Nghiên Cứu Giải Pháp Xử Lý Nền Đất Cho Đập Bãi Thải Xỉ Nhiệt Điện Mông Dương 2 Tỉnh Quảng Ninh

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu nghiên cứu lựa chọn giải pháp xử lý nền đất cho đập bãi thải xỉ công trình nhiệt điện mông dương 2, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên

• Tác giả: Đinh Văn Thái
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái
• Trường học: Trường Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Công trình thủy lợi
• Đề tài: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp xử lý nền cho Đập bãi thải xỉ - Công trình Nhiệt điện Mông Dương 2 - Tỉnh Quảng Ninh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• BẢN CAM KẾT
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Mục đích của đề tài
• 0.3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• 0.3.1. Hướng tiếp cận
• 0.3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 0.4. Kết quả đạt được
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu về Đập bãi thải xỉ của nhà máy Nhiệt điện
• 1.2. Khái niệm nền đất yếu
• 1.3. Các biện pháp xử lý nền đất yếu
• 1.3.1. Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình
• 1.3.2. Các biện pháp xử lý về móng
• 1.3.3. Các biện pháp xử lý nền
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Lý thuyết ổn định mái dốc
• 2.1.1. Lý thuyết cân bằng giới hạn
• 2.1.2. Phương pháp phân tích giới hạn
• 2.1.3. Lý thuyết ứng suất, biến dạng và độ lún của nền đất
• 2.1.3.1. Ứng suất trong đất
• 2.1.3.2. Biến dạng và độ lún của nền đất
• 2.1.3.3. Quan hệ ứng suất, biến dạng
• 2.1.4. Cơ sở lý thuyết cố kết thấm
• 2.2. Giải pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc xi măng đất
• 2.2.1. Giới thiệu chung
• 2.2.2. Các kiểu bố trí cọc xi măng đất
• 2.2.3. Các phương pháp tính toán thiết kế
• 2.2.4. Phần mềm sử dụng
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CHO ĐẬP BÃI THẢI XỈ - CÔNG TRÌNH NHIỆT ĐIỆN MÔNG DƯƠNG 2 – TỈNH QUẢNG NINH
• 3.1. Giới thiệu chung về công trình
• 3.1.1. Vị trí công trình
• 3.1.2. Đặc điểm địa hình, địa chất công trình
• 3.1.3. Điều kiện khí tượng, thủy hải văn
• 3.2. Lựa chọn giải pháp xử lý nền tối ưu
• 3.2.1. Giải pháp thay nền
• 3.2.2. Phương pháp cơ học
• 3.2.3. Các giải pháp khác
• 3.3. Tính toán xử lý nền cho phương án chọn
• 3.3.1. Giải pháp cọc xi măng đất
• 3.3.2. Tính toán ổn định
• 3.3.3. Tính toán lún, ứng suất biến dạng
• KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
• 0.1. Những kết quả đạt được
• 0.2. Những vấn đề còn tồn tại
• 0.3. Hướng nghiên cứu tiếp theo của luận văn
• DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU

Tóm tắt

I. Giải pháp xử lý nền đất yếu cho đập bãi thải xỉ

Giải pháp xử lý nền đất yếu là một trong những vấn đề trọng tâm trong thiết kế và xây dựng đập bãi thải xỉ tại Nhiệt điện Mông Dương 2, Quảng Ninh. Đất yếu, với khả năng chịu tải thấp và tính nén lún cao, đòi hỏi các biện pháp kỹ thuật đặc biệt để đảm bảo sự ổn định và an toàn của công trình. Các phương pháp xử lý nền đất yếu bao gồm thay thế nền, sử dụng cọc xi măng đất, và các kỹ thuật gia cố khác. Mục tiêu chính là tăng cường sức chịu tải, giảm độ lún, và cải thiện tính chất cơ lý của nền đất.

