MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam có hệ thống công trình thủy lợi rất phong phú và đa dạng, trong đó các công trình đê, đập chiếm tý lệ lớn và phân bố không đồng déu theo vùng lãnh thổ. Theo thống kê từ ban chỉ đạo Tây Nguyên (6/2013), hiện toàn vùng có 287 dự án thủy điện với tổng công suất hơn 6991MW. Trong đó có 244 dự án thủy điện vừa va nhỏ.
Hiện còn có 163 dự án thủy điện đang trong quá trình đầu tư xây dựng. Giữa năm 2012, liên tiếp đập thủy điện xảy ra sự cố vỡ đập như: Thủy điện Dak Rong 3 — Tinh Quảng Trị (10/2012), thủy điện Dak Mek 3 — Tỉnh Kon Tum (11/2012), thủy điện Iakrel 2 — Tinh Gia Lai(6/2013), đến tháng 9/2013 Thủy điện Dak Rong 3 — Tinh Quang Tri lại bi thủng than đập. cuốn trôi sự bình vên của người dân sống quanh khu vực thủy điện. Điều đáng lưu tâm là hầu hết những vụ vỡ đập đều rơi vào những công trình thủy điện vừa và nhỏ, công suất vài MW.
Phong trào nhà nhà, người người đua nhau làm thủy điện cũng như việc phê duyệt một số dự án quá dễ dàng đã để lại hậu quả là nhiều công trình thủy điện vừa và nhỏ được thi công cầu thả, chất lượng kém. Nguyên nhân các sự cố vỡ đập có thé xảy ra trong quá trình khảo sát thiết kế, thiết kế, thi công, giám sát thi công va nghiệm thu. Biện pháp thi công va chat lượng thi công ảnh hưởng rat lớn đến độ 6n định của đập dat, chăng hạn như: Thi công lớp gia cố kém chất lượng (Kích thước đá lát hoặc tam bêtông nhỏ hơn thiết kế, chat lượng đá hoặc bêtông kém) gây sat mái thượng lưu; việc lu lèn giữa phan giáp nối ở dat thân đập và ông dẫn dòng không kỹ, dẫn đến nước thấm sâu vào bên trong, chạy theo các khe ống dẫn dòng và gây xói lở; xử lý tiếp giáp nên và thân đập không tốt do thi công không thực hiện tốt biện pháp xử lý gây thắm mạnh hoặc sui nước ở nền dap, vai đập; dat được đầm nén không đảm bảo độ chặt yêu cầu do: Lớp dat rải dày quá quy định, số lần đầm ít, nên đất sau khi đầm có độ chặt không đồng déu, phân lớp, trên mặt thì chặt phía dưới vẫn còn tơi xốp không đạt độ chặt quy định, hình thành từng lớp đất yếu năm ngang trong suốt bề mặt thân đập, biện pháp xử lý khớp nối thi công do phân đoạn để đắp trong quá trình thi công không tốt, dẫn đến thấm mạnh ở thân đập, gây xói lở; chặn dong dé thi công làm mực nước hồ chứa dâng cao đột ngột gây ra tải trọng trên mái thượng lưu tăng đột biến, gây nut và vỡ đập. Việc phân tích các nguyên nhân gây ra sự cố, sự ảnh hưởng của biện pháp thi công đến độ ồn định của đập đất nhăm đưa ra những khuyến cáo giúp cho nhà thâu, giám sát thi công có sự chú ý đúng mức trong thi công dé đảm tính Ổn định của kết câu đập.
