Nghiên cứu kích thước hợp lý của chân răng cắt qua tầng thấm mạnh ở nền đập đất

L IC M N
Lu n v n “Nghiên c u kích th
th m m nh

n n đ p đ t” đ

c h p lý c a chân r ng c t qua t ng

c hoàn thành t i Tr

ng

i h c Th y L i.

Tác gi xin bày t l i c m n sâu s c đ n GS.TS Nguy n Chi n đã t n
tình h

ng d n tác gi hoàn thành lu n v n này. Xin chân thành c m n các

gi ng viên Khoa Công trình – Tr

ng

i h c Th y L i, các đ ng nghi p

trong và ngoài ngành đã cung c p các tài li u ph c v cho lu n v n này.
Tác gi xin bày t lòng bi t n đ n Nhà xu t b n, các t ch c, cá nhân
cho phép s d ng tài li u đã công b .
Tác gi xin bày t lòng bi t n đ n các đ ng nghi p, b n bè, gia đình
đã t o m i đi u ki n thu n l i cho tác gi trong q trình th c hi n và hồn
thành lu n v n này.

Trong n i dung c a lu n v n không th tránh kh i nh ng thi t sót. Tác
gi r t mong nh n đ

c nh ng nh n xét và đóng góp c a các nhà chuyên

môn.
Hà N i, ngày

tháng

n m 2014

Tác gi

Ph m Minh Ti n


L I CAM OAN
Tên tôi là Ph m Minh Ti n. Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên
c u c a riêng tôi. Nh ng n i dung và k t qu trình bày trong lu n v n là trung
th c và ch a đ

c ai công b trong b t k cơng trình khoa h c nào.
Tác gi

Ph m Minh Ti n


M CL C
CH

NG 1:

T NG QUAN NGHIÊN C U TH M QUA

1.1. Tình hình xây d ng đ p đ t trên th gi i và

P

T VÀ N N ..... 4

Vi t Nam .................................. 4

1.2. Các gi i pháp ch ng th m cho đ p và n n .......................................................... 8
1.2.1.

i v i k t c u đ p đ ng ch t .......................................................................... 8

1.2.2.

i v i đ p không đ ng ch t: .......................................................................... 8

1.2.3.

p có t

ng lõi m m: ..................................................................................... 9

1.2.4.

p có t

ng nghiêng m m ........................................................................... 10

1.2.5.

p đ t đ ng ch t có chân r ng ..................................................................... 11

1.2.6.

p đ t có t

ng nghiêng và sân ph phía tr

1.2.7.

p đ t có t

ng nghiêng và chân r ng m m: ............................................... 13

1.2.8.

p có màng ch ng th m

1.2.9.

p có t

n n b ng khoan ph t v a xi m ng – bentonie: .. 13

ng ch ng th m c ng:..................................................................... 14

1.3. Tình hình nghiên c u v th m
1.4. Các tr

c m m .................................. 11

đ p đ t và n n .............................................. 15

ng h p m t an toàn v th m

đ p và n n ......................................... 17

1.4.1. Hình thành các hang th m, ng th m trong thân đ p và n n: tr

ng h p s c

đ p Su i Hành[5]..................................................................................................... 17
1.4.2. Th m m nh
tr

ph n ti p giáp v i cơng trình bê tông (tràn, c ng l y n

c):

ng h p s c t i đ p Su i Tr u. ........................................................................... 19

1.4.3. Th m d h

ng, đ

ng bão hào dâng cao h n so v i tính tốn: .................... 20

1.4.4. Th m m nh qua n n: ...................................................................................... 21
1.5. Gi i h n ph m vi nghiên c u ............................................................................. 21
CH
T

NG 2:

PH

NG PHÁP GI I BÀI TOÁN TH M QUA

P

T CÓ

NG R NG C T QUA T NG TH M M NH ....................................................... 22
2.1. T ng quát.............................................................................................................. 22
2.1.1. Các đi u ki n và s đ b trí đ p đ ng ch t có t

ng t

ng r ng ................. 22

2.1.2. Các u c u tính tốn th m cho bài tốn đ p có t

ng t

ng r ng................ 23

2.1.3. Các ph

ng t

ng r ng ............... 23

ng pháp gi i bài tốn th m qua đ p có t


2.2. Ph

ng pháp bi n đ i t

2.2.2. Xác đ nh b r ng t

ng đ
ng t

ng [9](c a Nguy n Xuân Tr

ng) ............. 23

ng r ng................................................................ 24

2.2.3. Tính l u l

ng th m: ...................................................................................... 26

2.2.4. Xác đ nh đ

ng bão hịa ................................................................................. 27

2.3. Tính tốn th m b ng ph
2.3.1. C s c a ph

ng pháp ph n t h u h n ..................................... 30

ng pháp [3] ............................................................................ 30

2.3.2. L a ch n ph n m m tính tốn ........................................................................ 39
2.4. K t lu n Ch
CH

NG 3:

ng 2............................................................................................... 40