1.1. Phương pháp thay nền

Phương pháp thay nền là một trong những giải pháp cơ bản để xử lý nền đất yếu. Phương pháp này bao gồm việc thay thế một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu bằng vật liệu có tính chất cơ học tốt hơn như cát, đá, hoặc đất đá tận dụng. Tuy nhiên, phương pháp này có hạn chế về chi phí và phụ thuộc nhiều vào điều kiện địa chất và khí tượng. Đối với đập bãi thải xỉ, việc thay nền cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.

1.2. Sử dụng cọc xi măng đất

Cọc xi măng đất là một trong những công nghệ xử lý đất hiện đại và hiệu quả. Phương pháp này sử dụng hỗn hợp xi măng và đất để tạo thành các cọc có khả năng chịu tải cao, giúp gia cố nền đất yếu. Cọc xi măng đất không chỉ cải thiện sức chịu tải mà còn giảm độ lún và tăng độ ổn định cho công trình. Đối với đập bãi thải xỉ, việc sử dụng cọc xi măng đất đã được chứng minh là một giải pháp tối ưu, đặc biệt trong điều kiện địa chất phức tạp.

II. Kỹ thuật xử lý nền đất yếu cho đập bãi thải xỉ

Kỹ thuật xử lý nền đất yếu đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định và an toàn của đập bãi thải xỉ. Các kỹ thuật này bao gồm việc sử dụng các phương pháp cơ học như đầm chấn động, cọc cát, và vải địa kỹ thuật. Mục tiêu chính là tăng cường độ chặt, giảm hệ số rỗng, và cải thiện khả năng chịu tải của nền đất. Đối với công trình nhiệt điện, việc áp dụng các kỹ thuật này cần được thực hiện một cách chính xác và khoa học.

2.1. Phương pháp đầm chấn động

Phương pháp đầm chấn động là một trong những kỹ thuật phổ biến để xử lý nền đất yếu. Phương pháp này sử dụng các thiết bị đầm để tạo ra các chấn động làm chặt đất, giúp tăng độ chặt và giảm hệ số rỗng. Đối với đập bãi thải xỉ, phương pháp này có thể được áp dụng để cải thiện tính chất cơ lý của nền đất, đặc biệt là trong các khu vực có đất yếu và độ ẩm cao.

2.2. Sử dụng vải địa kỹ thuật

Vải địa kỹ thuật là một vật liệu được sử dụng rộng rãi trong việc gia cố nền đất yếu. Vải địa kỹ thuật có khả năng phân tán lực, tăng cường độ ổn định, và giảm độ lún của nền đất. Đối với đập bãi thải xỉ, việc sử dụng vải địa kỹ thuật giúp đảm bảo sự ổn định của công trình, đặc biệt là trong các khu vực có địa hình phức tạp và điều kiện địa chất không thuận lợi.

III. Quản lý và bảo vệ môi trường trong xử lý nền đất yếu

Quản lý bãi thải và bảo vệ môi trường là những yếu tố không thể thiếu trong quá trình xử lý nền đất yếu cho đập bãi thải xỉ. Việc xử lý nền đất yếu không chỉ đảm bảo sự ổn định của công trình mà còn phải tuân thủ các quy định về bảo vệ môi trường. Các biện pháp quản lý và bảo vệ môi trường bao gồm việc kiểm soát nước thải, giảm thiểu ô nhiễm, và đảm bảo an toàn cho khu vực xung quanh.

3.1. Kiểm soát nước thải

Kiểm soát nước thải là một trong những biện pháp quan trọng trong quản lý bãi thải xỉ nhiệt điện. Việc xử lý nước thải đúng cách giúp ngăn chặn sự ô nhiễm môi trường và đảm bảo an toàn cho khu vực xung quanh. Đối với đập bãi thải xỉ, việc thiết kế hệ thống thoát nước và xử lý nước thải cần được thực hiện một cách khoa học và hiệu quả.

