Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu xử lý vật liệu bồi tích trẻ nhằm nâng cấp đập đất tại vùng ...

• Tác giả: Mai Thị Hồng
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Trọng Tư
• Trường học: Trường Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Công nghệ và Quản lý xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu xử lý vật liệu bồi tích trẻ để nâng cấp, xây dựng đập đất vùng Tây Nguyên
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. Tính cấp thiết của đề tài
• 2. Mục tiêu nghiên cứu
• 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 4. Nội dung nghiên cứu
• 5. Phương pháp nghiên cứu
• 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 7. Cấu trúc của luận án
• 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẬP SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI CHỖ VÀ ĐẬP ĐẤT Ở TÂY NGUYÊN
• 1.1. Đập đất và những yêu cầu khi thiết kế, thi công
• 1.1.1. Tổng quan về đập đất
• 1.2. Tổng quan về những yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế và thi công đập đất đầm nén
• 1.3. Phân tích những nguyên nhân gây ra sự cố ở đập vật liệu tại chỗ
• 1.3.1. Nguyên nhân do giai đoạn lập dự án đầu tư
• 1.3.2. Nguyên nhân do khảo sát, đánh giá tài liệu
• 1.3.3. Nguyên nhân do thiết kế
• 1.3.4. Nguyên nhân do thi công
• 1.3.5. Nguyên nhân do quản lý khai thác vận hành
• 1.3.6. Một số ví dụ về sự cố đập đất ở Việt Nam do vật liệu đắp
• 1.4. Đặc điểm hồ chứa và nhu cầu dùng nước trong những năm tới ở Tây Nguyên
• 1.4.1. Đặc điểm hồ chứa và đập đất ở Tây Nguyên
• 1.4.2. Nhu cầu dùng nước trong tương lai
• 1.5. Những nghiên cứu về đập vật liệu tại chỗ
• 1.5.1. Nghiên cứu đập vật liệu tại chỗ trên Thế giới
• 1.5.2. Nghiên cứu trong nước
• 1.6. Những nghiên cứu về sử dụng xi măng và vôi để gia cố đất trên Thế giới và Việt Nam
• 1.6.1. Nghiên cứu sử dụng xi măng và vôi để gia cố đất trên Thế giới
• 1.6.2. Nghiên cứu sử dụng xi măng và vôi để gia cố đất ở Việt Nam
• 1.7. Những nội dung đặt ra cho nghiên cứu
• 1.8. Kết luận chương 1
• 2. CƠ SỞ KHOA HỌC CẢI THIỆN VẬT LIỆU BỒI TÍCH TRẺ ĐÁP ỨNG YÊU CẦU NÂNG CẤP, XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT VÙNG TÂY NGUYÊN
• 2.1. Vật liệu đắp đập ở khu vực Tây Nguyên
• 2.2. Sườn tàn tích và tàn tích trên các loại đá khác nhau
• 2.3. Bố trí vật liệu đất đắp trong thân đập
• 2.3.1. Nguyên tắc bố trí
• 2.3.2. Bố trí vật liệu trong thân đập
• 2.4. Một số giải pháp kỹ thuật để cải tạo đất đắp đập
• 2.4.1. Giải pháp thay đổi thành phần cỡ hạt
• 2.4.2. Giải pháp cải tạo đất bằng chất kết dính
• 2.4.3. Giải pháp cải tạo đất bằng phương pháp trộn Bitum
• 2.5. Cơ sở khoa học lựa chọn chất kết dính để cải tạo đất có tính thấm lớn và tính tan rã mạnh
• 2.5.1. Tính thấm của đất
• 2.5.2. Tính tan rã của đất
• 2.5.3. Thành phần khoáng vật của đất
• 2.5.4. Quá trình hóa lý xảy ra khi trộn ximăng vào đất
• 2.5.5. Quá trình hóa lý xảy ra khi trộn vôi
• 2.5.6. Cơ sở khoa học lựa chọn chất kết dính vô cơ để cải tạo đất có tính thấm và tính tan rã
