Việt Nam có hệ thống công trình thủy lợi rất phong phú và đa dạng, trong đó các công trình đê, đập chiếm tỷ lệ lớn và phân bố không đồng đều theo vùng lãnh thổ. Theo thống kê của Bộ NN&PTNT năm 2002 thì nước ta có khoảng 2360 con Sông có chiều dài trên 10km, trong đó có 9 hệ thống sông chính và có khoảng 1967 hồ (dung tích mỗi hồ trên 2.105m3), trong đó có 10 hồ thủy điện có tổng dung tích 19 tỷ m3.
Khi xây dựng đập, đặc biệt là ở vùng trung du và miềm núi thường gặp nền cát cuội sỏi (nền bồi tích) có hệ số thấm K=10-1 - 10-2 cm/s và có chiều dày tầng cát cuội sỏi thay đổi trong phạm vi rất lớn.Vì vậy việc lựa chọn giải pháp xử lý chống thấm cho nền cát cuội sỏi khi xây dựng đập nhằm đáp ứng mục tiêu về kỹ thuật, kinh tế và điều kiện thiết bị thi công ở Việt Nam là một tiêu chí rất quan trọng và cần thiết.
Để xử lý chống thấm cho nền đập, chúng ta thường áp dụng các giải pháp như: Giải pháp thay đất nền (đào chân khay kết hợp với tường nghiên sân phủ hoặc tường tâm), tạo màng chống thấm (hào bentonite, tạo hàng cọc xi măng đất, cọc cừ kết hợp với các biện pháp chống thấm khác, khoan phụt xi măng đất sét,các giải pháp hóa lý,.). Xử lý nền bằng cọc xi măng đất là một trong số những giải pháp đã và đang được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam.
Giải pháp xử lý nền bằng cọc xi măng đất không chỉ ứng dụng cho xử lý nền đập mà còn ứng dụng cho các mục đích khác như: Gia cố nến sân bãi, bến cảng, chống thấm mang cống, làm tường chắn cho hố móng công trình
Đề tài tập trung nghiên cứu các giải pháp công nghệ xử lý chống thấm cho nền về nguyên lý công nghệ, biện pháp thi công, ưu nhược điểm của các giải pháp, điều kiện ứng dụng. Từ đó có những kiến nghị cần thiết khi ứng dụng các giải pháp này trong thực tế xây dựng công trình.
96 trang |
Chia sẻ: ngtr9097 | Lượt xem: 3680 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Các giải pháp công nghệ chống thấm cho nền cát cuội sỏi ứng dụng công nghệ hợp lý cho hồ chứa nước Mỹ Lâm - Phú Yên, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
LỜI CẢM ƠN
Luận văn "Các giải pháp công nghệ chống thấm cho nền cát cuội sỏi. Ứng dụng công nghệ hợp lý cho hồ chứa nước Mỹ Lâm - Phú Yên” được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình.
Có được thành quả này là nhờ sự truyền đạt kiến thức của các thầy, cô giáo trực tiếp giảng dạy và công tác tại Trường Đại học Thủy lợi... trong suốt thời gian tác giả học tập tại trường.
Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo Trường Đại học Thủy lợi trong thời gian học tập tại đây, sự quan tâm giúp đỡ của Ban Lãnh đạo Công ty Tư vấn và Chuyển giao công nghệ - Trường Đại học Thủy lợi, gia đình, bạn bè đồng nghiệp trong công tác và học tập để tác giả hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy - PGS.TS. Lê Văn Hùng đã tận tình hướng dẫn và cung cấp các tài liệu cần thiết cho luận văn này.
Hà nội, ngày 05 tháng 3 năm 2010
Phạm Ngọc Văn
MỞ ĐẦU
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:
Việt Nam có hệ thống công trình thủy lợi rất phong phú và đa dạng, trong đó các công trình đê, đập chiếm tỷ lệ lớn và phân bố không đồng đều theo vùng lãnh thổ. Theo thống kê của Bộ NN&PTNT năm 2002 thì nước ta có khoảng 2360 con Sông có chiều dài trên 10km, trong đó có 9 hệ thống sông chính và có khoảng 1967 hồ (dung tích mỗi hồ trên 2.105m3), trong đó có 10 hồ thủy điện có tổng dung tích 19 tỷ m3.
