ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG TƯỜNG CHẮN SÓNG ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN - TỈNH QUẢNG NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ

Đối với đập thủy điện Khe Diên thuộc đập, hồ chứa nước vừa, nhỏ thì bắt buộc phải có khảo sát, thăm dò ẩn họa, khuyết tật công trình; Đánh giá Cường độ chịu nén của công trình tại thời đ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS TRƯƠNG HOÀI CHÍNH

Đà Nẵng, 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Người cam đoan

HỒ SĨ BẢN

LỜI CÁM ƠN

Luận văn thực hiện các phân tích nghiên cứu và thực nghiệm tại Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp thuộc trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng dưới sự

hướng dẫn tận tình của PGS TS Trương Hoài Chính trong thời gian học tập và

nghiên cứu tại trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Trương Hoài Chính đã

tận tình hướng dẫn khoa học trong quá trình thực hiện luận văn

Tác giả xin chân thành cám ơn Ban Giám Hiệu, Phòng Đào Tạo sau Đại Học, Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đã giúp đỡ và tạo điều kiện để hoàn thành luận văn

TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG TƯỜNG CHẮN SÓNG ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN – TỈNH QUẢNG NAM Học viên: Hồ Sĩ Bản Chuyên ngành: Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp

Mã số: 85.80.201 Khóa: K35.XDD Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Tường chắn sóng – đập thủy điện Khe Diên là bộ phận ngăn không để mực nước

hồ tràn qua đỉnh đập khi thượng lưu xuất hiện lũ cao hơn mực nước lũ thiết kế Z tk = +211,2

m, tránh phá hoại mặt đập gây ra vỡ đập thủy điện, ảnh hưởng đến con người và tài sản vật chất và tinh thần người dân hạ du đập Theo nghị định 114/2018/NĐ-CP về Quản Lý An Toàn Đập, Hồ Chứa Nước – Điều 18: Kiểm định an toàn đập, hồ chứa nước – mục 2: Kiểm định định kỳ 5 năm kể từ lần kiểm định gần nhất đối với đập, hồ chứa nước quan trọng đặc biệt, lớn và vừa Đối với đập thủy điện Khe Diên thuộc đập, hồ chứa nước vừa, nhỏ thì bắt buộc phải có khảo sát, thăm dò ẩn họa, khuyết tật công trình; Đánh giá Cường độ chịu nén của công trình tại thời điểm hiện tại để có những kiến nghị trong vận hành cho Ban quản lý thủy điện Cũng như đánh giá an toàn kết cấu hiện tại để đưa ra mực nước vận hành đảm bảo

an toàn cho công trình hiện tại hoặc có biện pháp đảm bảo an toàn cho vùng hạ du đập thủy điện Đánh giá Cường độ chịu nén của Bê tông Tường chắn sóng Khe Diên được thực hiện với hai phương pháp thí nghiệm thực nghiệm là Khoan lấy mẫu và Súng bật nảy Cả hai phương pháp thí nghiệm đều cho kết quả cường độ chịu nén Bê tông tường chắn sóng đạt cấp bền thiết kế B15, đảm bảo làm việc đúng với cường độ thiết kế Tác giả đã tóm tắt mục đích thí nghiệm, các phương pháp thí nghiệm thực nghiệm và kết quả đã đạt được

Từ khóa – Tường chắn sóng; Tường chắn sóng đập thủy điện Khe Diên; Cường độ chịu nén

bê tông Tường chắn sóng; Đập thủy điện Khe Diên; Khoan thí nghiệm Tường chắn sóng

