CHƯƠNG 1: TONG QUAN 1.1 Khái niệm về đập đất Trên thể giới, từ miy nghìn năm trước công nguyên, đập đất đã được xây dựng nhiều ở Ai Cập, An Độ, Trung Quốc va các nước Trung A của Liên XO với mục dich dâng và giữ nước để tưới hoặc phòng lũ. Sau đó, đập đất lại ngày cảng đóng vai trò quan trong hơn trong các hệ thống thủy lợi nhằm lợi. cdụng tổng hợp tai nguyên dòng nước |4] gây nay, cùng với sự phát tiễn của nhiều ngành khoa học như cơ hoe đất, lý luận thắm, địa chất thủy văn, địa chất công trình. cũng như việc ứng dung cơ giới hóa, thủy cơ giới hóa trong thi công nên việc xây dựng đập đất cảng có xu thé phát triển mạnh.
Hiện nay, trên thể giới đã xây dựng được hàng ngàn đập đất, ở Việt Nam nói riêng cũng đã xây dung hing trim đập đất "Đập vật liệu địa phương (đập dat) là một loại đập được xây dung bằng các loại đất hiện có trong vũng xây dựng như: sét, á sét, á cát, sỏi cuội. Đập đất có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng cơ giới hoá cao khi thi công, và trong đa số các trường hợp có giá thành hạ nên là loại đập được ứng dụng rộng rai nhất ở hầu hết các nước trên thế giới. Đặc biệt là đối với nước ta, trong điều kiện kinh tế còn khó khăn thì giá thành xây dựng công trình là một điều kiện quan trọng khi lựa chọn phương án xây dựng công trình. Các loại đập đất đã xây dựng.
Ở Việt Nam hiện nay, các loại đập đất được xây dựng cũng tương đối phong phú và da dang, tủy thuộc đặc điểm địa hình, địa chất, thủy van của địa phương. Có thể kể ra đây một số loại đập đắt [1]. Đập kết cau dong chất ‘Ned Lan Hương địa phương. Đập được đắp bằng loại vật liệu địa phươngsẵn có có số thắm lớn, để đảm bảo ôn định thắm thường dùng biện pháp tăng kích thước mặt cắt đập và khối lượng đắp đập.
MNDBT * = Hình 1-1: Dap đắc của kết cấu đập đồng chất: đập đơn giản + Sử dụng vật liệu tai + Thi công dé ding, nhanh chóng, + Giá thành xây dung thấp Nhược điể + Kích thước mặt cắt đập thường lớn, khối lượng đắt đắp nt b. Kết cầu ập không đằng chất Trong thực tế, đất dip đập không đồng nhất một loại do phải lấy dat đắp ở nhiều bãi vật liệu, tính chất cơ lý của đất ở các bãi vật liệu này khác nhau. Trong trường hợp đó phải nghiên cứu kết cấu đập dé sử dụng hợp lý các loại đất nhằm khắc phục các mat bat lợi và phát huy các mặt lợi của chúng đẻ phòng tránh sự cổ đập do đắt gây ra. Mặt khác cũng dé tận dụng tối đa các vật Jigu sẵn có tại chỗ nhằm giảm chi phí đầu tư.
‘Ned Lan Hương MNDBT «| * MNC «@) \* © MNDBT i MNC © 1 Hình 1-2: Đập không đồng chất Trong đó: (A): Khối lăng trụ thượng lưu. (B): Khối trung tâm (©: Khối lăng trụ hạ lưu (Ð: Vùng thường xuyên bão hòa (11): Vùng bị bão hòa từng thời ky (II): Ving khô ướt thay đổi trong năm Ưu điểm của kết cấu đập không đồng chất: + Tận dụng được các loại vật liệu tại chỗ của địa phương + Kết cấu ôn định, khả năng chống thắm tốt Nhược điểm: + Kết cầu phức tap + Thi công khô khăn c. Kết cấu đập có tường lõi mồm Trong trường hợp khối dat trung tâm vùng B bằng sét hoặc đất sét pha cát, hệ số thắm nhỏ, khả năng chống thẳm trở thành tường lõi mềm. ‘Ned Lan Hương mạc iy dựng| ig trình thấy phải đảm bảo hg số thấm nhỏ hơn số thấm của đất thân đập (50-100) lần.
