NGHIÊN CỨU KÍCH THƯỚC CHÂN KHAY HỢP LÝ CHO HỒ CHỨA NƯỚC MỸ LÂM, TỈNH PHÚ YÊN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRUỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
______________________________
P

NGUYỄN TUẤN KHẢI

NGHIÊN CỨU KÍCH THƯỚC CHÂN KHAY
HỢP LÝ CHO HỒ CHỨA NƯỚC MỸ LÂM,
TỈNH PHÚ YÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI – 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRUỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
____________________________
P

NGUYỄN TUẤN KHẢI

NGHIÊN CỨU KÍCH THƯỚC CHÂN KHAY
HỢP LÝ CHO HỒ CHỨA NƯỚC MỸ LÂM,

TỈNH PHÚ YÊN

Chuyên nghành: Xây dựng công trình thủy
Mã số:
60 – 58 – 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. NGUYỄN QUANG HÙNG

HÀ NỘI – 2011


LỜI CẢM ƠN
Luận văn “Nghiên cứu kích thước chân khay hợp lý cho hồ chứa nước Mỹ
Lâm, tỉnh Phú Yên” được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô
giáo, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình.
Có được thành quả này là nhờ sự truyền đạt kiến thức của các thầy, cô giáo
trực tiếp giảng dạy và công tác tại Trường Đại học Thủy lợi trong suốt thời gian tác
giả học tập tại trường.
Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo Trường Đại
học Thủy lợi trong thời gian học tập tại đây, sự quan tâm giúp đỡ của lãnh đạo
Công ty tư vấn và chuyển giao công nghệ - Trường Đại học Thủy lợi, lãnh đạo Sở
Nông nghiệp và PTNT Hà Nội, gia đình, bạn bè đồng nghiệp trong công tác và học
tập để tác giả hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giảng viên PGS.TS. Nguyễn Quang
Hùng đã tận tình hướng dẫn và cung cấp các tài liệu cần thiết cho luận văn này.
Hà Nội ngày 05 tháng 3 năm 2011
Tác giả: Nguyễn Tuấn Khải

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


1

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU

9

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

9

2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

9

3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

9

3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

9

3.2. Phương pháp nghiên cứu

10

4. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC

10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

11

1.1. TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở VIỆT NAM

11

1.1.1. Sự phát triển hồ đập ở Việt Nam

11

1.1.2. Đập vật liệu địa phương ở Việt Nam

12

1.2. NHỮNG VẤN ĐỀ KỸ THUẬT TRONG XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG

16

1.2.1. Tính chất làm việc của đập đất - đá

16

1.2.2. Phân loại đập vật liệu địa phương

17

1.2.2.1. Phân loại theo chiều cao cột nước thực tế

17

1.2.2.2. Phân loại theo phương pháp thi công

18

1.2.2.3. Phân loại theo kết cấu mặt cắt ngang

18

1.2.2.4. Phân loại theo thiết bị chống thấm ở nền đập

18

1.2.3. Chọn loại đập

19

1.3. TÁC DỤNG CỦA DÒNG THẤM TRONG ĐẬP VÀ NỀN VÀ TÁC HẠI CỦA CHÚNG

21

1.3.1. Đặc điểm địa chất của nền đập ở Việt Nam

21

1.3.1.1. Đất aluvi

21

1.3.1.2. Đất sườn tàn tích và tàn tích trên nền đá bazan

21

1.3.1.3. Đất trên nền đá phun trào (đaxit, biolit, andnezit...)

22

1.3.1.4. Đất trên nền đá biến chất (Gơnai)

22

1.3.1.5. Đất trên nền đá xâm nhập sâu (Granit, Granodiorit)

23

1.3.1.6. Đất bồi tích lòng suối (cuội, sỏi, lẫn đất sét...)

23

1.3.2. Khái quát các vấn đề về sự cố gây hư hỏng đập do thấm

23

1.3.2.1. Các tài liệu quan trọng cần xem xét khi đánh giá an toàn đập

23

1.3.2.2. Đặc điểm làm việc của đập

23

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


2

1.3.2.3. Đặc điểm về sự cố của đập đất

24

1.3.2.4. Các dạng sự cố về đập đất

25

1.3.2.5. Một số sự cố đập đã xảy ra ở Việt Nam

27

1.4. CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG THẤM VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM

28

1.4.1. Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng và sân phủ

28

1.4.2. Giải pháp chống thấm bằng tường răng kết hợp lõi giữa

30

1.4.3. Giải pháp chống thấm bằng khoan phụt vữa xi măng

32

1.4.4. Giải pháp chống thấm bằng cọc xi măng - đất

33

1.4.5. Giải pháp chống thấm bằng tường hào bentonite

36

1.5. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN BIỆN PHÁP CHỐNG THẤM CHO HỒ CHỨA MỸ LÂM

39

1.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

42

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

44

2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH THẤM

44

2.1.1. Sơ lược lịch sử phát triển của lí thuyết thấm

44

2.1.2. Nội dung các phương pháp nghiên cứu phân tích thấm

46

2.1.2.1. Các phương pháp nghiên cứu thấm không ổn định

46

2.1.2.2. Cơ sở lý thuyết phương trình vi phân thấm không ổn định

51

2.1.2.3. PTVP cơ bản của dòng thấm không ổn định cho đất bão hòa

52

2.1.2.4. Giải bài toán thấm theo phương pháp phần tử hữu hạn

55

2.1.3. Tình hình nghiên cứu thấm ở nước ngoài và ở Việt Nam

56

2.2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ PHẦN MỀM DÙNG
TRONG NGHIÊN CỨU

58

2.2.1. Phân tích lựa chọn phương pháp tính toán

58

2.2.2. Phần mềm sử dụng trong nghiên cứu

59

2.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG PHÂN TÍCH
TÍNH TOÁN THẤM ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG

60

2.3.1. Cơ sở lý luận của phương pháp phần tử hữu hạn

60

2.3.2. Nội dung phương pháp phần tử hữu hạn

61

2.3.3. Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải các bài toán thấm

62

2.3.3.1. Phát biểu bài toán biến phân

62

2.3.3.2. Phát biểu bài toán thấm hai chiều theo phương pháp PTHH

65

2.3.3.3. Phát biểu bài toán thấm ba chiều theo phương pháp PTHH

72

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


3
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

74

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CHÂN KHAY
HỢP LÝ CHO HỒ CHỨA NƯỚC MỸ LÂM