XÁC

NH KÍCH TH
N N

QUA T NG TH M M NH

C H P LÝ C A T
P

NG R NG C T

T ............................................................. 42

3.1. Gi i h n các đ i l

ng nghiên c u .................................................................... 42

3.2. Tính th m cho tr

ng h p đi n hình ................................................................ 42

3.2.1. Mơ hình tính tốn. .......................................................................................... 42
3.2.2. Phân tích l a ch n ph

ng pháp tính tốn ..................................................... 43

3.3. Xác đ nh b r ng h p lý c a t

ng r ng khi các s li u đ u vào thay đ i..... 43

3.3.1. Trình t tính tốn xác đ nh b r ng h p lý c a t

ng r ng. ........................... 43

3.3.2. Các k t qu tính tốn. ..................................................................................... 44
3.3.3. Phân tích nh h
3.4. K t lu n ch
CH

NG 4:

ng c a các y u t đ n chi u r ng yêu c u c a t

ng r ng:67

ng 3: .............................................................................................. 68

NG D NG TÍNH TỐN CHO

P TH

NG TRÍ ..................... 70

4.1. Gi i thi u cơng trình. .......................................................................................... 70
4.2. Các kích th

c c b n c a đ p: ......................................................................... 70

4.3. Xác đ nh các thông s c a t
4.3.1. Xác đ nh v trí h p lý c a t
4.3.2. Xác đ nh b r ng t

ng r ng:............................................................ 71

ng r ng .......................................................................... 71

4.4. Tính tốn th m v i b r ng t
4.4.1. Tính theo ph

ng r ng ............................................................... 71

ng r ng đã ch n.............................................. 72

ng pháp thu l c: ................................................................... 72


4.4.2. Tính theo ph

ng pháp s : ............................................................................. 74

4.4.3. Nh n xét k t qu tính tốn: ............................................................................. 75
4.5. Nh ng v n đ c n chú ý trong thi công t
4.6. K t lu n ch

ng r ng:........................................ 75

ng 4 ................................................................................................ 76


DANH M C B NG BI U
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B

B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B

ng 1.1:
ng 1.2:
ng 3.1:
ng 3.2:
ng 3.3:
ng 3.4:
ng 3.5:
ng 3.6:
ng 3.7:
ng 3.8:
ng 3.9:
ng 3.10:

ng 3.11:
ng 3.12:
ng 3.13:
ng 3.14:
ng 3.15:
ng 3.16:
ng 3.17:
ng 3.18:
ng 3.19:
ng 3.20:
ng 3.21:
ng 3.22:
ng 3.23:
ng 4.1:
ng 4.2:

Các đ p đ t có chi u cao l n trên th gi i ........................................................ 4
M t s đ p đ t l n t i Vi t Nam ...................................................................... 6
Tr s
ng v i lo i đ t và c p cơng trình[10] ......................................... 43
B ng tính ng v i tr ng h p T=4,5m; k d = 5.10-5 (cm/s) ............................ 44
B ng tính ng v i tr ng h p T=4,5m; k d = 1.10-4 (cm/s) ............................ 45
B ng tính ng v i tr ng h p T=4,5m; k d = 1.10-5 (cm/s) ............................ 46
K t qu tính th y l c khi chi u cao đ p thay đ i. .......................................... 48
K t qu tính tốn xác đ nh chi u r ng đáy t ng r ng = . ........................... 48
Tr ng h p 1: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 100 .............................................. 49
Tr ng h p 2: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 80: ............................................... 50
Tr ng h p 3: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 60: ............................................... 51
Tr ng h p 4: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 40: ............................................... 52
Tr ng h p 5: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 30: ............................................... 53

Tr ng h p 6: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 20: ............................................... 54
Tr ng h p 7: T = 3,5m; k d = 5.10-5 (cm/s);
= 18; 17: ......................... 55
-5
Tr ng h p 8: T=3,5; 4,5(m); k d = 5.10 (cm/s); knkd = 16: ....................... 56
Tr ng h p 9: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 15: ............................................... 57
Tr ng h p 10: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 14: ............................................. 58
Tr ng h p 11: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 13: ............................................. 59
Tr ng h p 12: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 12: ............................................. 60
Tr ng h p 13: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 11: ............................................. 61
Tr ng h p 14: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 10: ............................................. 62
Tr ng h p 15: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 9: ............................................... 63
Tr ng h p 16: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 8: ............................................... 64
Tr ng h p 17: k d = 5.10-5 (cm/s); knkd = 7: ............................................... 65
B ng tính giá tr chi u r ng đáy t ng r ng ................................................... 71
B ng tính l u l ng th m đ p Th ng Trí theo ph ng pháp thu l c ........ 72
30T


DANH M C HÌNH NH
Hình 1.1:
Hình 1.2:
Hình 1.3:
Hình 1.4:
Hình 1.5:
Hình 1.6:
Hình 1.7:
Hình 1.8:
Hình 1.9:
Hình 1.10:

