luận văn thạc sĩ thấm mất nước của các hồ chứa nước miền Nam Trung Bộ

Nghiên cu thm mt nước cđa các h cha nước miỊn Nam Trung B theo tài liƯu ép nước và đỊ xut biƯn pháp xư lý. Ly ví dơ h cha nước Tân Giang tnh Ninh Thun MiỊn Nam Trung B là dải đt hĐp miỊn Trung nước ta bao gm các tnh Phĩ Yên, Khánh Hoà, Ninh Thun và Bình Thun. Do đỈc điĨm riêng vỊ điỊu kiƯn địa lý t nhiên, tại khu vc này rt khan him vỊ ngun nước ngầm, ngun nước mỈt ch phong phĩ trong ma mưa nhưng đn ma khô lại cạn kiƯt. ĐĨ tn dơng ngun nước mỈt phơc vơ cho sinh hoạt, sản xut nông nghiƯp và phát triĨn công nghiƯp, t sau ngày hoà bình lp lại, chĩng ta đã xây dng nhiỊu công trình thủ lỵi miỊn Nam Trung B nhằm phát triĨn nông nghiƯp, kinh t dân sinh, phơc vơ định canh định cư, tạo ra những bin đỉi sâu sắc vỊ đi sng xã hi khu vc này. Mt trong những b phn quan trng nht cđa các công trình thủ lỵi chính là h cha nước với nhiƯm vơ tích nước trong ma mưa, hạn ch lị lơt và cp nước tưới trong ma khô. Trong gần ba mươi năm qua ngành thủ lỵi đã xây dng thành công nhiỊu h cha nước tại miỊn Nam Trung B. Các h cha nước này làm viƯc ỉn định trong sut thi gian khai thác, mang lại nhiỊu lỵi ích và hiƯu quả r nét. Tuy nhiên bên cạnh đ cịng c mt s lưỵng không nh mt s công trình thủ lỵi c hiƯn tưỵng thm mt nước h cha ngay khi va dâng nước, gây ra tỉn tht vỊ kinh t và hiƯu quả sư dơng. Nghiên cu vỊ các nguyên nhân c khả năng gây ra thm mt nước cđa các h cha và đỊ xut biƯn pháp xư lý đang là mt nhu cầu cần thit và là chđ đỊ cđa nhiỊu cuc hi thảo, nhiỊu công trình nghiên cu. Vn đỊ là phải xác định đưỵc nguyên nhân chđ yu gây ra thm mt nước và c giải pháp xư lý chng thm ngay t khi h cha đang đưỵc xây dng hoỈc đang trong quá trình sư dơng, nht là khi ngành thủ lỵi đang chun bị triĨn khai xây dng các h cha nước lớn cđa nhà nước như: h cha nước Đng Tròn, h cha nước Hoa Sơn, d án tưới Phan Rí Phan Thit, Sông Trâu... tại đây.

1 Mở đầu

Kính tha các thầy cô giáo trong hội đồng, các đồng nghiệp và toàn thể các bạn họcviên trong lớp Tôi là Đỗ Ngọc Cơng học viên lớp cao học địa chất thuỷ văn khoá4&5, sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trờng Đại học Mỏ - Địa Chất, hômnay Tôi đứng trớc Hội đồng để trình bày Luận văn tốt nghiệp với đề tài "Nghiên cứu

thấm mất nớc của các hồ chứa nớc miền Nam Trung Bộ theo tài liệu ép nớc và đề xuất biện pháp xử lý Lấy ví dụ hồ chứa nớc Tân Giang tỉnh Ninh Thuận"

Miền Nam Trung Bộ là dải đất hẹp ở miền Trung nớc ta bao gồm các tỉnh Phú Yên,Khánh Hoà, Ninh Thuận và Bình Thuận Do đặc điểm riêng về điều kiện địa lý tựnhiên, tại khu vực này rất khan hiếm về nguồn nớc ngầm, nguồn nớc mặt chỉ phongphú trong mùa ma nhng đến mùa khô lại cạn kiệt Để tận dụng nguồn nớc mặt phục

vụ cho sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và phát triển công nghiệp, từ sau ngày hoàbình lập lại, chúng ta đã xây dựng nhiều công trình thuỷ lợi ở miền Nam Trung Bộnhằm phát triển nông nghiệp, kinh tế dân sinh, phục vụ định canh định c, tạo ranhững biến đổi sâu sắc về đời sống xã hội ở khu vực này Một trong những bộ phậnquan trọng nhất của các công trình thuỷ lợi chính là hồ chứa nớc với nhiệm vụ tíchnớc trong mùa ma, hạn chế lũ lụt và cấp nớc tới trong mùa khô

Trong gần ba mơi năm qua ngành thuỷ lợi đã xây dựng thành công nhiều hồ chứa

n-ớc tại miền Nam Trung Bộ Các hồ chứa nn-ớc này làm việc ổn định trong suốt thờigian khai thác, mang lại nhiều lợi ích và hiệu quả rõ nét Tuy nhiên bên cạnh đócũng có một số lợng không nhỏ một số công trình thuỷ lợi có hiện tợng thấm mất n-

ớc ở hồ chứa ngay khi vừa dâng nớc, gây ra tổn thất về kinh tế và hiệu quả sử dụng.Nghiên cứu về các nguyên nhân có khả năng gây ra thấm mất nớc của các hồ chứa

và đề xuất biện pháp xử lý đang là một nhu cầu cần thiết và là chủ đề của nhiềucuộc hội thảo, nhiều công trình nghiên cứu Vấn đề là phải xác định đợc nguyênnhân chủ yếu gây ra thấm mất nớc và có giải pháp xử lý chống thấm ngay từ khi hồchứa đang đợc xây dựng hoặc đang trong quá trình sử dụng, nhất là khi ngành thuỷlợi đang chuẩn bị triển khai xây dựng các hồ chứa nớc lớn của nhà nớc nh: hồ chứanớc Đồng Tròn, hồ chứa nớc Hoa Sơn, dự án tới Phan Rí - Phan Thiết, Sông Trâu tại đây

2 Mục đích nghiên cứu và các kết quả cần đạt đợc của luận văn

- Nêu lên các đặc điểm chung về điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn trên

cơ sở đó bớc đầu phân tích các nguyên nhân có khả năng gây ra thấm mất nớccủa hồ chứa miền Nam Trung Bộ Tìm đợc nguyên nhân chủ yếu gây ra thấm

mất nớc ở các hồ chứa là qua đá nền và vai đập và nêu lên đợc các biện pháp tiến hành xử lý chống thấm.

- Nêu lên cơ sở lý thuyết, trình tự tiến hành và xử lý tài liệu ép nớc thí nghiệm trên cơ

sở thu thập và xử lý tài liệu thí nghiệm ép nớc tại một số tuyến đập điển hình:

Đồng Tròn, Suối Dầu, Sông Lòng Sông và Tân Giang bớc đầu nghiên cứu quy

luật biến đổi tính chất thấm của đá nền và vai đập theo tài liệu ép nớc thí nghiệm.

- Tiến hành tính toán lợng nớc chảy qua nền đập Tân Giang theo tài liệu ép nớc thí

nghiệm trớc và sau khi tiến hành xử lý chống thấm, từ đó thấy đợc nhu cầu cấpthiết về việc tiến hành xử lý chống thấm Căn cứ theo các biện pháp chống thấmhiện đang sử dụng đề xuất biện pháp xử lý chống thấm phù hợp và hiệu quả là

khoan phụt xử lý chống thấm.

- Thiết lập trình tự khoan phụt xử lý chống thấm qua đá nền và vai đập, áp dụng trong

trờng hợp cụ thể là đập Tân Giang tỉnh Ninh Thuận

3 Các bớc tiến hành

Để đạt đợc các mục đích nêu trên, chúng tôi đã tiến hành theo trình tự sau:

- Đầu tiên là tiến hành thu thập các tài liệu về đặc điểm địa hình, địa chất, địa chất

thuỷ văn của 1 số hồ chứa nớc điển hình ở Nam Trung Bộ: hồ chứa nớc Hoa Sơn,Suối Dầu (Khánh Hoà), Hồ chứa nớc Tân Giang, Sông Trâu (Ninh Thuận), hồchứa nớc Sông Lòng Sông, Cà Giây (Bình Thuận) Trên cơ sở các tài liệu này

tiến hành đánh giá khả năng giữ nớc của hồ chứa.

- Tiến hành nghiên cứu các quá trình thấm mất nớc của hồ chứa trong điều kiện tự

nhiên, trên cơ sở đó tìm ra các nguyên nhân có khả năng gây ra thấm mất nớc của hồ chứa.

- Kết hợp giữa các đặc điểm riêng về điều kiện địa chất của các hồ chứa nớc miền

Nam Trung Bộ và các nguyên nhân có khả năng gây ra thấm mất nớc của hồchứa, để tìm ra nguyên nhân chủ yếu nhất gây ra thấm mất nớc của hồ chứa là

thấm mất nớc qua đá nền và vai đập cũng nh đề xuất các biện pháp xử lý.

- Để tiến hành đánh giá đợc mức độ, tính chất và quy luật biến đổi tính thấm của đá

nền đập, cần tiến hành thí nghiệm hiện trờng là ép nớc thí nghiệm:

+ Cơ sở lý thuyết của ép nớc thí nghiệm

+ Các phơng pháp tiến hành ép nớc

+ Trình tự tiến hành và xử lý tài liệu thí nghiệm ép nớc

+ Phân vùng và quy luật biến đổi tính thấm của đá nền theo tài liệu ép nớc thínghiệm

- Tập trung nghiên cứu quá trình thấm mất nớc chủ yếu của hồ chứa qua đá nền và

vai đập: nêu lên cơ sở lý thuyết và áp dụng tính toán lợng nớc từ hồ chứa thấm

qua nền và vai đập Tân Giang, trớc và sau khi tiến hành xử lý chống thấm theo tài liệu ép nớc thí nghiệm.

- Nêu các biện pháp xử lý chống thấm hiện có và đề xuất xử lý chống thấm bằng

khoan phụt.

- Cơ sở lý thuyết và các yếu tố ảnh hởng đến quá trình phun ép vữa xi măng (khoan

phụt) trong nền đá

- Trình tự thiết kế khoan phụt chống thấm nền và vai đập:

+ Thiết kế mạng lới và xác định các thông số cơ bản của công tác khoan phụt:

Vị trí, chiều sâu, chiều dày màn chống thấm, khoảng cách giữa các hố khoan

và hàng khoan phụt Xác định áp lực, nồng độ vữa, lu lợng vữa

+ Thiết kế khoan phụt thử nghiệm

+ Thiết kế khoan phụt thi công

+ Thiết kế khoan phụt kiểm tra

- Tiến hành áp dụng thiết kế khoan phụt cho đập Tân Giang tỉnh Ninh Thuận: Các

b-ớc tiến hành nh trên, so sánh giữa thiết kế sơ bộ và thiết kế đợc hiệu chỉnh quakhoan phụt thử nghiệm

- Tác dụng của khoan phụt qua kết quả công tác khoan kiểm tra, kết quả thínghiệm ép nớc

Sau đây Tôi xin đợc phép trình bày những nét chính và chủ yếu nhất của luận văncũng nh các kết quả bớc đầu đã đạt đợc:

Các vấn đề cần đ ợc làm rõ và bổ sung thêm:

- Tổng quan về tình hình các nghiên cứu mà đề tài đã đặt ra

- Luận cứ rõ ràng cơ sở tính toán mạng lới và chiều sâu hố khoan phụt, áp lựcphụt và vữa phụt Tại sao lại phải sử dụng vữa ximăng, và ximăng mác PC300

- Đánh giá tính chất của đá nền: cứng và nửa cứng, biến dạng ít và nhiều? Theo cơ

sở nào

1.1 Vị trí và quy mô của các hồ chứa nớc ở miền Nam Trung Bộ

Vùng Nam Trung Bộ bao gồm bốn tỉnh Phú Yên, Khánh Hoà, Bình Thuận, NinhThuận, tại các tỉnh này đã và đang tiến hành xây dựng các hồ chứa nớc nh hồ chứanớc Đồng Tròn (Phú Yên), hồ chứa nớc Hoa Sơn, Suối Dầu (Khánh Hoà), hồ chứanớc Cà Giây, Sông Lòng Sông (tỉnh Bình Thuận), hồ chứa nớc Tân Giang, Sông Trâu(Ninh Thuận)

