Nghiên cứu sự thay đổi tính chất cơ lý của đất đắp sau khi hồ tích nước theo thời gian có ảnh hưởng đến sự ổn định lâu dài của đập đất miền trung Việt Nam

Nghiên cứu sự thay đổi tính chất cơ lý của đất đắp sau khi hồ tích nước theo thời gian có ảnh hưởng đến sự ổn định lâu dài của đập đất miền trung Việt Nam Nghiên cứu sự thay đổi tính chất cơ lý của đất đắp sau khi hồ tích nước theo thời gian có ảnh hưởng đến sự ổn định lâu dài của đập đất miền trung Việt Nam luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM

  

TRƯƠNG QUANG THÀNH

NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐẮP SAU KHI HỒ TÍCH NƯỚC THEO THỜI GIAN CÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH LÂU DÀI CỦA ĐẬP

ĐẤT MIỀN TRUNG VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2011

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM

ĐẤT MIỀN TRUNG VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

MÃ SỐ NGÀNH: 62 58 60 01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 GS TSKH NGUYỄN VĂN THƠ

2 PGS TS TÔ VĂN LẬN

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2011

Trang 3

LễỉI CAM ẹOAN

Toõi xin cam ủoan ủaõy laứ coõng trỡnh nghieõn cửựu cuỷa rieõng toõi Caực keỏt quaỷ nghieõn cửựu trong luaọn aựn naứy laứ trung thửùc vaứ chửa tửứng ủửụùc ai coõng boỏ Các số liệu tham khảo

đều có nguồn trích dẫn

TÁC GIẢ LUẬN ÁN

Trửụng Quang Thaứnh

Trang 4

LỜI CÁM ƠN

Hoàn thành luận án của mình, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

Các thầy hướng dẫn: GS TSKH Nguyễn Văn Thơ, PGS TS Tô Văn Lận đã

hướng dẫn tôi trong cả quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án Tiến sĩ

Các Phòng Ban lãnh đạo Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam, trường Đại học Kiến trúc TP Hồ Chí Minh đã quan tâm, động viên, tạo điều kiện thuận lợi để tôi nghiên cứu hoàn thành và bảo vệ luận án

Tập thể Bộ môn Nghiên cứu Địa kỹ thuật xây dựng thuộc Viện Khoa học Thủy

lợi Miền Nam, đặc biệt là GS.TS Trần Thị Thanh đã tạo điều kiện về Phòng thí

nghiệm và giúp đỡ tôi hoàn thành luận án

Người thân trong gia đình luôn động viên về tinh thần để tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu

Bạn bè, đồng nghiệp gần xa động viên, khích lệ

Xin chân thành cám ơn

Trang 5

MỤC LỤC

- Trang phụ bìa

- Lời cam đoan - lời cám ơn

- Các ký hiệu sử dụng trong luận án

- Bảng tương quan giữa các đơn vị dùng trong luận án với các đơn vị hệ SI

- Danh mục bảng biểu

- Danh mục hình vẽ và đồ thị

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu của luận án 2

3 Nhiệm vụ và giới hạn phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Những đóng góp mới và khả năng ứng dụng của luận án 2

6 Cơ sở tài liệu 3

7 Cấu trúc luận án 3

Chương 1: Tổng quan về đặc điểm của đất đắp đập, tình hình ổn định của đập đất và ảnh hưởng của liên kết kiến trúc đến độ bền của đất đắp đập ở khu vực nghiên cứu

1.1 Tổng quan về đặc điểm địa chất công trình trên khu vực nghiên cứu 4

1.1.1 Đặc điểm địa chất công trình 4

1.1.2 Thành phần khoáng vật một số loại đất ở vùng Tây Nguyên và Miền Trung 11

1.1.3 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 17

1.1.4 Một số loại đất thuận lợi và không thuận lợi khi dùng để đắp đập miền Trung 19 1.2 Một số tính chất đặc biệt của đất đắp tại khu vực nghiên cứu khi tiếp xúc với nước 1.2.1 Tính trương nở 20

1.2.2 Tính tan rã 21

1.2.3 Tính lún ướt 21

1.2.4 Tính co ngót 22

1.2.5 Tính xói rửa 22

1.3 Tình hình ổn định của một số đập đất trong khu vực nghiên cứu 23

1.3.1 Nguyên nhân ba lần vỡ đập Suối Trầu ở Ninh Hòa (1977, 1978, 1979) 26

1.3.2 Nguyên nhân vỡ đập Suối Hành - Cam Ranh (12-1986) 27

Trang 6

1.3.3 Nguyên nhân sự cố đập Am Chúa ở Diên Khánh - Khánh Hòa (1989, 1992) 28

đến quá trình phục hồi, phát triển liên kết kiến trúc của các nước trên thế giới

đến quá trình phục hồi và phát triển các liên kết kiến trúc của đất trong khu

vực nghiên cứu ở Việt Nam

Chương 2: Nghiên cứu đặc điểm thay đổi sức chống cắt của đất đắp do phục hồi liên kết kiến trúc theo thời gian trong quá trình ngấm nước

2.3 Phương pháp chế tạo mẫu thí nghiệm 48

nhau theo thời gian ngâm mẫu trong nước

Thuận Ninh- Bình Định

lấy ở hồ chứa nước Sông Sắt - Ninh Thuận

2.4.2.3 Đất sườn - tàn tích trên nền đá Bazan cổ tại đập DakR’tih - Daklak 60

chặt (K) theo thời gian ngâm mẫu đất trong nước

Trang 7

Chương 3: Nghiên cứu sự thay đổi tính thấm nước và trương nở của đất đắp do phục hồi liên kết kiến trúc theo thời gian trong quá trình ngấm nước

