Nghiên cứu giải pháp chống sạt lở mái thượng lưu nhà máy thủy điện đăk pring (tt)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


NGUYỄN LÊ THUẬN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ MÁI
THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING

C
C
R
UT.L

D

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình thủy
Mã số: 8580202

TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng – Năm 2020.


Cơng trình được hồn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Văn Hướng.

Phản biện 1: TS. Lê Văn Thảo.

Phản biện 2: TS. Huỳnh Ngọc Hào.

C
C
R
UT.L

D

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ (Kỹ thuật Xây dựng cơng trình thủy) họp tại Trường Đại học Bách
khoa vào ngày 20 tháng 12 năm 2020.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu và Truyền thông, Trường ĐHBK - Đại học
Đà Nẵng
- Thư viện Khoa Xây dựng Cơng trình thủy, Trường Đại học Bách
khoa – Đại học Đà Nẵng


1

MỞ ĐẦU
Cơng trình nhà máy thủy điện Đăk Pring nằm trên địa phận xã
Chà Vàl, huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam có nhiệm vụ chủ yếu là
phát điện với cơng suất lắp máy 7,5MW, điện lượng trung bình năm
30,47 triệu kWh. Việc xây dựng cơng trình nhằm khai thác tiềm năng
thuỷ điện dồi dào trên suối Đăk Pring, hỗ trợ cho lưới điện địa phương
huyện Chà Vàl và hoà lưới điện quốc gia, thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội cho khu vực dự án. Cơng trình được thi công xây dựng trong 3
năm, bắt đầu khởi công từ ngày 12/11/2013, hoàn thành nghiệm thu

đưa vào sử dụng từ ngày 11/10/2017.
Sau đợt mưa lớn từ ngày 04/11/2017 ÷ 06/11/2017, đất đá trên
sườn đồi phía thượng lưu sạt trượt đổ xuống sân Nhà máy gây mất an

C
C
R
UT.L

toàn cho con người và cơng trình đang vận hành. Để kịp thời khắc
phục, xử lý hậu quả nêu trên, Chủ đầu tư dự án đã thực hiện các biện

D

pháp cơng trình mang tính tạm thời nhằm khơng làm ảnh hưởng đến
q trình vận hành, sản xuất điện năng của Nhà máy.
Hiện nay, một số hạng mục cơng trình bảo vệ mái dốc sườn đồi
phía thượng lưu nhà máy đã hư hỏng nặng, mái dốc sườn đồi có thể
mất ổn định và xảy ra sạt lở đất đá trong các mùa mưa bão sắp đến. Vì
vậy cần có một nghiên cứu chun sâu để đề xuất giải pháp chống sạt
lở mái dốc đảm bảo an tồn lâu dài cho cơng trình Nhà máy thủy điện
Đăk Pring.
Xuất phát từ những lý do như trên, tác giả kiến nghị lựa chọn đề
tài: “Nghiên cứu giải pháp chống sạt lở mái thượng lưu nhà máy
thủy điện Đăk Pring” để nghiên cứu.


2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
1.1. HIỆN TƯỢNG MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ TÁC HẠI

CỦA SẠT LỞ
Quá trình kiến tạo lớp võ trái đất đã hình thành nên các ngọn đồi,
dãy núi có độ cao và độ dốc mái khác nhau. Mái dốc sườn núi được
cấu tạo từ các lớp đất, đá, thảm thực vật…chúng liên kết với nhau
thành một thể đồng nhất, tồn tại trong trạng thái cân bằng, ồn định tự
nhiện. Tuy nhiên, quá trình vận động theo thời gian, dưới tác động của
yếu tố tự nhiên (mưa lớn, gió, nhiệt độ, động đất, núi lửa, xói mịn, cọ
rửa…) và yếu tố con người (xây dựng cơng trình, nổ mìn, phá đá, đào
đắp, chặt phá rừng…) các lớp vật liệu mái dốc bị suy giảm tính chất
cơ lý (giảm độ bền, sức kháng cắt), phá hủy trạng thái cân bằng ổn
định tự nhiên gây ra hiện tượng sạt lở mái dốc [1].
Sạt lở mái dốc là một sự cố làm cho vật liệu mái dốc dịch chuyển
về phía chân sườn dốc. Vật liệu có thể bao gồm từ một tảng đá đơn lẻ
hoặc hàng nghìn mét khối đất đá, cây cối… bị đổ sụp xuống hoặc bị
cuốn theo dòng chảy. Khoảng cách mà vật liệu di chuyển trong q
trình sạt lở có chiều dài tùy thuộc vào khối lượng vật liệu, hàm lượng
nước và độ dốc... Vận tốc của một vụ sạt lở đất có thể từ một chuyển
động dần dần, khó phát hiện được, hoạt động trong một thời gian dài
(chuyển vị vài cm mỗi năm), đến sự sụp đổ nhanh chóng đột ngột [1]

