(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định đập vật liệu địa phương trong quá trình thi công áp dụng cho miền Trung Việt Nam

LỜI CẢM ƠN
Luận văn "Nghiên cứu ổn định đập vật liệu địa phương trong q
trình thi cơng áp dụng cho miền Trung Việt Nam" được hoàn thành nhờ sự
giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia
đình.
Có được thành quả này là nhờ sự truyền thụ kiến thức của các thầy
giáo, cô giáo trực tiếp giảng dạy và công tác tại Trường Đại học Thủy lợi...
trong suốt thời gian tác giả học tập tại trường. Tác giả xin chân thành cảm
ơn sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong Trường Đại học Thủy lợi
trong thời gian học tập tại đây.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo – PGS.TS. Nguyễn
Quang Hùng, các thầy giáo, cô giáo trong bộ mơn Địa kỹ thuật cơng trình
Trường Đại học Thủy Lợi đã tận tình hướng dẫn và cung cấp các tài liệu cần
thiết cho luận văn này.
Hà nội, ngày

tháng

Trần Xuân Hiệp

năm2014


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số
liệu trích dẫn là trung thực. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa
từng được người nào công bố trong bất kỳ công trình nào khác./.
Hà nội, ngày tháng

năm2014

Trần Xuân Hiệp


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.........................................................................................................1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI..............................................................1
2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI.........................................................................2
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI....................2
4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.....................................................3
CHƯƠNG I.....................................................................................................4
TỔNG QUAN VỀTÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA
PHƯƠNG Ở VIỆT NAM VÀ VÙNG DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG...........4
1.1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA
PHƯƠNG Ở VIỆT NAM VÀ VÙNG DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG VIỆT
NAM...............................................................................................................4
1.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Ở MIỀN TRUNG VIỆT NAM7
1.2.1. Đặc điểm tự nhiên miền Trung Việt Nam.............................................7
1.2.2. Tình hình lũ lụt ở miền Trung...............................................................8
1.3. ĐẶC ĐIỂM ĐẮP ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở VIỆT NAM NÓI
CHUNG VÀ Ở MIỀN TRUNG VIỆT NAM NÓI RIÊNG............................9
1.3.1. Đặc điểm chung của đập vật liệu địa phương.......................................9
1.3.2. Sự cố gây hư hỏng đập vật liệu địa phương........................................13
CHƯƠNG 2...................................................................................................15
CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH ĐẬP VẬT LIỆU............15
ĐỊA PHƯƠNG TRONG QUÁ TRÌNH THI CƠNG....................................15
2.1. NGUN LÝ CƠ BẢN CỦA PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT TỔNG VÀ
ỨNG SUẤT HIỆU QUẢ..............................................................................15
2.2. PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA LÝ THUYẾT CỐ KẾT THẤM 1
CHIỀU VÀ 2 CHIỀU............................................................................16
2.2.1. Phương trình cơ bản của lý thuyết cố kết thấm 1 chiều......................16

2.2.2. Phương trình cơ bản của lý thuyết cố kết thấm 2 chiều......................16
2.2.3. Giải bài toán cố kết thấm và lựa chọn phương pháp dùng trong nghiên
cứu.......................................................................................................16
2.2.4. Lý thuyết về phương pháp tính ổn định mái dốc của đê đập đất........21
2.3. TRƯỜNG ỨNG SUẤT HIỆU QUẢ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC
KẼ RỖNG TỚI SỨC CHỊU TẢI CỦA CỐT ĐẤT...............................26
2.4. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC NƯỚC KẼ RỖNG
TỚI ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG
TRONG Q TRÌNH THI CƠNG.......................................................27
2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG..........................................................................28
CHƯƠNG 3...................................................................................................29
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC NƯỚC KẼ RỖNG............29
TỚI AN TOÀN ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG TRONG........................29
Q TRÌNH THI CƠNG.............................................................................29
3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ........................................................................................29
3.2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC NƯỚC KẼ RỖNG TỚI
ỔN ĐỊNH ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG TRONG Q TRÌNH
THI CƠNG.............................................................................................29
3.2.1. Hình dạng mặt cắt tính tốn:...............................................................29
3.2.2. Các chỉ tiêu cơ lý của đập vật liệu địa phương:..................................30
3.2.3. Tính tốn tải trọng...............................................................................31
3.2.4. Tính tốn áp lực nước kẽ rỗng và ổn định đập:...................................31
3.2.5. Tính tốn ảnh hưởng áp lực nước kẽ rỗng đến ổn định mái đập:.......55
3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG..........................................................................59
CHƯƠNG 4...................................................................................................61
ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CHO HỒ CHỨA NƯỚC KHE GIAO HUYỆN
THẠCH HÀ- TỈNH HÀ TĨNH.....................................................................61