Vị trí, quy mô và hiện trạng của các hồ chứa nớc xem trong bảng 1.1.Tài liệu thamkhảo [5], [6], [7], [8], [9], [10, [11]

Bảng 1.1: Vị trí, quy mô và hiện trạng của các hồ chứa nớc miền Nam Trung Bộ

Tên hồ chứa Vị trí địa lý

Dungtích hồ(106m3)

Mực nớcdâng bìnhthờng (m)

1.2 Đặc điểm về địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn

Khu vực miền Nam Trung Bộ có hàng chục hồ chứa nớc lớn nhỏ đã và đang xâydựng Trong khuôn khổ luận văn này chỉ đề cập đến một số đặc điểm chính về địahình, địa chất, địa chất thuỷ văn qua các kết quả khảo sát điạ chất đã tiến hành khi

xây dựng các hồ chứa nớc nớc lớn, tiêu biểu đợc sử dụng và khai thác trong vòng

m-ời năm trở lại đây Tài liệu tham khảo [5], [6], [7], [8], [9], [10, [11]

1.2.1 Hồ chứa nớc Hoa Sơn (Hình 1.1)

Hồ chứa nớc Hoa Sơn nằm về phía Bắc tỉnh Khánh Hoà, thuộc huyện Vạn Ninh,tỉnh Khánh Hoà Khu vực tuyến đập dự kiến xây dựng trên Sông Cạn (còn có tên làsuối Tân Phớc) chảy thẳng ra biển Đông qua cửa sông Hải triều Vị trí công trình

đầu mối nằm cách Thành Phố Nha Trang khoảng 72 Km về phía Bắc, từ Km1380Quốc Lộ 1 rẽ về phía Tây khoảng 2 ữ 3 Km thì đến vị trí tuyến đập

* Địa hình: Vùng lòng hồ Hoa Sơn có dạng hình lòng chảo bao bọc xung quanh là

các dải núi cao > +300m với chiều rộng của núi phân thuỷ từ 3 ữ 5km Phần lòng

hồ địa hình khá bằng phẳng cao độ thay đổi từ +1.0m (lòng sông) đến +20m ở sờn

đồi Phía thợng lu hồ địa hình thu hẹp lại và cao độ thay đổi từ +20m ữ +50m kếtiếp là các sờn núi cao Nguồn sinh thủy chủ yếu của lòng hồ là các nhánh suối nhỏ

đổ vào suối Tân Phớc từ phía thợng lu với nguồn cấp chủ yếu là nớc ma Các suốinày rộng từ 3 ữ 5m; địa hình dốc nhiều ghềnh thác và nớc chảy với lu lợng lớn ngaycả trong mùa khô

* Địa chất: Vùng lòng hồ phân bố chủ yếu là các đá Granít, Gabro, phần trên mặt

đá gốc là các bồi lũ tích hiện đại và tầng phủ pha tàn tích Địa tầng từ trên xuống

d-ới chủ yếu nh sau:

- Bồi tích hiện đại lòng sông (aQIV): Cát cuội sỏi lòng suối mầu xám vàng, vàng nhạt

chiều dày từ 1 ữ 3m

- Bồi lũ tích hỗn hợp sông biển (amQIV): Đất á cát, á sét, sét mầu xám nhạt, vàng

nhạt, trong tầng có chứa các tảng lăn Granit kích thớc từ 1 ữ 3m, chiều dày thay

đổi từ 5 ữ 10m

- Đá gốc: trong lòng hồ có 2 phức hệ chính

+ Đá Gabro mầu xám xanh, xám đen nhạt, đá có cấu tạo khối, kiến trúc hạt mịn

-nhỏ Loại đá này chỉ quan sát thấy ở phía thợng lu Đông Bắc của lòng hồ, chiềudày cha xác định Phần trên phủ lớp pha tàn tích á sét lẫn tảng lăn dày 2 - 4m

Đá có tuổi Jura muộn thuộc phức hệ Tây Ninh ( J3 tn).

+ Đá Granit mầu xám nhạt, xám xanh nhạt, đá có cấu tạo khối, kiến trúc hạt vừa ữ

thô Đây là loại đá phổ biến nhất trong lòng hồ, chiều dày cha xác định Phần

trên phủ lớp pha tàn tích á sét lẫn tảng lăn dày 1 ữ 3m Thành phần khoáng vật:felspat kali (45ữ50%), plagioclas (20ữ30%), thạch anh (25ữ35%), biotit(5ữ7%), horblenđ (2ữ5%) và các khoáng vật phụ: apatit, sphen, zircon, orthit,magnetit, ilmenit Đá có tuổi Kreta thuộc phức hệ Đèo cả pha 2 (γξK đc2).

* Kiến tạo: Trong khu vực lòng hồ tồn tại một đứt gãy chạy theo phơng Đông Bắc

-Tây Nam, nhng đã bị lấp nhét kín bởi các mạch Granit aplit, pegmatoid gắn kết tốtnên đứt gãy này không ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa

* Điều kiện địa chất thủy văn: Trong khu vực lòng hồ có 2 loại nguồn nớc chính là

nớc mặt và nớc ngầm

- Nớc mặt: tồn tại ở sông suối và các khe nhỏ Về mùa ma nớc thờng đục do có lợng

phù sa lớn, về mùa khô nớc trong suốt, không mùi vị, ít cặn lắng Tổng độkhoáng hoá từ 0.009 - 0.0154 g/l là loại nớc nhạt Bicacbonát Sunfat Natri Kali.Nớc mặt có quan hệ thủy lực với nớc ngầm trong tầng phủ ở khu vực nghiêncứu Về mùa ma nớc mặt là nguồn cung cấp nớc chủ yếu cho nớc ngầm; về mùakhô thì ngợc lại nớc ngầm cấp nớc cho nớc mặt Mực nớc thay đổi theo mùa

- Nớc ngầm: Trong khu vực nghiên cứu có 2 phức hệ chứa nớc ngầm chính

+ Nớc ngầm trong các trầm tích đệ tứ và các tầng phủ pha tàn tích của đá gốc: chủ

yếu là nớc Bicacbonát Natri, nguồn cung cấp chủ yếu là nớc ma, về mùa khô ờng cạn kiệt và thờng xuất lộ ở ranh giới giữa tầng phủ và đá gốc

th-+ Nớc ngầm trong khe nứt của đá gốc: đây là loại nớc ngầm chủ yếu trong khu vực

nghiên cứu, mực nớc ngầm xuất hiện ở độ sâu từ 10 ữ 20m; thành phần hoá họcchủ yếu là nớc Bicacbonát Natri Kali; nớc trong ít cặn lắng Nguồn cung cấp chủyếu là nớc ma và nớc mặt vào mùa ma; về mùa khô là nguồn cấp nớc chủ yếucho nớc sông Nhìn chung nớc chỉ tập trung ở trong khe nứt nên nguồn nớcnghèo nàn

Đánh giá khả năng giữ nớc của hồ chứa: Hồ chứa nớc Hoa Sơn đợc các dãy núi

cao bao quanh khu vực lòng hồ Khoảng cách từ mực nớc dâng bình thờng đến luvực bên cạnh gần nhất là > 5Km Đá gốc trong lòng hồ (đá Gabro và đá Granit) đều

có tính thấm nớc yếu, thêm nữa trong hồ tuy có tồn tại một đứt gãy nhng đã đợc gắnkết tốt nên không ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa Các điểm nớc mặt vànớc ngầm cấp nớc cho hồ đều nằm ở trên cao độ +21.0m Do vậy dựa vào các điềukiện về địa hình và địa chất vùng lòng hồ có thể khẳng định hồ có khả năng giữ nớc

đến cao trình +21.0m (cao trình mực nớc thiết kế của hồ chứa) sau khi tiến hành đắp

đập và xử lý chống thấm nền tuyến đập

1.2.2 Hồ chứa nớc Suối Dầu (Hình 1.2)

Hồ chứa nớc Suối Dầu thuộc địa phận xã Suối Cát, huyện Diên Khánh, tỉnh KhánhHoà Khu vực tuyến đập dự kiến xây dựng trên Suối Dầu, cách thành phố Nha Trangkhoảng 25 Km về phía Tây Nam và cách đờng quốc lộ 1A khoảng 5Km về phía Tây

* Địa hình: Vùng lòng hồ có dạng lòng chảo bao bọc xung quanh là các dải núi cao

> +200m với chiều rộng của núi phân thuỷ từ 2 ữ 4km Đoạn bờ hồ phía Tây Bắc và

Đông Nam tiếp giáp với khu đầu mối có cao độ +50m Phía Đông Bắc là các dải đồithấp có cao độ khoảng > +40m, các dải đồi thấp này chuyển dần sang địa hình bằngphẳng ở phía hạ lu Nguồn sinh thủy chủ yếu của lòng hồ từ các dòng chảy ở cáckhối núi cao phía Tây Trong khu vực lòng hồ có dòng chảy chính là Suối Dầu vàSuối Lầu Suối Lầu là một nhánh của suối Dầu có lu lợng không lớn, thờng khô cạnvào mùa khô

* Địa chất: Vùng lòng hồ phân bố chủ yếu là đá Granít, phần trên đá gốc Granít là

các tầng phủ đệ Tứ dày từ 5 ữ 10m Địa tầng từ trên xuống dới chủ yếu nh sau:

- Bồi tích hiện đại lòng sông (aQ): Đất á cát - á sét nhẹ mầu xám nâu, vàng nâulẫn cát sạn, phía dới là lớp cát sỏi rời rạc dày từ 0.5 ữ 1m

- Bồi tích - sờn tích (adQ): Đất á cát ữ á sét nhẹ mầu xám vàng, phàn dới là là lớpcát, sạn bở rời dày từ 0.5 ữ 1m

- Đá gốc: trong lòng hồ là đá Granít mầu xám trắng, xám xanh loang lổ trắng Đá

có cấu tạo khối, kiến trúc hạt thô Thành phần (%) khoáng vật: plagioclas(25ữ40%), felspat kali (35ữ45%), thạch anh (10ữ20%), biotit (3ữ7%), horblenđ(4ữ8%) Khoáng vật phụ gặp apatit, sphen, zircon, orthit, magnetit, ilmenit.Phần trên phủ lớp phong hoá và đất pha tàn tích là á sét lẫn tảng lăn dày 4 ữ 8m

Đá có tuổi Kreta thuộc phức hệ Đèo cả pha 1 (γδK đc1)

* Kiến tạo: Trong khu vực lòng hồ không có các hoạt động kiến tạo lớn nh: đứt gãy,

uốn nếp ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa

* Điều kiện địa chất thủy văn: Trong khu vực lòng hồ có 2 loại nguồn nớc chính là

nớc mặt và nớc ngầm

- Nớc mặt: tồn tại ở sông suối và các khe nhỏ Về mùa ma nớc thờng đục do có ợng phù sa lớn, về mùa khô nớc trong suốt, không mùi vị, ít cặn lắng Tổng độkhoáng hoá 0.17 g/l là loại nớc nhạt Clorua Sunfat Bicacbonát Natri Kali Nớcmặt có quan hệ thủy lực với nớc ngầm trong tầng phủ ở khu vực nghiên cứu Vềmùa ma nớc mặt là nguồn cung cấp nớc chủ yếu cho nớc ngầm; về mùa khô thìngợc lại nớc ngầm cấp nớc cho nớc mặt Mực nớc thay đổi theo mùa.

l Nớc ngầm: Trong khu vực nghiên cứu có 2 phức hệ chứa nớc ngầm chính

+ Nớc ngầm trong các trầm tích đệ tứ và các tầng phủ pha tàn tích của đá gốc: chủ

yếu là nớc Bicacbonát Clorua Natri, độ tổng khoáng hoá M = 0.2g/l, nớc khôngmầu, không mùi vị, nguồn cung cấp chủ yếu là nớc ma và nớc mặt

