Luận văn thạc sĩ: Đánh giá an toàn kết cấu đập bê tông trong thời kỳ vận hành tại thủy điện Bắc Hà

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình thủy phương pháp đánh giá an toàn kết cấu đập bê tông, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất

• Tác giả: Phạm Thanh Đạt
• Người hướng dẫn: PGS. Vũ Hoàng Hưng
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Đánh Giá An Toàn Kết Cấu Đập Bê Tông Trong Vận Hành Thủy Điện Bắc Hà
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN KẾT CẤU ĐẬP BÊ TÔNG
• 1.1. Tổng quan về đập bê tông trọng lực
• 1.1.1. Đập bê tông trọng lực
• 1.1.2. Sơ lược lịch sử phát triển đập bê tông
• 1.1.3. Thiết kế đập bê tông trọng lực
• 1.1.4. Vấn đề an toàn đập bê tông trọng lực
• 1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về đánh giá an toàn đập bê tông
• 1.3. Kết luận Chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN KẾT CẤU ĐẬP BÊ TÔNG
• 2.1. Phương pháp kiểm tra thực địa
• 2.1.1. Phương pháp quan sát hiện trạng
• 2.1.2. Phương pháp kiểm tra bề mặt bê tông
• 2.1.3. Nội dung, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng
• 2.2. Phương pháp phân tích dữ liệu quan trắc
• 2.2.1. Phương pháp xử lý dữ liệu đo
• 2.2.2. Phương pháp phân tích dữ liệu đo
• 2.2.3. Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng
• 2.3. Phương pháp phân tích tính toán
• 2.3.1. Phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.3.2. Phần mềm ANSYS trong tính toán kết cấu đập bê tông
• 2.3.3. Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng
• 2.4. Kết luận Chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ AN TOÀN KẾT CẤU ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC BẮC HÀ - LÀO CAI
• 3.1. Giới thiệu công trình
• 3.1.1. Quy mô công trình
• 3.1.2. Các thông số kỹ thuật chính
• 3.2. Đánh giá thông qua kết quả kiểm tra thực địa
• 3.2.1. Vết nứt và chuyển vị tổng thể của đập
• 3.2.2. Vết thấm và rò rỉ nước qua thân, vai đập và hành lang thân đập
• 3.2.3. Về dịch chuyển của hai khối đập nằm hai bên khe biến dạng
• 3.3. Đánh giá thông qua kết quả quan trắc
• 3.3.1. Các dữ liệu quan trắc
• 3.3.2. Chỉnh biên các dữ liệu đo
• 3.3.3. Xử lý các dữ liệu đo
• 3.3.4. Nhận xét và kiến nghị
• 3.4. Đánh giá thông qua phân tích trạng thái ứng suất biến dạng
• 3.4.1. Các tổ hợp tải trọng tính toán
• 3.4.2. Mô hình tính toán
• 3.4.3. Trường hợp tính toán
• 3.4.4. Kết quả tính toán ổn định
• 3.4.5. Kết quả tính toán chuyển vị, ứng suất và biến dạng của đập
• 3.4.6. Kiểm tra hệ số ổn định trượt
• 3.4.7. Nhận xét và kiến nghị
• 3.5. Đánh giá chung
• 3.6. Kết luận Chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

An toàn của các công trình thủy điện, đặc biệt là đập bê tông, có ảnh hưởng trực tiếp đến tính mạng và tài sản của đông đảo người dân sống ở vùng hạ lưu. Việc vỡ đập có thể gây ra tổn thất lớn về kinh tế và chính trị, đặc biệt đối với các đập lớn. Do đó, vấn đề an toàn đập được hầu hết các quốc gia trên thế giới đặc biệt quan tâm. Chính phủ Việt Nam đã ban hành nhiều nghị định và tiêu chuẩn liên quan đến quản lý an toàn đập. Nghị định 72/2007/NĐ-CP và các hướng dẫn từ Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn là những bước quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho các công trình thủy điện. Nhiều nước trên thế giới cũng đã có các quy định và tiêu chuẩn riêng để quản lý an toàn đập. Việc áp dụng các phương pháp đánh giá an toàn kết cấu đập bê tông là cần thiết nhằm kiểm chứng lại thiết kế và tìm giải pháp nâng cao an toàn cho công trình. Từ đó, nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang tính thực tiễn cao, giúp nâng cao độ an toàn cho các công trình thủy điện tại Việt Nam.

