I. Tổng quan về đập vật liệu địa phương
Đập vật liệu địa phương (VLĐP) là loại đập sử dụng vật liệu sẵn có tại địa phương như sét, cát, cuội, sỏi. Loại đập này có cấu tạo đơn giản, giá thành thấp và khả năng cơ giới hóa cao. Đập VLĐP được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam và nhiều nước khác. Nhờ sự phát triển của các ngành khoa học như cơ học đất và lý luận thấm, đập VLĐP ngày càng được cải tiến và phát triển. Đặc điểm chính của đập VLĐP là chịu áp lực nước tĩnh và động, dẫn đến yêu cầu kỹ thuật cao trong thiết kế và thi công. Ở Việt Nam, đập VLĐP chiếm đa số trong các công trình thủy lợi và thủy điện. Một số đập VLĐP tiêu biểu như đập Hòa Bình, đập Thác Bà, và đập Kẻ Gỗ.
1.1. Ưu điểm và thách thức
Đập VLĐP có nhiều ưu điểm như giá thành thấp, sử dụng vật liệu tại chỗ, và phù hợp với nhiều loại địa hình. Tuy nhiên, loại đập này cũng đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt là vấn đề thấm và ổn định. Các sự cố như vỡ đập, sạt mái, và thấm mạnh thường xảy ra do thiết kế hoặc thi công không đảm bảo. Ví dụ, đập Suối Trầu đã bị vỡ nhiều lần do thấm và sạt mái. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu và tính toán kỹ lưỡng trong thiết kế đập VLĐP.
II. Các phương pháp tính toán thấm và ổn định
Việc tính toán thấm và ổn định là yếu tố quan trọng trong thiết kế đập VLĐP. Các phương pháp tính toán thấm bao gồm phương pháp cơ học chất lỏng và phương pháp phân tử hữu hạn. Phương pháp cơ học chất lỏng dựa trên các nguyên lý cơ bản của thủy lực, trong khi phương pháp phân tử hữu hạn sử dụng các mô hình toán học phức tạp để mô phỏng dòng thấm. Đối với tính toán ổn định, các phương pháp phổ biến là phương pháp cân bằng giới hạn và phương pháp phần tử hữu hạn. Các phương pháp này giúp đánh giá khả năng chịu tải và ổn định của đập dưới tác động của dòng thấm và áp lực nước.
2.1. Lựa chọn phần mềm tính toán
Việc lựa chọn phần mềm tính toán phù hợp là yếu tố quyết định trong thiết kế đập VLĐP. Các phần mềm như SEEP/W và SLOPE/W được sử dụng rộng rãi để tính toán thấm và ổn định. SEEP/W giúp mô phỏng dòng thấm qua đập và nền, trong khi SLOPE/W được dùng để đánh giá ổn định mái đập. Việc sử dụng các phần mềm này giúp tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo an toàn cho công trình.
III. Nghiên cứu mặt cắt hợp lý cho hồ Hà Động
Nghiên cứu lựa chọn mặt cắt hợp lý cho hồ chứa Hà Động – Quảng Ninh là trọng tâm của luận văn. Hồ Hà Động có nhiệm vụ cung cấp nước tưới tiêu và phòng chống lũ lụt. Việc lựa chọn mặt cắt đập phải đảm bảo an toàn về thấm và ổn định, đồng thời tận dụng tối đa vật liệu địa phương. Các mặt cắt đập được đề xuất bao gồm đập đồng chất, đập nhiều khối, và đập có màng chống thấm. Mỗi loại mặt cắt có ưu nhược điểm riêng, cần được tính toán và phân tích kỹ lưỡng để đưa ra quyết định tối ưu.
3.1. Tính toán thấm và ổn định
Việc tính toán thấm và ổn định cho các mặt cắt đập của hồ Hà Động được thực hiện bằng các phương pháp và phần mềm đã đề cập. Kết quả tính toán cho thấy các mặt cắt đập có màng chống thấm và đập nhiều khối đáp ứng tốt các yêu cầu về an toàn và hiệu quả kinh tế. Các biện pháp chống thấm như tường nghiêng, sân trước, và màng xi măng cũng được áp dụng để giảm thiểu rủi ro thấm và tăng cường ổn định cho công trình.
IV. Lựa chọn mặt cắt đập kinh tế
Lựa chọn mặt cắt đập kinh tế là bước cuối cùng trong quá trình thiết kế hồ Hà Động. Các yếu tố như khả năng tận dụng vật liệu địa phương, chi phí thi công, và hiệu quả kinh tế được xem xét kỹ lưỡng. Các phương án mặt cắt đập được so sánh dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế. Kết quả cho thấy mặt cắt đập nhiều khối là phương án tối ưu, đảm bảo an toàn kỹ thuật và hiệu quả kinh tế cao. Phương án này cũng tận dụng tối đa vật liệu địa phương, giảm thiểu chi phí vận chuyển và thi công.
4.1. Tính toán kinh tế
Việc tính toán kinh tế cho các phương án mặt cắt đập được thực hiện dựa trên các yếu tố như khối lượng vật liệu, cự ly vận chuyển, và chi phí thi công. Kết quả tính toán cho thấy phương án mặt cắt đập nhiều khối có tổng mức đầu tư thấp nhất, đồng thời đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật. Điều này khẳng định tính khả thi và hiệu quả của phương án được lựa chọn.
