Nghiên cứu sử dụng kết hợp mô hình toán trong kiểm định chất lượng đập bê tông đầm lăn trong quá trình thi công

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

Nguyễn Mạnh Hiển

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KẾT HỢP MƠ HÌNH TỐN TRONG KIỂM ĐỊNH
CHẤT LƯỢNG ĐẬP BÊ TƠNG ĐẦM LĂN TRONG Q TRÌNH THI CƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

Nguyễn Mạnh Hiển

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KẾT HỢP MƠ HÌNH TỐN TRONG KIỂM ĐỊNH
CHẤT LƯỢNG ĐẬP BÊ TƠNG ĐẦM LĂN TRONG Q TRÌNH THI CƠNG
Chun ngành: Cơng trình thủy
Mã số: 60.58.40

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Người hướng dẫn khoa học:

GS- TS Nguyễn Văn Mạo

Hà Nội – 2012


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:
Họ và tên: Nguyễn Mạnh Hiển
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 6/10/1984
Nơi sinh: Hịa Bình
Q qn: Lê Chân – Hải Phịng
Dân tộc: Kinh
Ảnh 4x6
Chức vụ, đơn vị công tác trước khi đi học tập, nghiên cứu:
Kỹ sư đồn TKTĐ Sơn La – Cơng ty CP Tư vấn xây dựng Điện 1
Chỗ ở hiện nay hoặc địa chỉ liên lạc:
Số 35 – LK 12 – Khu đô thị Văn Khê – Hà Đông – Hà Nội
Điện thoại cơ quan: ........................................ Điện thoại nhà riêng: ...................................
Fax: ........................... Email: Di động: 0988955384
TU
0

T
0
U

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo: ............................ Thời gian từ: .........../............... đến ............../.......................

Nơi học (trường, thành phố):.................................................................................................
Ngành học: ............................................................................................................................
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian từ: 9/2002 đến 7/2007
Nơi học (trường, thành phố): cơ sở 2 Đại học Thủy Lợi – Tp. Hồ Chí Minh
Ngành học: Cơng trình thủy lợi
Tên đồ án, luận án hoặc mơn thi tốt nghiệp: Thiết kế hồ chứa thủy điện Sê San 4
Ngày và nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 6/2007, Tp. Hồ Chí Minh
Người hướng dẫn: GS-TS Nguyễn Văn Mạo
3. Thạc sĩ:
Hệ đào tạo: Chính quy.
Thời gian từ: 9/2009 đến 9/2012
Nơi học (trường, thành phố): Đại học Thủy Lợi – Hà Nội
Ngành học: Cơng trình thủy
Tên luận văn: Nghiên cứu sử dụng kết hợp mơ hình tốn trong kiểm định chất lượng đập bê
tơng đầm lăn trong q trình thi cơng.
Ngày và nơi bảo vệ......................................................:.........................................................
Người hướng dẫn: GS-TS Nguyễn Văn Mạo
4. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh, trình độ B.


5. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật được chính thức cấp; số bằng, ngày cấp và nơi cấp:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
III. Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:
Thời gian
7/2007
1/2009

Cơng việc đảm nhiệm

Nơi cơng tác

Đồn TKTĐ 1 - Công ty CP tư vấn xây dựng Kỹ sư thiết kế (hợp
Điện 1
đồng thời vụ)
Đoàn TKTĐ Sơn La – Công ty CP tư vấn xây Kỹ sư thiết kế
dựng Điện 1

VI. KHEN THƯỞNG VÀ KỶ LUẬT TRONG QUÁ TRÌNH HỌC CAO HỌC:
Khơng
V. CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ:
Không
XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC

Ngày 4 tháng 12 năm 2012
Người khai ký tên


LỜI CẢM ƠN

Để hồn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận
được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của q thầy cô trường Đại học
Thủy Lợi. Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến q thầy cơ trường Đại học
Thủy Lợi – Hà Nội, đặc biệt là những thầy cô đã tận tình dạy bảo cho tơi suốt
thời gian học tập tại trường. Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Giáo sư – Tiến sĩ
Nguyễn Văn Mạo đã dành thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp
tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp.

Nhân đây, tơi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học
Thủy Lợi cùng q thầy cơ trong Khoa Cơng Trình, Khoa Đào Tạo và Sau Đại
Học đã tạo rất nhiều điều kiện để tơi học tập và hồn thành tốt khóa học.
Mặc dù tơi đã có nhiều cố gắng hồn thiện luận tuy nhiên khơng thể tránh
khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp q báu của q thầy
cơ và các bạn.
Hà Nội, tháng 12 năm 2012
Học viên

Nguyễn Mạnh Hiển


Luận văn Thạc sĩ

1

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ........................................................................ 4
T
3

T
3

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................... 7
T
3

T
3

MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 8
T
3

T
3

CHƯƠNG 1 ................................................................................................. 12
T
3

T
3

TỔNG QUAN VỀ KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG RCCD Ở VIỆT NAM..... 12
T
3

T
3

1.1 Sơ lược về tình hình phát triển RCCD ở Việt Nam ................................ 12
T
3

T
3

T

3

T
3

1.2 Kiểm định chất lượng RCCD trong cơng tác xây dựng đập................... 14
T
3

T
3

T
3

T
3

1.3 Tình hình nghiên cứu trong quá trình kiểm định một số đập RCCD ở
T
3

T
3

T
3

nước ta ................................................................................................................. 15
T