ASSESSMENT REPORT STRENGTH OF CONCRETE BREAKWATER KHE DIEN HYDROPOWER DAMS - QUANG NAM PROVINCE

Abstract – Breakwater wall - Khe Dien hydropower dam is a part to prevent the water level

from overtopping the dam when the upstream flood appears to be higher than the designed flood level Ztk = +211.2 m, in order to avoid undermining the dam causing busted dam, affecting humans and material and spiritual assets of the people from the downstream According to Decree 114/2018/ND-CP on Safety Management Dams, reservoirs - Article 18: Inspection of dam safety, water reservoirs - Section 2: Inspection of every 5 years since the last inspection the nearest for dams, reservoirs particularly important, large and medium For Khe Dien hydropower dams under dam, reservoir medium, small, the required survey and exploration of hidden painting, construction defects; Compressive strength rating of the facility at the present time to make recommendations in operation for hydropower management board As well as assessing the structural safety given current to operate the water level to ensure the safety of existing works or take measures to ensure the safety of dams downstream areas Assessment of compressive strength of concrete Khe Dien wave retaining wall was carried out with two experimental testing methods: Sample Drilling and Bouncing Gun Both experimental methods have shown the compressive strength Concrete wave retaining wall reaches the design grade B15, ensuring working properly with the design intensity The author summarized the purpose of the experiment, the experimental methods and the results achieved

Key words - Wall breakwater; Wall breakwater Khe Dien hydropower dams; Compressive strength of concrete breakwater wall; Khe Dien hydropower dams; Experimental drilling of wave wall

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CÁM ƠN ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: 3

TỔNG QUAN VỀ ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN 3

1.1 SƠ LƯỢC VỀ ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN 3

1.1.1 Vị trí Công trình 3

1.1.2 Sơ lược kết cấu Đập thủy điện Khe Diên 5

1.2 CÁC TÍNH TOÁN KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VỀ AN TOÀN CỦA ĐẬP 10

1.2.1 Tính toán Kiểm tra Ổn định, độ bền Đập theo tiêu chuẩn hiện hành 10

1.2.2 Tính toán Kiểm tra Ổn định Đập 12

1.2.3 Tính toán kiểm tra ứng suất và biến dạng thân Đập 17

1.3 SƠ LƯỢC VỊ TRÍ CHỌN KHOAN TRÊN TƯỜNG CHẮN SÓNG 23

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 27

CHƯƠNG 2: 28

CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN BÊ TÔNG TƯỜNG CHẮN SÓNG ĐẬP THỦY ĐIỆN KHE DIÊN 28

2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 28

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG Ở HIỆN TRƯỜNG 28

2.2.1 Mục đích xác định cường độ bê tông hiện trường 28

2.2.2 Các phương pháp xác định cường độ bê tông ở hiện trường 28

2.2.3 Yêu cầu thí nghiệm của hai phương pháp chọn làm thí nghiệm 30

2.3 ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG THEO CÁC MẪU Ở HIỆN TRƯỜNG THEO TCXD VIỆT NAM (TCXDVN 239:2006, TCVN 4453:1995, TCVN 5574:2012) 32

2.3.1 Tính toán cường độ bê tông hiện trường 33

2.3.2 Đánh giá cường độ bê tông hiện trường 35

2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 37

CHƯƠNG 3: 39

THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ ĐO ĐẠC 39

3.1 THÍ NGHIỆM THỰC NGHIỆM 39

3.1.1 Khoan lấy mẫu 39

3.1.2 Sử dụng súng Bật nảy 46

3.2 XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM VÀ SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 50

3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 53

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (BẢN SAO 56

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu chữ cái và chữ La tinh

g: Gia tốc trọng trường;

M: Mác bê tông theo cường độ chịu nén là giá trị trung bình làm tròn đến hàng đơn vị MPa cường độ nén của các viên mẫu bê tông khối lập phương kích thước (150x150x150) mm được đúc, đầm, bảo dưỡng và thí nghiệm theo tiêu chuẩn

ở tuổi 28 ngày đêm;

B: Cấp độ bền (cấp cường độ) chịu nén của bê tông (grade of compressive strength of concrete) là giá trị được kiểm soát nhỏ nhất của cường độ chịu nén tức thời, tính bằng megapascan (MPA), với xác xuất đảm bảo không dưới 95%, được xác định trên các mẫu lập phương chuẩn đã được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thử nén ở tuổi 28 ngày Mẫu lập phương chuẩn để xác định cường độ chịu nén có kích thước (150x150x150) mm;

Rht: Cường độ bê tông hiện trường là cường độ bê tông của các mẫu khoan quy đổi về cường độ mẫu lập phương chuẩn hoặc xác định bằng phương pháp không phá huỷ;

