Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao ổn định đập đất hồ chứa nước diên trường tỉnh quảng ngãi

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------

LÊ VĂN HẬU

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƢỚC
DIÊN TRƢỜNG - TỈNH QUẢNG NGÃI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng - Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------

LÊ VĂN HẬU

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
NÂNG CAO ỔN ĐỊNH ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƢỚC
DIÊN TRƢỜNG TỈNH QUẢNG NGÃI

Chuyên Ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THUỶ
Mã Số: 858.02.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ VĂN THẢO

Đà Nẵng - Năm 2019


I

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu nêu trong luận văn là trung thực và kết quả của luận văn chưa từng
được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Lê Văn Hậu


II

LỜI CẢM ƠN
Qua quá trình nỗ lực phấn đấu học tập và nghiên cứu của bản thân cùng với sự
giúp đỡ tận tình của các thầy cơ giáo Trường Đại học Bách khoa và bạn bè đồng
nghiệp, Luận văn Thạc sỹ “Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao ổn
định đập đất hồ chứa nước Diên Trường, Tỉnh Quảng Ngãi” đã được hồn thành. Để
có được kết quả này, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Văn Thảo

người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cung cấp các thơng tin khoa học cần thiết
trong quá trình thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô

giáo Khoa Xây dựng Thuỷ lợi - Thuỷ điện, Phòng Đào tạo Trường Đại học Bách
khoa Đà Nẵng đã giảng dạy, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập

và thực hiện luận văn. Xin gửi lời cảm ơn đến Công ty TNHH một thành viên Khai
thác cơng trình thuỷ lợi Quảng Ngãi, Trạm Quản lý thuỷ nông số 6 - Đức Phổ đã cung
cấp số liệu dự án, thông tin cần thiết về công trình và góp ý cho các giải pháp tác giả
đưa ra nghiên cứu; Cảm ơn tất cả anh chị em cơ quan đang cơng tác, gia đình, bạn bè
đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hồn thành khố học và luận văn
này. Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và
kinh nghiệm trong việc áp dụng các công nghệ mới hiện nay nên luận văn khơng thể
tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự góp ý kiến và trao đổi chân
thành của q thầy cơ để tác giả hồn thiện hơn đề tài của luận văn. Xin chân thành

cảm ơn./.
Đà Nẵng, tháng 8 năm 2019
Tác giả

Lê Văn Hậu


III

TÓM TẮT LUẬN VĂN
ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH
ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƢỚC DIÊN TRƢỜNG, TỈNH QUẢNG NGÃI
Học viên: Lê Văn Hậu;

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy

Mã số: 858.02.02; Khóa: 2017 – 2019;

Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt: Cơng trình hồ chứa nước Diên Trường có vai trị quan trọng trong việc đảm bảo
cấp nước dân sinh và tưới ổn định cho 500ha lúa, hoa màu của nhân dân xã Phổ
Khánh, huyện Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi. Hiện trạng mất ổn định hiện nay là thấm
qua thân đập đất tại khu vực lòng suối; xuất hiện vết nứt ở thân đập đất phía gần tràn
xã lũ, vị trí vết nứt nằm ở giữa mặt đập và dọc theo chiều dài thân đập.
Hiện nay tồn tỉnh Quảng Ngãi có 123 hồ chứa nước với tổng dung tích thiết kế
trên 407 triệu m3. Qua kiểm tra, rà sốt hiện có 38 hồ chứa nước bị hư hỏng, xuống
cấp nặng, mất ổn định cần được ưu tiên sửa chữa, nâng cấp. Vì vậy, đánh giá hiện trạng
và đề xuất giải pháp nâng cao ổn định đập đất hồ chứa nước Diên Trường - Tỉnh Quảng
Ngãi là đề tài nghiên cứu có phạm vi sâu rộng, mang tính ứng dụng thực tế cao, hy
vọng sẽ được đưa vào áp dụng vào triển khai rộng rãi cho đập đất tại các hồ chứa nước
trên địa bàn toàn tỉnh Quảng Ngãi trong thời gian đến.
Dùng phần mềm Flaxis để xác định các hệ số ổn định của đập theo các trường hợp
khác nhau của hiện trạng đập đất và đề xuất giải pháp xử lý.
Từ khóa: Lưu vực hồ Diên Trường; Thấm; Ổn định; Phần mềm tính tốn; Flaxis.


IV

ABSTRACT
EVALUATION OF CURRENT STATUS AND PROPOSAL SOLUTIONS TO
IMPROVE EARTH DAM STABILITY FOR DIEN TRUONG RESERVIOR IN
QUANG NGAI PROVINCE

Student: Le Van Hau

Major: Hydraulic Engineering

Code: 858.02.02; Year: 2017 - 2019

University of Science and Technology – The

University of Danang.
Abstract: The Dien Truong reservoir project plays an important role in ensuring the
supply of residential water and stable irrigation for 500ha of rice, crops for people in
Pho Khanh commune, Duc Pho district, Quang Ngai province. The current situation of
instability is seeping through the earth dam body located at the watercourse; cracks
appear in the body of the earth dam near the flood spillway, the position of the crack is
located between the dam face and along the length of the dam body.
Currently, Quang Ngai province has 123 reservoirs with a total design capacity of
over 407 million m3. Through checking and reviewing, there are currently 38 damaged
reservoirs, seriously degraded and destabilized, which should be prioritized to repair
and upgrade. Therefore, evaluation of current situation and proposing solutions to
improve the earth dam stability of Dien Truong reservoir for Quang Ngai province is
a research topic which brings a wide range and high practical applications, this study
hope to deploy widely for earth dams of reservoirs in Quang Ngai province in the
coming time.
Using Flaxis software to determine the stability coefficients of the dam for the
different cases of the earth dam current situation and proposing a reasonable treatment
solution.
Keywords: Basin of Dien Truong reservoir; seep; stability; Calculation software;
Flaxis Software.