3.2. Giảm thiểu ô nhiễm

Giảm thiểu ô nhiễm là một trong những mục tiêu chính trong quản lý bãi thải xỉ nhiệt điện. Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm bao gồm việc sử dụng các vật liệu thân thiện với môi trường, kiểm soát khí thải, và xử lý chất thải đúng cách. Đối với đập bãi thải xỉ, việc áp dụng các biện pháp này giúp đảm bảo sự bền vững và an toàn cho công trình cũng như môi trường xung quanh.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của ngành năng lượng, đặc biệt là nhiệt điện than, tỷ trọng nguồn nhiệt điện dự kiến tăng từ 16,5% lên 48% tổng công suất hệ thống vào năm 2020 theo Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2010-2020. Các nhà máy nhiệt điện than như Mông Dương 2 tại tỉnh Quảng Ninh đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu nguồn điện quốc gia. Tuy nhiên, đi kèm với sự phát triển này là các vấn đề môi trường nghiêm trọng, đặc biệt liên quan đến xử lý nền đất yếu cho các đập bãi thải xỉ – nơi chứa chất thải độc hại như than xỉ.

Sự cố vỡ đập bãi xỉ tại phường Mông Dương năm 2015 đã vùi lấp hàng trăm hộ dân và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, làm nổi bật tính cấp thiết của việc nghiên cứu các giải pháp xử lý nền đất yếu nhằm đảm bảo an toàn và bền vững cho các công trình đập thải xỉ. Mục tiêu nghiên cứu là lựa chọn giải pháp kỹ thuật tối ưu trong thiết kế xử lý nền đất yếu, áp dụng cho đập bãi xỉ của nhà máy nhiệt điện Mông Dương 2, đảm bảo yêu cầu kinh tế và kỹ thuật.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào địa bàn tỉnh Quảng Ninh, với dữ liệu khảo sát địa chất, địa hình, thủy hải văn và các thông số cơ lý của nền đất yếu tại công trình. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm thiểu rủi ro sự cố đập, bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả vận hành các nhà máy nhiệt điện than trên nền đất yếu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình cơ bản trong công trình thủy lợi và cơ học đất, bao gồm:

• Lý thuyết ổn định mái dốc: Sử dụng phương pháp cân bằng giới hạn và phân tích giới hạn để đánh giá hệ số an toàn của mái đập, trong đó hệ số an toàn được xác định dựa trên mômen chống trượt và mômen gây trượt theo mô hình mặt trượt trụ tròn.

• Lý thuyết ứng suất, biến dạng và độ lún của nền đất: Áp dụng mô hình đàn hồi tuyến tính và mô hình đàn - dẻo Mohr-Coulomb để mô tả quan hệ ứng suất - biến dạng của đất yếu, đồng thời phân tích các thành phần độ lún tức thời, cố kết thấm và từ biến.

• Lý thuyết cố kết thấm: Dựa trên mô hình cố kết một chiều của K. Tezaghi, mô tả quá trình thoát nước lỗ rỗng và biến dạng lún của đất sét bão hòa dưới tải trọng công trình.

• Giải pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc xi măng đất: Nghiên cứu các kiểu bố trí cọc xi măng đất (kiểu tường, kẻ ô, khối, diện) và phương pháp tính toán thiết kế theo quan điểm làm việc như cọc, nền tương đương và hỗn hợp, đảm bảo sức chịu tải và biến dạng trong giới hạn cho phép.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập từ khảo sát thực địa tại công trình Nhiệt điện Mông Dương 2, bao gồm số liệu địa chất, địa hình, thủy hải văn, và các chỉ tiêu cơ lý của nền đất và vật liệu gia cố. Ngoài ra, dữ liệu được bổ sung từ các tài liệu chuyên ngành, báo cáo kỹ thuật và các nghiên cứu liên quan.