Ryc: Cường độ bê tông yêu cầu là giá trị định mức từ mác hoặc cấp bê tông

do thiết kế quy định dùng để đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu công trình; Đánh giá cường độ bê tông trên cấu kiện hoặc kết cấu công trình là so sánh cường độ

bê tông hiện trường Rht (xác định bằng phương pháp khoan lấy mẫu hoặc các phương pháp không phá huỷ) với cường độ yêu cầu Ryc để đưa ra kết luận bê tông trên kết cấu, cấu kiện có đạt yêu cầu thiết kế hay không

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Xác định cấp công trình đập thủy điện Khe Diên 10

Bảng 1.2: Danh mục quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng 10

Bảng 1.3: Bảng hệ số điều kiện làm việc theo loại công trình và nền 11

Bảng 1.4: Hệ số an toàn cho phép [Kcp] đối với đập thủy điện Khe Diên 12

Bảng 1.5: Bảng hệ số lệch tải 12

Bảng 1.6: Các thông số, chỉ tiêu kỹ thuật 13

Bảng 1.7: Các trường hợp tính toán ổn định và độ bền chung đập BTTL 16

Bảng 1.8: Tổng hợp kết quả tính toán kiểm tra an toàn của đập không tràn 16

Bảng 1.9: Tổng hợp kết quả tính toán độ bền chung – Đập không tràn 17

Bảng 1.10: Tổng hợp kết quả tính toán ổn định– Mặt cắt tràn 17

Bảng 1.11: Tổng hợp kết quả tính toán độ bền – Mặt cắt tràn 17

Bảng 1.12: Các thông số về mực nước tính toán 19

Bảng 1.13: Các đặc trưng cơ của đá nền và tiếp giáp đập - nền 19

Bảng 1.14: Các đặc trưng của bê tông thân đập 20

Bảng 1.15: Tổ hợp tải trọng tính ứng suất và biến dạng 21

Bảng 1.16: Tổng hợp kết quả ứng suất kéo nén lớn nhất trong thân đập 23

Bảng 2.1: Trị số hiệu chỉnh theo góc ɑ 32

Bảng 2.2: Giá trị hệ số tα với xác suất bảo đảm 0,95 và số vùng kiểm tra 36

Bảng 2.3: Cường độ tính toán của bê tông Rb khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất, MPa 37

Bảng 3.1: Lực phá hoại khi nén thí nghiệm các mẫu khoan 46

Bảng 3.2: Bảng ghi lại số vạnh khi thí nghiệm kiểm tra bằng súng bật nảy 49

Bảng 3.3: Bảng kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của bê tông xi măng được thí nghiệm bằng phương pháp Khoan lấy mẫu 50

Bảng 3.4: Bảng kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén của bê tông xi măng được thí nghiệm bằng phương pháp Súng bật nảy 51

Bảng 3.5: So sánh cường độ chịu nén bê tông tường chắn sóng theo hai phương pháp thí nghiệm thực nghiệm 52

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Bản đồ vị trí Công trình thủy điện Khe Diên 4

Hình 1.2: Đập thủy điện Khe Diên nhìn từ Hạ lưu 6

Hình 1.3: Mặt bằng đập 7

Hình 1.4: Cắt dọc tim đập 8

Hình 1.5: Mặt cắt ngang Đập 9

Hình 1.6: Mặt bằng thể hiện vị trí chọn khoan lấy mẫu 24

Hình 1.7: Định vị các lỗ khoan trên Tường chắn sóng 25

Hình 1.8: Cắt ngang Đập vị trí khoan lấy mẫu 26

Hình 3.1: Vị trí chọn lấy mẫu khoan thí nghiệm Bê tông Tường chắn sóng 39

Hình 3.2: Máy khoan được đưa vào vị trí chuẩn bị khoan lấy mẫu 40

Hình 3.3: Sau khi khoan tới độ sâu 15 cm, mẫu khoan được đục lấy ra khỏi lỗ khoan 41

