Nghiên cứu giải pháp xử lý thấm qua đập đất áp dụng cho công trình hồ chứa nước hội khánh, tỉnh bình định

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng - Năm 2018


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: 8580202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VŨ HUY CÔNG

Đà Nẵng - Năm 2018
2


Luận văn thạc sĩ

Trang i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên: LÊ XUÂN VŨ
Tôi xin cam đoan đây là luận văn do bản thân tôi làm. Các số liệu trích dẫn, kết quả
nghiên cứu trong Luận văn là trung thực. Những số liệu của các kết quả nghiên cứu đã có nếu
sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn theo đúng quy định.

HỌC VIÊN

LÊ XUÂN VŨ

Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang ii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN....................................................................................................... I

MỤC LỤC ................................................................................................................. II
TÓM TẮT ............................................................................................................... IV
ABSTRACT ............................................................................................................ IV
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................ V
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... VI
DANH MỤC CÁC HÌNH ...................................................................................... VII
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
I. Tính cấp thiết của Đề tài: ....................................................................................... 1
II. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu: ...................................................................... 2
III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:....................................................... 2
IV. Kết quả đạt được: ................................................................................................ 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ THẤM QUA ĐẬP ĐẤT .............. 4
1.1 Khái quát chung về tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương ..................... 4
1.1.1 Trên thế giới ...................................................................................................... 4
1.1.2 Việt Nam ........................................................................................................... 6
1.2 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương ở Bình Định ................................ 9
1.3 Tổng quan về các hư hỏng của đập vật liệu địa phương .................................. 14
1.3.1. Đặc điểm về sự cố các công trình thủy lợi ..................................................... 14
1.3.2 Một số sự cố công trình thấm qua nền và thân đập gây vỡ đập điển hình,
nguyên nhân và giải pháp khắc phục...................................................................... 15
1.4 Các kết quả đã nghiên cứu thiết kế đập vật liệu địa phương tại Bình Định ... 20
1.5 Kết luận chương I .............................................................................................. 23
CHƯƠNG 2. CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ THẤM QUA ĐẬP ................................ 25
2.1. Lý thuyết tính toán thấm .................................................................................. 25
2.1.1 Lý thuyết chung về thấm qua công trình đất................................................. 25
2.1.2 Tính thấm theo phương pháp lý luận ............................................................ 33
2.1.3 Giới thiệu phần mềm tính toán GeoStudio 2007 ........................................... 37
2.2. Các giải pháp chống thấm cho nền và thân đập đất........................................ 39
2.2.1 Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng sân phủ..................................... 39
2.2.2 Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng chân răng ................................. 42

2.2.3 Giải pháp chống thấm bằng tường lõi mềm kết hợp với chân răng ............. 43
2.2.4 Giải pháp chống thấm bằng tường cừ chống thấm ....................................... 43
Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang iii

2.2.5 Giải pháp chống thấm bằng khoan phụt (khoan phụt truyền thống)........... 45
2.2.6 Giải pháp chống thấm bằng công nghệ khoan phụt cao áp .......................... 46
2.2.7 Giải pháp chống thấm bằng tường hào Bentonite ......................................... 48
2.3 Cơ sở phân tích lựa chọn phương pháp hợp lý ................................................ 49
2.3.1 Đặt vấn đề........................................................................................................ 49
2.3.2 Yêu cầu: ........................................................................................................... 50
2.3.3 Tiêu chí lựa chọn:............................................................................................ 50
2.4 Kết luận chương 2 .............................................................................................. 50
CHƯƠNG 3. GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM HỢP LÝ CHO ĐẬP ĐẤT CỦA HỒ
CHỨA NƯỚC HỘI KHÁNH .................................................................................. 51
3.1 Đánh giá hiện trạng ........................................................................................... 51
3.1.1 Giới thiệu chung về hồ chứa nước Hội Khánh .............................................. 51
3.1.2. Hiện trạng hư hỏng và xuống cấp của đập Hội Khánh ................................ 57
3.1.3 Kiểm tra khả năng ổn định của đập hiện trạng............................................. 60
3.2. Đề suất giải pháp chống thấm cho đập đất hồ chứa Hội Khánh..................... 65
3.2.1 Đề xuất các phương án chống thấm ............................................................... 65
3.3 Tính toán thấm ổn định đập đất cho 2 phương án chọn .................................. 68
3.3.1 Các chỉ tiêu tính toán ...................................................................................... 68
3.3.2 Kết quả tính toán ............................................................................................ 70
3.4 Phân tích chọn phương án chống thấm hợp lý ................................................ 71
3.4.1 Phân tích ưu nhược điểm của các phương án ................................................ 71

