Nghiên Cứu Nguyên Nhân Hư Hỏng Đập Đất và Đề Xuất Giải Pháp Sửa Chữa Tại Miền Trung - Tây Nguyên

Chuyên khảo phân tích Nghiên cứu nguyên nhân hư hỏng do thấm và đề xuất biện pháp sửa chữa nâng cấp một số đập đất vừa và, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: Hoàng Thanh Thiên
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thành Công
• Trường học: Trường Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Nguyên Nhân Hư Hỏng Đập Đất và Giải Pháp Sửa Chữa Tại Miền Trung - Tây Nguyên
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• MỞ ĐẦU
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục đích của đề tài
• Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• Kết quả dự kiến đạt được
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA KHU VỰC MIỀN TRUNG – TÂY NGUYÊN
• 1.1. TÌNH HÌNH XÂY DỰNG HỒ CHỨA CỦA VIỆT NAM VÀ KHU VỰC MIỀN TRUNG, TÂY NGUYÊN NÓI RIÊNG
• 1.1.1. Tình hình xây dựng hồ chứa ở Việt Nam
• 1.1.2. Tình hình phát triển đập đất khu vực Miền Trung – Tây Nguyên
• 1.2. TÌNH HÌNH LÀM VIỆC CỦA ĐẬP ĐẤT VÀ NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP
• 1.2.1. Tình hình làm việc của đập đất
• 1.2.2. Những hư hỏng thường xảy ra đối với đập đất
• 1.2.3. Ảnh hưởng của thấm đến ổn định của đập đất
• 1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ ĐIỀU TRA KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG THẤM CỦA MỘT SỐ ĐẬP ĐẤT MIỀN TRUNG - TÂY NGUYÊN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM
• 2.1. CÔNG TÁC THỰC HIỆN KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG THẤM CỦA MỘT SỐ ĐẬP ĐẤT MIỀN TRUNG – TÂY NGUYÊN
• 2.1.1. Tiêu chí thực hiện điều tra
• 2.1.2. Phạm vi thực hiện điều tra
• 2.1.3. Biện pháp tổ chức thực hiện
• 2.1.4. Các giải pháp kỹ thuật thực hiện
• 2.1.5. Các công việc đã thực hiện
• 2.2. TỔNG HỢP KẾT QUẢ ĐIỀU TRA
• 2.3. NHẬN XÉT VỀ CÁC SỰ CỐ, HƯ HỎNG ĐỐI VỚI ĐẬP ĐẤT VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY RA
• 2.3.1. Thấm nước mạnh trong phạm vi nền đập, thân đập
• 2.3.2. Thấm nước mạnh ở vai đập
• 2.3.3. Lớp gia cố mái bị hỏng
• 2.3.4. Nứt nẻ sâu, bào xói ở đỉnh hoặc mái đập
• 2.3.5. Mối hại đập
• 2.4. NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐIỀU TRA
• 2.5. NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM CHO ĐẬP ĐẤT
• 2.5.1. Các công nghệ chống thấm hiện nay
• 2.5.2. Khả năng ứng dụng các công nghệ chống thấm cho đập đất khu vực Miền Trung - Tây Nguyên
• 2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH LÝ THUYẾT THẤM, ỔN ĐỊNH VÀ LỰA CHỌN MÔ HÌNH TOÁN
• 3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THẤM
• 3.1.1. Môi trường thấm và nguyên nhân gây ra thấm
• 3.1.2. Cơ sở lý thuyết tính toán
• 3.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP
• 3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• 4. CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN NÂNG CẤP, SỬA CHỮA ĐẬP DIÊN TRƯỜNG – TỈNH QUẢNG NGÃI
• 4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỒ CHỨA NƯỚC DIÊN TRƯỜNG
• 4.1.1. Vị trí địa lý
• 4.1.2. Nhiệm vụ công trình và quá trình xây dựng
• 4.1.3. Các thông số chính của hồ Diên Trường
• 4.1.4. Điều kiện địa chất đập đất hồ Diên Trường
• 4.2. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG THẤM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM CHO ĐẬP DIÊN TRƯỜNG
• 4.2.1. Hiện trạng thấm qua đập đất hồ Diên Trường
• 4.2.2. Phân tích lựa chọn giải pháp chống thấm cho đập Diên Trường
• 4.3. THIẾT KẾ GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM CHO ĐẬP DIÊN TRƯỜNG
• 4.3.1. Phạm vi xử lý thấm
• 4.3.2. Thiết kế khoan phụt màn chống thấm
• 4.4. TÍNH TOÁN THẤM QUA ĐẬP ĐẤT HỒ DIÊN TRƯỜNG
• 4.4.1. Mặt cắt và trường hợp tính toán
• 4.4.2. Kết quả tính toán
• 4.5. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP HẠ LƯU
• 4.5.1. Mặt cắt và trường hợp tính toán
• 4.5.2. Kết quả tính toán
• 4.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• Những kết quả đạt được
• Những tồn tại và hạn chế
• Kiến nghị về hướng nghiên cứu tiếp theo
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC TÍNH TOÁN

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Nguyên Nhân Hư Hỏng Đập Đất

Nghiên cứu nguyên nhân hư hỏng đập đất tại miền Trung - Tây Nguyên là một vấn đề cấp thiết. Khu vực này có nhiều hồ chứa nước, nhưng cũng đối mặt với nhiều thách thức về an toàn. Các đập đất thường gặp phải tình trạng thấm, gây ra hư hỏng nghiêm trọng. Việc hiểu rõ nguyên nhân và tình hình hiện tại là bước đầu tiên để tìm ra giải pháp hiệu quả.