3

1.4
T
3

T
3

T
3

Sự cần thiết nghiên cứu phát triển phương pháp kết hợp mơ hình tốn

trong cơng tác kiểm định RCCD ....................................................................... 16
T
3

1.5 Kết luận chương 1 ..................................................................................... 17
T
3

T
3

T
3

T
3

CHƯƠNG 2 ................................................................................................. 19
T
3

T
3

PHÂN TÍCH TRƯỜNG ỨNG SUẤT RCCD ............................................... 19
T
3

T
3

TRONG Q TRÌNH THI CƠNG .............................................................. 19
T
3

T
3

2.1. Các nhân tố ảnh hưởng đến trường ứng suất của RCCD trong q trình
T
3

T
3

T

3

thi cơng ................................................................................................................ 19
T
3

2.1.1 . Sự phát triển cường độ và các đặc tính của bê tơng đầm lăn trong
T
3

T
3

T
3

thời gian thi công .................................................................................. 19
T
3

2.1.2 . Trường nhiệt độ trong đập ........................................................ 24
T
3

T
3

T
3

T
3

2.1.3. Trường ứng suất nhiệt trong đập .................................................. 25
T
3

T
3

2.2. Phương pháp và phần mềm sử dụng ........................................................ 26
T
3

T
3

T
3

T
3

2.2.1 . Cơ sở của lý thuyết đàn hồi nhiệt .............................................. 26
T
3

T
3

T
3

T
3

2.2.2 . Phần mềm sử dụng tính tốn ..................................................... 30
T
3

T
3

T
3

T
3

2.3 Các bài toán nghiên cứu .............................................................................. 30
T
3

Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1

T
3

Luận văn Thạc sĩ

2

CHƯƠNG 3 ................................................................................................. 32
T
3

T
3

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KẾT HỢP MƠ HÌNH TỐN KIỂM ĐỊNH
T
3

CHẤT LƯỢNG ĐẬP SÊ SAN 4.................................................................. 32
T
3

3.1. Giới thiệu tóm tắt tình hình xây dựng đập Sê San 4 ................................. 32
T
3

T
3

3.1.1 . Nhiệt độ môi trường ................................................................. 33
T
3

T
3

T
3

T
3

3.1.2 . Tổn thất nhiệt vào nền đá .......................................................... 33
T
3

T
3

T
3

T
3

3.1.3 . Đối lưu tại các bề mặt .............................................................. 34
T
3

T
3

T

3

T
3

3.1.4 . Nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp bê tông đầm lăn tại khối đổ ........ 34
T
3

T
3

T
3

T
3

3.1.5 . Các đặc tính nhiệt của bê tơng đầm lăn ..................................... 34
T
3

T
3

T
3

T
3

3.1.6 . Các đặc tính cơ lý của bê tơng đầm lăn ở tuổi thiết kế 365 ngày 34
T
3

T
3

T
3

T
3

3.1.7 . Các đặc tính nhiệt của nền đập .................................................. 35
T
3

T
3

T
3

T
3

3.1.8 . Các đặc tính cơ lí của nền đập................................................... 35
T
3

T
3

T
3

T
3

3.1.9 . Mơ hình phần tử kết cấu đập ..................................................... 35
T
3

T
3

T
3

T
3

3.1.10. Tiến độ thi công đập .................................................................. 36
T
3

T
3

3.1.11. Các thông số đầu vào cho bài tốn 2 .......................................... 38
T
3

T
3

3.1.12. Các thơng số đầu vào cho bài toán 3 .......................................... 38
T
3

T
3

3.2. Các số liệu thí nghiệm trong phịng, hiện trường, quan trắc ở đập Sê San
T
3

4 ........................................................................................................................... 39
T
3

3.2.1 . Số liệu thí nghiệm trong phòng ................................................. 39
T
3

T
3

T

3

T
3

3.2.2 . Số liệu thu thập từ hiện trường và thiết bị quan trắc................... 40
T
3

T
3

T
3

T
3

3.3. Trường ứng suất nhiệt đập Sê san 4 ......................................................... 41
T
3

T
3

T
3

T
3

3.3.1 . Phân tích trường nhiệt độ .......................................................... 41
T
3

T
3

T
3

T
3

3.3.2. Bài tốn 1: Phân tích trường ứng suất trong đập bê tơng tơng đầm
T
3

lăn trong thời kì thi cơng do nhiệt độ tác dụng ....................................... 49
T
3

3.4. Trường ứng suất chất tải và tải trọng thi công ......................................... 54
T
3

T
3

T

3

T
3

3.5. Trường ứng suất nhiệt và chất tải, tải trọng thi công ................................ 57
T
3

Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1

T
3


Luận văn Thạc sĩ

3

3.6. Trường ứng suất nhiệt và chất tải, tải trọng thi cơng q trình thi cơng số
T
3

2 ........................................................................................................................... 62
T
3

3.7 Phân tích chất lượng đập RCC Sê San 4 .................................................. 64
T

3

T
3

T
3

T
3

3.7.1 . Khảo sát chất lượng RCC thân đập mơ hình 1. .......................... 64
T
3