3.4.2 Giá trị kinh tế của 2 phương án chống thấm ................................................. 72
3.5. Tính toán ổn định đập đất cho phương án chọn.............................................. 73
3.6 Kết luận chương 3 .............................................................................................. 76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 77
1. Các kết quả đạt được của luận văn .................................................................... 77
2. Một số điểm tồn tại ............................................................................................. 77
3. Hướng tiếp tục nghiên cứu .................................................................................. 77
4. Kiến nghị .............................................................................................................. 78
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................. 79
PHỤ LỤC .....................................................................................................................

Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang iv

TÓM TẮT

Hiện nay tỉnh Bình Định có hơn 165 đập hồ chứa nước thủy lợi, các hồ này
phần lớn được xây dựng từ những năm 80. Theo thống kê các đập đã bị xuống cấp
nghiêm trọng, mặt đập, mái thượng và hạ lưu chưa được gia cố, thân móng đập bị
thấm nước, cống lấy nước bị rò rỉ, tràn xả lũ bị xói lở do chưa được gia cố, lòng hồ bị
bồi lấp nên khả năng trữ nước và khả năng đảm bảo an toàn hồ đập thấp. Trong luận
văn này tác giả đã nghiên cứu nghiên cứu các cơ sở khoa học và giải pháp chống thấm
cơ bản cho đập đất đập đất. Tác giả đã đề xuất giải pháp chống thấm cho các dạng mặt
cắt đập điển hình ở Bình Định nói chung và áp dụng cho trường hợp đập đất Hội
Khánh nói riêng. Phần mềm Geostudio cũng được tác giả sử dụng để hỗ trợ tính toán
thấm và ổn định đập. Kết quả của luận văn này sẽ là tài liệu tham khảo cho các nhà tư

vấn và cơ quan quản lý ngành tại địa phương.

Abstract
At present, There are more than 165 irrigation reservoirs in Binh Dinh province
has which have been largely built since the 1980s. According to statistics, dams have
been severely degraded, upper and downstream surface was not being reinforced, dam
foundation was leaking, the reservoir bed was filled by sediment so the capacity of
water storage and the ability to ensure the safety of the dam was low. In this thesis, the
author has studied the waterproofing solution for earth dam. The author proposed a
waterproofing solution for the typical cross sections in Binh Dinh in general and
applied to the case of Hoi Khanh dam in particular. Geostudio software is also used to
assist in calculating permeability and stability of earth dam. The results of this thesis
will be a reference for local consultants .

Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang v

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CÁC KÍ HIỆU:
P(%)

Tần suất

CÁC CHỮ VIẾT TẮT:
MNC
MNDBT

MNLNTK
MNLNTK
MNLCH
MNTL
MNHL
PA1
PA2

Mực nước chết
Mực nước dâng bình thường
Mực nước lớn nhất thiết kế
Mực nước lớn nhất kiểm tra
Mực nước lũ cực hạn
Mực nước thượng lưu
Mực nước hạ lưu
Phương án 1
Phương án 2

Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1-1. Số lượng đập vật liệu địa phương ở các nước trên thế giới........................... 6
Bảng 3-1. Thông số kỹ thuật hồ Hội Khánh [16] ........................................................ 52
Bảng 3-2 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đất nền và vật liệu đắp đập ............................ 56
Bảng 3-3 Kết quả tính lưu lượng thấm đơn vị và Gradient thấm cho 02 phương án ... 70

Bảng 3-4 Các trường hợp tính toán ổn định đập đất ................................................... 73
Bảng 3-5 Kết quả tính toán ổn định đập của phương án chọn.................................... 74

Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1-1. Biểu đồ phân bố hồ đập lớn trên thế giới ...................................................... 4
Hình 1-2. Đập Nurek ở Tajikistan cao 310m, đập đất cao nhất thế giới ........................ 5
Hình 1-3. Biểu đồ tỷ lệ phân bố hồ đập lớn ở Việt Nam ............................................... 7
Hình 1-4. Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ theo dung tích ở Việt Nam .................................... 7
Hình 1-5. Một số hình ảnh về xây dựng đập đất ở trong nước ...................................... 9
Hình 1-6. Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ đập theo dung tích ............................................... 10
Hình 1-7. Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ đập theo chiều cao .............................................. 10
Hình 1-8. Biểu đồ tỷ lệ xây dựng hồ chứa qua các giai đoạn từ 1975 đến nay ............ 11
Hình 1-9. Biểu đồ tỷ lệ hồ chứa hư hỏng cần sửa chữa, nâng cấp ở Bình Định .......... 11
Hình 1-10. Biểu đồ tỷ lệ các dạng hư hỏng của đập đất .............................................. 12
Hình 1-11. Biểu đồ tỷ lệ các dạng hư hỏng cống lấy nước ......................................... 12
Hình 1.12. Một số hình ảnh về hư hỏng đập đất ở Bình Định [3] ............................... 14
Hình 1-13. Thiệt hại do vỡ đập South Fork (Pensylvania, Hoa Kỳ, 1889) (nguồn
Internet) ..................................................................................................................... 15
Hình 1-14. Hồ Suối Hành sau khi sửa chữa xong ....................................................... 16
Hình 1.15. Hồ Suối Trầu sau khi sửa chữa xong ........................................................ 17
Hình 1-16. Sự cố vỡ đập Am Chúa – Khánh Hòa....................................................... 18
Hình 1-17. Sự cố vỡ đập Z20 (KE 2/20 REC) ........................................................... 19
Hình 1-18 Đập Chánh Hùng; chống thấm bằng tường nghiêng sân phủ bằng đất ....... 21

Hình 1-19 Đập Hóc Thánh; chống thấm bằng tường nghiêng, chân răng thượng lưu . 22
Hình 1-20. Đập Cẩn Hậu (đập hai khối) ..................................................................... 22
Hình 1-21. Đập Suối Đuốc; đập hai khối ................................................................... 23
Hình 1-22. Đập Ông Lành (đập nhiều khối) ............................................................... 23
Hình 1-23. Thi công chân khay chống thấm – đập Trong Thượng.............................. 23
Hình 2-1. Các loại phần tử ........................................................................................ 38
Hình 2-2 Minh họa phân tích ổn định theo phương pháp cân bằng giới hạn ............... 39
Hình 2-3. Mặt cắt ngang đập có tường nghiêng chống thấm kết hợp sân phủ bằng đất
có hệ số thấm nhỏ ...................................................................................................... 39

Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang viii

Hình 2-4. Mặt cắt ngang đập có tường nghiêng chống thấm bằng vải địa kỹ thuật
(Bentomat) – Công trình Hồ chứa nước Sông Biêu, Ninh Thuận ............................... 41
Hình 2-5. Mặt cắt ngang đập có tường nghiêng chống thấm bằng tấm bê tông – Công
trình Hồ chứa suối nước ngọt, Ninh Thuận ................................................................ 42
Hình 2-6. Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng, chân răng thượng lưu ............. 42
Hình 2-7. Giải pháp tường cừ kết hợp với tường nghiêng chân răng .......................... 44
Hình 2-8. Giải pháp tường cừ kết hợp với tường lõi + chân răng ............................... 45
Hình 2-9. Thi công cừ BTCT ứng suất trước.............................................................. 45
Hình 2-10. Khoan phụt xử lý nền ............................................................................... 46
Hình 2-11. Sơ đồ nguyên lý Công nghệ Jet-grouting ................................................. 47
Hình 2-12. Mặt cắt ngang đập nhiều khối, chống thấm bằng hào bentonite (Hồ chứa
nước Ia M’Láh, Gia Lai) ............................................................................................ 48
Hình 2-13, Thi công tường hào bentonite ................................................................... 49