Mở đầu

đất đắp theo thời gian trong quá trình ngấm nước

3.1.2.1 Đất tàn tích có nguồn gốc Granite ở hồ chứa nước Thuận Ninh- Bình Định 69 3.1.2.2 Đất bồi tích nguồn gốc (sét – cát) bột kết ở hồ Sông Sắt-Ninh Thuận 71 3.1.2.3 Đất sườn - tàn tích trên nền đá Bazan cổ ở hồ thủy điện DakR’tih- Daklak 73

chặt (K) theo thời gian ngâm mẫu đất trong nước

kiến trúc của đất đắp theo thời gian trong quá trình ngâm nước

loại đất thí nghiệm

Chương 4: Nghiên cứu so sánh sự biến đổi sức chống cắt, hệ số thấm nước, hệ số trương nở của các mẫu đất chế bị (không ngâm nước) có cùng độ chặt - độ ẩm với mẫu đất trong ống được ngâm nước theo thời gian

Trang 8

4.2.3 Tính thấm nước 98

Chương 5: Khảo sát nghiên cứu sự thay đổi sức chống cắt, hệ số thấm nước, hệ số trương nở của đất đắp trong một số đập thực tế sau nhiều năm khai thác ở miền Trung và phân tích hệ số ổn định của đập do phục hồi liên kết kiến trúc của đất

ngâm nước theo thời gian với kết quả thí nghiệm của đất đắp ở lõi đập

Thuận Ninh - Bình Định sau 10 năm xây dựng

5.1.1 Sự thay đổi sức chống cắt, hệ số trương nở, hệ số thấm - đất hồ Thuận Ninh 103 được chế bị trong ống có hệ số đầm nén (K) khác nhau ngâm nước theo thời gian

5.2 Khảo sát sự thay đổi sức chống cắt và hệ số thầm nước của đất đắp trong đập 114

hồ chứa nước Láng Nhớt - Diên Khánh - Khánh Hòa sau 15 năm khai thác

5.2.1 Sự thay đổi sức chống cắt (φ,C) của đất trong thân đập sau 15 năm khai 115 thác so với đất mới đắp ban đầu (đất chế bị)

thác so với đất mới đắp ban đầu (đất chế bị)

5.3 Ứng dụng phần mềm Geo-slope để khảo sát sự thay đổi hệ số ổn định của đập 120 Thuận Ninh-Bình Định do sự phục hồi liên kết kiến trúc trong đất theo thời gian

- Bình Định theo thời gian do sự phục hồi các liên kết kiến trúc trong đất

Những công trình khoa học đã công bố có liên quan đến luận án

Tài liệu tham khảo

Phần phụ lục

Trang 9

CÁC Kí HIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN

bằng độ ẩm tối ưu

ngâm trong nước

theo thời gian

Trang 10

n Không thứ nguyên Độ rỗng mẫu đất

bằng mô men

nước với thời gian t (tháng)

nước mẫu đất

Trang 11

Wtn % Độ ẩm tự nhiên của đất ở bãi vật liệu

phương ngang

Trang 12

 m Chiều dài đáy mặt trượt

nằm ngang

ngâm nước theo thời gian t

độ ẩm bằng độ ẩm tối ưu

nghiệm

Trang 13

TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC ĐƠN VỊ DÙNG TRONG LUẬN ÁN VỚI CÁC

ĐƠN VỊ HỆ SI

Tên gọi các

Tải trọng

phân bố bề

mặt và các

ứng suất (sức

chống cắt)

Kilogam – lực trên centimét vuông

Tấn – lực trên mét vuông

Tấn – lực trên mét khối

Trang 14

DANH MỤC HèNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

STT Ký hiệu hình vẽ

hoặc đồ thị Nội dung hình vẽ hoặc đồ thị

Tỉnh Bình Định

Ninh Thuận

đất nguyên dạng ở khu bảo tồn lịch sử Trung Quốc

cắt trong bốn trường hợp thí nghiệm với đất nguyên dạng ở khu bảo tồn lịch sử Trung Quốc

nguyên dạng với đất lấy ở khu bảo tồn lịch sử Trung Quốc

có cấu trúc nhân tạo theo thời gian bảo quan mẫu trong bình giữ ẩm trước khi thí nghiệm

trúc nhân tạo theo thời gian bảo quan mẫu trong bình giữ ẩm trước khi thí nghiệm

có cấu trúc nhân tạo theo thời gian bảo quan mẫu trong bình giữ ẩm trước khi thí nghiệm

và ngâm vào bể chứa ngập nước

Thuận Ninh - Bình Định (K=0,92)

Trang 15

13 Hình: 2-3b Quan hệ giữa Cut , φut theo thời gian ngâm mẫu đất

Thuận Ninh - Bình Định (K=0,92) với t> 2 tháng

Ninh - Bình Định với hệ số đầm chặt (K) khác nhau

Sông Sắt - Ninh Thuận (K=0,92) với t> 2 tháng

Ninh Thuận với hệ số đầm chặt (K) khác nhau

Trang 16

28 Hình: 2-9a Quan hệ giữa Cut , φut theo thời gian ngâm mẫu đất

Bazan ở hồ thủy điện DakR’tih (K=0,92)

Bazan ở hồ thủy điện DakR’tih (K=0,98)

Bazan ở hồ thủy điện DakR’tih (K=0,92) với t> 2 tháng

Bazan ở hồ thủy điện DakR’tih (K=0,98) với t> 2 tháng

hồ thủy điện DakR’tih với hệ số đầm chặt (K) khác nhau

nghiên cứu theo thời gian ngâm mẫu (các mẫu đất đều

có hệ số đầm chặt K=0,92)

theo thời gian ngâm mẫu (các mẫu đất đều có hệ số

đầm chặt K=0,92)

nghiệm thấm

đất hồ Thuận Ninh - Bình Định (hệ số đầm chặt K= 0,92, K=0,95, K=0,98)

mẫu đất hồ Thuận Ninh - Bình Định (hệ số đầm chặt K= 0,92, K=0,95, K=0,98)

đất hồ Sông Sắt - Ninh Thuận (hệ số đầm chặt K= 0,92, K=0,95, K=0,98)