Hình 3.4: Máy khoan được di chuyển đến vị trí khoan tiếp theo 41

Hình 3.5: Đổ bù bê tông vào lỗ khoan đã lấy mẫu thí nghiệm 42

Hình 3.6: Mẫu khoan thí nghiệm được gia công cắt phẳng 2 đầu 43

Hình 3.7: Dùng lưu huỳnh để làm phẳng 2 đầu mẫu khoan 43

Hình 3.8: Mẫu khoan được đưa vào máy nén 44

Hình 3.9: Lực phá hoại khi nén thí nghiệm mẫu 45

Hình 3.10: Mẫu bị phá hoại 45

Hình 3.11: Chọn vị trí và vệ sinh bề mặt tại vị trí thí nghiệm súng bật nảy 46

Hình 3.12: Tiến hành thí nghiệm 47

Hình 3.13: Đọc, ghi lại số vạch trên súng bật nảy 48

Hình 3.14: Biểu đồ so sánh giữa Cường độ chịu nén của bê tông Tường Chắn Sóng theo hai phương pháp thí nghiệm thực nghiệm 52

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Cường độ bê tông của đập thủy điện suy giảm theo thời gian do thường xuyên chịu ảnh hưởng biến động của môi trường nước

Đập bê tông trọng lực thủy điện Khe Diên dùng để tích nước hồ chứa thủy điện cũng là kết cấu chính của công trình Sau quá trình đưa vào sử dụng từ năm 2007 đến nay, phần bê tông đập có hiện tượng mọc rong rêu do tiếp xúc với nước lâu ngày Để chủ đầu tư chủ động trong công tác vận hành thì đánh giá cường độ bê tông của đập hiện tại có đảm bảo theo thiết kế hay không là điều cần thiết Khi đập chắn giữ một khối nước rất lớn ở thượng lưu thì vấn đề an toàn công trình được đặt lên hàng đầu,

để không gây thiệt hại tài sản, tính mạng của người dân hạ du và chủ đầu tư Từ đó phần nào đánh giá cường độ bê tông các đập tương tự sau một thời gian sử dụng tương ứng Tránh xảy ra thảm họa nhân tạo khi có lũ về hồ

Vì vậy việc nghiên cứu đề tài: “Đánh giá cường độ bê tông Tường chắn sóng

Đập thủy điện Khe Diên – tỉnh Quảng nam” là cần thiết

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Mục tiêu tổng quát: Đánh giá cường độ chịu nén bê tông Tường chắn sóng Đập

bê tông trọng lực sau hơn 10 năm sử dụng

Mục tiêu cụ thể: Xác định được cường độ chịu nén của bê tông Tường chắn sóng Đập bê tông trọng lực thủy điện Khe Diên So sánh cường độ bê tông tương đương 28 ngày

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng: Bê tông Tường chắn sóng Đập thủy điện Khe Diên

Phạm vi nghiên cứu: Đánh giá Cường độ chịu nén bê tông Tường chắn sóng Đập thủy điện

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp nghiên cứu là nghiên cứu lý thuyết kết hợp đo đạc thực nghiệm (sử dụng: khoan lấy mẫu, súng bật nảy, …)

5 BỐ CỤC ĐỀ TÀI

Luận văn ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Kiến nghị, còn gồm 3 chương với các nội dung sau:

Chương 1: Tổng quan về Đập thủy điện Khe Diên

Chương 2: Các phương pháp thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bê tông Tường Chắn Sóng đập thủy điện Khe Diên

Chương 3: Thí nghiệm thực nghiệm và xử lý kết quả đo đạc

Phần Kết luận và Kiến nghị

6 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

Hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công, Hồ sơ hoàn công Đập bê tông trọng lực thủy điện Khe Diên

Toàn bộ Công trình nằm trên địa phận xã Phước Ninh, huyện Nông Sơn, tỉnh Quảng Nam (trước đây là xã Quế Ninh, huyện Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam) Vị trí tuyến đập nằm ở khoảng 15041'05" vĩ độ Bắc, 107056'48" kinh độ Đông, cách thành phố Tam Kỳ khoảng 60 km về phía Tây - Tây Bắc, cách thành phố Đà Nẵng khoảng