Hình 3-1. Bản đồ vị trí công trình .............................................................................. 51
Hình 3-2 Lòng hồ chứa nước Hội Khánh ................................................................... 53
Hình 3-3: Thấm thành dòng tại mái hạ lưu hồ Hội Khánh [3] .................................... 58
Hình 3-4: Thấm thành dòng tại chân mái hạ lưu hồ Hội Khánh [3] ............................ 59
Hình 3-5. Mặt cắt D9 (Hiện trạng) ............................................................................. 61
Hình 3-6. Dòng thấm qua đập đất, mặt cắt D9 (hiện trạng) ........................................ 61
Hình 3-7. Cột nước tổng tại mặt cắt D9 (hiện trạng) .................................................. 62
Hình 3-8. Tính toán Gradient qua đập đất tại mặt cắt D9(hiện trạng) ......................... 62
Hình 3-9 Kết quả tính toán ổn định mặt cắt D9(hiện trạng) ........................................ 63
Hình 3-10 Mặt cắt D5 – tường nghiêng kết hợp với sân phủ ...................................... 66
Hình 3-11 Mặt cắt D9 – tường nghiêng kết hợp với sân phủ ...................................... 67
Hình 3-12 Mặt cắt D12 – tường nghiêng kết hợp với sân phủ .................................... 67
Hình 3-13 Mặt cắt D5 – tường nghiêng kết hợp với chân khay thượng lưu ................ 67
Hình 3-14 Mặt cắt D9 – tường nghiêng kết hợp với chân khay thượng lưu ................ 67
Hình 3-15. Mặt cắt D12 – tường nghiêng kết hợp với chân khay thượng lưu ............. 67
Hình 3-16. Mặt cắt dọc đập Hội Khánh...................................................................... 69

Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang 1

PHẦN MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của Đề tài:
Bình Định là một tỉnh ven biển Nam Trung bộ, nằm ở tọa độ từ 13042' đến
14042' Vĩ độ Bắc và 108039' đến 109022' Kinh độ Đông, có diện tích tự nhiên 6.026
km2, bao gồm thành phố Quy Nhơn và 10 huyện, thị xã với dân số khoảng 1,6 triệu
người. Phía bắc giáp Quảng Ngãi, phía Nam giáp Phú Yên, phía Tây giáp Gia Lai và

phía Đông giáp Biển Đông. Bình Định cách thủ đô Hà Nội 1.065 km và cách thành
phố Hồ Chí Minh 680km.
Là một trong 5 tỉnh nằm trong vùng trọng điểm kinh tế Nam Trung Bộ với địa
lý quan trọng trong giao lưu phát triển kinh tế xã hội, vị trí vai trò quan trọng trong bảo
vệ an ninh quốc phòng. Bình Định có vị trí trung tâm trên các tuyến giao lưu quốc tế
và liên vùng tuyến trục Bắc - Nam và hành lang Đông - Tây của Miền Trung với hệ
thống giao thông tương đối phát triển với tuyến đường sắt Bắc Nam, tuyến đường bộ
QL 1A và QL 19, sân bay Phù Cát và cảng Quy Nhơn.
Trên địa bàn tỉnh Bình Định có 165 đập hồ chứa nước thủy lợi, trong đó:
+ Có 05 hồ chứa có dung tích trên 10 triệu m3 gồm: hồ Vạn Hội – huyện Hoài
Ân, hồ Hội Sơn - huyện Phù Cát, hồ Thuận Ninh – huyện Tây Sơn, hồ Núi Một huyện An Nhơn và hồ Định Bình - huyện Vĩnh Thạnh.
+ Có 04 hồ chứa có dung tích từ (5 – 10) triệu m3 gồm: Hồ Thạch Khê - huyện
Hoài Ân, hồ Mỹ Bình – huyện Hoài Nhơn, hồ Hội Khánh – huyện Phù Mỹ và hồ Diêm
Tiêu – huyện Phù Mỹ.
+ Có 47 hồ chứa có dung tích từ (1 – 5) triệu m3, gồm: huyện An Lão 02 hồ;
huyện Hoài Ân 08 hồ; huyện Hoài Nhơn 08 hồ; huyện Phù Mỹ 11 hồ; huyện Vĩnh
Thạnh 03 hồ; huyện Phù Cát 07 hồ; huyện Tây Sơn 02 hồ; huyện An Nhơn 01 hồ;
huyện Vân Canh 04 hồ; Thành phố Quy Nhơn 01 hồ.
+ Có 68 hồ chứa có dung tích từ (0,2 – 1) triệu m3, gồm: huyện An Lão 02 hồ;
huyện Hoài Ân 13 hồ; huyện Hoài Nhơn 09 hồ; huyện Phù Mỹ 32 hồ; huyện Phù Cát
14 hồ; huyện Tây Sơn 12 hồ; huyện Vân Canh 01 hồ; huyện Tuy Phước 04 hồ.
+ Còn lại 38 hồ chứa có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m3.
+ Có 38 hồ chứa có chiều cao đập trên 15m.
Các hồ đập nhỏ trên địa bàn tỉnh phần lớn được xây dựng từ những năm 80, có
hệ số thiết kế tưới, tiêu thấp và tần suất tính phòng lũ chưa xét đến yếu tố ảnh hưởng
bởi biến đổi khí hậu; thiếu kinh phí nên xây dựng không hoàn chỉnh từ đầu mối đến
kênh mương, thiết bị lạc hậu, chắp vá nên hiện nay bị xuống cấp nghiêm trọng, mặt
Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ

Luận văn thạc sĩ

Trang 2

đập, mái thượng và hạ lưu chưa được gia cố, thân móng đập bị thấm nước, cống lấy
nước bị rò rỉ, tràn xả lũ bị xói lở do chưa được gia cố, lòng hồ bị bồi lấp nên khả năng
trữ nước và khả năng đảm bảo an toàn hồ đập thấp. Toàn tỉnh có 38 đập có hiện
tượng thấm nước; đập trượt mái, sạt trượt vai đập; bị lún; bị xói lở hạ lưu… dự
kiến đưa vào chương trình “Sửa chữa An toàn đập của Chính phủ do WB tài trợ”,
trong đó có Hồ chứa nước Hội Khánh.
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.
II. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu:
+ Nghiên cứu các yếu tố tác động đến sự hình thành dòng thấm, chế độ thấm
như quá trình khảo sát, thiết kế, thi công để xác định nguyên nhân chính dẫn đến sự cố
thấm qua đập. Cơ sở khoa học và thực tiễn của các giải pháp xử lý thấm qua nền đập
đất, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng từng giải pháp; Tính toán biện pháp xử lý
đảm bảo ổn định thấm cho đập đất bằng bộ phần mềm Geostudio.

+ 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:
Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang 3

- 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 chọn 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.
---------oo0oo---------

Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang 4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ THẤM QUA ĐẬP ĐẤT

1.1 Khái quát chung về tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương
Đập vật liệu địa phương là loại đập được xây dựng bằng các loại đất đá hiện có
ở vùng xây dựng như: sét, á sét, á cát, cát, sỏi… Đập đất - đá có cấu tạo đơn giản,
vững chắc, có khả năng cơ giới hoá cao khi thi công và thường có giá thành thấp nên
là loại đập được ứng dụng rộng rãi nhất trong hầu hết các nước trên thế giới.
Đập đất - đá là loại đập không tràn, có nhiệm vụ dâng nước và giữ nước trong
các hồ chứa hoặc cùng với các loại đập và công trình khác tham gia nhiệm vụ dâng
nước trong các hệ thống thuỷ lợi, thuỷ điện….[1].
1.1.1 Trên thế giới

Hồ chứa nước trên thế giới được xây dựng và phát triển rất đa dạng, phong
phú. Đến nay trên thế giới đã xây dựng hơn 1.400 hồ có dung tích hơn 100 triệu mét
khối nước, trung bình mỗi hồ với tổng dung tích các hồ là 4.200 tỷ mét khối. Theo
tiêu chí phân loại của Ủy ban Quốc tế về đập lớn (ICOLD), hồ có dung tích từ một
triệu mét khối nước trở lên hoặc chiều cao đập trên 15 mét, thuộc loại hồ đập lớn.