4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH...........................................61
4.1.1. Quy mơ cơng trình...............................................................................61
4.1.2. Đặc điểm địa chất thủy văn và địa chất cơng trình.............................62
4.1.3. Khí tượng và thủy văn cơng trình.......................................................63
4.2. NGHIÊN CỨU TRƯỜNG ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG VÀ ỔN ĐỊNH
CỤC BỘ, ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ ĐẬP ĐẤT CỦA HỒ CHỨA NƯỚC
KHE GIAO HUYỆN THẠCH HÀ TRONG Q TRÌNH THI CƠNG
65
4.2.1. Tính toán ứng suất biến dạng và ổn định đập đất hồ chứa nước Khe
Giao trong q trình thi cơng:.......................................................................65
4.2.2 Tính toán ổn định mái đập đất của hồ chứa nước Khe Giao trong q
trình thi cơng.................................................................................................71
4.2.3 Tính tốn ổn định mái đập đất của hồ chứa nước Khe Giao trong q
trình vận hành tích nước................................................................................76
4.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG..........................................................................78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................79
I. KẾT LUẬN................................................................................................79
II. NHỮNG TỒN TẠI VÀ HẠN CHẾ.........................................................81
III. KIẾN NGHỊ............................................................................................82


MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Thống kê một số đập đất, đập đá lớn ở Việt Nam..........................5
Bảng 2.1 : Các trường hợp tính tốn.............................................................24
Bảng 3.1 : Thơng số cơ bản các mặt cắt tính tốn........................................30
Bảng 3.2 : Các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập và nền...................................30
Bảng 3.3 : Các trường hợp tính tốn.............................................................33
Bảng 3.4 : Kết quả tính tốn ổn định mái đập sau mỗi đợt thi cơng.............58
Bảng 4.1 : Các chỉ tiêu thiết kế cơng trình....................................................61

Bảng 4.2: Bảng chỉ tiêu cơ lý các lớp đất.....................................................63
Bảng 4.3: Kết quả tính tốn hệ số ổn định trong q trình thi công............74
Bảng 4.4: Biểu đồ quan hệ giữa hệ số an toàn và thời gian lên đập.............75
Bảng 4.5: Bảng so sánh hệ số ổn định khi tích nước....................................78


DANH MỤC HÌNH VẼ


8
MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Việt Nam là một đất nước có tỷ lệ hồ chứa nước được xây dựng bằng
đập đất chiếm một tỷ lệ khá cao. Cho đến hiện nay, theo tài liệu thống kế của
hôi đập cao thế giới ICOD, số lượng đập đất chiếm tới hớn 80% số lượng đập
hiện có ở Việt Nam. Trong những năm vừa qua cũng như trong những năm
tới đây, Việt Nam xây dựng hàng loạt đập đất cao trên 20 m và cá biệt có
những đập cao tới hơn 50 m như đập Tả Trạch….Khối lượng đất đá được
dùng đến hàng triệu m3. Không những thế nghiên cứu tốc độ đắp đập, đặc
biệt là các đập có chứa hàm lượng sét cao đang là một vấn đề thời sự ở nước
ta cũng như trên thế giới. Quá trình chất tải ảnh hưởng đến tình hình chịu tải
của đập trong thời gian thi công cũng như trong thời gian vận hành ban đầu.
Điều này đã được thể hiện ở những vấn đề còn tồn tại trong phạm vi nghiên
cứu an tồn hồ chứa như: một số đập có biểu hiện thấm bất lợi thậm trí dẫn
đến hư hỏng như đập Suối Trầu, Am Chúa và gần đây nhất là đập Dầu
Tiếng… Nguyên nhân ở đây chủ yếu là do trong q trình thi cơng chưa xét
đến tốc độ đắp đập một cách kĩ lưỡng. Một vấn đề lớn nữa ở đây đề cập đến
mặt cắt lịng sơng lúc chặn dịng dẫn đến tốc độ thi cơng cao , áp lực nước lỗ
rỗng chưa kịp tiêu tán hết ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của cốt đất , vấn
đề này có ảnh hưởng như thế nào đến sự an tồn của đập trong q trình thi

cơng cũng như trong q trình vận hành.
Tốc độ đắp đập đất cũng có ảnh hưởng rất nhiều đến chỉ tiêu kinh tế của
dự án. Trong thực tế , lựa chọn được tốc độ thi công và phân đợt thi công là
một vấn đề đặt ra cho các nhà hoạch định cũng như đối với bản thân những
người xây dựng.
Hiện nay trong các tiêu chuẩn thiết kế đập đất cũng như thi công đập đất
cũng mới chỉ quy định phải tính tốn tốc độ đắp đập nhưng chưa có những


