Nghiên cứu thấm và đề xuất giải pháp xử lý mất ổn định do thấm, đập vật liệu địa phương khu vực bắc miền trung

Ph ng pháp th c nghi m Trong lý thuy t th m, ph ng pháp th c nghi m đóng vai trò quan tr ng... Mô hình này có th ng d ng r ng rãi cho nhi u bài toán th m khác nhau.

Tên tôi là ng Qu c To n, h c viên cao h c l p 22C11, chuyên ngành Xây

d ng công trình th y Tôi xin cam đoan lu n v n th c s “Nghiên c u th m và đ

xu t gi i pháp x lý m t n đ nh do th m, đ p v t li u đ a ph ng khu v c B c

mi n Trung.” là công trình nghiên c u c a riêng tôi, tôi không sao chép và k t qu

c a lu n v n này ch a công b trong b t k công trình nghiên c u khoa h c nào

Hà N i, ngày tháng 05 n m 2017

Tác gi

ng Qu c To n

L I C M N

Lu n v n th c s v i đ tài “Nghiên c u th m và đ xu t gi i pháp x lý m t n

đ nh do th m, đ p v t li u đ a ph ng khu v c B c mi n Trung.” đã đ c tác gi

hoàn thành v i s n l c c a b n thân, s giúp đ nhi t tình c a các Th y, Cô trong

b môn Th y công, khoa sau i h c – Tr ng i h c Th y L i và b n bè đ ng nghi p

Tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n th y giáo TS Lê Thanh Hùng

ng i đã t n tình h ng d n, cung c p thông tin, tài li u và v ch ra nh ng đ nh h ng khoa h c c n thi t đ tác gi hoàn thành lu n v n này

Tác gi xin chân thành c m n các th y cô giáo trong b môn Th y công, Khoa công trình, Phòng đào t o i h c và sau i h c cùng toàn th các th y cô giáo trong

tr ng i h c Th y l i đã giúp đ và truy n đ t ki n th c trong th i gian tác gi h c

t p và nghiên c u

Tác gi c ng xin g i l i c m n t i gia đình, b n bè, đ ng nghi p và nh ng

ng i đi tr c đã ch b o, khích l , đ ng viên, ng h nhi t tình và t o đi u ki n, giúp đ cho tác gi v m i m t trong quá trình h c t p c ng nh hoàn thi n lu n v n

Tuy đã có nh ng c g ng song do th i gian có h n, trình đ b n thân còn h n

ch nên lu n v n này không th tránh kh i nh ng thi u sót và t n t i, tác gi mong

nh n đ c m i ý ki n đóng góp và trao đ i chân thành c a các th y cô giáo, anh

ch em và các b n đ ng nghi p

Hà N i, ngày tháng 05 n m 2017

Tác gi

ng Qu c To n

3

M C L C

PH N 1: M U 7

I/ Tính c p thi t c a đ tài: 7

II/ M c đích c a tài: 7

III/ i t ng và ph m vi nghiên c u: 8

IV/ Cách ti p c n và Ph ng pháp nghiên c u: 8

Ch ng I T NG QUAN V TH M P VL P KHU V C B C MI N TRUNG 10

1.1 Tình hình xây d ng đ p đ t t i Vi t Nam 10

1.2 Hi n tr ng đ p đ t khu v c B c Mi n Trung và t nh Thanh Hóa 15

1.2.1 Hi n tr ng đ p đ t khu v c B c Mi n Trung 15

1.2.2 Hi n tr ng đ p đ t t nh Thanh Hóa 20

1.3 Hi n tr ng th m và kh n ng m t n đ nh đ p do th m: 21

1.3.1 M t s công trình nghiên c u tiêu bi u trên th gi i :Error! Bookmark not defined 1.3.2 T ng quan v n đ nh c a đ p đ t Vi t Nam.Error! Bookmark not defined. 1.4 K t lu n ch ng 1 23

Ch ng II PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN TH M VÀ M T N NH P DO TH M, P VL P KHU V C B C MI N TRUNG 25