C
C
R
UT.L

D

Các vụ sạt lở thường gây ra thảm họa và thiệt hại to lớn cho người
dân và tài sản của họ tại các khu vực miền núi trên thế giới; những
thảm họa này gây thương vong và thiệt hại kinh tế như nhà ở, cơ sở hạ

tầng, dịch vụ công cộng, đường, cầu, bệnh viện…và làm gián đoạn
các hoạt động bình thường của khu vực như nơng nghiệp, chăn ni,
thương mại, du lịch, giao dịch tài chính, ... [2].
1.2. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY SẠT LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI DỐC
Sạt lở có thể xảy ra khi điều kiện cân bằng của khối đất đá ở sườn
dốc bị phá hủy. Nguyên nhân gây sạt trượt có thể hoặc là do độ bền
của đất đá bị giảm đi, hoặc là do trạng thái ứng suất ở sườn dốc bị thay
đổi theo chiều hướng bất lợi, hoặc do cả hai nguyên nhân trên [7].
Theo Lomtadze [8], các nguyên nhân gây sạt trượt thường là: Tăng
cao độ dốc của sườn dốc khi cắt xén, khai đào hoặc xói lở, khi thi cơng


3
đào bạt mái quá dốc; giảm độ bền của đất đá do biến đổi trạng thái vật
lí khi ngấm ướt, trương nở, giảm độ chặt, phong hoá, phá huỷ kết cấu
tự nhiên, các hiện tượng từ biến trong đất đá; tác động của áp lực thuỷ
tĩnh và thuỷ động lên đất đá, gây nên biến dạng thấm; biến đổi trạng
thái ứng suất của đất đá ở trong đới hình thành sườn dốc và thi công
mái dốc; các tác động bên ngoài như chất tải trên sườn dốc, dao động
địa chấn và vi địa chấn, v.v. Mỗi một nguyên nhân riêng biệt kể trên
đều có thể làm mất cân bằng của các khối đất đá ở sườn dốc, nhưng
thông thường là do tác động đồng thời của một số trong những nguyên
nhân đó. Đối với mái dốc sườn đồi tự nhiên khu vực miền núi tỉnh
Quảng Nam, các nguyên nhân gây sạt trượt chủ yếu như sau:
1.2.1. Độ dốc của sườn dốc
1.2.2. Giảm độ bền của đất đá sườn dốc
1.2.3. Tác động của lực thủy tỉnh, thủy động
1.2.4. Sự thay đổi trạng thái ứng suất ở sườn dốc do giỡ tải hoặc gia
tải
1.3. LÝ THUYẾT VỀ THẤM

1.3.1. Định luật cơ bản về thấm
Lý thuyết về sự chuyển động của nước trong đất, trong đất đá nứt
nẻ hoặc trong môi trường xốp nói chung gọi là lý thuyết về thấm. Mục
tiêu nghiên cứu thấm trong đất, đá nứt nẻ nhằm giải quyết các vấn đề
sau đây [16]:

C
C
R
UT.L

D

- Xác định lưu lượng thấm: Q (m3/s);
- Xác định vị trí đường bão hịa để đánh giá sự ổn định của mái
dốc;
- Tính tốn Gradient thấm để đánh giá mức độ xói ngầm chung
và cục bộ mái dốc.
Trên cơ sở nghiên cứu đó, năm 1956, nhà bác học Pháp H. Darcy
tìm ra qui luật chuyển động của nước trong đất cát bằng con đường
thực nghiệm. Định luật Darcy được gọi là định luật cơ bản của dịng
thấm và biểu thị dưới dạng:
v = k.J
Trong đó:

(1.1)


4
v: Lưu tốc thấm trung bình (cm/s);

j: Gradient thấm;
k: Hệ số thấm của đất (cm/s).
Lưu lượng thấm được xác định theo công thức:
q = v.ω

(1.2)

1.4. CÁC GIẢ THIẾT VỀ MẶT TRƯỢT MÁI DỐC
1.4.1. Cơ chế phá hoại
Sự phá hỏng mái đất có thể xảy ra từ từ, khó nhận biết trong một
thời gian dài, phải quan trắc lâu dài hoặc quan sát độ cong thân cây
mọc trên sườn dốc hoặc xảy ra đột ngột không lường trước được theo
một mặt trượt có dạng hình học rõ rệt.
Ngun nhân chính của sự phá hỏng mái đất là sự chênh lệch áp
lực do trọng lượng bản thân đất của mái đất theo phương của trọng
lực. Khi ứng suất cắt phát sinh do sự chênh lêch áp lực ấy lớn lên và
phát triển trong khối đất đến một trị số nào đó hoặc trong một miền
nào đó trong khối đất mà cường độ chống cắt của bản thân đất khơng
chịu nổi thì sự phá hỏng sẽ xảy ra.