hướng dẫn cụ thế cũng như phụ lục kèm theo tiêu chuẩn hướng dẫn để đảm
bảo chất lượng xây dựng cơng trình.
Hơn thế nữa, việc sử dụng, lựa chọn các thiết bị thi cơng cũng có ảnh
hưởng rất nhiều đến quá trình làm việc cũng như trạng thái của đất. Khi tiến
hành đắp với tốc độ cao cũng tương đồng với việc tải trọng trang thiết bị lớn
gây ra yếu tố bất lợi cho trạng thái làm việc của đất. Trước nay chúng ta mới
chỉ quan tâm đến năng lực trang thiết bị thi công của các nhà thầu để khống
chế thời gian thi cơng. Chính do vậy nên chưa đề cập được đến ảnh hưởng
của tải trọng xe cộ đến trạng thái làm việc của đập trong quá trình thi công
như thế nào.
Xuất phát từ những nội dung kỹ thuật chính trong q trình thi cơng đập
vật liệu địa phương, luận văn tập trung chủ yếu đi sâu nghiên cứu vào quá
trình phân tán áp lực nước lỗ rỗng trong q trình thi cơng của đập ảnh hưởng
như thế nào đến an toàn ổn định đập vật liệu địa phương.
2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
- Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của yếu tố: tải trọng do điều kiện thi công,
tốc độ tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng đến an toàn ổn định đập vật liệu địa
phương.
- Đưa ra các kiến nghị về nâng cao an toàn đập vật liệu địa phương trong quá
trình chất tải lên đập.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Đối tượng nghiên cứu của đề tài
Đập vật liệu địa phương.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Trong khuôn khổ thời gian có hạn, đề tài sẽ tập trung nghiên cứu đắp đập
đất cho hồ chứa nước Khe Giao huyện Thạch Hà tỉnh Hà Tĩnh trong q trình
thi cơng gia tải qua tính tốn kiểm tra, đưa ra giải pháp đảm bảo ổn định an


tồn cơng trình.
4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp phân tích, đánh giá: Thu thập và tổng hợp các tài liệu đã có
trong khu vực miền Trung Việt Nam nghiên cứu: như điều kiện về địa hình,
địa mạo, địa tầng, tính chất vật lý cơ học của các tầng đất đá dưới nền và
thân đập. Tiếp cận với lý thuyết phần tử hữu hạn để phân tích và giải quyết
bài toán về áp lực nước lỗ rỗng. Ứng dụng phần mềm Geoslope2004 tính
tốn.
- Tổng hợp đánh giá xây dựng các quan hệ để thay đổi các điều kiện biên,
các giả thiết điều kiện làm việc của các cơng trình đập đất để tìm ra các quy
luật và điều kiện sử dụng khi thiết kế và thi công.


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA
PHƯƠNG Ở VIỆT NAM VÀ VÙNG DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA
PHƯƠNG Ở VIỆT NAM VÀ VÙNG DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG
VIỆT NAM
Theo thống kê của Bộ NN&PTNT năm 2002 cả nước ta đã có 1.967 hồ
(dung tích mỗi hồ trên 2.105 m3). Trong đó có 10 hồ thủy điện có tổng dung
tích 19 tỷ m3 cịn lại là 1957 hồ thủy nơng với dung tích 5,842 tỷ m3. Nếu chỉ

tính các hồ có dung tích từ 1 triệu m3 nước trở lên thì hiện nay có 587 hồ có
nhiệm vụ tưới là chính.
Các hồ chứa phân bố khơng đều trên phạm vi toàn quốc. Trong số 63
tỉnh thành nước ta có 41 tỉnh thành có hồ chứa nước (xem hình 1.1). Các hồ
này được đầu tư xây dựng không đều trong từng thời kỳ phát triển của đất
nước.
Tính từ năm 1960 trở về trước khu vực miền Bắc và miền Trung xây
dựng khoảng 6%. Từ năm 1960 đến năm 1975 xây dựng được khoảng 44%.
Từ năm 1975 đến nay xây dựng khoảng 50%.


Hình 1.1: Biểu đồ phân bố hồ chứa nước trên tồn quốc
Ở nước ta đập vật liệu địa phương đóng vai trò chủ yếu, đập vật liệu địa
phương tương đối đa dạng, đập đất được đắp bằng các loại đất khác nhau: Đất
pha tàn tích sườn đồi, đất Bazan, đất ven biển miền Trung. Phần lớn các đập ở
miền Bắc và miền Trung được xây dựng theo hình thức đập đất đồng chất
hoặc nhiều khối (xem thống kê ở bảng 1.1) :
Bảng 1.1: Thống kê một số đập đất, đập đá lớn ở Việt Nam
TT Tên hồ Tỉnh Loại Đập
1 Suối Hai
Hà Tây Đ
ất
2 Đa Nhim Lâ
m Đồng Đ
ất
3 Suối Hai
Hà Tây Đ
ất
4 Thượng Tuy Hà Tĩnh Đất
25,00