1.1. Tình Hình Xây Dựng Đập Đất Tại Miền Trung

Khu vực miền Trung - Tây Nguyên có nhiều đập đất được xây dựng nhằm phục vụ nông nghiệp và sinh hoạt. Tuy nhiên, chất lượng thi công và quản lý còn hạn chế, dẫn đến nhiều đập bị thấm và hư hỏng.

1.2. Đặc Điểm Địa Chất Ảnh Hưởng Đến Đập Đất

Địa hình và khí hậu khắc nghiệt tại miền Trung - Tây Nguyên ảnh hưởng lớn đến sự ổn định của đập đất. Các yếu tố như mưa lớn và xói mòn làm gia tăng nguy cơ hư hỏng.

II. Nguyên Nhân Hư Hỏng Đập Đất Tại Miền Trung Tây Nguyên

Nguyên nhân hư hỏng đập đất chủ yếu do thấm, lũ lớn và chất lượng thi công kém. Theo thống kê, thấm qua thân đập là nguyên nhân chính gây ra sự cố. Việc đánh giá chính xác các nguyên nhân này là rất quan trọng để đưa ra giải pháp khắc phục.

2.1. Tác Động Của Thấm Đến Đập Đất

Thấm qua thân đập gây ra xói ngầm và sạt lở mái, làm giảm độ ổn định của công trình. Nhiều đập đã phải xử lý thấm để đảm bảo an toàn.

2.2. Ảnh Hưởng Của Lũ Đến An Toàn Đập

Lũ lớn có thể gây vỡ đập nếu không được thiết kế và thi công đúng cách. Nhiều hồ chứa đã gặp sự cố nghiêm trọng do không đủ khả năng xả lũ.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Nguyên Nhân Hư Hỏng Đập Đất

Phương pháp nghiên cứu bao gồm khảo sát hiện trạng, phân tích số liệu và áp dụng các công nghệ hiện đại. Việc thu thập thông tin từ các đập đất cụ thể giúp xác định nguyên nhân và đề xuất giải pháp hiệu quả.

3.1. Khảo Sát Hiện Trạng Đập Đất

Khảo sát hiện trạng giúp đánh giá tình hình thấm và hư hỏng của các đập đất. Các tiêu chí khảo sát cần được xác định rõ ràng để có kết quả chính xác.

3.2. Phân Tích Dữ Liệu Để Đưa Ra Giải Pháp

Phân tích dữ liệu từ các đập đất giúp xác định nguyên nhân hư hỏng và đề xuất các giải pháp khắc phục. Việc sử dụng mô hình toán học cũng rất quan trọng trong nghiên cứu này.

IV. Giải Pháp Sửa Chữa Đập Đất Tại Miền Trung Tây Nguyên

Giải pháp sửa chữa đập đất bao gồm các công nghệ chống thấm và nâng cấp kết cấu. Việc áp dụng các giải pháp này không chỉ giúp khắc phục hư hỏng mà còn nâng cao độ bền cho công trình.

4.1. Công Nghệ Chống Thấm Hiện Nay

Các công nghệ chống thấm như tường Ximăng - Bentonit đã được áp dụng thành công tại nhiều đập đất. Việc lựa chọn công nghệ phù hợp là rất quan trọng.

4.2. Nâng Cấp Kết Cấu Đập Đất

Nâng cấp kết cấu đập đất giúp cải thiện khả năng chịu lực và chống thấm. Các biện pháp như gia cố mái đập và cải thiện hệ thống thoát nước cần được thực hiện.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Và Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu sẽ được áp dụng vào thực tiễn để nâng cao an toàn cho các đập đất tại miền Trung - Tây Nguyên. Việc đánh giá hiệu quả của các giải pháp sửa chữa là rất cần thiết.

5.1. Đánh Giá Hiệu Quả Giải Pháp

Đánh giá hiệu quả của các giải pháp sửa chữa giúp xác định tính khả thi và độ bền của công trình sau khi sửa chữa.

5.2. Tương Lai Của Đập Đất Tại Miền Trung Tây Nguyên

Tương lai của các đập đất tại miền Trung - Tây Nguyên phụ thuộc vào việc áp dụng các công nghệ hiện đại và quản lý hiệu quả. Cần có các chính sách hỗ trợ để đảm bảo an toàn cho hồ chứa.

VI. Kết Luận Về Nghiên Cứu Nguyên Nhân Hư Hỏng Đập Đất

Nghiên cứu nguyên nhân hư hỏng đập đất tại miền Trung - Tây Nguyên là rất cần thiết để đảm bảo an toàn cho các hồ chứa. Việc áp dụng các giải pháp sửa chữa hiệu quả sẽ giúp nâng cao độ bền cho công trình.

6.1. Tóm Tắt Các Nguyên Nhân Hư Hỏng

Các nguyên nhân hư hỏng chủ yếu bao gồm thấm, lũ lớn và chất lượng thi công kém. Cần có các biện pháp khắc phục kịp thời.