• 2.6. Cơ sở khoa học lựa chọn hạt thô để tăng dung trọng khô của đất
• 2.7. Kết luận chương 2
• 3. NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU BỒI TÍCH TRẺ ĐỂ NÂNG CẤP ĐẬP ĐẤT Ở TÂY NGUYÊN
• 3.1. Lựa chọn mẫu đất và phương pháp nghiên cứu mẫu đất trong khu vực Tây Nguyên
• 3.1.1. Lựa chọn mẫu đất nghiên cứu
• 3.1.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.1.3. Thời gian và khối lượng mẫu thí nghiệm
• 3.2. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý và tính chất đặc biệt của mẫu vật liệu sử dụng để nâng cấp đập
• 3.2.1. Thành phần hạt của đất
• 3.2.2. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu vật lý của đất
• 3.2.3. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ học của đất
• 3.2.4. Kết quả thí nghiệm các tính chất đặc biệt
• 3.2.5. Tổng hợp nhận xét kết quả thí nghiệm
• 3.3. Nghiên cứu giải pháp tăng khả năng chống thấm
• 3.3.1. Chất kết dính vô cơ để cải tạo đất
• 3.3.2. Quy trình chế bị mẫu khi trộn XM và vôi
• 3.3.3. Nghiên cứu lựa chọn hàm lượng chất kết dính để giảm tính thấm của đất
• 3.3.4. Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý của đất sau khi trộn 2% XM và 3% vôi
• 3.4. Nghiên cứu giải pháp chống tan rã đất
• 3.4.1. Quy trình chế bị mẫu thí nghiệm khi trộn chất kết dính xi măng
• 3.4.2. Nghiên cứu lựa chọn hàm lượng ximăng để tăng thời gian tan rã của đất
• 3.5. Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ học của hỗn hợp đất khi trộn 5% hàm lượng xi măng
• 3.6. Nghiên cứu giải pháp để nâng cao dung trọng khô của đất
• 3.6.1. Quy trình chế bị mẫu khi trộn dăm sạn
• 3.6.2. Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên dung trọng khô lớn nhất và độ ẩm tốt nhất của đất
• 3.6.3. Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên khả năng kháng cắt của đất
• 3.6.4. Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên tính biến dạng và tính thấm của đất
• 3.6.5. Phân tích lựa chọn tỷ lệ dăm sạn hợp lý
• 3.7. Kết luận chương 3
• 4. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ NÂNG CẤP, SỬA CHỮA MỘT SỐ ĐẬP ĐẤT Ở TÂY NGUYÊN
• 4.1. Lựa chọn công trình nghiên cứu
• 4.1.1. Lựa chọn và giới thiệu công trình
• 4.1.2. Đánh giá hiện trạng đập và đề xuất giải pháp nâng cấp
• 4.2. Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng khối đất đắp để nâng cấp đập
• 4.2.1. Giới thiệu phần mềm tính toán
• 4.2.2. Tính toán thấm qua thân đập khi đắp áp trúc mái thượng lưu
• 4.2.3. Tính toán ổn định mái đập
• 4.3. Công nghệ xử lý đất gia cố và thi công đắp áp trúc mái thượng lưu đập
• 4.3.1. Chuẩn bị máy móc, thiết bị và nhân lực
• 4.3.2. Chuẩn bị nguyên vật liệu thi công
• 4.3.3. Quy trình trộn đất theo tỷ lệ hỗn hợp gia cố sử dụng phương pháp dây chuyền
• 4.4. Công nghệ thi công đắp áp trúc mái thương lưu đập
• 4.5. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• 1. Bài báo khoa học
• 2. Hội nghị khoa học
• 3. Đề tài khoa học
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về vật liệu bồi tích và đập đất vùng Tây Nguyên