Hình 1-1. Biểu đồ phân bố hồ đập lớn trên thế giới
(Nguồn internet)

Hiện thế giới có hơn 45.000 hồ đập lớn. Trong đó châu Á có 31.340 hồ, Bắc
và Trung Mỹ có 8.010 hồ, Tây Âu có 4.227 hồ, Đông Âu có 1.203 hồ, châu Phi
1.260 hồ, Châu Đại Dương 577 hồ. Đứng đầu danh sách các nước có nhiều hồ là
Trung Quốc (22.000 hồ), Mỹ (6.575 hồ), Ấn Độ (4.291 hồ), Nhật Bản (2.675 hồ),
Tây Ban Nha (1.196 hồ).

Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang 5

Xây dựng và sử dụng hồ chứa nước trên thế giới đã trải qua lịch sử phát triển
lâu đời. Cách đây hơn 6 nghìn năm người Trung Quốc và Ai Cập đã biết sử dụng vật
liệu tại chỗ để đắp đập ngăn sông suối tạo thành hồ chứa. Thời kỳ cổ đại, hồ Vicinity
tại Menphis thuộc thung lũng sông Nin (Ai Cập) có xây đập đá đổ cao 15m, dài 45m.
Trong khoảng 4 nghìn năm Trước Công nguyên, cùng với sự phát triển rực rỡ của
các nền văn minh cổ đại Ai Cập, Trung Quốc, Hy Lạp, La Mã, Ấn Độ... kỹ thuật xây
dựng hồ đập trên thế giới cũng không ngừng phát triển. Người Nam Tư xây dựng
đập Mardook ở thung lũng sông Tigris. Người Saba xây đập đá đổ Marib cao 32,5m
dài 3200m. Đến nay, thực tế phát triển xây dựng các hồ chứa nước lớn trên thế giới
đã được khẳng định mục đích và yêu cầu sử dụng của mỗi hồ trong từng khu vực đối
với từng quốc gia là khác nhau.

Hình 1-2. Đập Nurek ở Tajikistan cao 310m, đập đất cao nhất thế giới

(Nguồn Internet)
Trong thế kỷ XX, xây dựng đập tạo hồ chứa phát triển mạnh cả về số lượng
và quy mô, hình thức. Cứ 10 năm sau, số lượng đập hồ được xây dựng nhiều hơn
tổng số các đập hồ của các năm trước đó. Chiều cao đập từ chỗ vài mét của buổi ban
đầu, đến chiều cao đập lên tới 10 m  15 m (ở thế kỷ XV), đến 200 m (ở thế kỷ XX),
rồi đến trên 300 m như hiện nay. Từ chỗ đập bằng vật liệu địa phương đến đập bằng
bê tông, bê tông trọng lực, đập vòm, đập trụ chống, đập liên vòm. Từ đập bê tông
thường đến đập bê tông đầm lăn.

Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang 6

Bảng 1-1. Số lượng đập vật liệu địa phương ở các nước trên thế giới
(Nguồn internet)
STT

