Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu xử lý vật liệu bồi tích trẻ nâng cấp đập đất Tây Nguyên

• Tác giả: Mai Thị Hồng
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Trọng Tu
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Nghiên Cứu Xử Lý Vật Liệu Bồi Tích Trẻ Để Nâng Cấp Đập Đất Vùng Tây Nguyên
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẬP SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI CHỖ VÀ ĐẬP ĐẤT Ở TÂY NGUYÊN
• 1.1. Đập đất và những yêu cầu khi thiết kế, thi công
• 1.2. Tổng quan về đập đất
• 1.3. Tổng quan về những yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế và thi công đập đất đầm nén
• 1.4. Phân tích những nguyên nhân gây ra sự cố ở đập vật liệu tại chỗ
• 1.4.1. Nguyên nhân do giai đoạn lập dự án đầu tư
• 1.4.2. Nguyên nhân do khảo sát, đánh giá tài liệu
• 1.4.3. Nguyên nhân do thiết kế
• 1.4.4. Nguyên nhân do thi công
• 1.4.5. Nguyên nhân do quản lý khai thác vận hành
• 1.5. Một số ví dụ về sự cố đập đất ở Việt Nam do vật liệu đắp
• 1.6. Nhu cầu dùng nước trong những năm tới ở Tây Nguyên
• 1.6.1. Đặc điểm hồ chứa và đập đất ở Tây Nguyên
• 1.6.2. Nhu cầu dùng nước trong tương lai
• 1.7. Những nghiên cứu về đập vật liệu tại chỗ
• 1.7.1. Nghiên cứu trên thế giới
• 1.7.2. Nghiên cứu trong nước
• 1.8. Những nghiên cứu về sử dụng xi măng và vôi để gia cố đất trên thế giới và Việt Nam
• 1.8.1. Nghiên cứu sử dụng xi măng và vôi để gia cố đất trên thế giới
• 1.8.2. Nghiên cứu sử dụng xi măng và vôi để gia cố đất ở Việt Nam
• 1.9. Những nội dung đặt ra cho nghiên cứu. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CẢI THIỆN VẬT LIỆU BỒI TÍCH TRẺ ĐÁP ỨNG YÊU CẦU NÂNG CẤP, XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT VÙNG TÂY NGUYÊN
• 2.1. Vật liệu đập đắp ở khu vực Tây Nguyên
• 2.1.1. Phân tích Aluvi
• 2.1.2. Sườn tàn tích và tàn tích trên các loại đá khác nhau
• 2.2. Bố trí vật liệu đắp trong thân đập
• 2.2.1. Nguyên tắc bố trí
• 2.2.2. Bố trí vật liệu trong thân đập
• 2.3. Một số giải pháp kỹ thuật để cải tạo đất đắp đập
• 2.3.1. Giải pháp thay đổi thành phần cỡ hạt
• 2.3.2. Giải pháp cải tạo đất bằng chất kết dính
• 2.3.3. Giải pháp cải tạo đất bằng phương pháp trộn Bitum
• 2.4. Cơ sở khoa học lựa chọn chất kết dính để cải tạo đất có tính thấm lớn và tốc độ tan rã mạnh
• 2.4.1. Tính thấm của đất
• 2.4.2. Tốc độ tan của đất
• 2.4.3. Thành phần khoáng vật của đất đắp
• 2.4.4. Quá trình hóa lý xảy ra khi trộn xi măng vào đất
• 2.4.5. Quá trình hóa lý xi măng khi trộn vôi
• 2.4.6. Cơ sở khoa học lựa chọn chất kết dính vô cơ để cải tạo đất có tính thấm và tốc độ tan rã mạnh
• 2.4.7. Cơ sở khoa học lựa chọn hạt hô để tăng dung trọng khô của đất
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU BỒI TÍCH TRẺ ĐỂ NÂNG CẤP ĐẬP ĐẤT Ở TÂY NGUYÊN
• 3.1. Đất vùng đê si
• 3.2. Lựa chọn mẫu đất và phương pháp nghiên cứu mẫu đất trong khu vực Tây Nguyên
• 3.2.1. Lựa chọn mẫu đất nghiên cứu
• 3.2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3. Thời gian và khối lượng mẫu thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý và tính chất đặc biệt của mẫu vật dụng để nâng cấp đập
• 3.3.1. Thành phần hạt của đất
• 3.3.2. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu vật lý của đất
• 3.3.3. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ học của đất
• 3.3.4. Kết quả thí nghiệm các tính chất đặc biệt
• 3.3.5. Tổng hợp nhận xét kết quả thí nghiệm, đề xuất giải pháp tăng khả năng chống thấm
• 3.4. Chi tiết định vô cơ để cải tạo đất
• 3.4.1. Quy trình chế biến mẫu khi trộn xi măng
• 3.4.2. Nghiên cứu lựa chọn hàm lượng chất kết dính để giảm tính thấm của đất
• 3.4.3. Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý của đất sau khi trộn xi măng và 3% vôi
• 3.4.4. Nghiên cứu giải pháp giảm tốc độ tan rã cho mẫu đất
• 3.4.5. Quy trình chế bị mẫu thí nghiệm khi trộn chất kết dính xi măng
• 3.4.6. Nghiên cứu lựa chọn hàm lượng xi măng để tăng thời gian tan rã của đất
• 3.4.7. Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ học của hỗn hợp đất khi trộn 5% hàm lượng xi măng
• 3.5. Nghiên cứu giải pháp để nâng cao dung trọng khô của đất
• 3.5.1. Quy trình chế bị mẫu khi trộn dăm sạn
• 3.5.2. Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên dung trọng khô lớn nhất và độ dẻo tốt nhất của đất
• 3.5.3. Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên khả năng kháng cắt của đất
• 3.5.4. Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên tính biến dạng và tính thấm của đất
• 3.5.5. Phân tích lựa chọn tỷ lệ dăm sạn hợp lý
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ NÂNG CẤP ĐẬP ĐẤT BUÔN SA Ở TÂY NGUYÊN
• 4.1. Giới thiệu phần mềm tính toán
• 4.2. Tính toán thấm qua thân đập
• 4.3. Tính toán bền định mái đập
• 4.3.1. Lựa chọn công trình
• 4.3.2. Đánh giá hiện trạng đập và đề xuất
• 4.4. Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng khối đất đắp thượng lưu để nâng cấp đập. Tính toán thấm qua thân đập
• 4.4.1. Tính toán dòng chảy
• 4.4.2. Công nghệ xử lý đất gia cố và thi công đập áp trúc mái thượng lưu đập
• 4.4.2.1. Chuẩn bị máy móc, thiết bị và nhân lực
• 4.4.2.2. Chuẩn bị nguyên vật liệu thi công. Quy trình trộn đất theo tỷ lệ hỗn hợp gia cố sử dụng phương pháp dây chuyền
• 4.4.2.3. Công nghệ thi công đắp áp trúc mái thượng lưu đập
• 4.5. Kết luận chương 4
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Khu vực Tây Nguyên có mạng lưới sông suối dày đặc, là nơi khởi nguồn của nhiều hệ thống sông lớn. Tuy nhiên, hiện tượng thiếu hụt nước phục vụ cho nông nghiệp và các ngành kinh tế khác vẫn diễn ra nghiêm trọng. Nhu cầu sử dụng nước cho nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt ngày càng tăng, trong khi điều kiện xây dựng các hồ chứa mới gặp nhiều khó khăn. Do đó, việc nâng cấp và sửa chữa các công trình thủy lợi, đặc biệt là các đập đất, trở nên cấp thiết. Việc nghiên cứu sử dụng vật liệu bồi tích tại chỗ để nâng cấp đập không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn mang lại giá trị kinh tế cao. Các công trình đập đất hiện tại thường gặp phải tình trạng xuống cấp, không đảm bảo an toàn, do đó, việc nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện chất lượng và độ bền của các công trình thủy lợi.

II. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là xác định hàm lượng đất bồi tích và các chất kết dính như xi măng và vôi để cải thiện tính chất của đất, từ đó nâng cao khả năng chịu lực và độ bền của đập đất. Cụ thể, nghiên cứu sẽ xác định hàm lượng đất bồi tích hợp lý nhằm tăng dung trọng khô của đất, giảm tốc độ tan rã và tính thấm của đất. Việc này không chỉ giúp nâng cấp các đập đất hiện có mà còn tạo ra các giải pháp kỹ thuật mới cho việc xây dựng đập trong tương lai. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc áp dụng các công nghệ mới trong lĩnh vực xây dựng công trình thủy lợi.

III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu bao gồm các đập đất thủy lợi tại khu vực Tây Nguyên, với loại đất chủ yếu là đất bồi tích trẻ có dung trọng khô nhỏ và tính thấm lớn. Phạm vi nghiên cứu sẽ tập trung vào các tỉnh thuộc Tây Nguyên, nơi có nhiều công trình thủy lợi được xây dựng từ những năm trước. Nghiên cứu sẽ sử dụng các mẫu đất từ các hồ đập và sông suối trong khu vực để phân tích và đánh giá tính chất của vật liệu bồi tích. Các chất kết dính như xi măng và vôi sẽ được thử nghiệm để xác định tỷ lệ pha trộn hợp lý nhằm cải thiện các chỉ tiêu cơ lý của đất.

IV. Nội dung nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu bao gồm việc phân tích các tính chất cơ lý của vật liệu bồi tích trẻ, lựa chọn các chất kết dính phù hợp và áp dụng các phương pháp cải tạo đất. Phương pháp nghiên cứu sẽ bao gồm cả lý thuyết và thực nghiệm, trong đó sẽ tiến hành thí nghiệm để xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất sau khi trộn với xi măng và vôi. Các kết quả thu được sẽ được so sánh với các tiêu chuẩn hiện hành để đưa ra các giải pháp tối ưu cho việc nâng cấp đập đất. Nghiên cứu cũng sẽ tổ chức các hội thảo khoa học để thu thập ý kiến từ các chuyên gia trong lĩnh vực xây dựng công trình thủy lợi.

V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao. Kết quả nghiên cứu sẽ bổ sung thêm kiến thức về vật liệu bồi tích trẻ và các phương pháp xử lý đất trong xây dựng đập. Việc áp dụng các giải pháp cải tạo đất sẽ giúp nâng cao chất lượng và độ bền của các công trình thủy lợi, đồng thời tiết kiệm chi phí xây dựng. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng cao tại khu vực Tây Nguyên. Nghiên cứu cũng sẽ tạo ra cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành thủy lợi.