

27

Gongboixia

China

2007

130

28

Gudongkou

China

2000

120

29

Heiquan

China

2000

124

30

Hongjiadu

China

2007

182

31

Ita

Brazil

1999

125

32

Itapebi

Brazil

2003

120

33

Jilingtai

China

2007

152

34

Jiudianxia

China

2008

137

35

Khao Laem

Thailand

1984

130

36

Koman

Albania

1986

133

37

Kurtun

Turkey

2001

133

38

Liyutang

China

2007

105

39

Longshou II

China

2004

147

40

Machadinho

Brazil

2002

125

41

Mazar

Ecuador

2010

166

42

Messochora

Greece

1994

135

43

Mironi

Pakistan

2005

127

44

Murchison

Australia

1982

93

45

Nalan

China

2007

109

46

Nam Ngum 3

Laos

2005

220

H c viên: Nguy n H u C

ng

L p: Cao h c 17C1


13
Lu n v n th c s
47

Narmashir

48

Neveri Turimiquire

49

New Exchequer

50

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

Iran

2008

115

Venezuela

1981

115

US

1966

150

Pai Quere

Brazil

2008

150

51

Panshitou

China

2005

101

52

Paradela

Portugal

1955

112

53

Pecineagu

Romania

1984

105

54

Porce III

Colombia

2010

145

55

Potrerillos

Argentina

2004

116

56

Rama

Yugoslavia

1967

110

57

Reece

Australia

1986

122

58

Salvajina

Colombia

1983

148

59

Segredo

Brazil

1991

145

60

Shiroro

Nigeria

1984

130

61

Tianshengqiao

China

1997

180

62

Xingo

Brazil

1994

150

H c viên: Nguy n H u C

ng

L p: Cao h c 17C1


14
Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

Hình 1.1.

p Kárahnjúkar (Iceland), cao 196m

p El Cajon (Mexico), cao 188m

Hình 1.2.

H c viên: Nguy n H u C

ng

L p: Cao h c 17C1


15
Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

Hình 1.3.

Hình 1.4.

H c viên: Nguy n H u C

p Santa Juana (Chile), cao 103m

p Cirata (Indonesia), cao 125m - 1987

ng

L p: Cao h c 17C1


16
Lu n v n th c s

Hình 1.5.

H c viên: Nguy n H u C

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

p Shuibuya (Trung Qu c), cao 233m

ng

L p: Cao h c 17C1


17

Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

Hình 1.6.

p Zipingpu – Trung Qu c, cao 156m

( ã đ ng v ng trong tr n đ ng đ t c p 8 ngày 12/5/2008
khi ch cách tâm ch n Vân Xuyên, t nh T Xuyên, Trung Qu c 17km)
1.1.3. Tình hình ng d ng đ p b n m t bê tông t i Vi t Nam
Vi t Nam, đ p đá đ b n m t bê tông đã b

cđ uđ

c áp d ng vào

m t s công trình. L n đ u tiên đã áp d ng vào công trình đ p chính c a công
trình thu đi n Tuyên Quang (Na Hang) cao 92m, sau đó là đ p Rào Quán
t nh Qu ng Tr cao 78m và đ p chính c a công trình thu l i thu đi n C a
t t nh Thanh Hoá cao 117m.
p đá đ b n m t bê tông ch ng th m là m t lo i hình đ p đá đ m i
đ

c đ a vào n

c ta. Tuy nhiên nó đang d n t ng b

c ch ng minh đ

c

tính u vi t c a nó so v i các lo i đ p khác nh t là v i lo i đ p cao. V i công
ngh và trang thi t b thi công ngày càng hi n đ i, các khó kh n phát sinh
trong quá trình thi công đ p đá b n m t bê tông ch ng th m s gi m b t nhi u
và vi c xây d ng lo i hình đ p này s ngày càng phát tri n
H c viên: Nguy n H u C

ng

n

c ta.