C
C
R
UT.L

D

Khi mái đất bị phá hỏng, mặt trượt hình thành và phân mái đất
làm hai phần, phần đất đứng yên ở dưới mặt trượt và phần đất trượt
trên mặt trượt. Lớp đất mỏng dọc theo mặt trượt bị xáo động mạnh do

ứng suất cắt phát sinh vượt quá cường độ chống cắt của đất.
1.4.2. Các dạng mặt trượt
1.4.2.1. Mặt trượt dạng cung tròn.
1.4.2.2. Mặt trượt dạng mặt phẳng gãy khúc.
1.4.2.3. Mặt trượt dạng tổng hợp.
1.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
1.5.1. Phương pháp cân bằng giới hạn trong phần mềm
SLOPE/W
1.5.1.1. Hệ số ổn định.
1.5.1.2. Phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát.
1.5.1.3. Phương pháp Ordinary hay Fellenius.
1.5.1.4. Phương pháp Bishop đơn giản.
1.5.1.5. Phương pháp Janbu.


5
1.5.1.6. Phương pháp Spencer.
1.5.1.7. Phương pháp Morgenstern-Price.
1.5.2. Phương pháp suy giảm cường độ (Phi-C) trong phần mềm
PLAXIS.
1.6. ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG ÂM ĐẾN
ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
1.6.1. Hệ số ổn định cho đất khơng bão hịa.
1.6.2. Các tham số độ bền cắt khơng bão hịa sử dụng trong phần mềm
SLOPE/W.
1.7. PHẦN MỀM SỬ DỤNG TÍNH TỐN.
Tính thấm trong mơi trường đất có xét đến các q trình ngấm do
mưa, bốc hơi trên bề mặt có thể sử dụng các phần mềm sau đây:
UNSAT-H, SVFlux (SoilVision Ltd., 2005), Vadose/W (Geo-Slope
International, 2012). Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, tác giả chọn

sử dụng mơ đun VADOSE/W để tính tốn thấm và kết nối với mơ đun
SLOPE/W để tính ổn định mái dốc mái thượng lưu nhà máy thủy điện
Đăk Pring.

D

C
C
R
UT.L


6
CHƯƠNG 2
ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN
SẠT LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY
ĐIỆN ĐĂK PRING
2.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC CƠNG TRÌNH NHÀ
MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING
2.1.1. Giới thiệu chung về Nhà máy thủy điện Đăk Pring
2.1.2. Điều kiện địa hình
Khu vực Nhà máy nằm trong vùng núi Tây Trường Sơn, thuộc
vùng núi thấp, trung bình có cao độ tự nhiên từ 400m - 700m. Địa hình
bị phân cắt mạnh, sườn dốc 250 – 350, thảm thực vật phát triển dày.
Toàn bộ sườn đồi vùng nghiên cứu đều bị phủ bởi lớp đất sườn tàn
tích phong hố từ đá magma xâm nhập [23].
2.1.3. Điều kiện địa chất
2.1.3.1. Hiện tượng phong hoá
2.1.3.2. Điều kiện địa chất khu vực xây dựng cơng trình (Hình 23).

C
C
R
UT.L

D

Hình 23. Địa chất mái dốc thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk Pring
2.1.4. Điều kiện khí tượng thủy văn
2.1.4.1. Nhiệt độ khơng khí
2.1.4.2. Độ ẩm khơng khí


7
2.1.4.3. Gió
2.1.4.4. Mưa
2.2. MƠ TẢ LỊCH SỬ SẠT LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI DỐC THƯỢNG
LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING
Sau đợt mưa lớn từ ngày 04/11/2017 đến ngày 06/11/2017, sườn
đồi tự nhiên phía thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk Pring bị bở rời,
phát sinh hai cung trượt cục bộ, mỗi cung rộng khoảng 10m, dài 20m,
sâu 6m. Khối đất đá trong hai cung trượt này đã dịch xuống khoảng
5m-10m, một phần đã tràn vào sân nhà máy, một phần tồn lại trên mái
taluy phía thượng lưu nhà máy (Hình 24).