75

3.1. GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH

75

3.1.1. Vị trí địa lý

75

3.1.2. Đặc điểm địa hình

76

3.1.2.1. Vùng lòng hồ và đầu mối

76

3.1.2.2. Khu tưới

77

3.1.3. Địa chất thuỷ văn, địa chất công trình

77

3.1.3.1. Địa chất thuỷ văn

77

3.1.3.2. Địa chất công trình tuyến đập

78

3.1.4. Các thông số kỹ thuật và quy mô công trình

81

3.1.4.1. Cấp công trình, các chỉ tiêu thiết kế

81

3.1.4.2. Các thông số kỹ thuật của công trình

81

3.2. NHỮNG VẤN ĐỀ AN TOÀN THẤM ĐẶT RA CHO HỒ CHỨA NƯỚC MỸ LÂM

83

3.3. SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN

85

3.3.1. Nhiệm vụ tính toán thấm

85

3.3.2. Các trường hợp tính thấm

85

3.3.3. Tính toán thấm của đập

86

3.3.3.1. Đặt vấn đề

86

3.3.3.2. Sơ lược về lý thuyết thấm trong đới bão hoà và đới không bão hoà

87

3.3.3.3. Điều kiện biên của mô hình tính

88

3.3.3.4. Các đặc trưng cơ lý dùng trong mô hình tính thấm

88

3.3.4. Kết quả tính toán thấm

89

3.3.4.1. Kết quả tính toán với m = 1,0.

89

3.3.4.2. Kết quả tính toán với m = 1,5.

94

3.3.4.3. Kết quả tính toán với m = 2,0.

99

3.3.4.4. Tổng hợp kết quả tính toán

104

3.4. PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN. ỨNG DỤNG XÁC
ĐỊNH KÍCH THƯỚC HỢP LÝ CỦA CHÂN KHAY

104

3.4.1. Phân tích và nhận xét kết quả tính toán

104

3.4.1.1. Quan hệ giữa lưu lượng thấm đơn vị (q) và kích thước chân khay

104

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy

4

3.4.1.2. Quan hệ giữa gradient thấm trung bình trong thân đập (J avr ) và
kích thước chân khay

107

3.4.1.3. Quan hệ giữa gradient thấm lớn nhất (J max ) và kích thước chân
khay

110

3.4.2. Ứng dụng xác định kích thước hợp lý của chân khay

110

3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

111

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

112

1. KẾT LUẬN

112

1.1. Các nội dung đạt được trong luận văn

112

1.2. Những tồn tại và hạn chế

113

2. KIẾN NGHỊ

113

R

R

Luận văn thạc sĩ

R

R

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


5

THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Thống kê một số đập đất, đập đá lớn ở Việt Nam

13

Bảng 1.2: Phân cấp đập theo chiều cao cột nước trước đập

17

Bảng 1.3: Bảng thống kê một số sự cố đập ở Việt Nam

27

Bảng 2.1: So sánh tương tự giữa các thông số của dòng thấm và dòng điện

49

Bảng 3.1: Các thông số kỹ thuật công trình đầu mối phương án chọn

81

Bảng 3.2: Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu dùng trong tính toán

88

Bảng 3.3: Kết quả các trường hợp tính toán

104

Bảng 3.4: Độ giảm (%) lưu lượng thấm đơn vị q khi gia tăng chiều sâu chân
khay xử lý nền h 1
R

R

104

Bảng 3.5: Độ giảm (%) lưu lượng thấm đơn vị q theo hệ số mái dốc của chân
khay m

105

Bảng 3.6: Độ giảm (%) gradient thấm thân đập Javr theo độ sâu chân khay h1

107

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


6

THỐNG KÊ CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Biểu đồ phân bố hồ chứa nước trên toàn quốc

12

Hình 1.2: Sơ đồ thấm qua đập có tường nghiêng + sân phủ

29

Hình 1.3: Sơ đồ thấm qua đập có tường lõi + chân răng

31

Hình 1.4: Kết cấu đập đất chống thấm qua nền bằng khoan phụt vữa xi măng

32

Hình 1.5: Mô tả quá trình thi công tạo tường chống thấm

35

Hình 1.6: Phạm vi ứng dụng hiệu quả của các loại công nghệ khoan phụt

36

Hình 1.7: Tường hào chống thấm bằng bentonite.

37

Hình 1.8: Thi công tường chống thấm bằng biện pháp đào hào trong dung dịch
bentonite hồ Dầu Tiếng

37

Hình 2.1: Xác minh thực nghiệm về Định luật thấm Darcy cho dòng thấm
nước qua đất không bão hòa (theo Chids và Collis - Goerge)

52

Hình 2.2: Dòng thấm đi qua phân tố đất

53

Hình 3.1: Bản đồ khu vực dự án hồ chứa nước Mỹ Lâm

76

Hình 3.2: Bố trí khối đắp thân đập, phân lớp địa chất của nền đập

86

Hình 3.3: Sơ đồ chia lưới phần tử và điều kiện biên của bài toán

86

Hình 3.4: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=1,0, h 1 =4,0m)

89

Hình 3.5: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 4,797*10-5 m3/s-m)

89

Hình 3.6: Đường đẳng gradient thấm (J max = 23,626)

89

R

P

R

R

P

P

P

R

Hình 3.7: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=1,0, h 1 =8,0m)

90

Hình 3.8: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 4,393*10-5 m3/s-m)

90

Hình 3.9: Đường đẳng gradient thấm (J max = 25,535)

90

R

P

R

R

P

P

P

R

Hình 3.10: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=1,0, h 1 =12,0m) 91
R

R

Hình 3.11: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 3,590*10-5 m3/s-m) 91
P

P

P

P

Hình 3.12: Đường đẳng gradient thấm (J max = 26,030)
R

91

R

Hình 3.13: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=1,0, h1 =16,0m) 91
R

R

Hình 3.14: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 2,790*10-5 m3/s-m) 92
P

P

P

P

Hình 3.15: Đường đẳng gradient thấm (J max = 28,723)
R

92

R

Hình 3.16: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=1,0, h 1 =20,0m) 93
R

R

Hình 3.17: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 1,917*10-5 m3/s-m) 93
P

Luận văn thạc sĩ

P

P

P

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


7

Hình 3.18: Đường đẳng gradient thấm (J max = 4,417)
R

93

R

Hình 3.19: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=1,5, h 1 =4,0m) 94
R

R

Hình 3.20: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 4,797*10-5 m3/s-m) 94
P