L p: Cao h c 17C1


18
Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

M t s công trình đ p đá đ b n m t bê tông đã đ

c xây d ng n

c ta:

- Công trình thu đi n Tuyên Quang:
+ Chi u dài đ nh đ p

:

717,90m

+ Chi u cao đ p l n nh t

:

92,20m

+ Chi u r ng đ nh đ p

:

10,00m

:

36,00m

:

2,245 t m3

+ S t máy

:

3t

+ Công su t thi t k

:

342 MW

+ Th i gian thi công

:

5n m

+ Kh i l

:

950,10 m3

:

15,10 T

+M cn

c dâng trung bình

+ Dung tích h ch a n

c

ng bêtông

+ L p đ t thi t b
- Công trình thu đi n C a
+ Cao trình đ nh đ p

P

P

t:
:

121,30 m

+ Cao trình đ nh t ng ch n sóng :

23,50 m

+ Chi u cao đ p l n nh t

:

117,00 m

+ Th i gian thi công

:

2004 - 2009

+ T ng v n đ u t

:

547 t đ ng

- Công trình thu đi n Rào Quán:
+ Chi u dài d p

:

540,00 m

+ Chi u cao đ p l n nh t

:

75,00 m

+ Cao trình đ nh đ p

:

121,30 m

ng :

480,00 m

+M cn

c dâng bình th

+ Dung tích h ch a

:

141,00 tri u m3

+ S t máy

:

2t

+ Công su t thi t k

:

64 MW

+ Doanh thu hàng n m

:

150-200 t đ ng

H c viên: Nguy n H u C

ng

L p: Cao h c 17C1


19
Lu n v n th c s

Hình 1.7. Mái th

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

ng l u đ p b n m t bêtông Tuyên Quang

Hình 1.8. Thi công b n m t đ p Tuyên Quang

Hình 1.9. M t c t ngang đi n hình đo n lòng sông - C a

H c viên: Nguy n H u C

ng

t

L p: Cao h c 17C1


20
Lu n v n th c s

Chuyờn ngnh: Xõy d ng cụng trỡnh thu

Th

Hỡnh 1.10.

ng l u p Ro Quỏn

1.2. T ng quan v p ỏ bờ tụng b n m t (CFRD)
1.2.1. Phõn lo i p CFRD
Hi n nay p CFRD ch a cú nhi u lo i, nhỡn chung vi c phõn lo i
th

ng

c d a vo cỏc tiờu chớ sau:

1.2.1.1. Phõn lo i theo v t li u p p
D a vo v t li u dựng p p l ỏ c ng hay cu i s i m ng

i ta

phõn thnh 2 lo i l:
p ỏ b n m t cú thõn p
th

ng

c p b ng ỏ c ng, lo i p ny

c phõn vựng v t li u trong m t c t ngang nh hỡnh 1.11.
11
8

3
5

a
6
2
1

9

7
10

4

1 (IA). Tầng phủ thượng lưu
2 (IB). Vùng gia trọnng
3 (2A). Vùng tầng đệm
4 (2B). Vùng tầng đệm đặc biệt
5 (3A). Vùng quá độ
6 (3B). Vùng thân đập chính

Hỡnh 1.11.

7 (3C). Vùng đá đổ hạ lưu

8 (3D). Bảo vệ mái hạ lưu
9. Vùng có thể biến động giữa vùng 6 và vùng 7
(dạng tam giác - góc ở đỉnh tuỳ thuộc vào vật liệu và chiều cao đập)
10 (3E). Vùng đá thải (thoát nước chân đập)
11. Bản mặt bê tông

M t c t ngang thõn p p b ng ỏ c ng

H c viờn: Nguy n H u C

ng

L p: Cao h c 17C1


21
Lu n v n th c s

Chuyờn ngnh: Xõy d ng cụng trỡnh thu

p ỏ b n m t cú thõn p
th

ng

c p b ng cu i s i, lo i p ny

c phõn vựng v t li u trong m t c t ngang nh hỡnh 1.12.
p ỏ b n m t bờ tụng thõn p b ng ỏ c ng th

p th

ng cú h s mỏi

ng, h l u (1:1,0ữ1:1,4) nh h n so v i h s mỏi c a thõn p b ng

cu i s i ( 1:1,5ữ1:1,6). Tuy nhiờn thõn p p b ng cu i s i t n d ng

c

nhi u h n v t li u o t múng cụng trỡnh ho c khai thỏc v i giỏ thnh r
h n.
11
8

3
5

10

6
7

6

9

2
12
1

4

1 (IA). Tầng phủ thượng lưu
2 (IB). Vùng gia trọnng
3 (2A). Vùng tầng đệm
4 (2B). Vùng tầng đệm đặc biệt
5 (3A). Vùng quá độ
6 (3B). Vùng thân đập chính (cuội sỏi)

Hỡnh 1.12.

