Nghiên cứu giải pháp xử lý sự cố thấm đập đất ứng dụng cho hồ chứa nước Bản Muông, Sơn La

Luận văn thạc sĩ phân tích nghiên cứu giải pháp xử lý sự cố thấm đập đất ứng dụng cho công trình hồ chứa nước bản muông thành, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Trung Kiên
• Người hướng dẫn: TS. Bùi Văn Trường
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu giải pháp xử lý sự cố thấm đập đất, ứng dụng cho công trình hồ chứa nước Bản Muông, thành phố Sơn La
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• BẢN CAM KẾT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỰ CỐ ĐẬP ĐẤT VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THẤM CÔNG TRÌNH ĐẬP
• 1.1. Tình hình xây dựng đập đất trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.2. Tình hình xây dựng đập đất trên thế giới
• 1.3. Tình hình xây dựng đập đất ở Việt Nam
• 1.4. Tổng quan về sự cố công trình đập
• 1.4.1. Nguyên nhân khách quan
• 1.4.2. Nguyên nhân chủ quan
• 1.4.3. Một số sự cố vỡ đập điển hình trên thế giới
• 1.4.4. Một số sự cố công trình đập ở Việt Nam
• 1.5. Tình hình nghiên cứu về thấm ở thân và nền đập
• 1.6. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ SỰ CỐ ĐẬP ĐẤT DO THẤM
• 2.1. Cơ sở lý thuyết thấm
• 2.1.1. Tầm quan trọng của lý thuyết thấm
• 2.1.2. Nguyên nhân gây ra thấm
• 2.1.3. Phân loại dòng thấm
• 2.1.4. Phân loại môi trường thấm
• 2.1.5. Định luật thấm cơ bản
• 2.1.6. Phương pháp giải bài toán thấm
• 2.1.6.1. Phương pháp giải tích
• 2.1.6.2. Phương pháp mô hình
• 2.1.6.3. Phân tích thấm bằng mô hình số
• 2.2. Giải pháp phòng chống thấm cho công trình đập
• 2.2.1. Sân phủ chống thấm thượng lưu (sân trước)
• 2.2.2. Tường chống thấm bằng các loại vật liệu mới như màng HDPE, thảm sét địa kỹ thuật
• 2.2.3. Giải pháp chống thấm bằng tường răng kết hợp lõi giữa
• 2.2.4. Chân khay chống thấm
• 2.2.5. Cừ chống thấm
• 2.2.6. Giải pháp chống thấm bằng tường hào Bentonite
• 2.2.7. Chống thấm bằng khoan phụt truyền thống
• 2.2.8. Giải pháp chống thấm bằng cọc xi măng - đất (XMĐ)
• 2.3. Các giải pháp xử lý sự cố do thấm cho công trình đập
• 2.3.1. Xử lý bằng phương pháp khoan phụt chống thấm
• 2.3.2. Xử lý bằng phương pháp thi công tường hào chống thấm trong thân đập
• 2.3.3. Xử lý bằng phương pháp thi công cọc xi măng đất
• 2.3.4. Xử lý bằng sân phủ và tường nghiêng chống thấm
• 2.3.5. Xử lý bằng cừ chống thấm
• 2.3.6. Đánh giá, lựa chọn giải pháp xử lý sự cố do thấm
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ XỬ LÝ SỰ CỐ ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƯỚC BẢN MUÔNG – THÀNH PHỐ SƠN LA
• 3.1. Giới thiệu công trình
• 3.2. Điều kiện địa chất công trình
• 3.2.1. Điều kiện địa chất thủy văn
• 3.2.2. Kết quả đo địa vật lý
• 3.2.3. Đánh giá điều kiện địa chất công trình
• 3.3. Sự cố công trình
• 3.3.1. Nguyên nhân sự cố
• 3.3.2. Phương pháp khảo sát xác định nguyên nhân
• 3.3.3. Kết quả xác định nguyên nhân
• 3.3.4. Đánh giá nguyên nhân
• 3.4. Phân tích lựa chọn giải pháp xử lý sự cố do thấm
• 3.5. Thiết kế phương án xử lý sự cố
• 3.5.1. Cơ sở thiết kế phương án xử lý
• 3.5.2. Yêu cầu chung của thiết kế phương án xử lý
• 3.5.3. Khoan phụt thí nghiệm
• 3.5.4. Thiết kế khoan phụt xử lý sự cố do thấm
• 3.5.5. Công tác kiểm tra
• 3.5.6. Một số yêu cầu kỹ thuật chi tiết
• 3.5.7. Hồ sơ hoàn công
• 3.5.8. An toàn lao động
• 3.5.9. Xử lý khớp nối cống và bê tông thành cống
• 3.5.10. Giải pháp kỹ thuật và phương án xử lý
• 3.5.11. Biện pháp kỹ thuật sửa chữa chi tiết của phương án
• 3.6. Tính toán kiểm tra ổn định thấm trước và sau khoan phụt xử lý sự cố thấm – Công trình Hồ chứa nước Bản Muông, thành phố Sơn La
• 3.6.1. Giới thiệu Module SEEP/W trong phân tích thấm
• 3.6.2. Giải bài toán thấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn
• 3.6.3. Phân tích lựa chọn mặt cắt và trường hợp tính toán
• 3.6.4. Cơ sở số liệu
• 3.6.5. Xây dựng mô hình bài toán
• 3.6.6. Phân tích kết quả tính toán
• 3.7. Kết luận chương 3
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Mục đích nghiên cứu
• 0.3. Nội dung nghiên cứu
• 0.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.5. Phương pháp nghiên cứu
• 0.6. Kết quả đạt được
• 0.7. Cơ sở tài liệu luận văn

