bài giảng: khai thác và thi công đập đá đổ bản mặt

Ưu điểm: Sử dụng vật liệu tại chỗ Khi thi công ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết Kỹ thuật thi công đơn giản, tốc độ nâng cao đập nhanh với cường độ thi công lớn Có thể cho nước tràn qua đập đang xây dựng dở Yêu cầu chất lượng nền về chịu lực không cao Chịu động đất tốt Nhược điểm: Thân đập lún tương đối mạnh (1%H) Khối lượng lớn Do mặt cắt chân đập lớn nên đòi hỏi chiều dài công trình tháo nước thi công lớn

THI CÔNG ĐẬP ĐÁ ĐỔ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG

KHOA CÔNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

Tác dụng của mặt thoáng.

Khi gần nguồn nổ có mặt thoáng, do hiện tượng sóng phản xạ từ mặt thoáng, sự giãn nở của

đá lan truyền từ mặt thoáng trở lại gây nên ứng suất kéo có tác dụng phá hoại đất đá mạnh hơn nhiều so với sóng nén =>mặt thoáng có tác dụng nâng cao hiệu quả đập vỡ đất đá.

Sự hình thành phễu nổ.

Các đặc trưng của phễu nổ:

Đường cản ngắn nhất W: là khoảng cách ngắn nhất từ tâm khối thuốc nổ tới mặt thoáng.

Bán kính phá hoại R: là khoảng cách từ tâm bao thuốc tới mép phễu nổ.

Bán kính phễu nổ r

Độ sâu nhìn thấy h : là độ sâu của phễu nổ sau khi đất đá rơi trở lại phễu nổ và lấp đi một phần.

NỔ MÌN VÀ KHAI THÁC ĐÁ

W

h

r

R

Chỉ số tác dụng nổ phá:

n>1 gọi là nổ văng mạnh

n=1 gọi là nổ văng tiêu chuẩn

0,75<n<1 gọi là nổ văng yếu

Khi n 0,75 đất đá chỉ bị phá vỡ nhưng không văng đi được gọi là

nổ om.

Trường hợp mặt đất không bị phá hoại gọi là nổ mìn ngầm

Theo kinh nghiệm nổ mìn văng mạnh n=1,251,75 và không

nên có n >3 vì không hiệu quả.

Độ sâu nhìn thấy tính theo công thức kinh nghiệm:

h=0,33W(2n-1)

W r

n 

Tính toán lượng thuốc nổ.

a- Phân loại bao thuốc:

b

V

3

62,0





Bao thuốc tập trung là bao thuốc hình

cầu, hình lập phương, hình trụ, lăng trụ

nếu như chiều dài không vượt quá 5

lần chiều rộng nhỏ nhất của mặt cắt

ngang bao thuốc Ngoài ra thì gọi là

bao thuốc hình dài.

Trường hợp bao thuốc hình T, I, + thì sử dụng hệ số tập trung 

trong đó:

V- thể tích bao thuốc

b- khoảng cách từ tâm bao thuốc đến điểm xa nhất của bao thuốc.

>0,41 là bao thuốc tập trung

Tính toán lượng thuốc nổ.

b Tính lượng thuốc nổ.

Q=qV trong đó:

Q- khối lượng thuốc nổ (kg), V- thể tích phễu nổ tiêu chuẩn

q- chỉ tiêu thuốc nổ hay còn gọi là lượng hao thuốc đơn vị là lượng thuốc cần thiết để nổ phá 1m3 đá(kg/m3) q phụ thuộc vào loại thuốc nổ, loại đá, đặc điểm về cấu tạo địa chất của đá, mức độ nứt nẻ

Nếu dùng loại thuốc khác thì phải nhân thêm với hệ số hiệu chỉnh:

trong đó:

v- sức công phá của thuốc nổ có lượng hao thuốc đơn vị q đã biết

v1- sức công phá của thuốc nổ sẽ sử dụng.

1

1

v v

e 

Tính toán lượng thuốc nổ.

c Tính lượng thuốc nổ với bao thuốc tập trung.

V- thể tích phễu nổ tiêu chuẩn

=> Q=q.W 3

3 2

3

1

W W

r

V     

) (

3 f n W

7

3 4

W q

0 q W

f(n) là hàm số của chỉ số tác dụng nổ phá =>

Khi nổ văng mạnh

khi W>25m thì nên dùng công thức sau:

Khi nổ văng yếu

Khi nổ om

3 3

2 )

( )

q n f Q

l W q n f

Q  ( )   2 

d Tính lượng thuốc nổ cho bao thuốc hành dài

-Trường hợp bao thuốc đặt vuông góc với mặt thoáng

h : chiều sâu lỗ khoan

l : Chiều dài bao thuốc

- Trường hợp bao thuốc đặt song song với mặt thoáng

Tính toán lượng thuốc nổ.