7 (3C). Vùng đá đổ hạ lưu (cuội sỏi)
8 (3D). Bảo vệ mái hạ lưu
9 (3E). Đống đá tiêu nước hạ lưu
10 (3F). Vùng tiêu nước
11. Bản mặt bê tông
12 . Tầng phủ nền đập

M t c t ngang thõn p p b ng cu i s i

1.2.1.2. Phõn lo i theo chi u cao
Theo chi u cao p, tiờu chu n thi t k p t ỏ ki u m nộn (SDJ
218 84) c a Trung Qu c ó phõn thnh 3 lo i:
p th p: chi u cao p H < 30m
p v a: chi u cao p H t 30 ữ 70 m
p cao: chi u cao p H > 70m
õy chi u cao p

c tớnh t nh p n v trớ sõu nh t c a n n

sau khi ó d n s ch h múng.

H c viờn: Nguy n H u C

ng

L p: Cao h c 17C1


22
Lu n v n th c s

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

1.2.1.3. Phân lo i theo c p công trình
Theo tiêu chu n xây d ng Vi t Nam ( TCXDVN 285:2002) thì chi u
cao đ p đ t đá đ

c xác đ nh nh

b ng 1.2.

B ng 1.2. C p công trình theo chi u cao đ p và tính ch t n n
Lo i công trình

C p thi t k

Lo i đ t n n

p v t li u đ t, đá có
chi u cao l n nh t (m)

I

II

III

IV

V

A

>100

70÷ 100

25÷70

10÷25

≤ 10

B

> 75

35÷ 75

15÷35

8÷ 15

≤8

C

> 50

25÷ 50

15÷25

8÷ 15

≤8

t n n chia thành 3 nhóm đi n hình:
Nhóm A: N n là đá
Nhóm B: N n là đ t cát, đ t h t thô, đ t sét
Nhóm C: N n là đ t sét bão hoà n

c

tr ng thái c ng, n a c ng

tr ng thái d o.

Chi u cao đ p t m t đ p đ n v trí n n th p nh t sau khi d n s ch móng.
Nh n xét: Vì đ p đá đ h u nh ch xây d ng trên n n đá (yêu c u n n cao
U

U

h n đ p đ t) do v y c ng có th hi u đ p c p I, II là đ p cao, đ p c p III là
lo i v a, đ p c p IV, V là đ p th p.
1.2.2. C u t o các b ph n c a đ p CFRD
p CFRD có c u t o chính là kh i đá c p ph i đ p, đ m nén
đ p và b n bê tông c t thép mác cao ph trên b m t mái th
n

c th m qua đ p. Kh i đá đ p c ng đ

nh nh ng đ p đá đ thông th

thân

ng l u đ ng n

c chia làm nhi u vùng khác nhau

ng tùy thu c vào các lo i đá dùng trong thân

đ p. Ph n ti p giáp gi a b n m t bê tông và kh i đá đ p là l p đ m (dày t
2m đ n 3m) và l p chuy n ti p (dày 4m). M t c t ngang đi n hình c a đ p
CFRD đ

c bi u di n trong hình 1.13.

H c viên: Nguy n H u C

ng

L p: Cao h c 17C1


23
Lu n v n th c s

Hình 1.13.

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

M t c t ngang đi n hình c a CFRD

á đ p trong thân đ p th
đ p th

ng đ

c phân thành hai kh i chính: kh i đá

ng l u và kh i đá đ p h l u. Kh i đá đ p th

c u k thu t cao h n kh i đá đ p h l u, c th là c
h n 30MPa cho kh i th

ng l u đòi h i yêu

ng đ kháng nén l n

ng l u, còn kh i h l u ch yêu c u b ng ho c nh

h n 30 MPa, có n i đã dùng kh i đá đ p h l u có c
Mpa v i đi u ki n n m trên m c n

ng đ kháng nén 10

c h l u. Ph m vi ti p giáp hai kh i đá

này có th thay đ i tùy thu c tính ch t c a t ng công trình: chi u cao đ p, v t
li u đ p đ p, đi u ki n n n ..vv.. Ph n chân h l u đ p có th b trí kh i đá
đ có kích th

c l n h n trong thân đ p đ t ng kh n ng n đ nh cho đ p.