2.1 Các y u t nh h ng đ n th m: 25

2.1.1 Các y u t v v t li u đ p đ p 25

2.1.2 Các y u t v thi công, x lý n n, qu n lý h đ p 29

2.1.3 Các y u t v đ a hình, đ a ch t và đ a ch t th y v n 31

2.1.3.1 a hình: 31

2.1.3.2 a ch t và đ a ch t th y v n: 32

2.2 C s lý thuy t v th m và m t n đ nh đ p do th m: 32

2.2.1 Các đ nh lu t th m c b n 33

2.2.1.1 nh lu t th m tuy n tính (đ nh lu t Darcy) [1] 33

2.2.1.2 nh lu t th m phi tuy n 34

2.2.2 T ng quan v ph ng pháp tính toán th m 34

2.2.2.1 S l c quá trình phát tri n 34

2.2.2.2 T m quan tr ng c a lý thuy t th m 35

2.2.2.3 Các ph ng pháp gi i bài toán th m 36

2.2.3 Các ph ng pháp tính n đ nh 38

2.2.3.1 Lý lu n tính toán n đ nh mái d c 38

2.2.3.2 M t s ph ng pháp tính n đ nh mái theo ph ng pháp m t tr t 39

2.3 xu t gi i pháp ch ng th m và phòng ch ng m t n đ nh đ p do th m: 44

2.3.1 T ng ch ng th m b ng các lo i v t li u m i nh màng đ a k thu t, th m

bê tông, th m sét đ a k thu t 45

2.3.1.1 Công ngh ch ng th m b ng màng đ a k thu t 45

2.3.1.2 Công ngh ch ng th m b ng th m bê tông 46

2.3.1.3 T ng nghiêng ch ng th m b ng th m sét đ a k thu t 47

2.3.2 Công ngh khoan ph t ch ng th m (khoan ph t truy n th ng) 48

2.3.3 Công ngh ph t cao áp (Jet – grouting) 49

2.3.4 Công ngh ch ng th m b ng t ng hào bentonite 50

2.3.5 T ng nghiêng sân ph th ng l u ch ng th m 51

2.3.6 Phân tích t ng h p l a ch n ph ng án ch ng th m cho đ p 52

2.4 K t lu n ch ng 2: 54

Ch ng III TÍNH TOÁN ÁP D NG CHO P CHÍNH H CH A N C NG B – NH THANH – THANH HÓA 55

3.1 Gi i thi u công trình h ch a n c ng B – Nh Thanh – Thanh Hóa: 55

3.1.1 V trí đ a lý 55

3.1.2 Quy mô và các thông s k thu t 55

3.2 Tính toán th m và đ xu t gi i pháp: 57

3.2.1 Hi n tr ng th m và kh n ng m t n đ nh đ p ng B 57

3.2.2 Gi i pháp ch ng th m nâng cao tính n đ nh đ p 58

3.2.3 Tính toán th m, n đ nh đ p ng B 60

3.3 K t lu n ch ng 3: 72

PH N 2: K T LU N & KI N NGH : 73

1 K t qu đ t đ c c a Lu n v n: 73

1.1 V lý thuy t 73

1.2 V th c nghi m 73

2 M t s v n đ t n t i: 73

3 H ng ti p t c nghiên c u: 74

Hình 2.5: Công tác khoan ph t ch ng th m cho p

Hình 2.6: C c xi m ng đ t thi công b ng công ngh Jet – grouting

DANH M C B NG BI U

B ng 1.1: X p theo th t th i gian đ p đ t Vi t Nam

B ng 1.2: Th ng kê m t vài s c h ch a trong 5 n m g n đây khu v c B c Mi n Trung

B ng 2.1: T ng h p ch tiêu c lý và hình th c m t s đ p t nh Thanh Hóa

ki n n đ nh th m do nh ng công trình này xây d ng đã lâu, tài li u thi t k ít, thi u

ho c không có h n ch t i m c t i thi u nh t tác h i do dòng th m gây ra mà v n

đ m b o tính kinh t k thu t, nh t thi t ph i hi u đ c b n ch t c a dòng th m trong

đ t c ng nh tác đ ng c a nó lên thân và n n công trình khi có dòng th m đi qua Trong th i gian v a qua, vi c thi t k thi công hàng lo t các h ch a n c khu v c

B c Mi n Trung đã góp ph n r t l n trong vi c c i thi n tình hình thi u n c sinh

ho t, s n xu t cho nhân dân trong vùng, nâng cao n ng su t trong s n xu t kinh t ;

ng th i c t, gi m l vùng h du, c i t o môi tr ng sinh thái Tuy nhiên do nh ng

đ c tính r t riêng v đi u ki n đ a hình, đ a ch t, khí h u, v t li u đ p đ p, x lý các

l p tr m tích y u n n đ p ch a tri t đ nên đã x y ra hi n t ng th m c c b , t o thành vùng sình l y phía chân đ p đ ng th i gây t c h th ng tiêu thoát n c trong thân đ p d n t i vi c xây d ng, v n hành các h ch a n c g p nhi u s c , đ c bi t

là s c do dòng th m qua đ p gây ra

Nghiên c u, phân tích xác đ nh nguyên nhân và đ xu t gi i pháp x lý th m, đ m b o

an toàn cho vi c s d ng và v n hành các h ch a t i khu v c B c Mi n Trung nói chung và t nh Thanh Hóa nói riêng là vi c làm h t s c c n thi t

Vì v y tác gi đã l a ch n đ tài lu n v n th c s : “Nghiên c u th m và đ xu t gi i pháp x lý m t n đ nh đ p do th m, đ p VL P khu v c B c Mi n Trung.”, t đó là

c s nghiên c u cho các đ p Thanh Hóa và khu v c B c Mi n Trung

II/ M c đích c a tài:

Phân tích các y u t nh h ng đ n th m qua n n và thân đ p t nh thanh Hóa và khu

v c B c mi n Trung

xu t các gi i pháp ch ng th m cho n n và thân đ p, tính toán ki m tra b ng ph n

m m Seep/w

a ra ki n ngh v vi c s d ng các bi n pháp t ng h p nh m đ m b o an toàn th m cho đ p đ t khi xây d ng t i khu v c t nh Thanh Hóa nói riêng và khu v c B c Trung

B nói chung

III/ i t ng và ph m vi nghiên c u:

1) i t ng nghiên c u:

Hi n t ng Th m, s m t n đ nh đ p v t li u đ a ph ng do th m Thanh Hóa và khu v c B c Mi n Trung

Thông qua vi c nghiên c u các s c v đ p, các tài li u c a m t s c quan Nghiên

c u, Kh o sát Thi t k , Thi công và Qu n lý xây d ng lo i đ p đ p b ng v t li u khu

9 Nghiên c u các tài li u kh o sát, thi t k , thi công Xin đóng góp ý ki n c a các chuyên gia

Ch ng I T NG QUAN V TH M P VL P

KHU V C B C MI N TRUNG 1.1 Tình hình xây d ng đ p đ t t i Vi t Nam

H ch a Vi t Nam là bi n pháp công trình ch y u đ ch ng l cho các vùng h du;

c p n c t i ru ng, công nghi p, sinh ho t, phát đi n, phát tri n du l ch, c i t o môi

tr ng nuôi tr ng th y s n, phát tri n giao thông, th thao, v n hóa

Theo th i gian, tr c n m 1964 vi c xây d ng h ch a di n ra ch m, có ít h ch a

đ c xây d ng trong giai đo n này Sau n m 1964, đ c bi t t khi nhà n c th ng

nh t thì vi c xây d ng h ch a phát tri n m nh T n m1976 đ n nay s h ch a xây

d ng m i chi m 67% Không nh ng t c đ phát tri n nhanh, mà c v quy mô công trình c ng l n lên không ng ng.Hi n nay, đã có nhi u h l n, đ p cao nh ng n i có

đi u ki n t nhiên ph c t p

Tính đ n nay, n c ta có 6648 h ch a thu c đ a bàn c a 45/64 t nh thành, trong đó,

có g n 100 h ch a n c có dung tích trên 10 tri u mét kh i, h n 567 h có dung tích

t 1÷10 tri u mét kh i, còn l i là các h nh T ng dung tích tr n c c a các h là 35,8 t mét kh i, trong đó có 26 h ch a th y đi n l n có dung tích 27 t mét kh i