II. Mục đích nghiên cứu

Mục đích của nghiên cứu là đánh giá an toàn kết cấu đập bê tông trong thời kỳ vận hành, thông qua kết quả kiểm tra thực địa, số liệu quan trắc và phân tích tính toán. Bằng cách áp dụng các phương pháp kiểm tra thực địa, phân tích số liệu và sử dụng phần mềm ANSYS, nghiên cứu sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về tình trạng làm việc của đập bê tông trọng lực tại thủy điện Bắc Hà. Kết quả dự kiến không chỉ giúp xác định mức độ an toàn của công trình mà còn đưa ra các kiến nghị nhằm cải thiện và nâng cao an toàn cho đập. Việc này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ tính mạng và tài sản của người dân sống ở vùng hạ lưu, đồng thời nâng cao hiệu quả hoạt động của các công trình thủy điện.

III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này áp dụng cách tiếp cận đa phương pháp nhằm đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy trong việc đánh giá an toàn kết cấu đập bê tông. Phương pháp kiểm tra thực địa được sử dụng để đánh giá tình trạng hiện tại của công trình, từ đó phát hiện kịp thời các dấu hiệu bất thường. Bên cạnh đó, phương pháp phân tích dữ liệu quan trắc giúp xử lý và phân tích thông tin thu thập được từ các thiết bị quan trắc. Cuối cùng, phương pháp phân tích tính toán, đặc biệt là sử dụng phần mềm ANSYS, sẽ được áp dụng để mô phỏng và phân tích ứng suất, biến dạng của đập dưới tác động của các tải trọng. Sự kết hợp giữa các phương pháp này sẽ giúp nghiên cứu đưa ra những kết luận chính xác và đáng tin cậy về tình trạng an toàn của đập bê tông trọng lực tại thủy điện Bắc Hà.

IV. Tổng quan về đánh giá an toàn kết cấu đập bê tông

Đập bê tông trọng lực là loại công trình có khối lượng lớn, chủ yếu dựa vào trọng lượng và độ bền của bê tông để duy trì ổn định. Việc thiết kế và xây dựng đập bê tông trọng lực cần tuân thủ các tiêu chuẩn hiện hành để đảm bảo an toàn. Các vấn đề an toàn thường gặp bao gồm nguy cơ trượt, lật và lún không đều do biến dạng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc áp dụng các phương pháp đánh giá an toàn là rất cần thiết để phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn, từ đó có biện pháp khắc phục kịp thời. Các nghiên cứu trong và ngoài nước đã chỉ ra rằng, việc đánh giá an toàn không chỉ dựa vào thiết kế ban đầu mà còn cần xem xét tình trạng thực tế của công trình trong suốt quá trình vận hành. Điều này không chỉ giúp nâng cao độ an toàn cho công trình mà còn bảo vệ tính mạng và tài sản của người dân sống ở vùng hạ lưu.

V. Kết luận chương 1

Chương 1 đã cung cấp cái nhìn tổng quan về tầm quan trọng của việc đánh giá an toàn kết cấu đập bê tông, đặc biệt trong bối cảnh các công trình thủy điện đang ngày càng phát triển tại Việt Nam. Việc đảm bảo an toàn cho các đập bê tông không chỉ là trách nhiệm của các nhà quản lý mà còn là trách nhiệm của toàn xã hội. Nghiên cứu này sẽ góp phần nâng cao nhận thức về an toàn đập, đồng thời cung cấp các giải pháp kỹ thuật nhằm cải thiện tình trạng an toàn cho các công trình thủy điện. Nhờ đó, việc bảo vệ tính mạng và tài sản của người dân sẽ được đảm bảo hơn, đồng thời nâng cao hiệu quả hoạt động của các công trình này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

An toàn kết cấu đập bê tông trọng lực là vấn đề cấp thiết, ảnh hưởng trực tiếp đến tính mạng và tài sản của người dân vùng hạ lưu. Theo ước tính, Việt Nam đã xây dựng nhiều đập bê tông trọng lực lớn, trong đó đập thủy điện Bắc Hà (Lào Cai) có chiều cao 100m, được đưa vào vận hành từ năm 2004. Vỡ đập có thể gây thiệt hại kinh tế và chính trị nghiêm trọng, đặc biệt với các công trình thủy điện quy mô lớn. Chính phủ Việt Nam đã ban hành Nghị định 72/2007/NĐ-CP về quản lý an toàn đập, cùng với các tiêu chuẩn quốc gia như TCVN 11699:2016, nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và đánh giá an toàn đập.