Hmax

Năm hoàn

(m)

thành

29,00
38,00
29,00
1964

1964
1963
1964


TT Tên hồ Tỉnh Loại Đập

Hmax

Năm hoàn

(m)

thành

5
6C
7

Thác Bà

Yên Bái
Đá
ẩm Ly Quảng Bình Đ

45,00

Tà Keo Lạng Sơn Đ

8 Cấm Sơn Bắc Giang Đất

1964(XD)

ất

30,00

1965

ất

35,00

1972

41,50

1974

9 Vực Trống Hà Tĩnh Đất
22,80
10 Đồng Mơ
Hà Tây Đ
ất

1974
21,00

1974

11

Tiên Lang Quảng Bình Đ

ất

32,30

1978

12

Pa Khoang

Lai Châu Đ

ất

26,00

1978

13

Hịa Bình

Hịa Bình Đất/đá

14 n Mỹ

Thanh Hố Đất

15n LậpQuảng Ninh

1980

Đất/Đá40,00

17 Núi Một Bình Định Đất

ất

19 Phú NinhQuảng Nam Đất
Thái Đ

21 Xạ Hương Vĩnh Phúc Đ

1980

1980

29,00

1981

40,00

1982

ất

27,00

1982

ất

42,00

1982

Thanh Hoá Đất

23 Quất Động Quảng Ninh Đất

1980
23,00

32,50

18 Liệt Sơn Quảng Ngãi Đất

20 Núi C ốc

1978(XD)

25,00

16 Vĩnh Trinh Quảng Nam Đ

22 Sông Mực

128,00

33,40
22,60

1983
1983

24 Xạ Hương Vĩnh Phúc Đ

ất

41,00

1984

25 Hoà Trung Đà Nẵng Đ

ất

26,00

1984

26 Hội Sơn Bình Định Đ

ất

29,00

1985

27 Dầu Tiếng
28 Biển Hồ

Tây Ninh Đất
Gia Lai Đất

29 Núi Một Bình Định Đ
30 Vực Trịn Quảng Bình Đ

28,00
21,00

ất
ất

31 Tuyền Lâm Lâm Đồng Đất
32,00
32 Đá Bàn
Khánh Hoà Đất
42,50

1985
1985
30,00

1986

29,00

1986

1987
1988


TT Tên hồ Tỉnh Loại Đập

Hmax

Năm hoàn

(m)

33 K
ẻ
G
ỗ

thành
Hà 37,
Tĩ 40
nh
Đ
ất

34 K
he
Tâ
n
Q
uả
ng
N
a
m
Đ

22,
t 40
21,
25,2
00

1
9
8
8
1
9
8
9

1990 1
9
8
9

35 Ki
nh
M
ôn
Q
uả
ng
Tr
ị
Đ
36 K
he
C
hè
Q
uả

ng
Ni
nh
Đ
ất
37 P
h
ú
X

u
â
n

P
h
ú


Y
ê
n

Đất
23,7
0

38 S
ơ
n

g

19
96
ất
2
6
,
8
0

R
á
c

1 9
9 7
42 Gị
mi
ếu
Th
ái
ng
uy
ên
Đấ
t
30,
00
19

99

1
9
9
6

H
à
T
ĩ
n
h

43 C
à
G
i
â
y
N
i
n
h

Đ
39 Th
uậ
n
Ni

nh
Bì
nh
Đị
nh
Đ

ấ
t
2
9
,
2
0
ấ
t
2
5
,
0
0

40 Đ
ồn
g
Ng
hệ
Đà
Nẵ
ng

Đ
41 Sơng
Quao
Bình
Thuậ

n
Đấ
t

1
9
9
6
1
9
9
6

t
h
u
ậ
n
Đ
44

40,0
0

45

P
h
ú
Y
ê
n

ấ
t

2
0
0
0

5
0
,
0
0

Đ
46 Easoupe
Đăk Lắc
Đất
27,00
2005
47 S

ô
n
199 g
9
S
ắt
N
in
h
th
u
ậ
n
Đ
ất

29,
00

2
0
0
7

48 Sông
SàoNghệ
An Đ
ất30,00
Đang XD
ất 199 49 Hà Động

36 9
Quảng
,0
Ninh Đ
0
ất
30,00 Đang
XD
50 Tả Trạch
T.T. Huế
Đất
56,00 Đang
XD


51 Hoa Sơn
Hòa Đất
Đang XD

Khánh
29,00

52 Khe Giao Hà Tĩnh Đ
ất20,00 Đang XD
1.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG
THỦY VĂN Ở MIỀN
TRUNG VIỆT
NAM
1.2.1. Đặc điểm tự nhiên
miền Trung Việt