6.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Hướng nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới và cải thiện quy trình quản lý hồ chứa để đảm bảo an toàn lâu dài.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống hồ chứa nước giữ vai trò huyết mạch trong việc bảo đảm an ninh nguồn nước và phát triển nông nghiệp tại Việt Nam với 1.959 công trình có dung tích từ 0,2 triệu mét khối trở lên, tích trữ tổng lượng nước 5,793 tỷ mét khối và phục vụ tưới tiêu cho hơn 502.883 hecta đất canh tác. Trong đó, dải đất Miền Trung và Tây Nguyên tập trung khoảng 80% tổng số lượng hồ chứa của cả nước. Do điều kiện thi công thủ công trong giai đoạn khó khăn trước đây cùng với tác động khắc nghiệt của biến đổi khí hậu, tình trạng xuống cấp tại các đập đất vừa và nhỏ đang diễn ra rất nghiêm trọng. Hiện tượng thấm qua thân đập, nền đập và vai đập là nguyên nhân trực tiếp dẫn tới 15,06% tổng số sự cố công trình thủy lợi trên toàn quốc. Những thảm họa vỡ đập trong lịch sử như hồ chứa Đắk Lắk có dung tích 500.000 mét khối làm thiệt mạng hơn 30 người năm 1978, hay sự cố vỡ đập tại Hà Tĩnh với dung tích 250.000 mét khối cuốn trôi hơn 200 mét đường sắt Bắc Nam, đã chứng minh mức độ nguy hiểm khôn lường của dòng thấm mất kiểm soát.

Đề tài tập trung nghiên cứu toàn diện cơ chế, nguyên nhân phát sinh hư hỏng do thấm tại 90 hồ chứa thuộc 19 tỉnh thành khu vực Miền Trung - Tây Nguyên trong giai đoạn khảo sát từ năm 2010 đến năm 2011. Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá định lượng hiện trạng thủy lực dòng thấm, nhận diện các khiếm khuyết kết cấu và đề xuất giải pháp kỹ thuật sửa chữa, nâng cấp thích hợp cho từng loại hình công trình. Nghiên cứu giải quyết bài toán tính toán ổn định thấm và ổn định mái đập thực tế tại công trình hồ chứa Diên Trường thuộc tỉnh Quảng Ngãi. Kết quả nghiên cứu tạo tiền đề kỹ thuật vững chắc để nâng cao hệ số ổn định trượt mái dốc lên trên 1,35, triệt tiêu nguy cơ xói ngầm cơ học và bảo đảm an toàn bền vững cho cộng đồng dân cư vùng hạ du.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng hệ thống lý thuyết thủy lực công trình ngầm và cơ học đất hiện đại nhằm mô phỏng quy luật chuyển động của chất lỏng trong môi trường xốp. Cơ sở toán học nền tảng dựa trên định luật thấm Darcy và phương trình vi phân đạo hàm riêng Laplace ba chiều mô tả trường thế lưu tốc dòng thấm trong môi trường đồng nhất và đẳng hướng. Đối với bài toán đất không bão hòa, tác giả phân tích tương tác phức tạp giữa gradient áp lực nước lỗ rỗng, gradient cao trình và lực hút dính mao dẫn nhằm xác định chính xác đường bão hòa thực tế trong thân đập.

Lý thuyết ổn định mái dốc được thiết lập dựa trên phương pháp cân bằng giới hạn theo cung trượt trụ tròn của Bishop và Fellenius. Mô hình phân tích tập trung vào các khái niệm then chốt gồm: gradient thấm thủy lực tới hạn, hiện tượng xói ngầm cục bộ, áp lực đẩy nổi và sự suy giảm các chỉ tiêu dung trọng, góc ma sát trong cùng lực dính kết của đất đắp khi ngậm nước. Nghiên cứu cũng phân tích các đặc tính cơ lý của vật liệu chống thấm tiên tiến, tiêu biểu như thảm sét địa kỹ thuật có hệ số thấm đạt 1x10^-11 mét trên giây hay công nghệ vữa phụt cao áp với áp lực từ 200 đến 400 atmosphere.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích với quy mô cỡ mẫu gồm 90 hồ chứa điển hình phân bổ đồng đều tại 19 tỉnh thành dọc dải Miền Trung và Tây Nguyên, trong đó mỗi tỉnh lựa chọn chính xác 5 công trình đại diện cho các nhóm quy mô dung tích, thời gian vận hành trên 10 năm và dưới 10 năm. Phương pháp này bảo đảm tính đại diện cao cho các đặc trưng địa chất vùng đồi núi dốc, đồng bằng ven biển và cao nguyên đất đỏ Bazan.

Quy trình thu thập dữ liệu kết hợp chặt chẽ giữa công tác ngoại nghiệp và nội nghiệp. Công tác thực địa tiến hành đo đạc mực nước bão hòa bằng máy toàn đạc điện tử, xác định lưu lượng rò rỉ qua máng đo tam giác thành mỏng và bình định mức kết hợp đồng hồ bấm giây chuyên dụng. Công tác nội nghiệp ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn hai chiều để giải hệ phương trình Laplace và phân tích trường ứng suất biến dạng. Phương pháp phân tích số được lựa chọn nhờ khả năng mô phỏng chân thực các miền địa chất bất đồng nhất, các mặt tiếp giáp phức tạp giữa thân đập với nền đá phong hóa và đánh giá chính xác hệ số an toàn mái đập khi mực nước hồ rút đột ngột với biên độ lớn từ 0,5 đến 2,0 mét mỗi ngày.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả điều tra thực địa 90 hồ chứa khẳng định 100% công trình khảo sát đều xuất hiện hiện tượng thấm với các mức độ khác nhau. Thống kê toàn quốc của ngành thủy lợi ghi nhận 366 hồ chứa cần xử lý thấm cấp bách, trong đó nhóm hồ dung tích dưới 1 triệu mét khối chiếm tỷ lệ áp đảo với 255 công trình. Dòng thấm tập trung qua thân và nền đập thể hiện qua lưu lượng rò rỉ đặc biệt nghiêm trọng: đập Đá Bạc tại Hà Tĩnh có lưu lượng thấm lòng suối lên tới 14,0 lít trên giây; đập Thiềm Cát tại Thừa Thiên Huế xuất hiện các lỗ phun nước áp lực ngầm với lưu lượng đo được 6,4 lít trên giây; đập Đồng Suôn tại Quảng Bình hình thành dải sũng nước rộng 15 mét dọc chân đập với lưu lượng rò rỉ 0,89 lít trên giây.