Tóm tắt

I. Giới thiệu về sự cố thấm đập đất và hồ chứa nước Bản Muông

Sự cố thấm đập đất là một vấn đề nghiêm trọng trong quản lý và vận hành các công trình thủy lợi. Hồ chứa nước Bản Muông, nằm tại Sơn La, là một công trình quan trọng đã gặp phải sự cố thấm nghiêm trọng. Sự cố này không chỉ ảnh hưởng đến an toàn công trình mà còn đe dọa đến đời sống và kinh tế của khu vực xung quanh. Giải pháp xử lý sự cố thấm đập đất được nghiên cứu nhằm đảm bảo sự ổn định và an toàn lâu dài cho công trình.

1.1. Tổng quan về hồ chứa nước Bản Muông

Hồ chứa nước Bản Muông được xây dựng và đưa vào sử dụng từ năm 2004. Công trình này đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước tưới tiêu và phát triển nông nghiệp tại Sơn La. Tuy nhiên, vào năm 2013, một hố sụt xuất hiện gần tháp cống lấy nước, cho thấy dấu hiệu của sự cố thấm nghiêm trọng. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết phải nghiên cứu và áp dụng các giải pháp kỹ thuật để xử lý sự cố.

1.2. Nguyên nhân sự cố thấm đập đất

Nguyên nhân chính của sự cố thấm đập đất tại hồ chứa nước Bản Muông được xác định là do sự xuống cấp của vật liệu đất đắp và thiếu sót trong quá trình thi công. Các yếu tố khách quan như địa chất phức tạp và điều kiện thủy văn cũng góp phần làm trầm trọng thêm tình trạng thấm. Việc xác định nguyên nhân chính xác là bước đầu tiên trong quá trình đề xuất các giải pháp xử lý thấm đập đất hiệu quả.

II. Các giải pháp kỹ thuật xử lý sự cố thấm đập đất

Để xử lý sự cố thấm đập đất tại hồ chứa nước Bản Muông, nhiều giải pháp kỹ thuật đã được nghiên cứu và đề xuất. Các giải pháp này bao gồm cả phương pháp truyền thống và hiện đại, nhằm đảm bảo tính hiệu quả và bền vững. Việc lựa chọn giải pháp phù hợp dựa trên phân tích kỹ thuật và điều kiện thực tế của công trình.

2.1. Phương pháp khoan phụt chống thấm

Phương pháp khoan phụt chống thấm là một trong những giải pháp hiệu quả được áp dụng để xử lý sự cố thấm đập đất. Phương pháp này sử dụng vữa xi măng hoặc các vật liệu chống thấm khác để lấp đầy các khe nứt và lỗ rỗng trong thân đập. Kết quả thử nghiệm cho thấy phương pháp này giúp giảm đáng kể lượng nước thấm qua đập, đảm bảo an toàn cho công trình.

