Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Áp Lực Thấm Trong Phân Tích Ứng Suất Biến Dạng Đập Bê Tông Trọng Lực

Đập bê tông trọng lực là một trong những công trình quan trọng trong hệ thống thủy lợi và thủy điện tại Việt Nam. Quá trình phát triển của loại đập này có thể chia thành ba giai đoạn chính: trước năm 1945, giai đoạn 1945-1975 và sau năm 1975. Trong giai đoạn trước năm 1945, các đập chủ yếu được thiết kế và thi công bởi người Pháp với chiều cao từ 5-10m, phục vụ cho mục đích cấp nước tưới và phân lũ. Từ năm 1945 đến 1975, sự hỗ trợ từ Liên Xô và Nhật Bản đã giúp xây dựng nhiều đập thủy điện, trong đó có đập Thác Bà và Cấm Sơn. Sau năm 1975, với sự phát triển công nghiệp hóa, các đập bê tông được xây dựng với quy mô lớn hơn, sử dụng công nghệ bê tông trọng lực truyền thống và bê tông đầm lăn (RCC). Đặc biệt, RCC đã trở thành lựa chọn ưu việt nhờ vào khả năng thi công nhanh và tiết kiệm nguyên vật liệu. Tính đến năm 2013, Việt Nam đã có 24 đập bê tông đầm lăn, trong đó đập Sơn La có chiều cao lớn nhất lên tới 138,1m.

Việc phân tích ứng suất trong thân đập bê tông trọng lực là một nhiệm vụ quan trọng nhằm đảm bảo độ bền và ổn định của công trình. Các phương pháp tính toán chủ yếu bao gồm phương pháp giải tích và phương pháp số. Phương pháp giải tích, như phương pháp sức bền vật liệu và lý thuyết đàn hồi, thường chỉ áp dụng cho các bài toán đơn giản do không mô tả sát với điều kiện làm việc thực tế. Ngược lại, phương pháp số, đặc biệt là phương pháp phần tử hữu hạn, cho phép phân tích các bài toán phức tạp với độ chính xác cao. Phương pháp này chia miền tính toán thành các phần tử nhỏ, giúp mô phỏng các đặc tính cơ lý của vật liệu và ảnh hưởng của các lực tác dụng. Việc sử dụng phần mềm như SAP2000 và Ansys đã giúp cải thiện đáng kể độ chính xác trong phân tích ứng suất biến dạng của đập bê tông trọng lực.

Áp lực thấm là một yếu tố quan trọng trong phân tích ứng suất biến dạng của đập bê tông trọng lực. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các quan điểm về áp lực thấm và áp lực đẩy ngược trong tính toán ứng suất. Các phương pháp tính toán áp lực thấm có thể được chia thành hai nhóm: phương pháp sơ đồ đường thẳng và phương pháp số. Phương pháp sơ đồ đường thẳng thường coi nền là đồng nhất và áp dụng định luật Darcy để xác định cột nước thấm. Trong khi đó, phương pháp số cho phép mô phỏng các đặc trưng của dòng thấm và tính đến tính dị hướng của vật liệu. Kết quả từ nghiên cứu cho thấy việc tính toán áp lực nước lỗ rỗng và áp lực thấm có thể giúp xác định chính xác ứng suất của đập, từ đó đưa ra các biện pháp gia cố hợp lý.

Nghiên cứu áp lực thấm trong phân tích ứng suất biến dạng đập bê tông trọng lực đã chỉ ra tầm quan trọng của việc xem xét áp lực thấm trong thiết kế và tính toán đập. Việc áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại giúp nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của các kết quả phân tích. Đề xuất cho các nghiên cứu tiếp theo là cần mở rộng phạm vi nghiên cứu để bao quát các loại đập khác nhau và điều kiện địa chất khác nhau, từ đó phát triển các mô hình tính toán phù hợp hơn với thực tế.