T
3

T
3

T
3

3.7.2 . Khảo sát chất lượng RCC thượng lưu........................................ 66
T
3

T
3

T
3

T
3

3.7.3 . Khảo sát bê tông RCC hạ lưu .................................................... 67
T
3

T
3

T
3

T
3

3.7.4 . Khảo sát chất lượng RCC thân đập mơ hình 2 ........................... 69
T
3

T
3

T
3

T
3

3.7.5 . Khảo sát chất lượng RCC thượng lưu đập mơ hình 2................. 70
T
3

T
3

T
3

T
3

3.7.5 . Khảo sát chất lượng RCC hạ lưu đập mơ hình 2 ........................ 72
T
3

T
3

T
3

T
3

3.8. Kết luận chương 3 ....................................................................................... 73

T
3

T
3

CHƯƠNG 4 ................................................................................................. 75
T
3

T
3

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 75
T
3

T
3

4.1. Các kết luận rút ra từ các nghiên cứu của luận văn ................................... 75
T
3

T
3

4.2. Những vấn đề tồn tại ................................................................................... 75
T
3

T
3

4.3. Kiến nghị ...................................................................................................... 76
T
3

T
3

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 77
T
3

T
3

Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

4

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. Kiểm định theo sơ đồ kết hợp........................................................10
Hình 2. Sơ đồ tiếp cận...........................................................................11
Hình 2.1. Đường cong phát triển độ bền nén của bê tơng đầm lăn........19

Hình 2.2. Đường cong phát triển độ bền kéo của bê tơng đầm lăn........20
Hình 2.3. Đường cong phát triển mơđun đàn hồi của bê tơng đầm lăn..20
Hình 2.4. Đường cong hệ số từ biến của bê tông đầm lăn......................22
Hình 2.5. Đường cong co ngót của bê tơng đầm lăn ..............................23
Hình 2.6. Biến dạng của bê tơng theo thời gian......................................23
Hình 2.7. Đường cong nhiệt thuỷ hố của bê tơng đầm lăn....................24
Hình 2.8. Q trình diễn biến nhiệt độ trong khối đập...........................25
Hình 2.9. Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng.......................................29
Hình 3.1. Thi cơng đập bê tơng đầm lăn trên cơng trình thuỷ điện Sê San 4..32
Hình 3.2 Sơ đồ lưới phần tử mặt cắt đập................................................36
Hình 3.3. Tiến độ thi cơng đập...............................................................37
Hình 3.4. Đường cong phát triển độ bền nén của bê tơng đầm lăn..........40
Hình 3.5. Biểu đồ sự phát triển cường độ nén tại hiện trường..................41
Hình 3.6. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 360 (h)........................................42
Hình 3.7. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 5400 (h)......................................42
Hình 3.8. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 5760 (h)......................................43
Hình 3.9. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 10800 (h)....................................43
Hình 3.10. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 11160 (h)..................................44
Hình 3.11. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 18300 (h)..................................45
Hình 3.12. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 21000 (h)..................................45
Hình 3.13. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 21360 (h)..................................46
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

5

Hình 3.14. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 21360 (h)...................................47

Hình 3.15. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 30120 (h)...................................48
Hình 3.16. Phân bố nhiệt độ thân đập ở 34680 (h)....................................48
Hình 3.17. Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 5400 giờ.............................49
Hình 3.18. Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 10800 giờ...........................50
Hình 3.19. Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 21000 giờ...........................50
Hình 3.20. Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 29640 giờ..........................51
Hình 3.21. Trường ứng suất nhiệt trong đập ở 34680 giờ..........................52
Hình 3.22. Ứng suất nhiệt biên hạ lưu.......................................................53
Hình 3.23. Ứng suất nhiệt biên thượng lưu...............................................53
Hình 3.24. Ứng suất nhiệt biên hành lang cao độ 159 m..........................54
Hình 3.25. Trường ứng suất trong đập do chất tải và tải trọng thi cơng 5400
giờ............................................................................................................55
Hình 3.26. Trường ứng suất trong đập do chất tải và tải trọng thi cơng ở
10800 giờ.................................................................................................55
Hình 3.27. Trường ứng suất trong đập do chất tải và tải trọng thi cơng ở
21000 giờ.................................................................................................56
Hình 3.28. Trường ứng suất trong đập do chất tải và tải trọng thi công ở
29640 giờ.................................................................................................56
Hình 3.29. Trường ứng suất trong đập do chất tải và tải trọng thi cơng ở
29640 giờ.................................................................................................57
Hình 3.30. Trường ứng suất do nhiệt độ và chất tải, tải thi cơng tác dụng ở
5400 giờ...................................................................................................58
Hình 3.31. Trường ứng suất do nhiệt độ, chất tải, tải thi công tác dụng ở
10800 giờ.................................................................................................58
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