47 km về phía Tây Nam

Hình 1.1: Bản đồ vị trí Công trình thủy điện Khe Diên

Địa hình khu vực xây dựng công trình đầu mối có độ cao +173 m ÷ +250 m và tăng dần về phía thượng nguồn với những đỉnh núi độ cao +400 m ÷ +450 m Địa hình lưu vực dốc, lòng suối chính hẹp, hai bên vách đứng, có nhiều thác

Kiểu: Bê tông trọng lực vừa làm nhiệm vụ dâng nước vừa xả tràn khi có lũ về

 Lưu lượng tràn thiết kế P (1%) : 1281 m3/s

 Lưu lượng tràn kiểm tra P (0.2%) : 1593 m3/s

 Vận tốc dòng chảy mũi hắt : 22 m/s

1.1.2 Sơ lược kết cấu Đập thủy điện Khe Diên

Đập thủy điện Khe Diên gồm hai phần chính: Đập không tràn và Đập tràn xã lũ lòng sông

Đập không tràn: Chiều cao đập cao nhất 41 m, đỉnh tường chắn sóng ở +212,3

m, mặt đập ở +211,2 m, chiều dài theo đỉnh đập 120,4 m Kết cấu bằng bê tông cốt thép B15 và lõi bê tông B10

Đập tràn xả lũ lòng sông: Kết hợp dâng nước tạo hồ chứa Kết cấu bằng bê tông cốt thép, chiều cao đập cao nhất 35,4 m, ngưỡng tràn ở +206,94 m, chiều dài theo đỉnh đập 80 m Nền đập (đá trầm tích) được xử lý gia cố và chống thấm bằng khoan phụt vữa xi măng Trong thân đập có bố trí hành lang kiểm tra và thu nước rò

Hình 1.2: Đập thủy điện Khe Diên nhìn từ Hạ lưu

Hình 1.3: Mặt bằng đập

Hình 1.4: Cắt dọc tim đập

Hình 1.5: Mặt cắt ngang Đập

1.2 CÁC TÍNH TOÁN KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VỀ AN TOÀN CỦA ĐẬP

1.2.1 Tính toán Kiểm tra Ổn định, độ bền Đập theo tiêu chuẩn hiện hành

1.2.1.1 Cập nhật về cấp Công trình

Công trình thủy điện Khe Diên được thiết kế theo tiêu chuẩn TCXDVN

285:2002 “Công trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế”, theo đó đập thủy

điện Khe Diên là công trình cấp III

Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia 04-05:2012/BNNPTNT “Công trình thủy

lợi- Các quy định chủ yếu về thiết kế”, cấp công trình thủy điện Khe Diên được xác

định là cấp II như sau:

Bảng 1.1: Xác định cấp công trình đập thủy điện Khe Diên Stt Đặc điểm công trình

Cấp công trình theo đặc điểm

Cấp công trình được chọn

1.2.1.2 Quy phạm, tiêu chuẩn thiết kế sử dụng để tính toán kiểm tra

Các quy phạm, tiêu chuẩn thiết kế áp dụng trong tính toán kiểm kiểm tra độ bền

và ổn định đập như Bảng 1.2: Danh mục quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng

Bảng 1.2: Danh mục quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng

3 TCVN 2737-95 Tải trọng và tác động Tiêu chuẩn thiết kế

4 14TCN 56-88 Đập bê tông và bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế

5 TCVN 4253-86 Nền các Công trình thuỷ công

1.2.1.3 Một số quy định chủ yếu trong tính toán

Tần suất lũ thiết kế, P = 1,0 %

Tần suất lũ kiểm tra, P = 0,2 %

Hệ số an toàn nhỏ nhất về ổn định của công trình – nền trong điều kiện làm việc bình thường: 1,25

Hệ số an toàn tính toán của công trình N tt

R

cp tt





nc là hệ số tổ hợp tải trọng, xác định như sau:

+ Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất:

Tổ hợp tải trọng cơ bản : nc = 1,00;

Tổ hợp tải trọng đặc biệt : nc = 0,90;

