NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬA CHỮA ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƯỚC PHÚ VINH, QUẢNG BÌNH

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬA CHỮA ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƯỚC PHÚ VINH, TỈNH QUẢNG BÌNH Học viên: Trần Mạnh Chung Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Thủy Mã số: 60580202 Khóa:34 Trư

K THU T XÂY D NG CÔNG TRÌNH TH Y

NG I H NG D N KHOA H C: TS Nguy năVĕnăH ng

ĐƠăNẵng - 2018

L IăC Mă N

Qua quá trình nỗ lực ph n đ u h c t p và nghiên c u c a b n thân cùng v i sự giúp

đỡ t n tình c a các thầy cô giáo Tr ng Đ i h c Bách Khoa và các b n bè đ ng nghi p,

lu n văn th c sỹ ắNghiên c u đ xu t gi i pháp s a ch a đ p đ t H ch a n c Phú

Vinh, t nh Qu ng BìnhẰ đư đ c tác gi hoàn thành

Đ có đ c thành qu này, tác gi xin đ c bày t lòng bi t n sơu s c t i

TS.Nguy n Văn H ng đư t n tình h ng d n, ch b o và cung c p các thông tin khoa

h c cần thi t trong quá trình thực hi n lu n văn Tác gi xin chân thành c m n các thầy giáo, cô giáo Phòng ĐƠo t o Đ i h c & Sau đ i h c đ i h c Bách Khoa ĐƠ N ng đư

gi ng d y, t o đi u ki n giúp đỡ tác gi trong su t quá trình thực hi n lu n văn

Cu i cùng tác gi xin g i l i c m n chơn thƠnh t i Công ty C phần T v n Xây

dựng Th y l i Qu ng Bình, Ban Qu n lý dự án Đầu t Xây dựng ngành Nông nghi p &

PTNT Qu ng Bình n i tác gi công tác, gia đình, b n bè đư đ ng viên, t o m i đi u

ki n thu n l i đ tác gi hoàn thành lu n văn nƠy

Mặc dù đư h t s c c g ng nh ng do h n ch v th i gian, ki n th c khoa h c và kinh

nghi m thực t c a b n thân tác gi nên lu n văn không th tránh kh i nh ng thi u sót Tác

gi r t mong nh n đ c ý ki n đóng góp vƠ trao đ i chân thành giúp tác gi hoàn thi n h n

đ tài c a lu n văn

Xin trân tr ng c m n!

Qu ng Bình, tháng năm 2018

Tr n M nh Chung

L IăCAMăĐOAN

Tôi ồin Ếam đoan đây là Ếông trình nghiên Ế u Ế a riêng tôi

CáẾ s liệu nêu trong luận ốăn là trung thựẾ ốà k t qu Ế a luận ốăn Ếh a từng

đ ợẾ ai Ếông b trong bất kỳ Ếông trình nào kháẾ

Tácăgi ălu năvĕn

Tr năM nhăChung

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬA CHỮA ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA

NƯỚC PHÚ VINH, TỈNH QUẢNG BÌNH Học viên: Trần Mạnh Chung Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Thủy

Mã số: 60580202 Khóa:34 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Công trình đầu mối hồ chứa nước Phú Vinh nằm ở xã Thuận Đức, thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình, công trình xây dựng đã lâu, qua thời gian sử dụng đập đất đã có dấu hiệu xuống cấp Đập có Hiện tượng thấm qua thân Đường bão hòa xuất hiện trên mái, cao hơn đỉnh đống đá tiêu nước Ngoài ra, lớp đá chit mạch bảo

vệ mái thượng lưu đã bị sóng mạnh gây sạt lở, lún sụt cục bộ có nguy cơ mất an toàn đập Đánh giá tổng thể về hiện trạng đập đất hồ chứa nước Phú Vinh, nghiên cứu nguyên nhân thấm, mất ổn định và đề xuất các giải pháp sửa chữa đập là mục đích của luận văn Phương pháp nghiên cứu là khảo sát thực tế hiện trường, thu thập phân tích các tài liệu đã có kết hợp với nghiên cứu các phương pháp kỹ thuật mới, đề xuất giải pháp kỹ thuật phù hợp Sử dụng ứng dụng phần mềm SEEP/W và SLOPE/W tính thấm và ổn định cho cho các mặt cắt đại diện Từ đó, đưa ra phương án sửa chập đập thích hợp

Từ khóa: Đập đất, thấm, ổn định, an toàn, sửa chữa

RESEARCH PROPOSAL FOR REHABILITATION OF LANDSCAPE

PHU VINH WATER, QUANG BINH PROVINCE Phu Vinh reservoir is located in Thuan Duc commune, Dong Hoi city, Quang Binh province, the construction work has long, through the use of dam has shown signs of degradation Damage phenomena permeate through the body Saturated lines appear on the roof, higher than the top of the drainage pile In addition, the rock layer protects the upstream has been strong waves causing landslide, sinking locally there

is a risk of dam safety An overall assessment of the status of the Phu Vinh reservoir dam, the study of the causes of permeability and instability, and proposed solutions for dam repair are the objectives of the thesis Research methodology is field survey, collection of analyzes of existing documents combined with research on new technical methods, proposing appropriate technical solutions Use of software applications SEEP / W and SLOPE / W permeability and stability for representative sections From there, provide appropriate damming options