Hình 1.11:
Hình 2.1:
Hình 2.2:
Hình 2.3:
Hình 2.4:
Hình 2.5:
Hình 2.6:
Hình 3.1:
Hình 3.2:
Hình 3.3:
Hình 3.4:
Hình 3.5:
Hình 3.6:
Hình 3.7:
Hình 3.8:
Hình 3.9:
Hình 3.10:
Hình 3.11:
Hình 3.12:
Hình 3.13:
Hình 3.14:
Hình 3.15:
Hình 3.16:
Hình 3.17:
Hình 3.18:
Hình 3.19:
Hình 3.20:

p đ t đ ng ch t ............................................................................................... 8
S đ b trí đ t đ p trong thân đ p ..................................................................... 8

p có t ng lõi m m......................................................................................... 9
p có t ng nghiêng m m (đ t sét) ................................................................ 10
p đ t đ ng ch t có chân r ng ........................................................................ 11
p đ t có t ng nghiêng sân ph m m ........................................................... 12
p đ t có t ng nghiêng chân r ng m m. ...................................................... 13
p đ t có màng ch ng th m b ng khoan ph t v a xi m ng - bentonite............... 13
p có t ng ch ng th m b ng c thép ........................................................... 14
p có t ng lõi k t h p c (thép ho c bê tơng).............................................. 15
p có t ng nghiêng k t h p c ch ng th m ................................................. 15
S đ tính tốn đ p đ ng ch t xây trên n n th m n c m nh .......................... 24
Bi u đ xác đ nh tr s
.................................................................................. 25
S đ xác đ nh v trí đ ng bão hịa ................................................................. 28
th xác đ nh v trí đi m B[9] ........................................................................ 29
S đ đi u ki n biên tính toán th m qua đ p đ t. ............................................. 32
Ph n t tam giác ph ng. .................................................................................... 33
S đ tính đi n hình .......................................................................................... 42
S đ tính tr ng h p H đ = 25m. ..................................................................... 47
S đ tính tr ng h p H đ = 20m. ..................................................................... 47
S đ tính tr ng h p H đ = 18m. ..................................................................... 48
Bi u đ quan h Gradient th m và khi H đ thay đ i ...................................... 49
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 1 .......................................... 50
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 2 .......................................... 51
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 3 .......................................... 52
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 4 .......................................... 53
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 5 .......................................... 54
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 6 .......................................... 55
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 7 .......................................... 56
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 8 .................................................. 57
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 9 .......................................... 58

Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 10 ........................................ 59
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 11 ................................................ 60
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 12 ........................................ 61
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 13 ........................................ 62
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 14 ........................................ 63
Bi u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 15 ........................................ 64
30T


Hình 3.21:
Hình 3.22:
Hình 3.23:
Hình 4.1:
Hình 4.2:
Hình 4.3:
Hình 4.4:

u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 16 ........................................ 65
u đ quan h Gradient th m và tr ng h p 17 ........................................ 66
u đ quan h
=
, ......................................................................... 67
t c t c b n đ p Th ng Trí ........................................................................ 70
ng bão hồ đ p Th ng Trí ....................................................................... 74
Mơ hình hóa đ p Th ng Trí ............................................................................ 74
K t qu tính Gradient ........................................................................................ 75

Bi
Bi
Bi

M

30T


1

M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài:
Qua q trình thi cơng, v n hành s d ng các cơng trình dâng n
các u đi m c a đ p đ t nh : t n d ng đ

c các lo i đ t hi n có

c thì

vùng xây

d ng, có c u t o đ n gi n, v ng ch c, có kh n ng thi cơng c gi i hóa cao,
do đó đ p đ t đ
iv in

c ng d ng r ng rãi trong h u h t các n
c ta, đ p đ t là cơng trình dâng n

c trên th gi i.

c ph bi n nh t khi xây

d ng h ch a. Do đ c đi m v đ a hình, đ a ch t, v t li u xây d ng, ph
ti n thi công… c a n

c ta, trong t

ng

ng lai đ p đ t cịn có tri n v ng phát

tri n h n n a.
Tuy nhiên đ p đ t c ng ch a đ ng nhi u r i ro, d x y ra s c m t an
tồn cho đ p n u cơng tác thi t k và thi công không đ m b o các yêu c u k
thu t trong x lý n n móng, ch n k t c u đ p, hay đ m nén không đ m b o
đ ch t và đ đ ng đ u c a t ng l p đ t đ p. Do đ p đ t là cơng trình dâng
n

c và làm b ng v t li u x p l i ch u tác d ng c a c t n

l ch c t n
ki m sốt đ

c, khi có chênh

c s hình thành dịng th m xun qua thân đ p và n n, n u khơng
c dịng th m có th gây ra h h ng, m t n

c và nh h

ng t i

n đ nh chung c a toàn b h th ng. Vì v y trong thi t k và xây d ng đ p
đ t v n đ nghiên c u, đánh giá nh ng đ c tr ng c b n c a dòng th m là
m t khâu quan tr ng và không th thi u đ

c.