Trang 17

40 Hình: 3-5 Mức độ giảm hệ số thấm (ηKt) (%) theo thời gian ngâm

mẫu đất hồ Sông Sắt - Ninh Thuận (hệ số đầm chặt K= 0,92, K=0,95, K=0,98)

đất hồ DakR’Tih - Daklak (hệ số đầm chặt K= 0,92, K=0,98)

mẫu đất hồ DakR’Tih - Daklak (hệ số đầm chặt K= 0,92, K=0,98)

cứu theo thời gian ngâm mẫu (các mẫu đất đều có hệ số

nghiệm trương nở

mẫu đất chế bị ứng với độ ẩm tốt nhất với hệ số đầm chặt (K) khác nhau của đất Thuận Ninh - Bình Định

ngâm mẫu theo từng giai đoạn thí nghiệm của mẫu đất chế bị ứng với độ ẩm tốt nhất với hệ số đầm chặt (K) khác nhau của đất Thuận Ninh - Bình Định

mẫu (tháng) đất Thuận Ninh - Bình Định có hệ số đầm chặt (K) khác nhau

ngâm mẫu theo từng giai đoạn thí nghiệm của mẫu đất chế bị ứng với độ ẩm tốt nhất với hệ số đầm chặt (K) khác nhau của đất Sông Sắt - Ninh Thuận

Trang 18

51 Hình: 3-16 Mức độ giảm hệ số trương nở (ηRN) theo thời gian ngâm

mẫu (tháng) đất Sông Sắt - Ninh Thuận có hệ số đầm chặt (K) khác nhau

hợp thí nghiệm mẫu đất không và có ngâm trong nước

2 trường hợp thí nghiệm mẫu đất không ngâm và có ngâm trong nước

với 2 trường hợp thí nghiệm mẫu đất không ngâm và có ngâm trong nước

trường hợp thí nghiệm mẫu đất không ngâm và có ngâm trong nước

năm khai thác

đập hồ Thuận Ninh - Bình Định sau 10 năm xây dựng

đất chế bị lại cùng dung trọng - độ ẩm theo độ sâu của

đất trong lõi đập Thuận Ninh - Bình Định sau 10 năm xây dựng

đất đập Thuận Ninh - Bình Định

Trang 19

63 Hình: 5-5 Sự thay đổi hệ số trương nở (RN) theo dung trọng khô

của đất đập Thuận Ninh - Bình Định

đất đập Láng Nhớt - Khánh Hòa

của đất đập Láng Nhớt - Khánh Hòa

Ninh theo số liệu quan trắc thực tế hiện trường để tính

ổn định mái dốc

đất hạ lưu

cho mái đất hạ lưu

trình phục hồi liên kết kiến trúc đã kết thúc - Tính cho mái đất hạ lưu

đến ảnh hưởng đồng thời của sự phục hồi liên kết kiến trúc và quá trình cố kết của đất- Tính cho mái đất hạ lưu

Trang 20

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Pleixtoxen ở đồng bằng của một số tỉnh Miền Trung

Sự thay đổi (φ,C) của đất hồ Thuận Ninh - Bình Định có hệ

độ ẩm sau khi ngâm mẫu trong nước t= 2 tháng

Sự thay đổi góc ma sát trong φ và lực dính C của đất hồ Thuận Ninh - Bình Định có hệ số đầm chặt (K) khác nhau theo thời gian ngâm mẫu trong nước với t> 2 tháng

Sự thay đổi (φ,C) của đất hồ Sông Sắt - Ninh Thuận có hệ số

ẩm sau khi ngâm mẫu trong nước t= 2 tháng

Sự thay đổi (φ,C) của đất hồ Sông Sắt - Ninh Thuận có hệ số

đầm chặt (K) khác nhau theo thời gian ngâm mẫu trong nước với t> 2 tháng

Sự thay đổi (φ,C) của đất hồ DakR’Tih - Daklak có hệ số

ẩm sau khi ngâm mẫu trong nước t= 2 tháng

Sự thay đổi góc ma sát trong φ và lực dính C của đất hồ DakR’Tih - Daklak có hệ số đầm chặt (K) khác nhau theo thời gian ngâm mẫu trong nước với t> 2 tháng

Trang 21

17 Bảng: 2-5

So sánh sự phục hồi các thông số chống cắt của ba loại đất nghiên cứu có cùng hệ số đầm chặt (K=0,98) sau thời gian ngâm mẫu trong nước 18 tháng

Bình Định có hệ số đầm chặt (K) khác nhau theo thời gian ngâm mẫu trong nước

Thuận có hệ số đầm chặt (K) khác nhau theo thời gian ngâm mẫu trong nước

Daklak có hệ số đầm chặt (K) khác nhau theo thời gian ngâm mẫu trong nước

Định theo thời gian ngâm mẫu trong nước

Ninh - Bình Định có hệ số đầm chặt (K) khác nhau theo thời gian ngâm mẫu trong nước

Thuận theo thời gian ngâm mẫu trong nước

Sắt - Ninh Thuận có hệ số đầm chặt (K) khác nhau theo thời gian ngâm mẫu trong nước

DakR’Tih - Daklak theo thời gian ngâm mẫu trong nước

Trang 22

32 Bảng: 4-2 Giá trị lực dính C(kG/cm2) và mức độ tăng giảm ηc (%)

ở đập Thuận Ninh - Bình Định chế bị với hệ số đầm chặt (K) khác nhau trong ống mẫu ngâm nước theo thời gian

Thuận Ninh - Bình Định sau khi đắp 10 năm

nguyên dạng lấy theo độ sâu trong lõi đập Thuận Ninh- Bình Định sau 10 năm xây dựng