Key words: earth dam, permeability, stability, safety, repair

2

DANHăM CăCÁCăHÌNH

Hình 1 V trí h ch a n c Phú Vinh t nh Qu ng Bình 3

Hình 2 B n đ nh v tinh H Phú Vinh 4

Hình 3 H ch a Phú Vinh 7

Hình 4 Hi n tr ng mặt đ p 7

Hình 5 T ng ch n sóng b h h ng nhi u đo n 8

Hình 6 Đá d i MNDBT đ u b s t lỡ, bong tróc 8

Hình 7 V trí đá gia c b m t hoàn toàn (c c 27-:-c c 31) 9

Hình 8 R nh thoát n c h l u đ p b xu ng c p 9

Hình 9 M t v trí th m l ra chơn đ p h l u (C c 32-:-34) 10

Hình 10 khu vực s i m ch phía h l u (C c 52-:-c c 60) 10

Hình 11 V trí s t l c c b mái h l u (c c 51) 11

Hình 12 Mặt b ng hi n tr ng đ p t c c K14-:-c c 27 12

Hình 13 Mặt b ng hi n tr ng đ p t c c K27-:-c c 47 13

Hình 14 Mặt b ng hi n tr ng đ p t c c K47-:-c c 69 14

Hình 15 Hi n tr ng tràn x lǜ 15

Hình 16 Hi n tr ng tràn sự c 15

Hình 17 C a ra c ng l y n c 16

Hình 18 Mái kênh b s t lỡ 17

Hình 19 Mặt c t ngang hi n tr ng đ p Phú Vinh 19

Hình 20 K t qu tính th m, t h p c b n, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m 19

Hình 21 K t qu tính th m, t h p c b n, MNTL = 23,1,0 m, 19

Hình 22 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 22,0 m, 20

Hình 23 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 23.1-:-22,0 m, 20

Hình 24.K t qu tính n đ nh, t h p c b n, MNTL = 22,0 m, 21

Hình 25 K t qu tính toán n đ nh, t h p c b n, MNTL = 23,1,0 m, HL = 8,9 m 22

Hình 26 K t qu tính toán n đ nh, t h p đặc bi t, MNTL = 22,0 m, 22

Hình 28 K t qu tính n đ nh, t h p đặc bi t, MNTL = 23.1-:-22,0 m, 23

Hình 28 Hi n t ng th m h ch a 25

Hình 29 S đ đ t bưo hòa, đ t không bưo hòa, đ t khô 27

Hình 30 Dòng th m ph ng 28

Hình 31 S đ vùng th m mao d n (a), bi u đ áp lực n c trong đ p đ t (b) 29

Hình 32 Th m mái h l u đ p 31

Hình 33 Thi t b đóng m c a tràn gặp sự c 32

Hình 34 S t mái th ng l u đ p 32

Hình 35 N t thơn đ p 34

Hình 36 Sự c vỡ đ p 34

Hình 37 Mô hình thí nghi m th m b ng máng kính 38

Hình 38.Thí nghi m th m khe hẹp 38

Hình 39 mặt c t ngang m t mái d c 43

Hình 40.Các đ ng di chuy n c a kh i đ t đá 43

Hình 41 Bi u đ h s n đ nh v i giá tr lambda 46

Hình 42 S đ c t đ t tự do vƠ đa giác lực theo ph ng pháp Ordinary 47

Hình 43 S đ c t đ t tự do vƠ đa giác lực theo ph ng pháp Bishop 49

Hình 44 S đ c t đ t tự do vƠ đa giác lực theo ph ng pháp Janbu 49

Hình 45 H s n đ nh theo ph ng pháp Janbu 50

Hình 46 H s n đ nh theo ph ng phápSpencer 51

Hình 47 S đ c t đ t tự do vƠ đa giác lực theo ph ng pháp Spencer 51

Hình 48 H s n đ nhMorgenstern - Price 52

Hình 49 S đ c t đ t tự do vƠ đa giác lực theo ph ng pháp 53

Hình 50 Bi n pháp ch ng th m t ng nghiêng bê tông c t thép 55

Hình 51 Bi n pháp ch ng th m b ng màng HPDE 56

Hình 52 Bi n pháp ph t v a ch ng th m 57

Hình 53 Sân ph đ p đ t 58

Hình 54 Thi công t ng hào bentonite ch ng th m 59

Hình 55 Quy trình thi công công ngh jet grouting 60

Hình 56 công ngh đ n pha (Single Jet) 61

Hình 57 công ngh hai pha (Twin Jet) 61

Hình 58 Hình nh c u t o chi ti t công ngh hai pha (Twin Jet) 62

Hình 59 công ngh ba pha (Triple Jet) 62

Hình 60 Hình nh c u t o chi ti t công ngh ba pha (Triple Jet) 63

Hình 61 Máy khoan ph t YBM-2P, D=60,5 mm 63

Hình 62 Máy b m v a cao áp SG-75MK(II), Pmax=40 MPa, Qmax=200l/p 64

Hình 63 Máy tr n YGM ậ 1 64

Hình 64 Máy phát đi n 250 kVA 65

Hình 65 Thi t b Công ngh tr n khô 65

Hình 66 S đ công ngh tr n t 67

Hình 67 Nguyên lỦ m t s công ngh khoan ph t 67

Hình 68 Mặt c t đi n hình đ p 72

Hình 69 S đ b trí hai hàng c c XMĐ D60 73

Hình 70 Mặt c t ngang đ i di n ph ng án 1 75

Hình 71 Mặt c t ngang đ i di n ph ng án 2 76

Hình 72 K t qu tính th m, t h p c b n, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m 77

Hình 73 K t qu tính th m, t h p c b n, MNTL = 23,49 m, HL = 8,9 m 77

Hình 74 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m (t c l c) 78

Hình 75 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 23.49-:-22,0 m, HL = 8,9 m 78

Hình 76 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL =22,0 m, HL = 6,5 m (đ ng đ t) 78

Hình 77 K t qu tính n đ nh, t h p c b n, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m 79

Hình 78 K t qu tính n đ nh, t h p c b n, MNTL = 23,49 m, HL = 8,9m 80

Hình 79 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m (t c l c) 80

Hình 80 K t qu tính n đ nh, t h p đặc bi t, MNTL = 23.49-:-22,0 m, HL = 8,9 m 81

Hình 81 K t qu tính n đ nh, t h p đặc bi t, MNTL =22,0 m, HL = 6,5 m (đ ng đ t) 81