Lu n v n đ c p v n đ th m qua đ p đ t xây trên n n th m m nh và
bi n pháp phòng ch ng th m b ng t

ng r ng có h s th m b ng h s th m

đ t đ p đ p. ây là đ tài có ý ngh a khoa h c và th c ti n cao vì nó liên quan
tr c ti p t i tính kinh t và hi u qu c a toàn b h th ng, đ ng th i đây c ng
là v n đ c p thi t trong ngành th y l i hi n nay.


2

2. M c đích đ tài
tài nghiên c u các tr

ng h p tính tốn phịng ch ng th m cho đ p

đ ng ch t, có bi n pháp phòng th m b ng t

ng r ng đ

c đ p b ng chính

v t li u thân đ p. C n c vào chi u cao đ p, chi u dày t ng th m, h s th m
c a v t li u đ p đ p đ xác đ nh v trí, kích th
lý nh t v ph

ng di n phòng th m.

c c a chân r ng sao cho h p

ng th i đánh giá đ

chi u sâu t ng th m, h s th m đ n k t c u t

c nh h

ng

ng r ng, đ m b o an toàn

ch ng th m.
3. Ph

ng án nghiên c u c a đ tài:
−

Thu th p, nghiên c u các ph

ng pháp tính th m qua đ p đ t có

chân r ng c t qua t ng th m m nh đã có, ch n ph

−

ng pháp tính tốn h p lý;

Mơ hình hố, tính tốn xác đ nh chi u r ng c a chân r ng h p lý khi

s li u đ u vào thay đ i;
ng d ng ph

−

th

ng pháp tính tốn đã ch n, ti n hành tính tốn kích

c h p lý c a chân khay

4. K t qu đ t đ

đ p Th

ng Trí.

c:

Nghiên c u bài tốn phịng th m qua đ p đ t, xây trên n n th m m nh
có t

ng r ng v i h s th m b ng h s th m đ t đ p đ p. K t qu tính tốn

theo ph

ng pháp thu l c ( Nguy n Xuân Tr

ng) và ph

ng pháp ph n t

h u h n (ph n m m Seep/w) cho th y có s khác nhau v chi u r ng h p lý
c a đáy t

ng r ng khi chi u dày t ng th m T và t s

l y theo k t qu c a ph

ng pháp ph n t h u h n v i đ chính xác cao h n,

t đó đ a ra h s hi u ch nh
ph

thay đ i. Ki n ngh

khi xác đ nh b r ng đáy t

ng r ng theo

ng pháp thu l c (Hình 3.23:).
ng d ng cho đ p Th

h p lý c a t

ng Trí, đã xác đ nh đ

c v trí, chi u r ng đáy

ng r ng. Ngoài ra c ng xác nh n các k t qu tính tốn l u


3

l

ng th m và đ

t

h u

ng bão hồ khơng sai khác nhi u gi a ph
h n

và

ph

ng

pháp

ng pháp ph n

thu

l c.


4

CH

NG 1: T NG QUAN NGHIÊN C U TH M QUA

P

T

VÀ N N
1.1. Tình hình xây d ng đ p đ t trên th gi i và

Vi t Nam

p đ t là m t lo i đ p xây d ng b ng các lo i đ t hi n có
d ng nh : sét, á sét, á cát, cát, s i, cu i…

vùng xây

p đ t có c u t o đ n gi n, v ng

ch c, có kh n ng c gi i hóa cao khi thi cơng và trong đa s các tr
có giá thành h nên lo i đ p này đ
n

c ng d ng r ng rãi nh t

ng h p

h u h t các

c trên th gi i.
T m y nghìn n m tr
n

Ai C p,

c công nguyên, đ p đ t đã đ

, Trung Qu c và các n

đích dâng và gi n

cđ t

c xây d ng nhi u

c Trung Á c a Liên Xơ v i m c

i ho c phịng l . V sau đ p đ t càng đóng vai

trò quan tr ng trong các h th ng th y l i nh m l i d ng t ng h p tài nguyên
dòng n

c. Theo t li u c a ASCE ( American Society of Civil Engineering)

thì đ p l n nh t b ng đ t l n đá c x a nh t là đ p Sadd – el – Kafura cao
kho ng 22m

Ai C p vào kho ng n m 2850 tr

c công nguyên. Ngày nay,

nh s phát tri n c a nhi u ngành khoa h c nh c h c đ t, lý lu n th m, đ a
ch t th y v n và đ a ch t cơng trình v.v… c ng nh vi c ng d ng r ng rãi c
gi i hóa và th y c hóa trong thi cơng cho nên đ p đ t càng có xu h
tri n m nh m . Cho đ n nay các n

ng phát

c đã xây d ng hàng nghìn đ p đ t. Riêng

Nh t B n có 1281 đ p đ t cao h n 15m; trong đó có trên 70 đ p cao h n
75m.M t s đ p đ t l n trên th gi i.[12] [9].
B ng 1.1:

Tên

Stt
1

Các đ p đ t có chi u cao l n trên th gi i

Oroville

p

N
M

Chi u cao
c
(m)
224


5

2

Bennett Dam

Canada

186

3

Swift

M

156

4

Anderson Banch

M

139

5

Navajo

M

124

6

Serre – Poncon

Pháp

122

7

Hicks

M

122

8

Mattmark

Thu S

115

9

Hills Greek

M

105,5

10

Lucky – Peak

M

101

11

Casitas

M

101

12

San Luis Dam

M

93

Canada

88

Syncrude Tailings Dam Mildred
13
Mildred Lake Settling Basin (MLSB)
14

Fort Peck Dam

M

76,4

15

Cochiti Dam

M

76,5

16

Garrison Dam

M

64

17

Fort Randall Dam

M

50,3

Canada

40

Syncrude Tailings Dam Mildred
18
South West Sand Storage (SWSS)
p đ t đ p cao nh t hi n nay là đ p Oroville (M ) cao 224m. Trong
nh ng n m g n đây, trên ph m vi th gi i đang có xu h

đ p đ t cao.

ng xây d ng nhi u

M , tính t n m 1963 tr l i đây thì đ p b ng v t li u đ a


6

ph

ng, trong đó ch y u là đ p đ t chi m 75% trong toàn b các đ p đã xây

d ng.
T i Vi t Nam:
V i u đi m n i b t c a đ p đ t là kinh t , d dàng trong thi công và
v t li u s n có nên đ p v t li u đ a ph
d ng h ch a

p đ t đã đ

Vi t Nam.

ng là lo i đ p ph bi n nh t khi xây
c áp d ng cho nhi u cơng trình c

th nh : C m S n, Yên L p, Núi C c, K G , Phú Ninh, D u Ti ng… D
đây là m t s đ p v t li u đ a ph
B ng 1.2:

ng t i Vi t Nam.[13]

M t s đ p đ t l n t i Vi t Nam

Tên đ p

Stt

Chi u cao
(m)

N m hoàn thành

ang thi công

1

T Tr ch

55

2

C mS n

40

1972

40

2009

40

1991

39

1980

37,4

1979

36

1998

36

1982

26

2004

25

1978

3
4

p ph D c Cáy h C a
t
p Su i R p

5

Yên l p

6

K G

7
8

p Yaun h
Phú Ninh

9

p Easúp Th

10

p h Núi c c

ng

i


7

11

Pa Khoang

26

1978

12

Yên M

26

1980

13

Sông M c

28

1983

14

á Bàn

26,2

1988

p chi m m t v trí quan tr ng trong c m cơng trình đ u m i c a các
h ch a ho c các cơng trình dâng n
ng

c.

xây d ng các đ p trên sông, su i

i ta s d ng nhi u lo i v t li u khác nhau, trong đó dùng đ t đ đ p đ p

khá ph bi n. Các lo i v t li u đ t có s n
b i tích, s

đ a ph

ng t các s n ph m c a

n tích ho c phong hóa, nh : á sét, sét, á cát, cu i, s i, … đ u có

th dùng cho vi c đ p đ p. Nh ng u đi m c a đ p đ t chúng ta đ u đã bi t,
tuy nhiên trong m t s tr

ng h p đ p đ t v n còn m t s t n t i nh :

− Do đ p đ t có kh i l n nên di n tích chi m đ t v nh vi n và chi m
đ t t m th i l n, nh h
−

ng đ n môi tr

ng sinh thái và môi tr

nh ng sơng su i có s chênh l ch m c n

ng xã h i;

c gi a các mùa l n, khi

xây d ng đ p đ p s không kinh t do chi u cao đ p l n, cơng trình tràn l n;
−

nh h

ng do m c n

c cơng trình rút nhanh đ n kh n ng n đ nh

c a mái đ p;
−

t là v t li u d bi n d ng d n đ n n t n hay đ ng v t xâm h i

hình thành các hang th m t p trung.
Tình tr ng chung hi n nay nhi u đ p đã xu ng c p nghiêm tr ng, hi n
t

ng th m qua thân đ p khá ph bi n. Mái th

ng l u các đ p đa s đ u h

h ng, đá lát long r i, xói l ; mái h l u các đ p có h th ng tiêu thoát n
m t xây d ng ch a t t, th

c

ng b xói trong mùa m a bão, m t s đ p đã x y

ra s c thi t h i đáng k v kinh t xã h i

vùng h l u cơng trình.


8

1.2. Các gi i pháp ch ng th m cho đ p và n n
i v i k t c u đ p đ ng ch t

1.2.1.

MNDBT

MNC

p đ t đ ng ch t

Hình 1.1:

Khi đ p đ ng ch t đ p b ng đ t có h s th m l n, đ đ m b o đ
đ nh th m, bi n pháp th
th

c m t c t đ p và kh i l

1.2.2.

c n

ng dùng đ đ m b o n đ nh th m là t ng kích
ng đ t đ p.

i v i đ p không đ ng ch t:
p không đ ng ch t có nhi u v t li u có tính ch t c lý khác nhau.

