Công trình Thủy điện Hòa Bình_ Phần 1

1
TỔNG QUAN
VỀ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG
__________________________
Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
- 3 -
MỤC LỤC
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN
Tra
ng
I.1 Mở đầu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
I.2 Đập vật liệu địa phương và xu hướng phát triển của nó. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
I.3 Điều kiện làm việc và phân loại đập vật liệu địa phương.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
I.4 Nền của đập vật liệu địa phương. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
CHƯƠNG II
NHỮNG SỰ CỐ CỦA ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG
II.1 Giới thiêu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
II.2 Đập Suoth Fork. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
II.3 Đập Apisara .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
II.4 Đập aphaies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
II.5 Đập Chalm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
II.6 Đập Horse Creek. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 18
II.7 Đập Liman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
II.8 Đập Marshall Creek. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 19
II.9 Đập Hatchtowaln. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 20
II.10 Đập Table Rockcove. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 20
II.11 Đập Enlish . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
II.12 Đập Uede haibit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 21

__________________________

Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
- 4 -
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN
I. 1 MỞ ĐẦU
Đập đất (hay đập đất đá) là một loại xây dựng bằng 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 công và trong đa số trường hợp có giá
thành hạ nên là loại đập được ứng dụng rộng rãi nhất trong hầu hết các nước.
Đập đất đá là loại đập không tràn có nhiệm vụ dâng nước và giữ nước trong các
hồ chứa hoặc cùng với các loại đập và công trình khác tham gia nhiệm vụ dâng
nước trong các hệ thống thủy lợi hay xây dựng nhằm mục đích chỉnh trị dòng sông.
Từ mấy nghìn năm trước công nguyên, đập đất đá đã được xây dựng nhiều ở Ai
cập, Ấn độ, Trung quốc và các nước Trung Á của Liên xô với mục đích dâng và giữ
nước để tưới hoặc phòng lũ. Về sau, đập đất ngày càng đóng vai trò quan trọng
trong các hệ thống thủy lợi nhằm lợi dụng tổng hợp tài nguyên dòng nước.
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 công trình v.v... cũng như việc ứng dụng rộng
rãi cơ giới hóa và thủy cơ hóa trong thi công 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 1281 đập đất cao hơn 15 m) trong đó có trên 70 đập cao hơn 75 m. Những đập
đất cao hơn 100 m giới thiệu trong bảng 1-1.
Các công trình thuỷ công nói chung và đập đất đá nói riêng là loại công trình
thường xuyên chịu áp lực nước và được sử dụng rất phổ biến ở tất cả các nước trên
thế giới khi xây dựng các dự án thuỷ lợi, thuỷ điện, giao thông thuỷ v.v....Các đập
đất đã xuất hiện khá sớm, từ hàng nghìn năm trước công nguyên (như ở Trung quốc
thời cổ đại đã có đê đập ven sông Hoàng Hà, ở Ấn Độ đã thời cổ cũng đã có đê đập
ngăn nước lũ của sông Hằng, ở Việt Nam từ thời Lý đã có đê ven sông Hồng
v.v...).
Với nhịp độ phát triển kinh tế của đất nước, cũng như tốc độ phát triển của nghành