Khi xây dựng đập, đặc biệt là ở vùng trung du và miềm núi thường gặp nền cát cuội sỏi (nền bồi tích) có hệ số thấm K=10-1 - 10-2 cm/s và có chiều dày tầng cát cuội sỏi thay đổi trong phạm vi rất lớn.Vì vậy việc lựa chọn giải pháp xử lý chống thấm cho nền cát cuội sỏi khi xây dựng đập nhằm đáp ứng mục tiêu về kỹ thuật, kinh tế và điều kiện thiết bị thi công ở Việt Nam là một tiêu chí rất quan trọng và cần thiết.
Để xử lý chống thấm cho nền đập, chúng ta thường áp dụng các giải pháp như: Giải pháp thay đất nền (đào chân khay kết hợp với tường nghiên sân phủ hoặc tường tâm), tạo màng chống thấm (hào bentonite, tạo hàng cọc xi măng đất, cọc cừ kết hợp với các biện pháp chống thấm khác, khoan phụt xi măng đất sét,các giải pháp hóa lý,...). Xử lý nền bằng cọc xi măng đất là một trong số những giải pháp đã và đang được nghiên cứu ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam.
Giải pháp xử lý nền bằng cọc xi măng đất không chỉ ứng dụng cho xử lý nền đập mà còn ứng dụng cho các mục đích khác như: Gia cố nến sân bãi, bến cảng, chống thấm mang cống, làm tường chắn cho hố móng công trình…
Đề tài tập trung nghiên cứu các giải pháp công nghệ xử lý chống thấm cho nền về nguyên lý công nghệ, biện pháp thi công, ưu nhược điểm của các giải pháp, điều kiện ứng dụng. Từ đó có những kiến nghị cần thiết khi ứng dụng các giải pháp này trong thực tế xây dựng công trình.
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI:
+ Tổng quan về các giải pháp xử lý chống thấm cho nền đập.
+ Cơ sở khoa học và thực tiễn của các giải pháp xử lý chống thấm cho nền cát cuội sỏi, từ đó nêu ra ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng cho từng giải pháp.
+ Áp dụng tính toán, lựa chọn biện pháp xử lý chống thấm cho nền đập của Hồ chứa nước Mỹ Lâm - Phú Yên bằng cọc xi măng đất.
III. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
+ Cách tiếp cận:
- Tìm hiểu thông tin và các tài liệu đã được nghiên cứu và ứng dụng.
- Khảo sát thực tế những công trình đã ứng dụng các công nghệ xử lý chống thấm cho nền cát cuội sỏi ở các công trình của Việt Nam.
- Các đánh giá của các chuyên gia.
+ Phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan về lý thuyết và thực tiển của các giải pháp xử lý chống thấm cho nền đập với loại đất nền là cát cuội sỏi có.
- Nghiên cứu ứng dụng cụ thể cho một công trình phục vụ sản xuất.
IV. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC:
+ Tổng quan được các giải pháp xử lý chống thấm cho nền cát cuội sỏi.
+ Ứng dụng kết quả nghiên cứu để tính toán, lựa chọn giải pháp xử lý chống thấm nền đập cho một công trình cụ thể phục vụ sản xuất.
IV. NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN:
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NỀN THẤM NƯỚC KHI XÂY DỰNG HỒ CHỨA NƯỚC Ở VIỆT NAM
1.1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP Ở VIỆT NAM
Theo thống kê của Bộ NN&PTNT năm 2002 cả nước ta đã có 1.967 hồ (dung tích mỗi hồ trên 2.105 m3). Trong đó có 10 hồ thủy điện có tổng dung tích 19 tỷ m3 còn lại là 1957 hồ thủy nông với dung tích 5,842 tỷ m3. Nếu chỉ tính các hồ có dung tích từ 1 triệu m3 nước trở lên thì hiện nay có 587 hồ có nhiệm vụ tưới là chính.
