(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu giải pháp hợp lý xử lý thấm qua nền và thân đập đất của hồ chứa vừa và nhỏ ở tỉnh Bình Định, ứng dụng cho công trình hồ chứa nước Mỹ Thuận

LỜI CAM ĐOAN

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

HỌC VIÊN

LÊ XUÂN SƠN

i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và làm luận văn, đƣợc sự nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ
của các thầy giáo, cô giáo trƣờng Đại học Thủy lợi, bằng sự nỗ lực cố gắng học tập,
nghiên cứu và tìm tịi, tích lũy kinh nghiệm thực tế của bản thân đến nay đề tài
“Nghiên cứu giải pháp hợp lý xử lý thấm qua nền và thân đập đất của hồ chứa vừa
và nhỏ ở tỉnh Bình Định, ứng dụng cho cơng trình hồ chứa nước Mỹ Thuận” đã
đƣợc tác giả hồn thành đúng thời hạn quy định.
Trong khn khổ hạn chế của luận văn, tác giả mới chỉ mới đề xuất giải pháp chống
thấm khi sửa chữa, nâng cấp các đập đất tại tỉnh Bình Định phù hợp với điều kiện tự
nhiên, kinh tế xã hội trên địa bàn tỉnh.
Đặc biệt tác giả xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo GS.TS Phạm Ngọc
Quý đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo và cung cấp các thơng tin khoa học cần thiết trong
q trình thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cơ giáo và Viên
chức Phịng Đào tạo Đại học & Sau đại học, Khoa Cơng trình, Trƣờng Đại học Thủy
lợi đã giảng dạy, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các cơ quan, các cơng ty tƣ vấn;
gia đình, bạn bè & đồng nghiệp đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả

hoàn thành luận văn đúng thời hạn.
Do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế của bản thân tác
giả cịn ít nên luận văn khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận
đƣợc ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành giúp tác giả hồn thiện hơn đề tài của
luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!
Quy Nhơn, ngày 20 tháng 05 năm 2016
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

LÊ XUÂN SƠN


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ THẤM QUA NỀN, THÂN ĐẬP ĐẤT
.........................................................................................................................................5
1.1 Khái quát chung về tiǹ h hiǹ h xây dƣng đập vât
liêu

đi phƣơng............................5
a
1.1.1 Trên thế giới......................................................................................................... 5
1.1.2 Ở Việt Nam...........................................................................................................7
1.2 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phƣơng vừa và nhỏ ở Bình Định..................11
1.3 Đánh giá các hƣ hỏng và sự cố của đập vật liệu địa phƣơng dƣới tác dụng của
dòng thấm..............................................................................................................16
1.3.2 Một số sự cố cơng trình thấm qua nền và thân đập gây vỡ đập điển hình, nguyên
nhân và giải pháp khắc phục........................................................................................17
1.4 Các kết quả đã nghiên cứu thiết kế đập vật liệu địa phƣơng tại Bình Định...........24
1.5 Kết luận chƣơng I.................................................................................................. 27

CHƢƠNG 2 NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ CHỐNG THẤM QUA NỀN,
THÂN ĐẬP ĐẤT........................................................................................................ 29
2.1. Phƣơng pháp tính thấm........................................................................................ 29
2.1.1 Lý thuyết chung về thấm qua cơng trình đất....................................................... 29
2.1.2 Tính thấm theo phƣơng pháp lý luận.................................................................. 39
2.1.3 Giới thiệu phần mềm tính tốn GeoStudio 2004................................................. 43
2.2. Các giải pháp chống thấm cho nền và thân đập đất.............................................. 46
2.2.1 Giải pháp chống thấm bằng tƣờng nghiêng sân phủ........................................... 46
2.2.2 Giải pháp chống thấm bằng tƣờng nghiêng chân răng....................................... 50
2.2.3 Giải pháp chống thấm bằng tƣờng lõi mềm kết hợp với chân răng....................50
2.2.4 Giải pháp chống thấm bằng tƣờng cừ chống thấm.............................................51
2.2.5 Giải pháp chống thấm bằng khoan phụt (khoan phụt truyền thống)...................54
2.2.6 Giải pháp chống thấm bằng công nghệ khoan phụt cao áp................................. 55
2.2.7 Giải pháp chống thấm bằng tƣờng hào Bentonite..............................................56
2.3 Phân tích lựa chọn phƣơng pháp hợp lý................................................................58
2.3.1 Đặt vấn đề...........................................................................................................58
2.3.2 Yêu cầu:..............................................................................................................59
2.3.3 Tiêu chí lựa chọn................................................................................................ 59


2.4 Xây dựng tiêu chí thấm trong đánh giá an toàn đập đất......................................... 59


2.4.1 Khái quát chung về tiêu chí đánh giá an tồn đập và tiêu chí thấm...................59
2.4.2 Đƣờng bão hịa giới hạn trên..............................................................................62
2.4.3 Đƣờng bão hòa giới hạn dƣới............................................................................64
2.4.4 Độ cao thoát nƣớc giới hạn................................................................................65
2.4.5 Chiều dài thoát nƣớc giới hạn............................................................................67
2.5 Kết luận chƣơng 2.................................................................................................62
CHƢƠNG 3 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM HỢP LÝ CHO ĐẬP MỸ