Thuận Ninh- Bình Định sau 10 năm khai thác

thay đổi của mẫu đất nguyên dạng lấy theo độ sâu trong lõi

đập Thuận Ninh- Bình Định sau 10 năm xây dựng

ở thân đập Láng Nhớt - Khánh Hòa sau 15 năm khai thác

với đất lấy ở mỏ vật liệu đắp đập Láng Nhớt - Khánh Hòa

thân đập Láng Nhớt - Khánh Hòa sau 15 năm khai thác

mỏ vật liệu đắp đập Láng Nhớt - Khánh Hòa

hồi liên kết kiến trúc của đất theo thời gian

Trang 23

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đập đất và hồ chứa nước là loại hình công trình thủy lợi được xây dựng nhiều tại các tỉnh Miền Trung và Tây nguyên Việt Nam, nhằm cung cấp nước tưới phục vụ sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, phát điện và nhiều ngành kinh tế khác Vật liệu dùng để đắp đập chủ yếu là loại đất tại chỗ gồm các loại như bồi tích, tàn tích, sườn tàn tích có nguồn gốc hình thành khác nhau từ đá Bazan cát kết, bột kết, sét kết granite tính năng xây dựng của các loại đất này không giống nhau và còn có những tính chất đặc biệt khi tiếp xúc với nước như trương nở, tan rã, xói rửa, lún ướt nhất định sẽ có ảnh hưởng đến sự ổn định của đập đất

Đất trong thân đập, sau khi đầm nén xong thường đạt được các chỉ tiêu vật lý

và cơ học như thiết kế phục vụ thi công, và trong điều kiện như vậy thì khối đất đắp chỉ đạt độ bão hòa G= (0,7ữ0,8) và có sức chống cắt khá cao Khi hồ tích nước, khối

đất đắp dần dần ngấm nước và độ bão hòa khối đất được nâng cao Theo kết quả nghiên cứu [38] sức chống cắt của đất bị giảm nhỏ Do vậy khi tính toán ổn định của

đập đất người ta sử dụng sức chống cắt của mẫu chế bị trong điều kiện bão hòa nước Trong quá trình khai thác hồ chứa theo thời gian, đất tự cố kết do áp lực cột đất bên trên và các liên kết kiến trúc trong đất đắp được phục hồi Điều kiện đó làm cho độ bền của đất thay đổi dẫn đến sự thay đổi một số tính chất khác như tính thấm nước, tính trương nở Việc nghiên cứu vấn đề này có ý nghĩa thiết thực đến việc phân tích

ổn định của đập đất theo thời gian, đồng thời có luận cứ xem xét để sửa chữa nâng cấp đập khi cần thiết Đối với đất loại sét thường dùng đắp đập ở khu vực miền Trung

đã có tài liệu nghiên cứu sự thay đổi tính chất cơ lý của đất đắp trong thân đập do tác dụng đồng thời của quá trình cố kết và phục hồi các liên kết kiến trúc của đất [41],[52] nhưng riêng về sự phục hồi các liên kết kiến trúc của đất đắp trong quá trình ngấm nước ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của đất đắp chưa được nghiên cứu đầy đủ

Do vậy đề tài luận án được lựa chọn là “Nghiên cứu sự thay đổi tính chất cơ

lý của đất đắp sau khi hồ tích nước theo thời gian có ảnh hưởng lâu dài đến sự

ổn định của đập đất ở khu vực Miền Trung Việt Nam” nhằm để góp phần nâng

cao hiệu quả đầu tư xây dựng các công trình hồ chứa cũng như trong công tác thiết kế, nâng cấp, tu sửa đập đất nhằm tăng dung tích hồ chứa khi cần thiết

Trang 24

2 Mục tiêu của luận án

Trung theo thời gian do sự phục hồi các liên kết kiến trúc của đất đắp khi tiếp xúc với nước, để từ đó có cơ sở phân tích ổn định của đập đất theo thời gian nhằm đánh giá khả năng sử dụng các loại đất trong khu vực nghiên cứu để đắp đập và nâng cao hiệu quả đầu tư xây dựng các công trình hồ chứa nước

3 Nhiệm vụ và giới hạn phạm vi nghiên cứu

Thí nghiệm nghiên cứu sự biến đổi lực dính (C), góc ma sát trong (φ) hệ số

ở miền Trung được chế bị với hệ số đầm chặt khác nhau theo thời gian ngâm mẫu trong nước

Thí nghiệm nghiên cứu so sánh sự biến đổi sức chống cắt (C, φ), hệ số thấm

độ chặt - độ ẩm với mẫu đất trong ống được ngâm nước theo thời gian

Khảo sát nghiên cứu sự thay đổi sức chống cắt, hệ số thấm nước, hệ số trương

nở của đất đắp trong một số đập thực tế sau nhiều năm khai thác ở miền Trung do tác dụng đồng thời của quá trình cố kết và phục hồi liên kết kiến trúc

4 Phương pháp nghiên cứu

Để nghiên cứu đề tài, tác giả chọn phương pháp nghiên cứu là:

Nghiên cứu lý thuyết: Tổng quan các kết quả nghiên cứu của những tác giả

trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài, trên cơ sở đó lựa chọn vấn đề tiếp tục nghiên cứu

Nghiên cứu thực nghiệm: Tiến hành thực hiện các thí nghiệm chuyên môn ở

trong phòng thí nghiệm Nghiên cứu, tổng hợp các kết quả khảo sát thực nghiệm ngoài hiện trường tại các công trình thực tế trong khu vực nghiên cứu

Tham gia các hội thảo khoa học, viết báo thông tin kết quả nghiên cứu trên các tạp chí khoa học

5 Những đóng góp mới và khả năng ứng dụng của luận án

Luận án nghiên cứu về đất thường dùng để đắp đập ở khu vực miền Trung với các tính chất cơ lý đặc biệt Kết quả nghiên cứu đề tài với nội dung chính trình bày

Trang 25

trong chương 2, 3 , 4, 5 sẽ đóng góp vào lý luận và thực tiễn trong công tác thiết kế, thi công, sửa chữa nâng cấp đập đất và khả năng sử dụng các loại đất không trương nở

và trương nở để đắp đập trong điều kiện các tỉnh miền Trung

6 Cơ sở tài liệu

Luận án sử dụng các bài báo, báo cáo khoa học, tài liệu thí nghiệm, báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học, sách phát hành liên quan của các tác giả trong và ngoài nước, các kết quả thí nghiệm chuyên sâu do Nghiên cứu sinh thực hiện