P

P

P

Hình 3.21: Đường đẳng gradient thấm (J max = 23,607)
R

94

R

Hình 3.22: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=1,5, h 1 =8,0m) 95
R

R

Hình 3.23: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 4,385*10-5 m3/s-m) 95
P

P

P

P

Hình 3.24: Đường đẳng gradient thấm (J max = 25,354)
R

95

R

Hình 3.25: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=1,5, h 1 =12,0m) 96
R

R

Hình 3.26: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 3,580*10-5 m3/s-m) 96
P

P

P

P

Hình 3.27: Đường đẳng gradient thấm (J max = 25,929)
R

96

R

Hình 3.28: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=1,5, h 1 =16,0m) 97
R

R

Hình 3.29: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 2,777*10-5 m3/s-m) 97
P

P

P

P

Hình 3.30: Đường đẳng gradient thấm (J max = 28,490)
R

97

R

Hình 3.31: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=1,5, h 1 =20,0m) 98
R

R

Hình 3.32: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 1,896*10-5 m3/s-m) 98
P

P

P

P

Hình 3.33: Đường đẳng gradient thấm (J max = 4,247)
R

98

R

Hình 3.34: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=2,0, h 1 =4,0m)
R

R

99

Hình 3.35: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 4,794*10-5 m3/s-m) 99
P

P

P

P

Hình 3.36: Đường đẳng gradient thấm (J max = 23,573)
R

99

R

Hình 3.37: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=2,0, h 1 =8,0m) 100
R

R

Hình 3.38: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 4,378*10-5 m3/s-m) 100
P

P

P

P

Hình 3.39: Đường đẳng gradient thấm (J max = 25,175)
R

100

R

Hình 3.40: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=2,0, h 1 =12,0m) 100
R

R

Hình 3.41: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 3,554*10-5 m3/s-m) 101
P

P

P

P

Hình 3.42: Đường đẳng gradient thấm (J max = 25,844)
R

101

R

Hình 3.43: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=2,0, h 1 =16,0m) 102
R

R

Hình 3.44: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 2,735*10-5 m3/s-m) 102
P

P

P

P

Hình 3.45: Đường đẳng gradient thấm (J max = 27,903)
R

102

R

Hình 3.46: Đường bão hòa và véc tơ dòng thấm dưới nền đập (m=2,0, h 1 =20,0m) 103
R

R

Hình 3.47: Lưu lượng thấm đơn vị trong thân và nền đập (q = 1,861*10-5 m3/s-m) 103
P

Hình 3.48: Đường đẳng gradient thấm (J max = 4,101)
R

Luận văn thạc sĩ

R

P

P

P

103

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


8

Hình 3.49: Quan hệ giữa lưu lượng thấm q đơn vị và chiều dày chân khay h 1

R

R

Hình 3.50: Quan hệ giữa lưu lượng thấm q đơn vị và hệ số mái chân khay m

105

106

Hình 3.51: Quan hệ giữa độ giảm q (%) theo chiều sâu đáy chân khay h 1
R

R

106

Hình 3.52: Quan hệ giữa gradient thấm trung bình trong thân đập J avr và độ
R

sâu chân khay h 1
R

R

107

R

Hình 3.53: Quan hệ giữa độ giảm gradient thấm trung bình trong thân đập J avr

R

(%) theo chiều sâu đáy chân khay h 1
R

R

108

R

Hình 3.54: Quan hệ giữa gradient thấm trung bình trong thân đập J avr theo hệ
R

R

số mái chân khay m
109
Hình 3.55: Quan hệ giữa gradient thấm lớn nhất J max theo chiều sâu hào
R

bentonite h 2
R

R

Luận văn thạc sĩ

R

110

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


9

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Đập vật liệu địa phương là một loại hình đập được sử dụng rộng rãi ở Việt
Nam và trên thế giới bởi tính ưu việt của nó. Đặc biệt đối với chiều cao đập vừa và
nhỏ thì đập vật liệu địa phương chiếm chủ yếu. Tuy nhiên việc xây dựng đập vật
liệu ở Việt Nam trải qua nhiều thời gian khác nhau với chất lượng không đồng đều
nhau. Và đặc biệt là đặc tính không đồng đều của vật liệu dưới nhiều yếu tố chủ
quan và khách quan đã dẫn đến chất lượng của đập không đạt được như mong
muốn.
Một trong những vấn đề kĩ thuật chủ yếu của đập vật liệu địa phương là
khống chế thấm qua đập và nền. Nhất là đối với những đập được xây dựng trên nền
không đồng nhất và có nhiều lớp địa chất xen kẹp xấu. Ổn định thấm có ảnh hưởng
rất nhiều đến sự an toàn ổn định trượt của đập cũng như giá thành kinh kế của công
trình. Chính vì vậy việc nghiên cứu các giải pháp chống thấm nhằm đảm bảo an
toàn kĩ thuật cũng như kinh tế của công trình đã thu hút được rất nhiều sự quan tâm
của các nhà khoa học.
Hồ chứa nước Mỹ Lâm thuộc huyện Tây Hòa, tỉnh Phú Yên sử dụng đập vật
liệu địa phương, hiện đang trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi
công. Với đặc thù địa chất lòng sông tương đối phức tạp, phân bố 6 lớp xen kẹp
nhau với chiều sâu hơn 20 m đã ảnh hưởng rất lớn đến biện pháp chống thấm cho
công trình cũng như ảnh hưởng tới giá thành công trình. Chính vì vậy nên đề tài
“Nghiên cứu kích thước chân khay hợp lý cho hồ chứa nước Mỹ Lâm, tỉnh Phú

Yên” tập trung đi sâu nghiên cứu kích thước hợp lý của chân khay kết hợp các biện
pháp chống thấm khác nhằm giảm thiểu lưu lượng thấm qua đập và nền mang ý
nghĩa thực tiễn cao.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Mục đích nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu xác định kích thước hợp lý
của chân khay nhằm đảm bảo an toàn chống thấm tốt nhất cho đập vật liệu địa
phương hồ chứa nước Mỹ Lâm.
3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
- Đối tượng nghiên cứu: Chống thấm cho đập vật liệu địa phương.
- Phạm vi nghiên cứu: Hồ chứa nước Mỹ Lâm, huyện Tây Hòa, tỉnh Phú
Yên.
Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


10

3.2. Phương pháp nghiên cứu:
- Tổng hợp các nghiên cứu khoa học, lựa chọn phương pháp tính toán.
- Ứng dụng mô hình toán để phân tích, nghiên cứu lựa chọn được kích thước
hợp lý chân khay đập Mỹ Lâm.
4. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC
Đề tài “Nghiên cứu kích thước chân khay hợp lý cho hồ chứa nước Mỹ Lâm,
tỉnh Phú Yên” tập trung đi sâu nghiên cứu kích thước hợp lý của chân khay kết hợp
các biện pháp chống thấm khác nhằm giảm thiểu lưu lượng thấm qua đập và nền.