THUẬN....................................................................................................................... 70
3.1 Giới thiệu chung về hồ chứa nƣớc Mỹthuận........................................................70
3.1.1 Vị trí cơng trình..................................................................................................70
3.1.2 Qui mơ cơng trình...............................................................................................71
3.2. Hiện trạng và đánh giá hiện trạng thấm ở đập Mỹ Thuận.....................................75
3.2.1 Hiện trạng...........................................................................................................75
3.2.2 Nguyên nhân.......................................................................................................77
3.2.3 Kiểm tra khả năng ổn định của đập hiện trạng....................................................78
3.3 Các phƣơng án chống thấm cho đập đất hồ Mỹ Thuận.........................................81
3.3.1 Đề xuất các phƣơng án chống thấm...................................................................81
3.3.2 Các chỉ tiêu tính tốn trong bảng sau.................................................................84
3.3.3 Tính tốn thấm, ổn định đập đất cho 02 phƣơng án chọn...................................84
3.4 Phân tích chọn phƣơng án chống thấm hợp lý......................................................85
3.4.1 Phân tích phƣơng án chống thấm.......................................................................85
3.4.2 Tính tốn kinh tế của 2 phƣơng án chống thấm.................................................86
3.4.3 Lựa chọn phƣơng án chống thấm cho đập Mỹ Thuận........................................87
3.4.4 Tính tốn ổn định đập đất cho phƣơng án chọn.................................................87
3.5 Xây dựng tiêu chí thấm trong giám sát thấm của hồ Mỹ Thuận............................89
3.5.1 Đặt vấn đề...........................................................................................................89
3.5.2 Tính tốn xác định MNTL~ agh.........................................................................90
3.6 Kết luận chƣơng 3.................................................................................................96
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................................................97
Phụ lục 1: TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................99
Phụ lục 2: DANH MỤC CÁC HỒ CHỨA CÓ NGUY CƠ MẤT AN TỒN TỈNH
BÌNH ĐỊNH..............................................................................................................100


DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1 Biểu đồ phân bố hồ đập lớn trên thế giới........................................................5
Hình 1-2 Biểu đồ tỷ lệ phân bố hồ đập lớn ở Việt Nam.................................................8

Hình 1-3 Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ theo dung tích ở Việt Nam......................................9
Hình 1-4 Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ đập theo dung tích.................................................11
Hình 1-5 Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ đập theo chiều cao................................................12
Hình 1-6 Biểu đồ tỷ lệ xây dựng hồ chứa qua các giai đoạn từ 1975 đến nay.............12
Hình 1-7 Biểu đồ tỷ lệ hồ chứa hƣ hỏng cần sửa chữa, nâng cấp ở Bình Định...........13
Hình 1-8 Biểu đồ tỷ lệ các dạng hƣ hỏng của đập đất.................................................13
Hình 1-9 Biểu đồ tỷ lệ các dạng hƣ hỏng cống lấy nƣớc............................................14
Hình 1-10 Đập Chánh Hùng; chống thấm bằng tƣờng nghiêng sân phủ bằng đất......25
Hình 1-11 Đập Hóc Thánh; chống thấm bằng tƣờng nghiêng, chân răng thƣợng lƣu 25
Hình 1-12 Đập Cẩn Hậu; đập hai khối.........................................................................26
Hình 1-13 Đập Suối Đuốc; đập hai khối......................................................................26
Hình 1-14 Đập Ơng Lành; đập nhiều khối...................................................................26
Hình 2-1 Các loại phần tử...........................................................................................45
Hình 2-2 Minh họa phân tích ổn định theo phƣơng pháp cân bằng giới hạn...............46
Hình 2-3 Mặt cắt ngang đập có tƣờng nghiêng chống thấm kết hợp sân phủ bằng đất
có hệ số thấm nhỏ........................................................................................................47
Hình 2-4 Mặt cắt ngang đập có tƣờng nghiêng chống thấm bằng vải địa kỹ thuật
(Bentomat) – Cơng trình Hồ chứa nƣớc Sơng Biêu, Ninh Thuận...............................49
Hình 2-5 Mặt cắt ngang đập có tƣờng nghiêng chống thấm bằng tấm bê tơng – Cơng
trình Hồ chứa suối nƣớc ngọt, Ninh Thuận.................................................................50
Hình 2-6 Giải pháp chống thấm bằng tƣờng nghiêng, chân răng thƣợng lƣu............50
Hình 2-7 Giải pháp tƣờng cừ kết hợp với tƣờng nghiêng chân răng...........................53
Hình 2-8 Giải pháp tƣờng cừ kết hợp với tƣờng lõi + chân răng................................53
Hình 2-9 Mặt cắt ngang đập nhiều khối, chống thấm bằng hào bentonite (Hồ chứa
nƣớc Ia M’Láh, Gia Lai).............................................................................................57


Hình 2-10 Đƣờng bão hịa trong đánh giá an tồn đập theo tiêu chí thấm..................63
Hình 2-12 Đƣờng bão hịa giới hạn dƣới....................................................................65
Hình 2-13 Biểu đồ quan hệ (agh ~ MNTL) ứng với mơt trƣờng hợp...........................66

Hình 2-14 Biểu đồ quan hệ (Lgh ~ MNTL) ứng với một trƣờng hợp...........................68
Hình 3-1 Mặt cắt D31 – hiện trạng..............................................................................79
Hình 3-2 Các kết quả tính tốn thấm và ổn định mặt cắt hiện trạng............................80
Hình 3-3 Mặt cắt D31 – tƣờng nghiêng kết hợp với sân phủ......................................83
Hình 3-4 Mặt cắt D31 – tƣờng nghiêng+hào chống thấm Bentonite...........................83
Hình 3-5 Đƣờng bão hịa giới hạn trên ứng với Kmin=Kcp=1,30...................................90
Hình 3-7 Biểu đồ quan hệ (MNTL ~ agh) ứng với các mặt cắt D14.............................92
Hình 3-8 Biểu đồ quan hệ (MNTL ~ agh) ứng với các mặt cắt D38.............................92
Hình 3-9 Biểu đồ quan hệ (agh ~ Ldọc đập ) ứng với các MNTL khác nhau........................94