C
C
R
UT.L

D

Hình 24. Vị trí sạt trượt nhìn từ phía sân Nhà máy.
2.3. PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY SẠT LỞ
Kết quả khảo sát, đánh giá hiện trường phạm vi sạt trượt: Sườn
đồi có độ dốc lớn từ 200-450, địa hình phân cắt mạnh. Trên mái dốc
sườn đồi mật độ tầng phủ thảm thực vật thưa thớt, do người dân địa
phương đã phát rừng làm rẫy, trồng cây lúa và hoa màu từ trước khi
có dự án. Đây là điều kiện bất lợi cho sự ổn định mái dốc khi có mưa


8
lớn, nước mưa sẽ ngấm sâu vào đất rất nhanh, tốc độ dịng chảy bề mặt
rất lớn gây xói mịn và sạt lở.
Với điều kiện địa chất, địa hình như trên, mưa lớn từ ngày 0406/11/2017 là nguyên nhân chính gây ra sạt lở đất mái dốc sườn đồi
phía thượng lưu Nhà máy thủy điện Đăk Pring, cụ thể:
Mưa làm độ ẩm trong khơng khí và trong đất sườn dốc thay đổi,
gây biến đổi ổn định mái dốc sườn đồi. Quá trình xâm nhập của nước
mưa vào trong đất (đới edQ và IA1 dày từ 5m-13m) sẽ làm cho mực
nước ngầm dâng cao, đới bão hòa bị thu hẹp, tăng dung trọng tự nhiên
của lớp đất kém ổn định làm suy giảm cường độ kháng, lực dính của
đất dẫn đến hệ số ổn định mái dốc sườn đồi giảm, gây sạt lở.
Lượng mưa làm giảm độ bền khối đất đá mái dốc, mặt khác làm
thay đổi trạng thái ứng suất theo hướng có hại cho ổn định mái dốc.
Dưới tác dụng của các dòng chảy mặt, bề mặt mái dốc sẽ bị bào mịn,
xói lở; cơng trình bảo vệ mái (kè mái xiên, rảnh thoát nước..) phá hoại.
Khối sạt lở chảy thành dòng đổ xuống sân nhà máy và một phần tồn
lại dọc sườn dốc.
2.4. DỰ BÁO NGUY CƠ PHÁT SINH, PHÁT TRIỂN KHỐI SẠT
LỞ ĐẤT ĐÁ MÁI DỐC THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY

ĐIỆN ĐĂK PRING
Kết quả khảo sát, đánh giá hiện trạng phạm vi sạt lở cho thấy,
vách sạt lở cao từ 2,5m-3,0m kéo dài từ 10m-20m, bề mặt địa hình
kém ổn định được hình thành sau các đợt mưa lớn kéo dài trước đó.
Hiện nay, mái taluy đang rất dốc (gốc nghiêng mái 700-800), đất đá bở
rời, cung sạt sẽ vẫn tiếp tục phát triển trong các mùa mưa tiếp theo;
vách sạt trượt sẽ tiến dần về phía thượng lưu đến khi trở về trạng thái
cân bằng tự nhiên. Vật liệu khối sạt lở sẽ ảnh hưởng đến quá trình vận
hành Nhà máy và đặc biệt ảnh hưởng đến cơng tác an tồn lao động
cho CBCNV đang vận hành nhà máy.

D

C
C
R
UT.L


9
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ ĐỀ
XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ CƠNG TRÌNH NMTĐ ĐĂK
PRING
3.1. NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
3.1.1. Phương pháp luận.
Qua đánh giá sơ bộ, hiện tượng sạt lở mái dốc NMTĐ Đăk Pring
được nhận định do mưa lớn từ ngày 4-6/11/2017 với lượng mưa 1 ngày
max lên đến 235.8mm (5/11/2017). Do vậy, trong khn khổ đề tài
này, để có thể đánh giá chính xác nhất điều kiện thực tế của cơng trình,