Hình 82 K t qu tính th m, t h p c b n, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m 82

Hình 83 K t qu tính th m, t h p c b n, MNTL = 23,49 m, HL = 8,9 m 82

Hình 84 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m (t c l c) 82

Hình 85 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 23.49-:-22,0 m, HL = 8,9 m 83

Hình 86 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL =22,0 m, HL = 6,5 m (đ ng đ t) 83

Hình 87 K t qu tính n đ nh, t h p c b n, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m 84

Hình 88 K t qu tính n đ nh, t h p c b n, MNTL = 23,49 m, HL = 8,9 m 84

Hình 89 K t qu tính th m, t h p đặc bi t, MNTL = 22,0 m, HL = 6,5 m (t c l c) 85

Hình 90 K t qu tính n đ nh, t h p đặc bi t, MNTL = 23.49-:-22,0 m, HL = 8,9 m (n c rút) 85

Hình 91 K t qu tính n đ nh, t h p đặc bi t, MNTL =22,0 m, HL = 6,5 m (đ ng đ t) 86

DANHăM CăCÁCăB NG

B ng 1 Các thông s k ỹ thu t và c p công trình 4

B ng 2 Tính ch t c lỦ c a đ t n n đ t đ p 18

B ng 3 K t qu tính th m đ p hi n tr ng 20

B ng 4 K t qu tính n đ nh đ p hi n tr ng 23

B ng 5 H s th m c a các lo i đ t đá khác nhau( theo N.M Maxiov) 30

B ng 6 Tr s građient cho phép [Jk]cp kh i đ p thơn đ p 36

B ng 7 Tr s građient trung bình t i h n [Jk]th các b ph n ch ng th m 37

B ng 8 H s an toàn n đ nh nh nh t c a mái đ p [Kcp] 41

B ng 9 Các tr ng h p tính toán n đ nh đ p đ t,[11] 42

B ng 10.K t qu tính th m đ p theo ph ng án 1 79

B ng 11.T ng h p các tr ng h p tính toán 81

B ng 12 K t qu tính th m đ p theo ph ng án 2 83

B ng 13 K t qu tính n đ nh ph ng án 2 86

B ng 14 Hi u qu ch ng th m c a các các ph ng án 87

B ng 15 D ự toán thi công ph ng án 1, ph ng án 2 88

M C L C

L I C M N 1

M ăĐ U 1

1 Sự cần thi t hình thƠnh đ tƠi 1

2 M c đích vƠ nhi m v nghiên c u 1

3 Đ i t ng vƠ ph m vi nghiên c u 2

4 Ph ng pháp nghiên c u 2

5 ụ nghĩa khoa h c vƠ thực ti n 2

CH NGă1ă- ĐÁNHăGIÁăHI NăTR NGăTH MăVĨă NăĐ NH 3

1.1 GI I THI U V H CH A N C PHÚ VINH 3

1.1.1 V trí công trình 3

1.1.2 Nhi m v công trình 4

1.2 ĐÁNH GIÁ HI N TR NG CỌNG TRỊNH H CH A N C PHÚ VINH 6

1.3 TệNH N Đ NH HI N TR NG Đ P PHÚ VINH 17

1.3.1 Mặt c t vƠ tr ng h p tính toán 17

1.3.2 Tính toán đ b n th m, n đ nh 17

1.3.3 Tính ch t c lỦ 18

1.3.4 K t qu tính toán hi n tr ng 19

1.4 K T LU N CH NG 1 24

CH NG 2 - T NG QUAN V TH M VÀ N Đ NH Đ P Đ T 25

2.1 KHÁI NI M V TH M 25

2.1.1 Nguyên nhơn gơy th m 25

2.1.2 Môi tr ng th m 26

2.1.3 Phơn lo i dòng th m 27

2.1.4 Tính ch t đ ng h ng vƠ d h ng c a v t li u 29

2.1.5 nh h ng c a các lo i đ t đ p đ p đ n dòng th m 30

2.2 CÁC TÁC NHỂN GỂY M T AN TOÀN Đ P Đ T 30

2.2.1 Các tác nhơn chính gơy m t an toƠn công trình đầu m i: 31

2.2.2 Sự c công trình th ng gặp do dòng th m gơy ra đ i v i đ p đ t: 33

2.2.3 Nguyên nhơn gơy m t an toƠn công trình 34

2.3 TệNH TOÁN TH M QUA Đ P Đ T 35

2.3.1 M c đích c a vi c tính toán th m qua đ p đ t 35

2.3.2 Nghiên c u tính toán th m 35

2.3.3 Ph ng pháp nghiên c u th m qua đ p 37

2.3.4 Ph ng pháp phần t h u h n 39

2.4 N Đ NH Đ P Đ T 40

2.4.1 T ng quan 40

2.4.2 Đi u ki n lƠm vi c c a đ p đ t 41

2.4.3 Các tr ng h p tính toán n đ nh mái đ p 41

2.4.4 C s lỦ thuy t tính toán n đ nh mái d c 43

2.5 T NG QUAN CÁC PH NG PHÁP CH NG TH M 53

2.5.1 Yêu cầu ch ng th m thơn vƠ n n đ p 53

2.5.2 Ph ng án ch ng th m thơn, n n đ p 54

2.5.3 ph ng án ch ng th m thơn n n đ p, gi i pháp ch ng th m b ng c c xi măng đ t (ph ng pháp Jet ậ Grouting) 59