11

45 IaM’La Gia Lai t 37,00 2009

l i su t đ u t th ng cao và nhi u b t l i v m t môi tr ng nên ng i ta ít làm Do v y vi c xây d ng đ p cao trên th gi i đã gi m h n

Hình 1.1 : H ch a n c K G - Hà T nh

13

Hình 1.2 : H ch a n c B c Nguyên-Hà T nh

Hình 1.3 : H ch a n c á B c – Hà T nh

Hình 1.4 : H ch a n c Khe Xanh – Hà T nh

Hình 1.5 : H ch a n c Kim S n – Hà T nh

ã x y ra tr ng h p, kh n ng x tràn c a đ p ch m h n l ng n c đ , khi n đ p b v nh đ p ng áng, huy n T nh Gia, Thanh Hóa

Các p h ch a ch y u đ c xây d ng t tr c n m 1990 trong đi u ki n n n kinh

t đ t n c còn nhi u khó kh n, công tác kh o sát, thi t k và thi công còn nhi u thi u sót, các công trình đ u m i không đ c xây d ng hoàn thi n Th i gian khai thác, s

d ng các h đã lâu, vi c qu n lý ch a đ c quan tâm đúng m c, thi u kinh phí đ duy

tu s a ch a, d n đ n nhi u h ch a n c nhanh chóng b xu ng c p, gây m t an toàn công trình Trong th i gian qua nhi u h ch a có quy mô v a và nh đã b v gây thi t h i đáng k t i ng i, tài s n c a nhân dân

p dâng khu v c B c Mi n Trung 100% là đ p v t li u đ a ph ng, đ t đ p thân

đ p c ph n l n đ p b ng th công, đ m nén kém, nhi u h không đ c x lý móng lòng khe M t s h đ p cao ch ng l b ng đ p vu t mái làm gi m chi u r ng m t đ p

và không đ m b o m t c t theo tiêu chu n k thu t i v i các h đ c nâng c p s a

ch a trong giai đo n v a qua, gi i pháp ch y u là đ p áp trúc m r ng và tôn cao đ p

Do tính ch t c lý gi a đ t đ p c và m i khác nhau nhi u và vi c x lý ti p giáp không t t d n đ n công trình b th m và m t n đ nh t i h u h t các h ch a phát huy m t l i và đ phòng các di n bi n b t l i, công tác đ u t s a ch a, nâng c p,

qu n lý h ch a c n đ c quan tâm và t ng c ng nh m b o đ m an toàn công trình

và nâng cao hi u qu c a h ch a

Cùng v i đó tr c tình hình bi n đ i khí h u toàn c u mà khu v c B c Mi n Trung

c ng đang ch u nh h ng nghiêm tr ng t bi n đ i khí h u, n c bi n dâng, các công trình thu l i trên đ a bàn đã ngày càng l rõ nhi u b t c p

Hình 1.6.Hình nh h du h Tàu Voi và th m thân, n n đ p Tàu Voi – t nh

Hà T nh

Hi n nay, c th gi i đang ph i đ i m t v i các v n đ bi n đ i khí h u, trong

đó có hi n t ng m a l v t ra ngoài các quy lu t thông th ng t l l ch

r t d b t n th ng b i các lý do sau đây:

Các h đ p th ng kh ng ch m t l u v c nh t đ nh Toàn b n c m a trên l u v c

đ c d n vào b ng h phía tr c đ p L u v c càng l n, n c d n v càng nhi u;

r ng b phá, m t đ m tr tr i, n c d n v càng nhanh làm cho đ ng tràn x n c không k p, gây tràn và v đ p

17

H n 90% s đ p t o h n c ta hi n nay là đ p đ t, trong đó có khu v c B c mi n Trung K t c u đ p đ t đa d ng, tuy nhiên qua thu th p s li u th c t m t s h ch a

b c mi n Trung thì k t m t c t đi n hình có 2 d ng chính: đ p đ ng ch t có thi t b

ch ng th m d i n n là chân khay, thi t b thoát n c thân đ p là l ng tr thoát n c

và đ p hai kh i có thi t b ch ng th m d i n n là chân khay, thi t b thoát n c thân

đ p ng khói k t h p v i l ng tr thoát n c; t ng th m có chi u dày trung bình t 0

÷ 10m Lo i đ p này có đi m y u là khi n c tràn qua thì d gây xói, moi sâu vào thân d n đ n b v Ngoài ra, khi c ng su t m a l n và kéo dài, đ t thân đ p b bão hòa n c làm gi m kh n ng ch ng đ , d n đ n tr t mái và h h ng đ p

Trong thi t k và xây d ng đ p n c ta hi n nay, tiêu chu n phòng l đ c xác

đ nh theo c p công trình Ví d đ p c p I ch ng đ c con l thi t k có chu k xu t

T nh v a qua, đ p Khe M b v là m t đ p nh , trong khi các đ p l n nh K

G , B c Nguyên, Sông Rác … v n an toàn

p dù l n hay nh khi b v đ u gây ra t n th t n ng n cho b n thân công trình, và cho vùng h du các đ p mà h du là khu dân c ho c kinh t , v n hóa thì thi t h i

do v đ p gây ra h du l n h n g p nhi u l n so v i thi t h i đ i v i b n thân công trình, và ph i m t nhi u n m sau m i có th kh c ph c đ c

Nh ng đ c đi m trên đây cho th y t m quan tr ng đ c bi t c a công tác đ m b o an toàn h - đ p th y l i, nh t là trong mùa m a l l n