Hiện tượng thấm vòng qua vai đập xuất hiện tại gần 30% tổng số công trình điều tra, tiêu biểu như đập Bàu Da B tại Nghệ An có lưu lượng thấm vai phải đạt 1,234 lít trên giây và đập Cao Ngạn tại Quảng Nam đạt 0,6 lít trên giây. Bên cạnh đó, 757 hồ chứa trên cả nước ghi nhận tình trạng lớp gia cố mái thượng lưu bị xô tụt, sạt lở cục bộ do sóng đánh. Đáng chú ý, số liệu thủy văn lịch sử cho thấy mực nước lũ thực tế tại hầu hết các công trình vừa và nhỏ đều vượt đỉnh lũ thiết kế từ 5 đến 30 centimet, gây áp lực thủy tĩnh vượt tải lên kết cấu đầu mối.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân gốc rễ của tình trạng rò rỉ bắt nguồn từ công nghệ thi công đắp đập thủ công trước năm 1995: đầm nện không đạt dung trọng khô tiêu chuẩn, chiều dày các lớp rải đất vượt quá quy định dẫn đến phân tầng tơi xốp bên trong thân đập. Tại khu vực Tây Nguyên, việc sử dụng đất tàn tích sườn tích nguồn gốc đá Bazan tuy không trương nở nhưng có đặc tính tan rã rất nhanh khi tiếp xúc dòng ngầm. Thấm vai đập chủ yếu do công tác dọn dẹp mặt bằng tiếp giáp không triệt để, không bóc hết tầng phong hóa và rễ cây thảo mộc trước khi đắp đất.

Dữ liệu khảo sát lưu lượng thấm và hệ số an toàn mái đập có thể được trực quan hóa tối ưu thông qua biểu đồ phân tán tương quan giữa độ tuổi công trình với lưu lượng thấm rò rỉ, kết hợp bảng tổng hợp ma trận so sánh hệ số an toàn ổn định mái đập trước và sau khi áp dụng các giải pháp xử lý kỹ thuật. Kết quả nghiên cứu hoàn toàn tương thích với nhận định của nhiều chuyên gia đầu ngành, tái khẳng định tỷ lệ 15,06% sự cố đập bắt nguồn từ biến dạng thấm. Việc mực nước ngầm dâng cao làm suy giảm tới 30% chỉ tiêu lực dính và góc ma sát trong của khối đất đắp hạ lưu, trực tiếp gây ra các cung trượt nguy hiểm như ghi nhận tại đập Di Lăng và đập Cây Quen thuộc tỉnh Quảng Ngãi.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên phân tích kỹ thuật và điều kiện địa chất công trình, tác giả đề xuất 4 nhóm giải pháp công nghệ có tính khả thi cao nhằm xử lý dứt điểm tình trạng thấm:

1. Thi công khoan phụt tạo màn chống thấm vữa xi măng tuần hoàn áp lực cao: Áp dụng xử lý nền và thân đập cho hồ Diên Trường cùng các đập đất có nền đá nứt nẻ mạnh. Thiết kế hàng lỗ khoan với chiều sâu từ 15 đến 40 mét, khoảng cách giữa các tim lỗ từ 1,5 đến 2,0 mét, đưa hệ số thấm của khối đất đá sau xử lý đạt mức k ≤ 10^-6 centimet trên giây. Thời gian thực hiện từ 6 đến 12 tháng do Ban Quản lý Dự án Nông nghiệp cấp tỉnh làm chủ đầu tư.
2. Ứng dụng công nghệ khoan phụt vữa cao áp Jet-Grouting: Sử dụng vòi phun áp lực từ 200 đến 400 atmosphere để tạo các cọc xi măng - đất liên tục có đường kính từ 0,8 đến 1,2 mét nhằm gia cố các túi đất yếu, hang mối ngầm và vùng tiếp giáp cống lấy nước. Giải pháp hướng tới triệt tiêu 100% các lỗ rỗng xói ngầm trong thời gian từ 3 đến 6 tháng do các nhà thầu địa kỹ thuật chuyên sâu đảm nhiệm.
3. Trải màng chống thấm tổng hợp HDPE và thảm sét địa kỹ thuật GCL: Rải màng HDPE dày 1,5 milimét kết hợp thảm sét dày từ 1,0 đến 1,5 centimet lên bề mặt mái thượng lưu để kéo dài đường viền thấm cho các hồ đập nhỏ dưới 1 triệu mét khối có điều kiện hạ thấp mực nước hồ. Thời gian hoàn thành trong 3 tháng trước mùa lũ do Công ty Khai thác Công trình Thủy lợi chủ trì.
4. Hiện đại hóa hệ thống quan trắc và quy trình bảo trì: Lắp đặt đồng bộ hệ thống ống đo áp lực thấm piezo và mốc quan trắc lún tự động cho 100% hồ chứa có dung tích trên 1 triệu mét khối, tổ chức tập huấn chuyên môn định kỳ 6 tháng một lần cho đội ngũ vận hành cấp cơ sở dưới sự quản lý của Chi cục Thủy lợi địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn cung cấp nguồn tư liệu khoa học và thực tiễn giá trị cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