+ Nớc ngầm trong khe nứt của đá gốc: đây là loại nớc ngầm chủ yếu trong khu vực

nghiên cứu, mực nớc ngầm xuất hiện ở độ sâu từ 5 ữ 15m Tổng độ khoáng hoá

M = 0.024 g/l là loại nớc nhạt Bicacbonát Clorua Natri Kali; nớc trong, khôngmàu, không mùi, ít cặn lắng Nguồn cung cấp chủ yếu là nớc ma và nớc mặt; vềmùa khô là nguồn cấp nớc chủ yếu cho nớc sông Nhìn chung nớc chỉ tập trung

ở trong khe nứt nên nguồn nớc nghèo nàn

Đánh giá khả năng giữ nớc của hồ chứa: Hồ chứa nớc Suối Dầu đợc các dãy núi

cao bao quanh khu vực lòng hồ Khoảng cách từ mực nớc dâng bình thờng đến luvực bên cạnh gần nhất là > 5Km Đá gốc trong lòng hồ (đá Granit) có tính thấm nớcyếu, thêm nữa trong hồ không có các đứt gãy kiến tạo gây ảnh hởng đến khả nănggiữ nớc của hồ chứa Các điểm nớc mặt và nớc ngầm cấp nớc cho hồ đều nằm ở trêncao độ +44.0m Do vậy dựa vào các điều kiện về địa hình và địa chất vùng lòng hồ

có thể khẳng định hồ có khả năng giữ nớc đến cao trình +44.0m (cao trình mực nớcthiết kế của hồ chứa) sau khi tiến hành đắp đập và xử lý chống thấm nền tuyến đập

1.2.3 Hồ chứa nớc Tân Giang (Hình 1.3)

Hồ chứa nớc Tân Giang thuộc địa phận xã Phớc Hà, huyện Ninh Phớc, tỉnh NinhThuận Khu vực tuyến đập dự kiến xây dựng trên sông Lu, cách huyện lỵ Ninh Phớc(xã Phú Quý trên quốc lộ 1A) khoảng 18Km về phía Tây

* Địa hình: Hồ chứa nớc Tân Giang là một thung lũng tơng đối bằng phẳng nằm lọt

giữa các dãy núi cao > +350m Phía Đông Bắc là núi HaRon với các đỉnh núi cao từ+406.0m ữ +766.7m, phía Bắc là núi Da với đỉnh cao +1042m Đập Tân Giang ngănsông Lu tạo thanh lòng hồ nằm lọt vào giữa các dải núi trùng điệp có cao độ caohơn nhiều sơ với mực nớc dâng trong lòng hồ với chiều rộng của núi phân thuỷ từ 2

ữ 4km Nguồn sinh thủy chủ yếu của lòng hồ là 3 nhánh suối góp nguồn nớc chosông Lu gồm: Phía Bắc là suối Rapora, phía Tây Bắc là suối Ya và phía Tây là suối

La Hà Các con suối này chảy trên vùng đồi núi dốc nên chiều dài không lớn, nhngdòng chảy khá dữ dội, qua nhiều thác ghềnh nhất là mùa ma lũ

* Địa chất: Toàn bộ khu vực hồ chứa là đá Granit, Granit dạng Pocfia Trên nền đá

Granit nhiều nơi là có các đai mạch diabaz và các dải bazan phun trào theo các khenứt Chiều rộng của các dải này từ hàng chục đến hàng trăm mét, có nơi chỉ là cácdải hẹp từ 1 ữ 5m Phần tiếp xúc giữa các dải đá và đai mạch này thờng liền khối,gắn kết tốt và kín nớc

- Đá Granít màu xám trắng đốm đen, cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình hạt trung.Thành phần khoáng vật: plagioclas (45 ữ 65%), thạch anh (15 ữ 24%), felspatkali (15 ữ 25%), biotit (4 ữ 15%) horblenđ (3 ữ 12%), pyroxen (0 ữ 5%), ítapatit, zircon, magnetit Đá có tuổi Jura muộn thuộc phức hệ Định Quán pha 2

(γδJ3đq2)

- Tầng phủ Đệ Tứ trong lòng hồ chủ yếu là loại đất á sét nhẹ đến á cát lẫn dămsạn và tảng lăn Chiều dày của tầng phủ Đệ Tứ thờng mỏng, phổ biến trongkhoảng từ 1.3 ữ1.5m

* Kiến tạo: Trong khu vực lòng hồ không có các hoạt động kiến tạo lớn nh đứt gãy,

uốn nếp … ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa

* Điều kiện địa chất thủy văn: Trong khu vực lòng hồ có 2 loại nguồn nớc chính là

nớc mặt và nớc ngầm

- Nớc mặt: tồn tại ở sông suối và các khe nhỏ Nớc trong suốt, không mùi vị, ítcặn lắng, tổng khoáng hoá M = 0.085g/l là loại nớc nhạt Bicacbonát Natri Nớcmặt có quan hệ thủy lực với nớc ngầm trong tầng phủ ở khu vực nghiên cứu Vềmùa ma nớc mặt là nguồn cung cấp nớc chủ yếu cho nớc ngầm; về mùa khônguồn nớc trở nên cạn kiệt

- Nớc ngầm: Trong khu vực nghiên cứu có 2 phức hệ chứa nớc ngầm chính

+ Nớc ngầm trong các trầm tích đệ tứ và các tầng phủ pha tàn tích của đá gốc:

chủ yếu là nớc Bicacbonát Clorua Natri, nớc không mầu, không mùi vị, trữ lợngnớc nghèo nàn và mực nớc thay đổi theo mùa

+ Nớc ngầm trong khe nứt của đá gốc: mực nớc ngầm xuất hiện ở độ sâu từ 5 ữ

10m kể từ mặt đất, là loại nớc nhạt Bicacbonát Clorua Natri; nớc trong, khôngmầu, không mùi, ít cặn lắng Nguồn cung cấp chủ yếu là nớc ma và nớc mặt vàomùa ma; về mùa khô là nguồn cấp nớc chủ yếu cho nớc sông Nhìn chung nớcchỉ tập trung ở trong khe nứt nên nguồn nớc nghèo nàn

Đánh giá khả năng giữ nớc của hồ chứa: Hồ chứa nớc Tân Giang đợc các dãy núi

cao bao quanh khu vực lòng hồ Khoảng cách từ mực nớc dâng bình thờng đến luvực bên cạnh gần nhất là > 2Km Đá gốc trong lòng hồ (đá Granit và các đai mạchDiabaz) có tính thấm nớc yếu, thêm nữa trong lòng hồ không có các đứt gãy kiếntạo gây ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa Các dãy núi bao quanh hồ đều

có chiều cao > +350m, các điểm nớc mặt và nớc ngầm cấp nớc cho hồ đều nằm ởtrên cao độ +118.2m Do vậy dựa vào các điều kiện về địa hình và địa chất vùnglòng hồ có thể khẳng định hồ có khả năng giữ nớc đến cao trình +118.2m (cao trìnhmực nớc thiết kế của hồ chứa) sau khi tiến hành đắp đập và xử lý chống thấm nềntuyến đập

* Địa hình: Hồ chứa nớc Sông Trâu là một thung lũng tơng đối bằng phẳng phân bố

ở cao trình +30 ữ +40m Xung quanh lòng hồ đợc đợc bao bọc bởi các dải núi cao

từ +400 ữ +800m ở phía Bắc, phía Tây và phía Nam Các dải núi phía này thấp dần

về phía Đông xuống cao độ +100 ữ +200m tạo ra một chiều rộng của núi phân thuỷ

từ 2 ữ 4km Nguồn sinh thủy chủ yếu của lòng hồ là sông Trâu với chiều dài 19.5km

có nớc ngay trong mùa khô Chiều rộng của lòng sông từ 1 ữ 3m vào mùa khô, nhngmùa ma mở rộng đến > 50m

* Địa chất: Trong khu vực lòng hồ phân bố 2 loại đá chính là đá Ryolit porphyr và

đá Andezit biến đổi

- Đá Ryolit porphyr tuổi Jura muộn phức hệ Định quán (γδJ3đq2): Đá có cấu tạokhối, kiến trúc porphyr với nền ẩn tinh vi hạt granophyr hoặc ẩn tinh vi khảm.Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu là felspat và thạch anh (65 ữ 75%) Ngoài

ra có các khoáng vật màu (25 ữ 30%) và các khoáng vật phụ khác hàm lợngkhông đáng kể.

- Đá Andezit bị biến đổi, tuổi Jura muộn thuộc hệ tầng Đèo Bảo Lộc (J3đbl): Đá

có cấu tạo khối, kiến trúc porphyr trên nền vi hạt Thành phần khoáng vật tạo đáchủ yếu là plagiolas, thuỷ tinh bị clorit hoá (60 ữ 70%) các khoáng vật quặng vàkhoáng vật phụ khác

- Tầng phủ Đệ Tứ trong lòng hồ chủ yếu là loại đất sét, á sét nhẹ có tính thấm yếu,chiều dày mỏng, phổ biến trong khoảng từ 3 ữ 4m

* Kiến tạo: Trong khu vực lòng hồ không có các hoạt động kiến tạo lớn nh đứt gãy,

uốn nếp … ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa

* Điều kiện địa chất thủy văn: Trong khu vực lòng hồ có 2 loại nguồn nớc chính là

nớc mặt và nớc ngầm

- Nguồn nớc mặt nhìn chung nghèo nàn, chỉ có Sông Trâu duy nhất có nớc quanhnăm chảy từ phía Tây và Tây Bắc xuống, nhng chỉ dồi dào nớc về mùa ma, mùakhô nớc sông cạn lu lợng < 1 m3/s Nớc mặt trong suốt, không mùi vị, ít cặnlắng, tổng khoáng hoá M = 0.216 ữ 0.307g/l là loại nớc nhạt Bicácbonat SunphátNatri Kali Nớc mặt có quan hệ thủy lực với nớc ngầm trong tầng phủ ở khu vựcnghiên cứu Về mùa ma nớc mặt là nguồn cung cấp nớc chủ yếu cho nớc ngầm

- Nớc ngầm trong khu vực lòng hồ rất nghèo nàn, mực nớc thờng nằm cách mặt

đất từ 5 ữ 10m Đây là tầng chứa nớc tạm thời trong các lớp đất phủ pha tàn tích

và tầng nứt nẻ của đá gốc, nguồn cấp chủ yếu là nớc ma và nớc mặt, mực nớcthay đổi theo mùa, trữ lợng nghèo nàn Nớc ngầm là nớc Bicácbonat SunphatNatri và Bicácbonat Clorua Natri Kali Tổng khoáng hoá M = 0.20 ữ 0.28 g/l, n-

ớc trong, không mầu, không mùi vị, ít cặn lắng

Đánh giá khả năng giữ nớc của hồ chứa: Hồ chứa nớc sông Trâu bao bọc bởi các

dãy núi cao cấu tạo bởi các các đá mác ma nguồn gốc núi lửa cấu tạo khối, ít nứt nẻ,trong vùng hồ không có các hoạt động kiến tạo lớn, khoảng cách từ mực nớc dângbình thờng đến lu vực bên cạnh gần nhất là >1Km, thêm nữa đá gốc trong lòng hồ(đá Granit và các đai mạch Diabaz) có tính thấm nớc yếu, các điểm nớc mặt và nớcngầm cấp nớc cho hồ đều nằm ở trên cao độ +42.3m Do vậy dựa vào các điều kiện

về địa hình và địa chất vùng lòng hồ có thể khẳng định hồ có khả năng giữ nớc đếncao trình +42.3m (cao trình mực nớc thiết kế của hồ chứa) sau khi tiến hành đắp đập

và xử lý chống thấm nền tuyến đập

1.2.5 Hồ chứa nớc Sông Lòng Sông (Hình 1.3)

Hồ chứa nớc Sông Lòng Sông thuộc địa phận xã Phong Phú, huyện Tuy Phong, tỉnhBình Thuận, cách thị xã Phan Thiết khoảng 95km về phía Bắc và cách thị trấn LiênHơng của huyện Tuy Phong khoảng 16Km về phía Tây Khu vực tuyến đập dự kiếnxây dựng trên sông Lòng Sông, cách quốc lộ 1A khoảng 12km, cách tuyến đờng sắtBắc Nam (ga Sông Lòng Sông) khoảng 6Km

* Địa hình: Hồ Lòng Sông nằm trong thung lũng giữa các dãy núi cao > +500m.