Phương pháp phân tích sử dụng phần mềm địa kỹ thuật hiện đại như Plaxis và Geostudio để mô phỏng ứng suất, biến dạng và ổn định mái dốc. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các mẫu đất và cọc xi măng đất được thí nghiệm trong phòng và ngoài hiện trường nhằm xác định các chỉ tiêu cơ lý chính xác.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2016, bắt đầu từ khảo sát thực địa, thu thập và xử lý số liệu, thiết kế mô hình tính toán, đến phân tích kết quả và đề xuất giải pháp xử lý nền tối ưu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tính chất cơ lý nền đất yếu tại công trình: Đất yếu có sức chịu tải khoảng 0,5-1,0 daN/cm², hệ số rỗng lớn (e > 1), mô đun biến dạng thấp (E₀ ≈ 50 daN/cm²), và lực chống cắt nhỏ. Các chỉ tiêu cơ lý của cọc xi măng đất cho thấy độ bền cắt và mô đun đàn hồi được cải thiện đáng kể so với đất nền tự nhiên.

2. Hiệu quả giải pháp gia cố bằng cọc xi măng đất: Phương án bố trí cọc xi măng đất dạng tường và dạng hoa mai được tính toán cho thấy hệ số an toàn ổn định mái dốc đạt từ 1,15 đến 1,37, vượt mức yêu cầu kỹ thuật. Độ lún tổng cộng sau gia cố giảm khoảng 30-40% so với nền đất chưa xử lý.

3. So sánh các phương án xử lý nền: Phương pháp thay nền có chi phí cao và rủi ro lớn do phụ thuộc vào điều kiện khí tượng thủy văn. Giải pháp cọc xi măng đất được đánh giá là tối ưu về mặt kỹ thuật và kinh tế, phù hợp với điều kiện địa chất công trình tại Quảng Ninh.

4. Ứng dụng phần mềm mô phỏng: Kết quả mô phỏng bằng Plaxis cho thấy sự phân bố ứng suất và biến dạng hợp lý, chuyển vị thẳng đứng và ngang sau các đợt đắp xỉ than đều nằm trong giới hạn cho phép, đảm bảo ổn định công trình.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự cố vỡ đập bãi xỉ tại Mông Dương là do mưa lớn kéo dài vượt quá công suất bơm, gây tràn nước và áp lực lớn lên nền đất yếu chưa được xử lý triệt để. Việc áp dụng giải pháp cọc xi măng đất giúp tăng cường sức chịu tải và giảm biến dạng nền, từ đó nâng cao hệ số an toàn và giảm nguy cơ phá hoại.

So với các nghiên cứu trước đây, kết quả luận văn khẳng định tính hiệu quả của phương pháp gia cố cọc xi măng đất trong điều kiện đất yếu có độ bão hòa cao và áp lực nước lỗ rỗng lớn. Việc sử dụng mô hình đàn - dẻo Mohr-Coulomb và phần mềm Plaxis giúp mô phỏng chính xác hơn các hiện tượng cơ học phức tạp của nền đất.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ chuyển vị thẳng đứng và ngang theo thời gian, bảng so sánh hệ số an toàn và độ lún giữa các phương án xử lý nền, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của giải pháp được lựa chọn.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai rộng rãi giải pháp cọc xi măng đất: Áp dụng cho các công trình đập bãi thải xỉ trên nền đất yếu tại các khu vực có điều kiện địa chất tương tự, nhằm nâng cao độ ổn định và giảm thiểu rủi ro sự cố. Thời gian thực hiện trong vòng 1-2 năm, do các chủ đầu tư và đơn vị thi công đảm nhận.

2. Tăng cường khảo sát địa chất và giám sát thi công: Đảm bảo thu thập đầy đủ số liệu cơ lý nền đất và vật liệu gia cố, đồng thời kiểm soát chất lượng thi công cọc xi măng đất để đạt hiệu quả tối ưu. Thực hiện liên tục trong suốt quá trình xây dựng.

3. Ứng dụng phần mềm mô phỏng hiện đại: Sử dụng Plaxis hoặc Geostudio để mô phỏng và đánh giá ổn định công trình trước khi thi công, giúp lựa chọn phương án thiết kế phù hợp và kịp thời điều chỉnh khi cần. Áp dụng trong giai đoạn thiết kế và giám sát kỹ thuật.