1. Kỹ sư thiết kế và tư vấn thủy lợi: Cung cấp phương pháp luận chi tiết, quy trình giải bài toán thấm bằng mô hình toán phần tử hữu hạn và các thông số thiết kế màn khoan phụt vữa áp dụng trực tiếp vào hồ sơ thiết kế nâng cấp đập đất.
2. Cán bộ quản lý và vận hành công trình thủy lợi: Tiếp cận các kỹ thuật kiểm tra hiện trường, phương pháp đo đạc lưu lượng rò rỉ bằng máng đo tiêu chuẩn và quy trình xử lý khẩn cấp khi phát sinh hiện tượng mạch đùn, mạch sủi ở hạ lưu đập.
3. Nhà thầu thi công xây dựng công trình ngầm: Nắm vững công nghệ thi công khoan phụt cao áp, kiểm soát định mức vữa xi măng và các biện pháp bảo đảm an toàn kết cấu thân đập trong quá trình kích áp lực từ 200 đến 400 atmosphere.
4. Học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Thủy công: Khai thác tập số liệu khảo sát thực chứng từ 90 hồ chứa nước tại 19 tỉnh thành để phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu mô hình hóa dòng thấm và phát triển các đề tài an toàn đập sau này.

Câu hỏi thường gặp

Dấu hiệu nhận biết sớm hiện tượng thấm nguy hiểm qua thân đập đất là gì? Dấu hiệu điển hình bao gồm hiện tượng sũng ướt cục bộ kéo dài ở chân mái hạ lưu, xuất hiện cỏ cây thủy sinh mọc dày hoặc nước rò rỉ kéo theo hạt đất cát mịn tạo thành nón bồi. Tại đập Đồng Suôn ghi nhận dải thấm rộng 15 mét với lưu lượng 0,89 lít trên giây, trong khi đập Thiềm Cát hình thành các lỗ phun nước ngầm áp lực đạt lưu lượng 6,4 lít trên giây gây mất ổn định mái đất.

Tại sao khu vực Miền Trung - Tây Nguyên lại có tỷ lệ đập đất bị thấm cao nhất cả nước? Khu vực này tập trung hơn 80% hồ đập cả nước, phần lớn xây dựng sau năm 1975 bằng phương pháp đầm nện thủ công thiếu đồng bộ. Đất đắp vùng Tây Nguyên chủ yếu là đất đỏ Bazan tàn tích dễ tan rã khi bão hòa nước. Thêm vào đó, lượng mưa lũ cực đoan thường xuyên làm mực nước hồ dâng vượt thiết kế từ 5 đến 30 centimet tạo gradient thấm rất lớn.

Phương pháp khoan phụt vữa xi măng có ưu thế gì nổi bật khi xử lý đập đất hiện trạng? Khoan phụt vữa xi măng cho phép thi công xử lý sâu linh hoạt từ 15 đến hơn 40 mét xuyên qua cả khối đất đắp lẫn tầng đá gốc nứt nẻ mà không cần tháo cạn nước lòng hồ. Giải pháp này giúp giảm chi phí khoảng 20% đến 30% so với làm tường hào sét liên tục và kiểm soát chủ động hệ số thấm màn chắn đạt mức dưới 10^-6 centimet trên giây.

Vật liệu màng chống thấm HDPE và thảm sét GCL phù hợp với những điều kiện công trình nào? Màng HDPE dày 1,5 milimét và thảm sét địa kỹ thuật dày 1,0 đến 1,5 centimet có hệ số thấm siêu nhỏ đạt 1x10^-11 mét trên giây, thích hợp áp dụng cho mái thượng lưu các đập nhỏ dung tích dưới 1 triệu mét khối. Giải pháp này đòi hỏi công trình có khả năng tháo cạn hoặc hạ thấp mực nước hồ trong mùa khô để chuẩn bị mặt bằng phẳng.

Hậu quả kỹ thuật khi hồ chứa vận hành thiếu thiết bị quan trắc thấm là gì? Việc thiếu hệ thống ống quan trắc khiến cán bộ quản lý không thể xác định cao trình đường bão hòa thực tế và áp lực nước lỗ rỗng trong thân đập. Khi gradient dòng thấm ngầm vượt ngưỡng giới hạn gây xói ngầm cơ học, công trình có thể bị trượt mái hoặc vỡ đột ngột mà không có cảnh báo trước, tương tự thảm họa vỡ đập tại Đắk Lắk làm thiệt mạng hơn 30 người.