Mục tiêu nghiên cứu là phát triển phương pháp đánh giá an toàn kết cấu đập bê tông trong thời kỳ vận hành, áp dụng cho đập thủy điện Bắc Hà. Nghiên cứu tập trung vào ba phương pháp chính: kiểm tra thực địa, phân tích dữ liệu quan trắc và phân tích tính toán bằng phần mềm ANSYS. Phạm vi nghiên cứu bao gồm đánh giá an toàn kết cấu đập bê tông trọng lực trong điều kiện vận hành thực tế tại Bắc Hà, giai đoạn từ khi đập đi vào hoạt động đến năm 2018.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc kiểm chứng thiết kế, phát hiện sớm các nguy cơ mất an toàn và đề xuất giải pháp nâng cao độ bền, ổn định của đập. Các chỉ số an toàn như hệ số ổn định trượt, ứng suất bê tông, chuyển vị tổng thể được đánh giá chi tiết, góp phần đảm bảo vận hành an toàn và bền vững cho công trình thủy điện.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết kết cấu bê tông trọng lực: Đập bê tông trọng lực duy trì ổn định nhờ trọng lượng khối bê tông, chịu lực chủ yếu là áp lực nước hướng từ thượng lưu về hạ lưu. Thiết kế mặt cắt đập tuân thủ nguyên tắc chịu nén lệch tâm, hạn chế ứng suất kéo vượt quá giới hạn cho phép của bê tông.

• Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH): Sử dụng mô hình phần tử hữu hạn tương thích để phân tích ứng suất, biến dạng và ổn định kết cấu đập. Mô hình bao gồm phần tử phẳng, phần tử vỏ và phần tử khối, cho phép mô phỏng chính xác trạng thái ứng suất phức tạp trong đập.

• Mô hình phân tích an toàn kết cấu đập: Đánh giá dựa trên ba tiêu chí chính gồm biến dạng, cường độ và ổn định tổng thể. Các chỉ số như hệ số an toàn trượt, ứng suất chính, chuyển vị đỉnh đập được so sánh với tiêu chuẩn quy định.

Các khái niệm chính bao gồm: ứng suất nén và kéo của bê tông, hệ số an toàn trượt, chuyển vị tổng thể, phân tích trạng thái ứng suất biến dạng, và mô hình phần tử hữu hạn tự thích ứng.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu kiểm tra thực địa, quan trắc chuyển vị, ứng suất, thấm nước tại đập thủy điện Bắc Hà từ năm 2004 đến 2018. Dữ liệu bao gồm 86 lần quan trắc ứng suất, chuyển vị và thấm nước qua thân đập và hành lang thu nước.

• Phương pháp phân tích: Kết hợp ba phương pháp chính:

  1. Kiểm tra thực địa: Quan sát trực quan hiện trạng đập, phát hiện vết nứt, thấm nước, chuyển vị bất thường.
  2. Phân tích dữ liệu quan trắc: Xử lý và phân tích số liệu đo đạc, loại bỏ dữ liệu nhiễu, đánh giá xu hướng biến dạng và ứng suất theo thời gian.
  3. Phân tích tính toán: Sử dụng phần mềm ANSYS phiên bản 16 với mô hình phần tử hữu hạn tự thích ứng để mô phỏng trạng thái ứng suất, biến dạng và ổn định đập dưới các tổ hợp tải trọng thực tế.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2016-2018, bao gồm thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình tính toán, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu quan trắc được thu thập liên tục tại các điểm quan trắc trọng yếu trên thân đập và nền móng, đảm bảo đại diện cho toàn bộ kết cấu đập.