Trong tr

ng h p đó ph i nghiên c u k t c u đ p đ s d ng h p lý các lo i

đ t nh m kh c ph c các m t b t l i và phát huy đ

c các m t l i c a chúng

đ phòng tránh s c do đ t gây ra.
MNDBT

MNC

A

C

B

MNDBT
III
MNC

II
I

Hình 1.2:

S đ b trí đ t đ p trong thân đ p

I: Vùng th

ng xuyên bão hòa


9

II: Vùng b bão hòa t ng th i k .

III: Vùng khô

t thay đ i trong n m

(A): Kh i l ng tr th

ng l u

(B): Kh i trung tâm
(C): Kh i l ng tr h l u
t có h s th m K>10-4 cm/s ho c b lún
không đ

c b trí

các vùng I và II, có th b trí t i vùng III v i đi u ki n

ph i có bi n pháp cách ly n
t b tr

c th m và tiêu thoát n

c m a t t;

ng n t do m nh, h s th m K>10-4 cm/s khơng đ

trí t i các vùng A, B, III, có th b trí

cb

vùng C nh ng ph i có bi n pháp h

th p đ

ng bão hịa và cách ly, tiêu thốt n

1.2.3.

p có t
Trong tr

t l n, ho c tan rã m nh,

c m a t t.

ng lõi m m:
ng h p kh i trung tâm vùng B b ng đ t sét ho c đ t á sét, h

s th m nh thì kh i này tr thành t

ng lõi m m.

MNDBT

MNC

Hình 1.3:

p có t

ng lõi m m

Yêu c u ch y u đ i v i đ t sét làm v t li u ch ng th m là ít th m n
và có tính d o.

ng th i đ t làm t

c

ng lõi ch ng th m ph i đ d o, d thích

ng v i bi n hình c a thân đ p mà khơng gây n t n . Tính d o bi u th b ng
ch s d o (Wn ) ph i đ m b o yêu c u Wn >7 đ d thi công.
W n >20 là lo i v t li u khơng thích h p vì có hàm l

ng n

công d sinh ra áp l c kè r ng l n làm m t n đ nh mái đ p.

t sét béo

c quá l n khó thi


10

Theo c u t o b dày t
dày chân t

ng lõi đ p b ng đ t sét không nh quá 0,8m, đ

c t n

ng lõi không nh h n

c, ng

i ta d a vào ch s

Gradient th m cho phép [J] đ xác đ nh b dày c a t
đ p trên n n th m.
– 1,25m.

nh t
p có t

1.2.4.

Trong tr

c m sâu t

ng lõi. Khi xây d ng

ng lõi vào n n đ t t t ít th m n

ng lõi cao h n m c n

c dâng bình th

ng

c. δ≥ 0,5

= 0,3 – 0,6m.

ng nghiêng m m
ng h p kh i l ng tr th

th m, kh i l ng tr th

ng l u (vùng A) b ng đ t sét ch ng

ng l u tr thành t

ng nghiêng ch ng th m trong

thân đ p.
MNDBT

MNC

p có t

Hình 1.4:

T

ng nghiêng đ t

ng nghiêng m m (đ t sét)

sát mái th

ng l u đ p có u đi m h th p đ

bão hòa xu ng nhanh, làm cho đ i b ph n đ t thân đ p đ

ng

c khơ ráo và t ng

thêm tính n đ nh c a mái h l u.
p

á Bàn (Khánh Hòa) và đ p Núi M t (Bình

nh) … thu c lo i

k t c u này.
B dày t

ng nghiêng ph thu c các yêu c u c u t o và Gradient th y

l c cho phép c a đ t đ p t
d

i. B dày đ nh t

h n
đ nh t

H (H: c t n

ng. B dày t

ng không nh h n 0,8m, chân t

nh t

ng nghiêng không nh

c tác d ng) nh ng không nh h n 2-3m.

ng nghiêng trên MNDBT

δ=0,5÷0,8m.

ng nghiêng t ng t trên xu ng

ng không đ

th

v

t cao c a

ng l u tùy theo c p cơng trình

c th p h n m c n

c t nh gia c

ng.


11

Trên m t t

ng nghiêng có ph m t l p b o v đ dày đ tránh m a

n ng, sóng gió gi a t

ng nghiêng và l p b o v có b trí t ng l c ng

c.

p đ t đ ng ch t có chân r ng

1.2.5.