V

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. I
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................... II
MỤC LỤC ........................................................................................................... V
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................. VIII
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................. IX
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài .........................................................................................................1
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu ..............................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................3
4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................. 3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .....................................................................................3
6. Cấu trúc luận văn .........................................................................................................3

CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT CỦA HỒ CHỨA NƢỚC ............... 4
1.1. Lý thuyết về thấm .....................................................................................................4
1.1.1. Sự ảnh hưởng của các loại đất đắp đập đến dòng thấm ........................................4
1.1.2. Tác hại của dòng thấm ........................................................................................... 5
1.1.3. Phân loại dòng thấm .............................................................................................. 6
1.2. Lý thuyết ổn định ......................................................................................................7
1.2.1. Đặt vấn đề ..............................................................................................................7
1.2.2. Điều kiện làm việc của đập đất..............................................................................9
1.2.3. Các trường hợp tính tốn ổn định mái đập .......................................................... 10
1.2.4. Đánh giá ổn định mái dốc đập .............................................................................11
1.3. Tổng quan về đập đất trên thế giới .........................................................................12
1.4. Tổng quan về đập đất ở Việt Nam..........................................................................14
1.4.1.Tình hình chung ....................................................................................................14
1.4.2. Một số nhận xét, đánh giá....................................................................................16
1.5. Những khả năng mất an toàn đập đất .....................................................................17
1.5.1. Điều kiện làm việc của đập đất............................................................................17
1.5.2. Nước tràn qua đỉnh đập ....................................................................................... 17

1.5.3. Sạt trượt thiết bị bảo vệ mái đập thượng lưu ....................................................... 18
1.5.4. Thấm vượt quá giới hạn, sủi nước ở nền đập ......................................................19
1.5.5. Thấm vượt giới hạn, sủi nước ở vai đập .............................................................. 19
1.5.6. Thấm vượt giới hạn, sủi nước ở bên cơng trình ..................................................20
1.5.7. Thấm vượt giới hạn, sủi nước trong thân đập .....................................................20
1.5.8. Nứt ngang đập .....................................................................................................22
1.5.9. Nứt dọc đập .........................................................................................................22
1.5.10. Nứt nẻ sâu mặt đập hoặc mái đập ......................................................................23
1.5.11. Trượt sâu mái đập thượng lưu ...........................................................................23
1.5.12. Trượt sâu mái đập hạ lưu ...................................................................................24
1.5.13. Hư hỏng do mối gây ra ......................................................................................25
1.6. Phân loại sự cố và phân tích nguyên nhân gây ra sự cố đập đất ............................ 25


VI
1.6.1. Phân loại sự cố .....................................................................................................25
1.6.2. Phân tích nguyên nhân gây ra sự cố ....................................................................26
1.7. Điều kiện làm việc của hồ đập hiện nay và các hướng nghiên cứu đảm bảo an toàn
hồ đập ............................................................................................................................ 28
1.7.1. Điều kiện làm việc của hồ, đập hiện nay ............................................................. 28
1.7.2. Các hướng nghiên cứu để đảm bảo an toàn hồ đập .............................................29
1.8. Những kết quả nghiên cứu về an toàn đập đất trong nước .....................................30
1.9. Những kết quả nghiên cứu về an toàn đập đất trên thế giới ...................................31
1.10. Phần mềm tính tốn ổn định .................................................................................32
1.11. Tổng hợp chương 1............................................................................................... 32

CHƢƠNG 2 - LỊCH SỬ VÀ HIỆN TRẠNG THẤM CỦA ĐẬP ĐẤT HỒ
CHỨA NƢỚC DIÊN TRƢỜNG, TỈNH QUẢNG NGÃI .............................. 34
2.1. Giới thiệu dự án hồ chứa nước Diên Trường ......................................................... 34
2.1.1. Vị trí địa lý ...........................................................................................................34

2.1.2. Địa hình, sơng suối .............................................................................................. 34
2.1.3. Đặc điểm khí hậu .................................................................................................34
2.1.4. Đặc điểm thuỷ văn ............................................................................................... 38
2.2. Lịch sử mất ổn định của cơng trình ........................................................................41
2.3. Hiện trạng cơng trình .............................................................................................. 44
2.3.1. Hồ chứa................................................................................................................44
2.3.2. Đập đất .................................................................................................................44
2.3.3. Tràn xả lũ .............................................................................................................46
2.3.4. Cống lấy nước: ....................................................................................................48
2.3.5. Kênh và cơng trình trên kênh: .............................................................................48
2.4. Tổng hợp chương 2.................................................................................................49

CHƢƠNG 3 - PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CỦA ĐẬP ĐẤT VÀ KIẾN NGHỊ
GIẢI PHÁP XỬ LÝ .......................................................................................... 50
3.1. Mô phỏng số với phần mềm Flaxis ........................................................................50
3.2. Tính ổn định hiện trạng cho đập đất .......................................................................50
3.2.1. Tài liệu tính tốn ..................................................................................................50
3.2.2. Các trường hợp tính tốn .....................................................................................52
3.2.3. Phương pháp tính tốn ......................................................................................... 52
3.2.4. Kết quả tính tốn .................................................................................................52
3.3. Giải pháp xử lý nâng cao ổn định đập đất hồ Diên Trường ...................................55
3.3.1. Giải pháp xử lý thấm cho hồ Diên Trường ......................................................... 55
3.3.2. Thiết kế phương án tạo tường chống thấm bằng Jet-grouting ............................ 73
3.3.3. Thiết kế thi công tạo tường chống thấm bằng Jet-grouting.................................75
3.4. Kiểm tra ổn định đập đất sau khi áp dụng phương pháp xử lý thấm và nứt bằng
Jet-grouting ....................................................................................................................78
3.4.1. Tài liệu tính tốn ..................................................................................................78
3.4.2. Các trường hợp tính tốn .....................................................................................80
3.4.3. Phương pháp tính tốn ......................................................................................... 80
3.4.4. Kết quả tính tốn .................................................................................................80

3.5. Tổng hợp chương 3.................................................................................................83


VII

PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 84
1. Kết luận......................................................................................................................84
2. Kiến nghị ...................................................................................................................84
3. Hướng phát triển của đề tài ....................................................................................... 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 86
Tiếng Việt ......................................................................................................................86
Tiếng Anh ......................................................................................................................88


VIII

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Hệ số thấm của các loại đất đá khác nhau (theo N.M. Maxiov). ...................5
Bảng 1.2: Các trường hợp tính tốn ổn định đập đất ....................................................10
Bảng 1.3: Hệ số an toàn ổn định nhỏ nhất của mái đập [Kcp].......................................11
Bảng 1.4: Một số đập đất cao hơn 100m ......................................................................12
Bảng 1.5: Thống kê một số đập đất lớn ở Việt Nam ....................................................15
Bảng 1.6: Thống kê sự cố ở các loại hồ chứa ............................................................... 26
Bảng 2.1: Nhiệt độ Trạm Quảng Ngãi (giai đoạn 1977 ÷ 2017) ..................................37
Bảng 2.2: Độ ẩm tương đối trung bình Trạm Quảng Ngãi giai đoạn (1977 ÷ 2017) ...37
Bảng 2.3: Lượng bốc hơi ống Zpiche Trạm Quảng Ngãi thời kỳ 1977 ÷ 2017 ..........38
Bảng 2.4: Số giờ nắng trung bình Trạm Quảng Ngãi (giờ/ngày) .................................38
Bảng 2.5: Tình hình các Trạm quan trắc khí tượng khu vực tỉnh Quảng Ngãi ............39
Bảng 2.6: Các Trạm thuỷ văn lân cận khu vực hồ chứa ...............................................40