Đồng thời đất làm tường lõi chống thấm phải đủ dẻo, dễ thích ứng với biến hình của thân đập ma không gây nứt nẻ. Cấu tạo của bể day tường lõi đắp. bing đất sét không nhỏ quá 0,8m, độ day chân tường lõi không nhỏ hơn 1/10 cột nước. MNDBT A 3 t306m ce sử « * @ MNDBT = = 03.06 điểm: + Khả năng chống thấm tốt Lin dễ đều Nhược điểm: + Khan hiểm nguồn vật liệu đắt sét chống thắm tại chỗ.
+ Kỹ thuật thi công phức tạp. Ngoài ra cũng còn nhiều dạng kết cấu đập đất khác như kết cầu đập tường nghiêng mềm, kết cấu đập dat có tường nghiêng và sân phủ phía trước. mềm, kết cấu đập đắt có tường nghiêng va chân khay mềm, kết cầu đặp đắt có ‘Ned Lan Hương iy dựng| ig trình thấy màng chồng thấm khoan phụt vữa ximãng-bentonite. Tuy nhiên, trong phạm sứu của dé tai này chỉ xét tới trường hợp đập đất có kết cấu đồng.
Đập có trờng nghiêng mém “Tường nghiêng đắp bằng đất sét, đất thịt ít thắm nước được đặt ở sát mái thugng lưu đập có tác dụng chống thắm cho thân đập. Bé dày tường. nghiêng phụ thuộc vào các yêu cầu cấu tạo và gradien thủy lực cho phép của đất lắp tường. Bề dày tường tăng từ trên xuống dưới.
Bề dày đỉnh tường không nên nhỏ hơn 0,8m. Chân tường không nhỏ hơn H/10 (H - cột nước tác dụng), và không nên nhỏ hơn 2 + âm. Độ vượt cao của đình tường nghiêng trên mực nước dâng bình thường ở thượng lưu được dựa theo cấp công trình 8 = 0. Dinh tường không được thấp hơn mực nước tinh gia cường “Trên mặt tường nghiêng có phủ một lớp bảo vệ đủ diy (khoảng Im) dé tránh mưa nắng.
Giữa tường nghiêng va lớp bảo vệ bố trí một ting lọc ngược. Sự liên kết giữa tường nghiêng và nền phải tốt. Nếu nền đập là đá thi liên kết tường nghiêng với nền bằng các răng chống thắm. Khi nén bị nứt nẻ và thấm nước nhiều sẽ xử lý bằng phụt vữa chống thắm.
Ưu điểm: ~ Hạ thấp đường bão hoà rất nhanh làm cho đất trong thân đập được khô ráo và tăng thêm tính én định của mái hạ lưu. - Thi công sửa chữa dé dàng. Nhược điểm: ~ Lớp bảo vệ và tường nghiêng dé bj mắt ôn định trượt ‘Ned Lan Hương mạc iy dựng| Hồ chứa dem lại cho chúng ta rất nhiều lợi ích to lớn, nó không chỉ don thuần là một công trình thủy lợi điều tiết ding chảy, phát điện mà bên cạnh đó. nó còn đồng vai trò quan trọng trong việc thoát lũ, cấp nước phục vụ nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, cải tạo điều kiện khí hậu.