Phía Bắc là dãy núi Sơn Phân, núi Ông Xiêm, núi Ông Táo trải dài theo hớng TâyBắc ữ Đông Nam, phía Nam là các dãy núi Một, núi Hòn Mồng kéo dài tới núi KênKên Do các sờn núi trong khu vực hồ Lòng Sông tơng đối dốc nên vùng lòng hồ códạng lũng hẹp chạy dọc theo sông từ khu vực thác nớc (+92.0m) đến khu vực tuyến

đập (+35.0m) với chiều rộng của núi phân thuỷ từ 2 ữ 4km Nguồn sinh thủy chủyếu của lòng hồ là sông Lòng Sông với lợng nớc dồi dào vào mùa ma, cạn kiệt vềmùa khô

* Địa chất: Toàn bộ khu vực lòng hồ đợc cấu tạo bởi các đá Granodiorit biotit hạt

lớn và các đá diorit thạch anh thuộc phức hệ Định Quán (γδJ3 đq2), phần trên đá gốc

là các tầng phủ phong hoá của đá gốc dày từ 0.5 ữ 2m Địa tầng từ trên xuống dớichủ yếu nh sau:

- Bồi tích (aQ): Cát cuội sỏi lòng sông, á cát - á sét nhẹ bồi tích thềm sông, mầu xám

nâu, nâu sẫm, phía dới là lớp hỗn hợp cuội sỏi lẫn đất ở đáy thềm Chiều dày từ

1 ữ 5m

- Pha tàn tích sờn đồi (deQ): Đất á sét chứa nhiều dăm sạn mầu nâu nhạt, sản phẩm

phong hoá của đá gốc với chiều dày từ 1 ữ 2m

- Đá gốc:

+ Đá Granođiorit biotit thuộc phức hệ Định Quán (γδJ3 đq2) có màu xám trắng

đốm đen, cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình hạt trung Thành phần khoángvật: plagioclas (45 ữ 65%), thạch anh (15 ữ 24%), felspat kali (15 ữ 25%),biotit (4 ữ 15%) horblenđ (3 ữ 12%), pyroxen (0 ữ 5), ít apatit, zircon,magnetit

* Kiến tạo: Trong khu vực lòng hồ có một số đứt gãy kiến tạo, quy mô nhỏ, có mức

độ hoạt động yếu, đới phá huỷ đã đợc gắn kết lại bằng các vật liệu không thấm nớckhông ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa

* Điều kiện địa chất thủy văn: Trong khu vực lòng hồ có 2 loại nguồn nớc chính là

nớc mặt và nớc ngầm

- Nớc mặt: tồn tại ở sông suối và các khe nhỏ Về mùa ma nớc thờng đục do có ợng phù sa lớn, về mùa khô nớc trong suốt, không mùi vị, ít cặn lắng Tổng độkhoáng hoá 0.068 g/l là loại nớc nhạt Bicacbonát Natri Kali Nớc mặt có quan hệthủy lực với nớc ngầm trong tầng phủ ở khu vực nghiên cứu Về mùa ma nớcmặt là nguồn cung cấp nớc chủ yếu cho nớc ngầm; về mùa khô thì ngợc lại nớcngầm cấp nớc cho nớc mặt Mực nớc thay đổi theo mùa

l Nớc ngầm: Trong khu vực nghiên cứu có 2 phức hệ chứa nớc ngầm chính

+ Nớc ngầm trong các trầm tích đệ tứ và các tầng phủ pha tàn tích của đá gốc:chủ yếu là nớc Bicacbonát Clorua Natri, nớc không mầu, không mùi vị Bềmặt nớc ngầm thờng phân bố ở độ sâu từ vài mét đến 15m Tổng khoáng hoá

M = 0.0774 g/l là nớc nhạt Bicacbonat Natri, nguồn cung cấp chủ yếu là nớc

ma, và nớc mặt

+ Nớc ngầm trong khe nứt của đá gốc: đây là loại nớc ngầm chủ yếu trong khuvực nghiên cứu, mực nớc ngầm xuất hiện ở độ sâu từ 5 ữ 15m Tổng độkhoáng hoá M = 0.113 g/l là loại nớc nhạt Bicacbonát Clorua Natri Kali; nớctrong, màu vàng, không mùi, ít cặn lắng Nguồn cung cấp chủ yếu là nớc ma

và nớc mặt vào mùa ma; về mùa khô là nguồn cấp nớc chủ yếu cho nớc sông.Nhìn chung nớc chỉ tập trung ở trong khe nứt nên nguồn nớc nghèo nàn

Đánh giá khả năng giữ nớc của hồ chứa: Hồ chứa nớc Sông Lòng sông đợc các

dãy núi cao bao quanh khu vực lòng hồ Khoảng cách từ mực nớc dâng bình thờng

đến lu vực bên cạnh gần nhất là > 2Km Đá gốc trong lòng hồ (đá Granit vàGranodiorit ) có tính thấm nớc yếu, thêm nữa trong hồ tuy có một số đứt gãy kiếntạo nhỏ nhng đã đợc gắn kết tốt nên không gây ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của

hồ chứa Các điểm nớc mặt và nớc ngầm cấp nớc cho hồ đều nằm ở trên cao độ+76.95m Do vậy dựa vào các điều kiện về địa hình và địa chất vùng lòng hồ có thểkhẳng định hồ có khả năng giữ nớc đến cao trình +76.95m (cao trình mực nớc thiết

kế của hồ chứa) sau khi tiến hành đắp đập và xử lý chống thấm nền tuyến đập

1.2.6 Hồ chứa nớc Cà Giây

Hồ chứa nớc Cà Giây thuộc địa phận xã Bình An, huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận,khu vực tuyến đập dự kiến xây dựng trên sông Cà Giây, cách thị trấn Bắc Bìnhkhoảng 20Km về phía Tây Bắc

* Địa hình: Hồ Cà Giây là một thung lũng tơng đối bằng phẳng nằm lọt giữa các

dãy núi cao > +300m, với chiều rộng của núi phân thuỷ từ 3 ữ 5km Phía Tây là núi

He Kan với các đỉnh cao 300m, phía Đông là dãy núi Chép La cao >300m, phía Bắc

là núi Ông Bà nằm giữa 2 nhánh của sông Cà Giây cao trên 400m Nguồn sinh thủychủ yếu của lòng hồ là mạng sông suối gồm hệ thống sông Mao, sông Cà Giây, suốiMahy chảy theo hớng Bắc ữ Nam đổ ra biển Đông ở cửa biển Phan Rý Hệ thốngsông suối này có lợng nớc chảy dồi dào vào mùa ma, mùa khô thờng ít nớc

* Địa chất: Khu vực lòng hồ đợc cấu tạo bởi các đá cát kết, bột kết thuộc điệp La

Ngà, phần trên mặt đá gốc bị phong hoá nứt nẻ mạnh, nhiều chỗ đá bị vỡ vụnchuyển sang mầu nâu, nâu đỏ

- Đá gốc: đá Bột kết, Cát bột kết màu xám xen cát kết hạt nhỏ màu xám vàng Đá

có cấu tạo phân lớp, kiến trúc nhỏ - vừa Đá có tuổi Jura muộn, thống giữa,thuộc điệp La Ngà (J2ln2)

- Tầng phủ Đệ Tứ chủ yếu là loại đất á sét lẫn dăm sạn, có nơi lẫn nhiều vón kếtlaterit Chiều dày của tầng phủ Đệ Tứ từ 1.3 ữ 1.5m, nhiều chỗ tầng phủ rấtmỏng để lộ đá gốc

* Kiến tạo: Trong khu vực lòng hồ không có các hoạt động kiến tạo lớn nh đứt gãy,

uốn nếp… ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa

* Điều kiện địa chất thủy văn: Trong khu vực lòng hồ có 2 loại nguồn nớc chính là

nớc mặt và nớc ngầm

- Nớc mặt: tồn tại ở sông suối và các khe nhỏ Nớc trong suốt, không mùi vị, ítcặn lắng, là loại nớc nhạt Bicacbonát Natri Kali Magiê - Canxi, có tính axit yếuvới độ pH = 6.4 Nớc mặt có quan hệ thủy lực với nớc ngầm trong tầng phủ ởkhu vực nghiên cứu Về mùa ma nớc mặt là nguồn cung cấp nớc chủ yếu cho

- nớc ngầm; về mùa khô thì ngợc lại nớc ngầm cấp nớc cho nớc mặt Mực nớcthay đổi theo mùa

- Nớc ngầm: Trong khu vực nghiên cứu có 2 phức hệ chứa nớc ngầm chính

+ Nớc ngầm trong các trầm tích đệ tứ và các tầng phủ pha tàn tích của đá gốc,chủ yếu là nớc Bicacbonát Clorua Natri, nớc không mầu, không mùi vị, độ

pH thay đổi từ 6.0 ữ 8.2 Bề mặt nớc ngầm thờng ở nông khoảng 1 ữ 2m kể

từ mặt đất, nguồn cung cấp chủ yếu là nớc ma, và nớc mặt Mực nớc thay đổitheo mùa

+ Nớc ngầm trong khe nứt của đá gốc: đây là loại nớc ngầm chủ yếu trong khuvực nghiên cứu, mực nớc ngầm xuất hiện ở độ sâu từ 10 ữ 15m, là loại nớcnhạt Bicacbonát Clorua Natri; nớc trong, không mầu, không mùi, ít cặn lắng.Nguồn cung cấp chủ yếu là nớc ma và nớc mặt vào mùa ma; về mùa khô lànguồn cấp nớc chủ yếu cho nớc sông Nhìn chung nớc chỉ tập trung ở trongkhe nứt nên nguồn nớc nghèo nàn

Đánh giá khả năng giữ nớc của hồ chứa: Hồ chứa nớc Cà Giây đợc các dãy núi

cao bao quanh khu vực lòng hồ Khoảng cách từ mực nớc dâng bình thờng đến luvực bên cạnh gần nhất là > 1Km Đá gốc trong lòng hồ (đá cát kết, bột kết) có tínhthấm nớc yếu, thêm nữa trong lòng hồ không có các đứt gãy kiến tạo hoặc các đớinứt nẻ tăng cao, gây ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa Các điểm nớc mặt

và nớc ngầm cấp nớc cho hồ đều nằm ở trên cao độ +78.6m Do vậy dựa vào các

điều kiện về địa hình và địa chất vùng lòng hồ có thể khẳng định hồ có khả năng giữnớc đến cao trình +78.6m (cao trình mực nớc thiết kế của hồ chứa) sau khi tiếnhành đắp đập và xử lý chống thấm nền tuyến đập

1.3 Các nguyên nhân có khả năng gây ra thấm mất nớc của hồ chứa nớc vùng

Nam Trung Bộ và biện pháp xử lý

1.3.1 Các quá trình thấm mất nớc từ hồ chứa

1.3.1.1 Thấm mất nớc qua bờ hồ chứa sang lu vực bên cạnh

Sau khi xây dựng hồ chứa, nớc ở trong hồ sẽ dâng đến cao trình thiết kế, làm thay

đổi điều kiện địa chất thuỷ văn của khu vực, phát sinh dòng thấm từ hồ chứa nớcsang lu vực bên cạnh Tuỳ theo quan hệ giữa đờng cong hạ thấp mực nớc ngầm vàmực nớc trong hồ có thể xảy ra các trờng hợp sau: [14]

- Đờng cong hạ thấp của mực nớc ngầm có đỉnh phân thuỷ bằng hoặc vợt quá caotrình mực nớc trong hồ Trong trờng hợp này không có nớc thấm mất từ hồ chứa

mà chỉ xảy ra quá trình bão hoà nớc của của đất đá vùng ven bờ hồ (Hình 1.4.a)

- Đờng cong hạ thấp mực nớc ngầm có đỉnh phân thuỷ thấp hơn mực nớc thiết kếtrong hồ:

+ Khi tính thấm nớc của đất đá trong khu vực giữa hai lu vực tơng đối nhỏ vàchiều rộng núi phân thuỷ rất lớn, sau khi dâng nớc, đỉnh phân thuỷ của nớc

ngầm vẫn có thể tồn tại và dịch chuyển về phía hồ chứa nớc Trong trờng hợpnày cũng không có thấm mất nớc từ hồ chứa (Hình 1.4.b)

+ Khi đất đá trong khu vực giữa hai lu vực có tính thấm nớc tốt và chiều rộngnúi phân thuỷ nhỏ, sau khi dâng nớc, sẽ xuất hiện dòng thấm từ hồ chứa sang

lu vực bên cạnh (Hình 1.4.c)+ Đờng cong hạ thấp của mực nớc ngầm đã có xu hớng nghiêng về phía thunglũng sông lân cận và không tồn tại đỉnh phân thuỷ ngay từ trớc khi xây dựng

hồ chứa Trong trờng hợp này sẽ xảy ra hiện tợng mất nớc nghiêm trọng vìsau khi xây dựng hồ chứa nớc gradien áp lực của dòng thấm sẽ tăng lên.(Hình 1.4.d)

Hình 1.4 Sơ đồ dòng thấm từ hồ chứa nớc sang lu vực bện cạnh

1.3.1.2 Thấm mất nớc từ hồ chứa qua các đờng thông ngầm

Các đờng thông ngầm là nơi tập trung đất đá có tính thấm nớc lớn nh các đới pháhuỷ của đứt gãy kiến tạo, các đới đá nứt nẻ, các hang động Karst… Khi tiến hànhdâng nớc trong hồ chứa dới tác dụng của gradien thuỷ lực có thể phát sinh các dòngthấm từ hồ chứa sang lu vực bên cạnh, hoặc xuống các tầng chứa nớc ở dới sâuthông qua các đờng thông ngầm Quá trình này sẽ dẫn đến hiện tợng thấm mất nớcnghiêm trọng làm mất nớc một phần hoặc toàn bộ hồ chứa nớc

1.3.1.3 Thấm mất nớc từ hồ qua đất đá nền và vai đập

Khi xây dựng hồ chứa nớc phải tiến hành xây đập ngăn sông Đập thờng làm bằng

bê tông, hoặc đất đá có lõi chống thấm nớc từ thợng lu về hạ lu Dới tác dụng của

a)

c)

b)

d)

gradien thuỷ lực hình thành do sự chênh cao cột nớc giữa thợng và hạ lu đập hìnhthành một dòng thấm từ thợng lu về hạ lu qua nền và vai đập Dòng thấm này sẽ gây

ra mất ổn định đập do hiện tợng phá hoại nền của dòng thấm và gây ra thấm mất

n-ớc từ hồ chứa khi đất đá dới nền đập có tính thấm nn-ớc lớn

1.3.2 Các nguyên nhân có khả năng gây ra thấm mất nớc của hồ chứa nớc vùng

Nam Trung Bộ

1.3.2.1 Các nguyên nhân có khả năng gây ra thấm mất nớc của hồ chứa

Căn cứ theo các quá trình thấm mất nớc của hồ chứa đã nêu trong mục 1.3.1, có thểthấy rằng nguyên nhân gây ra thấm mất nớc từ hồ chứa bao gồm các nguyên nhânchính sau:

- Đất đá ở ven bờ và đá hồ chứa có tính thấm nớc mạnh, chiều rộng của núi phânthuỷ mỏng, gây ra thấm mất nớc từ bờ hồ sang lu vực khác

- Trong khu vực hồ chứa có tồn tại các đờng thông ngầm gây ra thấm mất nớc từ

hồ chứa xuống các tầng chứa nớc ở dới sâu hoặc sang lu vực bên cạnh

- Đất đá ở nền và vai đập có có tính thấm nớc mạnh, cùng với sự chênh cao cột

n-ớc giữa thợng và hạ lu đập, gây ra hiện tợng thấm mất nn-ớc của hồ chứa từ thợng

lu về hạ lu đập

- Quá trình thi công đập không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật về chống thấm gây rahiện tợng thấm nớc qua thân đập vợt quá mức cho phép về phía hạ lu Dòngthấm không những gây ra mất nớc từ hồ chứa mà còn có thể làm vỡ đập gây rathảm hoạ cho khu vực hạ du

1.3.2.2 Các nguyên nhân gây ra thấm mất nớc của hồ chứa vùng Nam Trung Bộ

Do đặc điểm riêng về địa chất, địa chất thuỷ văn của các hồ chứa nớc vùng NamTrung Bộ là: đất đá ở khu vực lòng hồ có tính thấm nớc yếu, chiều rộng của núiphân thuỷ lớn từ 1 ữ 5 Km, lại không tồn tại các đờng thông ngầm nh đã nêu ở mục1.2 cho thấy rằng nguyên nhân thấm mất nớc của các hồ chứa ở khu vực này chủyếu là:

- Thấm mất nớc từ thợng về hạ lu qua đá nứt nẻ ở dới nền và vai đập (do móng

đập thờng đặt trên nền đá gốc) Đây là nguyên nhân chủ yếu nhất, thờng gặpnhất tại các tuyến đập của các hồ chứa nớc vùng Nam Trung Bộ

- Thấm mất nớc qua thân đập do quá trình thi công không đảm bảo yêu cầu vềchống thấm Đây là nguyên nhân do chủ quan chỉ gặp tại một số hồ chứa nớcloại nhỏ trong khu vực.

1.3.3 Các biện pháp xử lý chống thấm mất nớc từ hồ chứa vùng Nam Trung Bộ

Các biện pháp xử lý chống thấm mất nớc từ hồ chứa thờng đợc sử dụng trong thực

- Kéo dài đờng thấm nh khoan phụt tạo màn chống thấm, rải sân phủ phía thợng

l-u bằng vật liệl-u sét, thờng đợc áp dụng khi xảy ra hiện tợng thấm mất nớc ql-uathân đập, qua đất đá nền và vai đập

Các hồ chứa nớc ở vùng Nam Trung Bộ, tại những khu vực đã và đang dự kiến xâydựng, khu vực lòng hồ đều đặt tại nơi mà đất đá có tính thấm nớc nhỏ, chiều rộngcủa núi phân thuỷ lớn, nhằm hạn chế tối đa quá trình thấm mất nớc từ hồ chứa qua

bờ hồ, qua các đờng thông ngầm sang lu vực bên cạnh hoặc xuống dới sâu Do đónguyên nhân khách quan chủ yếu nhất chỉ là thấm mất nớc từ thợng về hạ lu qua đánứt nẻ ở dới nền và vai đập

Hiện nay trong ngành thuỷ lợi, thuỷ điện khi xây dựng hồ chứa nớc đều tiến hànhxây dựng đập ngăn sông và tìm cách hạn chế tác hại của nguyên nhân trên bằngcách xử lý chống thấm qua đá nền và vai đập Tuy nhiên để nghiên cứu đợc tínhchất thấm, đánh giá đợc lợng nớc thấm qua đá nền và vai đập và đề xuất biện pháp

xử lý chống thấm hiệu quả, cần thông qua kết quả thí nghiệm hiện trờng chuyênmôn là ép nớc thí nghiệm

Chơng 2 nghiên cứu tính chất thấm của đá nền và vai đập theo tài liệu ép nớc thí nghiệm

2.1 Cơ sở lý thuyết của thí nghiệm ép nớc.

Thí nghiệm ép nớc trong hố khoan là một trong những phơng pháp thí nghiệm ngoàitrời nhằm mục đích xác định độ thấm nớc và lợng hấp thu nớc đơn vị (còn gọi là l-ợng mất nớc đơn vị) của đá cứng nứt nẻ chứa nớc hoặc không chứa nớc, làm sáng tỏkhả năng trám xi măng của nền đá cứng nứt nẻ, kiểm tra chất lợng công tác trám ximăng [13]

Đứng về quan điểm thuỷ lực học thì quá trình ép nớc vào trong đất đá là quá trìnhngợc lại với quá trình hút nớc, nghĩa là máy bơm đa nớc vào lỗ khoan tạo nên mộthình phễu ngợc phân tán nớc vào tầng đất đá xung quanh hố khoan Dựa vào lu lợngnớc ép, kích thớc hình phễu phân tán nớc và tốc độ nớc từ lỗ khoan chảy ra xungquanh có thể xác định đợc các thông số địa chất thuỷ văn cần thiết Việc tính toán

hệ số thấm theo tài liệu ép nớc đợc tiến hành theo các công thức dùng trong hút nớc

Điểm khác nhau cơ bản là thay trị số hạ thấp mực nớc bằng trị số dâng cao mực nớctrong hố khoan

Thí nghiệm ép nớc thờng đợc tiến hành theo từng đoạn trong hố khoan, (chiều dài

đoạn ép tiêu chuẩn thờng đợc áp dụng là 5m) dới nhiều cấp áp lực và các đoạn ép

đ-ợc cách ly bởi các bộ nút chuyên dụng Sau đó ngời ta xác định lợng nớc hấp thu

đơn vị là lợng nớc hấp thu trên một mét chiều dài đoạn thí nghiệm với một mét cộtnớc áp lực ép [3]

LH

Q

q: Lợng nớc hấp thu đơn vị, đơn vị lít/ phút.mét.mét (l/ph.m.m)

Q: Tổng lợng nớc hấp thu khi ép nớc, đơn vị lít/phút (l/ph)

L: Chiều dài đoạn ép, đơn vị mét (m)

H: áp lực thí nghiệm, đơn vị mét cột nớc (m)

2.2 Các phơng pháp tiến hành ép nớc

Tuỳ thuộc vào mục đích nghiên cứu, tính chất thấm của đất đá, yêu cầu của cơ quanthiết kế và khả năng thiết bị hiện có mà thí nghiệm ép nớc có thể tiến hành với cácphơng pháp ép nớc khác nhau trong hố khoan: [13]

2.2.1 ép nớc phân đoạn từ trên xuống (Phơng pháp M.Liuzon) (Hình2.1)

ép nớc đợc tiến hành từ trên xuống dới theo trình tự nh sau:

Khoan hết đoạn ép đầu tiên kể từ trên xuống l1 Đặt nút

giới hạn của đoạn l1, tiến hành ép nớc đoạn đó ép nớc

xong kéo bộ nút lên, trám xi măng vào đoạn l1 vừa thí

nghiệm, chờ xi măng khô, khoan qua l1 và khoan đến

hết đoạn l2 Đặt nút ở vị trí đã đợc trám xi măng sơ bộ,

ép nớc đoạn l2 và cứ tuần tự cho đến đoạn ln ở chiều sâu

không cần thí nghiệm nữa (đá rắn chắc, hay lợng nớc

tiêu hao không đáng kể Trám xi măng tiến hành bằng

cách sau: Sau khi ép nớc đổ xi măng đậm đặc vào phần

dới của đoạn ép có chiều cao 1 ữ 1.5m Dung dịch xi

măng đợc đổ vào lỗ khoan hoặc bằng đoạn ống đợc thả

đến độ sâu cần trám, hoặc bằng ống múc chuyên dụng

Phơng pháp này có u điểm:

- Khoan và ép đến độ sâu cần dừng thì dừng, không để lãng phí mét khoan thừa

- Lợng nớc cung cấp cho thí nghiệm ép nớc không lớn, có thể đảm bảo đợc ở những khu vực thiếu nớc

- Có khả năng loại trừ khả năng mất nớc qua nút theo các khe nứt thẳng đứng.Nhợc điểm của phơng pháp là năng suất thấp, giá thành cao do phải thực hiện tổnghợp các khâu khoan, ép nớc và trám xi măng Do trám xi măng nên hố khoan bị lấp,không thể thực hiện đợc việc kiểm tra lại kết quả đoạn ép và tiến hành sử dụng hốkhoan cho các mục đích khác nh quan trắc động thái Mặc dù có những nhợc điểmtrên, phơng pháp này cho kết quả tin cậy nhất và đợc xem là phơng pháp chính.Trong ngành thuỷ lợi phơng pháp này đợc sử dụng rộng rãi, trong thực tế để hạn chếbớt những nhợc điểm của phơng pháp ngời ta không tiến hành xi măng hoá các

