(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu lựa chọn kích thước của bản mặt bê tông trong đập đá đổ bê tông bản mặt sông cạn

L IC M

Trong su t quá trình h c t p vƠ lƠm lu n v n, đ
c a các th y giáo, cơ giáo tr

ng

N

c s nhi t tình gi ng d y, giúp đ

i h c Th y l i, b ng s n l c c g ng h c t p,

nghiên c u vƠ tìm tịi, tích l y kinh nghi m th c t c a b n thơn đ n nay đ tài “Nghiên
c u l a ch n kích th
C n” đư đ

c c a b n m t bê tông trong đ p đá đ bê tông b n m t Sông

c tác gi hoƠn thƠnh đúng th i h n quy đ nh.

c bi t tác gi xin đ

c bƠy t lòng bi t n sơu s c t i các th y giáo T.S Nguy n

Kiên Quy t vƠ PGS.TS Nguy n Quang Hùng đư t n tình h

ng d n, ch b o vƠ cung

c p các thông tin khoa h c c n thi t trong quá trình th c hi n lu n v n. Tác gi xin
chơn thƠnh c m n các th y giáo, cô giáo vƠ cán b cơng nhơn viên Phịng Ơo t o

h c & Sau đ i h c, Khoa Công trình, Tr

ng

i

i h c Th y l i đư gi ng d y, t o đi u

ki n giúp đ tác gi trong su t quá trình th c hi n lu n v n.
Cu i cùng tác gi xin g i l i c m n chơn thƠnh đ n Vi n đƠo t o & Khoa h c ng
d ng mi n Trung ậ n i tác gi đang cơng tác; gia đình, b n bè & đ ng nghi p đư đ ng
viên, t o m i đi u ki n thu n l i đ tác gi hoƠn thƠnh lu n v n đúng th i h n.
Do h n ch v th i gian, ki n th c khoa h c vƠ kinh nghi m th c t c a b n thơn tác
gi còn ít nên lu n v n không th tránh kh i nh ng thi u sót. Tác gi r t mong nh n
đ

c Ủ ki n đóng góp vƠ trao đ i chơn thƠnh giúp tác gi hoƠn thi n h n đ tƠi c a

lu n v n.
Xin trơn tr ng c m n!

Ninh Thu n n m 2017
H C VIểN

L u V n Kiên

i


B N CAM K T

Tôi xin cam đoan đơy lƠ cơng trình nghiên c u c a riêng tơi. Các s li u trích d n, k t
qu nghiên c u trong Lu n v n lƠ trung th c, ch a t ng đ

c ng

i nƠo công b trong

b t k cơng trình nƠo khác.

H C VIểN

L u V n Kiên

ii


M CL C
M
U ......................................................................................................................... 1
I. Tính c p thi t c a đ tƠi........................................................................................... 1
II. M c đích c a đ tƠi .................................................................................................. 2
III.
Cách ti p c n vƠ ph ng pháp th c hi n ............................................................ 2
IV.
K t qu đ t đ c .................................................................................................. 2
CH NG 1: T NG QUAN TỊNH HỊNH XÂY D NG
P Á
........................ 3
1.1.

Tình hình xơy d ng đ p đá đ bê tông b n m t trên th gi i .............................. 3
1.2.
Tình hình xơy d ng đ p đá đ b n m t bê tông vi t nam ................................ 8
1.3.
Nh ng thƠnh t u, t n t i trong xơy d ng đ p đá đ bê tông b n m t Vi t
Namầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ...11
1.3.1. Nh ng thành t u ............................................................................................. 11
1.3.2. Nh ng t n t i .................................................................................................. 11
1.4.
Nh ng v n đ k thu t trong thi t k đ p đá đ bê tông b n m t ...................... 12
1.4.1. Phân lo i đ p đá đ bê tông b n m t ............................................................. 12
1.4.1.1. Phân lo i theo v t li u đ p đ p ........................................................................ 12
1.4.1.2. Phân lo i theo chi u cao đ p ........................................................................... 13
1.4.1.3. Phân lo i theo c p cơng trình .......................................................................... 13
1.4.2. C u t o các b ph n c a đ p đá đ bê tông b n m t .................................... 14
1.4.3.
i u ki n n n xây d ng đ p CạRD ................................................................ 15
1.4.4. V t li u xây d ng đ p ..................................................................................... 18
1.4.4.1. V t li u làm l p đ m và vùng chuy n ti p ........................................................ 18
1.4.4.2. V t li u đá đ p thân đ p .................................................................................. 19
1.4.5. V n đ n đ nh tr t ....................................................................................... 20
1.4.6. V n đ ng su t - bi n d ng ........................................................................... 21
1.4.7. V n đ v th m ................................................................................................ 21
1.4.8. Ải i pháp kháng ch n cho thân đ p vùng có đ a ch n ............................... 21
1.5.
Tình hình ch u l c vƠ đ c đi m c a b n m t bê tông [2] .................................. 22
1.6.
K t lu n ch ng 1 ............................................................................................. 24
1.6.1.
u đi m c a đ p đá đ bê tông b n m t ........................................................ 24

1.6.2. Nh c đi m c a đ p đá đ bê tông b n m t ................................................. 24
1.6.3. K t lu n ........................................................................................................... 25
CH NG 2: C S Lụ THUY T C A PH
NG PHÁP TệNH TOÁN
P Á
BÊ TỌNG B N M T ............................................................................................ 26
2.1.
Các ph ng pháp ch y u tính toán tr ng thái ng su t bi n d ng cho CFRD .. 26
2.1.1. Các ph ng pháp tính toán ng su t- bi n d ng ........................................... 26
2.1.2. 2.2.2. Ph ng pháp tính tốn đ c l a ch n đ phân tích trong lu n v n ... 27
2.2.
C s lỦ thuy t c a ph ng pháp ph n t h u h n [3] ..................................... 27
2.2.1. Trình t gi i bài tốn b ng ph ng pháp PTảả ........................................... 28

iii


2.2.2. Ải i bài toán phân b ng su t-bi n d ng trong thân đ p và b n m t bê tông
b ng ph ng pháp PTảả ............................................................................................. 29
2.2.2.1.
Các gi thi t c b n và phi n hàm th n ng .............................................. 29
2.2.2.2.
Ph n t t di n và hàm x p x b c nh t ..................................................... 31
2.2.2.3.
Ph n t t m hình ch nh t .......................................................................... 34
2.3.
T ng quan v ph n m m SAP2000 [4] ............................................................. 37
2.3.1. Ph n m m SAP2000 và nh ng u đi m ......................................................... 37
2.3.2. Bài tốn hình kh i (Solid) ............................................................................... 38
2.3.2.1. Khái ni m v bài toán kh i ............................................................................... 38