2.2. Sử dụng tường hào Bentonite

Tường hào Bentonite là một giải pháp hiện đại được sử dụng để chống thấm cho đập đất. Vật liệu Bentonite có khả năng trương nở khi tiếp xúc với nước, tạo thành một lớp chắn thấm hiệu quả. Phương pháp này đã được áp dụng thành công tại nhiều công trình thủy lợi, bao gồm cả hồ chứa nước Bản Muông, giúp cải thiện đáng kể độ ổn định của đập.

III. Ứng dụng và đánh giá hiệu quả các giải pháp

Các giải pháp xử lý sự cố thấm đập đất đã được áp dụng tại hồ chứa nước Bản Muông mang lại hiệu quả tích cực. Việc kết hợp giữa phương pháp truyền thống và hiện đại giúp đảm bảo tính toàn vẹn và an toàn của công trình. Đánh giá hiệu quả dựa trên kết quả đo đạc và phân tích kỹ thuật cho thấy sự cải thiện rõ rệt về độ ổn định và khả năng chống thấm của đập.

3.1. Kết quả đo đạc và phân tích

Sau khi áp dụng các giải pháp kỹ thuật, kết quả đo đạc cho thấy lượng nước thấm qua đập giảm đáng kể. Các chỉ số về độ ổn định của đập cũng được cải thiện, đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành. Phân tích kỹ thuật sử dụng phần mềm SEEP/W đã xác nhận hiệu quả của các giải pháp được áp dụng.

3.2. Đánh giá hiệu quả lâu dài

Các giải pháp xử lý thấm đập đất không chỉ mang lại hiệu quả tức thời mà còn đảm bảo tính bền vững lâu dài. Việc theo dõi và bảo trì định kỳ giúp duy trì hiệu quả của các biện pháp chống thấm, đảm bảo an toàn cho hồ chứa nước Bản Muông trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Đập đất là loại công trình thủy lợi phổ biến trên thế giới và tại Việt Nam, chiếm khoảng 62% tổng số đập theo thống kê của Hội đập lớn thế giới (ICOLD). Tại Việt Nam, với hơn 7.000 hồ chứa thủy lợi và thủy điện đang hoạt động, đập đất đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là nông nghiệp. Tuy nhiên, sự cố thấm qua đập đất là nguyên nhân chính gây mất an toàn, chiếm tỷ lệ lớn trong các sự cố công trình. Hồ chứa nước Bản Muông, thành phố Sơn La, được đưa vào sử dụng từ năm 2004, đã phát hiện sự cố thấm nghiêm trọng vào năm 2013 với hố sụt có đường kính khoảng 0,80 m và sâu 2,10 m, ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn công trình.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích nguyên nhân sự cố thấm, xây dựng cơ sở lý thuyết thấm và đề xuất giải pháp xử lý phù hợp, ứng dụng thực tiễn cho công trình hồ chứa nước Bản Muông. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào sự cố thấm đập đất, công nghệ chống thấm và ứng dụng tại địa phương. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao độ an toàn, giảm thiểu rủi ro và tổn thất kinh tế do sự cố thấm gây ra, đồng thời góp phần phát triển bền vững các công trình thủy lợi tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

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

• Định luật thấm Darcy: Là cơ sở lý thuyết chính để mô tả dòng chảy nước qua môi trường đất đá, với công thức lưu lượng thấm tỷ lệ thuận với chênh lệch cột nước và tiết diện dòng thấm, tỷ lệ nghịch với chiều dài dòng thấm.
• Phân loại dòng thấm: Bao gồm dòng thấm chảy tầng và chảy rối, dòng thấm ổn định và không ổn định, dòng thấm có áp và không áp, dòng thấm một hướng, hai hướng và không gian ba chiều.
• Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Sử dụng phần mềm Geo-slope (SEEP/W) để mô phỏng và phân tích bài toán thấm, kiểm tra ổn định thấm trước và sau xử lý sự cố.
• Các giải pháp chống thấm: Bao gồm khoan phụt xi măng-đất, thi công tường hào Bentonite, sân phủ chống thấm, cừ chống thấm và các vật liệu mới như màng HDPE, thảm sét địa kỹ thuật.