tác giả kiến nghị lựa chọn mơ đun VADOSE/W trong bộ phần mềm
GEO STUDIO (Canada) để nghiên cứu. VADOSE /W (Geoslope,
2012) là một phần mềm được sử dụng để phân tích mơ hình xâm nhập,
mơ hình thấm, phấn bố áp lực nước lỗ rỗng hàm lượng nước chứa
trong lỗ rỗng của đất.
Quy trình đánh giá, tính tốn ổn định mái đốc cơng trình NMTĐ
Đăk Pring được miêu tả như sau:
- Tính tốn q trình thấm, bốc hơi ổn định, sử dụng module
VADOSE/W.
- Tính tốn q trình thấm, bốc hơi theo thời gian, sử dụng
module VADOSE/W.
- Tính tốn hệ số ổn định mái dốc bằng module SLOPE/W.
3.1.2. Trường hợp tính toán
Vụ sạt lở đất xảy ra trên sườn đồi tự nhiên phía trên mái taluy
phía thượng lưu Nhà máy thủy điện Đăk Pring phát sinh hai cung trượt
cục bộ, mỗi cung rộng khoảng 10m, dài 20m, sâu 6m; khối đất đá trong
hai cung trượt này đã dịch xuống khoảng 5m-10m. Vụ sạt lở xảy ra
sau đợt mưa lớn từ ngày 04/11/2017 đến ngày 06/11/2017.
- Đánh giá ổn định mái thượng lưu nhà máy qua đợt mưa ngày
5/11/2017.
- Mực nước ngầm được xác định thông qua việc quan trắc mực
nước từ các hố đào và được khai báo bằng Water Table trong mô đun
VADOSE/W.

D

C
C
R
UT.L

10
3.1.3. Mơ tả mái dốc cơng trình NMTĐ Đăk Pring
3.1.3.1. Điều kiện địa chất
Đặc điểm điều kiện địa chất công trình mái dốc thượng lưu
NMTĐ Đăk Pring được thể hiện như Bảng 10.
Bảng 10: Các chỉ tiêu cơ lý tính tốn đất nền [23].
Nền
mái
dốc
edQ
IA1
IA2
IB
IIA
IIB

w



C

E

(KN/m3)

(độ)

kPa

(KG/cm2)

18.0
192
25.4
27.0
28.2
28.4

19.0
21.0
26.6
33.0
40.38
42

27.0
24.0
50.0
200
350
450

90
150
3000
20000
70000

100000

K (m/s)
5.00E-7
1.00E-6
5.79E-6
1.16E-5
3.47E-6
5.79E-7

3.1.3.2. Mơ tả mặt cắt tính toán
Qua khảo sát hiện trường, hiện trạng phạm vi khối sạt lở được
mô tả như sau: Chiều rộng khoảng 10m, chiều dài khoảng 20m, chiều
sâu khoảng 6m. Biên phía trên cung sạt lở (hướng Tây Nam) cách đỉnh
đồi khoảng 150m, biên phía dưới cung sạt lở (hướng Đơng Bắc) cách
chân mái dốc khoảng 115m. Mặt cắt ngang tính tốn được chọn như
Hình 32.

C
C
R
UT.L

D

Hình 32. Mơ phỏng mặt cắt tính tốn


11
3.1.3.3. Điều kiện biên của bài tốn

Điều kiện biên khí hậu (mô đun VADOSE/W) là chuỗi lượng
mưa quan trắc được từ trạm Hiên trong thời đoạn 1 tháng (tháng
XI/2017), đúng thời điểm xảy ra hiện tượng sạt lở đất trên mái dốc nhà
máy vào ngày 5/11/2017. Trong đó bao gồm các yếu tố sau:
- Lượng mưa ngày;
- Nhiệt độ;
- Độ ẩm;
- Lượng bốc hơi.
Bảng 11: Số liệu các yếu tố khí hậu ngày 03/11/201707/11/2017 tại trạm Hiên [23].
Temp
(0C)

Preciption
(mm)

RH (%)

Precip

Day
Max

C
C
R
.L

User
Pat/Evap/
Trans

(mm/day
)

day

Start

End
(hr)

0

0

24

29.2

185.3

0

24

29.2

235.8

0

24

29.2

60

102.0

0

24

29.2

60

25

0

24

29.2

Max

Min

Min

3

27.2

17.2

80

60

4

27.2

17.2

80

60

5

27.2

17.2

80

60

6

27.2

17.2

80

7

27.2

17.2

80

DUT

Lượng mưa các ngày trong tháng 11/2017 được thể hiện như Hình
33:

3 ngày có lượng
mưa lớn

3.1.4. Kết quả tính tốn
Hình 33. Biểu đồ lượng mưa tháng XI/2017 tại trạm Hiên.


12

Hình 38. Kết quả khai báo điều kiện biên khí hậu cho mơ hình.