Bảng 2.7: Các thông số kỹ thuật cơ bản của hồ chứa nước Diên Trường ....................40
Bảng 3.1: Chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập ......................................................................51
Bảng 3.2: Các mực nước dùng trong tính tốn ............................................................. 52
Bảng 3.3: Tỷ lệ xi măng với đất tối ưu tương ứng với các loại đất khác nhau (Mitchell
and Freitag, 1959) ..........................................................................................................70
Bảng 3.4: Tỷ lệ xi măng với đất với các loại đất khác nhau theo hệ thống phân loại
Unified (Mitchell and Freitag, 1959).............................................................................70
Bảng 3.5: Bảng kiểm tra điều kiện bề dày tường lõi cọc Jet – grouting....................... 75
Bảng 3.6: Chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập ......................................................................79
Bảng 3.7: Các mực nước dùng trong tính tốn ............................................................. 79


IX

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ vùng thấm mao dẫn (a), biểu đồ áp lực nước trong đập đất (b) ...........6
Hình 1.2: Mặt trượt dạng cung trịn (a), Mặt trượt dạng là một mặt phẳng gãy khúc (b)
và (c). ............................................................................................................................... 8
Hình 1.3: Đập Oroville - Hoa kỳ ..................................................................................13
Hình 1.4: Hình ảnh một số đập đất lớn ở Việt Nam .....................................................16
Hình 1.5: Sự cố vỡ đập Bản Kiều - Trung Quốc .......................................................... 18
Hình 1.6: Trượt mái thượng lưu đập Từ Phổ (Trung Quốc) ........................................19
Hình 1.7: Sự cố vỡ đập Ia karel 2 - Gia Lai .................................................................20
Hình 1.8: Sự cố vỡ đập Teton - Mỹ .............................................................................21
Hình 1.9: Sự cố vỡ đập Am Chúa - Khánh Hịa ........................................................... 22
Hình 1.10: Vết nứt dọc trên mái đập EaSoup thượng – Đắk Lắk ................................ 23
Hình 1.11: Vùng thấm sình lầy mái hạ lưu trên hồ Kim Sơn .......................................25
Hình 1.12: Hư hỏng do mối gây ra tại Đập thuỷ điện Azun Hạ, Gia Lai .....................25
Hình 2.1: Bảng đồ vị trí Hồ chứa nước Diên Trường, Tỉnh Quảng Ngãi ....................35
Hình 2.2: Nứt dọc thân đập (ảnh chụp ngày 25/9/2018) ..............................................45

Hình 2.3: Thấm làm hỏng đá thốt nước hạ lưu (ảnh chụp ngày 25/9/2018) ..............45
Hình 2.4: Thấm làm xói lở hạ lưu (ảnh chụp ngày 25/9/2018) ....................................46
Hình 2.5: Tràn xả lũ (ảnh chụp ngày 25/9/2018) ......................................................... 47
Hình 2.6: Hạ lưu Tràn xả lũ (ảnh chụp ngày 25/9/2018) .............................................47
Hình 2.7: Cống lấy nước (ảnh chụp ngày 25/9/2018) ..................................................48
Hình 3.1: Mơ hình hình học.......................................................................................... 53
Hình 3.2: Phân tích thấm .............................................................................................. 53
Hình 3.3: Mặt trượt nguy hiểm .....................................................................................54
Hình 3.4: Phân tích ứng suất ban đầu ...........................................................................54
Hình 3.5: Hệ số ổn định K=1.085 .................................................................................55
Hình 3.6: Chống thấm Hồ chứa nước bằng màng HDPE.............................................56
Hình 3.7: Ứng dụng thảm bê tơng FS bảo vệ bờ cho đập hồ chứa ............................... 58
Hình 3.8: Ứng dụng cừ bê tông cốt thép ứng suất trước chống thấm .......................... 59
Hình 3.9: Ứng dụng cừ bản nhựa chống thấm và chống sạt lở cơng trình ...................59
Hình 3.10: Thi cơng tường hào bentonite chống thấm .................................................60
Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý dây chuyền công nghệ Jet – Grouting ............................. 62


X
Hình 3.12: Cần khoang nịng đơn Jet-grouting, cơng nghệ đơn pha (Single Jet) ........63
Hình 3.13: Cần khoan nịng đơi Jet-grouting, cơng nghệ hai pha (Twin Jet) ..............63
Hình 3.14: Hình ảnh cấu tạo chi tiết công nghệ hai pha (Twin Jet) ............................. 64
Hình 3.15: Cần khoan nịng ba Jet-grouting, cơng nghệ ba pha (Triple Jet)................64
Hình 3.16: Hình ảnh cấu tạo chi tiết cơng nghệ ba pha (Triple Jet) ............................. 65
Hình 3.17: Nguyên lý một số công nghệ khoan phụt chống thấm ............................... 66
Hình 3.18: Cơng nghệ thi cơng cọc Xi măng đất theo kiểu cơ khí ( trộn khơ) ............67
Hình 3.19: Trình tự thi cơng cọc xi măng đất bằng cơng nghệ trộn khơ......................67
Hình 3.20: Cơng nghệ thi cơng Jet - Grouting (trộn ướt) .............................................68
Hình 3.21: Mặt cắt điển hình đập .................................................................................73
Hình 3.22: Sơ đồ bố trí một hàng cọc XMĐ D80 ........................................................ 74

Hình 3.23: Sơ đồ bố trí hai hàng cọc XMĐ D60 .......................................................... 75
Hình 3.24: Sơ đồ bố trí cọc Xi măng - đất....................................................................76
Hình 3.25: Sơ đồ bố trí lỗ khoang. ...............................................................................76
Hình 3.26: Mặt bằng tạo tường chống thấm sau khi khoang phụt. .............................. 77
Hình 3.27: Mơ hình hình học........................................................................................ 80
Hình 3.28: Phân tích thấm ............................................................................................ 81
Hình 3.29: Phân tích ứng suất ban đầu .........................................................................81
Hình 3.30: Mặt trượt nguy hiểm ...................................................................................82
Hình 3.31: Trường vận tốc ........................................................................................... 82
Hình 3.32: Hệ số ổn định K=1.299 ...............................................................................83