Các khái niệm chính được sử dụng gồm: gradient thấm, áp lực thấm, lưu lượng thấm, hệ số thấm, đường bão hòa, và các chỉ tiêu cơ lý đất nền.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp tài liệu thực tế, khảo sát địa chất, thiết kế và hoàn công công trình hồ chứa nước Bản Muông. Cỡ mẫu khảo sát gồm các hố khoan phụt, đo địa vật lý và thí nghiệm cơ lý đất nền. Phân tích dữ liệu bằng phương pháp phần tử hữu hạn với phần mềm Geo-slope để mô phỏng dòng thấm và đánh giá ổn định công trình.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2013 đến 2014, bao gồm các giai đoạn khảo sát hiện trạng, phân tích nguyên nhân, thiết kế giải pháp xử lý và kiểm tra hiệu quả. Phương pháp chọn mẫu dựa trên vị trí hố khoan tại các điểm nghi ngờ thấm và các vị trí khớp nối công trình. Phân tích số liệu nhằm xác định chính xác nguyên nhân sự cố và hiệu quả các giải pháp đề xuất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Nguyên nhân sự cố thấm: Qua khảo sát và phân tích, nguyên nhân chính là do dòng thấm mạnh tại vị trí khớp nối cống lấy nước phía vai tả đập, với hố sụt đường kính 0,80 m, sâu 2,10 m, nằm trên mực nước hồ cao trình 795,40 m. Địa chất nền có nhiều khe nứt và lớp đất có hệ số thấm cao, không được xử lý triệt để trong thi công.

2. Đặc điểm dòng thấm: Mô hình phần tử hữu hạn cho thấy gradient thấm tại vị trí sự cố vượt quá giới hạn an toàn, lưu lượng thấm tăng gấp nhiều lần so với thiết kế, gây áp lực thấm lớn lên nền đập, làm giảm ổn định và tạo điều kiện cho xói ngầm.

3. Hiệu quả giải pháp khoan phụt xi măng-đất: Sau khi thi công khoan phụt, hệ số thấm giảm khoảng 60%, gradient thấm giảm tương ứng, áp lực thấm được kiểm soát, ổn định công trình được cải thiện rõ rệt. Thời gian thi công và kiểm tra hoàn thành trong vòng 3 tháng.

4. So sánh với các công trình khác: Kết quả tương tự các nghiên cứu xử lý sự cố thấm tại đập Suối Trầu (Khánh Hòa) và đập Ea Súp (Đắk Lắk), cho thấy phương pháp khoan phụt và thi công tường hào Bentonite là giải pháp hiệu quả, kinh tế cho các công trình đập đất có sự cố thấm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân sự cố thấm chủ yếu do điều kiện địa chất nền yếu, khe nứt đá và lớp đất có hệ số thấm cao không được xử lý triệt để trong thiết kế và thi công. Việc sử dụng mô hình phần tử hữu hạn giúp mô phỏng chính xác dòng thấm và áp lực thấm, từ đó lựa chọn giải pháp xử lý phù hợp. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả cho thấy sự cần thiết của việc kiểm tra kỹ lưỡng địa chất nền và áp dụng công nghệ khoan phụt hiện đại để giảm thiểu rủi ro.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ gradient thấm trước và sau xử lý, bảng so sánh hệ số thấm và lưu lượng thấm, giúp minh họa hiệu quả giải pháp. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiểu biết về cơ chế thấm và xử lý sự cố đập đất, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý và vận hành hồ chứa nước Bản Muông.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Thực hiện khoan phụt xi măng-đất tại các vị trí nghi ngờ thấm nhằm giảm hệ số thấm xuống dưới mức an toàn, đảm bảo ổn định công trình. Thời gian thực hiện trong vòng 3 tháng, do đơn vị thi công chuyên ngành địa kỹ thuật đảm nhiệm.

2. Thi công tường hào Bentonite kết hợp sân phủ chống thấm thượng lưu để kéo dài đường viền thấm, giảm áp lực thấm lên nền đập. Giải pháp này cần được triển khai trong vòng 6 tháng, phối hợp giữa chủ đầu tư và đơn vị tư vấn thiết kế.

3. Tăng cường công tác khảo sát địa chất và giám sát thi công nhằm phát hiện sớm các vị trí có nguy cơ thấm, đảm bảo chất lượng vật liệu đắp và thi công đúng thiết kế. Thực hiện liên tục trong quá trình vận hành công trình.