Các hồ chứa phân bố không đều trên phạm vi toàn quốc. Trong số 63 tỉnh thành nước ta có 41 tỉnh thành có hồ chứa nước (xem hình 1-1). Các hồ này được đầu tư xây dựng không đều trong từng thời kỳ phát triển của đất nước.
Tính từ năm 1960 trở về trước khu vực miền Bắc và miền Trung xây dựng khoảng 6%. Từ năm 1960 đến năm 1975 xây dựng được khoảng 44%. Từ năm 1975 đến nay xây dựng khoảng 50%.
Hình 1 - 1: Biểu đồ phân bố hồ chứa nước trên toàn quốc
Ở nước ta đập vật liệu địa phương đóng vai trò chủ yếu, đập vật liệu địa phương tương đối đa dạng, đập đất được đắp bằng các loại đất khác nhau: Đất pha tàn tích sườn đồi, đất Bazan, đất ven biển miền Trung. Phần lớn các đập ở miền Bắc và miền Trung được xây dựng theo hình thức đập đất đồng chất hoặc nhiều khối. Một số năm gần đây, công tác thiết kế, xây dựng đập đất đã sử dụng một số công nghệ mới như tường lõi chống thấm bằng các tấm bê tông cốt thép liên kết khớp ở đập Tràng Vinh, thảm sét bentonite cho đập Núi Một, hào bentonite cho đập Eaksup - Đăk Lắc, cọc xi măng đất ở đập Đá Bạc - Hà Tĩnh…Vùng Tây Nguyên và Nam Trung Bộ phải sử dụng đất có hàm lượng sét cao, sử dụng nhiều loại đất không đồng chất, sử dụng các hình thức đập nhiều khối có bố trí thiết bị thoát nước kiểu ống khói đã cải thiện được tình hình dòng thấm qua đập ( xem thống kê ở bảng 1-1).
Bảng 1 - 1: Thống kê một số đập đất, đập đá lớn ở Việt Nam
TT
Tên hồ
Tỉnh
Loại Đập
Hmax (m)
Năm hoàn thành
1
Suối Hai
Hà Tây
Đất
29,00
1964
2
Đa Nhim
Lâm Đồng
Đất
38,00
1963
3
Suối Hai
Hà Tây
Đất
29,00
1964
4
Thượng Tuy
Hà Tĩnh
Đất
25,00
1964
5
Thác Bà
Yên Bái
Đá
45,00
1964(XD)
6
Cẩm Ly
Quảng Bình
Đất
30,00
1965
7
Tà Keo
Lạng Sơn
Đất
35,00
1972
8
Cấm Sơn
Bắc Giang
Đất
41,50
1974
9
Vực Trống
Hà Tĩnh
Đất
22,80
1974
10
Đồng Mô
Hà Tây
Đất
21,00
1974
11
Tiên Lang
Quảng Bình
Đất
32,30
1978
12
Pa Khoang
Lai Châu
Đất
26,00
1978
13
Hòa Bình
Hòa Bình
Đất/đá
128,00
1978(XD)
14
Yên Mỹ
Thanh Hoá
Đất
25,00
1980
15
Yên Lập
Quảng Ninh
Đất/ Đá
40,00
1980
16
Vĩnh Trinh
Quảng Nam
Đất
23,00
1980
17
Núi Một
Bình Định
Đất
32,50
1980
18
Liệt Sơn
Quảng Ngãi
Đất
29,00
1981
19
Phú Ninh
Quảng Nam
Đất
40,00
1982
20
Núi Cốc
Thái Nguyên
Đất
27,00
1982
21
Xạ Hương
Vĩnh Phúc
Đất
42,00
1982
22
Sông Mực
Thanh Hoá
Đất
33,40
1983
23
Quất Động
Quảng Ninh
Đất
22,60
1983