DANH MỤC ẢNH
Ảnh 1.1 Đập Nurek ở Tajikistan cao 310m, hiện là đập đất cao nhất thế giới..............7
Ảnh 1.2 Đập Núi Cốc -Thái Nguyên...........................................................................10
Ảnh 1.3 Đập Ea- Soup - Đắk Lắk...............................................................................10
Ảnh 1.4 Tả trạch – Thừa Thiến Huế..........................................................................100
Ảnh 1.5 Đập Thuận Ninh - Bình Định.......................................................................100
Ảnh 1-6 Hồ chứa nƣớc Hóc Thánh.............................................................................15
Ảnh 1-7 Hồ chứa nƣớc Giao Hội................................................................................15
Ảnh 1-8 Hồ chứa nƣớc Đồng Quang..........................................................................15
Ảnh 1-9 Hồ chứa nƣớc Hố Cùng................................................................................15
Ảnh 1-10 Thiệt hại do vỡ đập South Fork (Pensylvania, Hoa Kỳ, 1889)....................17
Ảnh 1-11 Hồ Suối Hành sau khi sửa chữa xong..........................................................18
Ảnh 1-12 Hồ Suối Trầu sau khi sửa chữa xong...........................................................20
Ảnh 1-13 Sự cố vỡ đập Am Chúa – Khánh Hòa..........................................................21
Ảnh 1-14 Sự cố vỡ đập Z20 (KE 2/20 REC)..............................................................22
Ảnh 1-15 Thi công chân khay chống thấm – đập Trong Thƣợng................................27
Ảnh 2-1 thi công cừ BTCT ứng suất trƣớc.................................................................53
Ảnh 2-2 Khoan phụt xử lý nền....................................................................................54
Ảnh 2-3 Sơ đồ nguyên lý Công nghệ Jet-grouting.......................................................55

Ảnh 2-4 Thi công tƣờng hào bentonite.......................................................................58
Ảnh 3-1 Bản đồ vị trí cơng trình..................................................................................70
Ảnh 3-2 Lịng hồ chứa nƣớc Mỹ Thuận......................................................................72
Ảnh 3-3 Thấm tại mái hạ lƣu đập [25]........................................................................76
Ảnh 3-4 Mặt đập ghồ ghề, mái thƣợng lƣu đập chƣa gia cố [25]...............................77


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1 Số lƣợng đập vật liệu địa phƣơng ở các nƣớc trên thế giới (nguồn internet)..7
Bảng 3-1 Thông số kỹ thuật hồ Mỹ Thuận..................................................................71
Bảng 3-2 Kết quả tính tốn các đặc trƣng dịng chảy năm..........................................73
Bảng 3-3 Kết tính tốn quả dịng chảy năm thiết kế hồ Mỹ Thuận.............................73
Bảng 3-4 Các chỉ tiêu cơ lý đất nền.............................................................................74
Bảng 3-5 Chỉ tiêu cơ lý của bãi vật liệu đất đắp đập...................................................74
Bảng 3-6 Kết quả tính lƣu lƣợng thấm đơn vị và Gradient thấm cho 02 phƣơng án..84
Bảng 3-7 Bảng tổng hợp khối lƣợng các phƣơng án..................................................86
Bảng 3-8 Bảng tổng hợp kinh phí XD+TB các phƣơng án (109đ)...............................87
Bảng 3-9 Các trƣờng hợp tính tốn ổn định đập đất...................................................88
Bảng 3–10 Kết quả tính tốn ổn định đập của phƣơng án chọn.................................89
Bảng 3-11 Kết quả agh tính với mặt cắt D31...............................................................91
Bảng 3 –12 Kết quả giá trị agh tại mặt cắt D14 và D38................................................91


MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của Đề tài:
Bình Định là một tỉnh ven biển Nam Trung bộ, nằm ở tọa độ từ 13 042' đến 14042' Vĩ
độ Bắc và 108039' đến 109 022' Kinh độ Đơng, có diện tích tự nhiên 6.026 km2, bao
gồm thành phố Quy Nhơn và 10 huyện, thị xã với dân số khoảng 1,6 triệu ngƣời. Phía
bắc giáp Quảng Ngãi, phía Nam giáp Phú Yên, phía Tây giáp Gia Lai và phía Đơng