Phương pháp phân tích kết hợp giữa thực nghiệm thực địa và mô phỏng số giúp đánh giá toàn diện tình trạng an toàn kết cấu đập bê tông trọng lực.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tình trạng biến dạng và chuyển vị đập: Kết quả quan trắc cho thấy chuyển vị tổng thể của đập Bắc Hà trong giai đoạn vận hành không vượt quá giới hạn cho phép, với chuyển vị đứng trung bình khoảng 5-7 mm và chuyển vị ngang dưới 3 mm. Hệ số ổn định trượt được tính toán đạt giá trị từ 1,5 đến 1,8, vượt mức tối thiểu quy định 1,3, đảm bảo ổn định trượt.

2. Ứng suất và biến dạng bê tông: Phân tích ứng suất bằng phần mềm ANSYS cho thấy ứng suất chính tại các mặt cắt quan trọng không vượt quá cường độ chịu nén tính toán của bê tông (khoảng 25 MPa). Ứng suất kéo tại mép thượng lưu đập luôn nhỏ hơn giới hạn cho phép, không phát hiện ứng suất kéo nguy hiểm gây nứt kết cấu.

3. Hiện tượng thấm và rò rỉ nước: Quan sát thực địa và số liệu đo thấm nước cho thấy mức độ thấm qua thân và vai đập ở mức thấp, không ảnh hưởng đến ổn định và độ bền kết cấu. Các thiết bị chống thấm được bố trí hợp lý, giảm thiểu tác động của áp lực nước thấm.

4. So sánh với tiêu chuẩn và nghiên cứu khác: Kết quả đánh giá an toàn đập Bắc Hà phù hợp với các tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11699:2016 và các hướng dẫn quốc tế như tiêu chuẩn Trung Quốc SL 258-2017. So với các đập bê tông trọng lực lớn trong khu vực, đập Bắc Hà có mức độ ổn định và an toàn tương đương hoặc cao hơn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp đập Bắc Hà duy trì an toàn là do thiết kế mặt cắt đập hợp lý, sử dụng bê tông chất lượng cao và hệ thống quan trắc, bảo trì hiệu quả trong quá trình vận hành. Việc áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn tự thích ứng trong phần mềm ANSYS giúp mô phỏng chính xác trạng thái ứng suất và biến dạng, từ đó đánh giá đúng thực trạng kết cấu.

Dữ liệu quan trắc được xử lý kỹ lưỡng, loại bỏ các sai số do thiết bị và môi trường, đảm bảo độ tin cậy cao. Biểu đồ chuyển vị và ứng suất theo thời gian minh họa xu hướng ổn định, không có dấu hiệu bất thường tăng đột biến, thể hiện đập đang vận hành an toàn.

So với các nghiên cứu trong và ngoài nước, phương pháp kết hợp kiểm tra thực địa, phân tích dữ liệu quan trắc và mô phỏng tính toán được đánh giá là toàn diện và hiệu quả, phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao năng lực quản lý an toàn đập, giảm thiểu rủi ro sự cố.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường hệ thống quan trắc tự động: Lắp đặt thêm các cảm biến chuyển vị, ứng suất và thấm nước tự động tại các vị trí trọng yếu để giám sát liên tục, nâng cao độ chính xác và kịp thời phát hiện bất thường. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; Chủ thể: Ban quản lý đập và Tổng cục Thủy lợi.

2. Cập nhật và hiệu chỉnh mô hình tính toán: Định kỳ cập nhật dữ liệu quan trắc để hiệu chỉnh mô hình phần tử hữu hạn, đảm bảo mô phỏng sát với thực tế vận hành. Thời gian: hàng năm; Chủ thể: Trung tâm nghiên cứu và tư vấn kỹ thuật.

3. Bảo trì và xử lý chống thấm: Kiểm tra, bảo dưỡng các thiết bị chống thấm, xử lý kịp thời các vị trí có dấu hiệu thấm nước tăng lên nhằm duy trì độ bền kết cấu. Thời gian: liên tục; Chủ thể: Đơn vị vận hành đập.

4. Đào tạo nâng cao năng lực quản lý an toàn đập: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về đánh giá an toàn kết cấu, sử dụng phần mềm phân tích và xử lý dữ liệu quan trắc cho cán bộ quản lý và kỹ thuật viên. Thời gian: 6-12 tháng; Chủ thể: Bộ NN&PTNT, Trường Đại học Thủy lợi.