4. Nghiên cứu bổ sung về biến dạng từ biến và ảnh hưởng thủy lực: Tiếp tục nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ lún lâu dài và ổn định nền đất yếu, nhằm hoàn thiện mô hình tính toán và nâng cao độ chính xác dự báo. Thời gian nghiên cứu 2-3 năm, do các viện nghiên cứu và trường đại học thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi và xây dựng: Nắm bắt các giải pháp xử lý nền đất yếu hiệu quả, áp dụng trong thiết kế móng và đập bãi thải xỉ, giúp đảm bảo an toàn và bền vững công trình.

2. Chuyên gia địa kỹ thuật và khảo sát địa chất: Sử dụng các phương pháp phân tích ứng suất, biến dạng và mô hình cố kết thấm để đánh giá nền đất yếu, từ đó đề xuất giải pháp gia cố phù hợp.

3. Nhà quản lý dự án và chủ đầu tư các nhà máy nhiệt điện: Hiểu rõ các rủi ro liên quan đến nền đất yếu và các biện pháp xử lý, giúp ra quyết định đầu tư và giám sát thi công hiệu quả.

4. Giảng viên và sinh viên ngành công trình thủy lợi, xây dựng: Tài liệu tham khảo chuyên sâu về lý thuyết cơ học đất, phương pháp xử lý nền và ứng dụng phần mềm mô phỏng trong nghiên cứu và đào tạo.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải xử lý nền đất yếu cho đập bãi thải xỉ?
   Nền đất yếu có sức chịu tải thấp và độ lún lớn, nếu không xử lý sẽ gây mất ổn định đập, dẫn đến sự cố vỡ đập và ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Ví dụ sự cố vỡ đập Mông Dương 2015 đã gây thiệt hại lớn về người và tài sản.

2. Giải pháp cọc xi măng đất có ưu điểm gì?
   Cọc xi măng đất tăng cường sức chịu tải, giảm biến dạng và độ lún nền, thi công nhanh, chi phí hợp lý và phù hợp với nhiều điều kiện địa chất. Đây là phương pháp được áp dụng phổ biến cho nền đất yếu tại các công trình đập.

3. Phần mềm Plaxis được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   Plaxis mô phỏng ứng suất, biến dạng và ổn định mái dốc theo mô hình phần tử hữu hạn, giúp đánh giá chính xác hiệu quả các giải pháp xử lý nền trước khi thi công thực tế.

4. Hệ số an toàn ổn định mái dốc đạt bao nhiêu là đủ?
   Theo tiêu chuẩn hiện hành, hệ số an toàn tối thiểu thường là 1,15 - 1,3 tùy cấp công trình. Nghiên cứu cho thấy các phương án gia cố đạt hệ số an toàn từ 1,15 đến 1,37, đảm bảo an toàn kỹ thuật.

5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu cho các công trình khác không?
   Có, các phương pháp và kết quả nghiên cứu có thể áp dụng cho các công trình đập, đê điều và móng công trình xây dựng trên nền đất yếu tương tự, đặc biệt trong điều kiện khí hậu và địa chất vùng ven biển, đồng bằng.

Kết luận

• Đã xác định được các đặc tính cơ lý nền đất yếu và vật liệu cọc xi măng đất tại công trình Nhiệt điện Mông Dương 2, làm cơ sở cho thiết kế xử lý nền.
• Giải pháp gia cố bằng cọc xi măng đất dạng tường và hoa mai được lựa chọn là tối ưu, đảm bảo hệ số an toàn ổn định mái dốc từ 1,15 đến 1,37 và giảm độ lún nền khoảng 30-40%.
• Phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn bằng Plaxis giúp đánh giá chính xác ứng suất, biến dạng và ổn định công trình, hỗ trợ thiết kế và giám sát thi công.
• Đề xuất triển khai áp dụng rộng rãi giải pháp cọc xi măng đất, tăng cường khảo sát địa chất và giám sát thi công để đảm bảo hiệu quả và an toàn công trình.
• Khuyến nghị nghiên cứu tiếp về biến dạng từ biến và ảnh hưởng thủy lực để hoàn thiện mô hình tính toán và nâng cao độ tin cậy dự báo.