6

Hình 3.32. Trường ứng suất do nhiệt độ và chất tải, tải thi công tác dụng ở
21000 giờ.....................................................................................................59
Hình 3.33. Trường ứng suất do nhiệt độ và chất tải, tải thi cơng tác dụng ở
29640 giờ..................................................................................................60
Hình 3.34. Trường ứng suất do nhiệt độ và chất tải, tải thi cơng tác dụng ở
34680 giờ..................................................................................................61
Hình 3.35. Trường ứng suất do nhiệt độ, chất tải, tải trọng thi công tác dụng ở
5400h (mơ hình 2)...........................................................................................62
Hình 3.36. Trường ứng suất do nhiệt độ, chất tải, tải trọng thi công tác dụng ở
7920h (mơ hình 2)...........................................................................................62
Hình 3.37. Trường ứng suất do nhiệt độ, chất tải, tải trọng thi công tác dụng ở
18720h (mô hình 2).........................................................................................63
Hình 3.38. Trường ứng suất do nhiệt độ, chất tải, tải trọng thi cơng tác dụng ở
38720h (mơ hình 2).........................................................................................63
Hình 3.39. Dữ liệu kết quả tính tốn ứng suất............................................65
Hình 3.40. Biểu đồ phát triển ứng suất thân đập........................................66
Hình 3.41. Biểu đồ phát triển ứng suất thượng lưu đập.............................67
Hình 3.42. Biểu đồ phát triển ứng suất hạ lưu đập.....................................68
Hình 3.43. Sơ đồ 3 đường phần tử thân đập...............................................70
Hình 3.44. Sơ đồ 3 đường phần tử thượng lưu đập.........................................71
Hình 3.45. Sơ đồ 3 đường phần tử hạ lưu đập............................................73

Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

7

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Danh sách các đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam đến năm 2013.....12
Bảng 3.1. Nhiệt độ môi trường cho các bề mặt khối RCC tính tốn..............33
Bảng 3.2. Cường độ nén tiêu chuẩn của bê tông đầm lăn Sê San 4...............39
Bảng 3.3. Cường độ nén thực đo của bê tông đầm lăn Sê San 4....................40
Bảng 3.4. Kết quả tính tốn ứng suất phần tử thân đập..................................65
Bảng 3.5. Kết quả tính tốn phần tử thượng lưu đập.....................................66
Bảng 3.6. Kết quả tính tốn phần tử hạ lưu đập.............................................68
Bảng 3.7. Cường độ nén thân đập của bê tông đầm lăn Sê San 4..................69
Bảng 3.8. Cường độ nén thực đo phần tử thân đập........................................69
Bảng 3.9. Kết quả tính tốn phần tử thân đập mơ hình 2...............................69
Bảng 3.10. Cường độ nén thực đo phần tử thượng lưu đập...........................70
Bảng 3.11. Kết quả tính tốn phần tử thượng lưu đập mơ hình 2..................71
Bảng 3.12. Cường độ nén thực đo phần tử hạ lưu đập...................................72
Bảng 3.13. Kết quả tính tốn phần tử hạ lưu đập mơ hình 2..........................72

Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

8

MỞ ĐẦU
1.

Tính cấp thiết, ý nghĩa thực tiễn và tính khoa học của đề tài

Cơng nghệ đập bê tông đầm lăn (RCCD) là một tiến bộ trong lĩnh vực

xây dựng đập trong những thập kỷ cuối của thế kỷ XX. Do có nhiều đặc điểm
nổi trội nên công nghệ này được phát triển rộng khắp trên thế giới. Tuy mới
chỉ sử dụng công nghệ RCCD một số năm gần đây nhưng phần lớn các đập bê
tông trong các dự án thủy điện, thủy lợi ở nước ta hiện nay đã được lựa chọn
là RCCD.
Đối với Việt Nam, công nghệ xây dựng RCCD hiện đang là một công
nghệ mới. Vì vậy, cơng tác thiết kế, thi cơng theo cơng nghệ RCCD ở nước ta
vẫn cịn nhiều vấn đề cần nghiên cứu để rút kinh nghiệm nhằm hồn thiện
cơng nghệ này theo điều kiện Việt Nam. Một trong những vấn đề bức xúc
trong quản lý xây dựng RCCD hiện nay ở nước ta là kiểm định chất lượng
RCC trong q trình thi cơng.
Chất lượng RCC là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến độ bền và
tuổi thọ của đập. Thực tế công tác kiểm định chất lượng RCC trong phịng và
thí nghiệm hiện trường kết hợp với những giám sát và các số liệu thực đo thi
công để kết luận về chất lượng. Các phân tích bằng mơ hình tốn như trường
nhiệt độ, trường ứng suất nhiệt, ứng suất bao gồm cả nhiệt và các tải trọng...
mới chỉ chú ý đến trong giai đoạn thiết kế. Các phân tích này trong giai đoạn
thi cơng cịn rất hạn chế. Vì vậy khi xảy ra những hiện tượng như nứt, thấm...
ngoài ý muốn thiếu cơ sở khoa học để giải thích và kết luận.
Tương quan giữa cường độ của RCC và ứng suất phát sinh trong đập
trong quá trình thi công là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng
RCCD. Nghiên cứu ứng dụng mơ hình tốn đủ độ tin cậy để phân tích trường
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

9

ứng suất RCCD trong quá trình thi cơng kết hợp với số liệu thí nghiệm trong
phịng thí nghiệm hiện trường và số liệu quan trắc tại đập là hướng tích cực
đóng góp vào phương pháp kiểm định chất lượng thi công RCCD ở nước ta
hiện nay.
Đề tài: “Nghiên cứu sử dụng kết hợp mơ hình tốn trong kiểm định
chất lượng đập bê tông đầm lăn trong quá trình thi cơng”.
2.

