CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TONG QUAN VE ON ĐỊNH DAP DAT VA CÁC YEU TO ANH HUONG DEN ON ĐỊNH DAP DAT 1.1 Tổng quan về 6n định đập đắt 1.1 Mỡ đầu: Đập đất là loại đập làm bằng vật liệu địa phương được xây dựng phổ. biến ở nước ta và trên thé giới. Đây là một loại đập tận dụng được vật liệu tại chỗ, cấu tạo đơn giản, công nghệ thi công không phức tạp, trên mọi loại nền đều có thể xây dựng đập đất, vì vậy giá thành thường rẻ, Khu vực Nam Trung Bộ và Đông Nam Bộ trong 25 năm qua đã xây dựng trên 200 đập hỗ chứa lớn, vừa và nhỏ mà công trình dâng nước chủ yếu. là đập đất làm bằng vật liệu địa phương.
Đa số các công trình làm việc an. toàn phát huy hiệu quả phục vụ phát triển thủy điện, cung cấp nước cho sinh hoạt, phục vụ sản xuất nông nghiệp — công nghiệp tạo ra những biến đổi sâu. sắc về đời sống và xã hội. Tuy nhiên tinh trạng chung hiện nay nhiều đập đã xuống cấp nghiêm trọng, hiện #ượng thắm qua thân đập khá phổ biển.
Mái thượng lưu các đập dda số đều hư hỏng, đá lát long rời, xói lở; mái hạ lưu các đập có hệ thống tiêu thoát nước mặt xây dựng chưa tốt, thiết bị thoát nước chưa tối ưu thường bị x6i trong mùa mưa bão, một số đập đã xảy ra sự cố gây thiệt hại đáng kể về kinh tế xã hội ở vùng hạ lưu công trình.2 Các yếu tế ảnh hưởng đến én định đập đất Đập đất là công trình dâng nước được làm bằng vật liệu địa phương khối lớn vì vậy không có khả năng mắt én định về lật và trượt theo mặt nền. Dưới tác dung của tai trọng đập thường mắt ôn định theo hình thức trượt mái thượng và hạ lưu khi chọn mặt cắt đập không hợp lý. Độ ẩm thay đổi (tăng độ âm đối với các loại đất dính, giảm độ ẩm đối với các loại đất rời) là yêu t6 quan trọng. Các điểm trượt lở có quy mô lớn đều.
có liên quan đến nước đưới đất mà trong đó có chế độ mưa đóng vai trò quan. Trượt mái đập xảy ra khi xuất hiện mưa lớn và gia tăng vào mùa mua, din đến: + Trọng lượng khối dat bên trên từ trạng thái chưa bão hòa trở thành. trang thái bão hòa + Độ ẩm tăng dẫn đến độ hút chân không giảm nên lực dính C giảm + Đường bão hòa đâng cao dẫn đến trọng lượng khối đất tăng. Tinh chất cơ lý của vật liệu là yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến én định mái dốc, tuy nhiên đó không phải là nguyên nhân duy nhất mà còn phụ thuộc.
vào ngoại lực tác dụng như áp lực thủy tĩnh, áp lực thấm, lực động đất, áp lực kế rỗng trong qué trình cố kết.3 Mặt trượt phá hoại mái đắt Một khối it có mặt ngoài nghiêng một góc nghiêng nào đó so với mặt ngang được quy ước gọi là mái đất. Mái dốc đứng được gọi là vách; ch cao của vách đá rất lớn nhưng vách đất thường không quá vài mét và không ổn định lâu đài Nguyên nhân hình thành mái đất hoặc do thiên nhiên (vận động của vỏ quả at, bảo mòn, tích tụ.) hoặc do nhân tạo (đập. kênh, mái hé đảo v. Mái đập đất thuộc loại mái ất nhân tạo, các tính chất địa kỹ thuật là đã biế rð rằng và kích thước có thé chọn sơ bộ hoặc theo kinh nghiệm hoặc theo các phương pháp đơn giản nhất cao|mái đất — Mái Nén mới đất Hình 1.1: Các bộ phận của mái dat Để tiện phân tích, một mái đất (hoặc mái đốc) được phân làm các bộ phận: mái, chân mái, mái dốc, cơ mái, góc dốc, độ cao của mái, nên mái dat.