4. Áp dụng phần mềm mô phỏng dòng thấm và kiểm tra ổn định định kỳ để đánh giá hiệu quả các biện pháp xử lý và phát hiện kịp thời các sự cố mới. Chủ thể thực hiện là Ban quản lý công trình phối hợp với các chuyên gia địa kỹ thuật, định kỳ 6 tháng/lần.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế và thi công công trình thủy lợi: Nắm bắt các giải pháp xử lý sự cố thấm hiệu quả, áp dụng vào thiết kế và thi công đập đất, nâng cao chất lượng công trình.

2. Chuyên gia địa kỹ thuật và quản lý vận hành hồ chứa: Hiểu rõ cơ chế thấm và các biện pháp phòng chống, từ đó xây dựng kế hoạch giám sát và bảo trì phù hợp.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành xây dựng thủy lợi, địa kỹ thuật: Tài liệu tham khảo khoa học về lý thuyết thấm, phương pháp mô hình số và ứng dụng thực tiễn trong xử lý sự cố đập đất.

4. Cơ quan quản lý nhà nước về thủy lợi và an toàn đập: Cơ sở để xây dựng chính sách, quy chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn xử lý sự cố thấm nhằm đảm bảo an toàn công trình và giảm thiểu rủi ro thiên tai.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguyên nhân chính gây sự cố thấm đập đất là gì?
   Nguyên nhân chủ yếu là do điều kiện địa chất nền yếu, có khe nứt và lớp đất có hệ số thấm cao không được xử lý triệt để trong thiết kế và thi công, dẫn đến dòng thấm mạnh và áp lực thấm lớn.

2. Phương pháp khoan phụt xi măng-đất có hiệu quả như thế nào?
   Khoan phụt giúp giảm hệ số thấm khoảng 60%, kiểm soát gradient thấm và áp lực thấm, từ đó nâng cao ổn định công trình. Đây là giải pháp kinh tế và được áp dụng rộng rãi trong xử lý sự cố thấm đập đất.

3. Làm thế nào để xác định vị trí cần xử lý thấm?
   Thông qua khảo sát địa chất, đo địa vật lý, thí nghiệm cơ lý đất và quan trắc hiện trạng công trình, kết hợp mô hình phần tử hữu hạn để xác định các vị trí có gradient thấm vượt ngưỡng an toàn.

4. Các giải pháp chống thấm khác ngoài khoan phụt là gì?
   Bao gồm thi công tường hào Bentonite, sân phủ chống thấm thượng lưu, cừ chống thấm và sử dụng màng HDPE hoặc thảm sét địa kỹ thuật, tùy thuộc vào điều kiện công trình và mức độ sự cố.

5. Tại sao cần sử dụng mô hình phần tử hữu hạn trong nghiên cứu thấm?
   Mô hình phần tử hữu hạn giúp mô phỏng chính xác dòng thấm và áp lực thấm trong môi trường phức tạp, đánh giá ổn định công trình trước và sau xử lý, từ đó lựa chọn giải pháp phù hợp và hiệu quả.

Kết luận

• Đập đất là loại công trình phổ biến, nhưng dễ xảy ra sự cố thấm do điều kiện địa chất và thi công không đảm bảo.
• Sự cố thấm tại hồ chứa nước Bản Muông được xác định do dòng thấm mạnh tại vị trí khớp nối cống, gây áp lực thấm lớn và hố sụt sâu 2,10 m.
• Phương pháp khoan phụt xi măng-đất và thi công tường hào Bentonite là giải pháp hiệu quả, giảm hệ số thấm khoảng 60%, nâng cao ổn định công trình.
• Nghiên cứu sử dụng mô hình phần tử hữu hạn để phân tích dòng thấm và kiểm tra ổn định, cung cấp cơ sở khoa học cho thiết kế và xử lý sự cố.
• Đề xuất thực hiện khoan phụt, thi công tường hào, tăng cường khảo sát và giám sát thi công, áp dụng mô hình số định kỳ nhằm đảm bảo an toàn và bền vững công trình.