2.3.2.2. M t s quy c v ph n t kh i ....................................................................... 38
2.3.3. Trình t gi i bài toán k t c u b ng SAP2000 V14 ......................................... 40
2.4.
K t lu n ch ng ................................................................................................ 40
CH NG 3: PHÂN TệCH L A CH N KệCH TH C B N M T VÀ ÁP D NG
CHO
P SỌNG C N ................................................................................................ 41
3.1.
Nghiên c u nh h ng c a các nhơn t t i đ p b n m t................................... 41
3.1.1. Mơ hình tính tốn............................................................................................ 41
3.1.2. T i tr ng và t h p t i tr ng .......................................................................... 42
3.1.3.
nh h ng c a chi u cao đ p ........................................................................ 42
3.1.3.1. Các tham s tính tốn ....................................................................................... 42
3.1.3.2. K t qu tính tốn .............................................................................................. 42
3.1.4.
nh h ng c a nhân t n n ............................................................................. 46
3.1.4.1. Các tham s tính tốn ....................................................................................... 46
3.1.4.2. K t qu tính tốn .............................................................................................. 47
3.1.5.
nh h ng c a mái đ p .................................................................................. 51
3.1.5.1. Các tham s tính tốn ....................................................................................... 51
3.1.5.2. K t qu tính tốn .............................................................................................. 52
3.2.
Xơy d ng m i t ng quan gi a chi u r ng b n m t vƠ chi u cao c a đ p......... 56
3.2.1. Các tham s tính tốn ..................................................................................... 56
3.2.2. K t qu tính tốn ............................................................................................ 57
3.3.
Áp d ng cho đ p đá đ bê tông b n m t Sông C n .......................................... 60
3.3.1. Ải i thi u cơng trình [5] ................................................................................. 60

3.3.1.1. V trí đ a lý ........................................................................................................ 60
3.3.1.2. Nhi m v ........................................................................................................... 60
3.3.1.3. Quy mơ cơng trình ............................................................................................. 60
3.3.1.4. Ch tiêu c lý c a đá đ p đ p và n n................................................................. 62
3.3.2. Tính tốn l a ch n kích th c b n m t ........................................................... 62
3.3.2.1. Ph m vi tính tốn .............................................................................................. 62
3.3.2.2. Tham s hình h c và s đ tính tốn ................................................................. 62
3.3.2.3. Phân tích k t qu tính tốn ................................................................................ 64
3.4.
K t lu n ch ng ................................................................................................ 67
iv


K T LU N VÀ KI N NGH ....................................................................................... 68
1. Nh ng k t qu đ t đ c c a lu n v n ....................................................................... 68
2. Nh ng k t lu n c a lu n v n ..................................................................................... 68
3. Nh ng t n t i c a lu n v n ........................................................................................ 69
4. Nh ng ki n ngh c a lu n v n ................................................................................... 69
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................................. 70
PH L C ...................................................................................................................... 71

v


DANH M C CÁC HỊNH NH
Hình 1.1. ToƠn c nh đ p Cirata cao 125m ậ Inđơnêxia .................................................. 5
Hình 1.2. M t c t đ p Cirata cao 125m ........................................................................... 6
Hình 1.3.

p Kanaviou - Cyprus ................................................................................... 6

Hình 1.4. ToƠn c nh đ p Toulnustouc cao 77m - Canada .............................................. 6
Hình 1.6. ToƠn c nh thu đi n Tuyên Quang nhìn t h l u .......................................... 9
Hình 1.7. M t c t đ i đi n cơng trình thu l i - thu đi n C a
Hình 1.8. Vai ph i đ p đá đ bê tông B n m t C a

t.............................. 10

t tháng 2/2008 ......................... 10

Hình 1.9. M t c t ngang thơn đ p đ p b ng đá c ng .................................................... 12
Hình 1.10. M t c t ngang thơn đ p đ p b ng cu i s i .................................................. 12
Hình 1.11. M t c t ngang đi n hình c a đ p đá đ p bê tơng b n m t .......................... 14
Hình 1.12. B trí vùng t ng đ m đ c bi t...................................................................... 15
Hình.1.13. Kh p n i d c b ép v

đ p Mohale (Lesotho, Chơu Phi)......................... 23

Hình 2.1. MƠn hình kh i đ ng c a ph n m m SAP2000 .............................................. 37
Hình 2.2. Ph n t kh i trong SAP2000 ......................................................................... 38
Hình 2. 3. Ph n t kh i trong SAP2000 ........................................................................ 39
Hình 2.4. Ph n t kh i 6 m t vƠ kh i 5 m t .................................................................. 39
Hình 3.1. S đ tính tốn cho m t m t d i b n m t kh i đá đ .................................... 41
Hình 3.2. Mơ hình tính tốn cho m t m t d i b n m t kh i đá đ ............................... 41
Hình 3.3. Bi u đ ng su t chính m t trên và m t d i t m b n m t ng v i chi u cao
đ p 40m. ........................................................................................................................ 43
Hình 3.4. Bi u đ ng su t chính m t trên và m t d i t m b n m t ng v i chi u cao
đ p 60m. ........................................................................................................................ 44
Hình 3.5. Bi u đ ng su t chính m t trên và m t d i t m b n m t ng v i chi u cao
đ p 80m. ........................................................................................................................ 45