Kết luận

• Luận văn đã hoàn thành đánh giá toàn diện hiện trạng thấm tại 90 hồ chứa thuộc 19 tỉnh thành khu vực Miền Trung - Tây Nguyên, phản ánh bức tranh thực chứng về mức độ an toàn đập đất.
• Xác định chính xác các nguyên nhân cốt lõi gây thấm do chất lượng đầm nện thi công cũ chưa đạt chuẩn, xử lý tiếp giáp vai và nền chưa triệt để, cùng tác động từ tính chất tan rã của đất đỏ Bazan.
• Xây dựng thành công quy trình mô hình hóa số giải phương trình Laplace và tính toán ổn định mái dốc theo phương pháp cung trượt Bishop ứng dụng cho công trình thủy công.
• Đề xuất và hoàn thiện phương án thiết kế khoan phụt màn vữa xi măng tuần hoàn áp lực cao xử lý triệt để bài toán rò rỉ tại đập Diên Trường, tỉnh Quảng Ngãi.
• Cung cấp cơ sở khoa học định lượng giúp các cơ quan quản lý phân loại thứ tự ưu tiên đầu tư thuộc Chương trình An toàn hồ chứa quốc gia.

Các đơn vị quản lý khai thác công trình thủy lợi cần khẩn trương rà soát, lập kế hoạch kiểm định an toàn và triển khai thi công gia cố khoan phụt màn chống thấm trong lộ trình 12 đến 24 tháng tới nhằm bảo vệ trọn vẹn nguồn tài nguyên nước và tính mạng, tài sản của nhân dân vùng hạ du.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 Đập đất là một loại hình công trình trữ nước hết sức phổ biến ở nước ta cũng như trên thế giới hiện nay nhờ những ưu điểm hết sức rõ ràng. Đặc biệt đối với một nước nông nghiệp như Việt Nam thì công trình hồ chứa có một vai trò to lớn trong việc cung cấp nước phục vụ sản xuất và sinh hoạt. Miền Trung – Tây Nguyên là khu vực có số lượng hồ chứa lớn nhất cả nước với hơn 80%. Tuy nhiên, trước đây do điều kiện khó khăn về kinh tế và hạn hẹp về trình độ kỹ thuật cộng thêm yêu cầu tiến độ thi công các công trình gấp; công tác quản lý kỹ thuật, chất lượng thiết kế, đặc biệt chất lượng thi công công trình còn nhiều hạn chế.

Mặt khác miền Trung và Tây Nguyên là khu vực có khí hậu khắc nghiệt, mưa lũ bất thường và chịu ảnh hưởng nhiều của biến đổi khí hậu; các hồ chứa nước vừa và nhỏ trong khu vực có phân bố rải rác, phân tán, trình độ quản lý còn yếu, thiếu kinh phí duy tu bảo dưỡng., do vậy công trình bị xuống cấp nhanh chóng. Một trong những nguyên nhân chính gây ra hư hỏng đập đất và tổn thất nước của hồ chứa là hiện tượng thấm. CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ ĐIỀU TRA KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG THẤM CỦA MỘT SỐ ĐẬP ĐẤT MIỀN TRUNG - TÂY NGUYÊN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM 2. CÔNG TÁC THỰC HIỆN KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG THẤM CỦA MỘT SỐ ĐẬP ĐẤT MIỀN TRUNG – TÂY NGUYÊN.