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cơng trình hồ chứa nước Diên Trường thuộc địa phận thôn Diên Trường, xã
Phổ Khánh, huyện Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi. Cơng trình được khởi cơng xây dựng từ
năm 1988 và hồn thành đưa vào khai thác sử dụng cuối năm 1994 với dung tích tồn
bộ là 2,239 triệu mét khối, cung cấp nước tưới cho 200 ha đất nông nghiệp của xã Phổ
Khánh, huyện Đức Phổ. Trong quá trình khai thác sử dụng từ năm 1995 – 2009, hiện
trạng cơng trình bị hư, xuống cấp như: Đập đất bị thấm lớn, Tràn xả lũ bị xói lở hạ lưu,
hệ thống kênh mương chưa hoàn chỉnh, chỉ tưới đủ 75 ha lúa 3 vụ trong khi năng lực
thiết kế cơng trình đầu mối là 200 ha. Đường giao thông phục vụ quản lý công trình
chưa có, cho nên vào mùa mưa lũ khơng có đường xe ơ tơ vào ứng cứu cơng trình khi
có lũ vượt tần suất thiết kế.
Mặt khác, theo báo cáo của Chủ đập là Cơng ty Khai thác cơng trình Thuỷ lợi
Quảng Ngãi cho thấy vùng hưởng lợi đang thiếu nguồn nước tưới nghiêm trọng, hơn
300 ha đất canh tác của xã Phổ Khánh chưa được tưới, đời sống của nhân dân trong
vùng gặp rất nhiều khó khăn, vùng hưởng lợi có nhiều tiềm năng về ni trồng thuỷ

sản, nhu cầu dùng nước tăng lên. Vì vậy, năm 2010, UBND tỉnh Quảng Ngãi đã bố trí
kinh phí giao cho Sở Nông Nghiệp và Phát triển nông thôn Quảng Ngãi làm chủ đầu tư
Dự án sửa chữa, nâng cấp hồ chứa nước Diên Trường để đảm bảo an toàn hồ chứa, sau
khi nâng cấp dung tích tồn bộ của hồ sẽ tăng lên là 4,429 triệu mét khối, cung cấp
nước tưới ổn định cho 500 ha đất canh tác nông nghiệp, 150 ha đất mặt nước cho nuôi
trồng thủy sản và cấp nước sinh hoạt cho 4.500 hộ dân xã Phổ Khánh.
Sau thời gian nâng cấp từ năm 2010 đến năm 2016, cơng trình hoạt động ổn
định, tích trữ nước đảm bảo tưới ổn định cho 500ha lúa và hoa màu của nhân dân xã
Phổ Khánh, huyện Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi. Nhưng đến năm đầu năm 2017 cơng
trình có hiện tượng thấm lớn khu vực ở giữa thân đập đất (mặc dù trong thiết kế sữa
chữa nâng cấp vào năm 2010 đã dùng giải pháp chống thấm cho thân và nền đập đoạn
lòng suối là khoan phụt dung dịch vữa xi măng, bentonit với tổng chiều dài khoan
phụt là 88,5m). Đặc biệt, hiện tượng mất ổn định nhất của công trình hiện nay là xuất
hiện vết nứt ở thân đập đất phía gần tràn xã lũ, vị trí vết nứt nằm ở giữa mặt đập và


2

dọc theo chiều dài thân đập, vết nứt dài nhất có chiều dài L=30m, chiều rộng vết nứt từ
1-3 cm và còn nhiều vết nứt cục bộ dài từ 2-4m.
Theo tham khảo từ đơn vị quản lý hồ là Trạm Quản lý thuỷ nông số 6, Đức Phổ,
với hiện tượng nứt bất thường của cơng trình, năm 2017 đơn vị đã gửi báo cáo lên cấp
trên và đồn cơng tác của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Quảng Ngãi đã
vào thực tế để kiểm tra đánh giá nhưng chưa tìm ra ngun nhân gây nứt. Đồn cơng
tác đã chỉ đạo cho chủ đập phải thường xuyên theo dõi hiện tượng trên nhất là vào mùa
mưa lũ và khi hồ tích đầy nước để báo cáo kịp thời lên cấp trên chỉ đạo xử lý.
Đối với hiện tượng thấm, đơn vị quản lý hồ cho biết khi hồ tích nước từ cao
trình 17.0 trở lên thì xảy ra hiện tượng thấm lớn ở khu vực giữa đập đất, làm hỏng
đống đá đổ thoát nước hạ lưu đập.
Mặt khác, Hiện nay hồ chứa nước trên thế giới được xây dựng và phát triển rất

đa dạng, phong phú. Mặt tích cực của hồ chứa là những cơng trình sử dụng tổng hợp
nguồn nước và mang tính đa chức năng. Mặt hạn chế khi xây dựng hồ là: nếu có sơ
xuất trong thiết kế, xây dựng, vận hành khai thác hoặc trình độ kỹ thuật quản lý sử
dụng chưa cao khơng đáp ứng địi hỏi của thực tế thì có thể gây ra sự cố dẫn đến
những hậu quả khôn lường. Với tốc độ phát triển xây dựng hồ chứa nước nhanh đã
đem lại nhiều lợi ích khác nhau. Nhưng những sự cố, hư hỏng, cũng tăng theo. Sự cố,
hư hỏng có thể diễn ra ở tổng thể cụm đầu mối, có thể ở một cơng trình hoặc một bộ
phận cơng trình, hoặc do hư hỏng, sự cố cơng trình vùng lân cận. Song dù sự cố diễn
ra ở đâu, chỗ nào trong cụm cơng trình đầu mối cũng đều dẫn đến an tồn kỹ thuật của
hồ chứa khơng đảm bảo, có thể gây thảm họa cho hạ lưu và như thế an toàn thực thi
nhiệm vụ của hồ chứa nước cũng khơng cịn. Nghĩa là tạo nên thiệt hại kép khi đầu
mối hồ chứa mất an toàn. Nguyên nhân gây ra sự cố có thể do thấm vượt quá giới hạn;
sạt trượt lớp bảo vệ mái; trượt mái; nước tràn qua đỉnh đập chắn; cơng trình tràn xả lũ
bị hỏng; cống lấy nước bị lún, gãy; cửa van trên tràn xả lũ bị gãy....Do vậy đề tài
“ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH
ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƢỚC DIÊN TRƢỜNG, TỈNH QUẢNG NGÃI” và đề
xuất các giải pháp an toàn cho đập đất là rất cần thiết.
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng đập đất của hồ chứa nước Diên Trường, Tỉnh Quảng Ngãi.