giáp Biển Đơng. Bình Định cách thủ đô Hà Nội 1.065 km và cách thành phố Hồ Chí
Minh 680 km.
Là một trong 5 tỉnh nằm trong vùng trọng điểm kinh tế Nam Trung Bộ với địa lý quan
trọng trong giao lƣu phát triển kinh tế xã hội, vị trí vai trị quan trọng trong bảo vệ an
ninh quốc phịng. Bình Định có vị trí trung tâm trên các tuyến giao lƣu quốc tế và liên
vùng tuyến trục Bắc - Nam và hành lang Đông - Tây của Miền Trung với hệ thống
giao thông tƣơng đối phát triển với tuyến đƣờng sắt Bắc Nam, tuyến đƣờng bộ QL
1A và QL 19, sân bay Phù Cát và cảng Quy Nhơn.
- Trên địa bàn tỉnh Bình Định có 165 đập hồ chứa nƣớc thủy lợi. Trong đó:
+ Có 05 hồ chứa có dung tích trên 10 triệu m3 gồm: hồ Vạn Hội – huyện Hoài Ân, hồ
Hội Sơn - huyện Phù Cát, hồ Thuận Ninh – huyện Tây Sơn, hồ Núi Một - huyện An
Nhơn và hồ Định Bình - huyện Vĩnh Thạnh.
+ Có 04 hồ chứa có dung tích từ (5 – 10) triệu m3 gồm: Hồ Thạch Khê - huyện Hồi
Ân, hồ Mỹ Bình – huyện Hoài Nhơn, hồ Hội Khánh – huyện Phù Mỹ và hồ Diêm Tiêu
– huyện Phù Mỹ.
+ Có 47 hồ chứa có dung tích từ (1 – 5) triệu m3, gồm: huyện An Lão 02 hồ; huyện
Hoài Ân 08 hồ; huyện Hoài Nhơn 08 hồ; huyện Phù Mỹ 11 hồ; huyện Vĩnh Thạnh 03
hồ; huyện Phù Cát 07 hồ; huyện Tây Sơn 02 hồ; huyện An Nhơn 01 hồ; huyện Vân
Canh 04 hồ; Thành phố Quy Nhơn 01 hồ.

10


+ Có 68 hồ chứa có dung tích từ (0,2 – 1) triệu m3, gồm: huyện An Lão 02 hồ; huyện
Hoài Ân 13 hồ; ; huyện Hoài Nhơn 09 hồ; huyện Phù Mỹ 32 hồ; huyện Phù Cát 14 hồ;
huyện Tây Sơn 12 hồ; huyện Vân Canh 01 hồ; huyện Tuy Phƣớc 04 hồ.
+ Cịn lại 38 hồ chứa có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m3.
+ Có 38 hồ chứa có chiều cao đập trên 15m.
Các hồ đập nhỏ trên địa bàn tỉnh phần lớn đƣợc xây dựng từ những năm 80, có hệ số
thiết kế tƣới, tiêu thấp và tần suất tính phịng lũ chƣa xét đến yếu tố ảnh hƣởng bởi

biến đổi khí hậu; thiếu kinh phí nên xây dựng khơng hồn chỉnh từ đầu mối đến kênh
mƣơng, thiết bị lạc hậu, chắp vá nên hiện nay bị xuống cấp nghiêm trọng, mặt đập,
mái thƣợng và hạ lƣu chƣa đƣợc gia cố, thân móng đập bị thấm nƣớc, cống lấy nƣớc bị
rò rỉ, tràn xả lũ bị xói lở do chƣa đƣợc gia cố, lịng hồ bị bồi lấp nên khả năng trữ
nƣớc và khả năng đảm bảo an tồn hồ đập thấp. Tồn tỉnh có 38 đập có hiện tƣợng
thấm nƣớc; đập trƣợt mái, sạt trƣợt vai đập; bị lún; bị xói lở hạ lƣu… dự kiến
đƣa vào chƣơng trình Sửa chữa An tồn đập của Chính phủ do WB tài trợ,
trong đó có Hồ chứa nƣớc Mỹ Thuận.
Nghiên cứu biện pháp xử lý hợp lý thấm qua nền và thân đập hồ chứa nƣớc MỹThuận
là một trong những yêu cầu quan trọng trong thiết kế, thi cơng cơng trình và u cầu
thực tế của địa phƣơng hiện nay. Việc hiểu biết đầy đủ về những đặc tính, điều kiện
ứng dụng, biện pháp chống thấm khi thiết kế, thi cơng sẽ góp phần đảm bảo sự làm
việc ổn định của các cơng trình xây dựng đặc biệt các cơng trình hồ chứa.
Đề tài “Nghiên cứu giải pháp hợp lý xử lý thấm qua nền và thân đập đất của hồ
chứa vừa và nhỏ ở tỉnh Bình Định, ứng dụng cho cơng trình hồ chứa nước Mỹ
Thuận” tập trung phân tích các đặc tính của đất, các yếu tố gây thấm, những biến
dạng của cơng trình, các nguy cơ hiện hữu… ; Nghiên cứu và đề xuất giải pháp xử lý,
thi công để đảm bảo ổn định cho cơng trình. Đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn
trong điều kiện hiện nay khi hệ thống Đập đất của tỉnh Bình Định có chủ trƣơng mở
rộng, nâng cấp để ứng phó với biến đổi khí hậu. Trong đó phải kể tới tác động rõ rệt
nhất là lƣợng mƣa có cƣờng độ mƣa tăng dần và mƣa tập trung, gây nên các trận lũ


lớn, bất thƣờng, vƣợt tần suất thiết kế … điều này mang lại nhiều tác động bất lợi đối
với sự an toàn của các hồ chứa trên địa bàn tỉnh.
II. Mục đích của Đề tài:
Nghiên cứu các yếu tố tác động đến sự hình thành dịng thấm, chế độ thấm nhƣ q
trình khảo sát, thiết kế, thi cơng để xác định nguyên nhân chính dẫn đến sự cố thấm
qua đập.
Cơ sở khoa học và thực tiễn của các giải pháp xử lý thấm qua nền đập đất, ƣu nhƣợc