24
Xạ Hương
Vĩnh Phúc
Đất
41,00
1984
25
Hoà Trung
Đà Nẵng
Đất
26,00
1984
26
Hội Sơn
Bình Định
Đất
29,00
1985
27
Dầu Tiếng
Tây Ninh
Đất
28,00
1985
28
Biển Hồ
Gia Lai
Đất
21,00
1985
29
Núi Một
Bình Định
Đất
30,00
1986
30
Vực Tròn
Quảng Bình
Đất
29,00
1986
31
Tuyền Lâm
Lâm Đồng
Đất
32,00
1987
32
Đá Bàn
Khánh Hoà
Đất
42,50
1988
33
Kẻ Gỗ
Hà Tĩnh
Đất
37,40
1988
34
Khe Tân
Quảng Nam
Đất
22,40
1989
35
Kinh Môn
Quảng Trị
Đất
21,00
1989
36
Khe Chè
Quảng Ninh
Đất
25,20
1990
37
Phú Xuân
Phú Yên
Đất
23,70
1996
38
Sông Rác
Hà Tĩnh
Đất
26,80
1996
39
Thuận Ninh
Bình Định
Đất
29,20
1996
40
Đồng Nghệ
Đà Nẵng
Đất
25,00
1996
41
Sông Quao
Bình Thuận
Đất
40,00
1997
42
Gò miếu
Thái nguyên
Đất
30,00
1999
43
Cà Giây
Ninh thuận
Đất
35,40
1999
44
Ayun Hạ
Gia Lai
Đất
36,00
1999
45
Sông Hinh
Phú Yên
Đất
50,00
2000
46
Easoupe thượng
Đăk Lắc
Đất
27,00
2005
47
Lòng Sông
Bình Thuận
Bê tông
35,00
2006
48
Tân Giang
Ninh Thuận
Bê tông
38,00
2006
49
Sông Sắt
Ninh thuận
Đất
29,00
2007
50
Sông Sào
Nghệ An
Đất
30,00
Đang xây dựng
51
Hà Động
Quảng Ninh
Đất
30,00
Đang xây dựng
52
Cửa Đạt
Thanh Hóa
Đá đỗ
118,5
Đang xây dựng
53
Tả Trạch
T.T. Huế
Đất
56,00
Đang xây dựng
54
Nước Trong
Quảng Ngãi
Bê tông
đầm lăn
72,00
Đang xây dựng
55
Hoa Sơn
Khánh Hòa
Đất
29,00
Đang xây dựng
56
Định Bình
Bình Định
Bê tông
đầm lăn
50,00
Đang xây dựng
57
Iamơ
Đăk Lắk
Đất
32,00
Đang xây dựng
1.2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CHUNG CỦA NỀN ĐẬP Ở VIỆT NAM
Theo đặc điểm địa tầng, có thể chia toàn bộ đất phân bố trên lãnh thổ theo các nguồn gốc khác nhau như sau:
1.2.1. Đất Aluvi
Đất Aluvi còn có tên gọi là đất trầm tích. Đất trầm tích có 2 loại là trầm tích sông và trầm tích biển. Đất có nguồn gốc từ trầm tích sông được sử dụng khá phổ biến để đắp đập.
Đất Aluvi cổ phân bố chủ yếu ở các thung lũng sông lớn, và Aluvi hiện đại bao gồm trầm tích lòng sông, bãi bồi và các bậc thềm. Thường gặp là các đất sét, á sét phân bố trên các bậc thềm sông với chiều dầy ít khi vượt quá 5m. Ở điều kiện tự nhiên đất có dung trọng khô γc = 1,4 ÷ 1,6 T/m3, độ ẩm W= 20÷25%, trạng thái dẻo đến cứng. Khi bão hòa nước, đất có các thông số chống cắt ( = 160 ÷ 200, C = 0,1÷ 0,4 kg/cm2, hệ số thấm K = 10-1÷ 10-5 cm/s. Loại đất này có hàm lượng sét 15÷35%, có thể sử dụng đắp đập đồng chất hoặc lõi đập.