Nam
Miền

Trung

Việt

Nam (Trung Bộ) có phía
Bắc giáp khu vực đồng
bằng

Sơng

Hồng

và

Trung du miền núi vùng
Bắc Bộ; phía Nam giáp
các

tỉnh

Bình

Phước,

Đồng Nai và Bà Rịa-Vũng
Tàu vùng Nam Bộ; phía
Đơng giáp Biển Đơng;

phía Tây giáp 2 nước Lào
và Campuchia. Dải đất
miền


Trung được bao bọc bởi những dãy núi chạy dọc bờ phía Tây và sườn bờ biển
phía Đơng, vùng có chiều ngang theo hướng Đông - Tây hẹp nhất Việt Nam
(khoảng 50 km) và nằm trên địa bàn tỉnh Quảng Bình.
Địa hình miền Bắc Trung Bộ bao gồm các dãy núi phía Tây. Nơi giáp
Lào có độ cao trung bình và thấp. Riêng miền núi phía Tây tỉnh Thanh Hố có
độ cao từ 1000 - 1500m. Khu vực miền núi Nghệ An - Hà Tĩnh là đầu nguồn
của dãy Trường Sơn có địa hình rất hiểm trở, phần lớn các núi cao nằm rải rác
ở đây. Các miền đồng bằng có tổng diện tích khoảng 6.200km2, trong đó
đồng bằng Thanh Hố do nguồn phù sa từ sơng Mã và sơng Chu bồi đắp,
chiếm gần một nửa diện tích và là đồng bằng rộng nhất của Trung Bộ.
Xét chung, địa hình Trung Bộ có độ cao thấp dần từ khu vực miền núi
xuống đồi gị trung du, xi xuống các đồng bằng phía trong dải cồn cát ven
biển rồi ra đến các đảo ven bờ.
1.2.2. Tình hình lũ lụt ở miền Trung
Miền Trung là vùng có lượng mưa nhiều nhất ở Việt Nam với lượng
mưa trung bình năm vượt trên 2.600mm, có nơi lên đến 4.000mm.
Hàng năm có từ 200 - 220 ngày mưa ở các vùng núi, 150 - 170 ngày
mưa ở khu vực đồng bằng duyên hải. Vào mùa mưa, mỗi tháng có 16 - 24
ngày mưa. Những đợt mưa kéo dài nhiều ngày trên diện rộng thường gây ra lũ
lụt lớn.
Với lượng mưa chiếm 68 - 75% lượng mưa trong năm, sẽ phát sinh lũ lụt
lớn và gây thiệt hại sản xuất, tài sản, tính mạng cư dân, tác động tiêu cực đến
môi trường sinh thái. Ngược lại, trong mùa ít mưa thì nước lại khơng đủ cung
cấp cho sinh hoạt và sản xuất của một số địa phương trong vùng.
Mùa mưa lữ ở Bắc Trung Bộ thường xảy ra từ tháng 7 đến tháng 10,

những trận lũ miền Trung vào các năm như là: 1952, 1964, 1980, 1983, 1990,
1996, 1998, 1999, 2001, 2003, ... Có lúc xảy ra lũ chồng lên lũ như các đợt lũ
tháng 10, 11 năm 2010.


Chế độ gió mùa gió mùa thổi theo hướng Đơng Bắc mang theo hơi nước
từ biển vào nên toàn khu vực chịu ảnh hưởng của thời tiết lạnh kèm theo mưa.
Đây là điểm khác biệt với thời tiết khô hanh vào mùa Đơng vùng Bắc Bộ.
Đến mùa Hè khơng cịn hơi nước từ biển vào nhưng có thêm gió mùa Tây
Nam (cịn gọi là gió Lào) thổi ngược lên gây nên thời tiết khơ nóng, vào thời
điểm này nhiệt độ ngày có thể lên tới trên 40độC, trong khi đó độ ẩm khơng
khí lại rất thấp.
1.3. ĐẶC ĐIỂM ĐẮP ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Ở VIỆT NAM
NÓI CHUNG VÀ Ở MIỀN TRUNG VIỆT NAM NÓI RIÊNG
1.3.1. Đặc điểm chung của đập vật liệu địa phương
Đập đất là một cơng trình dâng nước phổ biến. Nó thường có mặt ở các
hệ thống đầu mối thuỷ lợi - thuỷ điện với chức năng tạo ra hồ chứa để điều
tiết chế độ dòng chảy tự nhiên của sông suối phục vụ các mục đích khác nhau
như phát điện, chống lũ, cấp nước tưới, v.v…Miền trung tập trung nhiều đập
với hình thức vật liệu địa phương như Sông Rác (Hà Tĩnh), sông Sào (Nghệ
An), Khe Giao (Hà Tĩnh), Khe Tân ( Quảng Nam), Kinh Mơn (Quảng Trị),
Vực Trịn ( Quảng Bình ).....
Tính chất của các loại đất dùng để đắp đập ở vùng này đã được nhiều tác
giả đi sâu nghiên cứu (1-6) và đã tổng hợp được nhiều đặc điểm địa chất
cơng trình của các loại đất thường dùng để đắp đập ở khu vực này.
Theo kết quả nghiên cứu của GSTS Nguyễn Văn Thơ (7,8), TS Lê
Quang Thế (9) thì đất thường gặp ở đây có thể chia thành 6 nhóm chính bao
gồm :
Nhóm 1: Các trầm tích sơng cổ và trẻ (aQ) : phân bố ở các thung lũng
sông lớn – nhỏ như sơng Pơcơ, Sơng ba…