3

- Phân tích ổn định của đập đất dưới tác dụng của dòng thấm.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: Ổn định đập đất hồ chứa nước Diên Trường.
- Phạm vi nghiên cứu: Đập đất.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Để giải quyết mục tiêu trên, luận văn đưa ra phương pháp nghiên cứu như sau:
- Điều tra, thu thập số liệu, tài liệu địa hình, địa chất thủy văn, lịch sử của đập đất và

hiện trạng của công trình.
- Sử dụng mơ hình số Flaxis của Hà Lan để phân tích ổn định dưới tác dụng của dịng
thấm.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Việc đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao ổn định phân đập đất hồ Diên
Trường, Tỉnh Quảng Ngãi có ý nghĩa thực tiễn trong quản lý an toàn đập. Kết quả của
đề tài là cơ sở có tính khoa học để các đơn vị chức năng đề xuất phương án nhằm đảm
bảo ổn định cho đập.
6. Cấu trúc luận văn
Cấu trúc luận văn gồm:
- Phần mở đầu;
- Chương 1: Tổng quan về đập đất của hồ chứa nước;
- Chương 2: Lịch sử và hiện trạng thấm của đập đất hồ chứa nước Diên Trường, Tỉnh
Quảng Ngãi;
- Chương 3: Phân tích ổn định của đập đất và kiến nghị giải pháp xử lý;
- Phần kết luận và kiến nghị.


4

Chƣơng 1 - TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT CỦA HỒ CHỨA NƢỚC
1.

1.1. Lý thuyết về thấm
Thấm là sự chuyển động của chất lỏng ( nước, dầu, hơi nước…) trong đất, trong
đá nứt nẻ hoặc trong mơi trường (rỗng, xốp) nói chung của đất được diễn ra dưới tác
dụng của lực trọng trường khi có sự chênh lệch cột nước giữa các điểm khác nhau
trong mơi trường xốp.
Tính thấm nước của đất đá phụ thuộc nhiều nhân tố, quan trọng nhất là đường
cong, thành phần hạt, kích thước, hình dạng lỗ rỗng và độ rỗng, nó được quyết định

bởi độ phân tán và thành phần khống vật của đất đá. Vì vậy mà đất sét có tính thấm
nước khơng đáng kể so với cuội sỏi và khi chứa monmorilonit sẽ làm giảm kích thước
lỗ rỗng của đất. Do tính thấm nhỏ nên đất sét thường dùng để làm lõi hoặc tường
chống thấm trong thân đập, nền cơng trình và kênh dẫn…
Sự xuất hiện của dòng thấm qua đập đất gây nên những tác hại nhiều lúc rất lớn
về mặt tổn thất lượng nước cũng như tính bền vững của cơng trình. Do đó, trong thiết
kế và xây dựng đập đất vấn đề nghiên cứu, đánh giá những đặc trưng của dòng thấm là
một khâu quan trọng không thể thiếu [8].
1.1.1. Sự ảnh hưởng của các loại đất đắp đập đến dòng thấm
Đất đá có thành phần hạt khơng đồng nhất thường có tính thấm nước lớn hơn
đất đá có thành phần hạt đồng nhất, sự có mặt của nhóm hạt sét sẽ làm cho tính thấm
của cát giảm. Cấu trúc của đất ảnh hưởng đến tính thấm của nó. Cấu tạo lớp, dải,
gơnai…làm cho tính thấm của đất đá khơng đẳng hướng. Khả năng thấm nước lớn
nhất theo phương song song với mặt lớp, phương kéo dài của dải. Sự có mặt của các
lớp kẹp khơng thấm nước có tính dị hướng rõ rệt. Khi phá hoại kết cấu của đất cũng
như sự đầm chặt nhân tạo có khả năng thay đổi lớn tính thấm của đất. Ngồi ra, nồng
độ điện phân trong nước và các cation trao đổi có ảnh hưởng rất lớn đến tính thấm
nước của đất sét [15].
Dựa theo nghiên cứu của N.M. Maxiov, hệ số thấm của một số loại đất phổ
biến như ở bảng 1.1.


5

Bảng 1.1: Hệ số thấm của các loại đất đá khác nhau (theo N.M. Maxiov).
Loại đất đá
Đất sét, đá cứng liền khối

Hệ số thấm

Đặc điểm của đất đá theo

k (m/ngđ)

tính thấm nước

< 5.10-5

Đất sét pha, cát pha nặng, cát kết khơng đến 5.10-3

thực tế khơng thấm nước
thấm nước rất yếu

có khe nứt
Cát pha, đá phiến, cát kết, đá vôi nứt nẻ đến 0,5

thấm nước yếu

vừa.
Cát hạt mịn và hạt nhỏ, đá cứng nứt nẻ.

đến 5

thấm nước

đến 50

thấm nước tốt

> 50

thấm nước mạnh

Cát hạt trung, đá cứng nứt nẻ tương đối
nhiều.
Cát lẫn cuội, sỏi; đá cứng nứt nẻ mạnh.

1.1.2. Tác hại của dịng thấm
Trong thời gian làm việc bình thường của cơng trình sẽ tạo ra sự chênh lệch
mực nước giữa thượng lưu và hạ lưu. Nước di chuyển qua các khe rỗng trong đất đắp,
nền và hai bên vai công trình tạo thành dịng thấm. Đối với cơng trình và mơi trường
xung quanh, dịng thấm sẽ gây ra những ảnh hưởng bất lợi như sau [10]:
- Sạt, trượt mái đập (thượng hạ lưu) và nền đập.
- Lún, sập cục bộ ở mặt đập.
- Thấm mạnh hoặc trôi đất ở nền đập, ở một phần nền tiếp giáp với hạ lưu đập.
- Thấm hoặc sủi bọt nước ở mái đập.
- Thấm hoặc sủi bọt nước ở vai đập.
- Thấm hoặc sủi bọt nước ở phần tiếp giáp giữa đập và mang cơng trình (Cống,
Tràn xả lũ).
- Lún hoặc chênh lệch q mức cho phép.
- Có hiện tượng chuyển vị về phía hạ lưu.
- Nứt thân đập: bao gồm các hiện tượng nứt ngang và nứt dọc.
- Vỡ đập: Đập bị phá hoại khơng có khả năng giữ nước được nữa.