MNDBT

MNC

p đ t đ ng ch t có chân r ng

Hình 1.5:

Khi có đ đ t đ p v i h s th m khơng l n thì có th đ p đ p đ ng
ch t. Nh ng n u n n là các l p tr m tích có h s l n, v i chi u dày t ng
th m khơng l n (T< 6 ÷ 7 m) thì có th làm chân r ng ngang tồn b t ng
th m. V t li u làm chân r ng đ

c s d ng b ng chính đ t đ p đ p. Khi đó

k t c u đ p là lo i đ p đ ng ch t có chân r ng.
p đ t có t

1.2.6.

ng nghiêng và sân ph phía tr

Khi đ p đ p có t
dày l n, ng

i ta th

ng nghiêng trên n n có l p đ t th m m nh có chi u
ng xây d ng thêm 1 sân ph phía tr

b ng cùng m t lo i đ t v i t
Sân tr

c ch ng th m

ng nghiêng n i li n v i nhau.

c có tác d ng nhi u m t nh ng ch y u là t ng chi u dài đ

vi n không th m đ gi m áp l c th m và l u l
K t c u và kích th
ít th m n

cm m

c sân ph tr

ng

ng th m qua n n.

c ph i th a mãn yêu c u c b n sau:

c, có tính m m d o d thích ng v i bi n hình c a n n.

Chi u dài sân tr

cđ

c xác đ nh theo các yêu c u kinh t và k thu t

ph thu c nhi u y u t nh : chênh l ch m c n
dài sân ph th

ng l y theo kinh nghi m

c th

ng h l u đ p, chi u


12

(1-1)

L = (3÷5)H
Trong đó: H: chênh l ch c t n
Chi u dài t i đa c a sân tr

c th

ng h l u đ p.

c có th tính theo cơng th c c a Ughintrut

(1-2)

= 2.
Trong đó: k, k n n : h s th m c a v t li u làm sân tr
t tb : chi u dày trung bình c a sân tr
T: b dày t ng th m n

c và n n.

c.

c trong n n.

MNDBT

MNC

p đ t có t

Hình 1.6:

B dày sân tr

ctđ

ng nghiêng sân ph m m

c xác đ nh theo công th c:
(1-3)

[ ]
: chênh l ch c t n

c gi a m t trên và m t d

i sân tr

c t i đi m

tính tốn
[J]: Gradient th m cho phép đ i v i v t li u làm sân tr

c, đ i v i đ t

sét [J]= 4÷6.
B dày sân tr
dày nh
nghiêng

c còn ph thu c đi u ki n thi công đ i v i đ t sét b

nh t đ u sân
1,0m

0,5÷1,0m cu i sân ch

ti p giáp v i t

ng


13

p đ t có t

1.2.7.
Tr

ng nghiêng và chân r ng m m:

ng h p t

ng nghiêng trên n n có l p đ t th m m nh và t ng

không th m n m không sâu, ng

i ta xây d ng m t chân r ng c t qua n n

c m sâu vào t ng khơng th m.
MNDBT

MNC

Hình 1.7:

p đ t có t

ng nghiêng chân r ng m m.

c m sâu c a chân r ng vào t ng khơng th m > 0,5÷1,25m.
p có màng ch ng th m

1.2.8.

n n b ng khoan ph t v a xi m ng –

bentonie:
Tr

ng h p đ t n n là l p b i tích dày h n 10m, phía d

i là đá phong

hóa n t n m nh, ho c trong l p b i tích có l n đá l n, đá t ng l n không th
đóng c ch ng th m đ

c thì bi n pháp x lý t t nh t là khoan ph t v a.

Khoan ph t v a dung d ch v a xi m ng sét có các ph gia c n thi t t o màng
ch ng th m trong thân đ p và n n đ p. K t c u này thi công thu n l i có hi u
qu tr

c m t, nh ng đ b n v tu i th khụng cao.
MNDBT

MNC
tấm phản áp BTCT

Màng chống thấm bằng
vữa xi măng - bentonite

Hỡnh 1.8:

p t có màng ch ng th m b ng khoan ph t v a xi m ng - bentonite


14

p có t

1.2.9.

ng ch ng th m c ng:

nh ng v trí đ p đ p khơng có v t li u ch ng th m b ng đ t sét, ph i
chuyên ch xa quá đ t, c n thi t ph i xem xét gi i pháp t

ng ch ng th m

c ng nh : g , đá xây, bê tông, c bê tông c t thép, c thép, …
Lo i đ p đ t có t
ít đ

ng nghiêng ch ng th m c ng (nh bê tông, BTCT)

c dùng vì: c u t o ph c t p, d sinh n t n khi nhi t đ thay đ i ho c

thân đ p lún, giá thành cao.
− T
đ nh t

ng c ch ng th m b ng bê tông c t thép ph i đ m b o: b dày
ng khơng nh

h n 0,3 ÷0,5m, chi u dày đáy t

ng b ng

÷

kho ng

h n ch n t g y t

ng lõi BTCT, c n b trí nh ng khe lún th ng

đ ng cách nhau 15÷25m và gia c thêm m t l p đ t sét ch ng th m
tr

cc at
− T
Tr

m t

ng lõi.

ng ch ng th m b ng c thép:
ng h p ch c n ch ng th m cho đ p đ t trong ph m vi l p b i tích,

trong đó khơng có đá l n, đá t ng chi u dày l p b i tích T<12m ( là chi u dày
c thép có th đ t đ

c) gi i pháp đ n gi n nh t là dùng c thép đóng tr c

ti p thay cho chân khay.
MNDBT

MNC

Hình 1.9:

p có t

ng ch ng th m b ng c thép


15

Tr
T

ng h p l p b i tích dày h n 12m, c thép đ

ng nghiêng, t

c đóng theo s đ :

ng lõi k t h p c ch ng th m.