Hình 3.6. Bi u đ t l chênh l ch ng su t chính m t trên và m t d

i t m b n m t. 46

Hình 3.7. Bi u đ ng su t chính m t trên và m t d i t m b n m t ng v i TH n n có
E = 2*104 T/m2 .............................................................................................................. 48
Hình 3.8. Bi u đ ng su t chính m t trên và m t d i t m b n m t ng v i TH n n có
E = 1*105 T/m2 .............................................................................................................. 49
Hình 3.9. Bi u đ ng su t chính m t trên và m t d i t m b n m t ng v i TH n n có
E = 1,8*105 T/m2 ........................................................................................................... 50
Hình 3.10. Bi u đ t l chênh l ch ng su t chính m t trên và m t d

vi

i t m b n m t.51


Hình 3.11. Bi u đ ng su t chính m t trên và m t d i t m b n m t ng v i TH h s
mái mTL=1,30; m=1,25 .................................................................................................. 53
Hình 3.12. Bi u đ ng su t chính m t trên và m t d i t m b n m t ng v i TH h s
mái mTL=1,40; m=1,35 .................................................................................................. 54
Hình 3.13. Bi u đ ng su t chính m t trên và m t d i t m b n m t ng v i TH h s
mái mTL=1,50; m=1,45 .................................................................................................. 55
Hình 3.14. Bi u đ t l chênh l ch ng su t chính m t trên và m t d

i t m b n m t.56

Hình 3.15. Bi u đ

ng su t chính S11 l n nh t ............................................................ 58

Hình 3.16. Bi u đ

ng su t chính S22 l n nh t ............................................................ 58

Hình 3.17. Bi u đ

ng su t chính S33 l n nh t ............................................................ 59

Hình 3.18. C t ngang đ p đi n hình .............................................................................. 61
Hình 3.19. C t ngang đ p đi n hình .............................................................................. 63
Hình 3.20. Ph mƠu ng su t chính S1 ......................................................................... 64
Hình 3.21. Ph mƠu ng su t chính S2 ......................................................................... 64
Hình 3.22. Ph mƠu ng su t chính S3 ......................................................................... 65

vii


DANH M C B NG BI U
B ng 1-1. M t s đ p trên th gi i cao trên 100m .......................................................... 4
B ng 1-2. p đá đ b n m t đang xơy d ng cao trên 100m Trung Qu c .................. 7
B ng 1-3. C p cơng trình theo chi u cao đ p vƠ tính ch t n n [1] ............................... 13
B ng 1-4. Tên đ t đá theo phơn lo i c a Nga ............................................................... 16
B ng 1-5. S c kháng nén c a v t li u đá ng v i chi u cao đ p .................................. 19
B ng 1-6: H s m m hóa cho phép c a v t li u đá ..................................................... 20
B ng 3-1. Tham s hình h c c a đ p ............................................................................ 42
B ng 3-3. ng su t chính d c t m b n m t ng v i TH1.1 (Hđ = 40m) ...................... 43
B ng 3-4. ng su t chính d c t m b n m t ng v i TH1.2 (Hđ = 60m) ...................... 43
B ng 3-5. ng su t chính d c t m b n m t ng v i TH1.3 (Hđ = 80m) ...................... 44
B ng 3-6. Chênh l ch ng su t m t trên vƠ m t d i ................................................... 45

B ng 3-7. Tham s hình h c c a đ p ............................................................................ 46
B ng 3-8. Ch tiêu c lỦ c a v t li u đ p vƠ n n ........................................................... 47
B ng 3-9. ng su t chính d c t m b n m t ng v i TH2.1 n n có E = 2*104 T/m2 .... 47
B ng 3-10. ng su t chính d c t m b n m t ng v i TH2.2 n n có E = 1*105 T/m2 .. 48
B ng 3-11. ng su t chính d c t m b n m t ng v i TH2.3 n n có E = 1,8*105 T/m249
B ng 3-11. Chênh l ch ng su t m t trên vƠ m t d i ................................................. 50
B ng 3-12. Tham s hình h c c a đ p .......................................................................... 51
B ng 3-13. Ch tiêu c lỦ c a v t li u đ p vƠ n n ......................................................... 52
B ng 3-15. ng su t chính d c t m b n m t ng v i TH3.2 h s mái mTL=1,40; mHL
=1,35 .............................................................................................................................. 53
B ng 3-16. ng su t chính d c t m b n m t ng v i TH3.3 h s mái mTL=1,50;
mHL=1,45 ....................................................................................................................... 54
B ng 3-17. Chênh l ch ng su t m t trên vƠ m t d i ................................................. 55
B ng 3-18. Tham s hình h c c a đ p .......................................................................... 56
B ng 3-20. ng su t chính l n nh t .............................................................................. 57
B ng 3-21. Ch tiêu c lỦ c a đá đ p đ p vƠ n n .......................................................... 62
B ng 3-22. Tham s hình h c c a đ p .......................................................................... 63
B ng 3-23. ng su t chính d c t m b n m t ................................................................ 65

viii


B NG VI T T T VÀ THU T NG
ALN:

Áp l c n

BNNPTNT:

B nông nghi p vƠ phát tri n nông thôn

CFRD (Concrete Face Rockfill Dams):

c

p đá đ bê tông b n m t

DEAD:

Tr ng l

PTHH:

Ph n t h u h n

QCVN:

Quy chu n Vi t Nam

SBD:
VL P:

ng b n thơn

ng su t bi n d ng
V t li u đ a ph

ix

ng

U

M
I.

Tính c p thi t c a đ tƠi

Các đ p đá đ

n

c ta vƠ trên th gi i th

đ p lƠ đá đ vƠ ch ng th m lƠ t

ng đ

c xơy d ng b ng hình th c: thơn

ng nghiêng ho c lõi gi a b ng đ t sét ho c bê tông

atphal. Tuy nhiên khi ngu n v t li u lƠm k t c u ch ng th m khan hi m ho c

vùng

th i ti t không thu n, m a nhi u, yêu c u ti n đ thi công nhanh, ho c c n gi m cơng
trình d n dịng b ng cách cho trƠn qua m t đ p xơy d , ầ thì hình th c đ p đá đ
ch ng th m b ng lõi gi a ho c t

ng nghiêng khơng cịn phù h p n a mƠ thay th vƠo

đó lƠ đ p đá đ ch ng th m b ng l p bê tông b n m t.
p đá đ ch ng th m b ng bê tông b n m t (Concrete Face Rockfill Dams) đ

c xơy

d ng đ u tiên vƠo n m 1985 t i M , đư d n thay th các đ p đá đ truy n th ng. V i
nh ng u đi m n i b t c a mình, nó đư đ

c ng d ng r ng rưi

t lơu, đ c bi t lƠ Trung Qu c, Nga, M vƠ ngƠy cƠng đ
pháp tính tốn c ng nh ph
công nhanh, gi m kh i l
cho n

ng pháp xơy d ng.