B n m t bê tông có tác d ng ch ng th m cho đ p và đ

c liên k t v i

n n qua b n chân. T i đi m ti p giáp gi a b n m t và b n chân đ

c b trí

kh p n i biên h.1.14a đ m b o ng n dòng th m khi có chuy n d ch gi a b n
m t và b n chân. B n m t c ng đ

c chia làm nhi u t m n i v i nhau b ng

kh p n i d c v i c u t o c n thi t đ đ m b o không phát sinh dòng th m t
th

ng l u v h l u khi có s chuy n d ch khác nhau gi a các t m b n m t.

Do b n m t

vùng vai đ p ch u kéo còn b n m t

H c viên: Nguy n H u C

ng

vùng gi a ch u nén theo
L p: Cao h c 17C1


24
Lu n v n th c s
ph

Chuyờn ngnh: Xõy d ng cụng trỡnh thu

ng tr c p, nờn kh p n i d c c ng

c chia lm kh p n i ch u kộo

(h.1.14b) v kh p n i ch u nộn (h.1.14c).
2
4

5

3

1

1. Bản chân
2. Bản mặt
3. Khớp nối

4. Vùng tầng đệm
5. Vùng tầng đệm đặc biệt

(a)

(b)

(c)
Hỡnh 1.14.

C u t o chi ti t chõn th

ng l u p

t ng an ton v th m cho khu v c ti p giỏp gi a b n m t v b n
chõn, ng

i ta b trớ m t t ng m c bi t ngay sau h l u b n chõn. T ng

m ny

c c u t o t cỏt cu i s i ho c ỏ xay v

tiờu chu n c a l p m d

c m n n ch t nh

i b n m t, nú cũn cú tỏc d ng nh m t l p l c khi

cú s c h h ng c a kh p n i gi a b n m t v b n chõn.
1.2.3.

i u ki n xõy d ng p CFRD
V c b n, i u ki n xõy d ng p CFRD c ng t

thụng th

ng.

ng t nh p ỏ

p CFRD ũi h i ph i th c hi n m t kh i l

ng cụng tỏc

t ỏ l n bao g m: khai thỏc, v n chuy n, p v t li u vo thõn p.

c bi t

i v i p cao thỡ t i tr ng truy n xu ng n n khỏ l n, nờn ũi h i n n ph i
cú b n v ớt bi n d ng. So v i p bờ tụng v p t, p CFRD cú yờu
c u n n khụng cao. Tuy v y, ph n l n cỏc p ó
H c viờn: Nguy n H u C

ng

c xõy d ng cho n hi n
L p: Cao h c 17C1


25
Lu n v n th c s
nay v n đ

Chuyên ngành: Xây d ng công trình thu

c ch n đ t trên n n đá IIB ho c IIA, m t s đ p đ

c ch n đ t

trên n n đá IB.
C ng c n nói thêm là, m t s ít đ p CFRD c ng đã đ
trí có t ng ph khá dày, ví d đ p Na Lan
Toulnustouc

c xây d ng

v

Trung Qu c (cao 109m), đ p

Canada (cao 75m), đ p Reece c a Áo (cao 122m). Trong tình

hu ng này, đ ch n dòng th m qua t ng ph ph i làm m t t
dày n i b n chân v i t ng đá n m d

Hình 1.15.

ng bê tông đ

i t ng ph (Xem hình 1.15).

M t c t đi n hình đ p Nalan – Trung Qu c

1.2.4. V t li u xây d ng đ p
Tr

c h t ph i có đ v t li u đ đ p các kh i cho thân đ p nh : đá, đ t

làm lõi, cát, s i l c (có th t n d ng đ t đào móng) ..vv.. th

ng thì v n ph i

tính toán thông qua lu n ch ng hi u qu kinh t và tài chính.
1.2.4.1. V t li u làm l p đ m và vùng chuy n ti p
L p đ m th
nghi m, th

ng có chi u dày không đ i và đ

c ch n theo kinh

ng không nh h n 3m. L p chuy n ti p có chi u dày không đ i

t 3 ÷ 4m. Khi thi công, l p đ m và l p chuy n ti p th
đ ng th i, chi u cao c a l p đ th
đá đ c a kh i đá th

ng đ

c thi công

ng l y b ng n a chi u chi u cao c a l p

ng l u.

H c viên: Nguy n H u C

ng

L p: Cao h c 17C1