Tổ hợp tải trọng trong thời kỳ thi công và sửa chữa: nc = 0,95 + Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai : nc = 1,00

 m : là hệ số điều kiện làm việc, quy định

Bảng 1.3: Bảng hệ số điều kiện làm việc theo loại công trình và nền

Loại công trình và loại nền Hệ số đ.kiện làm việc

1 Công trình bê tông và bê tông cốt thép trên nền đất và đá nửa cứng 1,00

2 Công trình bê tông và bê tông cốt thép trên nền đá:

- Khi mặt trượt đi qua các khe nứt trong đá nền; 1,00

- Khi mặt trượt đi qua mặt tiếp xúc giữa bê tông và đá hoặc đi trong

đá nền có một phần qua các khe nứt, một phần qua đá nguyên khối 0,95

3 Đập vòm và các công trình ngăn chống khác trên nền đá 0,75

 Kn là hệ số bảo đảm được xét theo quy mô, nhiệm vụ của công trình Khi tính toán trạng thái giới hạn theo nhóm thứ nhất: Kn được xác định theo cấp công trình:

+ Công trình cấp đặc biệt lấy Kn = 1,25;

+ Công trình cấp I lấy Kn = 1,20;

+ Công trình cấp II, III và IV lấy Kn = 1,15

 Hệ số an toàn cho phép [Kcp] đối với đập bê tông, bê tông cốt thép ứng với trạng thái giới hạn thứ nhất (kiểm tra về độ bền và độ ổn định) được xác định trong Bảng 1.4: Hệ số án toàn cho phép [Kcp] đối với đập thủy điện Khe Diên

Bảng 1.4: Hệ số an toàn cho phép [Kcp] đối với đập thủy điện Khe Diên

Tổ hợp tải trọng cơ bản Tổ hợp tải trọng đặc biệt

 Hệ số lệch tải:

Bảng 1.5: Bảng hệ số lệch tải STT

Tên tải trọng và lực tác động Hệ số lệch tải (n)

3 Áp lực nước trực tiếp lên bề mặt công trình và nền, áp lực sóng,

Bảng 1.6: Các thông số, chỉ tiêu kỹ thuật

 Trọng lượng nước lên đập (Gnt): Xác định theo diện tích biểu đồ áp lực

 Áp lực thủy tĩnh thượng lưu và hạ lưu

2

2

H

PnTrong đó:

+ n: Trọng lượng riêng của nước;

+ H: Chiều cao cột nước thượng lưu, hạ lưu

 Áp lực đẩy ngược lên đáy móng công trình

 Áp lực ngược bao gồm áp lực đẩy nổi và áp lực thấm đẩy ngược tác dụng vuông góc với mặt phẳng đáy hay mặt phẳng tính toán trượt của đập Giá trị áp lực đẩy nổi được xác định theo độ ngập nước của đập Trị số áp lực thấm được xác định theo phương pháp hệ số, có kể đến ảnh hưởng của màng xi măng chống thấm theo 14TCN 56-88

 Áp lực sóng do gió: Xác định theo TCVN – 8421:2010

 Lực quán tính do động đất

 Lực quán tính do động đất được xác định theo TCXDVN 375:2006

 Gia tốc nền thiết kế cho nền loại A được tính theo công thức:

gR

g a

a  1.Trong đó:





g

a g H

 Hệ số an toàn trượt ngang trên nền đá

 Hệ số ổn định trượt Ktr được xác định bằng công thức:

+ C: Thông số kháng trượt giữa đập và nền;

+ F: Diện tích mặt tiếp xúc giữa đập và nền

.

6

max

B L

M B

.