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


11

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở VIỆT NAM

1.1.1. Sự phát triển hồ đập ở Việt Nam:
Việt Nam có 14 lưu vực sông lớn với nguồn tài nguyên nước khá phong phú,
hằng năm có khoảng 845 tỷ m3 nước chuyển tải trên 2.360 con sông lớn nhỏ. Tuy
P

P

nhiên do lượng mưa phân bố không đều trong năm nên dòng chảy cũng thay đổi
theo mùa. Mùa khô kéo dài khoảng 6 ÷ 7 tháng, lượng mưa chỉ chiếm 15 ÷ 20%
lượng mưa cả năm, còn lại 80 ÷ 85% lượng mưa tập trung trong 5 ÷ 6 tháng mùa
mưa. Về địa hình nước ta có nhiều đồi núi thuận lợi cho việc xây dựng các hồ chứa
phục vụ phát triển các ngành kinh tế và nhu cầu về nước cho dân sinh.
Tình hình xây dựng hồ chứa ở nước ta cũng đã phát triển từ nửa đầu thế kỷ
XX, đặc biệt là sau khi đất nước thống nhất, Nhà nước đã đầu tư xây dựng rất nhiều
hồ chứa. Việt Nam là một trong những quốc gia có nhiều hồ chứa. Theo điều tra của
dự án UNDP VIE 97/2002 thì Việt Nam có khoảng 10.000 hồ chứa lớn nhỏ. Trong
đó hồ đập lớn có khoảng 460 cái, đứng vào hàng thứ 16 trong các nước có số liệu
thống kê của Hội đập cao thế giới.
Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn năm 2002, cả

nước ta đã có 1.967 hồ chứa có dung tích trên 0,2.106 m3. Trong đó có 10 hồ thuỷ
P

P

P

P

điện có tổng dung tích 19 tỷ m3, còn lại là 1957 hồ chứa thủy nông với tổng dung
P

P

tích 5,842 tỷ m3. Nếu chỉ tính các hồ có dung tích từ 1 triệu m3 nước trở lên thì hiện
P

P

P

P

nay có 587 hồ có nhiệm vụ tưới là chính.
Các hồ chứa phân bố không đều trên phạm vi toàn quốc. Trong số 63 tỉnh,
thành nước ta có 40 tỉnh, thành có hồ chứa nước (xem Hình 1.1). Các tỉnh có số
lượng các hồ chứa nhiều là Nghệ An (249 hồ); Hà Tĩnh (166 hồ); Thanh Hóa (123
hồ); Phú Thọ (118 hồ); Đăk Lăk (116 hồ); Bình Định (108 hồ); Vĩnh Phúc (96 hồ).
Các hồ này được đầu tư xây dựng không đều trong từng thời kỳ phát triển của đất
nước. Tính từ năm 1960 trở về trước khu vực miền Bắc và miền Trung xây dựng

khoảng 6%. Từ năm 1960 đến năm 1975 xây dựng được khoảng 44%. Từ năm 1975
đến nay xây dựng khoảng 50%.

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


12

Hình 1.1: Biểu đồ phân bố hồ chứa nước trên toàn quốc
Hầu hết các đập đã được xây dựng ở nước ta hiện nay là đập đất, đập đá đổ,
đập đất đá hỗn hợp. Đập bê tông và bê tông cốt thép mới bắt đầu vào thời kỳ xây
dựng, số lượng loại đập này vẫn còn rất khiêm tốn.
1.1.2. Đập vật liệu địa phương ở Việt Nam
Theo cách phân loại của Hội đập cao thế giới, đến nay nước ta có gần 500
đập có chiều cao H ≥ 10m, trong đó chủ yếu là đập vật liệu địa phương.
Đập vật liệu địa phương của Việt Nam tương đối đa dạng. Đập đất được đắp
bằng các loại đất khác nhau: Đất pha tàn tích sườn đồi, đất bazan, đất ven biển miền
Trung. Phần lớn các đập ở miền Bắc và miền Trung được xây dựng theo hình thức
đập đất đồng chất hoặc nhiều khối. Một số năm gần đây, công tác thiết kế, xây dựng
đập đất đã sử dụng một số công nghệ mới như tường lõi chống thấm bằng các tấm
bê tông cốt thép liên kết khớp ở đập Tràng Vinh, thảm sét bentonite cho đập Núi
Một, hào bentonite cho đập Eaksup (Đắk Lắk), cọc xi măng đất ở đập Đá Bạc (Hà
Tĩnh)..., vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ phải sử dụng đất có hàm lượng sét
cao, sử dụng nhiều loại đất không đồng chất, sử dụng các hình thức đập nhiều khối

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy

13

hoặc đập có bố trí thiết bị thoát nước kiểu ống khói đã cải thiện được tình hình dòng
thấm qua đập.
Do những tính năng ưu việt như: Cấu tạo đơn giản, có thể phù hợp với các
điều kiện địa chất nền mà các loại đập khác không thể xây dựng được; đập được
xây dựng chủ yếu từ vật liệu địa phương, khả năng cơ giới hoá cao trong thi công
dẫn đến đa số trường hợp có giá thành hạ, mang lại hiệu quả kinh tế cao, nên đập
đất là loại đập được ứng dụng rộng rãi nhất trong hầu hết các nước. Ngày nay, nhờ
sự phát triển của nhiều ngành khoa học như cơ học đất, địa chất công trình, địa chất
thuỷ văn, thủy văn, lý thuyết thấm, ứng suất biến dạng, vật liệu... cũng như việc ứng
dụng các biện pháp thi công tiên tiến sử dụng các thiết bị hiện đại, ứng dụng rộng
rãi cơ giới hoá trong thi công cho nên đập đất càng có xu hướng phát triển mạnh
mẽ, có thể xây dựng được cả trong những điều kiện địa chất phức tạp. Kết cấu đập
đất có thể gồm nhiều khối có các chỉ tiêu cơ lý khác nhau, để tận dụng được các bãi
vật liệu có sẵn tại địa phương (xem thống kê ở Bảng 1.1).
Bảng 1.1: Thống kê một số đập đất, đập đá lớn ở Việt Nam
TT