Nghiên cứu tập trung vào vật liệu bồi tích trẻ, đặc biệt là các loại đất có tính thấm lớn và tan rã mạnh, phổ biến ở vùng Tây Nguyên. Đây là khu vực có mạng lưới sông suối dày đặc, với nhiều hồ chứa sử dụng đập đất được xây dựng từ những năm 1980-1990. Các công trình này đang xuống cấp, đòi hỏi nâng cấp đập để đảm bảo an toàn và hiệu quả. Vật liệu bồi tích được nghiên cứu nhằm tận dụng nguồn tài nguyên tại chỗ, giảm chi phí và tăng tính bền vững cho các công trình thủy lợi.

1.1. Đặc điểm vật liệu bồi tích trẻ

Vật liệu bồi tích trẻ ở Tây Nguyên có đặc tính cơ lý đặc thù, bao gồm tính thấm cao và khả năng tan rã mạnh. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, việc sử dụng vật liệu bồi tích này cho đập đất đòi hỏi các giải pháp xử lý vật liệu như sử dụng xi măng và vôi để cải thiện tính chất cơ học. Điều này giúp đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật trong nâng cấp đập và cải tạo đập.

1.2. Thách thức trong nâng cấp đập đất

Các đập đất ở Tây Nguyên đối mặt với nhiều thách thức như sạt lở mái đập, thấm nước qua thân đập, và xuống cấp do điều kiện thi công ban đầu. Nghiên cứu vật liệu tập trung vào việc tìm ra các giải pháp kỹ thuật xử lý để khắc phục những vấn đề này. Các phương pháp như trộn xi măng và vôi vào vật liệu bồi tích được đề xuất để tăng độ bền và giảm tính thấm của đất.

II. Kỹ thuật xử lý vật liệu bồi tích trẻ

Nghiên cứu đề xuất các kỹ thuật xử lý để cải thiện tính chất của vật liệu bồi tích trẻ, bao gồm việc sử dụng xi măng và vôi làm chất kết dính. Các thí nghiệm được thực hiện để xác định hàm lượng tối ưu của các chất kết dính này, nhằm giảm tính thấm và tăng khả năng chống tan rã của đất. Kết quả cho thấy, việc trộn xi măng và vôi vào vật liệu bồi tích giúp cải thiện đáng kể các chỉ tiêu cơ lý, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật trong nâng cấp đập.

2.1. Sử dụng xi măng và vôi

Xi măng và vôi được sử dụng như các chất kết dính chính trong xử lý vật liệu. Các thí nghiệm chỉ ra rằng, việc trộn 2% xi măng và 3% vôi vào vật liệu bồi tích giúp giảm đáng kể tính thấm và tăng độ bền của đất. Đây là giải pháp hiệu quả để cải tạo đập và nâng cấp đập ở Tây Nguyên.

2.2. Tăng dung trọng khô của đất

Nghiên cứu cũng tập trung vào việc tăng dung trọng khô của vật liệu bồi tích bằng cách trộn thêm dăm sạn. Kết quả thí nghiệm cho thấy, việc trộn dăm sạn với tỷ lệ hợp lý giúp tăng dung trọng khô và cải thiện khả năng kháng cắt của đất. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ ổn định của đập đất.

III. Ứng dụng thực tiễn trong nâng cấp đập đất

Kết quả nghiên cứu được áp dụng vào thực tế để nâng cấp đập ở Tây Nguyên, cụ thể là đập Buôn Sa. Các giải pháp xử lý vật liệu như trộn xi măng, vôi và dăm sạn được triển khai, giúp cải thiện đáng kể tính chất cơ lý của đất. Công nghệ thi công được tối ưu hóa, đảm bảo hiệu quả và tiết kiệm chi phí. Đây là minh chứng cho tính khả thi và giá trị thực tiễn của nghiên cứu.

3.1. Áp dụng tại đập Buôn Sa

Đập Buôn Sa được chọn làm đối tượng nghiên cứu ứng dụng. Các giải pháp xử lý vật liệu được triển khai, bao gồm trộn xi măng, vôi và dăm sạn vào vật liệu bồi tích. Kết quả cho thấy, đập được nâng cấp đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, giảm thiểu nguy cơ sạt lở và thấm nước.

3.2. Hiệu quả kinh tế và kỹ thuật

Việc sử dụng vật liệu bồi tích trẻ và các giải pháp xử lý vật liệu giúp tiết kiệm chi phí đáng kể so với việc sử dụng vật liệu mới. Đồng thời, các giải pháp này đảm bảo tính bền vững và hiệu quả lâu dài cho các công trình đập đất ở Tây Nguyên.