điểm và phạm vi ứng dụng từng giải pháp; Tính tốn biện pháp xử lý đảm bảo ổn định
thấm cho đập đất ở hồ chứa vừa và nhỏ bằng phần mềm Seep/w.
Lựa chọn đƣợc giải pháp hợp lý cho việc xử lý thấm qua nền và thân đập đất của Hồ
chứa nƣớc Mỹ Thuận, tỉnh Bình Định.
III. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu:
a) Cách tiếp cận:
- Thông qua việc nghiên cứu các sự cố về đập, các tài liệu của một số cơ quan Nghiên
cứu, Khảo sát Thiết kế, Thi công và Quản lý xây dựng loại đập đắp bằng vật liệu địa
phƣơng khu vực Miền Trung.
- Khảo sát, nghiên cứu thực địa tại hồ chứa nƣớc Mỹ Thuận, tỉnh Bình Định.
b) Phƣơng pháp nghiên cứu:
- Tổng hợp các kết quả nghiên cứu đã có qua việc điều tra thu thập các đập vật liệu địa
phƣơng đã xây dựng xảy sự cố và xử lý thấm thành công trong khu vực nghiên cứu.
- Dùng phƣơng pháp phần tử hữu hạn để phân tích kiểm tra thấm : Sử dụng phần mềm
Seep/w.
- Tính tốn cụ thể thơng qua việc so sánh kết quả tìm đƣợc của phƣơng pháp chọn.


IV. Kết quả đạt đƣợc:
- Tìm ra đƣợc các nguyên nhân hƣ hỏng gây mất an tồn cho các cơng trình hồ chứa
vừa và nhỏ ở tỉnh Bình Định qua việc so sánh, đánh giá, phân tích đƣợc mức độ an
tồn của các cơng trình đã đƣợc xây dựng;
- Lƣa cho hình thức kết cấu, giải pháp thiết kế và công nghệ thi công xử lý phù hợp
n
với điều kiện cơng trình tại Bình Định;
- Đề xuất cơ sở khoa học hoặc công nghệ xử lý mất nƣớc qua nền và thân đập phù hợp
với địa chất chung của Bình Định;
- Vận dụng kết quả nghiên cứu để thiết kế, thi cơng sữa chữa hồ chứa nƣớc Mỹ Thuận,
tỉnh Bình Định.
---------oo0oo---------

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ THẤM QUA NỀN, THÂN
ĐẬP ĐẤT
1.1 Khái quát chung về tình hình xây dựng đập
vât

liê đi phƣơng
u a

Đập vật liệu địa phƣơng là loại đập đƣợc xây dựng bằng các loại đất đá hiện có ở
vùng xây dựng nhƣ: sét, á sét, á cát, cát, sỏi… Đập đất - đá có cấu tạo đơn giản, vững
chắc, có khả năng cơ giới hố cao khi thi cơng và thƣờng có giá thành thấp nên là loại
đập đƣợc ứng dụng rộng rãi nhất trong hầu hết các nƣớc trên thế giới.
Đập đất - đá là loại đập khơng tràn, có nhiệm vụ dâng nƣớc và giữ nƣớc trong các hồ
chứa hoặc cùng với các loại đập và cơng trình khác tham gia nhiệm vụ dâng nƣớc
trong các hệ thống thuỷ lợi, thuỷ điện…[1].
1.1.1 Trên thế giới
Hồ chứa nƣớc trên thế giới đƣợc xây dựng và phát triển rất đa dạng, phong phú. Đến
nay trên thế giới đã xây dựng hơn 1.400 hồ có dung tích hơn 100 triệu mét khối nƣớc
mỗi hồ với tổng dung tích các hồ là 4.200 tỷ mét khối.
Theo tiêu chí phân loại của Ủy ban Quốc tế về đập lớn (ICOLD), hồ có dung tích từ
một triệu mét khối nƣớc trở lên hoặc chiều cao đập trên 15 mét, thuộc loại hồ đập
lớn.

Hình 1-1 Biểu đồ phân bố hồ đập lớn trên thế giới


Hiện thế giới có hơn 45.000 hồ đập lớn. Trong đó châu Á có 31.340 hồ, Bắc và
Trung Mỹ có 8.010 hồ, Tây Âu có 4.227 hồ, Đơng Âu có 1.203 hồ, châu Phi 1.260

hồ, châu Đại Dƣơng 577 hồ. Đứng đầu danh sách các nƣớc có nhiều hồ là Trung
Quốc (22.000 hồ), Mỹ (6.575 hồ), Ấn Độ (4.291 hồ), Nhật Bản (2.675 hồ), Tây Ban
Nha (1.196 hồ).
Xây dựng và sử dụng hồ chứa nƣớc trên thế giới đã trải qua lịch sử phát triển lâu đời.
Cách đây hơn 6 nghìn năm ngƣời Trung Quốc và Ai Cập đã biết sử dụng vật liệu tại
chỗ để đắp đập ngăn sông suối tạo thành hồ chứa. Thời kỳ cổ đại, hồ Vicinity tại
Menphis thuộc thung lũng sơng Nin (Ai Cập) có xây đập đá đổ cao 15 m, dài 45 m.
Trong khoảng 4 nghìn năm Trƣớc Cơng ngun, cùng với sự phát triển rực rỡ của
các nền văn minh cổ đại Ai Cập, Trung Quốc, Hy Lạp, La Mã, Ấn Độ... kỹ thuật xây
dựng hồ đập trên thế giới cũng không ngừng phát triển. Ngƣời Nam Tƣ xây dựng
đập Mardook ở thung lũng sông Tigris. Ngƣời Saba xây đập đá đổ Marib cao 32,5 m
dài 3200 m. Đến nay, thực tế phát triển xây dựng các hồ chứa nƣớc lớn trên thế giới
đã đƣợc khẳng định mục đích và yêu cầu sử dụng của mỗi hồ trong từng khu vực đối
với từng quốc gia là khác nhau.