V i tình hình th c t v s xu ng c p c a các công trình đ p đ t và h ch a, c ng

nh nh ng di n bi n ph c t p c a bi n đ i khí h u, trong đó các c n bão hàng n m đang có chi u h ng di n bi n ph c t p và r t khó d đoán chính xác v l ng m a,

nh h ng tr c ti p đ n chi u cao m c n c th ng l u c a đ p Vì v y, c n thi t

ph i có nh ng ph ng án phòng và ch ng đ đ p đ t và h ch a làm vi c n đ nh, trong đ tài này, tác gi t p trung nghiên c u v m i quan h gi a chi u cao m c

n c th ng l u đ p và s n đ nh c a đ p đ t Nh ng y u t tác đ ng đ n an toàn

đ p nh m a l kéo dài, m a rào v i l u l ng n c t ng đ t ng t, v t d báo, nh

h ng tr c ti p đ n s làm vi c n đ nh c a đ p đ t T đó đ a ra ph ng án an toàn cho đ p, giúp quá trình v n hành đ p m c đ m b o

B ng 1.2 : Th ng kê m t vài s c h ch a trong 5 n m g n đây khu v c B c Mi n

b ng t i đi n thay cho tràn t do c

T c công tác

t v n thi t k , thi công và công tác qu n lý đã không ki m tra

và phát hi n k p

th i n c ch y

19

qua mang c ng gây xói l và làm v đ p

Có t m i n m trong thân đ p, lõi c a đ p c

đ c đ p th công, đ t dùng

m c n c thi t

k mà ch a ti n hành x tràn,

th ng l u ti p

t c đ v gây áp

l c l n lên đ p làm đ p b v

p vá l i ph n thân đ p b v

c ng đe do

v đ p

H th p ng ng tràn đ b o đ m an toàn cho đ p đ t

1.2.2 Hi n tr ng đ p đ t t nh Thanh Hóa

Thanh Hóa là t nh có đ a hình ph c t p, s l ng công trình h ch a nhi u, v i t ng

s 524 công trình h ch a v a và nh Trong đó có 1 h ch a quan tr ng c p Qu c gia và 9 h ch a quan tr ng c p t nh Các Công ty th y nông qu n lý 26 công trình,

B Nông nghi p và PTNT qu n lý 01 công trình còn l i là các đ a ph ng qu n lý

T ng di n tích t i hàng n m c a các công trình h ch a theo thi t k là 114.000 ha,

di n tích t i th c t là 71.000 ha

Hi n tr ng công trình: Các công trình ti u vùng này h u h t là đ p dâng, các công trình trong vùng ch y u là các công trình lo i nh c th nh sau:

+ Lo i công trình t i đ c t 1÷10ha có 16 công trình ây ch y u là các bai đ p

t m, di n tích nh l t i t i ch , các công trình này th ng b h h ng sau m i mùa

Ngoài ra còn nhi u công trình đ u m i là đ p t m làm b ng đá x p và đá xây mác th p

ho c c c tre nhi u công trình t m do dân t đ p ph c v t i t i ch , nhi u khi không đ m b o nhu c u t i Nhi u công trình b l phá h ng, cu n trôi sau m i mùa

m a l , các đ p t m nh đ p Pù Ngùa, Pà H c, Na L u

Hình 1.7.V đ p ng áng, Tr ng Lâm - T nh Gia - Thanh Hóa.

1.3 Hi n tr ng th m và kh n ng m t n đ nh đ p do

Hi n tr ng chung các đ p đ t có th nhìn nh n nh sau:

Ch a an toàn cao v n đ nh th m n n và thân công trình, nh t là các đ p

đ t Các đ p sau m t th i gian làm vi c đ u b th m l u, rò r , uy hi p an toàn công trình Do th m gây ra nh th m m nh, nh s i n c n n đ p

Thi t b b o v mái h l u ch a đ m b o yêu c u k thu t

Các h h ng khác nh s t mái, lún không đ u, n t, t m i…

Qua hàng ngàn n m phát tri n, đ p đ t ngày càng ph bi n nh nh ng u đi m:

Có c u t o đ n gi n nh ng r t phong phú;

- Cho phép s d ng các lo i đ t có s n khu v c công trình;

- Có th xây d ng trên m i lo i n n và trong m i đi u ki n khí h u

- Cho phép c gi i hóa các công đo n thi công t khai thác v t li u, chuyên ch

đ p, đ m nén, v.v

Tuy nhiên đ p đ t có m t s nh c đi m nh v t li u t nhiên có đ b n v ng

t ng đ i th p, b nh h ng nhi u b i th i ti t lúc thi công, quá trình v n hành ph i theo dõi sát xao, th ng tr c đ ng phó v i l … Các v n đ nh

h ng chính đ n s n đ nh c a đ p đ t đó là:

an toàn đ p

S tay an toàn đ p đ c l p ra đ đ m b o tính h th ng v an toàn đ p t các khâu thi t k , thi công, qu n lý v n hành, b o trì, ki m tra đánh giá m c đ an toàn đ p theo đ nh k , công tác t ch c an toàn đ p và trách nhi m đ i v i an toàn đ p t ch đ p đ n các c p, c quan qu n lý, các ngành có liên quan đ n

an toàn đ p theo quy đ nh c a Ngh đ nh 72/2007/N -CP

GS.TS Phan S K đã th ng kê s c m t s công trình th y l i Vi t Nam, tìm ra nguyên nhân và đ ra bi n pháp phòng tránh Nguy n V n M o và nhóm nghiên c u ( HTL) n m 2010 đã ti n hành nghiên c u c s khoa h c đ t đó

đ xu t các gi i pháp k thu t nh m đ m b o an toàn cho các công trình xây

d ng trong đi u ki n thiên tai b t th ng mi n Trung

Nguy n Ph ng M u và nhóm nghiên c u ( HTL) n m 2009 đã nghiên c u

gi i pháp qu n lý các h ch a v a và nh mi n Trung và Tây Nguyên nh m

p đ t là công trình dâng n c t o h ch a r t ph bi n trên th gi i c ng nh

Vi t Nam Nh nh ng l i ích thi t th c mà đ p h ch a mang l i nên trên th gi i và

t i Vi t Nam đ c xây d ng và phát tri n r t đa d ng, phong phú

p đ t có m t s nh c đi m nh v t li u t nhiên có đ b n v ng t ng đ i th p,

b nh h ng nhi u b i nhi u y u t ch quan và khách quan nh y u t t nhiên,

kh o sát thi t k , quá trình thi công và trong khâu qu n lý khai thác do đó trong trong quá trình thi công, v n hành ph i theo dõi sát xao, th ng tr c đ ng phó v i l …