các n

c phát tri n

c hoƠn thi n v ph

ng

u đi m chính c a lo i đ p nƠy lƠ thi

ng đ p đ p, áp d ng cho các đ p có chi u cao l n, có th

c trƠn qua m t đ p đang xơy d ng, ch đ ng trong thi công nên rút ng n đ

th i gian xơy d ng cơng trình, gi m đ
đ đ mb ođ

c ch t l

c

c giá thƠnh vƠ đ t hi u qu kinh t . Tuy nhiên

ng vƠ l i th c a CFRD đòi h i trình đ t ch c thi cơng khá

cao, trang thi t b xe máy ph i đ ng b , đ ng th i trong công tác kh o sát, thi t k
c ng ph i đáp ng đ

c các yêu c u kh t khe, đ c bi t lƠ vi c x lỦ đúng đ n b n chơn

vƠ phơn khe d c c a b n m t nh m đ m b o vi c kín n

c vƠ n đ nh b n v ng khi

b n m t b chuy n d ch vƠ bi n d ng.
p đá đ bê tông b n m t lƠ m t lo i hình th c đ p t

ng đ i m i đ i v i Vi t Nam.

Trong tính tốn thi t k lo i hình đ p nƠy đi u quan tr ng ch y u lƠ kh ng ch bi n

d ng c a b n m t bê tông nh m đ m b o an toƠn ch ng th m vƠ đ b n tránh phát sinh
v t n t. Tuy nhiên m t v n đ đ t ra lƠ trong tính tốn k thu t, thơng th
ni m b n m t bê tông đ

c ngƠm ch t vƠo n n vƠ đ

ng quan

c t a lên kh i đá đ đ

ch t theo yêu c u. Chính vì v y nên trong q trình lƠm vi c x y ra hi n t

cđ m

ng chuy n

v không đ u gi a các lo i v t li u khác nhau. Chính s chuy n v khơng đ u nƠy d n

1


đ n bi n d ng c c b gơy m t n đ nh cho cơng trình. V i s phát tri n c a cơng ngh
tính tốn thi t k hi n nay đư d n mô ph ng đ

c liên k t gi a b n m t bê tông vƠ

thơn đ p b ng đá đ nh m ti p c n sát v i th c t quá trình lƠm vi c c a đ p đá đ bê
tông b n m t.
N i dung đ tƠi nƠy ti n hƠnh nghiên c u mô ph ng đ y đ các liên k t gi a các b
ph n trong đ p nh m tìm ra kích th

c b n m t bê tơng m t cách h p lỦ nh t v đi u

ki n ch u l c, m t trong nh ng n i dung chính trong cơng tác thi t k vƠ thi công quan
tâm - v i mong mu n góp ph n phát tri n vƠo vi c xơy d ng m nh m lo i hình đ p
nƠy

Vi t Nam hi n nay.

II. M c đích c a đ tƠi
B n m t bê tông lƠ ph n h t s c quan tr ng c a đ p đá đ p ch ng th m b ng bê tơng
b n m t. Nó có tác d ng ng n n
b o đ m s lƠm vi c bình th

c dịng th m t th

ng l u v h l u. Vì v y, v n đ

ng, khơng phát sinh các h h ng c a b n m t vƠ đ gi

n đ nh t ng th cho c đ p đá đ bê tông b n m t lƠ r t quan tr ng. M c đích c a
lu n v n nƠy lƠ s d ng các ph
d ng vƠ s
th

ng pháp tính tốn hi n đ i đ phơn tích ng su t, bi n

n đ nh c a đ p đá đ bê tơng b n m t, t đó đ a ra các ki n ngh v kích

c c a t m bê tông b n m t m t cách h p lỦ.

III. Cách ti p c n vƠ ph

ng pháp th c hi n

Vi c phơn tích đi u ki n lƠm vi c đ ng th i c a b n m t bê tông vƠ đ p đá đ p đ
nghiên c u d a trên ph
Vi c xác đ nh kích th

c

ng pháp Ph n t h u h n.
c h p lỦ c a các t m bê tông b n m t d a vƠo các lỦ thuy t

c a s c b n v t li u, k t c u bê tông c t thép, đ a k thu t.
IV. K t qu đ t đ
Khái quát đ
N m v ng đ
Xác đ nh đ

c

c tình hình xơy d ng đ p đá đ bê b n m t trên th gi i vƠ Vi t Nam;
c các yêu c u k thu t tính tốn đ p đá đ bê tơng b n m t;
cm it

ng quan gi a chi u dƠy vƠ chi u r ng b n m t theo đi u ki n

ch u l c.

2


CH

NG 1: T NG QUAN TÌNH HỊNH XỂY D NG

p đá đ lƠ m t lo i đ p v t li u đ a ph
đ

c khai thác t i ch (khai thác

ng do ph n l n kh i l

P Á

ng đ p lƠ v t li u

m v t li u g n cơng trình ho c đá đƠo móng ho c

s i đá t nhiên). Vi c b trí các lo i v t li u trong m t c t đ p lƠ r t quan tr ng. Nó
quy t đ nh đ n tính n đ nh trong quá trình lƠm vi c c a đ p vƠ nh t lƠ tính kinh t c a
d án. Hi n nay m t c t đ p đá đ ngƠy cƠng ph c t p vƠ đ
theo vi c phơn b

c phơn ra nhi u vùng. Tu

ng su t trong thơn đ p, tu thu c vƠo đi u ki n lƠm vi c c a các

vùng trong thơn đ p vƠ c n c vƠo kh n ng khai thác v t li u trong vùng mƠ m t c t

ngang c a đ p s đ

c tính tốn đ ch n ra m t c t h p lỦ nh t. Ng

đá đƠo h móng cơng trình đ đ p vƠo m t ph n thích h p c a đ p.