Điều kiện nạp thuốc:

- Mật độ nạp thuốc

- Mật độ thuốc nổ

Các tính năng kỹ thuật của thuốc nổ

Phương pháp nổ mìn lỗ sâu.

Bao thuốc hình dài trong các lỗ khoan d > 85mm, H > 5m, thường dùng các lỗ khoan thẳng đứng có d = 105250mm, trường hợp cần thiết mới khoan theo phương nghiêng hoặc nằm ngang.

ƯNG DỤNG NỔ MÌN TRONG XÂY DỰNG

THI CÔNG ĐẬP ĐÁ ĐỔ

Giới thiệu một số đập đá đổ

Tên đập Quốc gia Trên sông Loại đập Chiều cao (m) Năm Nurek Nga Vakhs Đá đổ tường lõi đất 300 1971 Maika Canada Kolumbia Đá đổ tường lõi đất 240 1971 Oravill Mỹ Fezer Đá đổ tường lõi đất 224 1967 Tepukstepek Mexico Lerma Đá xếp bê tông bản mặt 37 1927 Kuoich Anh Gir Gerry Đá xếp bê tông bản mặt 33 1956 Axuan Ai cập Nin Đá đổ tường lõi đất 125 1970 Thác Bà VN Chảy Đá đổ tường lõi đất 46 1964-1975 Hòa Bình VN Đà Đá đổ tường lõi đất 120 1980-1990 Tuyên

Quang VN Gâm Đá đổ bê tông bản mặt 95 2001-2008 Cửa Đạt VN Chu Đá đổ bê tông bản mặt 103 2002-2009

Mặt cắt đập Hòa Bình trên Sông Đà

Mặt cắt đập Axuan trên Sông Nin (Ai Cập)

Ưu nhược điểm của đập đá đổ

Ưu điểm:

1 Sử dụng vật liệu tại chỗ

2 Khi thi công ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết

3 Kỹ thuật thi công đơn giản, tốc độ nâng cao đập nhanh

với cường độ thi công lớn

4 Có thể cho nước tràn qua đập đang xây dựng dở

5 Yêu cầu chất lượng nền về chịu lực không cao

6 Chịu động đất tốt

Nhược điểm:

1 Thân đập lún tương đối mạnh (1%H)

2 Khối lượng lớn

3 Do mặt cắt chân đập lớn nên đòi hỏi chiều dài công

trình tháo nước thi công lớn

17

Nền đập và công tác gia cố nền

1 Yêu cầu đối với nền đập

– Đủ chịu tải trọng bản thân của đập

– Ổn định và bền vững dưới tác động của áp lực nước– Ổn định chống xâm thực, chống sunfat, không trương

nở

2 Các biện pháp gia cố thường gặp

– Đối với nền đá: Gia cố và chống thấm bằng khoan

phụt xi măng

– Đối với nền bồi tích: Khoan phụt xi măng + đất sét +

silicat; Tường răng; Tường răng kết hợp với sân phủ; Tường cừ

Chất lượng đá đắp đập

Về cường độ của đá

• Đối với đập cao H>60m, cường độ R>60MPa, riêng phần tiếp xúc

với sóng ở mái thượng lưu R>80MPa, độ rỗng n<(3035)% Đối với đập H=(2060)m, R=(5060)MPa, n<(3540)%

• Đá mềm yếu chiếm không quá 10%, đất chiếm không quá 5%.

• Kích thước đá càng lớn càng tốt, lượng đá có d>20cm chiếm >50%.

• Ngày nay, với đá đắp đầm nén bằng lu rung 25T tĩnh và >30T động

hoặc đầm bánh hơi cỡ lớn (50100)T, tại những khối sau đâp ở phía trên mực nước có thể dùng đá chất lượng thấp

R=(2030)MPa

Chất lượng đá đắp đập

Yêu cầu về cấp phối

Vật liệu làm lọc ngược ở các phần chuyển tiếp phải thỏa mãn điều kiện:

D 15 là đường kính hạt vật liệu loại lớn có lượng tích lũy lọt sàng là 15%

d 15 , d 85 là đường kính hạt vật liệu loại nhỏ liền kề có lượng tích lũy lọt sàng là 15%

và 85%.

Điều kiện (1) là điều kiện lọc nước tốt

Điều kiện (2) là điều kiện không gây sạt mái khi mực nước dao động.