Nền mái đốc là bộ phận dat đá nằm đưới mặt phẳng ngang di qua chân mái dốc.4, Cơ chế phá hoại của mái đất Sự phá hỏng mái đất có thể xảy ra từ từ, khó nhận biết trong một thời gian đài, phải quan trắc lâu dài hoặc quan sát độ cong thân cây mọc trên sườn dốc (Hình 1-2a) hoặc xảy ra đột ngột không lường trước được theo một mặt trượt có dạng hình học rõ rệt (Hình 1-2b), Hình 1.2: Cơ chế phá hoại mái đất và nền dé Nguyên nhân chính của sự phá hỏng mái đất là sự chênh lệch áp lực do trọng lượng bản than dat của mái đất theo phương của trong lực. Khi ứng suất cắt phát sinh do sự chênh lệch áp lực ấy lớn lên và phát triển trong khối Kit đến một trị số nào đó hoặc trong một miền nảo đó trong khối đắt mà cường độ chống cắt của bản thân đất không chịu nỗi thì sự phá hỏng sẽ xảy ra. Khi mái đất bị phá hỏng, mặt trượt hình thành và phân mái đắt làm hai phan, phần đất đứng yên ở dưới mặt trượt và phần đất trượt trên mặt trượt (hình 1. Lớp đất mỏng đọc theo mặt trượt bị xáo động mạnh do ứng suất cắt phát sinh vượt quá cường độ chống cắt của dat, 1.
Hình dang mặt trượt Di bị phá hoại ở dạng nào, sự phá hoại khối dat là một hiện tượng co học dẫn khối đất trượt ở vị thé ôn định hơn trên mặt trượt đã hình thành (Hình 1. Do vậy, mọi tác nhân thiên nhiên hoặc nhân tạo gây ảnh hưởng đến sự chênh áp suất trong khối đất đều được coi là những yếu tổ gây nên sự inh thành mặt trượt trong khối đất. Sự thay đổi các điều kiện khí hậu thuỷ văn như mưa nhiều sau thời ky nắng hạn (nứt nẻ, sũng nước); sự biển đôi về điều kiện thoát nước, cấp nước (tắc lọc, mắt thảm thực vật; tăng tải ở dinh, giảm tải ở chân; động đắt v.) déu là những động lực thúc đẫy sự hình thành mặt trượt phá hoại khối dat. Các thay đổi nêu trên có thể tác động ngay hoặc kéo dai trong một thời gian dài rồi đột biến gây sự cố: khối đất trượt trên mặt trượt đến vị trí cân bằng hơn.
Sự trượt có thể xảy ra cục bộ hoặc phổ biển trên một chiều dài nhất định; mặt trượt có dang của mặt cong hai chiều hoặc mặt trụ. Đề đơn giản tính toán mà thiên về an toàn, sự phân tích ôn định của khối dat thường được xét như bài toán phẳng với mặt trượt dang trụ tròn 1. Kết luận về mặt trượt phá hoại khối đất “Từ những điều trình bày trên, có những điều cần quan tâm khi phân tích ổn định mái đất và nền đất. 1, Sự phá hoại khối dat (mái đất, nền đốc) là sự phá hoại cắt trượt theo một mặt trượt nhất định - mặt trượt nguy hiểm nhất.
Khi phân tích ôn định khối đất, giả thiết mọi điểm thuộc mặt trượt đều ở trạng thái cân bằng giới hạn giả định là chấp nhận được, tức công. 10 nhận đẳng thức = any Trong đó z- Ứng suất cắt tại điểm đang xét (KN/m* hay kPa) tue Cường độ chống cắt huy động của dit nơi đang xét (KN/m* hay kPa), xác định theo công thức Coulomb s)/gpt+e] d2) Trong đó: E- Hệ số huy động cường độ chống cắt của đất nền thuộc mặt trượt. - Ung suất tông vuông góc với mặt trượt nơi đang xét (KN/m” hay kPa). u Ap lực nước lỗ rỗng nơi đang xét (kN/mẺ hay kPa).