i ta th

ng t n đ t

p đá đ p bê tông

b n m t lƠ m t d ng đ p trong nhóm đ p đá đ .
1.1. Tình hình xây d ng đ p đá đ bê tông b n m t trên th gi i
p đá đ b n m t bê tơng có l ch s phát tri n t r t lơu đ i, cách đơy kho ng h n 1
th k các n
tiên đ

c đư nghiên c u xơy d ng lo i đ p nƠy. N m 1895 lo i đ p nƠy l n đ u

c xơy d ng

California (M ). Tuy nhiên ph i t nh ng n m 1980 tr đi ki u

đ p nƠy m i phát tri n m nh m , do công ngh thi công đ p đá đ m nén phát tri n.
J.Barry Cooke lƠ ng

i đ u tiên nghiên c u lo i đ p b n m t bê tông hi n đ i vƠo n m

1984 vƠ vƠo n m 1989 ICOLD đư có nh ng khuy n ngh v ki u đ p nƠy. T đó lo i

đ p nƠy đ

c nhi u n

Nga, Nh t ....

c m nh d n áp d ng nh t lƠ Trung Qu c, M , Anh,

Chơu Á đ p đá đ b n m t bê tông đ

cơng trình thu l i, thu đi n l n

n

,

c áp d ng xơy d ng cho nhi u

Trung Qu c. Trung Qu c đư có đ

c nh ng nghiên

c u vƠ thƠnh công nh t đ nh trong l nh v c xơy d ng đ p lo i nƠy. Hi n nay đơy lƠ m t
trong các lo i đ p đang phát tri n m nh nh t trên th gi i.
p đá đ b n m t bê tông lƠ lo i đ p c i ti n c a đ p đá đ truy n th ng (th
ch ng th m b ng t

ng nghiêng ho c lõi gi a lƠ đ t sét). Mái c a đ p lo i nƠy t

đ i d c (1:1,0 ~ 1:1.5) do đó ti t ki m đ

đá đ truy n th ng.

ng đ

cm tl

p đá đ b n m t bê tông th

c
ng

ng l n v t li u đ p đ p so v i đ p
ng áp d ng cho các lo i đ p cao

(H>40m) vƠ đ t trên n n đá. Vi c thi t k các đ p đá đ b n m t bê tông ban đ u ch
y u d a trên kinh nghi m vƠ đ

c hi u ch nh d n.

3


n nay vi c tính tốn thi t k đ p đá đ b n m t bê tông đư d n đ
đá đ b n m t bê tông đư đ

c áp d ng

c hoƠn ch nh.

p

nhi u n i vƠ áp d ng cho c nh ng đ p cao t i

187m.
n cu i n m 2008 theo th ng kê c a h i đ p đá đ bê tông b n m t Th gi i thì trên
th gi i đư xơy d ng đ

c kho ng 200 đ p có chi u cao l n h n 100m, trong đó có 20

đ p cao h n 150m. Các đ p đi n hình đ

c th ng kê trong b ng sau (xem B ng 1-1):

B ng 1-1. M t s đ p trên th gi i cao trên 100m
Tên đ p

TT

Tên n

c

1

Aguamilpa

Mexico

2

Akbu

Venezuela

3

For do Areia

4

Chi u cao đ p
(m)

Chi u dƠi
đ p (m)

187
160.5

150

Braxin

160

828

NewExchquer

M

150

427

5

Myxukh la

Hy L p

150

560

6

Sauvaxira

Colombia

148

362

7

Segrado

Braxin

145

705

8

Anto Anchicaya

Colombia

140

280

9

Xingo

Nam T

140

850

10

Aman

Anbani

133

450

11

Khao lan

Thái Lan

130

1000

12

Xello

Nigeria

130

560

13

Clylass

Colombia

127

110

14

Xila

Indonexia

125

453

15

Yta

Nam T

125

780

16

Recce

Úc

122

360

17

Tumili

Venezuela

115

650

18

Poltala

B

112

540

19

Cetnana

Úc

110

113

20

Uluai

Malaixia

110

580

Ơo nha

4


21

Thu b á

H B c

22

Tam b n khê

23

233

584

Qu Chơu

185.5

424

H ng Gia B

Qu Chơu

182.3

465

24

Thi n gia bình

H B c

180

25

Tham khang

Tri t Giang

161

506

26

TƠi binh b

T Xuyên

159

638

27

i li u th

Ninh H

156

770

An Huy

153

516

152

392
1150

28

H

ng thu đông

29

Cát lơm đƠi

Tơn C

30

Than kh u

S n Tơy

140

31

Va u s n

T xun

140

32

Cơng b ch kh

Thanh H i

130

ng

M t s hình nh c a đ p CFRD trên th gi i.

Hình 1.1. ToƠn c nh đ p Cirata cao 125m ậ Inđônêxia

5

423


Hình 1.2. M t c t đ p Cirata cao 125m

Hình 1.3.

p Kanaviou - Cyprus

Hình 1.4. ToƠn c nh đ p Toulnustouc cao 77m - Canada

6


So v i các n
tuy b

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

c đ u tiên h i ch m nh ng kh i đi m r t m nh vƠ phát tri n nhanh. Ch trong

vòng 10 n m đư ph bi n ra toƠn qu c.
đ yđ

n cu i n m 1998, c n c vƠo th ng kê ch a

Trung Qu c đư hoƠn thƠnh 39 đ p, đ p cao nh t lƠ đ p thu đi n B ch Vơn

t nh H Nam, xơy d ng n m 1998, cao 120m. Hi n nay

Trung Qu c đ p CFRD cao

trên 100m đang xơy d ng có h n 20 đ p (xem b ng 1.2).
B ng 1-2.

p đá đ b n m t đang xơy d ng cao trên 100m
a đi m

xơy d ng

Tên đ p

TT

Chi u cao
đ p (m)

Trung Qu c

Chi u dƠi
đ p (m)

Kh i l ng
đ p (105m3)