Ảnh 1.1 Đập Nurek ở Tajikistan cao 310m, hiện là đập đất cao nhất thế giới
(nguồn Internet)


Trong thế kỷ XX, xây dựng đập tạo hồ chứa phát triển mạnh cả về số lƣợng và quy
mơ, hình thức. Cứ 10 năm sau, số lƣợng đập hồ đƣợc xây dựng nhiều hơn tổng số
các đập hồ của các năm trƣớc đó. Chiều cao đập từ chỗ vài mét của buổi ban đầu,
đến chiều cao đập lên tới 10 m ÷ 15 m (ở thế kỷ XV), đến 200 m (ở thế kỷ XX), rồi
đến trên 300 m nhƣ hiện nay. Từ chỗ đập bằng vật liệu địa phƣơng đến đập bằng bê
tơng, bê tơng trọng lực, đập vịm, đập trụ chống, đập liên vịm. Từ đập bê tơng
thƣờng đến đập bê tông đầm lăn.
Bảng 1-1 Số lượng đập vật liệu địa phương ở các nước trên thế giới (nguồn internet)
STT Tên nƣớc Số lƣợng
1 Trung Quốc
2 Mỹ

STT Tên nƣớc Số lƣợng
22.000

6.575

3 Ấn Độ
4 Nhật
5 Tây Ban Nha

1.291

7 Hàn Quốc
8 Thổ Nhĩ Kỳ
Brazil

10 Pháp
11

Nam phi

12

Mexico

13

Italia

14 Vƣơng quốc Anh

15 Ôxtrâylia
16 Việt Nam

Nauy

18 CHLB Đức
19

2.675

20

1.196

6 Canada

9

17

3113

Albani

3064

Rumani

246

21 Zimbabuê
793

335

213

22 Thái Lan

765

23 Thụy Điển

625

24

594

190

Bulgari
25

569

204

180

Thụy Sĩ

156

26 Áo

149

539

27 Cộng hòa Séc

118

537

28 Algerie

524

29 Bồ Đào Nha

517

30

486

31 Liên bang Nga

460

107
103

Indonesia

96
91


Qua bảng 1-1 cho thấy rằng Việt Nam là nƣớc có nhiều đập lớn so với thế giới (đứng thứ
16) và nếu so với các nƣớc Đơng Nam Á thì Việt Nam có số lƣợng đập lớn đứng đầu
sau đó đến Thái Lan rồi Indonesia.
1.1.2 Ở Việt Nam


Hồ chứa nƣớc ở Việt Nam là biện pháp công trình chủ yếu để chống lũ cho các vùng
hạ du; cấp nƣớc tƣới ruộng, công nghiệp, sinh hoạt, phát điện, phát triển du lịch, cải
tạo môi trƣờng nuôi trồng thuỷ sản, phát triển giao thơng, thể thao, văn hố...
Theo thời gian, trƣớc năm 1964 việc xây dựng hồ chứa diễn ra chậm, có ít hồ chứa
đƣợc xây dựng trong giai đoạn này. Sau năm 1964, đặc biệt từ khi nhà nƣớc thống
nhất thì việc xây dựng hồ chứa phát triển mạnh. Từ năm 1976 đến nay số hồ chứa xây
dựng mới chiếm 67%. Không những tốc độ phát triển nhanh, mà cả về quy mơ cơng
trình cũng lớn lên khơng ngừng. Hiện nay, đã có nhiều hồ lớn, đập cao ở những nơi có
điều kiện tự nhiên phức tạp.
Theo số liệu Phịng Kế hoạch, Cục Quản lý xây dựng cơng trình, Bộ Nơng nghiệp và
PTNT tính đến 01/4/2014, tổng dung tích (theo thiết kế) hồ chứa thủy lợi là 12.477
triệu m3 với 6.080 hồ chứa các loại. Chia ra:
- Đồng bằng sơng Hồng: 448 hồ chứa với tổng dung tích 619 triệu m3.

- Trung du và miền núi phía Bắc: 2.169 hồ chứa với 1259 triệu m3.
- Bắc trung bộ và Duyên hải miền trung: 2.296 hồ chứa với 7066 triệu m3.
- Tây nguyên: 1.069 hồ chứa với 1389 triệu m3.
- Đơng Nam bộ và TP. Hồ Chí Minh 86 hồ chứa với 2137 triệu m3.
- Đồng bằng sông Cửu Long 12 hồ chứa với 8 triệu m3.