Nhóm 2; Sườn tàn tích (edQ) và tàn tích (eQ) trên đá Bazan trẻ (BQII-IV)
Nhóm 3: Sườn tàn tích (edQ) và tàn tích (eQ) trên đá bazan cổ (BN2Q1)


Nhóm 4: Sườn tàn tích (edQ) và tàn tích (eQ) trên đá phun trào (Đaxits,
andnzit, Riolit, j3-k1)
Nhóm 5 : Đất sườn tàn tích (edQ) và tàn tích (eQ) trên đá tích lục
nguyên sét bột kết, cát kết j1-2
Đối với vật liệu nhóm 1 thành phần chính chủ yếu là bùn sét, bùn á sét
có chỉ tiêu cơ lý thấp hoặc cát rời có hệ số thấm lớn. Vật liệu nhóm này khơng
dùng để đắp thân đập.
Nhóm thứ 2 đất lẫn đá phong hóa. Do thời gian phong hóa chưa đủ nên
lớp này thường là sét pha lẫn dăm, cục đá gốc độ cứng chắc không đều. Hàm
lượng hạt sét trong khoảng 19.4-39.5%.
Nhóm thứ 3 chủ yếu là đất sét với hàm lượng sét chủ yếu dao động trong
khoảng 30 – 48%, có hệ số thấm trong khoảng 10-4-10-5 cm/s
Nhóm thứ 4 có hàm lượng sét tương đối cao 43.5-50.7%, hệ số thấm
trong khoảng 10-4-10-5 cm/s.
Nhóm thứ 5 chủ yếu là đất sét với hàm lượng sét trong khoảng 30-54%,
hệ số thấm trong khoảng 10-5-10-6 cm/s
Nhóm thứ 6 chủ yếu là đất sét với hàm lượng sét trong khoảng 30-50%,
hệ số thấm trong khoảng 10-5-10-6 cm/s.
Trong thực tế đắp đập ở một số đập cho thấy việc sử dụng sử dụng đất
đắp đập đối với miền trung và tây nguyên được sử dụng chủ yếu là Đất sườn
tàn tích – tàn tích trên nền bzan cổ (nhóm 3): Khối lượng tồn tại nhiều, gần
các vị trí xây dựng đập. Loại đất này có đặc điểm tuy dung trọng khơng lớn
lắm nhưng có sức chống cắt cao, chống thấm tốt nên đã có nhiều cơng trình
đất đắp sử dụng hiệu quả loại đất này và đặc biệt là các đập đắp ở Tây
Nguyên, thủy điện Thác Mơ, Vĩnh Sơn… (9).
Ngoài ra Miền Trung có các tính chất cơ lý đặc biệt: Tính lún ướt, tính