Vi t Nam là m t trong nh ng n c có nhi u h ch a, đa s các đ p đ u m i là đ p đ t

và đ c xây d ng t nh ng n m 70-80, đi u ki n và kh n ng xây d ng lúc b y gi còn khó kh n nên nhi u đ p đã xu ng c p nghiêm tr ng n nay do tác đ ng c a bi n đ i khí h u nên có nhi u hi n t ng thiên tai b t th ng nh bão l làm nh h ng tr c ti p

đ n s làm vi c an toàn c a đ p

Khu v c B c Mi n Trung là n i ch u nh h ng nhi u so v i c n c v m a bão, l

l t Khu v c này các công trình đ p t o h ch y u là đ t K t c u đ p đ t đa d ng, tuy nhiên qua thu th p s li u th c t m t s h ch a b c mi n Trung thì k t m t

c t đi n hình có 2 d ng chính: đ p đ ng ch t có thi t b ch ng th m d i n n là chân khay, thi t b thoát n c thân đ p là l ng tr thoát n c và đ p hai kh i có thi t b

ch ng th m d i n n là chân khay, thi t b thoát n c thân đ p ng khói k t h p v i

l ng tr thoát n c; t ng th m có chi u dày trung bình t 0-10m

Do đ c đi m vùng mi n núi là vùng cao, xa xôi h o lánh, trên nh ng đ a hình d c, nên công trình c a vùng ch y u thu c công trình h đ p lo i v a, nh

Các công trình đ c xây d ng đã lâu, không đ ng b H th ng đ u m i các đ p dâng m t s b h h ng n ng do các tr n m a l Cao trình đ p không đáp ng đ chi u cao ch ng l M t đ p b r a trôi mái đ p th ng và h l u ch a đ c gia c Tràn x l xu ng c p h u h t các t ng bên b s t M t tràn b l phá h ng do x l

và kích th c không đ m b o thoát l ph n l n tràn x l ch a đ c xây d ng kiên

c nh đ p Chòm Kh m, đ p Pá Qu n, Chòm M ng, p kênh b n Ng đ n nay

ch a có kinh phí đ s a ch a k p th i

M t trong nh ng nguyên nhân m t n đ nh đ p m t ph n là do bi n đ i m c n c

th ng l u đ p, m c n c th ng l u t ng đ t ng t ngoài d báo, ban qu n lý v n hành đ p ph i m x toàn b đ tránh đ p b v ã x y ra tr ng h p, kh n ng x tràn c a đ p ch m h n l ng n c đ , khi n đ p b v nh đ p ng áng, huy n

T nh Gia, Thanh Hóa

Theo tài li u k t qu phân lo i đ t t l 1/50.000 v đi u ch nh, b sung hoàn thi n

b n đ đ t ph c v công tác qu n lý tài nguyên môi tr ng t nh Thanh Hóa, đ t t nh Thanh Hóa có 10 nhóm và 25 đ n v đ t và 60 đ n v ph đ t sau:

(v) Nhóm đ t loang l (L) có 1 lo i:

+ t loang l chua (Lc) có di n tích 113,00ha, b ng 0,01%;

(vi) Nhóm đ t đen đá vôi (Rv): Có di n tích 5495,11ha, b ng 0,61%;

(vii) Nhóm đ t đen SECPENTIN (Rr) có 1 lo i:

+ t đen glay (Rrg) có di n tích 133,00ha, b ng 0,01%;

+ t xám k t von (Xfe) Có di n tích 3736,24ha, b ng 042%

(x) Nhóm đ t xói mòn tr s i đá (E): Có di n tích 33053,41ha B ng 3,68%

Ta có th nh n th y thành ph n các lo i đ t t nh Thanh Hóa r t đa d ng, phong phú

nh ng t p trung ch y u và nhi u nh t là đ t xám vùng đ a hình núi th p và đ i chi m kho ng 70% di n tích t nh

M i lo i đ t đ u có đ c tính c lý khác nhau, tìm hi u và nghiên c u k tr c khi ti n hành l y làm v t li u đ p đ p

Theo c u t o m t c t ngang c a đ p, đ p đ t đ c phân thành các lo i thông d ng nh trong hình 1 (các d ng m t c t này đ u ch a xét đ n đi u ki n th m n c c a n n đ p

và đ c áp d ng đ i v i tr ng h p n n không th m n c ho c ít th m n c) M i

lo i đ p nh v y s cho m t hàm th m q khác nhau và có kh n ng ch ng th m khác nhau, tùy vào yêu c u c a t ng công trình c th đ l a ch n ph ng án thi t k đ p cho hi u qu cao nh t

27

a) p đ ng ch t: đ p đ p b ng m t lo i đ t có cùng ngu n g c có các đ c tr ng c lý

l c h c g n gi ng nhau (d ng m t c t a);

b) p không đ ng ch t: đ p đ p b ng nhi u lo i đ t có các tính ch t khác nhau, m i

lo i đ c đ a vào m t kh i đ p riêng bi t và đ t v trí thích h p trong m t c t đ p (d ng m t c t b và d);

c) p có t ng nghiêng: t ng nghiêng là v t li u ch ng th m (m m ho c c ng) b trí m t ngoài mái th ng l u (d ng m t c t c và e);

d) p có t ng lõi là v t li u ch ng th m: v t li u ch ng th m b trí lõi đ p (d ng

m t c t f và g);

e) p h n h p: ph n thân đ p phía th ng l u đ p b ng m t lo i đ t ho c nhi u lo i

đ t, ph n thân đ p phía h l u là kh i đá đ (d ng m t c t h) Thông th ng v i lo i

đ p này ph n đ t chi m quá n a th tích đ p

g) h)

Hình 2.1 - C u t o m t c t ngang các lo i đ p đ t thông d ng

Tính ch t c a các lo i đ t dùng đ đ p đ p vùng này đã đ c nhi u tác gi

nghiên c u nh GSTS Nguy n V n Th , TS Lê Quang Th ã t ng h p đ c

nhi u đ c đi m đ a ch t công trình và các lo i đ t th ng dùng đ đ p đ p khu

v c này Trong th c t đ p đ p m t s đ p cho th y vi c s d ng đ t đ p đ p đ i

v i khu v c mi n trung đ c s d ng ch y u là đ t s n tàn tích – tàn tích trên

đ t Bazan c , kh i l ng t n t i nhi u, g n các v trí xây d ng đ p Lo i đ t này có