Mục đích và nội dung nghiên cứu
Sử dụng được mơ hình tốn phân tích được trường ứng suất đập RCCD

trong q trình thi cơng và biết sử dụng các kết quả tính tốn kết hợp với các
số liệu thí nghiệm và quan trắc để đánh giá chất lượng RCCD.
1) Phân tích các đặc tính của bê tơng đầm lăn phụ thuộc vào thời gian thi
cơng.
2) Phân tích trường nhiệt độ của đập bê tông đầm lăn trong thời gian thi
cơng.
3) Phân tích trường ứng suất của đập bê tông đầm lăn do nhiệt độ tác
dụng trong thời gian thi cơng.
4) Phân tích trường ứng suất của đập bê tơng đầm lăn do q trình chất
tải và tải trọng thi cơng trong thời gian thi cơng.
5) Phân tích trường ứng suất của đập bê tông đầm lăn do đồng thời tải
trọng ngoài và nhiệt độ tác dụng trong thời gian thi công.
6) Đánh giá các yếu tố bất lợi xảy ra trong q trình thi cơng; đề ra các
giải pháp nhằm khống chế ứng suất của đập bê tông đầm lăn trong giới
hạn cho phép của vật liệu.
7) Sử dụng mơ hình tốn kết hợp để đánh giá chất lượng RCCD.

Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

3.

10

Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Từ thực tiễn các cơng trình đã và đang thiết kế và thi công, ứng dụng các

tiến bộ khoa học kĩ thuật tiến hành nghiên cứu trường ứng suất trong đập bê
tông đầm lăn trong thời gian thi công, đề xuất các giải pháp khống chế ứng
suất trong đập trong giới hạn cho phép của vật liệu.
- Phương pháp đánh giá chất lượng theo phương pháp kết hợp như sơ
đồ
Cường

(2

(1)

(4) Cường độ phát triển theo thời
gian lý thuyết (thí nghiệm
trong phòng)
(5) Cường độ thực RCC (thí
nghiệm hiện trường)
(3 (6) øng st tÝnh to¸n

Thời gian (theo tiến độ thi cơng)

Hình 1: Kiểm định theo sơ đồ kết hợp
- Sử dụng phần mềm Midas Civil và sơ đồ hình 1 kiểm định chất lượng
đập Sesan 4.
- Cách tiếp cận (sơ đồ hình 2)

Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

11

Tiếp cận thực tế

γRCC, ERCC ~ t

Phân đợt thi
cơng
RRCC ~ t
Thí nghiệm
RRCC ~ t
Hiện trường

to ~ t
Kiểm định theo
sơ đồ kết hợp

σđtt ~ t
σđqt ~ t

Rcc ~ σtt
Chất lượng

Hình 2: Sơ đồ tiếp cận
4.

Các kết quả nghiên cứu đã đạt được
Luận văn đã phân tích các đặc tính của bê tơng đầm lăn thay đổi theo

thời gian (sự phát triển cường độ, mô đun đàn hồi, co ngót và từ biến) và ảnh
hưởng của chúng đến trường ứng suất trong đập bê tông đầm lăn trong thời
gian thi cơng.
Luận văn đã phân tích và làm rõ tác động của nhiệt độ và quá trình chất
tải, tải trọng thi công đến trường ứng suất và trạng thái làm việc của đập bê
tơng đầm lăn trong q trình thi cơng. Kết hợp dùng mơ hình tốn để đánh giá
chất lượng bê tơng RCC. Từ đó làm cơ sở đề ra các giải pháp khống chế sự
phát triển của ứng suất trong đập bê tông đầm lăn trong thời gian thi công.
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

12

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG RCCD Ở VIỆT NAM
1.1 Sơ lược về tình hình phát triển RCCD ở Việt Nam
Tốc độ phát triển đập bê tông đầm lăn. Việt Nam đến với công nghệ bê
tông đầm lăn tương đối muộn so với một số nước trên thế giới, nhưng trước
sự phát triển nhanh chóng của nó và đặc biệt là nước láng giềng Trung Quốc,
nước có đặc điểm tự nhiên gần tương tự như Việt Nam, nên có rất nhiều dự án
thuỷ lợi thuỷ điện lớn đã và đang được thi công với công nghệ này. Từ nay
đến năm 2013 nước ta có số đập bê tông đầm lăn lên đến 24 đập. Việt Nam
trở thành nước xếp hàng thứ bảy về tốc độ phát triển bê tông đầm lăn [3].
Bảng 1.1 là danh sách các đập bê tông đầm lăn đã và đang được thi công ở
Việt Nam đến năm 2013. [6]
Bảng 1.1 Danh sách các đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam đến năm 2013
STT Tên cơng trình

Chiều
cao (m)