Các đơn vị thi công và chủ đầu tư cần phối hợp triển khai áp dụng giải pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc xi măng đất, đồng thời sử dụng phần mềm mô phỏng để kiểm soát chất lượng và đảm bảo an toàn công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan 1.1 Giới thiệu về Đập bãi thải xỉ của nhà máy Nhiệt điện Đập thải xỉ là hạng mục không thể thiếu của Nhà máy Nhiệt điện than. Đập có nhiệm vụ chứa xỉ thải trong suốt quá trình vận hành của Nhà máy và đóng bãi ( đóng vai trò như kho chứa chất thải) khi nhà máy ngừng hoạt động. Đập thường có kết cấu là đập vật liệu địa phương, tận dụng đất đá đào lòng bãi hoặc khai thác vật liệu tại chỗ. Nhiệt điện than thường được xây dựng ở vùng đồng bằng, giáp biển và cửa sông để thuận tiện cho việc xây dựng các cảng than, hệ thống lấy và thải nước làm mát…Vị trí đập thải xỉ thường được bố trí sao cho thuận tiện trong việc thải xỉ và là nơi có địa hình, địa chất thuận lợi.

Trong nhiều trường hợp bất khả kháng, đập phải đi qua khu vực nền đất yếu thì việc tính toán xử lý nền có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đến sự an toàn của đập. Xỉ thải là một loại chất thải độc hại, do vậy vấn đề môi trường trong thiết kế bãi thải xỉ đặc biệt quan trọng. Việc nước thải ra ngoài môi trường do thấm hay vỡ đập sẽ đem lại hậu quả vô cùng to lớn đối với môi trường sống xung quanh. Vì vậy, vấn đề thiết kế, thi công đập đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật ngày càng được quan tâm đúng mức.

Dưới đây là một số hình ảnh về sự cố đập chứa xỉ hoặc các chất độc hại khác gây thiệt hại lớn về kinh tế và các vấn đề về môi trường. • Ở Việt Nam, - Đập bãi xỉ của công ty Than ở phường Mông Dương, tỉnh Quảng Ninh bị vỡ tháng 7/2015 vùi lấp hàng trăm hộ dân và ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Luận văn Thạc sĩ 5 HÌnh 1.1: Hình ảnh vỡ đập bãi xỉ đêm 26/7/2015 của Công ty Than tại phường Mông Dương tỉnh Quảng Ninh Đập chính bị vỡ vùi lấp hàng trăm hộ dân và nước thải xỉ độc hại ra môi trường gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nguyên nhân dẫn đến sự cố vỡ đập này là do mưa liên tục trong nhiều ngày với lưu lượng lớn (kỷ lục trong vòng 40 năm qua) vượt quá công suất bơm của hệ thống bơm xử lý nước dẫn đến nước tràn qua đỉnh đập gây vỡ đập.

- Lũ bùn đỏ ở Tây nguyên.2: Hình ảnh lũ bùn đỏ ở Tây Nguyên gây thiệt hại lớn về người và tải sản, ảnh hưởng đến môi trường nghiêm trọng. Nguyên nhân dẫn đến sự cố này là do mưa lũ với cường độ cao xảy ra trong nhiều ngày, nước tràn qua đỉnh đập gây vỡ đập. • Trên thế giới, Luận văn Thạc sĩ 6 Sự cố vỡ đê, đập chứa xỉ than hay các chất độc hại cũng đã xảy ra nhiều với các mức độ nghiệm trọng khác nhau. - Sự cố vỡ đập bùn đỏ ở Brazil ngày 4/10/2010 gây thảm hại môi trường tồi tệ nhất Châu Âu trong vòng 30 năm qua.