đoạn thí nghiệm mà chỉ cách ly chúng bằng nút đơn đặt ở giới hạn trên của đoạn thínghiệm Bằng cách này có thể tăng đợc năng suất và sử dụng đợc hố khoan để kiểmtra lại các đoạn ép cũng nh quan trắc động thái Trờng hợp này có thể xảy ra hiện t-ợng thấm mất nớc qua vai nút vào các đoạn thí nghiệm lân cận trong quá trình ép n-

ớc, do đó nhận đợc những trị số lợng hấp thu nớc lớn hơn thực tế Có thể biết đợc trị

số sai số tơng đối bằng cách thí nghiệm kiểm tra theo phơng pháp ép nớc tổng hợp

Trình tự ép nớc tiến hành nh sau: Khoan đến độ sâu dự

kiến của đoạn thí nghiệm thứ nhất l1 Đặt nút ở giới hạn

trên đoạn l1 và tiến hành ép nớc ép xong kéo bộ nút

lên, lại khoan tiếp hết đoạn thí nghiệm thứ hai l2 Đặt

nút ở vị trí cũ và ép nớc ở cả 2 đoạn l1+l2 Lập lại trình

tự trên cho đến khi hết chiều sâu thiết kế của hố khoan

ép nớc Trong trờng hợp này, lợng hấp thu nớc của mỗi

đoạn thí nghiệm bằng hiệu số của lợng hấp thu nớc của

hai lần ép tổng hợp kế tiếp nhau

Phơng pháp này có u điểm là vị trí của nút không thay

đổi, tuy phải kéo lên thả xuống nhng cũng xác định

đ-ợc chính xác đoạn thí nghiệm Trong quá trình ép

không trám xi măng nên năng suất cao, dễ dàng thực

hiện việc ép nớc kiểm tra ở bất cứ đoạn nào và hố

khoan sau khi tiến hành thí nghiệm vẫn có thể sử dụng

cho mục đích quan trắc động thái

Nhợc điểm của phơng pháp này là lợng nớc yêu cầu để ép lớn, đôi khi cung cấp nớckhông đủ cho quá trình ép vì lợng nớc hấp thu lớn Khi đá nứt nẻ mạnh, độ thấm n-

ớc cao thì phải ép vào một lợng nớc lớn, do đó sẽ tạo nên tốc độ vận động lớn của

n-ớc theo các vách không đợc gia cố bằng ống chống Vấn đề này sẽ dẫn đến việc sạt

lở thành hố khoan, phân bố lại những vật chất lấp nhét cát - sét ở trong các khe nứtdẫn đến sai số lớn Chính vì vậy mà phơng pháp này chỉ áp dụng ở những hố khoan

có vách ổn định trên toàn bộ chiều dài đoạn thí nghiệm và có lợng hấp thu nớc nhỏ

2.2.3 ép nớc phân đoạn từ dới lên (Hình 2.3)

Trình tự ép nớc tiến hành nh sau: Khoan hết chiều sâu

thiết kế của hố khoan ép nớc Sau khi khoan xong giải

phóng tổ khoan để khoan lỗ khoan khác, còn lại tổ ép

nớc tiến hành ép nớc Tiến hành ép nớc từ dới lên bằng

cách chia chiều dài hố khoan thành các đoạn thí

nghiệm có chiều dài l, đánh số l1, l2, … ln, từ dới lên

Đặt nút ở vị trí giới hạn trên của đoạn l1, ép nớc vào

đoạn đó ép xong kéo bộ nút lên và trám xi măng vào

đoạn vừa ép nớc, chờ xi măng khô, lại đa bộ nút xuống

và đặt ở vị trí trên đoạn l2 ép nớc đoạn l2, ép xong kéo

nút lên và trám xi măng vào đoạn l2 và tiếp tục làm

nh vậy cho đến đoạn trên cùng

1 =

1 2

2 1

Phơng pháp ép nớc phân đoạn từ dới lên có u điểm là năng suất cao do không phảichờ đợi giữa khoan và ép nớc, lợng nớc cấp trong quá trình ép nớc không lớn vì chỉ

ép từng đoạn một

Nhợc điểm của phơng pháp là không kiểm tra đợc lợng nớc thấm qua các khe nứtthẳng đứng (thấm qua vai nút) và trong nhiều trờng hợp chiều sâu dự kiến của lỗkhoan vợt quá nhiều chiều sâu cần thí nghiệm, làm lãng phí mét khoan Thêm nữacũng nh phơng pháp ép nớc phân đoạn từ trên xuống, do trám xi măng nên để kiểmtra lại kết quả đoạn ép nào đấy, ta không thể thực hiện đợc và hố khoan sau khi thínghiệm xong không sử dụng đợc nữa

Phơng pháp này chỉ áp dụng ở những nơi có đá nứt nẻ mạnh mà nếu áp dụng phơngpháp ép nớc phân đoạn tổng hợp thì trị số lợng hấp thu nớc thờng vợt quá công suấtmáy bơm

2.2.4 ép nớc phân đoạn tổng hợp từ dới lên (Hình 2.4)

Trình tự ép nớc tiến hành tơng tự nh phơng pháp ép nớc

phân đoạn tổng hợp từ trên xuống, chỉ khác là tiến hành

từ đáy hố khoan trở lên, nghĩa là hố khoan để ép nớc thí

nghiệm đợc khoan đến hết chiều sâu thiết kế, tiến hành

phân đoạn ép Đặt nút ở giới hạn trên đoạn ép l1 và ép

nớc vào đoạn này Di chuyển nút đến giới hạn trên của

đoạn thí nghiệm l2 và ép nớc đồng thời vào hai đoạn l1,

l2 Lặp lại quá trình trên cho đến khi kết thúc toàn bộ

thí nghiệm Trong trờng hợp này, lợng hấp thu nớc của

mỗi đoạn thí nghiệm bằng hiệu số của lợng hấp thu nớc

của hai lần ép tổng hợp kế tiếp nhau

Trong tất cả các phơng pháp ép nớc phân đoạn ở trên có

thể sử dụng nút kép để tiến hành ép nớc thí nghiệm ở một

đoạn bất kỳ của hố khoan Việc sử dụng nút kép có thể

điều chỉnh dễ dàng chiều dài đoạn thí nghiệm phù hợp

với tính chất thấm nớc của mặt cắt địa chất và khả năng

của thiết bị (khi đá có lợng hấp thu nớc lớn thì điều chỉnh

1

Hình 2.5 Sơ đồ ép nớc phân

đoạn bằng nút kép1: Nút kép; 2: Đoạn ép

đoạn ép ngắn lại, khi lợng hấp thu nớc nhỏ có thể kéo dài đoạn ép) theo chiều dàichuẩn L = 5m, hoặc dài tới 10 ữ 15m.

2.3 Trình tự tiến hành và xử lý tài liệu ép nớc

2.3.1 Trình tự tiến hành ép nớc

Theo quy trình xác định độ thấm nớc của đá bằng phơng pháp thí nghiệm ép nớcvào hố khoan [3], hiện đang áp dụng rộng rãi trong khảo sát địa chất các công trìnhthuỷ lợi, thì trình tự tiến hành ép nớc tiến hành nh sau:

- Trớc khi ép nớc cần tiến hành rửa hố khoan Nếu đá cứng, ít nứt nẻ, ổn định thìkhông cần gia cố, trờng hợp vách hố khoan không ổn định tiến hành gia cố vách

hố khoan bằng ống lọc trần Đôi khi tại vị trí đặt nút phải trám sơ bộ bằng ximăng để đảm bảo nớc không thấm qua vai nút

- Đo độ sâu hố khoan, múc hết nớc trong hố khoan Đối với đoạn nằm trong tầngchứa nớc, múc đi khối lợng nớc bằng 2 đến 3 lần thể tích nớc có trong hố khoan

- Tiến hành xác định mực nớc ổn định trong hố khoan, mực nớc đợc coi là ổn địnhkhi sau 3 ữ 5lần đo, cách nhau 5 phút một lần, mực nớc chỉ thay đổi từ 1 ữ 2cm

- Tính toán thiết lập bộ thí nghiệm ép nớc cho đoạn thí nghiệm

- Lắp ráp bộ dụng cụ thí nghiệm ép nớc (Hình 2.6 ), hạ bộ nút vào lỗ khoan tớingang mức đầu trên của đoạn thí nghiệm (đáy nút thấp hơn đầu trên đoạn thínghiệm khoảng 0.1m) kiểm tra tính kín nớc của đoạn thí nghiệm và bộ ép nớcbằng cách: ép nớc thử với áp lực cao nhất sẽ phải thực hiện cho đoạn đang xét vàkéo dài 10 ữ 15phút, đồng thời quan trắc nớc trên bộ nút Nếu đoạn nằm trong

đá không chứa nớc thì trên nút phải khô, nếu đoạn thí nghiệm nằm trong đá chứanớc thì nớc có thể rò rỉ yếu vào khoảng trống giữa ống trong và ống ngoài Khicác điều kiện này đợc bảo đảm thì việc ngăn cách đoạn thí nghiệm đợc coi là tốt

Hình 2.6: Sơ đồ đơn giản bộ dụng cụthí nghiệm ép nớc.

12 Nút ép bằng quả bo cao su

13 Vòng đai giữa các quả bo

- Kích và xiết chặt bộ nút,

ép nớc vào đoạn thínghiệm với lu lợng vừa đủ

để tạo áp lực đã qui định,lợng nớc thừa đợc thải quaống xả bằng cách sử dụng van điều chỉnh, áp lực này đợc giữ không đổi trongsuốt quá trình thí nghiệm với cấp áp lực đó (nếu thí nghiệm với nhiều cấp áplực) Trờng hợp thí nghiệm không có áp lực d thì đo mực nớc cần khống chếbằng dụng cụ đo mực nớc, khi thí nghiệm có áp lực d trên hố khoan, phải dùng

áp kế để khống chế áp lực Lúc bắt đầu bơm nớc vặn van xả không khí (nếu có)hoặc nới lỏng khớp nối giữa ống cong của áp kế và ống 3 nhánh để không khítrong các ống thoát ra ngoài (sự có mặt không khí trong ống sẽ làm sai lệch chỉ

số áp lực trên áp kế), khi nớc bắt đầu rò ra khớp nối thì vặn chặt lại và thínghiệm bình thờng

- áp lực thí nghiệm tiêu chuẩn để nghiên cứu mức độ thấm nớc của nền và thâncông trình thuỷ lợi thờng dùng áp lực tiêu chuẩn bằng 10m cột nớc, với áp lựcnày có thể thoả mãn các yêu cầu sau:

+ Bán kính ảnh hởng của thí nghiệm đủ lớn, tới vài mét

+ Quan hệ lu lợng tiêu hao vẫn đảm bảo tính tỷ lệ thuận

3 2

1

4 5 6

8

Từ máy bơm đến

+ Gradien thấm gần bằng gradien hút nớc thí nghiệm thông thờng nên dễ dàng sosánh các kết quả thí nghiệm với nhau.