Địa điểm xây
dựng

Năm dự
kiến hồn
thành

Ghi chú

1

PleiKrơng

71

Kontum

2007

Đang VH

2

Định Bình

55

Bình Định

2007

Đang VH

3

A Vương

70

Quảng Nam

2008

Đang VH

4

Sê San 4

74

Gia Lai

2008

Đang VH

5

Bắc Hà

100

Lào Cai

2008

Đang XD

6

Bình Điền

75

Thừa Thiên
Huế

2008

Đang XD

7

Cổ Bi

70

Thừa Thiên
Huế

2008

Đang XD

8

Đồng Nai 3

110

Đắc Nông

2008

Đang XD

Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

13

9

Đồng Nai 4

129

Đắc Nông

2008

Đang XD

10

ĐakRing

100

Quảng Ngãi

2008

Chuẩn bị

KonTum

2009

Chuẩn bị

11

Thượng
KonTum

12

Nước Trong

70

Quảng Ngãi

2010

Chuẩn bị

13

Sơn La

138

Sơn La

2010

Đang VH

14

Bản Chát

70

Lai Châu

2010

Đang XD

15

Bản Vẽ

136

Nghệ An

2010

Đang XD

16

Hủa Na

-

Nghệ An

2010

Chuẩn bị

17

Sông Bung 2

95

Quảng Ngãi

2010

Chuẩn bị

18

Sông Tranh 2

100

Quảng Nam

2010

Đang XD

19

Sơng Cơn 2

50

Quảng Nam

2010

Đang XD

20

Bản n

85

Thanh Hố

2011

Chuẩn bị

21

Huội Quảng

-

Sơn La

2010

Đang XD

22

Lai Châu

137

Lai Châu

2012

Đang XD

23

Nậm Chiến

130

Sơn La

2013

Chuẩn bị

24

Tà Pao

-

Bình Thuận

-

Chuẩn bị

Các hình thức mặt cắt đập bê tơng đầm lăn. Mặc dù đập bê tông đầm lăn
trong những năm gần đây mới được ứng dụng tại Việt Nam nhưng đã có tốc
độ phát triển nhanh chóng. Hầu hết các đập lớn trong thời gian gần đây đều
dùng hình thức đập bê tông đầm lăn với lớp chống thấm ở mặt thượng lưu
thường là GEVR (bê tông đầm lăn giầu vữa xi măng) có chiều dầy từ 0.5m
đến 1m. Ngồi ra một số đập sử dụng bê tơng mác cao ở thượng lưu làm lớp
chống thấm (thủy điện Sê San 4...), hoặc khơng có lớp chống thấm ở thượng

lưu (thuỷ điện Đồng Nai 3...).

Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

14

Tình hình sử dụng vật liệu của đập bê tông đầm lăn. Hiện tại ở Việt Nam
một số đập bê tông đầm lăn sử dụng chất kết dính có hàm lượng xi măng cao
(như đập thuỷ điện Sê San 4, Plêikrông là 90 kg/m3, đập thuỷ điện A Vương
P

P

là 80 kg/m3...), một số đập sử dụng chất kết dính có hàm lượng xi măng thấp
P

P

(như đập thuỷ điện Sơn La là 60kg/m3, đập thuỷ điện Đồng Nai 3 là 65
P

P

kg/m3...). Đặc thù của đập bê tông đầm lăn là tốc độ lên đập nhanh, nhiệt thuỷ
P

P

hoá trong bê tơng gần như tích tụ hồn tồn trong đập, nhiệt toả ra chủ yếu
phát tán ra môi trường từ biên thượng hạ lưu đập. Do đó với những đập sử
dụng hàm lượng xi măng trong tổng lượng chất kết dính lớn sẽ làm cho lưọng
nhiệt thuỷ hố trong bê tông lớn, dẫn tới nhiệt trong thân đập tăng cao, gây
bất lợi về nhiệt cho đập. Ngược lại, đối với các đập sử dụng hàm lượng xi
măng trong tổng lượng chất kết dính nhỏ sẽ có lượng nhiệt thuỷ hố trong bê
tơng thấp, dẫn tới an tồn về nhiệt, nhưng phát triển cường độ chịu kéo và nén
của bê tông là kém hơn trường hợp trên, đặc biệt là trong thời gian đầu sau thi
công.
Các tiêu chuẩn thiết kế áp dụng trong tính tốn. Các tính tốn thiết kế
của Việt Nam hiện tại dựa trên đồng thời hai hệ thống các tiêu chuẩn thiết kế
của Việt Nam - Nga và Mỹ.
1.2 Kiểm định chất lượng RCCD trong công tác xây dựng đập
Công tác kiểm định chất lượng đập bê tông đầm lăn tương tự với bê tông
đầm rung.
- Phương pháp khoan lấy mẫu (phá hủy).
- Phương pháp sử dụng súng bật nẩy (không phá hủy).
- Phương pháp đo vận tốc xung siêu âm (không phá hủy).
- Phương pháp sử dụng kết hợp máy đo siêu âm và súng bật nẩy.
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

15

Mức độ chính xác của phương pháp thí nghiệm được xếp hạng từ cao đến

thấp như sau:
- Phương pháp khoan lấy mẫu xác định cường độ bê tông hiện trường quy về
12

mẫu lập phương chuẩn (Rht ) với sai số trong phạm vi ± n ,%, trong đó n là
R

R

R

R

số lượng mẫu khoan.
- Phương pháp đo vận tốc xung siêu âm xác định cường độ bê tông hiện
trường quy về mẫu lập phương chuẩn (R ht ) với sai số trong phạm vi ± 20%.
R