Tiêu chí thực hiện điều tra Cơ sở lựa chọn: Nhóm đập được lựa chọn điều tra, khảo sát chi tiết phải bao gồm các tiêu chí sau: - Chất lượng đập: Đập có biểu hiện xuống cấp, sạt trượt, lún nứt, thấm mạnh,. mức độ ổn định thấp; - Quy mô: Đập có quy mô lớn, vừa và nhỏ - Thời gian xây dựng: đập được xây dựng lâu năm (> 10 năm) và đập được xây dựng gần đây (<= 10 năm); - Tầm quan trọng: Mức độ ảnh hưởng ở hạ lưu như số dân, các công trình quan trọng, .; diện tích tưới 2. Phạm vi thực hiện điều tra Trên cơ sở các tiêu chí nêu trên, kết hợp rà soát danh sách các công trình thuộc chương trình an toàn hồ chứa của Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông thôn, đối chiếu với hiện trạng các công trình đầu mối thủy lợi trong khu vực từ việc thu thập các thông tin từ các cơ quan quản lý hồ chứa tại địa phương, lập danh sách các đập tiến hành điều tra, khảo sát với số lượng tổng cộng 90 hồ phân bố đều khắp khu vực Miền Trung – Tây Nguyên như sau [9]: Bảng 2.1 Danh mục hồ chứa (đập) lựa chọn điều tra, đánh giá thấm Tên hồ chứa TT (đập) Địa điểm XD TT Tên hồ chứa (đập) Địa điểm XD A KHU VỰC BẮC TRUNG BỘ 1 Tỉnh Thanh Hóa (05 hồ) 4 Tỉnh Quảng Bình (05 hồ) 1.1 Hồ Kim Giao II Tân Trường, Tĩnh Gia 4.1 Hồ Bưởi Rỏi Quảng Hợp, Quảng Trạch 1.2 Hồ Đồng Bể Triệu Thành, Triệu Sơn 4.2 Hồ Đập Làng Mỹ Thủy, Lệ Thủy - 13 - Tên hồ chứa TT (đập) Địa điểm XD TT Tên hồ chứa (đập) Địa điểm XD 1.3 Hồ Tây Trác Thành Long, Thạch Thành 4.3 Hồ Đồng Suôn Hưng Trạch, Bố Trạch 1.4 Hồ Mậu Lâm Mậu Lâm, Như Thanh 4.4 Hồ Khe Sụ Quảng Hợp, Quảng Trạch 1.5 Hồ Vũng Sú Thành Minh, Thạch Thành 4.5 Hồ Trung Thuần Quảng Thạch, Quảng Trạch 2 Tỉnh Hà Tĩnh (05 hồ) 5 Tỉnh Quảng Trị (05 hồ) 2.1 Hồ Khe Dẽ Sơn Mai, Hương Sơn 5.1 Hồ Nghĩa Hy TT Cam Lộ, Cam Lộ 2.2 Hồ Nội Tranh Sơn Lễ, Hương Sơn 5.2 Hồ Trúc Kinh Gio Linh, Cam Lộ 2.3 Hồ Đá Bạc Đậu Liêu, TX Hồng Lĩnh 5.3 Hồ Kinh Môn Trung Sơn, Gio Linh 2.4 Hồ An Hùng Thượng Lộc, Can Lộc 5.4 Hồ La Ngà Vĩnh Thủy, Vĩnh Linh 2.5 Hồ Nhà Đường Thiên Lộc, Can Lộc 5.5 Hồ Bảo Đài Vĩnh Long, Vĩnh Linh 3 Tỉnh Nghệ An (05 hồ) 6 Tỉnh Thừa Thiên – Huế (05 hồ) 3.1 Hồ Khe Thị Nghi Công Nam, Nghi Lộc 6.1 Hồ Phú Bài 2 Thủy Phù, Hương Thủy 3.2 Hồ Khe Xiêm Nghi Đồng, Nghi Lộc 6.2 Hồ Truồi Lộc Hòa, Phú Lộc 3.3 Hồ Bàu Gia Yên Thành 6.3 Hồ Hòa Mỹ Phong Mỹ, Phong Điền 3.4 Hồ Nhà Trò Tân Thành,Yên Thành 6.4 Hồ Thiềm Cát Phong Chương, Phong Điền 3.5 Hồ Khe Nậy Đức Sơn, Anh Sơn 6.5 Hồ Nam Giản Quảng Thái, Quảng Điền II KHU VỰC DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ 1 Thành phố Đà Nẵng (05 hồ) 5 Tỉnh Phú Yên (05 hồ) 1.1 Hồ Đồng Nghệ Hòa Khương, Hòa Vang 5.1 Hồ Phú Xuân Xuân Phước, Đồng Xuân 1.2 Hồ Hòa Trung Hòa Liên, Hòa Vang 5.2 Hồ Đồng Tròn An Nghiệp, Tuy An 1.3 Hồ Trước Đông Hòa Nhơn, Hòa Vang 5.3 Hồ Đồng Khôn Hòa Xuân Tây, Đông Hòa 1.4 Hồ Hố cau Hòa Phú, Hòa Vang 5.4 Hồ Giếng Tiên Sơn Hà, Sơn Hòa 1.5 Hồ Hóc Khế Hòa Phong, Hòa Vang 5.5 Hồ Eadin Thượng EaBa, Sông Hinh 2 Tỉnh Quảng Nam (05 hồ) 6 Tỉnh Khánh Hòa (05 hồ) 2.1 Hồ Hố Mây Tam Nghĩa, Núi Thành 6.1 Hồ Cam Ranh Cam Lâm 2.2 Hồ Nước Rôn Trà Dương, Bắc Trà My 6.2 Hồ Suối Trầu Ninh Xuân, TX Ninh Hòa 2.3 Hồ An Long Quế Phong, Quế Sơn 6.3 Hồ Suối Dầu Suối Tân, Cam Lâm 2.4 Hồ Cao Ngạn Bình Lãnh, Thăng Bình 6.4 Hồ Am Chúa Diên Điền, Diên Khánh 2.5 Hồ Phước Hà Bình Phú, Thăng Bình 6.5 Hồ Tiên Du Ninh Phú, TX Ninh Hòa 3 Tỉnh Quảng Ngãi (05 hồ) 7 Tỉnh Ninh Thuận (05 hồ) 3.1 Hồ Đá Bàn Huyện Mộ Đức 7.1 Hồ CK7 Nhị Hà, Ninh Phước 3.2 Hồ Hốc Sầm Huyện Mộ Đức 7.2 Hồ Suối Lớn Phước Nam, Ninh Phước 3.3 Hồ Di Lăng Huyện Sơn Hà 7.3 Hồ Nước Ngọt Vĩnh Hải, Ninh Hải 3.4 Hồ Cây Quen Huyện Nghĩa Hành 7.4 Hồ Sông Trâu Phước Chiến, Thuận Bắc 3.5 Hồ Vực Thành Huyện Trà Bồng 7.5 Hồ Bầu Ngứ Phước Nam, Ninh Phước 4 Tỉnh Bình Định (05 hồ) 8 Tỉnh Bình Thuận (05 hồ) 4.1 Hồ Hội Sơn Cát Sơn, Phù Cát 8.1 Hồ Sông Quao Hàm Trí, Hàm Thuận Bắc 4.2 Hồ Suối Tre Cát Lâm, Phù Cát 8.2 Hồ Tân Lập Tân Lập, Hàm Thuận Nam 4.3 Hồ Núi Một Nhơn Tân, An Nhơn 8.3 Hồ Đu Đủ Hàm Minh, Hàm Thuận Nam 4.4 Hồ Quang Hiển Canh Hiển, Vân Canh 8.4 Hồ Cà Giây Bình An, Bắc Bình 4.5 Hồ Hội Khánh Mỹ Hòa, Phù Mỹ 8.5 Hồ Đá Bạc Vĩnh Hảo, Tuy Phong - 14 - Tên hồ chứa TT (đập) Địa điểm XD TT Tên hồ chứa (đập) Địa điểm XD III KHU VỰC TÂY NGUYÊN 1 Tỉnh Kon Tum (05 hồ) 1.1 Hồ Đăk Yên Hòa Bình, TP Kon Tum 3.4 Hồ Buôn Joong EaKpam, Cư M'Gar 1.2 Hồ Đăk Uy Đăk Uy, Đăk Hà 3.5 Hồ Ea Kao EaKao, Buôn Mê Thuột 1.3 Hồ IABang thượng Hòa Bình, TP Kon Tum 4 Tỉnh Đăk Nông (05 hồ) 1.4 Hồ Hố Chè Diên Bình, Đắk Tô 4.1 Hồ Hồ Thôn 1 Đắk Ha, Đắk G'Long 1.5 Hồ Đăk PRông Sa Bình, Sa Thầy 4.2 Hồ Thôn 2B Đak Nia, Gia Nghĩa 2 Tỉnh Gia Lai (05 hồ) 4.3 Hồ Nam Dạ Nghĩa Thuận, Đak Nia 2.1 Hồ Biển Hồ Biển Hồ, TP Plei Ku 4.4 Hồ Hồ Tây TT Đăk Mil, Đăk Mil 2.2 Hồ Ayun Hạ A Yun Hạ, Phú Thiện 4.5 Hồ Đăk Săk TT Đăk Mil, Đăk Mil 2.3 Hồ Ia Glai Ia Glai, Chư Sê 5 Tỉnh Lâm Đồng (05 hồ) 2.4 Hồ Ia Ring Ia Tiêm, Chư Sê 5.1 Hồ Ma Đanh Ma Đanh, Đơn Dương 2.5 Hồ Hoàng Ân Ia Phìn, Chư Prông 5.2 Hồ Phúc Thọ Phúc Thọ, Lâm Hà 3 Tỉnh Đăk Lăk (05 hồ) 5.3 Hồ chứa Cam Ly thượng Mê Linh, Lâm Hà 3.1 Hồ Ea Bông1 EaBông, Krong Ana 5.4 Hồ Tuyền Lâm Phường 3, TP.2 Hồ Ea Uy thượng KrôngPak 5.5 Hồ P'Roh P'Roh, Đơn Dương 3.3 Hồ Ea Soup hạ TT Ea Soup 2. Biện pháp tổ chức thực hiện - Cử cán bộ đi đến các địa bàn thuộc vùng dự án làm việc với các Sở, ban ngành liên quan đến quản lý và vận hành tại các đập trong khu vực dự án.