Các giải pháp trên nhằm nâng cao hiệu quả quản lý, đảm bảo an toàn vận hành đập bê tông trọng lực trong dài hạn, giảm thiểu rủi ro sự cố và thiệt hại.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ quản lý công trình thủy lợi, thủy điện: Nghiên cứu giúp nâng cao năng lực đánh giá an toàn kết cấu, áp dụng phương pháp phân tích hiện đại trong quản lý vận hành.

2. Kỹ sư thiết kế và thi công đập bê tông: Tham khảo các tiêu chuẩn, phương pháp tính toán và xử lý số liệu quan trắc để cải tiến thiết kế, đảm bảo độ bền và ổn định công trình.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng công trình thủy lợi: Tài liệu tham khảo chuyên sâu về lý thuyết kết cấu, phương pháp phần tử hữu hạn và ứng dụng phần mềm ANSYS trong phân tích đập bê tông.

4. Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn đập: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy định và hướng dẫn kỹ thuật quản lý an toàn đập hiệu quả hơn.

Luận văn cung cấp kiến thức thực tiễn và phương pháp luận toàn diện, hỗ trợ các nhóm đối tượng trên trong công tác đảm bảo an toàn và phát triển bền vững công trình thủy lợi, thủy điện.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp nào được sử dụng để đánh giá an toàn kết cấu đập bê tông?
   Phương pháp kết hợp kiểm tra thực địa, phân tích dữ liệu quan trắc và phân tích tính toán bằng phần mềm ANSYS giúp đánh giá toàn diện biến dạng, ứng suất và ổn định đập.

2. Dữ liệu quan trắc được thu thập như thế nào?
   Dữ liệu gồm chuyển vị, ứng suất, thấm nước được đo định kỳ tại các điểm trọng yếu trên thân đập và nền móng, với hơn 80 lần quan trắc trong giai đoạn vận hành.

3. Phần mềm ANSYS có vai trò gì trong nghiên cứu?
   ANSYS sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn tự thích ứng để mô phỏng trạng thái ứng suất và biến dạng đập, giúp đánh giá chính xác khả năng chịu lực và ổn định kết cấu.

4. Các chỉ số an toàn quan trọng là gì?
   Hệ số ổn định trượt, ứng suất chính tại các mặt cắt, chuyển vị tổng thể và mức độ thấm nước là các chỉ số quan trọng phản ánh tình trạng an toàn của đập.

5. Làm thế nào để nâng cao an toàn vận hành đập?
   Tăng cường hệ thống quan trắc tự động, cập nhật mô hình tính toán, bảo trì chống thấm và đào tạo cán bộ quản lý là các giải pháp thiết thực để nâng cao an toàn vận hành.

Kết luận

• Đã phát triển phương pháp đánh giá an toàn kết cấu đập bê tông trọng lực kết hợp kiểm tra thực địa, phân tích dữ liệu quan trắc và mô phỏng phần tử hữu hạn.
• Đập thủy điện Bắc Hà vận hành ổn định, các chỉ số an toàn như hệ số trượt, ứng suất và chuyển vị đều nằm trong giới hạn cho phép.
• Phần mềm ANSYS phiên bản 16 với mô hình phần tử hữu hạn tự thích ứng cho kết quả phân tích chính xác, sát thực tế.
• Đề xuất các giải pháp nâng cao an toàn gồm tăng cường quan trắc tự động, cập nhật mô hình, bảo trì chống thấm và đào tạo cán bộ.
• Nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả quản lý an toàn đập, giảm thiểu rủi ro sự cố và bảo vệ tài sản, tính mạng người dân vùng hạ lưu.

Tiếp theo, cần triển khai các giải pháp đề xuất và mở rộng nghiên cứu áp dụng cho các đập bê tông trọng lực khác trên toàn quốc. Quý độc giả và các đơn vị quản lý công trình thủy lợi, thủy điện được khuyến khích tham khảo và áp dụng kết quả nghiên cứu nhằm đảm bảo an toàn và phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VỀ ĐÁNH GIA AN TOÀN KET CAU DAP BE TONG 1.1 Tổng quan về đập bê tông trong lực 1-1-1 Đập bê tông trọng lực. Đập bê tông trọng lực là loại đập có khối lượng bê tông lớn. Đập duy tì ôn định nhờ. trọng lượng và độ bền chủ yếu theo khả năng chịu nén của bê tông.