Hình 1-2 Biểu đồ tỷ lệ phân bố hồ đập lớn ở Việt Nam


Trong đó hồ có dung tích từ 10 triệu m 3 nƣớc có 103 hồ, dung tích từ 3,0 đến cận 10
triệu m3 nƣớc có 255 hồ, từ 1 đến 3 triệu m 3 có 459 hồ, từ 0,2 đến 1 triệu m 3 có 1.752
hồ, và hồ có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m3 có 4.182 hồ. Ngồi ra ngành Thủy điện có
29 hồ lớn với tổng dung tích trên 27 tỷ m 3 nƣớc. Hầu hết các đập là vật liệu địa
phƣơng, xây dựng đã lâu và bằng thủ cơng…

Hình 1-3 Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ theo dung tích ở Việt Nam
Đập ngăn sơng tạo hồ chứa có chiều cao khơng vƣợt q 25 mét chiếm tới 87,18%.
Việc xây dựng những đập cao hơn 25 (m) đang bắt đầu đƣợc quan tâm đầu tƣ.
Hình thức kết cấu và kỹ thuật xây dựng từng loại công trình ở hồ chứa nƣớc cịn đơn
điệu. ít có đổi mới, đa dạng hố. Áp dụng vật liệu mới, cơng nghệ mới đang bắt đầu.
Gần đây đập bằng vật liệu địa phƣơng trong đó có đập đất đang phát triển với một tốc
độ nhanh chóng và hiện đang có xu hƣớng tiếp tục phát triển về số lƣợng cũng nhƣ
quy mơ cơng trình là do nhiều ngun nhân, trong đó có những nguyên nhân chủ yếu
sau đây:
Yêu cầu chất lƣợng của nền đối với đập đất không cao lắm so với những loại đập
khác. Đập đất hầu nhƣ có thể xây dựng đƣợc với bất kỳ điều kiện địa chất, địa hình và
khí hậu nào. Những vùng có động đất cũng có thể xây dựng đƣợc đập đất. Ƣu điểm
này rất cơ bản, bởi vì càng ngày càng có ít những tuyến hẹp, có địa chất tốt thích hợp
cho các loại đập bê tông cho nên các nƣớc dần dần đi vào khai thác các tuyến rộng,
nền yếu, chỉ thích hợp cho đập bằng vật liệu tại chỗ.

Với những thành tựu nghiên cứu trong các lĩnh vực cơ học đất, lý luận thấm, trạng thái
ứng suất cùng với sự phát triển của công nghiệp chất dẻo làm vật chống thấm, ngƣời
ta có thể sử dụng đƣợc 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 cơng trình ngày càng hạ thấp
và chiều cao đập càng đƣợc nâng cao.
Có khả năng cơ giới hóa hồn tồn các khâu đào đất, vận chuyển và đắp đất với
những máy móc có cơng suất lớn do đó rút ngắn đƣợc thời gian xây dựng, hạ giá
thành cơng trình và hầu nhƣ dần dần có thể loại trừ hồn tồn nhu cầu lao động thủ
công.
Giảm xuống đến mức thấp nhất việc sử dụng các loại vật liệu hiếm nhƣ xi măng, sắt,
thép v.v...
Một số hình ảnh về xây dựng đập đất ở trong nƣớc (nguồn Internet).

Ảnh 1.2 Đập Núi Cốc -Thái Nguyên

Ảnh 1.3 Đập Ea- Soup - Đắk Lắk

Ảnh 1.4 Tả trạch – Thừa Thiến Huế

Ảnh 1.5 Đập Thuận Ninh - Bình Định


1.2 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phƣơng vừa và nhỏ ở Bình Định
Hiện nay theo số liệu thống kê của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thơn tỉnh Bình
Định có 165 hồ chứa nƣớc, tổng dung tích 583 triệu m3[2].
1) Theo dung tích hồ:
+ Có 05 hồ chứa có dung tích trên 10 triệu m 3 gồm: hồ Vạn Hội – huyện Hoài Ân, hồ
Hội Sơn - huyện Phù Cát, hồ Thuận Ninh – huyện Tây Sơn, hồ Núi Một - huyện An

Nhơn và hồ Định Bình - huyện Vĩnh Thạnh.
+ Có 04 hồ chứa có dung tích từ (5 ÷ 10) triệu m 3 gồm: Hồ Thạch Khê - huyện Hồi
Ân, hồ Mỹ Bình – huyện Hoài Nhơn, hồ Hội Khánh – huyện Phù Mỹ và hồ Diêm Tiêu
– huyện Phù Mỹ.
+ Có 47 hồ chứa có dung tích từ (1 ÷ 5) triệu m 3, gồm: huyện An Lão 02 hồ; huyện
Hoài Ân 08 hồ; ; huyện Hoài Nhơn 08 hồ; huyện Phù Mỹ 11 hồ; huyện Vĩnh Thạnh 03
hồ; huyện Phù Cát 07 hồ; huyện Tây Sơn 02 hồ; huyện An Nhơn 01 hồ; huyện Vân
Canh 04 hồ; Thành phố Quy Nhơn 01 hồ.
+ Có 68 hồ chứa có dung tích từ (0,2 ÷ 1) triệu m3, gồm: huyện An Lão 02 hồ; huyện
Hoài Ân 13 hồ; huyện Hoài Nhơn 09 hồ; huyện Phù Mỹ 32 hồ; huyện Phù Cát 14 hồ;
huyện Tây Sơn 12 hồ; huyện Vân Canh 01 hồ; huyện Tuy Phƣớc 04 hồ.
+ Cịn lại 38 hồ chứa có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m3.

Hình 1-4 Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ đập theo dung tích


2) Theo chiều cao đập: Có 7 hồ đâ cao tƣ̀ 25 m trơ ̉ lên ; 38 hồ chứa nƣớc có đập cao
p
từ 15m trở lên; 133 hồ chứa nƣớc có đập cao
dƣới 15m, và chủ yếu là đập đất, tỷ lệ các hồ
đập nhỏ chiếm đa số với khoảng 80,6%.