năng lương như hiện nay, chắc chắn rằng trong tương lai các đập đất đá ở các đầu
mối thủy điện sẽ còn được xây dựng nhiều hơn nữa ở nước ta.
Đặc điểm chính của các đập đất đá là thường xuyên chịu áp lực nước tĩnh và
động .Qua phân tích sự làm việc và tổng kết các công trình đã được xây dựng, khai
thác vận hành người ta nhận thấy rằng các công trình thuỷ công như các đập đất đá
là loaị công trình có nhiều vấn đề kĩ thuật hơn cả. Sự có mặt thường xuyên của
dòng thấm trong thân và nền của các công trình thuỷ công đã dẫn dến sự tăng kích
thước mặt cắt ngang của chúng cũng như đòi hỏi quá trình thi công nghiêm ngặt,
__________________________
Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
- 5 -
cho nên giá thành công trình cao hơn rất nhiều giá thành các công trình không
chịu tác dụng của dòng nước ( ví như so với các công trình kiến trúc trên mặt đất ).
Để hạn chế tới mức tối thiểu nhất tác hại các loại ngoại lực bên ngoài tác động
lên các đập đất đá mà vẫn đảm bảo tính kinh tế kĩ thuật, nhất thiết phải hiểu được
bản chất của của các loại nội lực phát sinh trong thân và nền công trình .
Ngày nay, cùng với sự phát triển như vũ bão của các loại máy tính, đặc biệt là sự
phát triển cực kỳ nhanh chóng của các phần mềm ứng dụng, đã cho phép chúng ta
gải quyết được rất nhiều vấn đề khoa học và công nghệ phức tạp đặt ra đối với các
công trình thuỷ công như các đập đất đá.
Nói chung, với nền khoa học và công nghệ còn non trẻ của nước ta, cũng như
økinh nghiệm trong thiết kế xây dựng và khai thác các công trình thuỷ công còn
chưa nhiều, nên vấn đề nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tiên tiến trong thiết kế
các công trình thuỷ công ở Việt nam là cần thiết và cấp bách. Đối với ngành năng
lượng cũng như Tổng công ty điện lực nói riêng, nơi đang đảm nhiệm thiết kế và
xây dựng hàng loạt các công trình thuỷ công-thuỹ điện (như Hoà Bình, Trí An,
Thác Mơ, Hàm Thuận - Đa Mi, Đại Ninh v.v...) thì việc nghiên cứu thành lập ngân
hành ngân hàng dữ liệu an toàn đập vật liêu địa phương rõ ràng là hết sức cần
thiết và cấp bách. Bởi vì kết qủa nghiên cứu, tổng kết theo vấn đề này, khi ứng
dụng vào thiết kế không chỉ làm cho công trình an toàn và hợp lý về mặt kỹ thuật,

mà còn giảm giá thành công trình; đồng thời đề tài này cũng gíup nâng cao dần
trình độ thiết kế của các kỹ sư, góp phần nhỏ vào việc đưa cơ quan tư vấn hòa nhập
vào trình độ chung của khu vực.
Tuy nhiên, như mọi người đã biết, thiết kế công trình thủy điện nói chung và các
đập đất đá nói riêng là mặt công việc hết sức phức tạp, yêu cầu mặt khối lượng
nhân lực khá lớn tham gia (thường là một Viện Thiết kế một Công ty) và kéo dài
trong một thời gian nhất định. Sau khi đã có đầy đủ tài liệu cơ bản (địa hình, địa
chất, thủy văn.v.v...) nói chung công việc thiết kế được tiến hành qua các bước như
khảo sát thực địa, tính toán thủy văn, thủy năng kinh tế năng lượng để lựa chọn
phương án tuyến công trình, tính toán kết cấu để lực chọn kết cấu công trình (theo
vật liệu và kích thước) tính toán kinh tế lập tiến độ thi công, lập bản kỹ thuật và bản
vẽ thi công .v.v...
I.2. ĐẬP VẬT LIÊỤ ĐỊA PHƯƠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA NÓ
Đập đất – đá là một loại đập được xây dựng bằng các loại đất hiện có ở vùng xây
dựng như : sét, á sét, á cát, cát, sỏi, cuội... Đập đất - đá có cấu tạo đơn giản, vững
chắc, có khả năng cơ giới hóa cao khi thi công và trong đa số trường hợp có giá
thành hạ nên là loại đập được ứng dụng rộng rãi nhất trong hầu hết các nước.
Đập đất–đá là loại đập không tràn, có nhiệm vụ dâng nước và giữ nước trong các
hồ chứa hoặc cùng với các loại đập và công trình khác tham gia nhiệm vụ dâng
__________________________
Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
- 6 -
nước trong các hệ thống thủy lợi hay xây dựng nhằm mục đích chỉnh trị dòng sông.
Từ mấy nghìn năm trước công nguyên, đập đất - đá đã được xây dựng nhiều ở Ai
cập, Ấn độ, Trung quốc và các nước Trung Á của Liên xô (cũ) với mục đích dâng
và giữ nước để tưới hoặc phòng lũ. Về sau, đập đất - đá ngày càng đóng vai trò
quan trọng trong các hệ thống thủy lợi nhằm lợi dụng tổng hợp tài nguyên dòng
nước.
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 công trình v.v... cũng như việc ứng dụng rộng