Tên hồ

Tỉnh

Loại đập

H max (m)

Năm

hoàn thành

R

R

1

Suối Hai

Hà Nội

Đất

29,00

1964

2

Đa Nhim

Lâm Đồng

Đất

38,00

1963

3

Thượng Tuy

Hà Tĩnh

Đất

25,00

1964

4

Thác Bà

Yên Bái

Đá

45,00

1964 (XD)

5

Cẩm Ly

Quảng Bình

Đất

30,00

1965

6

Tà Keo

Lạng Sơn

Đất

35,00

1972

7

Cấm Sơn

Bắc Giang

Đất

41,50

1974

8

Vực Trống

Hà Tĩnh

Đất

22,80

1974

9

Đồng Mô

Hà Nội

Đất

21,00

1974

10

Tiên Lang

Quảng Bình

Đất

32,30

1978

11

Pa Khoang

Lai Châu

Đất

26,00

1978

12

Hòa Bình

Hòa Bình

Đất/đá

128,00

1978 (XD)

13

Yên Mỹ

Thanh Hoá

Đất

25,00

1980

14

Yên Lập

Quảng Ninh

Đất/đá

40,00

1980

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


14

Tỉnh

Loại đập

H max (m)

Năm
hoàn thành

Quảng Nam

Đất

23,00

1980

Núi Một

Bình Định

Đất

32,50

1980

17

Liệt Sơn

Quảng Ngãi

Đất

29,00

1981

18

Phú Ninh

Quảng Nam

Đất

40,00

1982

19

Núi Cốc

Thái Nguyên

Đất

27,00

1982

20

Xạ Hương

Vĩnh Phúc

Đất

42,00

1982

21

Sông Mực

Thanh Hoá

Đất

33,40

1983

22

Quất Động

Quảng Ninh

Đất

22,60

1983

23

Xạ Hương

Vĩnh Phúc

Đất

41,00

1984

24

Hoà Trung

Đà Nẵng

Đất

26,00

1984

25

Hội Sơn

Bình Định

Đất

29,00

1985

26

Dầu Tiếng

Tây Ninh

Đất

28,00

1985

27

Biển Hồ

Gia Lai

Đất

21,00

1985

28

Núi Một

Bình Định

Đất

30,00

1986

29

Vực Tròn

Quảng Bình

Đất

29,00

1986

30

Tuyền Lâm

Lâm Đồng

Đất

32,00

1987

31

Đá Bàn

Khánh Hoà

Đất

42,50

1988

32

Kẻ Gỗ

Hà Tĩnh

Đất

37,40

1988

33

Khe Tân

Quảng Nam

Đất

22,40

1989

34

Kinh Môn

Quảng Trị

Đất

21,00

1989

35

Khe Chè

Quảng Ninh

Đất

25,20

1990

36

Phú Xuân

Phú Yên

Đất

23,70

1996

37

Sông Rác

Hà Tĩnh

Đất

26,80

1996

38

Thuận Ninh

Bình Định

Đất

29,20

1996

39

Đồng Nghệ

Đà Nẵng

Đất

25,00

1996

40

Sông Quao

Bình Thuận

Đất

40,00

1997

41

Gò miếu

Thái nguyên

Đất

30,00

1999

42

Cà Giây

Ninh thuận

Đất

35,40

1999

43

Ayun Hạ

Gia Lai

Đất

36,00

1999

TT

Tên hồ

15

Vĩnh Trinh

16

Luận văn thạc sĩ

R

R

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


15

TT

Tên hồ

Tỉnh

Loại đập

H max (m)

Năm
hoàn thành

R

R

44

Sông Hinh

Phú Yên

Đất

50,00

2000

45

Easoupe thượng

Đăk Lắk

Đất

27,00

2005

46

Sông Sắt

Ninh thuận

Đất

29,00

2007

47

Sông Sào

Nghệ An

Đất

30,00

2010

48

Đầm Hà Động

Quảng Ninh

Đất

30,00

2010

49

Cửa Đạt

Thanh Hóa

Đá đổ

118,5

2010

50

Tả Trạch

T.T. Huế

Đất

56,00

Đang xây dựng

51

Hoa Sơn

Khánh Hòa

Đất

29,00

Đang xây dựng

52

Iamơ

Đăk Lắk

Đất

32,00

Đang xây dựng

Sở dĩ trong những năm gần đây đập bằng vật liệu địa phương trong đó có đập
đất - đá đang phát triển với một tốc độ nhanh chóng như vậy và hiện đang có xu
hướng phát triển nhanh hơn nữa về số lượng cũng như quy mô công trình là do
nhiều nguyên nhân, trong đó có những nguyên nhân chủ yếu sau đây:
1. Yêu cầu chất lượng của nền đối với đập đất không cao lắm so với những
loại đập khác. Đập đất hầu như có thể xây dựng được với bất kỳ điều kiện địa chất,
địa hình và khí hậu nào. Những vùng có động đất cũng có thể xây dựng được đập
đất. Ưu điểm này rất cơ bản, bởi vì càng ngày những tuyến hẹp, có địa chất tốt thích
hợp cho các loại đập bê tông càng ít cho nên các nước dần dần đi vào khai thác các
tuyến rộng, nền yếu, chỉ thích hợp cho đập bằng vật liệu tại chỗ.
2. Với những thành tựu nghiên cứu trong các lĩnh vực cơ học đất, lý luận
thấm, trạng thái ứng suất cùng với sự phát triển của công nghiệp chất dẻo làm vật

chống thấm, người ta có thể sử dụng được tất cả mọi loại đất hiện có ở vùng xây
dựng để đắp đập và mặt cắt đập ngày càng có khả năng hẹp lại. Do đó giá thành
công trình ngày càng hạ thấp và chiều cao đập càng được nâng cao. Người ta đã tính
được rằng nếu lựa chọn được loại đất có thành phần hạt thích hợp và dầm nén tốt thì
ứng suất cho phép trong thân đập có thể đạt đến 110 kg/cm2 và như vậy có thể xây
P

P

dựng được đập cao đến 650 m.
3. Sử dụng những phương pháp mới để xây dựng những màng chống thấm
sâu trong nền thấm nước mạnh. Đặc biệt dùng phương pháp phun các chất định kết