6

- Làm mất nước từ hồ chứa.
- Gây áp lực lên các bộ phận cơng trình giới hạn miền thấm (bản đáy, tường
chắn,...).

Hình 1.1: Sơ đồ vùng thấm mao dẫn (a), biểu đồ áp lực nước trong đập đất (b)
Nước mao dẫn tham gia chuyển động thấm ở vùng bão hịa như hình 1.1. Nếu
kể tới chuyển động mao dẫn thì cột nước thấm được tính như sau:
Ht = h + hm.a

(m)

(1.1)

Trong đó:
Ht : cột nước thấm có kể đến mao dẫn (m)
h : cột nước thấm kể từ đường bão hòa đến đáy đập (m)
hm : chiều cao mao dẫn (m)
a: hệ số kể đến mức độ chứa nước trong lớp mao dẫn lấy bằng 0,3÷0,4 [3]
1.1.3. Phân loại dịng thấm
a) Dịng thấm ổn định và khơng ổn định
Dịng thấm có thể là ổn định hoặc khơng ổn định tương ứng với các điều kiện
tác động bình thường của chúng là hằng số hoặc biến đổi theo thời gian [3].
Những tính tốn chính đối với cơng trình về thấm được tiến hành cho trường
hợp thấm ổn định, trong đó cho trước các đại lượng mực nước thượng hạ lưu khơng
đổi và điều kiện tác động bình thường của chúng đến lưu lượng thấm cũng như vị trí
đường bảo hịa thấm.
Dưới góc độ đảm bảo sự làm việc tin cậy của đập đất thì nghiên cứu thấm
khơng ổn định có một vai trò quan trọng. Đáng chú ý là trường hợp chuyển động thấm
không ổn định ở khu vực mái thượng lưu của đập và ở mái dốc hai bờ phía thượng lưu
khi mực nước trong hồ chứa hạ đột ngột với vận tốc lớn.


7

b) Dịng thấm có áp và thấm khơng áp
Dịng thấm có áp: Khi nó bị giới hạn từ phía trên bởi biên cứng, dịng thấm
khơng có mặt thống, chuyển động của dịng thấm giống như nước chảy trong ống có
áp. Đây là trường hợp khi xét dòng thấm dưới đáy cơng trình [3].
Dịng thấm khơng áp: Khi nó khơng bị giới hạn từ phía trên bởi cơng trình. Đây
là trường hợp dịng thấm hai bên vai cơng trình, dịng thấm qua thân đập đất. Giới hạn
phía trên của dịng thấm là mặt thống hay mặt bão hịa, tại đây có áp suất bằng áp suất
khí trời.
c) Dịng thấm phẳng và thấm không gian
Đối với các đập xây dựng ở sông đồng bằng thường có chiều cao nhỏ, chiều
dài lớn, do đó chuyển động thấm trong phạm vi phần lớn chiều dài đập là thấm gần
như phẳng, nghĩa là dòng thấm gần vng góc với trục dọc của đập. Các đập cao xây
dựng ở vùng núi, hoặc trên các sông suối hẹp thì chuyển động của dịng thấm có tính
khơng gian rõ rệt [3].
d) Hiện tượng mao dẫn trong thấm không áp
Dịng thấm qua đập đất đá là thấm khơng áp có mặt bão hịa là mặt thống tự
do, vì vậy phía trên mặt bão hịa hình thành vùng đất có độ ẩm giảm dần dưới tác dụng
của lực mao dẫn. Chiều cao mao dẫn và sự phân bố độ ẩm của đất ở vùng mao dẫn phụ
thuộc vào kích thước lổ rỗng giữa các hạt đất đá [3].
1.2. Lý thuyết ổn định
1.2.1. Đặt vấn đề
Theo tài liệu về ổn định [8], đưa ra vấn đề ổn định trượt mái dốc đập như sau:
Đập đất là một loại cơng trình dâng nước trọng lực làm bằng vật liệu địa
phương có khối lượng lớn, cho nên khơng có khả năng mất ổn định về lật đổ và trượt
theo mặt nền như các loại cơng trình trọng lực bằng bê tơng khác.
Đối với đập đất, vấn đề mái ổn định thường chỉ xảy ra dưới dạng trượt mái dốc
thượng và hạ lưu khi chọn kích thước mặt cắt đập chưa thật sự hợp lý.
Tính chất cơ lý của vật liệu làm thân đập là những yếu tố chủ yếu ảnh hưởng
đến ổn định của mái dốc đập. Tuy nhiên, đó khơng phải là nguyên nhân duy nhất mà

độ ổn định của đập còn phụ thuộc vào các ngoại lực tác dụng khác như áp lực thủy
tĩnh, áp lực thấm, lực động đất, áp lực lổ rổng xuất hiện trong quá trình cố kết vv…Do


8

đó khi tính tốn ổn định của đập đất cần xét đến đầy đủ các ngoại lực tác dụng lên mái
dốc đập.
Vì vậy, mục đích của việc tính tốn ổn định là trên cơ sở tính tốn mà xác định
một cách hợp lý nhất có nghĩa là lựa chọn một mặt cắt đập sao cho đảm bảo ổn định
trong mọi điều kiện và kinh tế nhất.
Tính tốn ổn định mái dốc đập đất thường tiến hành trong những trường hợp
sau đây:
- Trường hợp xây dựng: Khi cơng trình đã xây dựng xong và thượng lưu có
chứa nước.
- Trường hợp chứa nước: khi cơng trình đã xây dựng xong và cột nước trước
đập đã dâng lên một mức nào đấy.
- Trường hợp khai thác:
+ Khi ở thượng lưu có nước ứng với lưu lượng tháo lũ tương ứng với mức nước
cao nhất ở thượng lưu.
+ Khi mực nước thượng lưu hạ thấp đột ngột.
Thực tế tính tốn cho thấy rằng trường hợp nguy hiểm nhất đối với mái dốc
thượng lưu khi mực nước trước đập chỉ dâng cao ở mức lưng chừng nào đó và khi mực
nước trước đập hạ xuống đột ngột. Kinh nghiệm thiết kế đập đất của nhiều nước trên
thế giới cho biết đối với mái dốc thượng lưu hệ số ổn định nhỏ nhất trong trường hợp
chiều sâu nước trước đập chỉ bằng 1/3-1/2 chiều cao đập. Do đó khi tính tốn ổn định
mái dốc thượng lưu cần lưu ý đến trường hợp này.