2.6 K T LU N CH NG 2 68

CH NGă3ă- GI IăPHÁPăS AăCH AăCHOăĐ PăPHÚăVINH 69

3.1 Đ XU T CÁC PH NG PHÁP CH NG TH M Đ P PHÚ VINH 69

3.1.1 C S Đ XU T GI I PHÁP S A CH A 69

3.1.2 Yêu cầu kỹ thu t sau khi s a ch a h ch a n c Phú Vinh 69

3.1.3.Nơng cao đ nh đ p 70

3.1.4 Đ xu t ph ng án ch ng th m 71

3.2 TệNH TOÁN KI M TRA TH M VÀ N Đ NH C A Đ P SAU KHI ÁP D NG PH NG PHÁP CH NG TH M B NG CÁC PH NG PHÁP NểU TRểN 77

3.2.1 Tính th m vƠ n đ nh theo ph ng án 1 77

3.2.2 Tính th m vƠ n đ nh theo ph ng án 2 82

3.2.3 Phơn tích k t qu , đánh giá vƠ lựa ch n ph ng án 86

3.3 K T LU N CH NG 3 89

1

M Đ U

1 S c n thi tăhìnhăthƠnhăđ tài

Qu ng Bình là m t t nh thu c vùng duyên h i B c Trung B , n m n i hẹp nh t

theo chi u Đông-Tây c a đ t n c Giáp HƠ Tĩnh v phía b c v i dãy HoƠnh S n;

giáp Qu ng Tr v phía nam; phía đông giáp v i Bi n Đông; phía tây là t nh Khăm

Mu n c a Lào v i dưy Tr ng S n lƠ đ ng ranh gi i tự nhiên Trên đ a bàn t nh hi n

nay có 150 h ch a th y l i, v i t ng l ng n c tr kho ng 467,96 tri u m3, g m 9

h có dung tích t 10 tri u m3 tr lên, 9 h có dung tích t 3-10 tri u m3, còn l i là h

ch a có dung tích t 3 tri u m3 tr xu ng Có th nói h th ng các h ch a n c c

b n đáp ng đ c nhu cầu dùng n c ph c v cho s n xu t, sinh ho t c a nhân dân

trong th i gian v a qua

Công trình đầu m i h ch a n c Phú Vinh n m xã Thu n Đ c, thành ph Đ ng

H i, t nh Qu ng Bình Đ p chính lƠ đ p đ t đ ng ch t đ c xây dựng t năm 1992

H ch a n m v phía tơy TP Đ ng H i, cách trung tâm thành ph kho ng 7 km v

phía Tây B c V trí đ a lỦ đ p đầu m i n m 17006' Vĩ đ B c, 106017' Kinh đ đông H ch a n c Phú Vinh là m t trong nh ng công trình h ch a n c l n c a

t nh Qu ng Bình T khi công trình đ a vƠo s d ng cho đ n nay đư góp phần đ a các

đ a ph ng vùng h ng l i xóa đ c đói, gi m đ c nghèo, đ ng th i góp phần đáng

k trong vi c phát tri n kinh t , dân sinh và n đ nh an ninh l ng thực ng i dân t nh

c p Đ p có Hi n t ng th m qua thơn đ p xu t hi n vùng lòng sông cǜ, trong ph m

vi kho ng 350m chi u dƠi đ p Đ ng bão hòa xu t hi n trên mái, cao h n đ nh đ ng

đá tiêu n c Trong đi u ki n bình th ng, th m ch a gơy xói ngầm thơn đ p Tuy

nhiên n u gặp lǜ l n, m c n c h dâng cao, s ti m n nguy c xói ngầm thơn đ p

đ t T i v trí Hai bên mang c ng có dòng th m lƠm t phần mái h l u đ p Ngoài

ra, l p đá chit m ch b o v mái th ng l u t cao đ 18,0m đ n 19,5m đư b sóng

m nh gây s t l , lún s t c c b Nguy c s t tr t thơn đ p khi mùa m a bưo đ n là

r t l n, có nguy c m t an toƠn đ p Do đó, vi c nghiên c u, phơn tích xác đ nh nguyên nhơn vƠ đ xu t gi i pháp x lý th m, đ m b o an toàn cho vi c v n hƠnh đ p

đ t h ch a n c Phú Vinh là h t s c cần thi t trong tình hình hi n nay

2 M căđíchăvƠănhi m v nghiên c u

Đánh giá t ng th v hi n tr ng đ p đ t h ch a n c Phú Vinh, nghiên c u

nguyên nhân th m, m t n đ nh vƠ đ xu t các gi i pháp s a ch a đ p

- Kh o sát thực t hi n tr ng, thu th p phân tích các tài li u đư có k t h p v i

nghiên c u các ph ng pháp kỹ thu t m i, đ xu t gi i pháp kỹ thu t phù h p

- ng d ng phần m m SEEP/W và SLOPE/W tính th m và n đ nh cho cho các

mặt c t đ i di n

5.ăụănghƿaăkhoaăh c và th c ti n

Đ tƠi có Ủ nghĩa thực ti n, k t qu nghiên c u lƠ c s có tính khoa h c đ ch n

gi i pháp s a ch a cho đ p đ t c a h ch a n c Phú Vinh

Công trình đầu m i h ch a n c Phú Vinh n m xã Thu n Đ c, thành ph Đ ng

H i, t nh Qu ng Bình Công trình đ c xây dựng t năm 1992 vƠ hoƠn thƠnh vƠo năm

1994 H ch a n m v phía tơy TP Đ ng H i, cách trung tâm thành ph kho ng 7 km

v phía Tây B c V trí đ a lỦ đ p đầu m i n m 17006' Vĩ đ B c, 106017' Kinh đ đông (Hình 1)