233

584

1455

1

Thu Á B

H B c

2

Tam B n Khê

Qu Chơu

185,5

424

991

3

H ng Gia B

Qu Chơu

182,5

465

1007

4

Thi n Gia Bình

H B c

180

5

Th m Khang

Tri t Giang

161

506

1000

6

TƠi Binh B

T Xuyên

159

638

1167

i Liêu Th

Ninh H

156

770

1450

ng Thu

ông An Huy

153

516

257

152

392

920

1150

2395

7
8

H

9

Cát Lơm Ơi

Tơn C

10

Than Kh u

S n Tơy

140

11

Va U S n

T Xuyên

140

12

Công B ch Khuê

Thanh H i

130

423

455

13

Chè Miên

Phú Ki n

126

478

342

14

Phan Kh u

H B c

123

322

346

15

Ng Thi u

Tr ng
Kháng

110

220

163

16

Linh Thiên

H Nam

110

261

250

17

Soang Câu

Cát Lâm

109,7

312

258

18

Thiên Thu

H Nam

102,5

313

172

ng

7


19

BƠn Th ch

u

20

Tích Th ch Gi

Hà Nam
Thanh H i

100,8

558

529

100

348

288

1.2. Tình hình xơy d ng đ p đá đ b n m t bê tông
p đá đ b n m t bê tông m i đ
vƠ đư đ

vi t nam

c du nh p vƠo Vi t Nam trong nh ng n m g n đơy

c áp d ng cho m t s cơng trình nh : cơng trình Th y đi n Tun Quang

(2002), cơng trình Th y l i - Th y đi n RƠo Quán (Qu ng Tr , 2002) vƠ cơng trình
Th y l i - Th y đi n C a

t (Thanh Hố, 2004), cơng trình th y đi n An Khê &

Kanak (Gia Lai 2009) vƠ đ p Sông Bung 2 (Qu n Nam, đang xơy d ng). Các ngun lý
tính tốn vƠ qui ph m áp d ng đ thi t k vƠ thi công nh ng cơng trình nƠy th

ng d a

vƠo các qui ph m vƠ kinh nghi m đư áp d ng thƠnh cơng cho các cơng trình cùng lo i
c a Trung Qu c vƠ Nga.
p đá đ p bê tông b n m t ch ng th m lƠ m t lo i hình đ p đá đ m i đ
n

c ta. Tuy nhiên nó đang d n t ng b

c ch ng minh đ

c đ a vƠo

c tính u vi t c a nó so v i

các lo i đ p khác nh t lƠ v i các lo i đ p cao. V i công ngh vƠ trang thi t b thi công
ngƠy cƠng hi n đ i, các khó kh n phát sinh trong q trình thi công đ p đá bê tông b n
m t ch ng th m s gi m b t nhi u vƠ vi c xơy d ng lo i hình đ p nƠy s ngƠy cƠng phát
tri n
đ

n

c ta. Chúng ta hi v ng hƠng lo t các cơng trình đ p đá đ bê tông b n m t s

c xơy d ng r ng rưi

trong n

c.

Thông s k thu t c a m t s cơng trình đá đ bê tơng b n m t đang đ
- Cơng trình thu đi n Tuyên Quang.
+ Chi u dƠi đ p theo đ nh :

717,9 m

+ Chi u cao đ p l n nh t :

92,2 m

+ Chi u r ng đ nh đ p :

10 m

+M cn

36 m

c dơng trung bình :

+ Dung tích h ch a n

c:

2.245 t m3

+ S t máy :

3

+ Công su t thi t k :

342 MW

+ Lo i đ p :

á đ bê tông b n m t

8

c xơy d ng.


+ Th i gian thi cơng :

5n m

Hình 1.6. ToƠn c nh thu đi n Tuyên Quang nhìn t h l u

- Cơng trình thu l i - thu đi n C a

t.

+ Lo i đ p:

p đá đ bê tơng b n m t.

+ Cao trình đ nh đ p:

122,7m

+ Cao trình đ nh t

123,53m

ng ch n sóng:

+ Chi u cao đ p l n nh t:

103,0m

+ Chi u dƠi đ nh đ p:

740,0m

+ Th i gian thi công:

2004 - 2009

9


Hình 1.7. M t c t đ i đi n cơng trình thu l i - thu đi n C a

Hình 1.8. Vai ph i đ p đá đ bê tông B n m t C a

t tháng 2/2008

- Công trình th y đi n An Khê & Kanak.
+ Lo i đ p (c m Kanak):
+ Chi u r ng đ nh đ p :
+ Dung tích h ch a n

p đá đ bê tông b n m t.
10 m

c:

300 tri u m3

+ S t máy :

3

+ Công su t thi t k :

173 MW

+ Th i gian thi công :

2005-2009 n m

10

t


1.3. Nh ng thƠnh t u, t n t i trong xơy d ng đ p đá đ bê tông b n m t

Vi t

Nam
1.3.1. Nh ng thành t u
Vi t Nam lƠ m t trong nh ng n

c có nhi u đ p VL P. Tuy nhiên đ i đa s lƠ đ p có

chi u cao H<40m thu c lo i đ p th p.

p VL P đ

c xơy d ng nhi u nh t lƠ

khu

v c mi n Trung vƠ Tơy Nguyên, h u h t các cơng trình trên đ u lƠ đ p đ t đ ng ch t,
ho c đ p đ t nhi u kh i.
p đá đ nói chung vƠ đ p đá đ p bê tông b n m t ch ng th m nói riêng đ
d ng

n

c xơy

c ta cịn ít so v i đ p đ t, tuy nhiên nh ng cơng trình s d ng lo i đ p này

đ u lo i đ p cao nh Ialy, Hịa Bình,

a Mi-HƠm Thu n (đ p đá đ ho c đ t đá h n

h p), thu đi n RƠo Quán (Qu ng Tr ), thu đi n Tuyên Quang, H ch a n

cC a

t

(đ p CFRD) vƠ nhi u d án chu n b đ u t khác có chi u cao đ p t 50m đ n h n
100m.
p CFRD lƠ m t lo i hình đ p đá đ m i đ
nó đang d n t ng b

c ch ng minh đ

c đ a vƠo xơy d ng

n

c ta. Tuy nhiên

c tính u vi t c a nó so v i các lo i đ p đá đ

khác, nh t lƠ v i các lo i đ p cao. V i công ngh vƠ trang thi t b thi công ngƠy cƠng
hi n đ i, các khó kh n phát sinh trong q trình thi cơng đ p đá đ bê tông b n m t
ch ng th m s gi m b t nhi u vƠ vi c xơy d ng lo i hình đ p nƠy s ngƠy cƠng phát

tri n

n

c ta. T thƠnh công vƠ nh ng kinh nghi m rút ra t công tác kh o sát, thi t k

và thi công trong các cơng trình CFRD nh RƠo Qn, Tun Quang, C a
hi v ng hƠng lo t các cơng trình s d ng CFRD s đ

c xơy d ng r ng rưi

t, chúng ta
Vi t Nam.