Trong thực tế, đất Aluvi phát triển ở các bậc thềm sông suối miền núi rất hẹp, trữ lượng ít. Phần lớn diện tích được canh tác, nên chỉ khai thác được một ít trong lòng hồ trước khi ngập nước.
1.2.2. Đất sườn tàn tích và tàn tích trên nền đá Bazan
Phụ thuộc độ tuổi hình thành và nguồn gốc thành tạo mà tính chất cơ lý của nó khác nhau. Đất sườn tàn tích có hàm lượng laterit nhỏ, hàm lượng hạt sét nhiều thì khả năng chống thấm tốt, ngược lại hàm lượng dăm sạn nhiều thì dung trọng cao.
1.2.2.1. Đất sườn tàn tích và tàn tích trên nền đá Bazan trẻ ((QII-IV)
Do đá được hình thành muộn, thời gian chưa đủ để phong hóa triệt để thành đất. Chiều dầy lớp phong hóa thường nhỏ hơn 5m, gồm đất á sét, á sét màu nâu đỏ, có chứa nhiều đá tảng đủ các loại kích thước và dăm sạn. Tính theo trọng lượng đất chiếm tỷ lệ rất ít so với đá, do đó rất khó khai thác chúng để đắp đập.
1.2.2.2. Đất sườn tàn tích và tàn tích trên nền đá Bazan cổ ((N2-Q1)
Loại đất này phân bố rộng rãi ở Tây Nguyên và vùng Đông Nam Bộ, ở điều kiện tự nhiên đất có khối lượng riêng hạt rắn lớn, dung trọng khô thấp, hệ số rỗng lớn, các chỉ tiêu cơ học ((, C, E) thuộc loại trung bình. Tính chất cơ lý của chúng thay đổi theo vị trí địa lý và địa hình. Chiều dầy tầng phong hóa 20 ÷ 30m, chia thành 3 lớp kể từ trên mặt xuống như sau:
* Lớp 1 (edQ): Đất sét - á sét màu nâu đỏ, hàm lượng kết vón laterit không đáng kể (khoảng 5%). Độ ẩm thay đổi nhiều theo mùa mưa và mùa khô. Ở đáy lớp 1 thông thường trên mặt cắt địa chất đều có lớp vón kết mảng (dạng đá ong) dày 1÷ 3m, rất cứng chắc. Nhiều công trình thực tế đã sử dụng loại đất này để đắp đập rất tốt.
* Lớp 2 (eQ): Đất sét - á sét màu loang lổ. Hàm lượng kết vón laterit và dăm Bazan thay đổi trong phạm vị rộng, có chỗ đạt đến 60 ÷ 70% loại hạt có d >2mm (tính theo trọng lượng). Tùy từng nơi, các vón kết laterit có dạng tròn đặc sít hoặc méo mó sắc cạnh.
* Lớp 3 (eQ): Đất sét và á sét màu tím gan gà, đốm trắng phớt các màu khác. Lớp đất này có dung trọng khô thấp so với 2 lớp trên, vì vậy ít sử dụng nó để đắp vào những vị trí xung yếu của đập.
1.2.3. Đất trên nền đá trầm tích lục nguyên (bột kết, cát kết...)
Đặc điểm của loại đất này là nếu được phân bố trên những vùng đồi thoải thì lớp trên mặt (lớp 1- edQ) có nhiều hàm lượng vón kết laterit, thuộc loại đất vụn khô, tính thấm nước lớn. Nếu chúng được phân bố ở các sườn dốc thì hàm lượng vón kết không đáng kể. Ở đáy lớp 1 thường có lớp mỏng hoặc thấu kính vón kết dạng mảng (dạng đá ong) với tính thấm lớn. Các chỉ tiêu tính chất cơ lý của loại đất trên nền đá trầm tích lục nguyên tương đối tốt, nhưng đất có tính trương nở thuộc loại trung bình đến mạnh.
1.2.4. Đất trên nền đá phun trào (đaxit, biolit, andnezit...)