Sự cố vỡ đập bùn đỏ ở Brazil gây hậu quả nghiêm trọng về người và tài sản, đặc biệt là vấn đề môi trường bị ô nhiễm. - Một sự cố khác vỡ đập khác diễn ra ngày 30/12/2008, gần nhà máy Tennessee Valley Authrity Kingston (Mỹ) gây thiệt hại lớn về con người, tài sản và môi trường. Sự cố vỡ một con đập khác gân nhà máy Tennessee Valley Authrity Kingston (Mỹ). Như vậy, với tính chất đặc biệt quan trọng này, nên tất cả các bước từ khảo sát, thiết kế và thi công vận hành đều phải được thực hiện nghiêm túc, có sự Luận văn Thạc sĩ 7 giám sát chặt chẽ, sự quan tâm đúng mức của xã hội trước những nguy cơ có thể xảy ra sự cố.2 Khái niệm về nền đất yếu Đất yếu là đất có khả năng chịu tải nhỏ (khoảng 0,5-1,0 daN/cm2) có tính nén lún lớn, hầu như bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn (e>1), mô đun biến dạng thấp (thường E 0 =50 daN/cm2), lực chống cắt nhỏ…Nếu không có biện pháp xử lý đúng đắn thì việc xây dựng công trình trên nền đất yếu này sẽ rất khó khăn hoặc không sử dụng được.

Xử lý nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nền đất, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, tăng trị số modun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất.Đối với công trình thủy lợi, việc xử lý nền đất yếu còn làm giảm tính thấm của đất, đảm bảo ổn định cho khối đất đắp. Các vấn đề khi xây dựng công trình trên nền đất yếu Nền móng của các công trình xây dựng nhà ở, đường sá, đê điều, đập chắn nước và một số công trình khác trên nền đất yếu thường đặt ra hàng loạt các vấn đề phải giải quyết như sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn và độ ổn định của cả diện tích lớn do nền đất chịu sức ép lớn. Việt Nam được biết đến là nơi có nhiều đất yếu, đặc biệt lưu vực sông Hồng và sông Mê Kông. Nhiều thành phố và thị trấn quan trọng được hình thành và phát triển trên nền đất yếu với những điều kiện hết sức phức tạp của đất nền, dọc theo các dòng sông và bờ biển.

Thực tế này đã đòi hỏi phải hình thành và phát triển các công nghệ thích hợp và tiên tiến để xử lý nền đất yếu.3 Các phương pháp xử lý nền đất yếu Các phương pháp xử lý nền đất yếu gồm nhiều loại, căn cứ vào điều kiện địa chất, nguyên nhân và đòi hỏi với công nghệ khắc phục. Kỹ thuật cải tạo nền đất yếu thuộc lĩnh vực địa kỹ thuật, nhằm đưa ra các cơ sở lý thuyết và phương pháp thực tế để cải thiện khả năng chịu tải của đất sao cho phù hợp với yêu cầu của từng loại công trình khác nhau. Luận văn Thạc sĩ 8 Với các đặc điểm của đất yếu như trên, muốn đặt móng công trình xây dựng trên nền đất này thì phải có các biện pháp kỹ thuật để cải tạo tính năng chịu lực của nó. Nền đất sau khi xử lý gọi là nền nhân tạo.

Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào điều kiện như: Đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất. Với từng điều kiện cụ thể mà người thiết kế đưa ra các biện pháp xử lý hợp lý. Có nhiều biện pháp xử lý cụ thể khi gặp nền đất yếu như: - Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình - Các biện pháp xử lý về móng - Các biện pháp xử lý nền 1.1 Các biện pháp xử lý về kết cấu công trình Kết cấu công trình có thể bị phá hỏng cục bộ hoặc hoàn toàn do các điều kiện biến dạng không thỏa mãn: Lún hoặc lún lệch quá lớn do nền đất yếu, sức chịu tải bé. Các biện pháp về kết cấu công trình nhằm giảm áp lực tác dụng lên mặt nền hoặc làm tăng khả năng chịu lực của kết cấu công trình.