Luận văn khuyến nghị các đơn vị quản lý và thi công công trình thủy lợi áp dụng các giải pháp đã nghiên cứu để nâng cao hiệu quả xử lý sự cố thấm, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng ứng dụng công nghệ mới trong lĩnh vực địa kỹ thuật xây dựng đập đất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ SỰ CỐ ĐẬP ĐẤT VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THẤM CÔNG TRÌNH ĐẬP 1. Tình hình xây dựng đập đất trên thế giới và ở Việt Nam 1. Tình hình xây dựng đập đất trên thế giới Theo thống kê của Hội đập lớn thế giới (ICOLD), trên thế giới có khoảng 39. Các loại đập trên thế giới Trong đó, đập đất chiếm 62% (với 24.

Lý do đập đất là phổ biến vì nó có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng cơ giới hóa cao trong thi công và trong đa số các trường hợp. Ngoài ra, nhờ sự phát triển của nhiều lĩnh vực khoa học như Cơ học đất, lý thuyết thấm, địa chất thủy văn, địa chất công trình… cũng như ứng dụng rộng rãi của công nghệ chống thấm, cơ giới hóa trong thi công cho nên đập đất ngày càng có xu hướng phát triển mạnh. Thống kê đập đất cao trên thế giới (ICOLD) Chiều cao Tên đập Quốc gia (m) ROGUN (C) 335 Tajikistan NUREK 300 Tajikistan MANUEL MORENO TORRES (CHICOASÉN) 262 Mexico TEHRI (THDC) 260 India BADOOSH 256 Iraq MICA 243 Canada OROVILLE 235 United States of America BEKHME (C) 230 Iraq IRAPÉ 209 Brazil ITAIPU 196 Paraguay/Brazil SEVEN OAKS DAM 193 United States of America NEW MELONES 190 United States of America LA PAROTA 189 Mexico TUPOLANG/MUSH 188 Uzbekistan EL CAJÓN 186 Mexico MAOPINGXI 185 China BENNETT W. 183 Canada DON PEDRO MAIN 178 United States of America SIKIA (C) 170 Greece CHANGLING 170 China 6 Hình 1.

Đập đất Hirakud, Orissa, India[24] Hình 1. Đập đất Nurek, Tajikistan[28] 7 Hình 1. Đập đất Oroville, California, United States[29] 1. Tình hình xây dựng đập đất ở Việt Nam 1.

Sự phát triển hồ đập ở Việt Nam Việt Nam có hơn 2.360 con sông có chiều dài từ 10 km trở lên, trong đó có 109 sông chính. Toàn quốc có 16 lưu vực sông với diện tích lưu vực lớn hơn 2.500 km2, 10/16 lưu vực có diện tích trên 10. Tổng diện tích các lưu vực sông trên cả nước lên đến trên 1.000 km2, trong đó, phần lưu vực nằm ngoài diện tích lãnh thổ chiếm đến 72%[16]. Tiềm năng khai thác hợp lý về thủy điện của cả nước ước khoảng 60 tỷ KWh.

Có các hệ thống sông như sông Đồng Nai, sông Hồng, sông Đáy, sông Mê Kông, sông Cả, sông Mã…Điều kiện tự nhiên này thuận lợi trong việc xây dựng và khai thác các hồ chứa nước để đáp ứng nhu cầu nước và năng lượng cho dân sinh và các ngành kinh tế. 8 Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tính đến năm 2002, cả nước ta có 1967 hồ (dung tích mỗi hồ trên 2. Trong đó có 10 hồ thủy điện có dung tích 19 tỷ m3, còn lại là 1957 hồ thủy nông với dung tích 5. Đập vật liệu địa phương ở Việt Nam Đập vật liệu địa phương của Việt Nam tương đối đa dạng.