Tên nước

Số lượng

STT

Tên nước

Số lượng

1

Trung Quốc

22

117

Nauy

335

2

Mỹ

6.575

118

CHLB Đức

3113

3

Ấn Độ

1.291

119

Albani

3064

4

Nhật

2.675

120

Rumani

246

5

Tây Ban Nha

1.196

121

Zimbabuê

213

6

Canada

793

122

Thái Lan

204

7

Hàn Quốc

765

123

Thụy Điển

190

8

Thổ Nhĩ Kỳ

625

124

Bulgari

180

9

Brazil

594

125

Thụy Sĩ

156

10

Pháp

569

226

Áo

149

11

Nam phi

539

127

Cộng hòa Séc

118

12

Mexico

537

128

Algerie

107

13

524

229

Bồ Đào Nha

10

517

330

Indonesia

96

15

Italia
Vương quốc
Anh
Ôxtrâylia

486

331

Liên bang Nga

91

16

Việt Nam

460

14

Qua bảng 1-1 cho thấy rằng Việt Nam là nước có nhiều đập lớn so với thế giới
(đứng thứ 16) và nếu so với các nước Đông Nam Á thì Việt Nam có số lượng đập lớn
đứng đầu sau đó đến Thái Lan rồi Indonesia.
1.1.2 Việt Nam
Hồ chứa nước ở Việt Nam là biện pháp công trình chủ yếu để chống lũ cho các
vùng hạ du; cấp nước tưới ruộng, công nghiệp, sinh hoạt, phát điện, phát triển du lịch,
cải tạo môi trường nuôi trồng thuỷ sản, phát triển giao thông, thể thao, văn hoá...
Theo thời gian, trước năm 1964 việc xây dựng hồ chứa diễn ra chậm, có ít hồ
chứa được xây dựng trong giai đoạn này. Sau năm 1964, đặc biệt từ khi nhà nước
thống nhất thì việc xây dựng hồ chứa phát triển mạnh. Từ năm 1976 đến nay số hồ
chứa xây dựng mới chiếm 67%. Không những tốc độ phát triển nhanh, mà cả về quy
mô công trình cũng lớn lên không ngừng. Hiện nay, đã có nhiều hồ lớn, đập cao ở những
nơi có điều kiện tự nhiên phức tạp.
Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang 7

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 [17]. 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.

Hình 1-3. Biểu đồ tỷ lệ phân bố hồ đập lớn ở Việt Nam
Trong đó hồ có dung tích từ 10 triệu m3 nước có 103 hồ, dung tích từ 3,0 đến
cận 10 triệu m3 nước có 255 hồ, từ 1 đến 3 triệu m3 có 459 hồ, từ 0,2 đến 1 triệu m3 có
1.752 hồ, và hồ có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m3 có 4.182 hồ. Ngoài ra ngành Thủy
điện có 29 hồ lớn với tổng dung tích trên 27 tỷ m3 nước. Hầu hết các đập là vật liệu địa
phương, xây dựng đã lâu và bằng thủ công. Hình thức kết cấu và kỹ thuật xây dựng
từng loại công trình ở hồ chứa nước còn đơn điệu, ít có đổi mới, đa dạng hoá.

Hình 1-4. Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ theo dung tích ở Việt Nam
Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang 8

Đập ngăn sông tạo hồ chứa có chiều cao không vượt quá 25 mét chiếm tới
87,18%. Việc xây dựng những đập cao hơn 25 (m) đang bắt đầu được quan tâm đầu tư
với việc áp dụng các vật liệu mới và công nghệ mới. Gần đây đập bằng vật liệu địa
phương trong đó có đập đất đang phát triển với một tốc độ nhanh chóng và hiện đang
có xu hướng tiếp tục phát triển về số lượng cũng như quy mô công trình là do nhiều
nguyên nhân, trong đó có những nguyên nhân chủ yếu sau đây:
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 càng có ít những tuyến hẹp, có địa chất tốt thích

hợp cho các loại đập bê tông 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.
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.
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 nhu cầu lao động thủ công.
Giảm xuống đến mức thấp nhất việc sử dụng các loại vật liệu hiếm như xi măng, sắt,
thép v.v...

Đập Núi Cốc -Thái Nguyên

Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ

Đập Ea- Soup - Đắk Lắk


Luận văn thạc sĩ

Trang 9

Tả trạch – Thừa Thiến Huế

Đập Thuận Ninh - Bình Định

Hình 1-5. Một số hình ảnh về xây dựng đập đất ở trong nước
(Nguồn Internet).