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


16

khác nhau như xi măng sét vào đất nền. Có khả năng tạo thành những màng chống
thấm sâu đến 200 m.
4. Có khả năng cơ giới hóa hoàn toàn các khâu đào đất, vận chuyển và đắp
đất với những máy móc có công suất lớn do đó rút ngắn được thời gian xây dựng,
hạ giá thành công trình và hầu như dần dần có thể loại trừ hoàn toàn lực lượng lao
động thủ công.
5. Giảm xuống đến mức thấp nhất việc sử dụng các loại vật liệu hiếm như xi
măng, sắt, thép... và từ đó giảm nhẹ được các hệ thống giao thông mới và phương
tiện giao thông.
6. Do những thành tựu về nghiên cứu và kinh nghiệm xây dựng các loại công

trình tháo nước, đặc biệt là do phát triển việc xây dựng đường hầm mà giải quyết
được vấn đề tháo nước ngoài thân đập với lưu lượng lớn.
7. Xu hướng hiện nay trong thiết kế và xây dựng người ta thường dùng đập
đất đá hỗn hợp (hay còn gọi là đập có vật liệu ngẫu nhiên, không chọn lọc - đào hố
móng ra được loại nào thì cứ mang vào đắp đập) và đập bê tông bản mặt.
Đập đất đá hỗn hợp có ưu điểm trội hơn đập đồng chất về việc tận dụng các
loại vật liệu ở công trường, nhất là các loại đất đào hố móng và có thể sử dụng để
quai bằng đá ở hạ lưu để làm thân đập, làm cho giá thành công trình rẻ mà vẫn bảo
đảm các yêu cầu kỹ thuật nên loại đập này hiện đang có xu hướng phát triển mạnh.
Đập bê tông bản mặt là đập có thân đập là đá đổ còn các bản bê tông được lát
kín ở mái thượng lưu đập. Đập bê tông bản mặt có ưu điểm mặt chông thấm tốt độ
bền và độ ổn định cao vì vậy loại đập này hiện cũng đang có xu hướng phát triển
mạnh nhất là khi cần xây dựng những đập cao.
1.2. NHỮNG VẤN ĐỀ KỸ THUẬT TRONG XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG

1.2.1. Tính chất làm việc của đập đất - đá.
Là một loại công trình dâng nước mà xây dựng bằng vật liệu địa phương (các
loại đất - đá) cho nên trong quá trình khai thác, đập đất - đá mang những đặc tính
sau đây.
- Đập đất đá có khối lượng lớn và chịu tác dụng các ngoại lực khá phức tạp
cho nên thân và nền đập cần bảo đảm điều kiện ổn định chống trượt của hai mái dốc
trong mọi trường hợp.

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


17

- Do tác dụng của sóng do gió trong hồ chứa tác dụng lên đập đất - đá gây hư
hỏng mái dốc thượng lưu. Vì vậy đối với mái dốc thượng lưu cần phải dùng những
hình thức bảo hộ chắc chắn để chống sự phá hoại đó.
Mưa rào và sự thay đổi nhiệt độ cũng gây nên hư hỏng mái dốc hạ lưu, cho
nên cũng cần thiết phải có những biện pháp bảo vệ mái dốc hạ lưu.
- Do nước thấm qua thân đập, nền đập và thấm vòng quanh bờ làm mất nước
ở hồ chứa và có ảnh hưởng xấu đến ổn định của đập (xói ngầm và trượt mái dốc),
cho nên cần phải có những biện pháp chống thấm khi cần thiết. ngoài ra thấm còn
gây nguy hiểm ở những vùng tiếp xúc của đập đất với những công trình khác (bê
tông, thép, gỗ...) hoặc ở vùng dòng thấm ra mái dốc hạ lưu, cũng như đối với trường
hợp nước trong hồ chứa hạ xuống đột ngột.
1.2.2. Phân loại đập vật liệu địa phương
Đập vật liệu địa phương (các loại đất - đá) được phân loại theo chiều cao cột
nước, phương pháp xây dựng, kết cấu mặt cắt ngang đập, thiết bị chống thấm ở nền
và cấp công trình.
1.2.2.1. Phân loại theo chiều cao cột nước thực tế (độ chênh lệch mức nước
thượng lưu lớn nhất)
Theo tiêu chuẩn của Liên Xô (cũ) đập được coi là:
a) Đập cao với cột nước lớn nhất > 50 m
b) Đập trung bình với cột nước lớn nhất 15 ÷ 50 m
c) Đập thấp với cột nước lớn nhất > 15 m
Từ chiều cao cột nước trước đập và tính chất vật liệu nền đập mà có thể xác
định cấp đập (cấp công trình) theo bảng 1.2.
Bảng 1.2: Phân cấp đập theo chiều cao cột nước trước đập
Cấp đập

Trị số cột nước lớn nhất (m)
Nền đá

Nền đất

I

> 75

> 50

II

> 50 - 75

> 25 - 50

III

> 20 - 50

> 15 - 25

IV

> 20

> 20

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy

18

Đập tạm thời như đê quai, đê dẫn dòng ... đều thuộc cấp V. Trường hợp đập
tạm thời mà nếu khi hư hỏng có thể gây tác hại lớn trên mặt bằng thi công hoặc cho
vùng dân cư, công nghiệp... thì có thể nâng lên cấp IV.
Tuy nhiên theo các tiêu chuẩn của Hiệp hội đập cao Quốc tế, thì đập cao trên
15 m đã được xem là đập cao.
1.2.2.2. Phân loại theo phương pháp thi công
a) Đập đất đắp là loại đập mà ở thân đập được làm chặt bằng cách dầm nén
theo từng lớp.
b) Đập đất bồi là loại đập mà tất cả các khâu khai thác, vận chuyển và bồi đất
lên thân đập được tiến hành theo phương pháp cơ giới thủy lực.
c) Đập đất đắp bằng đổ đất trong nước được thi công bằng cách cho nước
vào trong các ô trên mặt đập rồi đổ đất vào các ô đó.
d) Đập đất đắp bằng phương pháp nổ mìn định hướng tức là cho nổ mìn
theo hướng định trước để đưa những khối đất lớn ở hai bên bờ vào lấp sông và đắp
đập.
1.2.2.3. Phân loại theo kết cấu mặt cắt ngang:
a) Đập đất đồng chất: Đập được xây dựng bằng một loại đất như cát, á cát, á
sét...
b) Đập hỗn hợp: Đập xây dựng bằng nhiều loại đất có tính chất cơ lý khác
nhau. Đối với đập hỗn hợp có thể bố trí các loại đất trong thân đập như sau: đất có
tính chống thấm tốt đặt ở phía thượng lưu, hoặc ở giữa thân đập. Đập đất hỗn hợp
đất đá là vật liệu gồm đất và đá.
c) Đập có tường nghiêng: Đập có màng choáng thấm nằm nghiêng theo mái
dốc thượng lưu. Màng chống thấm có thể làm bằng loại vật liệu dẻo như sét, á sét,
than bùn, hoặc làm bằng vật liệu cứng như bê tông cốt thép, thép, gỗ...
d) Đập có lõi giữa: Đập có màng chống thấm nằm giữa thân đập. Màng
chống thấm có thể là vật liệu dẻo, hoặc cứng.
1.2.2.4. Phân loại theo thiết bị chống thấm ở nền đập:

a) Đập có tường răng: Trường hợp tầng nền thấm nước không sâu lắm thì có
thể xây dựng tường răng làm vật chống thấm trong nền đập. Thân đập là đồng chất
hoặc có tường nghiêng hay lõi giữa, đều có thể dùng tường răng để chống thấm cho

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


19

nền. Tường răng có thể làm bằng loại vật liệu xây dựng thân đập hoặc các vật liệu
có tính chống thấm tốt hơn.
b) Đập có bản cọc: Bản cọc dùng trong trường hợp nền thấm nước không
phải là đá. Nếu tầng thấm nước tương đối sâu và có hạn thì bản cọc có thể cắm
xuống tận tầng không thấm, còn nếu tầng thấm nước rất sâu hoặc vô hạn thì bản cọc
chỉ đóng xuống một giới hạn nhất định.
c) Đập có màng xi măng: Dùng màng xi măng để chống thấm trong trường
hợp nền đá bị nứt nẻ. Tùy theo độ sâu của tầng đá bị nứt nẻ và khả năng thi công
màng xi măng, mà xi măng có thể cắm xuống tận tầng đá chắc hoặc chỉ sâu một
giới hạn nhất định.
d) Đập có sân trước: Trong trường hợp nền thấm nước rất sâu hoạc vô hạn
thì có thể dùng hình thức chống thấm cho nền là sân trước. Sân trước có thể làm
bằng vật liệu xây dựng đập đồng chất hoặc vật liệu như tường nghiêng, lõi giữa.
1.2.3. Chọn loại đập.
Trong xây dựng đập vật liệu địa phương, khi lựa chọn loại đập cùng những
kết cấu của nó cần dựa trên cơ sở những tài liệu về địa hình, địa chất công trình, địa
chất thủy văn, khí tượng, trị số cột nước trước đập, vật liệu xây dựng hiện có, các
tài liệu về động đất, vấn đề tổ chức thi công, điều kiện tháo nước thi công, thời hạn
xây dựng... mà phân tích so sánh về mặt kinh tế kỹ thuật các phương án có thể để

lựa chọn phương án tốt nhất.
Khi so sánh các phương án phải xuất phàt từ cùng một yêu cầu về kỹ thuật và
phải xét đến giá thành toàn bộ hệ thống công trình thay đổi do việc thay đổi phương
án kết cấu đập đất.
Tận dụng những vật liệu đào hố móng hoặc những vật liệu dễ khai thác cũng
coi là một yếu tố quan trọng phải xét khi chọn loại đập. Việc sử dụng những vật liệu
quý như bê tông, thép, gỗ, nhựa đường, chất dẻo... để làm vật liệu chống thấm chỉ
trong trường hợp vùng xây dựng hoàn toàn không có các loại vật liệu dẻo như sét, á
sét, than bùn...
Trong trường hợp có đủ điều kiện để xây dựng đập đồng chất thì khi thiết kế
không nên lựa chọn những loại đập khác, bởi vì trong đa số những trường hợp xây
dựng, đập đồng chất có nhiều ưu điểm về đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, tiện lợi khi

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


20

thi công và rẻ tiền. Ngoài ra, trong một số trường hợp cụ thể chỉ nên xây dựng đập
đồng chất mà không nên chọn các loại đập khác, ví dụ:
Trường hợp nền đập có tính biến dạng lớn thì chỉ thích hợp với đập đồng
chất hoặc đập có lõi giữa loại dẻo, bởi vì trong trường hợp này khi nền lún nhiều và
không đều có thể gây hư hỏng các loại tường nghiêng hoặc lõi cứng.
Như đã trình bày ở trên, việc lựa chọn các loại vật chống thấm bằng vật liệu
cứng chỉ nên sử dụng trong trường hợp khi ở vùng xây dựng không có vật liệu để
làm vật chống thấm loại dẻo, mà nếu phải đưa từ vùng khác đến thì đắt tiền hơn. Lý
do phải hạn chế sử dụng vật chống loại cứng là loại này dễ bị hư hỏng trong qúa
trình khai thác và đắt tiền. Khi lựa chọn hình thức chống thấm là lõi giữa hay tường

nghiêng loại dẻo phải dựa vào những đặc tính kỹ thuật của từng loại.
So sánh với đập có tường nghiêng, thì đập có lõi giữa có những ưu điểm sau
đây:
- Ổn định trong trường hợp nền biến dạng nhiều;
- Khối lượng vật liệu chống thấm ít hơn so với tường nghiêng;
- Có thể xây dựng được ở vùng thay đổi nhiệt độ nhiều;
- Có thể lợi dụng được đê quai xanh để làm thân đập;
- Có thể xây dựng được những đập cao;
Tuy nhiên lõi giữa so với tường nghiêng có những nhược điểm:
- Thi công dễ bị cài vào nhau nên tốc độ thi công có thể chậm;
- Hiệu dụng chống thấm kém thua tường nghiêng;
- Khi bị hư hỏng khó sửa chữa.
Do vậy, muốn lựa chọn hình thức chống thấm phải xét đến những yếu tố trên
và so sánh các phương án để lựa chọn được hợp lý.
Đập hỗn hợp (hay còn gọi là đập có vật liệu ngẫu nhiên, không chọn lọc đào hố móng ra được loại nào thì cứ mang vào đắp đập) trong nhiều trường hợp cho
giá thành công trình rẻ mà vẫn bảo đảm các yêu cầu kỹ thuật, cho nên là một loại
đập được xây dựng nhiều. Xét về các mặt như yêu cầu đối với nền, điều kiện thi
công, quy mô đập... thì đập hỗn hợp chỉ kém đập đồng chất nhưng hơn hẳn đập có
lõi giữa hoặc tường nghiêng. Nhưng mặt khác, đập hỗn hợp lại có điểm trội hơn đập
đồng chất về việc tận dụng các loại vật liệu ở công trường, nhất là các loại đất đào

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


21

hố móng và có thể sử dụng để quai bằng đá ở hạ lưu để làm thân đập, cho nên loại
đập này hiện đang có xu hướng phát triển mạnh.