Nội dung nghiên cứu Nội dung của luận văn tập trung vào các vân đê trên, bao gôm các nhiệm vụ chủ yêu sau day: 1) Nghiên cứu, thu thập tài liệu thí nghiệm, lựa chon các chỉ tiêu thí nghiệm dùng dé tính toán thiết kê. ii) Phân tích ồn định thắm, 6n định mái dốc và ứng suất trong cống dan dòng tại thời điểm vỡ đập IaKrel II để tìm ra nguyên nhân gây sự cố và biện pháp xử lý. iii) Rút ra kết luận và kiến nghị các biện pháp thi công hợp lý để tăng độ ồn định cho đập dat. Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn: i) Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu lý thuyết dòng thấm qua đập dat, ôn định mái dốc, tải trọng tác dụng lên công dẫn dòng.
ii) Nghiên cứu thực nghiệm: Phân tích nguyên nhân gây vỡ đập thủy điện IAKREL 2 — Tinh Gia lai do biện pháp thi công gây ra, từ đó rút ra bài học kinh nghiệm. iii) Nghiên cứu mô phồng: Ứng dụng phần mềm Geoslope và Plaxis 2D để mô phỏng tính toán và phân tích kết quả. Tính thực tiễn của đề tài Với việc xác định ảnh hưởng của dòng thâm đên độ ôn định của đập, ôn định mai dốc và nội lực trong cống dẫn dòng theo từng giai đoạn thi công, đề tài đã đưa ra một bài học kinh nghiệm về sự cô của đập dat liên quan đên việc mực nước dâng quá cao va bat ngờ, làm tăng lưu lượng thâm và áp lực nước lỗ rỗng tác dụng lên cống dẫn dòng, gây vỡ đập. Từ đó đưa ra các biện pháp thi công thích hợp.
Giới han của đề tài Đề tai chỉ tập trung nghiên cứu cho đập đất, không xét đến các cau tạo đập khác như đập đá, đập dạng vòm, đập bê tông trọng lực. Đề tài chỉ xét các điều kiện tại thời điểm gây vỡ đập theo thực tế, chưa xét đến toàn bộ các trường hợp nguy hiểm có thé xảy ra. CHUONG 1: TONG QUAN VE XÂY DUNG DAP, TINH HINH ON DINH CUA DAP DAT HO CHUA NUOC 1.1 Tống quan về tình hình xây dựng đập Việt Nam có hệ thống công trình thủy lợi rất phong phú và đa dạng, trong đó các công trình đê, đập chiếm ty lệ lớn và phân bố không đồng đều theo vùng lãnh thô. Theo thống kê của Bộ trưởng Bộ NN&PTNN (11/2013), chúng ta đã xây dựng được trên 7000 hô chứa thủy lợi với tong dung tích trữ nước hơn 11 tỷ m° trong đó: “* Đập cao từ 50m trở lên: 35.
Trong đó: e Thuy điện: 32 e Thuy lợi:03 s* Đập cao từ 15m đến 50m hoặc có dung tích hồ từ 3 triệu m3 trở lên: 605 công trình: e Thuy điện: 54 e Thuy loi: 551 * Công trình cao dưới 15m va dung tích hô chứa nhỏ hon3 triệu m*: Trên 6. Một số đập có chiều cao thấp, dung tích hồ nhỏ giao cho cấp huyện, xã quản lý không có số liệu thông kê. Các tinh đã xây dựng nhiều hồ chứa 1a: + Nghệ An: 625 hô chứa + Thanh Hóa: 618 hô chứa + Hòa Bình: 521 hồ chứa + Tuyên Quang: 503 hỗ chứa + Bắc Giang: 461 hồ chứa + Đặc Lac: 439 hồ chứa + Hà Tĩnh: 345 hồ chứa + Vinh Phúc: 209 hô chứa + Bình Định: 161 hồ chứa + Phú Tho: 124 hồ chứa Giai đoạn 1960 + 1975: Đặc điểm chung của các hồ chứa thủy lợi là đập chính ngăn sông tạo hồ, tuyệt đại đa số là đập dat chỉ có 04 hồ có đập bê tông là: Tân Giang (Ninh Thuận); Lòng Sông (Bình Thuận); Định Bình (Bình Định); Nước Trong (Quảng Ngai). Nhận định chung: + Hơn một nửa trong tổng số hồ đã được xây dựng và đưa vào sử dụng trên 25 + 30 năm nhiều hô đã bị xuống cấp.