7 Cấu trúc luận án

Cấu trúc luận án gồm:

 Thuyết minh nội dung nghiên cứu

 Phụ lục các kết quả thí nghiệm Luận án gồm tập thuyết minh kết quả nghiên cứu và phụ lục luận án Tập thuyết minh gồm 140 trang, phần phụ lục 65 trang, với 75 hình vẽ, 46 bảng biểu và 70

Chương 1: Tổng quan về đặc điểm của đất đắp đập, tình hình ổn định của đập

đất và ảnh hưởng liên kết kiến trúc đến độ bền của đất đắp đập ở khu vực nghiên cứu

hồi liên kết kiến trúc theo thời gian trong quá trình ngấm nước

Chương 3: Nghiên cứu sự thay đổi tính thấm nước và trương nở của đất đắp do phục hồi liên kết kiến trúc theo thời gian trong quá trình ngấm nước

Chương 4: Nghiên cứu so sánh sự biến đổi sức chống cắt, hệ số thấm nước, hệ

số trương nở của các mẫu đất chế bị (không ngâm nước) có cùng độ chặt - độ ẩm với mẫu đất trong ống được ngâm nước theo thời gian

Chương 5: Khảo sát nghiên cứu sự thay đổi sức chống cắt, hệ số thấm nước, hệ

số trương nở của đất đắp trong một số đập thực tế sau nhiều năm khai thác ở Miền Trung và phân tích hệ số ổn định của đập do phục hồi liên kết kiến trúc của đất

Kết luận và đề nghị

Tài liệu tham khảo

Trang 26

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐẤT ĐẮP ĐẬP, TèNH HèNH ỔN ĐỊNH CỦA ĐẬP ĐẤT VÀ ẢNH HƯỞNG LIấN KẾT KIẾN TRÚC ĐẾN

ĐỘ BỀN CỦA ĐẤT ĐẮP ĐẬP Ở KHU VỰC NGHIấN CỨU

1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CễNG TRèNH TRấN KHU VỰC NGHIấN CỨU

Khu vực dải đất miền Trung Việt Nam dài và hẹp, có đặc điểm địa hình là sườn đông dốc đứng, sườn tây thoải dần sang phía Lào và Campuchia Đặc điểm khí hậu và lượng mưa thay đổi nhiều trong năm; vào mùa mưa thì lượng mưa rất lớn, ngược lại vào mùa khô lượng mưa khá nhỏ Hơn nữa do địa hình có độ dốc lớn dẫn đến thời gian lũ tập trung nhanh Vì vậy miền Trung có nhiều hồ chứa nước được thiết kế để đáp ứng cho việc sản xuất nông nghiệp Theo thống kê của ngành thủy lợi [19] số hồ chứa ở miền Trung chiếm gần 80% so với cả nước

Khi chọn địa điểm để đắp đất làm đập hồ chứa cần phải nghiên cứu, khảo sát các yếu tố địa hình, địa chất công trình và địa chất thủy văn tại khu vực đó Nguồn vật liệu đất đắp đập cần phải được xem xét đến từng loại đất khác nhau trong khu vực nghiên cứu Tất cả các vấn đề nêu trên nhằm mục đích đảm bảo sự ổn định lâu dài cho công trình hồ chứa

1.1.1 Đặc điểm địa chất công trình

Dãy Trường Sơn chạy dài từ thượng nguồn sông Cả đến miền Đông Nam Bộ, xét về mặt địa hình, lịch sử hình thành, cấu trúc địa chất, Trường Sơn không phải là đơn vị đồng nhất Các nhà địa lý đã phân ít nhất thành hai phần khác nhau: từ đèo Hải Vân trở ra là Trường Sơn Bắc, và từ đèo Hải Vân trở vào là Trường Sơn Nam Trường Sơn Nam cũng không phải là một dãy núi mà là một hệ thống núi, cao nguyên, với thung lũng và đồng bằng xen kẹp giữa các núi Nhìn chung Trường Sơn có vách dốc

về phía đông và ngược lại, thoải dần về phía Tây Đường gờ núi có hình cánh cung, phần lồi quay về phía Đông ôm lấy các cao nguyên và đồng bằng phía Tây Có thể lấy sông Ba làm ranh giới chia Trường Sơn Nam làm hai phần: phía Bắc cao hơn gọi

là khối Kontum, phía Nam thấp hơn gọi là khối núi cực Nam Trung Bộ Nét nổi bậc của địa hình khu nghiên cứu là tính phân bậc rỏ ràng, các bậc cao nằm về phía Đông,

Trang 27

các bậc thấp hơn về phía Tây Mạng sông suối tương đối phát triển, quá trình xâm thực sâu đang diễn ra mạnh mẽ

Dựa theo tư liệu khoa học và những kết quả nghiên cứu đã được công bố [26] [31], có thể chia khu vực miền Trung thành sáu vùng địa chất căn cứ theo tính chất cơ

lý, chiều dày lớp phủ phong hóa trên đá gốc, đặc điểm địa tầng thạch học như sau:

Vùng I - Các trầm tích sông cổ và trẻ - aQ

Đất vùng này thường tập trung ở các thung lũng sông lớn, sông nhỏ trong toàn khu vực miền Trung (sông Pô cô, sông Pa…) Các trầm tích sông hiện đại phân bố ở lòng sông và bãi bồi, núi chung chúng chưa được cố kết tự nhiên tốt Các lớp đất được tìm thấy ở đây là bùn sét, bùn sét pha, cát ở trạng thái xốp rời

Cột địa tầng tổng quát và một số chỉ tiêu cơ học, vật lý thể hiện như sau:

Vùng II - Sườn tàn tích - edQ và tàn tích - eQ trên đá Bazan trẻ - QII-IV

Đất vùng này thường tập trung ở Long Khánh, Khánh Hòa… chiều dày lớp sườn tàn tích và tàn tích rất mỏng (khoảng từ 1m ữ 5m) và thường lẫn tảng phong hóa sót bên trong Do phong hóa muộn chưa đủ thời gian để đá biến triệt để thành đất nên lớp phủ này thường là sét pha lẫn dăm đá gốc, độ cứng chắc không đều Bên dưới lớp phủ này là lớp Bazan độ rỗng và chiều dày lớp phân bố không theo qui luật

Teõn ủaỏt : Buứn seựt, buứn aự seựt ;  w = (1,4  1,7) T/m3 ;

Trang 28

Vùng III - Sườn tàn tích - edQ và tàn tích - eQ trên đá phún trào (đaxit, Andezit, Riolit - J3-KI)

Đất vùng này phân bố rải rác, phổ biến nhưng gián đoạn khắp nơi trên khu vực nghiên cứu, chiều dày lớp phong hóa này không dày (khoảng từ 1m ữ 5m) nên thường không sử dụng và ít được nghiên cứu

Vựng IV – Sườn tàn tớch – edQ và tàn tớch – eQ trờn đỏ Bazan coồ - N 2 -Q I

Đất vựng này thường tập trung ở cỏc tĩnh Tõy nguyờn và vựng giỏp ranh cỏc tĩnh Daklak, Gia lai Chiều dày lớp sườn tớch, tàn tớch khỏ lớn (10m

ữ30m) tựy thuộc vị trớ địa lý, địa hỡnh Phần đỏ gốc thường là Bazan đặc sớt cú xen lẫn ớt Bazan lỗ rỗng Loại tàn tích, sườn tàn tích trên đá Bazan cổ được sử dụng làm vật liệu đắp đập ở nhiều công trình thực tế

Teõn ủaỏt : seựt, aự seựt, aự caựt ;  w = (1,68  1,73) T/m3 ; I L  0 ;

Trang 29

Vùng V - Sườn tàn tích - edQ và tàn tích - eQ trên đá xâm nhập

Đất vùng này phân bố rộng rãi và khá liên tục trong khu vực nghiên cứu Chiều dày lớp phong hóa dày nên được nghiên cứu kỹ Đây là nguồn vật liệu chính được chọn để đắp đập ở khu vực nghiên cứu

Teõn ủaỏt : seựt, aự seựt maứu naõu ủoỷ laón khoaỷng 5% saùn soỷi ;

Trang 30

Vùng VI - Sườn tàn tích - edQ và tàn tích - eQ trên đá lục nguyên sét bột kết,

Đất vùng này phân bố rộng rãi và khá liên tục trong khu vực nghiên cứu Chiều dày lớp phong hóa dày nên được nghiên cứu kỹ Đây là nguồn vật liệu chính được chọn để đắp đập ở khu vực nghiên cứu Đặc điểm của tầng phong hóa này là nếu được phân bố trên vùng đồi thoải thì lớp trên mặt - edQ có lẫn nhiều dăm laterite, nếu được phân bố trên vùng sườn dốc thì hàm lượng laterite không đáng kể

Cột địa tầng tổng quát và chỉ tiêu cơ học, vật lý thể hiện như sau:

Dựa theo tài liệu khảo sát các bãi vật liệu và nền các công trình thủy

điện, hồ chứa nước trong khu vực nghiên cứu [26] tổng kết giới thiệu giá trị trung bình các đặc trưng vật lý và cơ học của các loại đất có cấu trúc tự nhiên thể hiện trên bảng 1-1

Teõn ủaỏt : seựt laón (3070)% soỷi saùn laterite ;

Trang 31

Bảng 1-1 : Trị trung bình các chỉ tiêu cơ lý của các loại đất có cấu trúc tự nhiên [26]

Thanh hệ địa chất đỏ gốc Đầm lầy Aluvi Đất trên nền Bazan cổ Đá trên nền đá trầm

tích lục nguyên

Lớp đất, tờn loại đất

Bùn sét, bùn sét pha ehQ

Đất sét, sét pha bậc I,II aQ

Lớp 1 sét màu nâu đỏ

Lớp 2 sét màu loang

lổ chứa vón kết

Lớp 3 sét màu nâu vàng, phớt tím gan gà

Lớp 1 sét màu nâu đỏ chứa

15 - 50%

vón kết laterit

Lớp 2 sét loang

lổ chứa 20- 25%

vón kết Laterit

Lớp 3 sét màu nâu vàng, chứa ít dăm sạn

<0,005

20,0 35,0 45,0

5,0 35,0 30,0 30,0

5,0 23,0 30,0 42,0

20,0 25,0 25,0 30,0

3,0 33,0 33,0

31

35,0 27,0 13,0 25,0

20,0 21,0 21,0 28,0

3,0 30,0 30,0 37,0

nhiờn

φ

c

3,3 0,06

21 0,3

20 0,3

22 0,4

21 0,4

25 0,45

23 0,5

21 0,5

19 0,2

18 0,25

19 0,3

23 0,35

21 0,4

19 0,4

Trang 32

Bảng 1-1 : Trị trung b×nh c¸c chỉ tiªu cơ lý của c¸c loại đất cã cấu tróc tự nhiªn

Lớp đất, tên loại đất

Lớp 1: sÐt màu n©u

đỏ chứa 5-10%

vãn kết laterite

Lớp 2:

sét màu loang lổ, xám sáng lẫn 10%

dăm sạn

Lớp 2: sÐt màu loang

lổ Ýt vãn kết

Lớp 1:

sÐt, sÐt pha màu x¸m vàng,

n©u đỏ

Lớp 2: sÐt pha màu loang lổ lẫn Ýt dăm

<0,005

6,0 12,0 50,0 32,0

8,0 8,0 41,0 39,0

2,0 26,0 24,0 38,0

8,0 27,0 33,0 22,0

1,0 39,0 21,0 39,0

3,0 34,0 35,0 28,0

φ

c

23 0,53

24 0,53

27 0,6

23 0,7

27 0,42

25 0,41

21 0,34

21 0,42

20 0,47

24 0,31

22 0,30

Hệ số thấm cm/s 1.10-4 1.10-4 1.10-4 1.10-4 1.10-4 1.10-4

Trang 33

“ Địa chất c«ng tr×nh l·nh thổ T©y Nguyªn, tuyển tập T©y Nguyªn - Çc điều kiện tự nhiªn và tài nguyªn thiªn nhiªn, 1985” đ· thu thập, chỉnh lý çc số liệu về thành phần kho¸ng vật của đất thuộc nhiều hệ địa chất, nguồn gốc ph¸t triển trªn çc loại đ¸ gèc kh¸c nhau trong mỗi tỉnh, được tr×nh bày ë bảng 1-2