MNDBT

MNC

Hình 1.10:

p có t

ng lõi k t h p c (thép ho c bê tơng)

MNDBT

MNC

Hình 1.11:

p có t

ng nghiêng k t h p c ch ng th m

1.3. Tình hình nghiên c u v th m

đ p đ t và n n

Lý thuy t v s chuy n đ ng c a ch t l ng (n
trong đ t, trong đá n t n ho c trong môi tr

c, d u l a, h i, …)

ng x p nói chung g i là lý

thuy t th m. Th m có ý ngh a r t l n trong vi c xây d ng và khai thác nh ng
cơng trình th y l i nói chung và riêng đ i v i đ p đ t th m l i càng có ý
ngh a đ c bi t. S xu t hi n dòng th m qua đ p đ t gây nên nh ng tác h i
nhi u lúc r t l n v m t t n th t l u l

ng c ng nh v tính b n v ng c a

cơng trình. Do đó, trong thi t k và xây d ng đ p đ t v n đ nghiên c u, đánh
giá nh ng đ c tr ng c b n c a dòng th m là r t quan tr ng.


16

Nh ng hi u bi t đ u tiên v s v n đ ng c a n
vào th

k

cd

i đ t phát sinh

18 và liên quan đ n tên tu i c a các nhà khoa h c nh

M.V.Lomonoxov, Daniel Bernoulli, Euler. Trong tác ph m n i ti ng “v các
l p c a v trái đ t” – 1750 Lomonoxov đã vi t: “N
ch v i đ t đá vây quanh. N

cd

cd

i đ t liên h ch t

i đ t là dung d ch t nhiên

tr ng thái

tu n hồn liên t c”. Chính ơng đã đ t c s đ u tiên đ phát tri n khoa h c v
s vân đ ng c a n

cd

i đ t.

Trên c s th c nghi m, n m 1856 nhà bác h c Pháp H.Darcy đã tìm ra
quy lu t chuy n đ ng c a n

c trong đ t cát.

đ nh lu t c b n c a dòng th m và bi u th d

nh lu t Darcy đ

c g i là

i d ng:

V = kJ

(1-4)

Trong đó: v: l u t c th m trung bình (cm/s)
k: h s th m c a đ t (cm/s)
J: Gradient th m.
Sau Darcy, nhi u nhà khoa h c khác nh

J.Dupuy, F.Senlem,

N.E.Jucovxky, N.Pavlovxky … nghiên c u v quy lu t dòng th m và đ u
kh ng đ nh r ng đ nh lu t Darcy là chính xác và có c s lý lu n đ i v i mơi
tr

ng có l r ng nh , h t bé. Th t v y, l u t c th m trong môi tr

th

ng r t nh , th m chí trong các h t l n l u t c th m c ng ch vài

milimet/giây, cho nên trong tr
ch y t ng và t n th t c t n

ng h t bé

ng h p này chuy n đ ng c a ch t l ng là

c trong dòng th m t l b c nh t v i v n t c

th m.
i v i môi tr

ng h t l n, l r ng l n, đ nh lu t Darcy đã có nh ng

sai l ch đáng k và khơng cịn thích h p n a. Trong tr

ng h p này l u t c

th m khá l n và s chuy n đ ng c a ch t l ng là ch y r i. Nh v y th m


17

trong môi tr

ng h t l n là th m phi tuy n. Trong lu n v n này ch xem xét

bài toán th m ch y t ng, t c tn theo
Các ph
•

•

•

Ph

nh lu t Darcy (1-4)

ng pháp tính th m:

ng pháp gi i tích:

− Ph

ng pháp c h c ch t l ng;

− Ph

ng pháp c h c ch t l ng g n đúng (ph

Ph

ng pháp thu l c)

ng pháp th c nghi m:

− Ph

ng pháp thí nghi m máng kính

− Ph

ng pháp thí nghi m trên mơ hình khe h p Hele – Shaw;

− Ph

ng pháp thí nghi m t

Ph

ng pháp v l

đ ng l c h c, s tính đ

ng t đi n th y đ ng.

i th m: b ng cách v l

i th m còn g i là l

i th y

c t t c các thơng s c a bài tốn th m có áp n

đ nh.
•

Ph

ng pháp mơ hình s : đây là ph

ng pháp gi i g n đúng ph

ng

trình vi phân:
− Ph

ng pháp sai phân;

− Ph

ng pháp ph n t h u h n.

1.4. Các tr

ng h p m t an tồn v th m

đ p và n n

1.4.1. Hình thành các hang th m, ng th m trong thân đ p và n n: tr
h ps c

1.4.1.1.

ng

đ p Su i Hành[5]
a đi m:

H ch a n
t nh Khánh Hòa.

c Su i Hành t i xã Cam Ph

c

ông, huy n Cam Ranh,