ø¿e'~ Góc ma sắt (độ) và lực dính đơn vị (kN/m* hay kPa) của đất nơi đang xét, xác định theo phương pháp cắt thoát nước. Nếu gặp đất sét có tính thắm nước rất kém thì thường dùng công thức. sau để tính: [oxo +] d3) Trong đó: g.c- Góc ma sát và lực dinh đơn vị của dat nơi đang xét, xác định theo phương pháp cắt không thoát nước. Trong cả hai công thức trên, trị số ø được tính với trọng lượng đắt no.
nước z,„ và cả trọng lượng cột nước mặt nếu có trên khối đắt trượt. Đất thuộc khối đất trượt như không bị xáo. động do trượt. Do đó khi phân tích ôn định mái đ i, nén đất, giả thiết khối đất trượt ứng xử như vật thể rắn là chấp nhận được.
Kết cấu đập đất và điều kiện vật u xây dựng đập 1. Kết cấu đập đồng chất: Kết cấu đập đồng chất là loại đập được xây dựng khá phỏ biến ở nh địa phương. Đập được dip bằng một loại vật liệu địa phương s có tại chỗ như đất đỏ Bazan, dit trim tích, đất tàn tích, sườn tin tích có tính trương nở. co ngét mạnh [7].
Đập đồng chất dip bằng đất có hệ số thắm lớn, dé đảm bảo được én định thấm biện pháp thường dùng là tăng mặt cắt kích thước đập và khối lượng đất đắp đập. Uu điểm lu dap đồng chat: + Kết cấu đập đơn giản + Sử dụng vật liệu tại chỗ + Thi công dé ding và nhanh chồng. ;hược điểm: + Kích thước mặt cắt đập thường lớn + Khối lượng đất đắp và chỉ phí đền bù cao.3: Kết cdu đập đất đẳng chat 1. Kết cấu đập không đồng chat Trong thực tế đất đắp đập không đồng chất một loại, có nhiều bãi vật liệu có tính chat cơ lý khác nhau.
Trong trường hợp đó phải nghiên cứu ki đập để sử dụng hợp lý các loại đất nhằm khắc phục các mặt bắt lợi và phát huy được các mặt lợi của chúng để phòng tránh sự cổ đập do đất gây ra. Mặt khác cũng dé tận dụng tối đa các vật liệu sẵn có tại chỗ giảm chỉ phi đầu tư [7]. 12 Đập không đồng chất có mặt cắt hỗn hợp nhiều khối được xây dựng phé biến trong khu vực đặc biệt là vùng Nam Trung Bộ, nguyên tắc bố trí đất ap trong các vùng của thân đập như sau: + Dat có hệ số thắm K< 1*10* cm/s không bị wot lún, không tan rã mạnh, không bị trương nở tự do mạnh có thể bé trí bắt kỳ vùng nao trong thân đập. + Đất có hệ số thấm K> 1*10* em/s hoặc bị lún ướt lớn, hoặc tan rã mạnh không được bổ trí ở các vùng I và vùng II, có thể bố trí tại vùng III với.
điều kiện phải có biện pháp cách ly nước thắm và tiêu thoát tốt nước mưa. + Dit trương nở tự do mạnh, hệ số thắm K> 1*10“ emis không được bổ trí tại ving A, B, III, có thể bố tri ở vùng C nhưng phải có biện pháp hạ thấp đường bão hòa và cách ly, tiêu thoát nước mưa tối. Ưu điểm kết cầu đập không đồng chất, nhiều khối đất dip: + Tận dụng được các loại vật liệu tại chỗ của địa phường + Kết cấu én định, khả năng chống thấm tốt Nhược điểm: + Kết cầu phức tạp + Thi công khó khăn 13 1: Vùng thường xuyên bão hỏa. (A): Khối lăng trụ thượng lưu.