(đ¸ gốc)

Thành phần kho¸ng vật (theo thứ tự giảm dần của

lượng chứa ở trong đất)

Gia Lai

Kon Tum

Daklak

Phun trào acid Phun trào Bazan

Trầm tÝch lục nguyªn

hydromica-vecmiculite Hydrogotite, kaolinite, gibsite, bơmite Gibsite, bơmite, kaolinite, hydrogotite, gơtit, hematite

Kaolinite, hydrogotite, gibsite Kaolinite, hydromica, montmorillonite, vecmiculite, hydrogotite

Kaolinite, montmorillonite, hydromica hổn hợp hydromica-vecmiculite

Trang 34

Đối với mét sè lo¹i vật liệu đất thường dïng đắp đập ở Nam Trung Bộ, trong tài liệu [31], [38] cã giới thiệu kết quả thÝ nghiệm về thành phần kho¸ng vật của một

số mẫu đất ở Kh¸nh Hßa vµ B×nh Thuận, ®îc tr×nh bµy ë bảng 1-3

Bảng 1-3: Thành phần kho¸ng vật của một số mẫu đất ở Kh¸nh Hßa, B×nh Thuận [38]

Mẫu đất ở

c«ng tr×nh

Thành phần kho¸ng vật sÐt

Hàm lượng (% theo trọng lượng)

Thành phần kho¸ng vật kh¸c

Hàm lượng (% theo trọng lượng)

11÷15 18÷22

Ít 14÷16

Thạch anh Felspat Gơtit

26÷30 12÷16

20÷24 18÷22

Ít 8÷12

26÷30 10÷14

16÷23 18÷20 5÷7 14÷16

Thạch anh Felspat

28÷32 5÷8

23÷26 16÷30 5÷8 8÷12

Thạch anh Felspat

27÷30 7÷10

Cà Gi©y-B·i C

( Bồi tÝch gốc

c¸t bột kết )

Hydromica Kaolinite Clorite Monmorillonite

20÷24 17÷20 5÷8 8÷12

27÷30 7÷10

11÷15 16÷20 5÷8 25÷30

20÷25 15÷18

20÷24 20÷24 5÷8 8÷10

27÷30 5÷7

Ít

Trang 35

Bảng 1-3: Thành phần khoáng vật của một số mẫu đất ở Khánh Hòa, Bình Thuận

(tiếp theo) [38]

Mẫu đất ở

công trình

Thành phần khoáng vật sét

Hàm lượng ( % theo trọng lượng)

Thành phần khoáng vật khác

Hàm lượng ( % theo trọng lượng) Sông Quao

( Bồi tích gốc

granite )

Hydromica Kaolinite Clorite Monmorillonite

18ữ22 18ữ22 5ữ7 8ữ12

30ữ34 8ữ12

18ữ22 18ữ22 5ữ7 10ữ15

30ữ34 7ữ10

Ít

Kết quả phân tích thành phần khoáng vật của các loại đất sét ở Tây Nguyên, Nam Trung Bộ ghi ở bảng 1-2 và 1-3 cho thấy rằng: Khoáng vật monmorillionte - loại khoáng vật sét có đặc điểm trương nở mạnh - không xuất hiện trong đất Bazan, nhưng có mặt trong đất bồi tích, hồ tích và các loại tàn tích, sườn tàn tích có nguồn gốc từ bột kết, cát kết

Đất Bazan có thể xếp vào loại đất không trương nở hoặc trương nở không đáng

kể Các loại đất tàn tích, sườn tàn tích trên nền đá gốc bột kết, cát kết, granite, trầm tích Aluvi với cấu trúc tự nhiên có mức độ trương nở từ yếu đến trung bình

Trầm tích loại sét Pleixtoxen rất phổ biến trên lãnh thỗ đồng bằng Việt Nam nói chung và đồng bằng Miền Trung nói riêng Theo tài liệu [42] phân chia Pleixtoxen thành ba phân vị: Pleixtoxen dưới, Pleixtoxen giữa và Pleixtoxen trên Trong quan hệ địa tầng , đất sét Pleixtoxen thường là thành phần chủ yếu của trầm tích hạt mịn Bằng phương pháp phân tích nhiệt (DTA) và Rơnghen (XRD) của các mẫu đất đã phát hiện thấy trong thành phần khoáng vật của đất loại sét đồng bằng Việt Nam gồm hydromica, kaolinite, hổn hợp hydromica – monmorilonite hoặc monmorilonite đóng vai trò chủ yếu Tham gia vào tập hợp khoáng vật còn có một lượng nhỏ clorit, gơtit, thạch anh Sự tồn tại của hai loại khoáng vật đó gần như tuân theo qui luật:”càng tiến ra biển vai trò của kaolinite càng giảm dần và nhường chỗ cho

Trang 36

Theo tài liệu [42] thì dung lượng cation trao đổi của đất loại sét Pleixtoxen ở một số đồng bằng Miền Trung được thể hiện trên bảng 1-4, thành phần hóa học (chủ yếu là nhóm đất mềm dính) được thể hiện trên bảng 1-5, và một số chỉ tiêu cơ lý của

đất được thể hiện trên bảng 1-6

Bảng 1-4: Dung lượng cation trao đổi của đất sét Pleixtoxen [42]