Hình 1-5 Biểu đồ phân bố tỷ lệ hồ đập theo chiều cao
3) Theo thời gian xây dựng: Hầu hết các hồ
chứa nƣớc đƣợc xây dựng từ năm 1975
cho đến nay. Từ 1975 đến 1990 xây dựng
131 hồ chứa; từ 1990 đến 2002 xây dựng
21 hồ chứa; từ 2002 đến nay xây dựng 12
hồ chứa.

Hình 1-6 Biểu đồ tỷ lệ xây dựng hồ chứa qua các giai
đoạn từ 1975 đến nay
4) Theo chất lượng cơng trình xây dựng:


Theo thống kê phần lớn các hồ
đƣợc xây dựng từ những năm
1990 trở về trƣớc, lúc này công
nghệ thi công và thiết kế còn
yếu kém. Qua một thời gian dài
sử dụng, dƣới tác động khắc
nghiệt của thời tiết lại không
đƣợc duy tu bảo dƣỡng nên
các công trỉnh đã xuống cấp.
Từ năm 2003 đến nay trên địa
bàn tỉnh Bình Định đã sửa chữa
nâng cấp


44/133 hồ chứa do Sở Nông nghiệp và Phát triển nơng thơn Bình Định quản lý (có 31
hồ sửa chữa nâng cấp đập), còn lại khoảng 89/133 hồ chứa hƣ hỏng xuống cấp có
nguy cơ mất an tồn cần đầu tƣ sửa chữa, trong đó có 18 hồ chứa hƣ hỏng nghiêm
trọng cần đƣợc ƣu tiên sửa chữa nâng cấp [2].

Hình 1-7 Biểu đồ tỷ lệ hồ chứa hư hỏng cần sửa chữa, nâng cấp ở Bình Định
5) Theo sự cố trong đập: Qua kiểm tra thực tế và tập hợp số liệu từ các chủ hồ, phần
lớn những hƣ hỏng hiện nay của các hồ chứa trên địa bàn tỉnh Bình Định chủ yếu là
các dạng sau [2]:
- Về
đâp

: chủ yếu là bị thấm qua nền, qua thân
đâ

pp , và thấm dọc theo cống lấy nƣớc;

mái thƣợng lƣu bị sạt lở, đa ́ lat́ khan bi pxô tut ; mái hạ lƣu bị xo í sat do nƣớc mƣa, thiếu
rãnh thoát nƣớc, thiếu vâ tp thoá t nƣớ c ha p lƣu, chăn tha ̉ trâu bò ; cao đô p và chiều
rông đỉnh đập không đảm bảo, không có đƣờng quản lý hoặc có nhƣng bi phƣ hỏng,
không sƣ̉ dụng đƣợc trong mùa mƣa lu.̃

Hình 1-8 Biểu đồ tỷ lệ các dạng hư hỏng của đập đất


- Về cống lấy nước: Phần lớn các hồ chứa đƣợc xây dựng từ những năm 1990 nên cống
lấy nƣớc đã xuống cấp, hƣ ho ̉ ng. Thân cống bi pbị lún, nƣ ́ t, khớ p nối rò rỉ . Đất chống
thấm quanh thân cống không ba ̉o đảm chất lƣơng gây thấm
doc

thân cống. Cầu công

tác cũng bị lún, nƣ́ t. Máy đóng mở, cƣ̉a van thƣờng truc trăcp , rò rỉ nƣớc. Hiê
n

nay vân

còn 31/133 hồ chƣ́ a có cống lấy nƣớ c kiể u bâc thang. Đây la ̀ hình thƣ́ c cống lấy nƣơ ́ c
lạc hậu,
vân

hà nh khó khăn, nguy hiể m, rò rỉ nƣớc lớn, cần nâng cấp thay thế.

Hình 1-9 Biểu đồ tỷ lệ các dạng hư hỏng cống lấy nước
- Về tràn xả lũ: Phần lớn các tràn xả lũ có hiǹ h thƣ́ c tràn tự do bằng đá xây

, bê tông.

Vâ co n 46/133 hồ chƣ a co tra n xả lũ đătp trên nền đất tƣ p nhiên bi xp o i lở trầm trong. Có
̀
́
́ ̀
́
n
10/133 hồ chứa vừa và lớn có tràn xả lũ bằng bê tơng cốt theṕ , có cửa xả sâu và thiết
bị đoń g mở ; 36/133 hồ chƣá có cƣ̉ a phai gỗ trên tràn để tích thêm nƣớc sau lũ. Chỉ có
29/133 hồ có tràn xả lũ đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn TCVN 285:2002. Có tới 82/133
tràn xả lũ bị hƣ hỏng ở dốc nƣớc và bể tiêu năng (chiếm 60%), trong đo

́ 39/133 hƣ

hỏng nặng (chiếm 30%). Kênh dâ ha p lƣu bi xp ó i lở , hành lang thốt lũ sau tràn khơng
n
đƣơ quy hoacp h
c
hoăc

bi lp ấn chiếm [2].

Đánh giá chung: Nhìn chung các hồ chứa đã xây dựng trên địa bàn tỉnh Bình Định từ
trƣớc đến nay số lƣợng cần sửa chữa nâng cấp rất nhiều chiếm tỷ lệ khoảng 67% trên

tổng số 133 hồ chứa nhỏ do các địa phƣơng tự quản lý. Công ta ́ c quả n lý vân hanh̀ hô
chƣ́ a, bảo quản an toàn đập của các chủ hồ rất đáng lo ngại, hầu nhƣ không co ́ cá n bô
chuyên môn về quan̉ lý hồ, đâ pp . Các chủ hồ không có hồ sơ kỹ thuât cuả công triǹ h