1.3.2. Nh ng t n t i
CFRD lƠ lo i đ p m i (nh t lƠ

n

c ta) nên các lỦ thuy t tính tốn ch a th t hoàn

ch nh, kinh nghi m xơy d ng đ p lo i nƠy còn r t thi u.
Nhi u b ph n c a đ p th

ng đ

c ch n theo kinh nghi m c a n

c ngoƠi ho c tính

tốn b ng mơ hình 2D vƠ công c thô s nên ch a ph n ánh đúng tình hình lƠm vi c c a
đ p, ch a ti t ki m đ
n

c giá thƠnh xơy d ng đ p.

c ta ch a có các tiêu chu n, qui ph m dƠnh riêng cho các công tác kh o sát, thi t

k vƠ thi công đ p lo i nƠy. Vi c xơy d ng đ p lo i nƠy th
qui ph m vƠ kinh nghi m c a n

c ngoƠi.
11

ng đ

c ti n hƠnh theo các


1.4. Nh ng v n đ k thu t trong thi t k đ p đá đ bê tông b n m t
1.4.1. Phân lo i đ p đá đ bê tông b n m t
1.4.1.1. Phân lo i theo v t li u đ p đ p
D a vƠo v t li u dùng đ đ p đ p ng
-

p đá đ b n m t có thơn đ p đ

i ta phơn thƠnh 2 lo i lƠ:
c đ p b ng đá c ng, lo i đ p nƠy th

ng đ

c phơn

vùng v t li u theo m t c t ngang nh hình 1.9:

11
5
8

3

6
7

9
2

10
1

4

1 (IA). TÇng phđ th- ợng l- u

5 (3A). Vùng quá độ

2 (IB). Vùng gia trọng

6 (3B). Vùng thân đập chính

3 (2A). Vùng tầng đệm

7 (3C). Vùng đá đổ hạ l- u

10 (3E). Vùng đá thải (thoát n- ớc chân đập)

4 (2B). Vùng tầng đệm đặc biệt

8 (3D). Bảo vệ mái hạ l- u

11. Bản mặt bê tông

9. Vùng có thể biển động giữa vùng 6 và vùng 7
(dạng tam giác - góc ở ®Ønh phơ thc vµo vËt liƯu vµ chiỊu cao ®Ëp)

Hình 1.9. M t c t ngang thơn đ p đ p b ng đá c ng
-

p đá đ b n m t có thơn đ p đ

c đ p b ng cu i s i, lo i đ p nƠy th

ng đ

c phơn

vùng v t li u theo m t c t ngang nh hình 1.10.
11
5

3

10

8

6

7

6

9

2
12
1

4

1 (IA). TÇng phđ th- ợng l- u

5 (3A). Vùng quá độ

9 (3E). Đống đá tiêu n- ớc hạ l- u

2 (IB). Vùng gia trọng

6 (3B). Vùng thân đập chính(cuội sỏi)

10 (3F). Vùng tiêu n- ớc

3 (2A). Vùng tầng đệm

7 (3C). Vùng đá đổ hạ l- u( cuội sỏi)

11. Bản mặt bê tông

4 (2B). Vùng tầng đệm đặc biệt

8 (3D). Bảo vệ mái hạ l- u

12. Tầng phủ nền đập

Hỡnh 1.10. M t c t ngang thơn đ p đ p b ng cu i s i
p đá đ b n m t bê tông thơn đ p đ p b ng đá c ng th

ng có h s mái đ p th

ng,

h l u (1:1,0 ~ 1:1,4) nh h n so v i h s mái c a thơn đ p đ p b ng cu i s i (1:1,5 ~

12


1:1,6). Tuy nhiên thơn đ p đ p b ng cu i s i thì d t n d ng v t li u đƠo t móng cơng
trình ho c khai thác v i giá thƠnh r h n.
1.4.1.2. Phân lo i theo chi u cao đ p
Theo chi u cao đ p, tiêu chu n thi t k đ p đ t đá ki u đ m nén (SDJ 218-84) c a

Trung Qu c đư phơn thƠnh 3 lo i:
-

p th p: chi u cao đ p (H)<30m.

-

p v a: chi u cao đ p (H) t 3070m.

-

p cao: chi u cao đ p (H)>70m.

đơy chi u cao đ p đ

c tính t đ nh đ p đ n v trí sơu nh t c a n n sau khi đư d n

s ch h móng (v i đ p đá đ bê tông b n m t lƠ n n b n chơn).
1.4.1.3. Phân lo i theo c p cơng trình
Theo quy chu n Vi t Nam (QCVN 04-05:2012/BNNPTNT) thì chi u cao đ p đ t đá
đ

c xác đ nh nh

sau (xem b ng 1-3).

B ng 1-3. C p cơng trình theo chi u cao đ p vƠ tính ch t n n [1]
Lo i cơng trình

Lo i đ t

n n

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

C p cơng trình
c bi t

I

II

III

IV

A

> 100

>70  100

>25  70

>10  25

 10

B

-

> 35  75

>15  35

>8  15

8

C

-

-

>15  25

>5  15

5

t n n chia thƠnh 3 nhóm đi n hình:
Nhóm A: N n lƠ đá.
Nhóm B: N n lƠ đ t cát, đ t h t thơ, đ t sét
Nhóm C: N n lƠ đ t sét bưo hòa n

c

tr ng thái c ng, n a c ng.

tr ng thái d o.

Chi u cao đ p tính t m t đ p đ n v trí n n th p nh t sau khi d n s ch móng.
Nh n xét: Vì đ p đá đ h u nh ch xơy d ng trên n n đá (yêu c u n n cao h n đ p đ t)
do v y c ng có th hi u đ p c p đ c bi t, I, lƠ đ p cao, đ p c p II, III lƠ lo i v a, đ p
c p IV lƠ đ p th p.

13


1.4.2. C u t o các b ph n c a đ p đá đ bê tông b n m t
p đá đ p bê tông b n m t ch ng th m CFRD có c u t o chính lƠ kh i đá c p ph i
đ p, đ m nén

thơn đ p vƠ ph n bê tông c t thép mác cao ph trên b m t mái th

l u đ ng n c n n

c th m qua đ p. Kh i đá đ p c ng đ

nhau nh nh ng đ p đá đ thông th

ng

c chia lƠm nhi u vùng khác

ng tu thu c vƠo các lo i đá dùng trong thơn đ p.