đ c đi m tuy dung tr ng không l n l m nh ng có s c ch ng c t cao, ch ng th m

t t nên đã có nhi u công trình s d ng hi u qu lo i đ t này Ngoài ra, đ t khu

v c mi n Trung có các tính ch t c lý đ c bi t: tính lún t, tính tr ng n , tính co

ngót khi khô và tính tan rã

Theo tài li u thu th p đ c (b ng 2.1) và các tài li u báo cáo có liên quan,

nhìn chung khu v c B c Trung B các công trình s d ng đ p v t li u đ a

ph ng có chi u cao đ p trung bình t 20 ÷ 30m, các lo i đ p đ c s d ng ph

bi n là đ p đ t đ ng ch t, m t s ít s d ng đ p nhi u kh i, đ p có màng ch ng

th m Do th i gian có h n, tác gi ch thu th p đ c ch tiêu c lý c a m t s đ p

đ t thu c khu v c b c mi n Trung (b ng 2.2) ây c ng là c s dùng đ tham

B ng 2.1: T ng h p ch tiêu c lý và hình th c m t s đ p T nh Thanh Hóa

C (KN/m2)

K (m/s)

Các công trình h đ p t nh Thanh Hóa đ c xây d ng t lâu n m nên đi u ki n thi công và ph ng pháp thi công c ng l c h u Bi n pháp thi công ch y u là thi công

th công

C th t n m 1945-1975: Các công trình th y l i xây d ng ch y u là m t s bai đ p

nh trên các nhánh sông và th ng ngu n sông Mã nh m m c đích chính là t i tiêu

T n m 1975 đ n nay:

Trong giai đo n này nhi u công trình đ c ra đ i ph c v t i tiêu nh h Thung

B ng, h Tây Trác, ng Ng , C ng Khê, Bai Manh, Bai Lim, Minh S n, Sông M c, Yên M , ng B , Kim Giao II, và đ u t nâng c p nhi u công trình đ u m i, kênh

m ng xu ng c p đã h tr đ c l c cho phát tri n nông nghi p

c bi t n m 2004 h C a t là công trình l i d ng t ng h p trên nhánh sông Chu

đ c kh i công xây d ng và hoàn thành cu i n m 2009, v i nhi m v :

+ Gi m l v i t n su t 0,6%, b o đ m m c n c t i Xuân Khánh không v t quá 13,71m (l l ch s n m 1962)

+ C p n c cho công nghi p và sinh ho t v i l u l ng 7,715 m3/s

+ T o ngu n n c t i n đ nh cho 86.862 ha đ t canh tác (trong đó Nam sông Chu là 54.043 ha và B c sông Chu-Nam sông Mã là 32.831 ha)

+ K t h p phát đi n v i công su t l p máy N = (88 - 97) MW

+ B sung n c mùa ki t cho h du đ đ y m n, c i t o môi tr ng sinh thái v i l u

l ng Q = 30,42 m3/s

n nay trên l u v c sông Mã và vùng h ng l i c a ngu n n c sông Mã đã có trên

m t nghìn công trình h đ p

Qua t ng th i k thì s l ng H đ p t nh Thanh Hóa đã đ c nâng lên c v s

l ng l n ch t l ng Nhi u k thu t khoa h c tiên ti n đã đ c áp d ng trong vi c thi công đ p nh s d ng nhi u máy móc hi n đ i h n trong vi c đ m nén đ t Công vi c thi t k phân đo n, phân đ t thi công cho công trình c ng đ c bi t đ c chú tr ng

i u này giúp kéo dài tu i th công trình h n và đ m b o tính n đ nh c ng nh an toàn cho công trình

- Công ngh khoan ph t ch ng th m

- Công ngh khoan ph t cao áp Jet-Grouting

- Công ngh ch ng th m b ng t ng hào xi m ng – Bentonite

+ Qu n lý h đ p:

Hi n nay công tác qu n lý h đ p đ a ph ng ch a đ c th c hi n đúng quy trình

c ng nh còn l i l ng trong v n đ theo dõi tình tr ng đ p th ng xuyên ( Ví d : V n còn tình tr ng th bò, gia súc trên đ p, hay c mái h l u đ p m c um tùm, hang m i

m t…) i u này s làm nh h ng nghiêm tr ng đ n an toàn p Chính vì v y m i

đ p đ a ph ng c n có nh ng quy đ nh rõ ràng trách nhi m c a đ n v , cá nhân qu n

lý p T nh ng theo dõi sát sao tình tr ng đ p hàng ngày đ có ph ng án x lý k p

th i

2.1.3 Các y u t v đ a hình, đ a ch t công trình và đ a ch t th y v n

2.1.3.1 a hình:

a hình tnh Thanh Hóa t ng đ i đa d ng g m 03 lo i đ a hình c b n là: Trung du

- mi n núi (chi m kho ng 72% t ng di n tích), đ ng b ng (chi m 17%), ven bi n (chi m 11%) Trong đó đ a hình Trung du – mi n núi có t i trên 60% là đ a hình núi cao, còn l i là đ a hình núi th p và đ i

a hình t nh Thanh Hóa đ c tr ng là đ i núi, vì v y vi c nghiên c u đ a hình trong quá trình xây d ng H đ p là m t vi c h t s c quan tr ng Nó có tính nh h ng t i

đ b n và an toàn c a công trình

M t s nh h ng chính c a đ a hình t i kh n ng ch ng th m c a đ p đ t:

- Th nh t : a hình đ i núi, d c s làm n c th m trong n n đ p nhanh h n

- Th hai: p xây khe núi thì d x y ra hi n t ng th m hai bên vai c a đ p

2.1.3.2 a ch t công trình và đ a ch t th y v n:

a/ a ch t công trình:

o n th ng ngu n dòng chính sông Mã, sông Chu, sông B i là mi n tr m tích l c nguyên, các dòng sông đ u n m trên v t đ t gãy sâu Lòng sông có th m ph dày 15÷ 20m, đá Mácma xu t l 2 bên b sông ôi ch có xen k p đá vôi, l p phong hoá m ng, n n v ng ch c có kh n ng xây d ng các đ p cao V t li u xây d ng khá phong phú

o n h du sông có nhi u bãi r ng á g c n m sâu Công trình xây d ng đây ch

- N c l h ng phân b ch y u đ ng b ng Thanh Hóa chi m di n tích r ng t i

1481 km2, v i chi u dày hàng ch c mét N c l h ng đ c chia ra hai t ng ch a

n c là t ng ch a Holoxen và t ng ch a Pleixtoxen Ngu n b sung cho h ng n c

l h ng này ch y u do n c m a th m xu ng và m t ph n do n c m t cung c p

- N c khe n t, cast đ c phân b vào kho ng 60% di n tích toàn t nh, chi u dày

t ng ch a n c này ph thu c vào m c đ phát tri n khe n t và đ a ch t M c đ

N m 1856 nhà thu v n h c - k s ng i Pháp Darcy (H P G Darcy) tìm ra đ nh lu t c

b n v s v n đ ng c a n c d i đ t trong đi u ki n ch y t ng b ng th c nghi m N i dung

V là v n t c th m, vì F không ph i ch có không gian tr ng mà còn có đ t đá chi m ch , do

đó t c đ th m nên hi u là m t t c đ quy c mà không ph i là t c đ th c Nh v y, nh

lu t Darcy còn đ c phát bi u nh sau: t c đ th m trong tr ng h p ch y t ng có quan h

b c nh t v i građien thu l c

Dòng ng m có ph ng và chi u trong không gian nên c n ph i dùng vect đ bi u th , do đó

bi u th c Darcy t ng quát hoá s có d ng (2.3):

V = –k grad

2.2.1.2 nh lu t th m phi tuy n

i v i môi tr ng h t l n, l r ng l n, đ nh lu t Darcy đã có nh ng sai l ch đáng k và

không còn thích h p n a Trong tr ng h p này v n t c th m khá l n và s chuy n đ ng c a

ch t l ng là ch y r i Nh v y th m trong môi tr ng h t l n là th m phi tuy n

* Công th c G.C rôbe:

0,8 0,8 2

V 173

90

d d

d j ++

  (2.4) Trong đó: d là đ ng kính h t (cm), d=0,57cm-:-5,63cm

Công th c G.C rôbe đ c vi t d i d ng t ng quát (2.5):

35

Hi n t ng th m c a n c d i đ t trong môi tr ng l h ng đ c Darcy nghiên c u t n m

1856 Trên c s th c nghi m Darcy đã xác đ nh quy lu t th m c a n c trong môi tr ng l

h ng, đó là đ nh lu t th m đ ng th ng

Lý thuy t suy r ng v s v n đ ng c a n c d i đ t xu t hi n vào n m 1898, sau khi N.E.Jucovxky công b tác ph m “Nghiên c u lý thuy t v n đ ng c a n c ng m” Ông đã

đ a ra khái ni m l c c n, l c kh i l ng khi th m và l n đ u tiên ông đã đ a ra ph ng trình

vi phân v s v n đ ng c a n c d i đ t Chính Jucovxki đã đ t c s khoa h c đ ti p t c phát tri n lý thuy t th m

“S v n đ ng c a ch t l ng trong môi tr ng l h ng g i là th m” - đ nh ngh a này ch cho

ta bi t s l c đ i t ng nghiên c u mà không cho khái ni m v t lý c a hi n t ng th m

Lý thuy t v s v n đ ng c a ch t l ng (n c, d u m , h i n c…) trong đ t, đá n t

n ho c trong môi tr ng x p nói chung, g i là lý thuy t th m Vi c nghiên c u v n đ ng c a

ch t l ng trong môi tr ng đ t, đá có ý ngh a quan tr ng trong th c t nh : khai thác n c

ng m, khai thác d u m , r a m n b ng tiêu n c, t n th t n c do th m, n c m a, n c

t i th m vào m t đ t, th m qua n n các công trình ng n n c…

c bi t trong công trình th y l i, lý thuy t th m có vai trò quan tr ng nh c n xác đ nh các

đ c tr ng c a dòng th m qua đ p đ t, qua đê quai thi công h móng, th m vào h móng,

th m d i đáy công trình bê tông, th m vòng qua vai đ p, th m vòng quanh b … Trong thi t

k công trình th y l i ph i tính toán xác đ nh các đ c tr ng c a dòng th m nh áp l c th m,

l u l ng th m, Gradient ngh a là gi i quy t xong bài toán th m, khi đó m i đ đi u ki n

Tuy v y ph ng pháp này ch s d ng đ c trong tr ng h p bài toán có s đ đ n gi n Khi

g p nh ng s đ ph c t p (đi u ki n ban đ u và đi u ki n biên ph c t p) thì cách gi i này

g p nhi u khó kh n v m t toán h c và trong nhi u tr ng h p g n nh b t c Do v y trong

th c t thi t k tính toán th m, ph ng pháp này ng d ng r t h n ch

b Ph ng pháp th y l c

K t khi công b đ nh lu t th m c b n Darcy đ n kho ng cu i th p niên 80 c a th k 20,

ph ng pháp th y l c trong lý thuy t th m phát tri n m nh và đ t đ n nh ng thành t u to

l n, đã ng d ng gi i quy t đ c nhi u bài toán th m trong công trình th y l i, khai thác

n c ng m và các bài toán th m n đ nh khác

Ph ng pháp th y l c gi i h n nghiên c u dòng th m bi n đ i ch m, th a mãn ti n đ puy, khi xem t t c các đ ng dòng có đ ng cong nh , song song v i nhau, d n đ n gradient th y l c J = const Khi mi n th m có thi t b thoát n c, c n s d ng gi thi t Cozeny, m t khác c n s đ hóa cao đ m t c t tính toán