1.3. TÁC DỤNG CỦA DÒNG THẤM TRONG ĐẬP VÀ NỀN VÀ TÁC HẠI CỦA CHÚNG

1.3.1. Đặc điểm địa chất của nền đập ở Việt Nam
Theo đặc điểm địa tầng, có thể chia toàn bộ đất phân bố trên lãnh thổ theo
các nguồn gốc khác nhau như sau:
1.3.1.1. Đất aluvi
Đất aluvi còn có tên gọi là đất trầm tích. Đất trầm tích có 2 loại là trầm tích
sông và trầm tích biển. Đất có nguồn gốc từ trầm tích sông được sử dụng khá phổ
biến để đắp đập.
Đất aluvi cổ phân bố chủ yếu ở các thung lũng sông lớn, aluvi hiện đại bao
gồm trầm tích lòng sông, bãi bồi và các bậc thềm. Thường gặp là các đất sét, á sét
phân bố trên các bậc thềm sông với chiều dầy ít khi vượt quá 5m. Ở điều kiện tự
nhiên đất có dung trọng khô γ c = 1,4 ÷ 1,6 T/m3, độ ẩm W = 20÷25%, trạng thái dẻo
R

R

P

P

đến cứng. Khi bão hòa nước, đất có các thông số chống cắt ϕ = 160 ÷ 200, C = 0,1÷
P

P

P

P

0,4 kg/cm2, hệ số thấm K = 10-1 ÷ 10-5 cm/s. Loại đất này có hàm lượng sét 15 ÷
P

P

P

P

P

P

35%, có thể sử dụng đắp đập đồng chất hoặc lõi đập.
Trong thực tế, đất aluvi phát triển ở các bậc thềm sông suối miền núi rất hẹp,
trữ lượng ít. Phần lớn diện tích được canh tác, nên chỉ khai thác được một ít trong
lòng hồ trước khi ngập nước.
1.3.1.2. Đất sườn tàn tích và tàn tích trên nền đá bazan
Phụ thuộc độ tuổi hình thành và nguồn gốc thành tạo mà tính chất cơ lý của nó
khác nhau. Đất sườn tàn tích có hàm lượng laterit nhỏ, hàm lượng hạt sét nhiều thì
khả năng chống thấm tốt, ngược lại hàm lượng dăm sạn nhiều thì dung trọng cao.
a)Đất sườn tàn tích và tàn tích trên nền đá bazan trẻ (βQII-IV)
Do đá được hình thành muộn, thời gian chưa đủ để phong hóa triệt để thành
đất. Chiều dầy lớp phong hóa thường nhỏ hơn 5m, gồm đất á sét, á sét màu nâu đỏ,
có chứa nhiều đá tảng đủ các loại kích thước và dăm sạn. Tính theo trọng lượng đất
chiếm tỷ lệ rất ít so với đá, do đó rất khó khai thác chúng để đắp đập.
b) Đất sườn tàn tích và tàn tích trên nền đá bazan cổ (βN2-Q1)
Loại đất này phân bố rộng rãi ở Tây Nguyên và vùng Đông Nam Bộ, ở điều
Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy


22

kiện tự nhiên đất có khối lượng riêng hạt rắn lớn, dung trọng khô thấp, hệ số rỗng
lớn, các chỉ tiêu cơ học (ϕ, C, E) thuộc loại trung bình. Tính chất cơ lý của chúng
thay đổi theo vị trí địa lý và địa hình. Chiều dầy tầng phong hóa 20 ÷ 30m, chia
thành 3 lớp kể từ trên mặt xuống như sau:
* Lớp 1 (edQ): Đất sét - á sét màu nâu đỏ, hàm lượng kết vón laterit không đáng
kể (khoảng 5%). Độ ẩm thay đổi nhiều theo mùa mưa và mùa khô. Ở đáy lớp 1 thông
thường trên mặt cắt địa chất đều có lớp vón kết mảng (dạng đá ong) dày 1÷ 3m, rất
cứng chắc. Nhiều công trình thực tế đã sử dụng loại đất này để đắp đập rất tốt.
* Lớp 2 (eQ): Đất sét - á sét màu loang lổ. Hàm lượng kết vón laterit và dăm
Bazan thay đổi trong phạm vị rộng, có chỗ đạt đến 60 ÷ 70% loại hạt có d >2mm
(tính theo trọng lượng). Tùy từng nơi, các vón kết laterit có dạng tròn đặc sít hoặc
méo mó sắc cạnh.
* Lớp 3 (eQ): Đất sét và á sét màu tím gan gà, đốm trắng phớt các màu khác.
Lớp đất này có dung trọng khô thấp so với 2 lớp trên, vì vậy ít sử dụng nó để đắp
vào những vị trí xung yếu của đập.
1.3. Đất trên nền đá trầm tích lục nguyên (bột kết, cát kết...)
Đặc điểm của loại đất này là nếu được phân bố trên những vùng đồi thoải thì
lớp trên mặt (lớp 1- edQ) có nhiều hàm lượng vón kết laterit, thuộc loại đất vụn
khô, tính thấm nước lớn. Nếu chúng được phân bố ở các sườn dốc thì hàm lượng
vón kết không đáng kể. Ở đáy lớp 1 thường có lớp mỏng hoặc thấu kính vón kết
dạng mảng (dạng đá ong) với tính thấm lớn. Các chỉ tiêu tính chất cơ lý của loại đất
trên nền đá trầm tích lục nguyên tương đối tốt, nhưng đất có tính trương nở thuộc
loại trung bình đến mạnh.
1.3.1.3. Đất trên nền đá phun trào (đaxit, biolit, andnezit...)
Chỉ tiêu cơ lý của loại đất này thuộc loại trung bình. Do bề dày bé, nên thực

tế chưa được sử dụng nhiều.
1.3.1.4. Đất trên nền đá biến chất (Gơnai)
Tính chất cơ lý của loại đất này thay đổi trong phạm vi rộng. Khi sử dụng
chúng để đắp đập cần phân chia bãi vật liệu thành nhiều lớp để chọn lựa chỉ tiêu cơ
lý tương đối đồng nhất.

Luận văn thạc sĩ

Chuyên ngành xây dựng công trình thủy