Hình 1 Vị trí h ch a n c Phú Vinh tỉnh Qu ng Bình

4

1.1.2 Nhi m v công trình

H ch a n c có nhi m v chính là cung c p n c ph c v phát tri n nông nghi p

và dân sinh Hi n nay, nhi u h ng m c c a công trình đư b xu ng c p Theo Quy

ho ch phát tri n kinh t xã h i c a t nh và s li u cung c p c a công ty TNHH MTV khai thác th y l i Qu ng Bình và S Nông nghi p và Phát tri n nông thôn Qu ng Bình, nh m đáp ng nhu cầu v n c, h ch a n c Phú Vinh sau khi s a ch a đáp

ng các nhi m v nh sau:

Tăng c ng b o v đ m b o an toƠn đ p trong qu n lý v n hƠnh, ngăn chặn lǜ

đ ng th i c t lǜ gi m nhẹ ng p l t h du (Thành ph Đ ng H i) Vùng h l u đ p là vùng dơn c t p trung đông đúc, h n ch thi t h i v ng i và c a c i do lǜ gơy ra

công trình ph i đ m b o cung c p đ n c t i cho 510,9 ha v đông Xuơn, 929,1 ha

v hè thu Ngoài ra, công trình ph i đáp ng đ c nhu cầu dùng n c sinh ho t cho

ng i dân và các ngành ngh s n xu t khác trong khu vực

1 2.ăĐÁNHăGIÁăHI NăTR NGăCÔNG TRÌNH H CH AăN C PHÚ VINH

H ch a n c Phú Vinh là m t trong nh ng công trình h ch a n c l n c a t nh

Qu ng Bình T khi công trình đ a vƠo s d ng cho đ n nay đư góp phần đ a các đ a

ph ng vùng h ng l i xóa đ c đói, gi m đ c nghèo, đ ng th i góp phần đáng k

trong vi c phát tri n kinh t , dân sinh và n đ nh an ninh l ng thực ng i dân t nh

Qu ng Bình

Đã qua 24 năm s d ng, m t s h ng m c (đ p đ t, tràn x lǜ, tháp c ng l y n c,

đ ng qu n lỦ…) đư xu ng c p Vào th i đi m đó, chúng ta còn l c h u v thi t b

công ngh ph c v cho công tác kh o sát, thi t k và thi công các h ng m c h ch a, nên ch t l ng thi công m t s h ng m c c a h ch a đ t yêu cầu v kỹ thu t và th m

mỹ

1.2.1 Đánhăgiáăhi n tr ng

H Phú Vinh lƠ đầu m i chính trong vi c cung c p n c sinh ho t à s n xu t cho

TP Đ ng H i và góp phần tiêu úng, ch ng h n cho nông nghi p Tuy nhiên, hi n nay,

nhi u h ng m c công trình b xu ng c p, làm gi m tính hi u qu , kiên c c a công trình

a B i lắng h ch a

H Phú Vinh đ c đ a vƠo v n hành khai thác t lâu nên hi n t ng b i l ng

trong h là không th tránh kh i Qua quá trình v n hành theo dõi, cho th y hi n t ng

b i l ng trong nh ng năm gần đơy có xu h ng gia tăng, do di n tích r ng đầu ngu n

b gi m

7

Hình 3 H ch a Phú Vinh (Hình chụp ngày 1/2/2018)

b Đập đất

Đ p đ t đ ng ch t, mái th ng l u đ p gia c b ng đá lát khan và chít m ch đư

xu ng c p Đ nh đ p r ng 5m b ng đ t c p ph i, hi n nay b xói l , xu ng c p Đặc

bi t, khi m a xu ng, b mặt đ nh đ p tr nên lầy, tr n tr t, các ph ng ti n qu n lý,

c u h đi l i trên mặt đ p gặp nhi u khó khăn (Hình 4) T ng ch n sóng c a đ p

b ng đá vƠ g ch xây b n t, h h ng nhi u n i (Hình 5)

Hình 4 Hiện tr ng mặt đập

(Hình chụp ngày 3/3/2018)

9

Hình 7 Vị trí đá gia Ế bị mất hoàn toàn (cọc 27-:-cọc 31)

(Hình từ ngu n công ty CP TVXD Th y Lợi Qu ng Bình)

mái h l u đ c tr ng c b o v , các rưnh thoát n c b ng đá xơy h l u đ u đư

xu ng c p, h h ng nhi u đo n không phát huy đ c hi u qu thoát n c trên mái,

có vài v trí mái h l u b s t l c c b trong ph m vi t c c 46 đ n c c 69 Qua theo

dõi h ng năm c a đ n v qu n lý s d ng, vào th i đi m cao đi m m a lǜ, khi mực

n c th ng l u m c cao, mái h l u th ng có hi n t ng xu t hi n dòng th m

l ra trên mái cao h n đ nh đ ng đá tiêu n c vài v trí c c b t C c 32 đ n c c 34

và t c c 52 đ n c c 60; ngoài ra, t i ph m vi t 52 đ n c c 60 th ng xuyên có hi n

t ng s i m ch m nh d i chân đ ng đá tiêu n c t o ra m t vùng sình lầy l n phía

sau h l u đ p

Hình 8 R nh thoát n c h l u đập bị xu ng cấp

(Hình chụp ngày 3/2/2018)

11

Hình 11 Vị trí s t lở cục b mái h l u (Ếọc 51)

(Hình chụp ngày 10/2/2018)