Nghệ Tĩnh

Đà Nẵng Quảng Nam

Quảng Ngãi Bình Định

20,39

8,37 8,73 0,29 1,34

24,71

11,45 10,07 0,35 1,73

Bảng 1-5: Thành phần hóa học của đất sét trầm tích Pleixtoxen (%) [42]

6,04

Trang 37

Bảng 1-6: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của đất loại sét của trầm tích Pleixtoxen ở đồng

bằng của một số tỉnh Miền Trung [42]

1,98 1,56 2,72 0,74 98,01 42,66 22,52 20,14 0,27

17 0,57 0,02

1,98 1,62 2,70 0,66 91,24 30,66 18,50 12,16 0,31

21 0,32 0,015

1,99 1,58 2,72 0,72 97,60 42,09 22,89 20,20 0,20

18 0,52

2,00 1,64 2,70 0,65 90,38 30,88 18,64 12,24 0,24

22 0,30

-

Trang 38

Bảng 1-6: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của đất loại sét của trầm tích Pleixtoxen ở đồng

bằng của một số tỉnh Miền Trung (tiếp theo) [42]

lỗ

Sét pha cát

2,00 1,65 2,70 0,64 88,17 30,59 18,29 12,3 0,20

23 0,31 0,014

1,97 1,59 2,72 0,69 94,5 42,01 21,68 20,33 0,11

19 0,65 0,017

1,99 1,65 2,70 0,64 84,02 29,66 18,62 11,04 0,14

23 0,31 0,014

84

Trang 39

1.1.2 Đặc điểm khÝ hậu, thủy văn

Một đặc điểm quan trọng của khÝ hậu miền Trung là mïa mưa vµ mïa kh« kh«ng cïng lóc với mïa mưa và kh« của hai miÒn khÝ hậu phÝa Bắc và phÝa Nam Mïa hÌ, trong khi cả nước cã lượng mưa lớn nhất, th× miền khÝ hậu này lại đang ở thời kỳ kh« nhất trong n¨m

Đặc điểm khÝ hậu Miền Trung cã thể chia làm ba vïng:

những thời kỳ kh« nãng Về mïa đ«ng, do h×nh thÓ vïng này chạy dọc bờ biển Đ«ng theo hướng T©y Bắc – Đ«ng Nam, đãn trực diện với hướng giã mïa chủ đạo thổi trong mïa này là giã mïa Đ«ng Bắc lại bị hệ d·y nói Trường Sơn tương đối cao ở phÝa T©y (d·y Phong Nha - Kẻ Bàng) và phÝa Nam (tại đÌo Hải V©n trªn d·y Bạch M·) chắn ở cuối hướng giã mïa Đ«ng Bắc Nªn v× vậy vïng này vẫn bị ảnh hưởng bởi thời tiết lạnh do giã mïa Đ«ng Bắc mang đến

và thường kÌm theo mưa nhiều (đặc biệt là tại Thừa Thiªn - Huế) do giã mïa thổi theo đóng hướng Đ«ng Bắc mang theo hơi nước từ biển vào, hơi kh¸c biệt với thời tiết kh« hanh của miền Bắc cïng trong mïa đ«ng Giã mïa Đ«ng Bắc thổi đến đ©y thường bị suy yếu và bị chặn lại bởi d·y Bạch M· Ýt ảnh hưởng tới c¸c vïng phÝa Nam Về mïa hÌ, khi giã mïa T©y Nam hoạt động mạnh thổi từ vịnh Th¸i Lan qua vïng lục địa rộng lớn đến d·y Trường Sơn th× g©y mưa xuống sườn T©y Trường Sơn nhưng vẫn tiếp tục vượt qua c¸c d·y nói để thổi sang vïng này Lóc này do kh«ng cßn hơi nước nªn giã mïa T©y Nam g©y ra thời tiết kh« nãng (cã khi lªn tới > 40 °C, độ ẩm chỉ cßn 50 ÷ 60%)

phÝa Nam đÌo Hải V©n nãng quanh năm C¸c tỉnh ven biển Nam Trung Bộ nằm trong vïng nhiệt đới giã mïa xÝch đạo, cã giã mïa kh« kÐo dài, đồng thời mang khÝ hậu duyªn hải Giã T©y Nam thịnh hành từ th¸ng 5 đến th¸ng 9 trong năm Giã mïa Đ«ng Bắc thịnh hành từ th¸ng 10 đến th¸ng 4 năm sau

Duyªn hải Nam Trung Bộ cũng chia hai mïa kh« và mïa ma rá rệt như T©y Nguyªn Mïa kh« kÐo dài từ th¸ng 1 đến th¸ng 8; mïa mưa từ th¸ng

Trang 40

9 đến tháng 12 Lượng mưa trung bình năm ở Khánh Hòa 1.300mm, ở Phan

kiện mùa mưa thì mưa quá nhiều, mùa khô thì khô khắc nghiệt; điều kiện khí hậu đó ảnh hưởng rất lớn đến điều kiện thi công đập đất Đặc điểm khí hậu đó làm cho quá trình trương nở và co ngót của đất loại sét phát triển rất phức tạp theo mùa và có ảnh hưởng lớn đến sự ổn định của công trình đất

 Vùng Tây Nguyên: Vùng này do chịu ảnh hưởng chủ yếu của gió mùa Tây Nam, ở Tây Nguyên vào mùa hè - thu mưa nhiều, khá đều đặn thời tiết dễ chịu, ngược lại vào mùa Đông - Xuân hầu như không có mưa, khô hạn gay gắt Bảng 1-7: Nhiệt độ, lượng mưa và độ ẩm của một số vùng Miền Trung [19] [20]

Trạm quan

sát

Cao trình (m)

Lượng mưa trung bình năm (mm)

Số ngày mưa (ngày)

Độ ẩm trung bình năm (%)

Nhiệt độ trung bình

Nhiệt độ tháng nóng nhất

- 25,7 26,6

29,7 28,2

- 27,7 27,9

Định dạng
Số trang	168
Dung lượng	6,91 MB