Đập đất được đắp bằng các loại đất: Đất pha tàn tích, đất bazan, đất ven biển. Phần lớn các đập ở miền Bắc và miền Trung được xây dựng theo hình thức đập đất, đồng chất hoặc đập nhiều khối có thiết bị chống thấm tường nghiêng, tường tâm, chân khay… Một số năm gần đây sử dụng một công nghệ mới như tường lõi chống thấm bằng các tấm bê tông cốt thép liên kết khớp ở đập Tràng Vinh, thảm sét Bentonite ở đập Núi Một, hào Bentonite ở đập Eaksup Đắk Lắk, Hồ Dầu Tiếng, Hồ Đá Đen… Bảng 1. Các hồ chứa thủy lợi, thủy điện quan trọng[6] Lưu vực Số lượng STT Tên hồ chứa sông hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang, 1 Hồng 8 Huổi Quảng, Bản Chát, Nậm Na 3 và Lai Châu Cửa Đạt, Hủa Na, Trung Sơn, Pa Ma và Huổi 2 Mã 5 Tạo 3 Cả 4 Bản Vẽ, Khe Bố, Bản Mồng và Ngàn Trươi Bình Điền, Hương Điền, Tả Trạch và A Lưới 4 Hương 4 (trên sông A Sáp thuộc lưu vực sông Sê Kông) Vu Gia – A Vương, Đắk Mi 4, Sông Tranh 2, Sông Bung 5 6 Thu Bồn 2, Sông Bung 4 và Đắk Mi 1) 6 Trà Khúc 2 Đak Đrinh và Nước Trong Kôn – Hà Vĩnh Sơn A – Vĩnh Sơn B, Bình Định và Núi 7 3 Thanh Một Sông Ba Hạ, Sông Hinh, Krông Hnăng, Ayun 8 Ba 5 Hạ và cụm hồ An Khê – Kanak 9 Lưu vực Số lượng STT Tên hồ chứa sông hồ chứa Plêy Krông, Ialy, Sê San 4, Thượng Kon Tum 9 Sê San 5 và Sê San 4A Buôn Tua Srah, Buôn Kuốp, Srêpốk 3, Srêpốk 10 Srêpốk 6 4, Đức Xuyên và Srêpốk 7 Dầu Tiếng, Trị An, Thác Mơ, Đơn Dương, Hàm Thuận – Đa Mi – Cầu Đơn, Đại Ninh, 11 Đồng Nai 13 Đồng Nai 2, Đồng Nai 3, Đồng Nai 4, Srok Phu Miêng và Phước Hòa Hình 1. Đập thủy điện Hòa Bình[2] 10 Hình 1.

Đập Ea súp – Đắc Lắk[10] Hình 1. Đập Núi Cốc – Thái Nguyên[10] 1. Tổng quan về sự cố công trình đập Việc xây dựng hồ, đập mang lại nhiều lợi ích cuộc sống cho con người. Tuy nhiên, cùng với thời gian khai thác, các công trình bị xuống cấp và hư hỏng gây ra nhiều thiệt hại nghiêm trọng.

Trong lịch sử xây dựng đập đất trên thế giới, cũng như Việt Nam đến nay đã chứng kiến nhiều sự cố do thấm gây thiệt hại lớn về người và của. Những sự cố thường gặp và nguyên nhân gây ra sự cố ở đập đất như sau[12]: 11 1. Nguyên nhân khách quan Những nguyên nhân khách quan có thể gây ra sự cố cho đập đất phải kể đến các đặc điểm về khí hậu, địa hình, địa chất… Các nguyên nhân khách quan sau thường được đề cập đến trong các sự cố thường gặp ở đập đất: - Lũ vượt tần suất thiết kế, không có tràn xả lũ dự phòng; - Cửa đập tràn bị kẹt; - Hỏng khớp nối của công trình; - Cống bị thủng; - Thiết bị tiêu nước bị tắc; - Lún đột biến do chất lượng nền kém; - Nước hồ chứa dâng cao đột ngội gây ra tải trọng trên mái đập thượng lưu tăng đột biến; - Nước hồ rút xuống nhanh gây ra giảm tải đột ngột trên mái thượng lưu; - Nền đập bị lún trên chiều dài dọc tim đập; - Địa chất nền đập xấu, không xử lý được; - Thiết bị tiêu nước bị tắc làm dâng cao đường bão hòa; - Tiêu thoát nước mưa trên mặt mái hạ lưu không tốt, khi mưa kéo dài toàn thân đập bị bão hòa nước ngoài dự kiến của thiết kế. Nguyên nhân chủ quan 1.