Mặt b ng hi n tr ng đ p chính th hi n chi ti t t i bình đ hình s 12, 13, 14

12

Hình 12 Mặt bằng hiện tr ng đập từ cọc K14-:-cọc 27

Th ng l u

13

Hình 13 Mặt bằng hiện tr ng đập từ cọc K27-:-cọc 47

Th ng l u

14

Hình 14 Mặt bằng hiện tr ng đập từ cọc K47-:-cọc 69

Th ng l u

15

c Tràn

Tràn x lǜ chính: TrƠn có 3 c a, t ng chi u r ng trƠn n c là 18m, c a van tràn

là ki u van cung, l u l ng thi t k Q1% = 380m3/s, v n hành b ng t i đi n, tiêu năng

b ng mǜi phun cu i d c n c

Hi n nay, t ng h ng dòng c a vƠo đư n t gãy, m t s v trí trên d c n c bê

tông b bong, khe phai c a van sự c h h ng nhi u; hai bên mang tràn có dòng th m

xu t hi n h l u, gơy nguy c m t an toàn cho công trình, cần s m kh c ph c

Hình 15 Hiện tr ng tràn x lǜ

(Hình từ ngu n công ty CP TVXD Th y Lợi Qu ng Bình)

Tràn sự c : đ c xây dựng năm 2000 dài 100m, hình th c tràn tự do đ nh r ng,

ch a đ c gia c

Hình 16 Hiện tr ng tràn sự c

(Hình chụp ngày 10/2/2018)

16

d C ng lấy n c

C ng l y n c đặt trong thơn đ p hình th c c ng không áp b ng bê tông c t thép

mác 200 Qua kh o sát thực t , nh n th y c ng b rò n c t i các kh p n i; hai bên

mang c ng có dòng th m lƠm t phần mái h l u đ p H th ng máy đóng m và

c a c ng áp lực sau nhi u năm s d ng có hi n t ng b xu ng c p; c a c ng đóng

b r n c nhi u, v n hành h th ng đóng m nặng n , khó khăn, ti m n nguy c m t

an toàn trong qu n lý v n hành

Trong quá trình v n hƠnh th ng xuyên x y ra hi n t ng ch y bán áp, n c va

đ p m nh vào thành c ng phát ra ti ng đ ng m nh, gơy rung đ ng c ng và h ng hóc

công trình và khi v n hành v i n c l n h n mực th ng sinh ra hi n t ng hàm khí

gây xâm thực bê tông bên trong thân c ng, do đó b mặt bê tông thân c ng b bong

tróc nhi u và ph m vi b vôi hóa chi m đ n 20-30% chi u dài thân c ng Ngoài ra,

v lâu dài s gây nguy hi m cho đ p đ t

Kênh sau c ng b xu ng c p, mái kênh b s t lỡ m nh, mặt c t kênh b bi n d ng

sau kho ng th i gian dai s d ng H th ng kênh chính có 3,9 km ch a đ c kiên c ,

có nhi u đo n s t tr t mái kênh, hi n đ c đ n v qu n lý gia c b ng bi n pháp

x p đá Tuy n kênh c p 1 c a h th ng đư đ c gia c 13,4km/15km

Hình 17 Cửa ra c ng lấy n c

(Hình chụp ngày 10/2/2018)

Tính toán các đặc tr ng v dòng th m nh : l u l ng, đ ng bão hoà, gradient,

áp lực th m ng v i các đi u ki n biên khác nhau trong quá trình khai thác công

trình Trong th i gian gần đơy, khi các công ngh máy tính cǜng nh ph ng pháp

18

phần t h u h n phát tri n đư cho phép chúng ta gi i các bài toán v i các đi u ki n

biên ph c t p vƠ đư đ a đ c s đ tính v gần v i các đi u ki n làm vi c thực t c a

công trình Trong phần này, tác gi đư dùng ch ng trình Seep/W [2] n m trong b

phần m m ng d ng Geo Studio c a hãng phần m m đ a kỹ thu t qu c t Slope, Ca Na Đa) đ gi i bài toán th m qua n n vƠ thơn đ p

(Geo-Ngoài ra, tác gi còn s d ng ch ng trình SLOPE/W [3] trong b phần m m

Geo studio chuyên v tính n đ nh c a mái d c Ch ng trình cho phép tính toán mái

d c trong m i đi u ki n có th x y ra trong thực t nh : xét đ n áp lực n c lỗ rỗng, neo trong đ t, v i đ a kỹ thu t, t i tr ng ngoƠi, t ng ch n

Ch ng trình SLOPE/W đ c xây dựng dựa trên m t s lý thuy t tính n đ nh

mái d c nh : Ph ng pháp Ordinary (hay còn g i lƠ ph ng pháp Fellenius), ph ng pháp Bishop đ n gi n hoá, ph ng pháp Janbu đ n gi n hoá, ph ng pháp Spencer,

ph ng pháp Morgen-price, ph ng pháp cơn b ng t ng quát Gle, ph ng pháp ng

su t phần t h u h n Đặc đi m khác bi t c b n gi a các ph ng pháp khác nhau lƠ

gi thi t liên quan đ n lực ti p tuy n và pháp tuy n gi a các d i H n n a r t nhi u

hàm s bi u di n quan h gi a các lực tác đ ng gi a các c nh c a các d i cǜng đ c

s d ng đ i v i các ph ng pháp Gle vƠ ph ng pháp Morgenstern-price mà các

ph ng pháp nƠy r t chặt ch v mặt toán h c SLOPE/W đ a ra r t nhi u các

ph ng pháp tính toán khác nhau đ cho ng i dùng có th lựa ch n ph ng pháp

phù h p nh t v i bài toán c a mình

1.3.3 Tính ch tăc ălỦ

Tác gi thu th p s li u đ a ch t công trình t đ n v t v n thi t k : Công ty C

phần T v n Xây dựng Th y l i Qu ng Bình S li u đ a ch t căn c vào mặt c t

Đ ng bão hòa cao h n

đ ng đá tiêu

n c

21

- Đánhăgiáăk t qu tính th m: T k t qu tính toán trên, ta nh n th y r ng: + L u l ng th m đ n v qua đ p Qmax= 1.005.10-5 m3/s/m;