- Khi thí nghiệm ép nớc để nghiên cứu biến dạng thấm sẽ tiến hành thí nghiệmvới nhiều cấp áp lực, trong đó cấp áp lực lớn nhất là 100m cột nớc (hoặc > 50mcột nớc) Tại mỗi đoạn thí nghiệm ở độ sâu nhất định chỉ chịu đợc tác dụng một

áp lực giới hạn, vợt quá giới hạn này có thể dẫn đến hiện tợng trồi hoặc nứt địatầng ở phía trên hoặc dới đoạn thí nghiệm, để không xảy ra hiện tợng này, áp lựclớn nhất sử dụng để thí nghiệm tham khảo bảng 2.1 Trong trờng hợp nền côngtrình không chịu đợc áp lực chuẩn 10m, thì áp lực thí nghiệm phải đợc ấn địnhdựa vào trạng thái ứng suất biến dạng của công trình, bề dày thân công trình

đang tồn tại: [3]

Bảng 2.1: Loại đá và áp lực ép nớc giới hạnLoại đá ở trên đoạn thí nghiệm áp lực thí nghiệm giới hạn đối với đoạn

thí nghiệm, tính cho 1m bề dày đá ở trên

- Thời gian kéo dài ép nớc chỉ dừng khi lu lợng tiêu hao ổn định, đối với cấp áplực chuẩn 10m phải kéo dài thí nghiệm khi lợng tiêu hao ổn định trong 30phút

Lu lợng nớc tiêu hao đợc coi là ổn định khi tỷ lệ phần trăm giữa hiệu số lu lợnglớn nhất (Qmax) và lu lợng trung bình (Qtb) trên lu lợng trung bình của các lần đọctrong 30phút mà không quá 10% thì coi là lu lợng ổn định

- Công thức mô tả [3]: max− x100≤10%

Q

Q Q

tb

tb

(2.2)

- Khi các điều kiện đó đợc bảo đảm, thí nghiệm đợc coi là kết thúc với cấp áp lực

đang xét và chuyển ngay sang thí nghiệm với cấp áp lực khác (nếu đoạn cần thínghiệm với nhiều cấp áp lực khác nhau), để giảm bớt thời gian bão hoà ban đầu

Nếu chỉ thí nghiệm với một cấp áp lực thì coi là kết thúc thí nghiệm cho đoạn

đang xét

- Các bớc tiến hành thí nghiệm ép nớc trên không phụ thuộc phơng pháp ép nớcthí nghiệm Đối với các thí nghiệm cần trám nút xi măng thì phải thêm bớc lấp

đoạn đã thí nghiệm và chờ vật liệu đông cứng

- Khi đã thực hiện các thí nghiệm ép nớc tới độ sâu cuối cùng của hố khoan, tuỳtheo mục đích sử dụng mà để lại tiến hành các thí nghiệm khác, kết cấu thành lỗkhoan quan trắc lâu dài, hoặc lấp hố

2.3.2 Chỉnh lý tài liệu thí nghiệm ép nớc

2.3.2.1 Xác định lợng hấp thu nớc đơn vị và hệ số thấm

Tiến hành lập các đồ thị quan hệ Q = f(t) để xác định lu lợng tiêu hao ổn định, đồthị Qo = f(H) để kiểm tra kết quả ép nớc và làm cơ sở để chọn phơng pháp tínhtoán [3]

- L: Chiều dài đoạn ép, đơn vị mét (m)

- Q: Lu lợng tiêu hao theo thời gian, đơn vị lít/phút (l/ph)

Lợng nớc hấp thu đơn vị đợc tính theo công thức [3]

H2: áp lực cột nớc tính từ miệng lỗ khoan đến cổ áp kế (mét cột nớc)

H3: áp lực cột nớc tính từ miệng lỗ khoan đến mực nớc tĩnh (khi có

n-ớc ngầm) hoặc đến giữa đoạn thí nghiệm (khi không có nn-ớcngầm), mét cột nớc

∆H: tổn thất áp lực trong đờng ống từ cổ áp kế đến nút tính theo côngthức của Vaysbac: [13]

gd

L H

2

2v

λ

=

L 2

L 2

ở đây: λ: Hệ số nhám của đờng ống 0.2 ữ 0.3

L: Chiều dài ống công tác của nút tính từ nút đến cổ áp kế (m)

V: Vận tốc của nớc trong ống công tác (m/s)

d: Đờng kính ống công tác (m)

g: Gia tốc trọng trờng, lấy bằng 9.81m/s2

Hình 2.7: Sơ đồ xác định áp lực ép nớca) Trờng hợp có mực nớc ngầm

100x

L H

Q q

- Nếu quan hệ Qo và H là quan hệ phi tuyến tính (đồ thị đờng cong) lỗ khoankhông hoàn chỉnh [13]

rl

L q

ở đây: K: Hệ số thấm (m/ngàyđêm)

q: Lợng nớc hấp thu đơn vị (l/ph.m.m)L: Chiều dài đoạn thí nghiệm (m)r: Bán kính lỗ khoan (m)

lo: Chiều dày đới hoạt động trong lỗ khoan trong quá trình ép nớc (m)

lo = L + 1.5H: Khi vị trí đoạn thí nghiệm ở phần giữa lớp

độ thông nớc (thấm nớc) và độ khe nứt thành các loại sau: (Bảng 2.2)

Bảng 2.2: Phân chia đất đá theo mức độ thông nớc và độ khe nứt [17]

Thông nớc rất nhiều, nứt rất nhiều > 100 > 50

2.3.2.2 Nghiên cứu biến dạng thấm theo tài liệu ép nớc thí nghiệm

Để nghiên cứu biến dạng thấm, ngời ta thờng tiến hành ép nớc với nhiều cấp áp lực,trên cơ sở đó lập đồ thị quan hệ giữa lu lợng tiêu hao (Q) và áp lực (H) Dựa theo đồthị = f (H) có thể xác định đợc mức độ thông nớc của đất đá, chất lợng của thínghiệm và mức độ lấp nhét của khe nứt

- Kiểu I: Đá có tính thấm kém, vận động của nớc là chảy tầng.

- Kiểu II: Đá có tính thấm lớn, vận động của nớc là chảy rối

- Kiểu III: Xuất hiện sự xói rửa các vật chất lấp nhét có trong khe nứt và chỗ trống

- Kiểu IV: Thí nghiệm không đạt do các điểm bố trí lộn xộn Thí nghiệm cũng coi là

không đạt nếu có điểm không nằm trên đờng thẳng (kiểu I), hay đờng lồi(kiểu II)

Phơng pháp ép nớc này thờng đợc sử dụng để nghiên cứu biến dạng thấm tại các hốkhoan ở nền đập và đợc sử dụng khi ép nớc tại các hố khoan phụt thử nghiệm, nhằmxác định áp lực lớn nhất cho phép của đoạn phụt Phơng pháp này có u điểm là độchính xác cao, nhng có nhợc điểm năng suất thấp, giá thành cao do thời gian thínghiệm lâu mới đạt tới sự ổn định Nhất là trong các trờng hợp đá nứt nẻ, lợng nớchấp thu đơn vị lớn, đôi khi không cung cấp nớc đủ cho quá trình ép để đạt tới trạngthái ổn định Do đó trên thực tế, phơng pháp ép nớc này thờng chỉ sử dụng trong cáccông trình có yêu cầu chính xác cao trong việc xác định lợng nớc hấp thu đơn vị,xác định chính xác trạng thái vận động của nớc để tiến hành thiết kế xử lý chốngthấm

ép nớc không ổn định với áp lực lúc đầu tăng sau đó giảm dần.

Hiện nay ở một số nớc phơng Tây nh Anh, Pháp, Hà Lan, Na Uy… và tại một sốcông trình thuỷ lợi ở Việt Nam đang áp dụng phơng pháp ép nớc không ổn định với

các cấp áp lực lúc đầu tăng, sau đó giảm dần Phơng pháp này gọi là phơng pháp épnớc nhanh, ép đi và ép về.

Thời gian thí nghiệm ép nớc với mỗi đoạn tiến hành ở mỗi cấp áp lực là 10phút, các

áp lực đợc lựa chọn thờng là 10; 30; H; 30; 10 mét cột nớc, trong đó H thờng là mực

áp lực tơng đơng với chênh cao mực nớc thiết kế Trong trờng hợp H > 50m thì cáccấp áp lực sẽ đợc phân bố lại cho phù hợp

ứng với mỗi cấp áp lực có một trị số lợng nớc hấp thu đơn vị tơng ứng và tính bằngLugeon (L) Việc lựa chọn giá trị lợng nớc hấp thu đơn vị dựa theo đồ thị Houlsby(Hình 2.9)[20]

Phơng pháp ép nớc này có u điểm là năng suất cao và lợng nớc cấp trong quá trình

ép không lớn, do thời gian ép nớc kéo dài tại một cấp áp lực là 10 phút Thêm nữaviệc tăng giảm các cấp áp lực trong quá trình ép theo một chu kỳ có thể cho phépxác định đợc khá chính xác trạng thái vận động của nớc ngầm, tình trạng lấp nhét vàvật chất lấp nhét của khe nứt, độ chính xác của thí nghiệm nhờ sự phân tích đồ thịquan hệ giữa lu lợng (Q) và áp lực (H) Trong thực tế đã tiến hành thí nghiệm cả 2phơng pháp trên cùng một đoạn ép cho kết quả lợng nớc hấp thu đơn vị là xấp xỉnhau

Các kết quả thí nghiệm ép nớc thu đợc ở các đập Đồng Tròn (Phú Yên), Suối Dầu(Khánh Hòa), Sông Lòng Sông (Bình Thuận) và Tân Giang (Ninh Thuận) đợc thểhiện qua các hình vẽ 2.11 ữ 2.14 đều đợc sử dụng theo phơng pháp này

- Các đoạn thí nghiệm ép nớc tiến hành ở các khu vực đá nứt nẻ có vật chất láp nhét,

thờng xuất hiện hiện tợng mở rộng khe nứt (Hình 2.10.c) hoặc xói rửa khe nứt.(Hình 2.10f)

- Các đoạn thí nghiệm ép nớc ở các khu vực đá liền khối, hoặc nứt nẻ nhng khe nứt

không có vật chất lấp nhét đồ thị quan hệ thờng có dạng (Hình 2.10a, 2.10b).Các trờng hợp còn lại ít gặp trên thực tế khi tiến hành ép nớc đúng quy trình kỹthuật, trong các trờng hợp 2.10.g (II), 2.10.h, 2.10.i thì phải tiến hành ép nớc lạihoặc không sử dụng kết quả thí nghiệm

Hình 2.9 Giải thích kết quả thí nghiệm ép nớc (Sơ đồ của Houlsby)

Hình 2.10a: Đá liền khối, hấp thụ

n-ớc không thờng xuyên, lợng nn-ớc hấpthụ dừng khi đạt trạng thái bão hoà

Hình 2.10b: Đá thấm nớc, quan hệ giữa Q và H là

quan hệ tuyến tính hoặc có sai lệch nhỏ (nớc vận

H2 H4 H2

H5

H1

H4 H5

H3 H3

H3 H2 H1

H1

H4 H5

H2 H5

H4 H2 H1

H3 H3

q5

q5 q1 q2 q4 q3

q5 q1

q1 q5

q1 q5 q1

q4

q2 q4 q3

q2 q4

q3

q3

q2 q4

q3

q2

N ớc chảy tầng: Các giá trị l ợng hấp thu n ớc đơn vị xấp xỉ nhau Giá trị

l ợng hấp thu n ớc đơn vị của đoạn ép bằng giá trị trung bình của 5 giá trị.

N ớc chảy rối: giá trị l ợng hấp thu n ớc đơn vị giảm dần khi tăng áp lực

Giá trị l ợng hấp thu n ớc đơn vị của đoạn ép ứng với giá trị l ợng hấp thu

n ớc đơn vị ở cấp áp lực cao nhất.

Hiện t ợng giãn nở khe nứt của đá d ới tác dụng của lực ép Đây là đặc tính tạm thời và không đặc trung cho tính giãn nở của các loại n ớc ngầm thông

th ờng Giá trị của đoạn ép bằng giá trị l ợng hấp thu n ớc đơn vị trung bình của 2 giá trị ở cấp áp lực thấp hoặc ở cấp áp lực trung bình.

Hiện t ợng xói lở: Khe nứt của đá gốc bị lấp đầy các vật liệu lấp nhét và bị xói rửa bởi dòng n ớc Hiện t ợng xói rửa th ờng xuyên xảy ra khi khe nứt của đá bị lấp nhét Giá trị l ợng hấp thu n ớc đơn vị của đoạn ép ứng với giá trị cuối cùng có l ợng hấp thu n ớc đơn vị cao nhất.

L u ý rằng hiện t ợng này cũng xảy ra khi áp lực thí nghiệm quá cao.

Hiện t ợng hấp thu n ớc xảy ra trong từng phần đá ch a bão hoà Giá trị

l ợng hấp thu n ớc đơn vị ứng với giá trị l ợng hấp thu n ớc cuối cùng

Nh ng tốt nhất là tiến hành kéo dài thời gian thí nghiệm để đảm bảo chắc chắn cho đá bão hoà n ớc.