Nguyên nhân về khảo sát Công tác khảo sát địa hình, địa chất đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp tài liệu cho thiết kế, thi công. Công tác khảo sát địa chất công trình nhằm đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng và đề xuất các giải pháp xử lý các vấn đề địa chất công trình có thể gặp trong quá trình thiết kế, thi công. Một số sai sót trong quá trình khảo sát địa chất công trình có thể dẫn đến các sự cố như: - Đánh giá sai tình hình địa chất nền, để sót lớp thấm mạnh không được xử lý; - Kết quả khảo sát sai với thực tế, cung cấp sai các chỉ tiêu cơ lý, do khảo sát sơ sài, khối lượng khảo sát thực hiện ít, không thí nghiệm đầy đủ các chỉ tiêu 12 cơ lý cần thiết, từ đó đánh giá sai chất lượng đất đắp, đất đắp đập có tính chất đặc biệt (tính trương nở tự do mạnh, lún ướt lớn hoặc tan rã mạnh) nhưng khi khảo sát không phát hiện ra, hoặc có phát hiện ra nhưng thiết kế kết cấu đập không hợp lý; - Đắp đất công trình không đảm bảo chất lượng: chất lượng đất đắp không được lựa chọn kỹ, không dọn vệ sinh sạch sẽ để loại bỏ các tạp chất trước khi đắp đất, đầm nện không kỹ; hàm lượng cát, bụi dăm sạn nhiều, hàm lượng sét ít, đất bị tan rã mạnh. Nguyên nhân về thiết kế Một trong những nguyên nhân trong các sự cố công trình đập là sai sót trong khâu tính toán thiết kế công trình: - Tính toán thủy văn sai: Mưa gây ra lũ tính nhỏ, lưu lượng đỉnh lũ nhỏ; tổng lượng lũ nhỏ hơn thực tế; các dạng lũ thiết kế không phải là bất lợi; thiếu khu vực; lập đường cong dung tích hồ W = f(H) lệch về phía lớn, lập đường cong khả năng xả lũ của đập tràn Q = f(H) sai lệch với thực tế; - Chọn dung trọng khô thiết kế quá thấp, nên đất sau khi đầm, đất vẫn chưa đảm bảo độ chặt dẫn đến hệ số thấm cao hơn hệ số thấm cho phép của thiết kế; - Tính sai cấp bão; - Thiết kế và thi công không có biện pháp xử lý khớp nối thi công do phân đoạn đập để đắp trong quá trình thi công; - Thiết kế chọn tổ hợp tải trọng không phù hợp với thực tế, chọn sai sơ đồ tính toán ổn định; 1.

Nguyên nhân về thi công Đây là nguyên nhân quan trọng, có ảnh hưởng lớn đến an toàn đập. Có nhiều yếu tố trong quá trình thi công có liên quan đến chất lượng đập, cũng như khả năng xảy ra các sự cố, như: - Đỉnh đập đắp thấp hơn cao trình thiết kế; - Biện pháp thiết kế gia cố mái không đủ sức chịu đựng sóng do bão gây ra; 13 - Thi công lớp gia cố kém chất lượng: Kích thước đá lát hoặc tấm bê tông nhỏ hơn thiết kế; chất lượng đá hoặc bê tông kém; đá lát đặt nằm, không chèn chặt các hòn đá; - Đất mái đập thượng lưu đầm nện không chặt, hoặc không xén mái; - Biện pháp thi công xử lý nền không đảm bảo chất lượng: khoan phụt không đạt yêu cầu; hót không sạch lớp bồi tích; thi công chân khay, sân phủ kém dẫn đến thủng lớp cách nước; không bóc hết lớp thảo mộc ở các vai đập; - Thi công đắp đập không đúng thiết kế, như: Chiều dày lớp đắp lớn hơn so với thiết kế, số lần đầm ít hơn thiết kế. Phần tiếp giáp giữa các lớp đắp, các khối đắp và phần mang cống thường thi công không đảm bảo, độ chặt kém. Một số sự cố vỡ đập điển hình trên thế giới 1.

Sự cố đập Teton[10] Đập đất Teton được xây dựng trên sông Teton, bang Idaho, Tây Bắc nước Mỹ. Đập có chiều cao 93m, chiều dài ở đỉnh 940m, đáy rộng 520m. Sự cố vỡ đập Teton, Hoa Kỳ Đập Teton là một đập đất ở Idaho, Hoa Kỳ, được xây dựng bởi Cục khai hoang, một trong 08 cơ quan Liên bang có thẩm quyền để xây dựng đập. Đập nằm trên sông Teton ở phía đông của bang, giữa Fremont và Madison, nó đã xảy ra sự cố thảm khốc ngày 05/06/1976 khi nó đang được đắp lần đầu tiên.