+ Tr s Gradient th m mái h l u đ p Jmax = 0,90 có tr s l n h n gradient th m

cho phép [Jk] = 0,85 (B ng 3); tr ng h p này ti m n nguy c m t an toƠn đ p, x y

ra hi n t ng xói ngầm thơn đ p, tuy nhiên, h l u đ p đư thi t k đ ng đá tiêu n c

(tầng l c ng c) nên v n đ m b o đ b n th m cho đ p

+ Tr ng h p 1, tr ng h p 2 vƠ tr ng h p 4 đ ng bão hòa tính toán đ u đi ra

đ ng đá tiêu n c, đ p làm vi c an toƠn trong các đi u ki n trên Trong tr ng h p 3 (Tính toán trong tr ng h p b ph n tiêu n c làm vi c không bình th ng), đ ng

bão hòa b nâng cao đi ra cao h n đ ng đá tiêu n c, đơy lƠ v n đ không đ c phép

22

Hình 25 K t qu tính toán ổn định, tổ hợp Ếơ b n, MNTL = 23,1,0 m, HL = 8,9 m

c.Tr ờng hợp 3 (đặc biệt): Th ng l u lƠ MNDBT, h l u mực n c trung bình

trong th i kỳ c p n c hhl = +6.5 m, b ph n tiêu n c làm vi c không bình th ng

(t c l c)

Hình 26 K t qu tính toán ổn định, tổ hợp đặc biệt, MNTL = 22,0 m,

HL = 6,5 m (tắc lọc)

+ T k t qu tính toán trên, h s n đ nh tính toán Kmin c a mái đ p h l u đ u

l n h n giá tr [K] (B ng 7, TCVN 8216:2009[11]); đ m b o n đ nh cho mái đ p

đ t

+ Mặt khác, nh trình bƠy phần hi n tr ng trên mái h l u có xu t hi n các

kh i tr t c c b nh ng k t qu tính h s n đ nh ch ra r ng mái h l u c a đ p v n

đ m b o n đ nh Đi u này có th d n đ n tranh lu n r ng li u có sự không phù h p

gi a tính toán và thực t Tuy nhiên, hi n tr ng cho th y các kh i tr t c c b là do

ng i dơn chăn th trâu bò, r nh thoát n c b h h ng, ho t đ ng không còn h êu

24

qu gây nên ch không ph i do tr t mái theo cung tr t tròn nh tính toán Do đó,

k t qu tính n đ nh là phù h p v i thực t

Nh n th y k t qu qu tính toán đ b n th m và n đ nh mái đ p t ng đ i phù

h p v i hi n tr ng đ p V i đ p đ t Phú Vinh hi n nay có hai v n đ đ c quan tâm

Th nh t, đ m b o c p n c s n xu t, sinh ho t cho ng i dân thành ph Đ ng H i

và các vùng lân c n, đáp ng yêu cầu dùng n c, phát tri n kinh t dân sinh vùng

Th hai, v n đ an toàn h ch a là v n đ đ c quan tơm hƠng đầu, do Đ p n m cách

trung tâm thành ph Đ ng H i kho ng 7 km v phía tây, n i t p trung nhi u dơn c ,

c s v t ch t h tầng; n u có sự c đặc bi t s gây ra h u qu nghiêm tr ng, khôn

l ng v tài s n và tính m ng c a ng i dân Qua phân tích đánh giá hi n tr ng và

k t qu tính toán đ b n th m và n đ nh đ p Phú Vinh, th y r ng đ p có hi n t ng

th m, mái th ng, h l u b lún và s t lỡ nhi u v trí Có nhi u d u hi u m t n đ nh

sau nhi u năm s d ng Ngoài ra, ch tiêu áp d ng thi t k đ p Phú Vinh th p, nên

kh năng đi u ti t, c t lǜ cho h du ch a đáp ng yêu cầu trong tình hình đ i khí h u

ngày càng ph c t p Do đó, vi c s a ch a, nâng c p đ p, đ m b o an toàn n đ nh là

v n đ c p thi t hi n nay

1.4 K TăLU NăCH NGă1

Đánh giá hi n tr ng đ p Phú Vinh là r t c p thi t cho công trình T thực tr ng

công trình làm sáng t đ c nh ng nguyên nhân chính nh h ng đ n v n đ n đ nh

an toƠn Đ p và cần thi t ph i đ xu t các gi i pháp kỹ thu t t i u đ x lý ch ng

th m và n đ nh lâu dài cho công trình h ch a Phú Vinh

Tính th m n c c a đ t đá ph thu c nhi u nhân t , quan tr ng nh t là kích

th c, hình d ng lỗ rỗng vƠ đ rỗng, nó đ c quy t đ nh b i đ phân tán và thành

phần khoáng v t c a đ t đá

Sự xu t hi n c a dòng th m qua đ p đ t gây nên nh ng tác h i nhi u lúc r t l n

v mặt t n th t l ng n c cǜng nh tính b n v ng c a công trình Do đó, trong thi t

k và xây dựng đ p đ t v n đ nghiên c u, đánh giá nh ng đặc tr ng c a dòng th m

là m t khâu quan tr ng không th thi u [9]

2.1.1 Nguyên nhân gây th m

Nguyên nhân gây ra th m trong đ t bưo hòa n c là do th chuy n đ ng c a

dòng th m hay chính là Gradient c t n c th m Nguyên nhân gây th m trong đ t không bưo hòa n c ngoài tác nhân chính là Gradient c t n c th y lực (bao g m

Gradient áp lực và Gradient cao trình) còn do Gradient đ m, Gradient hút dính Ua

-Uw Trong đó Ua chính lƠ áp lực khí lỗ rỗng, Uw là á lực n c lỗ rỗng [6]