Loại đập này có ưu diễm là kết cầu và phương pháp thi công đơn giản, độ én định cao có thể ding để tran nước hoặc không trin nước, độ an toàn xả lũ cao. Đập bê tông trọng lực được xây dựng cả trên nén đã và trên nền đất, tuy nhiên, trên nền dit chỉ xây đựng được những đập thấp. Dap bê tông trọng lực không tran có dạng mặt cắt ngang thường gặp là hình thang, mái thượng lưu thẳng đứng hoặc hơi nghiêng như Hình 1. Trong thân đập có thẻ bé trí đường ống dẫn nước qua đập.

Đập bê tông trọng lực trăn nước có dang mặt cất thường gặp là dang mặt cong. Để thỏa min điều kiện bé tông chỉ làm việc theo điều kiện chịu nền và đập ổn định vé rượt thi chiều rong diy đập bê tông trọng lực trên nền đã thường bằng 0,65 - 0.8 chiều cao đập. Hiện nay đập bê tông trọng lực được xây dựng bằng công nghệ bê tông truyền thống và công nghệ bê tông dam lăn. x = IN R a » ° ° ° CHÚ DAN: 4) kiểu khối lớn; Ð) kiểu cô khớp nổi mở rộng; ©) kiểu có khoang rộng đọc nền; 4) kiểu có lớp chống thắm ở mat chịu áp 9) kiểu neo vào nền 1)khớp nổi mở rong; 2)khoang dọc; 3)lớp chống thắm; 4) neo ứng suấttước Hình 1.1Dap bê tông và bê tông cốt thép trong lực trên nền dé [S] Đập bê tông trọng lực duy tei ôn định nhờ trọng lượng của khối bê tông liên kí nin, Dưới tác đụng của tải trọng nằm ngang, chủ yêu là áp lực nước hướng từ thượng lưu về hạ lưu, đập có thể bi mắt én định trượt, lật hoặc dip bị lún không đều do biến dạng ở n, Vật liệu bê tổng có khả năng chịu kéo nhỏ hơn khả năng chịu nén nhiều.

lần, vì vậy độ bén của đập được thiết kế theo khả năng chịu kéo của bê tông, Dễ huy động khả năng làm việc của vật liệu trong thân đập, mặt cắt đập được thiết kế theo. dạng kết cấu chịu nến lệch tâm theo hai phía. Khi Không có cột nước tác dụng ở thượng lưu, đập có xu thé lệch tâm về thượng lưu, khi có cột nước tée dụng ở thượng lưu, đập làm việc lệch tâm vé ha lưu. Kết cầu đập bê tông trọng lực thuộc loại kết cầu bê tông khối lớn nên thường xảy ra hiện tượng nứt do ứng suit nhiệt, Để giảm thiểu ảnh hưởng xu do ứng suất nhiệt gây ra đối với đập, các biện pháp kiểm soát đồng nhiệt và biện pháp xứ lý nhiệt được chú trong không chỉ trong thét kế mà cả trong thi công cũng như thời gian vận hành đập.

CChênh lệch áp lực nước thượng hạ lưu không chỉ lam cho đập có nguy cơ mắt ẳn định tổng thé mà còn hình thành dng thắm qua đập và Dang thắm này gây mắt nước của hồ đồng thời áp lực của nócó ảnh hưởng xấu đi ôn định va độ bi tủa đập. Vì vậy ở đập cần bổ trí các thiết bị chống thắm nhằm giảm thiểu các tác hại của đồng thẩm, (Qué tình làm việc của đập là qua trình tương tác giữa đập, nén và các tải tong, trong 46 các lực xuất phát từ môi trường nước là các lực chủ yếu. Vì vậy các bài toán phân tích én định và độ bền của đập là những bai toán cơ học tương tắc giữa ba mỗi trường "Nước - Nền - Dap. Yeu cà ấu tạo cũng như về tính toán đập bê tông trọng lực tuân thủ theo các tiêu chuẩn hiện hành để đập đáp ứng được công năng cũng như an toàn về én định, về độ bền và khá năng chống thấm cho đập và nn.2 Sơ lược lịch sử phát triển đập bê tong Theo cáí tài liệu nghiên cứu về lịch sử phát tiễn dlp, đập bê tổng được xây dung vào khoảng năm 3000 trước Công nguyên.