C
C
R
UT.L

Kết quả tính tốn ổn định mái dốc hiện trạng cơng trình NMTĐ
Đăk Pring sử dụng mơ hình Geostudio 2012 được thể hiện như ở các
Hình 39÷45 và Bảng 12.

D

Hình 39. Mặt cắt tính tốn thấm ngày thứ 5.


13

Hình 40. Biểu đồ vectors thấm ngày thứ 5

C
C
R
UT.L

D

Hình 41. Biểu đồ áp lực nước lỗ rỗng ngày thứ 5.

14

Hình 42. Biểu đồ áp lực cột nước ngày thứ 5

C
C
R
UT.L

D

Hình 43. Biểu đồ thay đổi dịng thấm ngày thứ 5.
Hình 44. Biểu đồ cung trượt và hệ số ổn định K ngày thứ 5.

Hình 43. Biểu đồ thay đổi dòng thấm ngày thứ 5


15

C
C
R
UT.L

Hình 44. Biểu đồ cung trượt và hệ số ổn định K ngày thứ 5

D

Bảng 12: Tổng hợp kết quả tính tốn hệ số ổn định K đối với bài
tốn hiện trạng.

Ngày

Tổ hợp cơ
bản

Hệ số ổn
định K

Ngày

Tổ hợp cơ
bản

Hệ số ổn
định K

1

1.3

1.314

16

1.3

1.403

2

1.3

1.311

17

1.3

1.379

3

1.3

1.363

18

1.3

1.326

4

1.3

1.276

19

1.3

1.340

5

1.3

1.230

20

1.3

1.291

6

1.3

1.247

21

1.3

1.316

7

1.3

1.354

22

1.3

1.313

8

1.3

1.348

23

1.3

1.345

9

1.3

1.344

24

1.3

1.324

10

1.3

1.356

25

1.3

1.312

11

1.3

1.367

26

1.3

1.364


16

12

1.3

1.347

27

1.3

1.340

13

1.3

1.309

28

1.3

1.379

14

1.3

1.391

29

1.3

1.352

15

1.3

1.396

30

1.3

1.326

C
C
R
UT.L

Hình 45. Biểu đồ hệ số ổn định K theo thời gian

D

3.1.5. Đánh giá và nhận xét
Căn cứ vào điều kiện thực tế của cơng trình (đặc điểm địa hình,

địa chất, điều kiện khí hậu, thủy văn khu vực), tác giả tiến hành đánh
giá diễn biến quá trình thấm, bốc hơi bề mặt mái dốc phía trên nhà
máy thủy điện Đăk Pring với sự hỗ trợ của phần mềm GEO STUDIO,
trong đó trực tiếp là 2 mơ đun VADOSE/W và SLOPE/W. Từ kết quả
mơ phỏng bài tốn hiện trạng khu vực, tác giả đưa ra một số nhận định
cơ bản như sau:
Kết quả mơ phỏng bài tốn hiện trạng mái dốc cơng trình nhà máy
thủy điện Đăk Pring bằng phần mềm GEO STUDIO cơ bản đã đánh
giá được diễn biến quá trình thấm và bốc hơi bề mặt (tập trung ở lớp
edQ), đồng thời xác định đường bão hòa trong thân mái dốc từ đó xác
định hệ số ổn định mái dốc bằng mơ đun SLOPE/W.
Kết quả bài tốn VADOSE/W cho ta thấy quá trình thấm bốc hơi
bởi 2 yếu tố mưa và nhiệt độ chủ yếu diễn ra ở lớp bề mặt (lớp edQ).
Dịng thấm phía lớp bề mặt xuất hiện rõ rệt vào những ngày mưa lớn
(ngày 4-5-6/11/2017).


17
Biểu đồ lượng mưa quan trắc từ ngày 1/11/2017 đến ngày
30/11/2017 tại trạm Hiên xuất hiện các giá trị mưa đột biến lớn (ngày
4-5-6) với các giá trị mưa là 185.3 mm/ngày; 235.8 mm/ngày; và 102.0
mm/ngày đã gây ra hiện tượng sạt lở mái dốc thượng lưu nhà máy (ảnh
hiện trạng ngày 5/11/2017). Qua phân tích tính tốn ổn định mái dốc
trong Mơ đun SLOPE/W cho thấy, vị trí cung trượt khá phù hợp với
cung trượt đã xảy ra vào ngày 05/11/2017. Như vậy, với biểu đồ Hệ
số ổn định K (Hình 45) ta có thể thấy, tại thời điểm ngày thứ 4-5-6,
giá trị hệ số ổn định K (1.276; 1.230 và 1.247) thấp hơn trị số
[K]cp=1.30 (theo tiêu chuẩn TCVN 8216: 2018 tương ứng với cơng
trình cấp III) cho nên đã gây ra mất ổn định và sạt lở mái dốc thượng
lưu nhà máy. Kết quả phân tích, tính tốn này hồn tồn phù hợp với