rãi cơ giới hóa và thủy cơ hóa trong thi công cho nên đập đất - đá càng có xu hướng
phát triển mạnh mẽ. Cho đến nay, các nước đã xây dựng hàng nghìn đập đất - đá
(riêng Nhật đã có 1281 đập đất cao hơn 15 m) trong đó có trên 70 đập cao hơn 75
m. Những đập đất cao hơn 100 m giới thiệu trong bảng 1-1.
Những đập đất - đá cao hơn 100 m
bảng 1-1
Số
TT
Tên đập Tên nước Chiều
cao (m)
Chiều dài
(m)
Khối lượng
1000 (m
3
)
Năm kết
thúc XD
1 Nurek ( Nurek ) Liên Xô 300 1850 95.000 1982
2 Orovin (Oroville) Mỹ 224 1520 61.000
3 Xitviptơ (Swift) Mỹ 156 640 12.200 1959
4 Anđecxôn Rănsơ
(AndersonRanch
Mỹ 139 412 7.400 1950
5 Navajô (Navajo) Mỹ 124 1160 19.000 1960
6
Xerơ Pôngxông
Pháp 122 600 14.500 -
7 Hiks (Hicks) Mỹ 122
8 Matmac (Mattmarh) Thụy sĩ 115 780 10.000 -

9 Benmô Tân Tây Lan 110 1070 12.200 -
10 Đôratlam Pakitxtăng 110 4000 30.000 -
11
Hin coric
Mỹ 105 595 8.415 1962
12 Lucky-Peak MỸ 104 519 4.816 1956
13 Caxita (Vasitas) MỸ 101 640 1.997
__________________________
Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
- 7 -
Các đập cao nhất Hoa Kỳ.
Bao gồm các đập cao từ 500 feet (170m) ở Hoa Kỳ đã xây dựng xong, đang vận
hành bình thường. Tính đến thời điểm tháng 1/2007
STT Tên đập Trên sông
Vị trí XD
(Bang)
Chiều cao
đập (feet)
Chiều cao
đập (mét)
Năm hoàn
thành
1 Oroville Feather California 770 262,4 1968
2
Hoover Colorado Nevada 730 248,8 1936
3
Dworshak
N. Fork
Clearwater
Idaho 717 244,4 1973

4 Glen Canyon Colorado Arizona 710 242,0 1964
5
New Bullards
Bar
North Yuba California 645 219,8 1969
6
Seven Oaks Santa Ana California 632 215,4 1999
7 New Melones Stanislaus California 625 213,0 1979
8
Mossyrock Cowlitz Washington 606 206,5 1968
9 Shasta Sacramento California 602 205,2 1945
10
Don Pedro Tuolumne California 585 199,4 1971
11
Hungry Horse
S. Fork
Flathead
Montana 564 192,2 1953
12 Grand Coulee Columbia Washington 550 187,4 1942
13
Ross Skagit Washington 540 184,0 1949
14 Trinity Trinity California 538 183,4 1962
15
Yellowtail Bighorn Montana 525 178,9 1966
16
Cougar
S. Fork
McKenzie
Oregon 519 176,9 1964
17 Flaming Gorge Green Utah 502 171,1 1964

__________________________
Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
- 8 -
Đập đất - đá cao nhất hiện nay là đập Nurek (Liên Xô cũ) cao 300 m,tiếp đến là
đập Orovin (Mỹ) cao 224 m và đập đất bồi cao nhất là đập Migêtraurơxcơ (Liên xô
cũ) cao 80 m. trong những năm gần đây, trên phạm vi thế giới đang có xu hướng
xây dựng nhiều đập đất - đá cao. Tổng số những đập đất - đá có chiều cao hơn 75 m
xây dựng và thiết kế từ 1960 trở lại đây chiếm 80% trong toàn bộ các loại đập cao,
đứng hàng đầu về tốc độ phát triển so với các loại đập khác. Con số đó nói lên xu
hướng và triển vọng của đập đất - đá trong sự nghiệp xây dựng công trình thủy lợi-
thuỷ điện.
Ở Mỹ, nếu tính từ 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 Canađa cũng trong thời gian đó chỉ xây dựng 1 đập bê tông duy nhất còn là
đập bằng vật liệu địa phương. Ở Anh, trước 1964 đập bằng vật liệu địa phương chỉ
chiếm 45 tổng số các loại đập mà từ 1964 lại đây đã nâng tỷ số lên 67%.
Trong các nước đặc biệt là ở Liên xô (cũ), Trung quốc đập đất- đá hiện đang phát
triển mạnh mẽ.
Đối với nước ta, đập đất - đá là loại công trình dâng nước phổ biến nhất khi xây
dựng những hồ chứa. Những hồ chứa nước đã xây dựng ở nước ta hầu hết là sử
dụng đập bằng vật liệu địa phương, trong đó đập đất chiếm tuyệt đại đa số. Bảng 1-
2 giới thiệu một số đập bằng vật liệu tại chỗ ở nước ta đã xây dưng đến cuối năm
1971.
Do đặc điểm về địa hình, địa chất, vật liệu xây dựng, phương tiện thi công... của
nước ta, trong tương lai đập đất- đá còn có triển vọng phát triển rộng rãi hơn nữa.
Sở dĩ trong những năm gần đây đập bằng vật liệu địa phương trong đó có đập đất-
đa đang phát triển với một tốc độ nhanh chóng như vậy và hiện đang có xu hướng
phát triển nhanh hơn nữa về số lượng cũng như quy mô công trình là do nhiều
nguyên nhân, trong đó có những nguyên nhân chủ yếu sau đây .
1. Yêu cầu chất lượng của nền đối với đập đất không cao lắm so với những loại