- Làm việc tại các công ty hoặc tổ chức quản lý đập để điều tra các tài liệu chi tiết về tình hình vận hành đập, cơ chế quản lý, khả năng xuất hiện các điểm thấm thân đập. - Tiến hành điều tra khảo sát thực địa từng đập điển hình; đo đạc mặt cắt đập, đo đạc lưu lượng thấm, đo đạc mực nước thượng và hạ lưu đập để lập đường bão hoà thấm thân đập, đo áp lực thấm qua thân đập. - Điều tra những hư hỏng thường gặp do thấm qua thân đập gây ra. - Điều tra các biện pháp xử lý thấm hiện đang được các cơ quan quản lý áp dụng.

- Tập hợp xử lý thông tin số liệu, tính toán nội nghiệp để đánh giá thấm qua thân đập tại khu vực nghiên cứu. - 15 5- - Trêên cơ sở kếết quả điềuu tra, tiến hành h phân n vùng, phâân loại về hiện trạngg thhấm qua thhân đập, đáánh giá đư ược tình trạng, nguyêên nhân hưư hỏng do o thấm quaa đậập; đề xuấất các giải pháp xử lýý thấm qu ua thân đập p phù hợp với hiện trạng t côngg trìình. Các giải g pháp kỹ k thuật th hực hiện - Cônng tác đo đạc đ mực nnước thấm, mực nướcc thượng lưưu, hạ lưu u đập trongg thhời điểm quan q trắc: Sử S dụng cáác thiết bị và dụng cụ c trong côông tác kh hảo sát địaa hìình (như máy m toàn đạạc điện tử,, gương sàào, thước th hép.) để đđo mực nư ước thượngg lư ưu và hạ lư ưu đập, kho oanh vùngg, xác định chính xác các vị trí rò rỉ thấm m ra mái hạạ lư g thân đập được đo bbằng các dụng ưu và chânn đập; mựcc nước bãoo hòa trong d cụ đoo thhấm. 1 Đo vẽ sơ ơ họa vùng g thấm - Cônng tác đo đạc đ lưu lượợng thấm: Tuỳ T theo đặc điểm củủa từng đập p có thể sử ử dụụng một trong các biện pháp saau: Dùng xô x thùng hứ ứng nguồnn từ mạch và v đồng hồồ bấấm giây; hoặc tạo mááng dẫn dònng mạch th hấm vào máng m để đo vận tốc bằằng thiết bịị đoo.2 Đo lưu u lượng th hấm bằng máng m tam ggiác 2.

Đo Đ lưu lượn ng thấm bằ ằng bình và v đồng hồồ bấm giâyy - 17 - - Quan trắc áp lực thấm theo quy trình, quy phạm hiện hành (được đo tại những đập có bố trí thiết bị quan trắc áp lực thấm) - Công tác điều tra cần được tiến hành theo lộ trình từng tỉnh, thời điểm điều tra tiến hành vào mùa khô và mùa mưa.