Ph n ti p giáp gi a bê tông b n m t vƠ kh i đá đ p lƠ l p đ m (dƠy t 2m đ n 3m) vƠ

l p chuy n ti p (dƠy 4m). Hai l p nƠy đ

c c u t o b ng cát cu i s i đ m ch t v i c p

ph i phù h p. M t c t ngang đi n hình c a CFRD cho

Hình 1.11.

11
5
8

3

6
7

9
2

10
1

4

1 (IA). TÇng phủ th- ợng l- u

5 (3A). Vùng quá độ

2 (IB). Vùng gia trọng

6 (3B). Vùng thân đập chính

3 (2A). Vùng tầng đệm

7 (3C). Vùng đá đổ hạ l- u

10 (3E). Vùng đá thải (thoát n- ớc chân đập)

4 (2B). Vùng tầng đệm đặc biệt

8 (3D). Bảo vệ mái hạ l- u

11. Bản mặt bê tông

9. Vùng có thể biển động giữa vùng 6 và vùng 7
(dạng tam giác - góc ở đỉnh phụ thuộc vào vật liệu và chiều cao ®Ëp)

Hình 1.11. M t c t ngang đi n hình c a đ p đá đ p bê tông b n m t
á đ p trong thơn đ p th

ng đ

c phơn thƠnh hai kh i chính: kh i đá đ p th

vƠ kh i đá đ p h l u. Kh i đá đ p th
đ p h l u (c

ng l u

ng l u đòi h i yêu c u k thu t cao h n kh i đá

ng đ kháng nén l n h n 30Mpa cho kh i th

ng l u, còn kh i h l u

ch yêu c u b ng ho c nh h n 30Mpa, có n i đư dùng kh i đá đ p h l u có c
kháng nén 10Mpa v i đi u ki n n m trên m c n

ng đ

c h l u). Ph m vi ti p giáp hai kh i

đá nƠy có th thay đ i tu thu c tính ch t c a t ng cơng trình: chi u cao đ p, v t li u
đ p đ p, đi u ki n n n v.v...Ph n chơn h l u đ p có th b trí kh i đá đ có kích th

c

l n h n trong thơn đ p đ t ng kh n ng n đ nh cho đ p.
Bê tông b n m t có tác d ng ch ng th m cho đ p vƠ đ
T i đi m ti p giáp gi a b n m t vƠ b n chơn đ

c liên k t v i n n qua b n chơn.

c b trí kh p n i biên đ m b o ng n

dòng th m khi có chuy n d ch gi a b n m t vƠ b n chơn. B n m t c ng đ

14

c chia lƠm


nhi u t m b ng các khe lún (kh p n i) d c đ đ m b o khơng phát sinh dịng th m t
th

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

n đ nh c a ph n ti p giáp gi a b n m t vƠ b n chơn, ng

m t t ng đ m đ c bi t ngay sau h l u b n chơn. T ng đ m nƠy đ
s i ho c đá xay vƠ đ

i ta b trí

c c u t o t cát cu i

c đ m n n ch t nh tiêu chu n c a l p đ m d

i b n m t. NgoƠi

ra t ng đ m đ c bi t nƠy cịn có tác d ng nh m t l p l c khi có s c c a kh p n i gi a
b n m t vƠ b n chơn (xem Hình 1.12).

2
3

4
5

1

CHÚ THÍCH: 1 - B n chơn; 2 - B n m t; 3 - Kh p n i biên;
4 (2A) - Vùng t ng đ m; 5 (2B) - Vùng t ng đ m đ c bi t.
Hình 1.12. B trí vùng t ng đ m đ c bi t
1.4.3.

i u ki n n n xây d ng đ p CạRD

V c b n, đi u ki n đ xơy d ng CFRD c ng t
CFRD đòi h i ph i th c hi n m t kh i l
v n chuy n, đ p v t li u vƠo thơn đ p.

ng t nh đ p đá đ thông th

ng.

ng công tác đ t đá l n bao g m: khai thác,
c bi t đ i v i đ p cao thì vi c chuy n t i tr ng

lên n n khá l n cho nên địi h i n n ph i có đ đ b n vƠ ít bi n d ng.
Theo quy ph m “SDJ 218-84” thì t ng đ lún c a đ p đá đ không đ

c l n h n 1%

chi u cao đ p.
V i các lỦ do trên, đi u ki n quy t đ nh đ xơy d ng CFRD v đ nh tính lƠ: á n n đ m
b o yêu c u c n thi t, b lún ít d
c a đ a ch t cao
đ uđ

i tác d ng c a t i tr ng ngoƠi.

v trí đ t lõi đ p. T t c các đ p đá đ đ

p đá đ có yêu c u

c xơy d ng

c đ t lên l p đá IIA-IB, đ i v i đ p lo i v a đ n th p ho c v trí s

15

n

c ta thì lõi
n đ i có th


đ t trên l p IB-IA2, v t li u đá đ có th đ t trên l p IA2-IA1.
theo h th ng phơn lo i c a Nga nh li t kê

đơy tên g i c a đ t đá

B ng 1.4.

B ng 1-4. Tên đ t đá theo phơn lo i c a Nga
KỦ hi u các

Các h th ng phơn lo i

đ i C

H th ng

Nhóm
đá

Mơ t

C a Nga

v n

gãy

H th ng Q
(Banon)

(Bieniawski)

t t các đ c Tron Trong
tr ng c a đá g kh i đ t
đá

RMR

G i tên
E (kG
/cm2)

theo bi n
d ng
CHU

Tên
X p
lo i

ch t
l

ng

Tên
X p
lo i

đá

2.02.02-85

0

còn gi đ

9
c

c u trúc c a

d-eQ

d-eQ

IA1

IA1

t

V

R tx u

8
7

đá m
á m m y u,
1

b n t n vƠ
ơxít s t hóa

l

ng
đá

t l n d m
s n, có ch

ch t

C ck
x u
c bi t
X u

án a
IA2

IB

5000

c ng bi n
d ng r t

IV

X u

6

R tx u

5

X u

m nh

m nh
á c ng ch c

2

trung

bình,

phong

hóa

trung

bình

đ n nh , n t
n

r t m nh,

b

ơxits s t

á bi n

IB

IIA

15000
50000

d ng
m nh
trung
bình

hố d c theo

16

III

Trung
bình