Tuy nhiên nếu đẻ xảy ra sự cổ vỡ đập thì ngược lại nó sẽ gây nguy hiểm và thiệt hại không nhỏ cho khu vực hạ lưu Chi tính trong 30 năm đầu thé kỷ 20, trên thé giới đã có 159 đập đắt, 12 đập đá đỏ, 67 đập đá xây và bê tông trọng lực, 7 đập vòm, 293 loại đập khác có chiều dài từ 15-150m xảy ra sự cổ nghiém trọng. Chính vì lý do như vậy, việ c nghiê cứu tính toán thiết kế dé đảm bảo an toàn đập là hết sức quan trọng và cần thiết 1.4 Nguyên nhân gây thắm Nguyên nhân gây thắm trong dat bão hòa nước là do _ thể chuyển động của dòng thắm hay chính là gradient cột nước thủy lực _. Nguyên nhân gây thấm trong đắt không bão hòa ngoài tác nhân chính là gradient cột nước thủy. lực (bao gồm gradient áp lực và gradient cao trình _ ) còn do grad ient độ ẩm.
ent hút dính (6] độ hút dính là U, - Us trong đó U, chính là áp lực khí lỗ lực nước lỗ rồng, ‘Thé chuyển động của dong nước thắm. "Tổng năng lượng tại điểm A có thé biểu thị theo nan g lượng trên trọng. hy cột nước thủy lực hay cột nước tổng y - cột nước trọng lực ‘Ned Lan Hương ae ~ cột nước áp lực. Š* - cột nước tốc độ trong đất không đáng kể, do đó công thức trên có.
thể viết lại thành. Nước sẽ thấm từ nơi có tng cột nước cao đến nơi có tổng cột nước. thấp hơn, bắt ké áp lực nước lỗ rỗng là âm hay là đương.5 Ảnh hưởng của đường thấm đến đập đất Dap vậtliệu địa phương là một loại công trình dng nước làm bằng vật liệu xốp (dat), chính vì vậy cho dù có đầm chặt đến đâu cũng không thể đảm. bảo tuyệt đối không thắm nước.
Khi hồ chứa đưa vào vận hành thì thân đập. cũng bắt đầu chịu áp lực của nước và phát sinh hiện tượng thắm, đập chịu tác. dụng của cột nước và hình thành đồng thắm đi xuyên qua đập và nền. Dòng thấm đi qua thân đập, nền va thấm vòng quanh bờ làm mắt nước ở hồ chứa va ảnh hưởng lớn đến én định của đập (xói ngầm và trượt mái dốc).
Thân đập càng cao thì nước thấm cảng nhiều. Chính vì vậy việc nghiên cứu van đề thắm và ôn định đối với đập vật liệu địa phương luôn là bài toán đặc biệt quan trọng luôn phải đặt lên hàng đầu trong quá trình nghiên cứu thiết kế đập nhằm đảm bảo đập hoạt động an toàn. Một số sự cố đo dong thấm gây ra 'Như chúng ta đã biết, mặt cắt đập đất có dang hình thang với mái dốc. lớn để đảm bảo ôn định trượt nên mặt cắt đập khá rộng, trị số gradien trong.
thân đập không lớn lắm và thường không dẫn đến những nguy hiểm đáng kẻ. Vi vậy vấn đề nguy hiểm đối với đập đất về mặt xói ngầm do dòng thấm gây. ra không phải là sự xói ngầm bình thường như chúng ta thường hiểu mà là sự phá hoại do xuất hiện những hang thắm tập trung. Những hang nay đầu tiên ‘Ned Lan Hương mạc iy dựng| ig trình thấy thi công, tạo ra những khe hở ở các lớp tiếp giáp của đắt đắp hay tiếp giáp với công trình bê tông, các khe nứt do lún không đều v.
Trong quá trình khai thác công trình , dưới tác dụng của dòng thấm và dòng chảy của nước ma những hang này bị bảo mòn, mở rộng ra thành những hang thắm tập trung dẫn đến phá hoại dap Trong thực tế thiết kế và xây dựng đập dat đá, không ít đập bị phá hoại một phần hoặc phá hoại hoàn toàn là do hiện tượng thấm tập trung này ở Mỹ. trong số 72 đập bị phá hoại đã có 27 đập là do nguyên nhân này (gần 40 %). ign hình nhất là đập Triton đã bị pha hoại hoàn toàn do hang thắm tập trung, ở phần tiếp giáp của thân và nên dip.