Cấp phối vật liệu đắp đập Cửa Đạt

Cấp phối vật liệu đắp đập Cửa Đạt

(t/m 3 )

K (cm/s)

IIIA

IIA

IIB B¶n mÆt bª t«ng

IIIF IIIEIIID

bao thuèc måi næ d©y næ

bao thuèc næ chÝnh bao thuèc måi næ 1

d©y næ 2

bao thuèc næ chÝnh 1

bao thuèc måi næ 2 bao thuèc næ chÝnh 2 cét kh«ng khÝ

a) b) a) Næ kh«ng ph©n ®o¹n kk; b) Næ cã ph©n ®o¹n kk

d©y næ 1

Trữ lượng mỏ đá

Lượng đá tổn thất

a) Tổn thất tại mỏ: (35)%, trung bình 4% khối lượng

do bùn bụi thải bỏ tại chân mỏ

b) Tổn thất do vận chuyển: (1.52.5)% trung bình 2% khối lượng

c) Tổn thất do lún: (0.51.5)%H, H là chiều cao đập Gần

đúng (0.51.5)% khối lượng, trung bình 1%

Tính toán độ lún có thể tham khảo công thức của F

Trữ lượng mỏ đá

3 Cách tính lượng đá cần khai thác để đắp đập

Ta đã biết dung trọng đá nguyên khai  c và dung trọng đá đắp theo thiết kế

 tk và tỷ lệ tận dụng đá sau khi đã kể đến các tổn thất đá thì hoàn toàn có thể tính được khối lượng đá cần khai thác ở mỏ Căn cứ vào đó để xác định trữ lượng mỏ khi kể đến các hệ số an toàn và dự trữ.

Dưới đây là một ví dụ tính lượng đá nguyên khai cần khai thác tại mỏ để đắp đập

hệ số tận dụng 91%

Khối lượng đá nguyên khai khi

hệ số tận dụng 93%

Khối lượng đá nguyên khai khi hệ

số tận dụng 95% 2.10 0.8511 0.9352 0.9151 0.8959

2.15 0.8711 0.9572 0.9366 0.9169

2.20 0.8913 0.9794 0.9584 0.9382

Ghi chú: Dung trọng đá nguyên khai 2.65 (t/m 3 ), tính cho trường hợp không có trung chuyển.

Công tác vận chuyển

• Các phương tiện thường

dùng: Ô tô, máy kéo, xe

goòng, xà lan, băng

chuyền

• Vận chuyển bằng ô tô tự

đổ hiện nay được sử dụng

rộng rãi vì nó linh hoạt và

đã có các loại ô tô cỡ lớn

• Nhu cầu dùng nước tưới

cần thiết cho mọi loại đập

đá đổ, đầm nén

Công tác trên mặt đập

Công tác trên mặt đập gồm: Rải, san, đầm, tưới nước, kiểm tra chất lượng đắp.

tường nghiêng bằng đất để chống thấm Đập có mái xoải m=(3  4) Mỗi lớp đá đổ dày (57)m, khi chiều cao đá đổ

>5m thường dùng súng phun nước để hạn chế đá phân cỡ Tại những vị trí tiếp giáp hoặc quan trọng đôi khi dùng đầm bánh hơi để đầm nén.

thấm bằng bê tông bản mặt Mỗi lớp đầm dày tối đa là 2m tùy thuộc loại đầm và cỡ đá Chiều dày lớp đầm h≥1.2D max Dùng lu rung cỡ lớn (25T tĩnh, >30tấn động).

29

Toàn cảnh thi công đầm nén bề mặt lớp đệm thượng lưu Sự phân chia ranh giới giữa hai lớp IIA và IIIA trên mặt

Cường độ thi công và trình tự đắp các khối đập

1 Cường độ thi công được quyết định bởi khối lượng và

tiến độ thi công Đập đá không bị hạn chế về tốc độ nâng cao đập

2 Trình tự đắp đập phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Kết cấu mặt cắt đập

- Sơ đồ dẫn dòng (mái dốc tiếp giáp của khối đắp

trước m>1.3 đối với đá đổ, m>1.5 đối với cuội sỏi)

- Khả năng thi công và chiều dày mỗi lớp đắp

- Theo mùa để ưu tiên đắp đất hay đá trước

Thi công bản mặt bê tông

1 Bản mặt bê tông là bộ phận chống thấm cho đập Bản

mặt bao gồm bản chân và bản mặt

2 Chiều dày bản mặt:

t=0.30+(0.0020.0035)H)H

3 Đặc điểm thi công bê tông: Ván khuôn trượt 2m/h, vận

chuyển vữa bằng máng, bảo dưỡng tối thiểu 90 ngày,

35

CẤU TẠO KHỚP NỐI BẢN MẶT

CẤU TẠO KHỚP NỐI CHỮ D