Th chuy n đ ng c a dòng th m: xác đ nh năng l ng hay kh năng c a dòng Năng l ng t i m t đi m đ c tính theo m c chu n M c chu n đ c ch n tuỳ ý vì

ch gradient năng l ng gi a hai đi m là quan tr ng đ mô t dòng th m

T ng năng l ng t i m t đi m có th bi u th năng l ng trên tr ng l ng đ n v

Môi tr ng đ t lƠ môi tr ng ch y u đ c đ c p trong lu n văn Môi tr ng đ t

là hỗn h p nhi u pha Pha r n là các h t c t đ t, pha l ng lƠ n c, pha khí là khí

trong các lỗ rỗng gi a các h t c t đ t

N c trong đ t có th đ c t n t i các tr ng thái khác nhau nh : n c th

h i, n c th bám chặt, n c th màng m ng, n c mao d n, n c tr ng lực

- N c mao d n ch a đầy trong các khe rỗng c a đ t, ch u tác đ ng c a s c căng

mặt ngoài và tr ng lực N c mao d n có th chuy n đ ng trong đ t và có th truy n

n c ngầm có th coi là chuy n đ ng không áp hoặc có áp Trong chuy n đ ng không

áp, phía trên đ c gi i h n b i mặt tự do còn g i là mặt bão hòa, áp su t t i các đi m

trên mặt đó b ng h ng s và b ng áp su t khí quy n (ch a xét đ n hi n t ng mao d n)

- Đ t không bão hoà: Đ t không bão hoà ch a h t r n, khí vƠ n c nên môi

tr ng 3 pha, lỗ rỗng ch a c khí và n c, đ bão hoà: Vn/Vr< 1, đ ch a n c th

không n đ nh có m t vai trò quan tr ng Đáng chú Ủ lƠ tr ng h p chuy n đ ng

th m không n đ nh khu vực nêm th ng l u c a đ p và mái d c hai b phía

th ng l u, khi mực n c trong h ch a h đ t ng t v i t c đ l n Hi n t ng nƠy th ng x y ra khi cần tháo n c h ch a đ t o dung tích phòng lǜ tr c

Dòng th m có áp ậ khi nó b gi i h n t phía trên b i biên c ng, dòng th m

không có mặt thoáng, chuy n đ ng c a dòng th m gi ng nh n c ch y trong ng có

áp Đơy lƠ tr ng h p khi xét dòng th m d i đáy công trình [4]

Dòng th m không áp ậ khi nó không b gi i h n t phía trên b i công trình Đơy

lƠ tr ng h p dòng th m hai bên vai công trình, dòng th m qua thơn đ p đ t Gi i

h n phía trên c a dòng th m là mặt thoáng hay mặt bão hòa, t i đơy có áp su t b ng

áp su t khí tr i

c Dòng thấm phẳng ốà thấm không gian

Đ i v i các đ p xây dựng sông đ ng b ng th ng có chi u cao nh , chi u dài

l n, do đó chuy n đ ng th m trong ph m vi phần l n chi u dƠi đ p là th m gần nh

ph ng, nghĩa lƠ dòng th m gần vuông góc v i tr c d c c a đ p Các đ p cao xây

dựng vùng núi, hoặc trên các sông su i hẹp thì chuy n đ ng c a dòng th m có tính

không gian rõ r t [4]

Hình 30 Dòng thấm phẳng

d ảiện t ợng mao ếẫn trong thấm không áp

Dòng th m qua đ p đ t đá lƠ th m không áp có mặt bão hòa là mặt thoáng tự do,

vì v y phía trên mặt bưo hòa hình thƠnh vùng đ t có đ m gi m dần d i tác d ng

c a lực mao d n (wm < wb, trong đó: wm - đ m c a đ t vùng mao d n, wb - đ m

c a đ t trong đi u ki n bão hòa n c - đ t n m d i đ ng bão hòa) Chi u cao mao

d n và sự phân b đ m c a đ t vùng mao d n ph thu c vƠo kích th c k rỗng

gi a các h t đ t đá [4]

29

Hình 31 Sơ đ vùng thấm mao dẫn (a), biểu đ áp lựẾ n Ế trong đập đất (b)

N c mao d n tham gia chuy n đ ng th m vùng bão hòa N u k t i chuy n

đ ng mao d n thì c t n c th m đ c tính nh sau:

Trong đó:

Ht : c t n c th m có k đ n mao d n (m);

h : c t n c th m k t đ ng bưo hòa đ n đáy đ p (m);

hm : chi u cao mao d n (m);

N u thơn đ p hoặc b ph n ch ng th m c a đ p (nh lõi gi a, t ng nghiêng b ng

đ t) đ c thi công b ng lo i v t li u t ng đ i đ ng ch t, thì h s không đ ng nh t có

giá tr nh và có th gi i quy t bài toán th m v i môi tr ng đ ng nh t Sự không

đ ng nh t - d h ng đơy th ng x y ra do công ngh thi công đ p đ t v i nh ng l p

n m ngang, t o sự khác nhau v h s th m theo ph ng ngang vƠ đ ng v i kx=(2÷ ky,

trong đó: kx và ky là các h s th m theo ph ng x (ngang) vƠ y (đ ng) [4]

Trong tr ng h p v t li u s d ng cho k t c u ch ng th m c a thơn đ p có c u

t o thành phần h t r t khác nhau, thì khi đ đ t th ng x y ra hi n t ng phân tầng,

d i lƠ đ t h t thô v i h s th m l n, phía trên nó cỡ h t nh h n vƠ h s th m

nh h n V i l p đ ti p theo sự phân tầng cǜng t ng tự nh v y H u qu c a phân

tầng là t o ra sự d h ng v h s th m trong ph m vi mỗi l p v i đ chênh l ch t i

5 -:- 7 lần, có khi t i 10 lần

Khi tính th m, cần phân tích kh năng t n t i các vùng v t li u có h s th m d h ng

v i sự khác bi t l n đ có bi n pháp kh c ph c h u qu b t l i c a bi n d ng th m