hiện trạng sạt lở mái dốc của cơng trình.
Việc xác định hệ số ổn định mái dốc sử dụng kết quả tính thấm
và bốc hơi bề mặt bằng mô đun VADOSE/W cho thấy kết quả khá phù
hợp với bài toán hiện trạng sạt lở ngày 5/11/2017. Dòng thấm ở bề mặt
mái dốc theo thời gian sẽ làm thay đổi, suy giảm các tính chất cơ lý
của nền đất, đặc biệt phần mái dốc công trình có lớp đất edQ tương
đối dày, gây ra hiện tượng trượt ở mái dốc, mất ổn định cơng trình.
3.2. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ CƠNG TRÌNH NMTĐ
ĐĂK PRING
Trong các khu vực sạt lở, sau khi đánh giá mức độ rủi ro, chúng
ta cần thiết lập nhiều chiến lược khác nhau để giảm thiểu rủi ro và bảo
vệ công trình, bao gồm:
- Tăng kiến thức cho người dân;
- Thiết lập một hệ thống cảnh báo sớm;
- Lựa chọn và xây dựng các cơng trình bảo vệ mái dốc.
Trong phạm vi nghiên cứu, tác giả chỉ đề xuất các giải pháp cơng
trình bảo vệ mái dốc phù hợp và có thể áp dụng đối với cơng trình Nhà
máy thủy điện Đăk Pring như sau:
- Điều chỉnh hình học để giảm lực gây mất ổn định;
- Gia cố, neo, hàng rào cọc chắn để tăng lực cản;
- Thoát nước để loại bỏ nước chảy tràn bề mặt hoặc giảm áp suất
thủy tĩnh;
- Tường chắn để hỗ trợ áp lực ngang;

D

C
C
R
UT.L

18
- Bảo vệ bề mặt để ngăn ngừa đá rơi và giảm xói mịn và xâm
nhập. Chi tiết các biện pháp cơng trình như sau:
3.2.1. Điều chỉnh hình học, đào hạ tải, gia cố mái bằng đá xây và trồng
cỏ bảo vệ mái dốc
3.2.2. Gia cố mái bằng bê tông/phun vảy kết hợp khoan neo thép
3.2.3. Gia cố mái bằng đinh thép và lưới thép
3.2.4. Gia cố mái bằng Lưới địa kỹ thuật geocell
3.2.5. Xây tường chắn bằng cọc thép + lưới thép
3.2.6. Xây tường chắn bằng bê tông cốt thép
3.3. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
THƯỢNG LƯU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂK PRING
3.3.1. Lựa chọn giải pháp gia cố bảo vệ mái thượng lưu
Tác giả đề xuất kết hợp 2 giải pháp nhằm gia cố, bảo vệ mái dốc
thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk Pring như sau:
Giải pháp 1: Xây dựng tường chắn BTCT tại chân mái dốc, chiều
dài dọc sân nhà máy thủy điện Đăk Pring.
Giải pháp 2: Bố trí hệ thống đinh thép và lưới thép cắm neo gia
cố mái dốc.

C
C
R
UT.L

D

Đinh thép + lưới thép

Tường chắn

Hình 59. Mặt cắt ngang phạm vi gia cố.


19

C
C
R
UT.L

Hình 58. Mặt bằng phạm vi gia cố mái dốc.

D

Hình 59. Chi tiết tường chắn và đinh thép+ lưới thép gia cố.


20
3.3.2. Kiểm tra ổn định mái thượng lưu sau khi gia cố bằng Tường
chắn + Đinh thép + lưới thép.
3.3.2.1. Mô tả mặt cắt gia cố và kiểm tra ổn định mái dốc sau khi gia
cố
Mặt cắt gia cố công trình mái dốc thượng NMTĐ Đăk Pring bao
gồm hệ Đinh thép với chiều dài trung bình 3m (đoạn cung trượt L =
10m) và Tường chắn bê tông cốt thép M200 phía dưới chân mái dốc.
Các thơng số gia cố mái cơng trình được mơ tả như Hình 61:
thép L
= cố

10m
Hình 61. Mô tả mặt Đinh
cắt ngang
gia
mái dốc bằng Tường chắn +
Đinh thép L = 3m

Tường chắn

C
C
R
UT.L

D

Đinh thép + lưới thép.
3.3.2.2. Kết quả tính tốn
Kết quả tính tốn ổn định mái dốc gia cố cơng trình NMTĐ Đăk
Pring sử dụng mơ hình Geostudio 2012 được thể hiện như ở các Hình
68-71 và Bảng 13:


21

Hình 68. Biểu đồ thay đổi dịng thấm ngày thứ 5

C
C
R

UT.L

D

Hình 69. Biểu đồ vectors thấm ngày thứ 5.