Hình 1.2: Mặt trượt dạng cung tròn (a), Mặt trượt dạng là một mặt phẳng gãy
khúc (b) và (c).

9

Đối với mái dốc hạ lưu trường hợp bất lợi nhất về mặt ổn định là khi mực nước
thượng lưu cao nhất cho nên nhất thiết phải tính tốn hoặc kiểm tra lại với trường hợp
này khi thiết kế.
Đối với những đập (thân đập, hoặc lõi giữa, tường nghiên..) làm bằng vật liệu
hạt bé thì trong quá trình cố kết có thể gây nên mất ổn định cho cả hai mái dốc thượng
và hạ lưu (do xuất hiện áp lực lổ rỗng).
Về hình dạng mặt trượt của mái dốc hiện nay có rất nhiều giả thiết nhưng trong
tính tốn thực tế thông thường dựa vào hai giả thiết sau đây:
+ Mặt trượt dạng cung trịn (Hình 1.2a);
+ Mặt trượt có dạng là một mặt phẳng gãy khúc (Hình 1.2b và Hình 1.2c).
Qui phạm thiết kế đập đất của nhiều nước trên thế giới đều công nhận hai giả
thiết này để tính tốn.
Giả thiết mặt trượt có dạng hình cung trịn do học giả Thụy Điển K.E.Pettecxơn
đề nghị từ năm 1916. Về sau, các nhà nghiên cứu về ổn định mái dốc xác nhận giả
thiết này là phù hợp với thực tế, nhất là đối với những mái dốc đồng nhất. Mái dốc bị
trượt theo mặt phẳng gãy khúc thường xảy ra khi mái dốc gồm nhiều lớp đất có tính
chất cơ lý khác nhau (hình1.2b) hoặc khi trong nền có lớp đất chịu lực yếu (hình 1.2c).
Ngồi hai giả thiết cơ bản về mặt trượt trên đây, trong một số trường hợp tính
tốn đối với một số đập hỗn hợp gồm nhiều loại đất khác nhau, cịn có giả thiết mặt
trượt trong lõi giữa có dạng hình cung trịn cịn trượt ở phần lăng trụ bên có dạng mặt
phẳng v.v.. Đối với đập đất, trong tuyệt đại đa số trường hợp đều thích hợp với điều
kiện mặt trượt có dạng hình cung trịn cho nên trong trường hợp này chỉ đề cập các
phương pháp tính tốn ổn định của mái dốc đến khi mặt trượt là cung tròn.
1.2.2. Điều kiện làm việc của đập đất
Trong q trình thi cơng, sửa chữa và vận hành, sự làm việc của đập đất được
chia thành 2 điều kiện làm việc như sau [10].

a) Làm việc bình thường
Thời kỳ thấm ổn định, ứng với mực nước hồ nằm trong phạm vi từ mực nước
dâng bình thường (MNDBT) đến mực nước chết (MNC);


10

- Hồ ở mực nước lớn nhất thiết kế có xét đến điều kiện rút nước nhanh phát sinh
do khai thác bình thường.
b) Làm việc khơng bình thường
Xét một trong các trường hợp sau:
- Thời kỳ thi công;
- Hồ ở mực nước lũ kiểm tra lớn nhất có thể hình thành thấm ổn định.
- Mực nước hồ giảm nhanh từ mực nước lũ kiểm tra hoặc từ mực nước dâng
bình thường xuống đến mực nước đảm bảo an toàn cho đầu mối khi hồ có nguy cơ sự
cố vỡ đập nhưng không được thấp hơn mực nước chết.
- Các thiết bị tiêu nước trong thân đập làm việc không theo thiết kế (hư hỏng
một phần) khi ở mực nước dâng bình thường.
- Có động đất khi ở mực nước dâng bình thường.
1.2.3. Các trường hợp tính tốn ổn định mái đập
Đập đất chịu các tải trọng khác nhau, và đất đắp trong thân đập cũng có cường
độ chống cắt khác nhau, trong các thời kỳ làm việc khác nhau từ thi cơng, thi cơng
xong, tích nước đến xả lũ, do đó cần lần lượt tính tốn cho từng mái đập thượng lưu và
hạ lưu theo bảng 1.2 .
Bảng 1.2: Các trường hợp tính tốn ổn định đập đất
TT

1

2

3
4

Thời kỳ
tính tốn

Trường hợp tính tốn

Căn cứ vào khối đắp hình thành ở phần mái
thượng, hạ lưu trong các phân đợt thi công
Thi cơng trong năm kể cả khi đắp hồn thành đập nhưng
chưa đưa vào khai thác và chế độ mực nước bất
lợi, tương ứng tiến hành kiểm tra ổn định mái
thượng, hạ lưu.
Thấm ổn Ở thượng lưu là MNDBT; ở hạ lưu có nước
ứng với mực nước lớn nhất có thể xảy ra trong
định
thời kỳ cấp nước nhưng không lớn hơn 0,2Hđập.
Ở thượng lưu là MNLNTK, ở hạ lưu là mực
nước ứng với Qxả thiết kế.
Ở thượng lưu là MNLNTK, ở hạ lưu là mực
nước ứng với Qxả kiểm tra.

Tổ
hợp

Mái tính
ổn định

Đặc

biệt

Thượng,
hạ lưu

Cơ
bản

Hạ lưu

Cơ
bản

Hạ lưu

Đặc
biệt

Hạ lưu


11

5

Ở thượng lưu là MNDBT, ở hạ lưu là mực
nước trung bình thời kỳ cấp nước. Bộ phận
tiêu nước trong đập làm việc khơng bình
thường.

Đặc
biệt

Hạ lưu

6

Ở thượng lưu là MNLNTK rút xuống đến mực
nước khai thác ổn định phải giữ trong thiết kế.
nước rút
Mực nước hạ lưu tương ứng với Qxả thiết kế

Cơ
bản

Thượng
lưu

Đặc
biệt

Thượng
lưu

Đặc
biệt

Thượng
lưu

Đặc
biệt

Thượng,
hạ lưu

Mực

Ở thượng lưu là MNLNTK rút xuống đến mực
nước khai thác ổn định phải giữ trong thiết kế.
Mực nước hạ lưu tương ứng với Qxả kiểm tra.
Ở thượng lưu là MNDBT rút xuống đến mực
nước đảm bảo an tồn cho đập khi có nguy cơ
sự cố; Mực nước hự lưu tương ứng với Qxả max
khi tháo nước từ hồ.