trương nở, tính co ngót khi khơ và tính tan rã. Các tính chất này được thí


nghiệm và xác định mứcđộ ảnh hưởng tới đặc tính độ bền của đất.
- Tính trương nở: Là sự tăng thể tích của đất trong q trình ướt nước. Sự
trương nở được tạo nên chủ yếu do hình thành nước liên kết yếu ở trong
đất, làm giảm lực dính giữa các hạt đất, phân ly chúng và gây sự tăng thể tích.
Qua kết quả nghiên cứu cho thấy tính chất trương nở phụ thuộc nhiều
yếu tố như độ ẩm ban đầu, dung trọng chế bị, thành phần hạt.Đất đầm nện có
độ ẩm thấp, thành phần hạt mịn nhiều và chỉ số đầm nện K cao thì hệ số
trương nở sẽ lớn. Khi tăng độ ẩm cho đất thì hệ số trương nở tăng lên, đồng
thời đặc trưng cơ học thay đổi, lực dính và góc ma sát trong đều giảm, so sánh
đất ở trạng thái độ ẩm đầm nện và độ ẩm bão hịa thì các chỉ tiêu cơ học này
giảm 50%.
- Tính tan rã: Tan rã là hiện tượng vật lý khi ngâm đất trong nước thì thành
phần hạ sét của đất tan rã ra trong nước dưới dạng thể keo. Tính tan rã của đất
biểu thị khả năng giữ độ bền liên kết giữa các hạt và nhóm hạt của nó khi tiếp
xúc với nước.
Đặc tính này được xem là một trong những nhân tố chính gây ra sự cố
đập ở khu vực Miền Trung. Hiện nay có 5 phương pháp đánh giá và phân loại
mức độ tan ra của đất. Mức độ tan rã phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại đất,
nguồn gốc tạo thành, môi trường nước, dung trọng đầm nện. Nghiên cứu tính
chất tan rã của đất để làm cơ sở cho việc bố trí, sử dụng vật liệu đất đắp đập
đảm bảo an tồn cho cơng trình, đặc biệt là cơng trình khu vực Nam Trung
Bộ.
- Tính lún ướt: Lún ướt là hiện tượng vật lý nước bổ sung vào cốt đất thì
hiện tượng giẩm thể tích khối xảy ra. Việc đánh giá trị số lún ướt của đất dựa
trên cơ sở khái niệm hệ số lún ướt.
Lún ướt là đặc tính cơ lý đặc biệt thứ ba của đất đắp đập vùng Miền
Trung. Đặc điểm lún ướt phụ thuộc vào dung trọng, độ ẩm chế bị và loại đất.

Đất đầm nện ở độ ẩm nhỏ nhiều hơn độ ẩm tối ưu và chỉ số đầm nền nhỏ hơn
0,9 thì đều thuộc nhóm đất lún ướt cao. Nếu chỉ số đầm nền K = 0,95 và độ
ẩm đầm nện nằm trong khoảng trên dưới 2% so với độ ẩm tốt nhất thì khơng
thuộc nhóm lún ướt. Đất đầm nện với độ ẩm cao hơn độ ẩm tốt nhất thì không
bị ảnh hưởng cuả lún ướt.
Hiện tượng lún ướt thường xảy ra sau lần bão hòa đầu tiên của đất hoặc
sau khi đất được bổ sung nước. Quá trình lún ướt thường xảy ra sau quá trình
trương nở tạo nên một trạng thái nghịch, gây biến dạng lớn trong khối đắp
trong thời gian ngắn.Đây là nhân tố khá quan trọng gây ảnh hưởng không nhỏ
tới ổn định khối đắp.Trường hợp này đã bắt gặp tại đập Am Chúa, đập sông
Quao.
Lún ướt xảy ra lớn đối với đất hoàng thổ, lún ướt là tính chất đặc trưng
của hồng thổ và đất dạng hồng thổ. Cũng có tác giả cho rằng “ tính chất lún
ướt chỉ có trong đất hồng thổ và đất dạng hồng thổ” mà loại đất này có
nhiều ở miền Trung.
- Tính co ngót khi độ ẩm giả : Khi độ ẩm khối đắt đắp giảm đi, đất có hiện
tượng co ngót. Điều này bắt gặp tại bề mặt khối đắp khi khơng được bảo vệ.
Đất có tính trương nở khi ướt thì cũng sẽ bị co ngót khi khơ nước. Sự
giảm thể tích đất do kết quả tách nước khi hong khô là do sự giảm độ dày vở
hyđrat của nước liên kết vật lý. Thể tích của các hạt khống trong đất thì
khơng đổi.
Hiện tượng các biệt này xảy ra khi khối đất đã thi công xong, dưới điều
kiện khơ nóng, trên bề mặt khối đắp xuất hiện các khe nứt dăm.Nếu quá trình
trên kéo dài thì khe nứt phát triển sâu. Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng
là do độ ẩm của đất trước khi đầm nện là thấp, cần bổ sung thêm trong khi
đầm. Đất có nhiều thành phần hạt sét thì khả năng có ngót càng lớn. Khả năng
chịu kéo của đất khơng thắng nổi sức kéo của phần co ngót, khe nứt xuất hiện.