đập khác. Đập đất hầu như có thể xây dựng được với bất kỳ điều kiện địa chất, địa
hình và khí hậu nào. Những vùng có động đất cũng có thể xây dựng được đập đất.
Ưu điểm này rất cơ bản, bởi vì càng ngày những tuyến hẹp, có địa chất tốt thích
hợp cho các loại đập bê tông càng ít cho nên các nước dần dần đi vào khai thác các
tuyến rộng, nền yếu, chỉ thích hợp cho đập bằng vật liệu tại chỗ.
Một số đập đất đá đã được xây dựng ở Việt Nam
Bảng 1 - 2
STT Ký hiệu công trình Loại đập Chiều cao
(m)
1 Thác Bà đá đổ, lỗi giữa 45, 00
2 Cấm sơn đất, hỗn hợp 42, 00
__________________________
Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
- 9 -
3 Cẩm ly đá xêp, tường nghiêng 30, 00
4 Tà Keo đất, đồng chất 30, 00
5 Khuôn Thần đất, đồng chất 27, 00
6 Suối Hai đất, tường nghiêng 24, 80
7 Thượng Tuy đất, đồng chất 24, 50
8 Đồng Ngư đất, đồng chất 23, 00
9 Đại Lãi đất, tường nghiêng 20, 00
10 Ngãi Sơn đất, hỗn hợp 20, 00
11 Đồng Mô đất, hỗn hợp 17, 50
12 La Ngà đất, tường nghiêng 17, 00
13 Vân Trục đất, đồng chất 16, 00
14 Đa Nhim (Đơn dương) đất đồng chát 29.00
14 Hoà Bình đa đổ, lỗi giữa 128, 00
15 Trị An (đập chính) đất-đá hỗn hợp 45,00
16 Trị An (Suối rộp) đất, đồng chất 42,00
17 Thác Mơ (đập chính) đất- đá hỗn hợp 48,00

18 Thác Mơ (Đức Hạnh) đất, đồng chất 46,00
19 Đa Nhim (Đ. Dương) đất, đồng chất 43.00
20 Hàm Thuận(đ.chính) đá đổ, lỗi giữa 94.00
21 Hàm Thuận(đập phụ) đất đồng chất 58.00
22 Đa Mi (đập chính) đá đổ, lỗi giữa 72,00
23 Yaly, (đập chính) đá đổ, lõi giữa 75.00
2. Với những thành tựu nghiên cứu trong các lĩnh vực cơ học đất, lý luận thấm,
trạng thái ứng suất cùng với sự phát triển của công nghiệp chất dẻo làm vật chống
thấm, người ta có thể sử dụng được tất cả mọi loại đất hiện có ở vùng xây dựng để
đắp đập và mặt cắt đập ngày càng có khả năng hẹp lại. Do đó giá thành công trình
ngày càng hạ thấp và chiều cao đập càng được nâng cao. Người ta đã tính được
rằng nếu lựa chọn được loại đất có thành phần hạt thích hợp và dầm nén tốt thì ứng
suất cho phép trong thân đập có thể đạt đến 110 kg/cm
2
và như vậy có thể xây dựng
được đập cao đến 650 m.
3. Sử dụng những phương pháp mới để xây dựng những màng chống thấm sâu
trong nền thấm nước mạnh. Đặc biệt dùng phương pháp phun các chất định kết
__________________________
Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
- 10 -