7

8

9

Động
đất

Ở thượng lưu là MNDBT, ở hạ lưu là mực
nước trung bình trong thời kỳ cấp nước, có xét
đến động đất.

1.2.4. Đánh giá ổn định mái dốc đập

Hệ số an tồn về ổn định của mái đập khơng được nhỏ hơn hệ số an toàn cho
phép (Kcp) theo cấp cơng trình và theo điều kiện làm việc của đập quy định ở bảng 1.3,
cụ thể như sau [10].
Hệ số ổn định của mái đập, mái bờ vai tính được trong điều kiện làm việc bình
thường khơng được vượt q 15 % đối với đập cấp III trở xuống, và không được vượt
quá 20 % đối với đập cấp I, II so với các trị số quy định ở bảng 1.3.
Bảng 1.3 cũng áp dụng để kiểm tra hệ số an toàn cho tường nghiêng, lớp bảo vệ
và gia cố mái đập hoặc các mặt trượt bất kỳ khác.
Bảng 1.3: Hệ số an toàn ổn định nhỏ nhất của mái đập [Kcp]
Cấp đập

Điều kiện làm việc
(tổ hợp tác dụng)

I

II

III

IV~V

Bình thường (cơ bản)

1,50

1,35

1,30

1,25

Đặc biệt

1,20

1,15

1,10

1,05


12

- Do vậy trong quá trình thiết kế và thi cơng đập đất, cơng tác tính tốn dịng
thấm qua thân và nền đập là rất quan trọng, nó làm cơ sở tính ổn định mái, kết cấu
chống thấm, kết cấu các bộ phận tiêu nước hợp lý và kinh tế nhất, có tính quyết định
đến sự ổn định cũng như tính lâu dài của đập.
- Phương pháp tính tốn thấm và ổn định đập hiện nay có rất nhiều phương
pháp tính tốn như phương pháp giải tích, phương pháp số. Phương pháp Phần tử hửu
hạn là một phương pháp số giải bài toán gần đúng về cơ học chất lỏng và đặc biệt là
bài tốn tính thấm và ổn định đập rất có hiệu quả.
1.3. Tổng quan về đập đất trên thế giới
Đập đất là một loại đập xây dựng bằng vật liệu chủ yếu là các loại đất hiện có ở
vùng xây dựng như: Sét, á sét, á cát, cát, sỏi, cuội… Đập đất có cấu tạo đơn giản, vững
chắc, có khả năng cơ giới hóa cao khi thi cơng và có giá thành hạ, nên là loại đập được
ứng dụng rộng rãi nhất trong hầu hết các nước.
Đập đất thường là loại đập khơng tràn có nhiệm vụ dâng nước và giữ nước
trong các hồ chứa hoặc cùng với các loại đập và cơng trình khác tham gia nhiệm vụ

dâng nước trong các hệ thống thủy lợi hay xây dựng nhằm mục đích chỉnh trị dịng
sơng. Những thành tựu nghiện cứu về tràn nước qua đập đất cho đến nay chưa hoàn
chỉnh nên chưa ứng dụng được.
Ngày nay, nhờ sự phát triển của nhiều ngành khoa học như cơ học đất, lý luận
thấm, địa chất thủy văn và địa chất cơng trình … Cũng như việc ứng dụng rộng rãi cơ
giới hóa và thủy cơ hóa trong thi cơng cho nên đập đất càng có xu hướng phát triển
mạnh mẽ. Cho đến nay, các nước đã xây dựng hàng nghìn đập đất (riêng Nhật đã có
1.281 đập đất cao hơn 15m) trong đó có trên 70 đập cao hơn 75m theo bảng 1.4 [38].
Bảng 1.4: Một số đập đất cao hơn 100m
Tên nước

Chiều
cao (m)

Chiều
dài (m)

Khối
lượng
100m3

Năm
hoàn
thành

Oroville

Mỹ

260,5

2.356

61.000

1968

2

Anderson Raneh

Mỹ

139

412

7.400

1968

3

Serre Pon Con

Pháp

122

600

11.500

Số
TT

Tên đập

1


13

Tên nước

Chiều
cao (m)

Chiều
dài (m)

Khối
lượng
100m3

Mallmark

Thụy sĩ

115

780

10.000

5

Benmo

Tây Ban Nha

110

1.000

12.200

6

Dơrallam

Pakixtan

110

1.000

30.000

7

hills Greek

Mỹ

105,5

505

8.415

8

Casitas

Mỹ

101

610

6.997

Số
TT

Tên đập

4

Năm
hoàn
thành

1962

Đập đất cao nhất hiện nay là đập Orovin (Mỹ) cao 260,5m và đập đất bồi cao
nhất là đập Midêtraurơxcơ (Liên Xô cũ) cao 80m. Trong những năm gần đây, trên
phạm vi thế giới đang có xu hướng xây dựng nhiều đập đất cao. Tổng số những đập
đất có chiều cao hơn 75m xây dựng và thiết kế từ 1960 trở lại đây chiếm 80% trong
toàn bộ các loại đập cao. Con số đó nói lên xu hướng và triển vọng của đập đất trong
sự nghiệp xây dựng cơng trình thủy lợi.
Ở Mỹ nếu tính từ năm 1963 trở lại đây thì đập bằng vật liệu địa phương, trong
đó chủ yếu là đập đất chiếm 75% trong toàn bộ những đập đã xây dựng trong cùng
thời gian. Ở Anh từ 1964 lại đây đã nâng tỷ số lên 67%. Trong các nước xã hội chủ
nghĩa cũ đặc biệt là ở Liên Xô cũ, Trung Quốc đập đất hiện đang phát triển mạnh mẽ.
Hiệu quả của hồ chứa nước là to lớn trên nhiều lĩnh vực nhưng nếu gặp rủi ro
vỡ đập, thiệt hại cũng sẽ thật khủng khiếp. Hiện tượng vỡ đập không phải chỉ trên lý
thuyết mà thực tế đã xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới và trong nước. Trên thế giới: Theo
số liệu thống kê (Lemperiere-2000) số đập lớn bị vỡ đã lên đến 204/17.200 đập và số
nạn nhân là 17.000 người, hình 1.3 [37].

Hình 1.3: Đập Oroville - Hoa kỳ