6

min

B L

M B

+ G: Tổng hợp lực của các lực tác dụng lên công trình;

+ F : Tổng diện tích mặt đáy đập;

+ M : Tổng momen lấy đối với điểm O trọng tâm đập; 0

+ L: Chiều dài đập tính toán;

+ B: Chiều rộng đáy đập

Mô men theo chiều kim đồng hồ lấy dấu (+) và ngược chiều kim đồng hồ lấy dấu (-), ứng suất kéo lấy dấu (+) và ứng suất nén lấy dấu (-)

Điều kiện độ bền chung của đập

Tính toán độ bền chung của đập tràn phải thoả mãn các điều kiện về độ bền và thoả mãn:

0

min 



tt n

K

m

n max Trong đó:

+ nc, m, Kn: Hệ số tổ hợp tải trọng, hệ số điều kiện làm việc, hệ số độ tin cậy;

+ min, max: Ứng suất chính nhỏ nhất và lớn nhất;

+ Rbt: Cường độ tính toán của bê tông

1.2.2.5 Các trường hợp tính toán

Tính toán ổn định và độ bền chung của các mặt cắt đập được thực hiện theo các trường hợp cơ bản và trường hợp đặc biệt

Bảng 1.7: Các trường hợp tính toán ổn định và độ bền chung đập BTTL

1 THCB1 Cơ bản 1 206,94 Không

có nước Màng chống thấm hoạt động bình thường

2 THCB2 Cơ bản 2 211,20 181,7

Lũ thiết kế p = 1%, màng chống thấm hoạt động bình thường

1.2.2.6 Kết quả tính toán kiểm tra

Đập không tràn (hai vai)

Từ kết quả tính toán kiểm tra ổn định đập tràn và ứng suất nền đập với mặt cắt không tràn ở hai vai cho thấy đập an toàn về ổn đinh trượt, lật với các trường hợp Ứng suất nền nằm trong giới hạn cho phép của đá nền đập

Bảng 1.8: Tổng hợp kết quả tính toán kiểm tra an toàn của đập không tràn

Bảng 1.9: Tổng hợp kết quả tính toán độ bền chung – Đập không tràn

Ứng suất nền max (T/m2) max 40,87 55,69 47,90 41,41 Ứng suất nền min (T/m2) min 18,81 4,54 11,32 1,41 Ứng suất chịu nén cho phép của

nền

n c n

R n K

m

642,5 642,5 578,26 578,26

Ứng suất kéo cho phép của nền k

c n

R n K

c n

R n K

R n K

m

1.2.2.7 Kết luận điều kiện an toàn ổn định đập Khe Diên

Đập thủy điện Khe Diên đảm bảo các điều kiện an toàn về ổn định và độ bền chung theo quy phạm và tiêu chuẩn hiện hành

1.2.3 Tính toán kiểm tra ứng suất và biến dạng thân Đập

1.2.3.1 Số liệu tính toán

Kích thước hình học đập tràn, đập dâng được lấy theo bản vẽ hoàn công đập Các thông số mực nước tính toán như Bảng 1.12;

Các thông số đá nền đập được lấy từ Bảng 1.13;

Các đặc trưng của bê tông thân đập được lấy từ Bảng 1.14

Bảng 1.12: Các thông số về mực nước tính toán

1.2.3.2 Phương pháp tính toán

Tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn bằng phần mềm SAP2000-V15, với bài toán biến dạng phẳng với bài toán đàn hồi - tuyến tính

Kích thước của khối nền được chọn như sau:

+ Biên dưới bằng 2 lần chiều rộng đáy đập;

+ Biên thượng lưu và hạ lưu cũng bằng 2 lần chiều rộng đáy

+ Áp lực của bùn cát lên mặt thượng lưu đập (S);

+ Tác động nhiệt (T) làm giảm nhiệt từ trung bình năm xuống trung bình tháng tháng lạnh nhất;

Khi màng chống thấm hoạt động bình thường, tung độ của biểu đồ áp lực thấm được lấy tương ứng là 0,3H và 0

Áp lực bùn cát được tính dung trọng đẩy nổi phù sa γbc = 1,1 T/m3 và góc ma sát trong  = 150

Khu vực xây dựng công trình Khe Diên (huyện Nông Sơn - Quảng Nam), xét với động đất cấp 7 có gia tốc nền agr= 0,0493

1.2.3.3 Kết quả tính toán

Kết quả tính toán được biểu diễn bằng các đường đẳng trị chuyển vị Ux, Uy, ứng suất S11, S22, Smax, Smin như các phụ lục kèm theo Các đường đẳng trị chuyển vị

có đơn vị m, ứng suất đơn vị kN/m2

Trong thân đập các ứng suất kéo chính, nén chính lớn nhất phần lớn nhỏ hơn ứng suất kéo, nén cho phép của bê tông