R

- Phương pháp dùng súng bật nảy cho cường độ bê tông hiện trường quy về
mẫu lập phương chuẩn (R ht) với sai số trong phạm vi ± 25%. [6]
R

R

Công tác kiểm định chất lượng đập bê tông đầm lăn gần tương tự với bê
tông thường. Điểm khác biệt lớn nhất là đập bê tơng đầm lăn có tiến độ thi
cơng rất nhanh và q trình bê tơng đạt đủ cường độ ứng suất để có thể tiến
hành các cơng tác thí nghiệm kiểm định là 90 ngày. Trong thời gian này thì

khối bê tông đủ cường độ được đổ chùm bởi các dải bê tông mới nên thông
thường việc kiểm định chất lượng chỉ được tiến hành đối với các khoảnh bê
tông đang ở thời kỳ nghỉ thi công dài.
Phương pháp kiểm định bê tơng đầm lăn đạt độ chính xác cao nhất được
áp dụng rộng rãi là khoan lấy mẫu bê tơng.
1.3 Tình hình nghiên cứu trong q trình kiểm định một số đập RCCD
ở nước ta
Trong thực tế, công tác khoan lấy mẫu bê tơng thường được áp dụng khi
có yêu cầu kiểm tra vì nghi ngờ chất lượng bê tơng. Cơng tác kiểm định
khoan lấy mẫu để thí nghiệm nhằm mục đích so sánh số liệu hiện trường với
số liệu thiết kế. Các số liệu hiện trường có thể được tập hợp thông qua các
thiết bị quan trắc được đặt sẵn nhằm phục vụ công tác kiểm định.
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

16

Các đập RCCD tại Việt Nam đa số được khoan lấy mẫu theo dõi sự phát
triển ứng suất khá toàn diện. Nhất là các đập RCCD lớn do EVN đầu tư đều tổ
chức thường xuyên việc kiểm tra cơng tác thí nghiệm kiểm định chất lượng.
Đặc biệt ở đập RCCD của thủy điện Sơn La đã có hiện tượng nứt bề mặt
RCC gây sự chú ý rộng rãi. Các bên liên quan đã tổ chức công tác kiểm định
chất lượng RCCD Sơn La để tìm ra nguyên nhân gây nứt bề mặt. Các mơ
hình tốn được đưa ra nhằm tính tốn nhiệt độ, ứng suất và tải trọng của đập
RCCD Sơn La khẳng định tính tồn vẹn , sự ổn định và an toàn của kết cấu.
Các tham luận dựa trên các mơ hình tốn của trường đại học Thủy Lợi và tư
vấn thiết kế chính đập RCCD của thủy điện Sơn La (Colenco) tập trung giải

quyết bài tốn ảnh hưởng của nhiệt thủy hóa, tiến độ thi công (Colenco), tải
trọng do chất tải và tải trọng thi công (đại học Thủy Lợi) đến chất lượng đập
RCCD Sơn La. Qua đó cơ bản giúp chỉ ra nhiều nguyên nhân kết hợp có thể
dẫn đến những hiện tượng tiêu cực và cũng là thực tế khó tránh khỏi với đập
RCCD.
1.4

Sự cần thiết nghiên cứu phát triển phương pháp kết hợp mơ hình

tốn trong cơng tác kiểm định RCCD
Cơng nghệ đập bê tông đầm lăn (RCCD) là một tiến bộ trong lĩnh vực
xây dựng đập trong những thập kỷ cuối của thế kỷ XX. Do có nhiều ưu điểm
nổi trội nên công nghệ này được phát triển rộng khắp trên thế giới. Tuy mới
chỉ sử dụng công nghệ RCCD một số năm gần đây nhưng phần lớn các đập bê
tông trong các dự án thủy điện, thủy lợi ở nước ta hiện nay đã được lựa chọn
là RCCD.
Đối với Việt Nam, công nghệ xây dựng RCCD hiện đang là một cơng
nghệ mới. Vì vậy, cơng tác thiết kế, thi cơng theo cơng nghệ RCCD ở nước ta
vẫn cịn nhiều vấn đề cần nghiên cứu để rút kinh nghiệm nhằm hoàn thiện
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

17

công nghệ này theo điều kiện Việt Nam. Một trong những vấn đề bức xúc
trong quản lý xây dựng RCCD hiện nay ở nước ta là kiểm định chất lượng
RCC trong q trình thi cơng.