Hình 70. Biểu đồ cung trượt và hệ số ổn định K ngày thứ 5


22
Bảng 13: Tổng hợp kết quả tính tốn hệ số ổn định K cho bài
toán gia cố
Ngày

Tổ hợp cơ
bản

Hệ số ổn
định K

Ngày

Tổ hợp cơ
bản

Hệ số ổn
định K

1

1,30

1,443

16

1,30

1,428

2

1,30

1,440

17

1,30

1,413

3

1,30

1,432

18

1,30

1,397

4

1,30

1,395

19

1,30

1,404

5

1,30

1,362

20

1,30

1,394

6

1,30

1,380

21

1,30

1,386

7

1,30

1,425

22

1,30

1,388

8

1,30

1,411

23

1,30

1,393

9

1,30

1,387

24

1,30

1,379

10

1,30

1,408

25

1,30

1,382

11

1,30

1,412

26

1,30

1,387

12

1,30

13

1,30

14

1,30

15

1,30

D

C
C

R
UT.L
1,400

27

1,30

1,391

1,386

28

1,30

1,406

1,431

29

1,30

1,400

1,432

30

1,30

1,392

Hệ số K

1.5

1.45
1.4

1.35

1.443
0,001
1.432

1.431
1.432
1.428
1.425
1.406
1.4131.404
1.411 1.412
1.4
1.388
1.3931.3821.391
0,001
1.408
1.395

1.386
1.397 1.394
0,001 1.387
1.392
1.386 1.3791.387
1.362

1.3

Hiện
trạng

1.25
1.2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930

Hình 71. Biểu đồ Hệ số ổn định K theo thời gian.


23
3.3.2.3. Đánh giá và nhận xét
Căn cứ vào kết quả mơ hình bài tốn hiện trạng và giải pháp gia
cố mái bằng Tường chắn và hệ đinh thép + lưới thép, tác giả đưa ra
một số đánh giá như sau:
Vị trí cung sạt trượt mái dốc thượng lưu nhà máy khá phù hợp
với vị trí hiện trạng sạt lở mái dốc ngày 05/11/2017, do vậy kết quả
phân tích, tính tốn thấm, bốc hơi, ổn định mái dốc là phù hợp và có
thể sử dụng để lựa chọn các biện pháp cơng trình bảo vệ mái dốc
thượng lưu nhà máy thủy điện Đăk Pring.

Giải pháp gia cố mái bằng tường chắn dưới chân mái dốc và hệ
đinh thép + lưới thép gia cố bề mặt mái dốc cơ bản đã đáp ứng được
yêu cầu về hệ số ổn định K trong điều kiện 3 ngày mưa lớn nhất xuất
hiện từ 4-6/11/2017 (trong đó có lượng mưa ngày 5/11/2017 đã từng

C
C
R
UT.L

gây ra hiện tượng sạt lở mái trước đó). Các giá trị về hệ số ổn định có
sự gia tăng đáng kể [K]GC 5/11 = 1.307 > [K]HT 5/11 = 1.230 , đồng

D

thời đảm bảo lớn hơn trị số [K]cp = 1.3 của cơng trình.

Như vậy, có thể nhận định rằng, giải pháp gia cố mái bằng
phương pháp Tường chắn và hệ đinh thép + lưới thép áp dụng cho
cơng trình NMTĐ Đăk Pring đã phát huy hiệu quả, đảo bảo điều kiện
về thấm và ổn định qua việc mô phỏng, đánh giá, phân tích bài tốn
bằng mơ đun VADOSE/W và SLOPE/W.
Với giải pháp này, mái dốc thượng lưu nhà máy sẽ phát triển cây
xanh, thảm thực vật che phủ bề mặt, ... đảm bảo ổn định lâu dài, thân
thiện với môi trường. Cơng trình Nhà máy thủy điện Đăk Pring đảm
bảo an toàn vận hành phát điện trong các mùa mưa bão tại khu vực
miền núi.