Tại vị trí mũi phóng và hành lang tiêu thoát nước xuất hiện ứng suất kéo cục bộ tại góc lõm nhưng có giá trị nhỏ hơn giá trị ứng suất kéo cho phép của bê tông nên chỉ cần bố trí cốt thép cấu tạo

Tại mép biên thượng, hạ lưu chân đập tiếp giáp nền xuất hiện giá trị ứng suất nén chính nhưng vẫn nhỏ hơn ứng suất nén cho phép của bê tông và nền

Tại mép biên thượng, hạ lưu chân đập xuất hiện giá trị ứng suất kéo chính lớn hơn ứng suất kéo cho phép của bê tông và đã có bố trí cốt thép như sau:

+ Hành lang thu nước thân đập được bố trí thép D16, a=200;

+ Đáy đập thép chịu lực bố trí thép D16, a=200;

+ Mặt thượng lưu đập bố trí thép D16, a=200;

+ Mặt hạ lưu đập được bố trí thép D16, a=200

Kết quả ứng suất kéo cục bộ và nén cục bộ lớn nhất theo phương ngang (S11)

và phương đứng (S22) như Bảng 1.16: Tổng hợp kết quả ứng suất kéo nén lớn nhất trong thân đập

Bảng 1.16: Tổng hợp kết quả ứng suất kéo nén lớn nhất trong thân đập

hạ lưu (S22max) đập và nền 1278 -2210 TH3 Mép tiếp giáp thượng lưu (S11max),

hạ lưu (S22max) đập và nền 1189 -2064 TH3 Mép tiếp giáp thượng lưu (S11max),

hạ lưu (S22max) đập và nền 905 -1332

1.3 SƠ LƯỢC VỊ TRÍ CHỌN KHOAN TRÊN TƯỜNG CHẮN SÓNG

 Tường chắn sóng đập thủy điện Khe Diên có chiều cao 1,1 m từ cao trình +211,2

m đến cao trình +212,3 m, là một phần của kết cấu đập bê tông trong lực Khe Diên.Với mục đích chắn nước khi mực nước thượng lưu từ mực nước lũ thiết kế Zlũ tk

= +211,2 m đến mực nước lũ gia cường Zlũ kt = +211,78 m không tràn qua đập, gây hư hỏng phá hoại mặt đập, dẫn đến phá hoại đập thủy điện

 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén bê tông tường chắn sóng mặc dù chỉ đại diện một phần nhỏ của đập nhưng phần nào đánh giá biến động cường độ chịu nén bê tông đập Khe Diên sau thời gian đưa vào sử dụng từ năm 2007 đến nay

1 S 11 : là ứng suất theo phương ngang (+ là kéo, - là nén)

2 S là ứng suất theo phương đứng (- là kéo, + là nén)

Hình 1.6: Mặt bằng thể hiện vị trí chọn khoan lấy mẫu

Hình 1.7: Định vị các lỗ khoan trên Tường chắn sóng

Hình 1.8: Cắt ngang Đập vị trí khoan lấy mẫu

- Theo Nghị định 114/2018/NĐ-CP về Quản Lý An Toàn Đập, Hồ Chứa Nước – Điều 18: Kiểm định an toàn đập, hồ chứa nước – mục 2: Kiểm định định kỳ 5 năm kể từ lần kiểm định gần nhất đối với đập, hồ chứa nước quan trọng đặc biệt, lớn và vửa Đối với đập thủy điện Khe Diên thuộc đập, hồ chứa nước vừa, nhỏ thì bắt buộc phải có khảo sát, thăm dò ẩn họa, khuyết tật công trình; Đánh giá Cường độ chịu nén của công trình tại thời điểm hiện tại để có những kiến nghị trong vận hành cho Ban quản lý thủy điện Cũng như đánh giá an toàn kết cấu hiện tại để đưa ra mực nước vận hành đảm bảo an toàn cho công trình hiện tại hoặc có biện pháp đảm bảo an toàn cho vùng hạ du đập thủy điện