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 [2]., có thể phân loại như
sau:
1) Theo dung tích hồ:
+ Có 05 hồ chứa có dung tích trên 10 triệu m3 gồm: hồ Vạn Hội – huyện Hoài
Ân, hồ Hội Sơn - huyện Phù Cát, hồ Thuận Ninh – huyện Tây Sơn, hồ Núi Một huyện An Nhơn và hồ Định Bình - huyện Vĩnh Thạnh.
+ Có 04 hồ chứa có dung tích từ (5 ÷ 10) triệu m3 gồm: Hồ Thạch Khê - huyện
Hoài Ân, hồ Mỹ Bình – huyện Hoài Nhơn, hồ Hội Khánh – huyện Phù Mỹ và hồ Diêm
Tiêu – huyện Phù Mỹ.
+ Có 47 hồ chứa có dung tích từ (1 ÷ 5) triệu m3, gồm: huyện An Lão 02 hồ;
huyện Hoài Ân 08 hồ; ; huyện Hoài Nhơn 08 hồ; huyện Phù Mỹ 11 hồ; huyện Vĩnh
Thạnh 03 hồ; huyện Phù Cát 07 hồ; huyện Tây Sơn 02 hồ; huyện An Nhơn 01 hồ;
huyện Vân Canh 04 hồ; Thành phố Quy Nhơn 01 hồ.
+ Có 68 hồ chứa có dung tích từ (0,2 ÷ 1) triệu m3, gồm: huyện An Lão 02 hồ;
huyện Hoài Ân 13 hồ; huyện Hoài Nhơn 09 hồ; huyện Phù Mỹ 32 hồ; huyện Phù Cát
14 hồ; huyện Tây Sơn 12 hồ; huyện Vân Canh 01 hồ; huyện Tuy Phước 04 hồ.
+ Còn lại 38 hồ chứa có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m3.

Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang 10

Hình 1-6. Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ đập theo dung tích
2) Theo chiều cao đập:
Có 7 hồ đập cao từ 25 m trở lên; 38 hồ chứa nước có đập cao từ 15m trở lên;
133 hồ chứa nước có đập cao dưới 15m, và chủ yếu là đập đất, tỷ lệ các hồ đập nhỏ

chiếm đa số với khoảng 80,6%.

Hình 1-7. Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ đập theo chiều cao
3) Theo thời gian xây dựng:
Hầu hết các hồ chứa nước được xây dựng từ năm 1975 cho đến nay. Từ 1975
đến 1990 xây dựng 131 hồ chứa; từ 1990 đến 2002 xây dựng 21 hồ chứa; từ 2002 đến
nay xây dựng 12 hồ chứa.

Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ


Luận văn thạc sĩ

Trang 11

Hình 1-8. Biểu đồ tỷ lệ xây dựng hồ chứa qua các giai đoạn từ 1975 đến nay
4) Theo chất lượng công trình xây dựng:
Theo thống kê phần lớn các hồ được xây dựng từ những năm 1990 trở về trước,
lúc này công nghệ thi công và thiết kế còn yếu kém. Qua một thời gian dài sử dụng,
dưới tác động khắc nghiệt của thời tiết lại không được duy tu bảo dưỡng nên các công
trỉnh đã xuống cấp. Từ năm 2003 đến nay trên địa bàn tỉnh Bình Định đã sửa chữa
nâng cấp 44/133 hồ chứa do Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Bình Định quản
lý (có 31 hồ sửa chữa nâng cấp đập), còn lại khoảng 89/133 hồ chứa hư hỏng xuống
cấp có nguy cơ mất an toàn cần đầu tư sửa chữa, trong đó có 18 hồ chứa hư hỏng
nghiêm trọng cần được ưu tiên sửa chữa nâng cấp [2]..

Hình 1-9. Biểu đồ tỷ lệ hồ chứa hư hỏng cần sửa chữa, nâng cấp ở Bình Định [2]
5) Theo sự cố trong đập:
Qua kiểm tra thực tế và tập hợp số liệu từ các chủ hồ, phần lớn những hư hỏng
hiện nay của các hồ chứa trên địa bàn tỉnh Bình Định chủ yếu là các dạng sau [2].:

- Về đập: chủ yếu là bị thấm qua nền, qua thân đập, và thấm dọc theo cống lấy
nước; mái thượng lưu bị sạt lở, đá lát khan bị xô tụt; mái hạ lưu bị xói sạt do nước
mưa, thiếu rãnh thoát nước, thiếu vật thoát nước hạ lưu, chăn thả trâu bò; cao độ và
chiều rộng đỉnh đập không đảm bảo, không có đường quản lý hoặc có nhưng bị hư
hỏng, không sử dụng được trong mùa mưa lũ.
Học viên: Lê Xuân Vũ – Lớp CH33.X2BĐ