Người ta thường dùng các biện pháp sau: Dùng vật liệu nhẹ và kết cấu nhẹ, thanh mảnh, nhưng phải đảm bảo khả năng chịu lực của công trình nhằm mục đích làm giảm trọng lượng bản thân công trình, tức là giảm được tĩnh tải tác dụng lên móng. Làm tăng sự linh hoạt của kết cấu công trình kể cả móng bằng cách dùng kết cấu tĩnh định hoặc phân cắt các bộ phận của công trình bằng các khe lún để khử được ứng suất phụ phát sinh trong kết cấu khi xảy ra lún lệch hoặc lún không đều. Làm tăng khả năng chịu lực cho kết cấu công trình để đủ sức chịu các ứng lực sinh ra do lún lệch và lún không đều bằng các đai bê tông cốt thép để tăng khả năng chịu ứng suất kéo khi chịu uốn, đồng thời có thể gia cố tại các vị trí dự đoán xuất hiện ứng suất cục bộ lớn.2 Các biện pháp xử lý về móng Khi xây dựng công trình trên nền đất yếu, ta có thể sử dụng một số phương pháp xử lý về móng thường dùng như: Thay đổi chiều sâu chôn móng nhằm giải quyết sự lún và khả năng chịu tải của nền; Khi tăng chiều sâu chôn móng sẽ làm tăng trị số sức chịu tải của nền đồng thời làm giảm ứng suất gây lún cho móng nên giảm được độ lún của móng; Đồng thời tăng độ sâu chôn móng, có thể đặt móng xuống các tầng đất phía dưới chặt hơn, ổn định hơn. Tuy nhiên việc tăng chiều sâu chôn móng phải cân nhắc giữa 2 yếu tố kinh tế và kỹ thuật.

Thay đổi kích thước và hình dáng móng sẽ có tác dụng thay đổi trực tiếp áp lực tác dụng lên mặt nền, và do đó cũng cải thiện được điều kiện chịu tải cũng như điều kiện biến dạng của nền. Khi tăng diện tích đáy móng thường làm giảm được áp lực tác dụng lên mặt nền và làm giảm độ lún của công trình. Tuy nhiên đất có tính nén lún tăng dần theo chiều sâu thì biện pháp này không hoàn toàn phù hợp. Thay đổi loại móng và độ cứng của móng cho phù hợp với điều kiện địa chất công trình: Có thể thay móng đơn bằng móng băng, móng băng giao thoa, móng bè hoặc móng hộp; trường hợp sử dụng móng băng mà biến dạng vẫn lớn thì cần tăng thêm khả năng chịu lực cho móng; Độ cứng của móng bản, móng băng càng lớn thì biến dạng bé và độ lún sẽ bé.

Có thể sử dụng biện pháp tăng chiều dày móng, tăng cốt thép dọc chịu lực, tăng độ cứng kết cấu bên trên, bố trí các sườn tăng cường khi móng bản có kích thước lớn. Ngoài ra còn có các phương pháp mới được nghiên cứu như rung hỗn hợp, đâm xuyên, bơm cát… 1.3 Các biện pháp xử lý nền Đây là giải pháp nằm trong phạm vi luận văn mà tác giả quan tâm nên sẽ được giới thiệu chi tiết hơn nội dung của từng phương pháp. Phương pháp thay nền: Đây là một phương pháp ít được sử dụng, để khắc phục vướng mắc do đất yếu, công trình xây dựng được thay một phần hoặc toàn bộ nền đất yếu trong phạm vi chịu lực công trình bằng nền đất mới có tính bền cơ học cao, như làm gối cát, đệm cát, đất đá tận dụng…Phương Luận văn Thạc sĩ 10 pháp này thích hợp với điều kiện chiều sâu nền thay thế vừa phải và có nguồn vật liệu thay thế tại chỗ phong phú. Tuy nhiên, phương pháp này có hạn chế là mức độ rủi ro phụ thuộc vào độ chính xác của tài liệu khảo sát, ảnh hưởng trực tiếp của các điều kiện khí tượng, thủy hải văn trong quá trình thi công công trình.