Các đập được xây dụng vào thời ky đầu như đập Jawa ở Jordan, cách thủ đô Amiman 100km về phía Bắc. Dap bê tông được xuất hiện rit sớm nhưng mãi đến thé ky thứ 18 trước sự đồi hỏi cung cấp năng lượng ở châu Âu, việc xây đựng đập bê tông mới trở thành phổ biển. Vào khoảng những năm 50 của thể kỹ này các tiễn bộ khoa học kỹ thuật bắt đầu được ấp dụng vào việc xây dựng đập. Nhờ sự phát trign kỳ thuật và công nghệ xây dựng, đập bê tông đã được sử dụng khá phổ biển để xây dựng các đập có chiều cao lớn.

Theo tổng kết của ICOLD, trong số. các đập có chiều cao lớn hơn 100m, đập bê tông chiém khoảng 60%.2 là hình chụp từ phía hạ lưu đập bê tông trọng lực Grand-Dixenee ở Thụy Sĩ "Đập cao 285m, chiều dài ở định 700m, chiều rộng đáy 200m, chiều rộng định 15m, xử lý chồng thắm nền tới độ sâu 200m, sang hai phía vai đập 100m. Đập được bit đầu xây dựng năm 1950, hoàn thành năm 1960, khối lượng bê tông xây đập là 6 triệu mẺ. Hiện nay đập này được coi là đập bê ông trọng lực cao nhất th giới Hình L.2Dập bê tong trong lực Grand ~ Dixence nhìn từ hạ lưu [Internet 6 Việt Nam các đập bê tông tràn nước có quy mô vừa như đập Liễn Sơn, đập Bái Thượng.

đã được xây dựng từ những năm 30 của thể ky XX. Các đập bê tông trọng lực không trần như dip Tân Giang, dip Sẽ San mới được xây dựng vào những năm cuối thé ky XX, Đập Tân Giang ở Ninh Thuận cao 37,5 m được xem là đập bê tông trong lục không trăn đầu tiên được xây dụng ở thời kỳ này. là hình ảnh đập Tân Giang nhìn từ phía hạ lưu.3D§p ng trọng lực Tân Giang nhìn từ hạ lưu [Internet] Đến cuối thế ky XX nước ta mới tiếp thu công nghệ xây dựng đập bê tông đầm lăn nhưng được phát tiễn tương đổi nhanh. Tính đến năm 2013, Việt Nam đã xây dựng: được 24 đập bê tông dim lan, dimg vào hàng thứ bảy về tốc độ phát tiển, rong đồ có nhiều đập có chiều cao lớn hơn 100m như đập Sơn La cao 138m, đập Bản Vẽ cao 137m.41 hình ảnh đập bê tông trọng lục dim lăn Sơn La, Hình 1.4Đập bê tông trọng lực dim lin Sơn La nhìn từ hạ lưu [Internet] Bảng 1.1D§p bê tông trọng lực lớn được xây dựng tai Việt Nam [9] TT | Têncôngtình | Chigucao(m) | ĐịađiểmXD | Nămxây dung 1 Pleikrong 7 Kon Tum 11/2003 2 Định Bình.

3 A Vương 10 Quảng Nam 3/2003 4 Bản Chat 100 Lai Châu 2003 5 Bắc Hà 100 Lio Cai 2004 6 | Sẽ Sản 4. 80 Gia Lai 11/2004 7 Đồng Nai 3 nó Đắc Nông 13/2004 8 Đồng Nai 4 129 Đắc Nông 12/2004 9 Binh Diễn T5 Thừa Thiên Huế | —_ 1/2005 10. | Cổ Bì (Hương Điền) 70 “Thừa Thiên Huế. 5/2015 H Bản Về 138 Nghệ An 2005 2 Sông Kôn 2 50 Quảng Nam 11/2005 B Son La 138 Son La 12/2005 14 | - SôngTranh2 100 Quảng Nam 2006 1S | Huội Quảng.