Chất lượng RCC là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến độ bền và
tuổi thọ của đập. Thực tế công tác kiểm định chất lượng RCC trong phịng và
thí nghiệm hiện trường kết hợp với những giám sát và các số liệu thực đo thi
công để kết luận về chất lượng. Các phân tích bằng mơ hình tốn như trường
nhiệt độ, trường ứng suất nhiệt, ứng suất bao gồm cả nhiệt và các tải trọng...
mới chỉ chú ý đến trong giai đoạn thiết kế. Các phân tích này trong giai đoạn
thi cơng cịn rất hạn chế. Vì vậy khi xảy ra những hiện tượng như nứt, thấm...
ngoài ý muốn thiếu cơ sở khoa học để giải thích và kết luận.
Tương quan giữa cường độ của RCC và ứng suất phát sinh trong đập
trong q trình thi cơng là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng
RCCD. Nghiên cứu ứng dụng mơ hình tốn đủ độ tin cậy để phân tích trường
ứng suất RCCD trong q trình thi cơng kết hợp với số liệu thí nghiệm trong
phịng thí nghiệm hiện trường và số liệu quan trắc tại đập là hướng tích cực
đóng góp vào phương pháp kiểm định chất lượng thi công RCCD ở nước ta
hiện nay.
1.5 Kết luận chương 1
1. Trong chương của luận văn khái quát tình hình xây dựng và ứng dụng
công nghệ thi công đập bê tông đầm lăn ở Việt Nam.
2. Trong công tác thiết kế và thi cơng đập bê tơng đầm lăn cịn tồn tại
nhiều vấn đề chưa được giải quyết một cách thoả đáng. Việc nghiên cứu
phương pháp kiểm định chất lượng bê tông đầm lăn trong thời gian thi công,
xác định được các yếu tố bất lợi và có biện pháp thích hợp để khắc phục được
những bất lợi đó có ý nghĩa thực tiễn to lớn.
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

18

3. Để giải quyết các vấn đề trên, đề xuất các nội dung cần nghiên cứu
trong luận văn: “Nghiên cứu sử dụng kết hợp mơ hình tốn trong kiểm định
chất lượng đập bê tông đầm lăn trong q trình thi cơng” là:
1) Phương pháp tiếp cận: từ thực tiễn các cơng trình đã và đang thiết kế
và thi công, ứng dụng các tiến bộ khoa học kĩ thuật tiến hành nghiên cứu
trường ứng suất trong đập bê tông đầm lăn trong thời gian thi công, đánh giá
cơ bản chất lượng RCC.
2) Công cụ được sử dụng trong nghiên cứu: sử dụng phần mềm có sẵn là
MIDAS Civil trên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn để tính tốn trường
nhiệt độ và trường ứng suất của đập.
3) Nội dung nghiên cứu:
- Phân tích các tính chất của bê tông đầm lăn phụ thuộc vào thời
gian thi công.
- Phân tích trường nhiệt độ của đập bê tơng đầm lăn trong thời gian
thi cơng.
- Phân tích trường ứng suất của đập bê tông đầm lăn do nhiệt độ tác
dụng trong thời gian thi cơng.
- Phân tích trường ứng suất của đập bê tơng đầm lăn do q trình
chất tải và tải trọng thi công trong thời gian thi công.
- Phân tích trường ứng suất của đập bê tơng đầm lăn do đồng thời
nhiệt độ và quá trình chất tải và tải trọng thi công tác dụng trong thời gian thi
cơng.
- Phân tích mơ hình tốn so sánh giữa kết quả tính tốn với các số
liệu thu thập từ phịng thí nghiệm và hiện trường.

Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1

Luận văn Thạc sĩ

19

CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH TRƯỜNG ỨNG SUẤT RCCD
TRONG Q TRÌNH THI CƠNG
2.1. Các nhân tố ảnh hưởng đến trường ứng suất của RCCD trong q
trình thi cơng
2.1.1. Sự phát triển cường độ và các đặc tính của bê tông đầm lăn trong
thời gian thi công
1. Sự phát triển cường độ của bê tông đầm lăn trong thời gian thi công
Đặc điểm của bê tông đầm lăn là thời gian ninh kết ban đầu bắt đầu
chậm, cường độ của bê tông phát triển chậm, nhất là trong 7 ngày đầu cường
độ chịu kéo phát triển rất chậm [3]. Trên hình 2.1 và hình 2.2 là đường cong
phát triển cường độ chịu nén và chịu kéo của bê tông đầm lăn. Q trình thi
cơng các lớp bê tơng đầm lăn là liên tục, khi các lớp bê tông bên dưới cường
độ cịn thấp thì các lớp bê tơng tiếp theo đã được thi công chồng lên. Trong
thời gian thi công, đập phải chịu quá trình chất tải (tải trọng bản thân, tải
trọng do máy đầm tạo ra) khi cường độ bê tơng đang phát triển. Tải trọng do
q trình chất tải sẽ ảnh hưởng tới sự phân bố ứng suất cũng như khả năng
chịu lực của đập khi cường độ bê tơng đầm lăn chưa đủ tuổi.
16
14
12
10

Cư

8

6
4
2
0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

Thời gian (ngày)

Hình 2.1. Đường cong phát triển độ bền nén của bê tông đầm lăn
Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1


Luận văn Thạc sĩ

20

1.40

Độ bền kéo (MPa)

1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
0

50

100

150

200

250

300

350

400

Thời gian (ngày)

Hình 2.2. Đường cong phát triển độ bền kéo của bê tông đầm lăn
2. Môđun đàn hồi của bê tông đầm lăn
Môđun đàn hồi là một hàm của độ hyđrát hoá của bê tơng, nó phụ thuộc
vào thời gian và cường độ của bê tơng [11]. Hình 2.3 là đường cong mơđun
đàn hồi của bê tông đầm lăn theo thời gian. Ta thấy rằng môđun đàn hồi của
bê tông đầm lăn tăng rất chậm trong khoảng một tuần đầu, sau đó mới tăng
lên nhanh.

Học viên : Nguyễn Mạnh Hiển
Lớp: 17C1