Co ngót và trương nở là hai mặt của một vấn đề vì vậy, vấn đề co ngọt
được nghiên cứu và thí nghiệm trên cùng một mẫu với thí nghiệm trương nở.
1.3.2. Sự cố gây hư hỏng đập vật liệu địa phương
Đập đất là hạng mục quan trọng nhất đối với đầu mối cơng trình thủy
lợi. Sự cố về đập đất rất nghiêm trọng và không lường hết được hậu quả.
Những sự cố của đập đất thường do nhiều nguyên nhân. Trong khuôn khổ
luận văn này, tác giả đề cập đến các nguyên nhân do mất ổn định đập đất
trong q trình thi cơng như sau:
- Trong q trình đắp đập xử lý tiếp giáp nền và thân đập không tốt gây nên
thấm mạnh hoặc sủi nước ở nền đập gây mất ổn định.
- Đắp đập khơng bóc hết lớp phong hóa hoặc khơng được dọn dẹp vệ sinh
sạch sẽ để vứt bỏ các tạp chất trước khi đắp đập, đầm nền khơng kỹ.
- Q trình đắp đập chưa đạt đến dung trọng khô so với dung trọng khô thiết
kế, nên đất sau khi đầm vẫn tơi xốp, rời bở.
- Khơng có biện pháp thích hợp để xử lý độ ẩm, do đó độ ẩm đất đắp khơng
đều, chỗ khơ chỗ ẩm, làm cho đất sau khi đắp có chỗ chặt có chỗ vẫn rời
rạc tơi xốp.
- Đầm nện khơng đủ độ chặt yêu cầu do: Lớp dải dày quá quy định, số lần đầm
ít, nên đất sau khi đắp có độ chặt khơng đồng đều, phân lớp, trên mặt thì chặt
phía dưới vẫn cịn tơi xốp khơng đạt độ chặt quy định, hình thành từng lớp
đất yếu nằm ngang trong suốt cả bề mặt lớp đầm.
- Khi trong nền đập có các loại đất mùn hoặc sét ngậm nước mà có thể phát
sinh áp lực kẽ hổng do quá trình tăng tải trọng trong lúc xây dựng đập, làm
giảm sức chống trượt của đất nền thì phải xây dựng hệ thống thốt nước trong
nền đồng thời khơng nên thi công với tốc độ qúa nhanh
Nguyên nhân ở đây chủ yếu là do trong q trình thi cơng chưa xét đến
tốc độ đắp đập một cách kĩ lưỡng. Một vấn đề lớn nữa ở đây đề cập đến mặt

cắt lịng sơng lúc chặn dịng dẫn đến tốc độ thi công cao, áp lực nước lỗ rỗng
chưa kịp tiêu tán hết ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của cốt đất, vấn đề này
có ảnh hưởng như thế nào đến sự an tồn của đập trong q trình thi cơng
cũng như trong q trình vận hành.
Hệ thống hồ đập ở Việt Nam rất phong phú và đa dạng, phân bố không
đồng đều theo vùng miền, ứng với mỗi vùng, miền khác nhau sẽ có các điều
kiện về xây dựng khác nhau, vì vậy việc đảm bảo an tồn đắp đập trong q
trình thi cơng tốc độ cao nhất là yếu tố tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng ảnh hưởng
trực tiếp đến an toàn ổn định đập vật liệu địa phương.


CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH ĐẬP VẬT LIỆU
ĐỊA PHƯƠNG TRONG Q TRÌNH THI CƠNG
2.1. NGUN LÝ CƠ BẢN CỦA PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT TỔNG VÀ
ỨNG SUẤT HIỆU QUẢ
Nguyên lý về ứng suất hiệu quả được Terzaghi đề ra (1936) nhằm giải
thích về hiệu quả tác dụng của ngoại lực đối với sức nén, sự cắt đất bảo hòa
nước. Trước đây một thời kỳ người ta cho rằng sự trượt đất, sự trượt nền làm
đổ cơng trình là do toàn bộ ứng suất tổng gây nên mà không nghĩ rằng sự phát
triển áp lực nước lỗ rỗng trong đất sau khi mưa là nguyên nhân chính. Về sau,
nhiều thí nghiệm chứng tỏ rằng sự phát minh, phát triển áp lực nước lỗ rỗng
trong đất đã làm giảm hiệu quả nén và do đó làm giảm cường độ chống cắt
của đất.
Nguyên lý về ứng suất hiệu quả Terzaghi có nội dụng được thể hiện
bằng phương trình :
σ' σ

u−= (2-1)

Trong đó: σ là ứng suất tổng, u là áp lực lỗ rỗng, Trị số σ và u có thể đo
được bằng thiết bị đó ứng suất tổng và áp lực nước lỗ rỗng (đất bão hịa
nước). Đất khơng bão hịa nước có trị số u tính theo cơng thức:
−=

u− ua

χ

(ua
Trị số σ
'

(2-2)

được gọi là ứng suất hiệu quả.

Từ (2-2) có
σ

un )

σ

='

u+, tức là ứng suất tổng σ là tổng của ứng suất hiệu

quả và áp lức nước lỗ rỗng nên σ có tên gọi là ứng suất tổng. Chính ứng suất
hiệu quả σ ' gây nên sự nén chặt. Các đường nén lún phải được xử lý theo ứng

suất hiệu quả, tức lập quan hệ e - σ ' . Tuy nhiên trong điều kiện nén thốt
nước thì u = 0 nên σ = σ ' . Các biểu đồ σ ' ~ t có được bằng cách lấy biểu đồ tải