104 Sơn La 2007 16 | Nam Chign 165 Son La 2007 17 | Nude Trong 68 Quảng Nei 12/2007 18 ‘Dak Đrình. 100 Quảng Ngãi 2/2008 19 | Song Bung4 95 Quảng Nam 6/2010 20 Lai Châu 137 Lai Châu 12011 2L Tân My 5 Ninh Thuận 2012 2 Sông Bung 2 Sẽ Quảng Nam.3 Thiết kế đập b tông trọng lực - Nguyên te thiết kế Dựa vào các đặc iém làm việc, đồng thai xét đến các điều kiện thi công và quản lý đập sau này, khi thiết kế đập phải đảm bảo các nguyê: Đập va nền pk Đập phi đủ cao đồng thời bổ tí công tình thảo lũ và các công tình khác như nhà máy thủy điện, âu thuyền. Đập và nén phải an toàn v thắm, v lớn không đều, v ảnh hưởng cia nhiệt độ, Có hành lang công ác, có thiết bị quan tắc. Lựa chọn hình thức đập, cấu tạo các bộ phận phù hợp với biện pháp, thời gian thỉ công, thuận lợi trong quản lý, có giá thành và kinh phí quản lý rẻ.

ie yêu cầu khi tính toán thiết kế mặt cắt đập: (1) Điều kiện én định: dim bio hệ số an toàn én định trượt trên mặt cắt nguy hiểm nhất không nhỏ hơn trị số cho phép KeKy “Trong đó;K: - hệ số an toàn dn định chống trượt; Ky - hệ số an toàn én định cho phép, phụ thuộc vào cấp của đập và tổ hợp tải trọng, xác định theo tiêu chuẩn hiện hành. (2) Điều kiện độ bền: khống chế không để xuất hiện ứng suất kéo ở mép thượng lưu hoặc có xuất hiện ứng suắt kéo nhưng phải nhỏ hơn ti số cho phép: ứng suất chính tính toán nhỏ nhất ở mép hạ lưu không được vượt quá tri số cho phép: SeR, “Trong đó: R, - cường độ chịu nén tính toán của vật liệu hoặc nén. + Tại mép đập, đặc biệt ở mép thượng lưu khi hỗ diy nước không cho phép phát sinh ứng suất kế Sị<0 Hoặc Sf <R£ Trong đó: Si - ứng suất chính tính toán lớn nhất tại biên thượng lưu đập;S{ - ứng suất chính tiêu chuẩn lớn nhất tại mép biên thượng lưu đập:RỊ” ~ cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bể tông (3) Điễu kiện kinh tế: mặt cắt đập phải có điện ích nhỏ nt điều kiện trên, (8)Điều kiện sử dụng: mặt cắt đập còn cần phải thỏa mãn các yêu cầu trong sử dụng, vận bành như cần có đường giao thông trên định đập, có đường him trong thân đập đẻ đi lại kiểm ta sửa chữa, đặt các thit bị quan trắc thí nghiệm, bổ t các hành lang thoát nước. ora, còn phải lưu ÿ đến việc tạo đáng kiến trúc đẹp của công tinh "Để thoả mãn yêu cầu nêu trên, khi thiết kế mặt cắt ngang đập thường tiến hành theo 2 giai đoạn Giai đoạn xác định mặt cắt cơ bản: dựa vào các yêu cầu ôn định, ứng suất, kinh tế tiến hành tính toán chọn mặt cắt cơ bản của dip.

Giai đoạn xác định mặt cất thực dung: theo các yêu cầu về sử dụng như giao thon dẫn tháo nước, kiểm tra, sửa chữa. mà bổ trí thêm các phẫn cấu tạo đình đập, c cđường ống tháo, lấy nước trong thân đập. hệ thống đường him và hành lang trong thân .đập, bộ phận nổi tiếp với hạ lưu của dap tran, Sau khi đã chính sữa, thêm bớt các bộ phận trên đập, in tiến hành tính toán én định va phân tích ứng suất để kiểm tra điều kiện ben của đập 1.