+ Những hồ có dung tích từ 1 triệu m3 nước trở lên đều được thiết kế và thi công băng những lực lượng chuyên nghiệp trong đó những hỗ có dung tích từ 10 triệu mẺ trở lên phân lớn do Bộ Thủy lợi (trước đây) và Bộ NN&PTNT hiện nay quan ly vốn, kỹ thuật thiết kế và thi công. + Các hồ có dung tích từ 1 triệu + 10 triệu mỶ nước phan lớn là do UBNN tinh quản ly vốn, kỹ thuật thiết kế thi công. +Các hồ nhỏ phân lớn do huyện, xã, HTX, nông trường tự bỏ vốn xây dựng và quản lý kỹ thuật. + Những hồ tương đối lớn được đầu tư tiền vốn và kỹ thuật tương đối đây đủ thì chất lượng xây dựng đập đạt được yêu cầu.
Còn những hô nhỏ do thiếu tài liệu cơ bản như: Địa hình, địa chất, thủy văn, thiết bị thi công, lực lượng kỹ thuật và nhất là dau tư kinh phi không đủ nên chat lượng đập chưa tốt, mức độ an toàn rất thấp.2 Phân loại đất đắp đập [2] 1.1 Loại đất thuận lợi - Đất Aluvi cô: Có thé sử dụng làm vật liệu đắp đập tốt, nhưng doc theo thung lũng sông ở Tây Nguyên và Nam Trung Bộ loại trầm tích này năm khá sâu, khó khai thác nên trữ lượng dùng để đắp đập không lớn. - Đất sườn tàn tích — tàn tích trên nền Bazan cổ: Loại đất này có nhiều ở vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ. Loại đất này có sức chống cắt khá cao, hầu như không thuộc loại dat trương nở, tính chống thắm tương đối tốt, dung trọng khô nhỏ. - Dat sườn tàn tích — tàn tích trên nền đá xâm nhập sâu (granite, granodiorit,.): Loại đất này tùy thuộc vào thành phần khoáng vật của đá gốc và điều kiện phong hóa mà có sức chong cat cũng như khả năng thâm nước thay đôi nhiêu.2 Loại đất không thuận lợi - Đất Aluvi trẻ dọc theo thung lũng sông, suối: Đây là loại đất yêu, độ 4m tự nhiên trong đất khá lớn, thường phân lớn ở trạng thái nhão, đôi khi phải bóc bỏ để xử lý nên đập.
- Đất sườn tàn tích — tàn tích trên nền đá bazan trẻ: Dung trong khô thấp, tinh thâm nước cao, chiều dày mỏng và thường lẫn với các tảng đá. Loại đất này không hiệu quả cho việc đắp đập.3 Một số tinh chất của dat đắp đập khi thấm nước [2] 1.1 Tính tan rã Tính tan rã của đất là tính chất khi đất bị ngâm nước thì sự liên kết giữa các hạt mat di, đất tan ra và rã trong nước. Một số dang tan rã: + Tan rã hoàn toàn + Tan rã bề mặt + Tan rã dạng tổ ong 1.2 Tính lún ướt Tính lún ướt của đất là tính chất mà khi khối đất bị ướt thì độ lún của đất tăng lên so với ban đầu dù tải trọng tác dụng không thay đổi. Khi bị ướt thi trọng lượng nước tự do trong đất tăng lên, các phan tử nước lưỡng cực và các ion dương có điều kiện tích tụ xung quanh hạt đất mang sẵn điện tích âm, lớp nước màng mỏng bao quanh hạt đây dày lên, lực hút giữa các hạt giảm, các hạt dat sẽ tron hơn, ma sát giữa chúng giảm, sức chống cắt giảm và do đó dat sẽ bị lún nhiều hơn so với mau đất không bị ướt khi xét cùng điều kiện nén lún.
Tính lún ướt của đất phụ thuộc vảo các yếu tố: + Độ bão hòa của dat: Độ bão hòa càng nhở thì tính lún ướt của đất càng lớn. + Độ chặt ban đầu của đất: Các mẫu đất có dung trọng khô lớn nhất và có độ âm tôi ưu thì độ lún ướt không xảy ra khi đâm nén.3 Tính trương nở Tính lún trương nở của đất là tính chất khi dat bị ướt thì thé tích của dat tăng lên.