Duy-Ph ng pháp th y l c cho l i gi i các thông s dòng th m nh d i d ng bi u th c toán đ n

gi n d tính toán ngay c đ i v i bài toán ph c t p trong th c t chính xác c a ph ng pháp th y l c đ đáp ng yêu c u k thu t và th ng thiên v an toàn, do đó ph ng pháp này đ c ph bi n và ng d ng r ng rãi nh t trong th c t

c Ph ng pháp th c nghi m

Trong lý thuy t th m, ph ng pháp th c nghi m đóng vai trò quan tr ng i u này d nh n

th y vì xu t phát t th c nghi m, Darcy đã khái quát rút ra đ nh lu t th m c b n, bên c nh

37

đó, nhi u th c nghi m đã là c s đ xây d ng lý thuy t th m Trong quá trình nghiên c u,

v i nhi u tr ng h p đi u ki n biên c a bài toán khá ph c t p, vi c tìm l i gi i b ng các

ph ng pháp lý thuy t không đ n gi n thì ph ng pháp th c nghi m l i t ra chi m u th

h n

Các hình th c thí nghi m b ng ph ng pháp th c nghi m:

- Thí nghi m trên mô hình v t lý: đây là mô hình đ c làm b ng v t li u dòng th m th c t

Gi a chúng có s t ng t v m t hình h c, v v n đ ng c a ch t l ng th m Mô hình có l p

đ t các thi t b t o ra các đi u ki n biên đ đo c t n c áp l c bên trong mô hình Hình th c

thí nghi m này có nh c đi m v k thu t là c ng k nh, khó ch t o mô hình, khó kh ng ch

đ c tính không đ ng nh t c a mô hình u đi m là có kh n ng nghiên c u tr c ti p b n

ch t c a các quá trình th m Kh n ng này cho phép ti n hành l p mô hình trong tr ng h p còn ch a rõ cách mô t toán h c c a quá trình

- Thí nghi m th m khe h p Hele-shaw: trong máng khe h p, dòng th m đ c mô hình hóa

b ng dòng ch y t ng c a ch t l ng nh t trong khe h nh h p Tuy nhiên vì khó kh n v

ph ng pháp và k thu t nên máng khe h p không đ c ph bi n r ng rãi

- L p mô hình quá trình theo ph ng pháp t ng t đi n th y đ ng: đây là m t mô

hình toán h c, là ph ng pháp mô ph ng dòng th m th c t b ng m t quá trình v t lý nào đó

khác quá trình th m mà gi a chúng có s t ng t v toán h c, đây chính là s t ng t

gi a hi n t ng chuy n đ ng c a dòng th m v i s chuy n d ng c a dòng đi n Thí nghi m này c ng có nh c đi m dó là: n u mô hình làm b ng gi y d n đi n thì các gi y có đi n tr

tiêu chu n khó có th đ m b o gi đ c t l chính xác; trên mô hình dung d ch ch t đi n

phân tuy kh c đ c h n ch c a mô hình gi y d n đi n thì m c ph i sai s trong quá trình thí

nghi m x y ra hi n t ng đi n phân Hi n nay, đ kh c ph c hi n t ng đi n phân, ng i ta

đã có s t đ ng hóa trong thí nghi m b ng các thi t b đo hi n đ i sao cho quá trình thí

nghi m di n ra nhanh chóng rút ng n đ c th i gian đo đ c Mô hình này có th ng d ng

r ng rãi cho nhi u bài toán th m khác nhau

- Ngoài ra còn r t nhi u thí nghi m th m khác đã đ c s d ng đ xác đ nh h s th m cho

t ng lo i v t li u, xác đ nh h s dung tích tr ng l c, h s thoát n c…

d Ph ng pháp v l i th m

Ph ng pháp v l i th m có th th c hi n cho môi tr ng đ ng nh t và b t đ ng h ng, tuy

nhiên vi c v l i th m ph c t p nên ít s d ng, th ng s d ng các mô hình s đ gi i quy t

đ t Mi n th m đ c chia thành các ô đa giác, có các kh i có kích th c và hình d ng khác

nhau phù h p v i các biên và tính ch t c a dòng th m T i các nút, các giá tr ch a bi t nh

c t n c s đ c tính toán Giá tr c t n c bên trong m i ph n t đ c xác đ nh b ng cách

n i suy các đi m nút

C s toán h c c a ph ng pháp ph n t h u h n ph c t p h n nhi u, các mô hình

ph n t h u h n t ra có m t s u vi t h n so v i mô hình sai phân h u h n khi các bài toán

có m t biên di chuy n, ch ng h n nh khi m c n c ng m dao đ ng Mô hình ph n t h u

h n còn có u đi m là linh ho t h n trong mô ph ng d ng hình h c c a môi tr ng th m so

v i ph ng pháp sai phân h u h n và yêu c u s nút ít h n

V i s h tr c a máy tính đi n t , ph ng pháp ph n t h u h n đã tr thành thông d ng và

là m t công c m nh đ gi i các bài toán th m khác nhau: có áp và không áp, n đ nh và

không n đ nh, ph ng và không gian SEEP/W là s n ph m ph n m m ph n t h u h n dùng đ phân tích dòng th m c a n c d i đ t, s tiêu tan áp l c n c l r ng d và bài

toán c k t Mô hình s d ng cho bài toàn th m n đ nh bão hòa đ n gi n và các bài toán

th m không n đ nh bão hòa – không bão hòa[3]

2.2.3 Các ph ng pháp tính n đ nh

2.2.3.1 Lý lu n tính toán n đ nh mái d c

tính toán n đ nh mái d c, có th dùng ph ng pháp phân tích gi i h n ho c ph ng pháp

cân b ng gi i h n

Ph ng pháp cân b ng gi i h n (CBGH) d a trên c s gi đ nh tr c m t tr t (coi kh i

tr t nh m t c th ) và phân tích tr ng thái CBGH c a các phân t đ t trên m t tr t gi

đ nh tr c M c đ n đ nh đ c đánh giá b ng t s gi a thành ph n l c ch ng tr t (do l c

ma sát và l c dính) c a đ t n u đ c huy đ ng h t so v i thành ph n l c gây tr t (do tr ng