Q

H

H Q

H Q

Q Q

Q

H H

H

H Q

H

Q Q

H

Q

H Q

H

II I

Hình 2.10f: Hiện tợng tăng dần xóirửa khe nứt của đá nứt nẻ dới tácdụng của áp lực

Hình 2.10g: Xuất hiện sự chuyểndịch của nút giữa các cấp áp lực,I: Không hở nút

II: Hở nút

Hình 2.10h: Hiện tợng lấp nhét khe nứt của đá gốc: (I Lấp nhét từng phần, II Lấpnhét gần nh toàn bộ) bởi các vật chất bị xói rửa, lấp nhét lại ở các cấp áp lực sau Sựlấp nhét của khe nứt ở các giai đoạn sau của thí nghiệm có thể thay đổi cả giá trịthực của áp lực

Q

H Q

Hình 2.10i: Nớc vận động ở trạng thái chảy rối do quá trình mở rộng khe nứt hoặc

do rò rỉ qua nút, thí nghiệm không đạt, không sử dụng

Tiến hành lập mặt cắt dọc theo tim tuyến đập bao gồm nhiều hố khoan Tại mỗi hốkhoan lập biểu đồ lợng nớc hấp thụ đơn vị thay đổi theo chiều sâu Chi tiết xemhình vẽ từ 2.11 ữ 2.14

2.5 Qui luật biến đổi tính thấm của đá nền và vai đập theo tài liệu ép nớc thí

nghiệm

Từ các biểu đồ lợng nớc hấp thu đơn vị thiết lập trong các hình vẽ 2.11 ữ 2.14 củacác hồ chứa nớc ở miền Nam Trung Bộ có thể rút ra một số kết luận sau:

- Độ nứt nẻ của đá nền và vai đập tỷ lệ thuận với lợng nớc hấp thu đơn vị, lợng nớc

hấp thu đơn vị tăng cao ở khu vực đá nứt nẻ (ký hiệu tầng đá gốc nứt nẻ 2 trênmặt cắt) và giảm dần ở khu vực đá liền khối ít nứt nẻ (ký hiệu tầng đá gốc liềnkhối 3 trên mặt cắt)

- Càng xuống sâu thì lợng nớc hấp thu đơn vị (tính thấm nớc của đá) càng giảm và

luôn tồn tại ranh giới giữa đá không thấm mất nớc và đá thấm mất nớc (đờng q =0.03 l/ph.m.m) Đá có giá trị q = 0.03 l/ph.m.m đợc xếp vào loại đá ít thông n-

ớc, ít nứt nẻ (đá thấm nớc yếu) và thờng đợc chọn là ranh giới đề nghị xử lýchống thấm đối với đập có chiều cao > 30m (Tài liệu tham khảo [12]) Đờngranh giới này có hình dạng gần trùng với đờng mặt đất tự nhiên và chỉ thay đổi

tại khu vực tiếp xúc giữa các loại đá khác nhau (Hình 2.11 ữ 2.14) Tại khu vựcthềm sông đờng ranh giới này có xu hớng xuống sâu hơn so với hai bên sờn núi.

- Tại các khu vực có xuất hiện các mạch đá đi lên theo các khe nứt lớn hoặc các đứt

gãy thì lợng nớc hấp thu đơn vị thờng có sai lệch so với xung quanh ( trên cáchình vẽ là nhỏ hơn) Điều này chứng tỏ rằng các khe nứt và đứt gãy tại khu vựcnày đợc gắn kết tốt, không thấm nớc

Chơng 3 thấm mất nớc của hồ chứa nớc Tân Giang qua đá nền và vai đập theo tài liệu ép nớc thí nghiệm

3.1 Cơ sở lý thuyết thuỷ động lực của dòng thấm qua móng và vai đập

Lý thuyết vận động của nớc dới đất dới các công trình thuỷ công đã đợc PavlovxkiN.N nghiên cứu hoàn chỉnh; ông là ngời đầu tiên sử dụng phơng pháp điện - thuỷ

∂

∂+

∂

∂

z

v y

v x

ở đây: Vx, Vy, Vz là vận tốc nớc chuyển động theo phơng x, y z

Khi nghiên cứu vận động của nớc dới đất dới móng và vai đập ta thờng chỉ nghiêncứu giới hạn trong trờng hợp dòng thấm phẳng ổn định; tốc độ vận động của nớc dới

đất dọc theo trục đập coi nh bằng không, tính thấm nớc của đất đá là đồng nhất.Trong các điều kiện kể trên, phơng trình liên tục của dòng thấm dới móng và vai

∂

∂

y

v x

Với

y

h V x

2 2

2

=

∂

∂+

∂

∂

y

h x

Phơng trình (3.3) là phơng trình Laplace và hàm số thoả mãn phơng trình Laplace làhàm số điều hoà Do đó, sự thay đổi áp lực trong miền thấm đợc xác định bằng cáctính chất của hàm số đó Hớng của các đờng dòng và các mặt đẳng áp phụ thuộcvào điều kiện biên giới của dòng thấm

Khi nớc vận động qua móng và vai đập thì các điều kiện biên giới của dòng thấm là:

- Đất đá trên các khu vực AC và BD thấm nớc và qua các khu vực đó nớc thấm từ

th-ợng lu xuống hạ lu (Hình 3.1)

- Móng đập AB không thấm nớc, đáy cách nớc EF không thấm nớc

Trên các ranh giới thấm nớc:

- Đối với khu vực AC ở thợng lu có h = H1.

- Đối với khu vực BD ở hạ lu có h = H2

Trên các ranh giới không thấm nớc AB và EF tốc độ của dòng chảy theo phơngvuông góc với bề mặt không thấm nớc phải bằng không, do đó có thể viết:

0,

h k

Khi đó bài toán xác định áp lực trong miền thấm dẫn đến bài toán tìm hàm số điềuhoà h(x,y) thoả mãn các điều kiện biên giới

Hình 3.1: Lới thấmdới móng đập.N1, N2… lới đẳng

ápS1, S2… các đờngdòng và mũi tên chỉhớng chảy

Trên hình 3.1 dựa vào lới thuỷ động lực có thể dự đoán sự thay đổi giá trị gradien áplực của dòng thấm dới móng đập Tại các vị trí đờng dòng và đờng đẳng thế dày (sítnhau) thì nơi đó có gradien áp lực lớn và ngợc lại, nơi nào các đờng dòng và đờng

đẳng thế tha thì có gradien áp lực nhỏ

áp lực tại 1 điểm đợc xác định theo trị số của đờng đẳng thế qua điểm đó Gradien

áp lực trung bình trung bình giữa các đờng đẳng thế đợc xác định theo công thức:

l H k

m: số dải hoàn chỉnh trong lới thuỷ động lực.

Để giải các bài toán thấm dới móng đập, ngời ta thờng vẽ lới thuỷ động lực củadòng nớc dới đất, sau đó giải bằng các phơng pháp: đồ thị, giải tích và phơng phápmô hình

3.2 Giới thiệu phần mềm tính thấm GEO-SLOPE, moduyn SEEP/W-Version 5

Để tính toán lợng nớc chảy qua nền và vai đập Tân Giang trớc và sau khi tiến hành

xử lý chống thấm, sử dụng phần mềm GEO-SLOPE moduyn SEEP/W- Version 5 đểgiải bài toán thấm dới móng đập

GEO-SLOPE Version 5 là phần mềm chuyên dụng của Canada chạy trên nềnWindows dùng để tính toán ổn định của đập Trong phần mềm có Moduyn SEEP/Wchuyên dùng để tính toán thấm qua nền đập

Công thức sử dụng trong phần mềm tính toán là [21]

t

Q y

H k y x

H k

Ξ

∂

=+

Ξ: Lu lợngt: Thời gianKhi nghiên cứu trong điều kiện nớc chảy tầng (dòng thấm ổn định): lợng nớc chảyvào và chảy ra ở mỗi phần tử là bằng nhau trong tất cả thời gian, tốc độ vận độngcủa nớc dới đất dọc theo trục đập coi nh bằng không, tính thấm nớc của đất đá là

đồng nhất, chất lỏng vận động có áp Khi đó phơng trình (3.8) có dạng:

H k

Với

y

H k V x

H k

∂

∂

y

v x

v x y

(3.10)Phơng trình (3.10) chính là phơng trình (3.2) đã nêu ở trên

Phần mềm GEO-SLOPE sử dụng phơng pháp phần tử hữu hạn để tính lợng nớc chảyqua 1mét chiều dài đập, xác định các đờng đẳng thấm, đờng đẳng áp, đờng dòng vàhớng nớc chảy tại bất cứ nút và phần tử nào.

- Trong phần mềm GEO-SLOPE sử dụng hệ số thấm K (cm/s) của đất đá nền để tính

toán Theo giả định của mô hình thì đất đá dới móng đập phải đồng nhất, do đó

hệ số thấm của tầng đá Granit nứt nẻ đợc tính bình quân theo lợng nớc hấp thu

đơn vị của từng đoạn ép ở mỗi lỗ khoan (q) thu đợc từ kết quả ép nớc thínghiệm, bằng công thức (2.10)

- Việc tính toán dựa trên nhiều mặt cắt có cao trình đáy móng khác nhau (chiềusâu đặt móng khác nhau), số lợng mặt cắt càng nhiều thì kết quả tính toán càngchính xác

- Trên thực tế ngời ta thờng tính lợng nớc chảy qua móng đập tại 3 mặt cắt (lòngsông, vai trái và vai phải đập), lấy giá trị lu lợng trung bình của 3 mặt cắt và coi

là lợng nớc thấm trung bình (QTB) trên 1 mét chiều dài đập

- Khi đó tổng lợng nớc thấm chảy qua nền đập Q = QTB x B; với B là chiều dài

Tính toán lợng nớc chảy qua móng đập theo phần mềm GEO-SLOPE

Do đập Tân Giang có cao trình đáy móng thay đổi từ lòng sông đến 2 vai đập nên

để tính toán lợng nớc chảy qua móng đập Tân Giang trớc khi tiến hành xử lý chốngthấm đợc tiến hành tại 3 mặt cắt:

- Mặt cắt 1: tại vai trái đập có cao trình đáy móng +100.0m

- Mặt cắt 2: tại lòng sông có cao trình đáy móng +81.0m

- Mặt cắt 3: tại vai phải đập có cao trình đáy móng +106.0m

Kết quả tính toán lợng nớc chảy qua 1 mét chiều dài móng đập, xem trong các hình

- Lợng nớc chảy qua mặt cắt 2 (lòng sông) Q2 = 6.75e-06 (m3/s) = 6.75cm3/s.

- Lợng nớc chảy qua mặt cắt 3 (vai phải đập) Q3 = 1.91e-06 (m3/s) = 1.91cm3/s

ở đây: Q: Tổng lu lợng nớc chảy qua móng đập (cm3/s)

B: Chiều dài của đập (cm)k: Hệ số thấm trung bình của tầng đá Granit nứt nẻ (tầng chứa nớc)(cm/s)

H: Độ chênh áp lực giữa thợng và hạ lu đập (cm)

qr: Lu lợng nớc dẫn dùng, phụ thuộc vào chiều rộng đáy móng đập

và chiều dày tầng chứa nớc (tra đồ thị)

Tính toán trong trờng hợp tầng chứa nớc hữu hạn, đất đá dới móng đập đồng nhất.Tính toán lợng nớc chảy đợc tiến hành ở 3 mặt cắt 1, 2, 3 trùng với vị trí tính toántheo phần mềm GEO-SLOPE Kết quả tính toán xem trong bảng 3.1, giá trị các đạilợng xem trong hình vẽ 3.5 ữ 3.7

Bảng 3.1: Tính toán lợng nớc chảy qua móng đập Tân Giang

trớc khi xử lý chống thấm theo công thức của Pavlovxki

Các đại lợng Ký hiệu vị tínhĐơn Mặt cắt bờĐập Tân Giang

trái Mặt cắt lòngsông Mặt cắt bờphải

Hệ số thấm trung bình KTB cm/s 0.000127 0.000108 0.000131Chênh cao cột nớc th-