Chỉ tiêu cơ lý của loại đất này thuộc loại trung bình. Do bề dày bé, nên thực tế chưa được sử dụng nhiều.
1.2.5. Đất trên nền đá biến chất (Gơnai)
Tính chất cơ lý của loại đất này thay đổi trong phạm vi rộng. Khi sử dụng chúng để đắp đập cần phân chia bãi vật liệu thành nhiều lớp để chọn lựa chỉ tiêu cơ lý tương đối đồng nhất.
1.2.6. Đất trên nền đá xâm nhập sâu (Granit, Granodiorit)
Trong lớp (edQ) của đất này thường có đá tảng lăn, thậm chí có cả tảng lăn cỡ lớn. Dung trọng khô thiên nhiên của đất thấp, tuy có cao hơn với đất Bazan. Nhiều công trình đã sử dụng đất này để đắp đập. Riêng lớp 3 của loại đất này thường là á cát có chứa nhiều mica nên không thuận lợi cho việc đắp đập.
1.2.7. Đất bồi tích lòng suối (cuội, sỏi, lẫn đất sét...)
Cấu trúc đất này thường gặp tại nơi có địa hình tích tụ (nơi các bãi bồi cát sỏi nhỏ, các bãi đá tảng lăn có bề dày và kích thước thay đổi theo mùa). Đặc trưng của địa tầng này từ trên xuống dưới như sau:
Bên trên là lớp phủ có nguồn gốc bồi tích (aQ) gồm: Cát hạt thô chứa nhiều cuội sỏi, bão hòa nước, kết cấu chặt. Chiều dày của tầng phủ này từ 3÷4m. Đây là lớp thấm rất mạnh. Tiếp theo là các lớp á cát, á sét chứa dăm sạn đến hỗn hợp dăm sạn và các tảng lăn có kích thước tương đối lớn, nguồn gốc pha tàn tích (deQ), kết cấu chặt - đây là lớp thấm vừa, mạnh. Tiếp đến là tảng lăn, tảng lăn á sét lẫn sạn sỏi, sỏi cát lẫn bụi sét...
1.3. KHÁI QUÁT CÁC VẤN ĐỀ VỀ SỰ CỐ GÂY HƯ HỎNG ĐẬP
1.3.1. Các tài liệu quan trọng cần xem xét khi đánh giá an toàn đập
Khi đánh giá mức độ an toàn của một đập, cần xem xét các tài liệu quan trọng sau:
- Tài liệu về thủy văn công trình: Lưu lượng lũ, tổng lượng lũ, các dạng lũ bất lợi, gió bão.
- Địa chất nền đập.
- Biện pháp xử lý nền.
- Đất đắp đập.
- Tiếp giáp đập với nền và các vai đập.
- Tiếp giáp thân đập và các công trình xây đúc.
- Các khớp nối thi công.
1.3.2. Đặc điểm làm việc của đập
Đập là công trình dâng nước, xây dựng chủ yếu bằng các vật liệu địa phương (đất, đá) nên trong quá trình khai thác đập mang những đặc tính sau:
- Đập đất là loại đập không tràn có nhiệm vụ dâng nước và giữ nước trong các hồ chứa hoặc cùng với các loại đập khác tham gia nhiệm vụ dâng nước trong hệ thống thủy lợi.
- Có khối lượng lớn và chịu tác dụng của ngoại lực khá phức tạp, nên thân đập cần đảm bảo điều kiện chịu lực. Đặc biệt phải đảm bảo điều kiện ổn định chống trượt của hai mái dốc và nền.
- Mái đập thường xuyên chịu tác động của gió, sóng trong hồ, mưa gây sạt lở làm giảm khả năng ổn định của công trình. Vì vậy đối với đập đất mái đập thường có các biện pháp gia cố để bảo vệ mái.
- Dòng thấm trong thân đập không chỉ làm giảm khả năng ổn định chống trượt của mái mà nó còn có thể gây ra xói ngầm làm hư hỏng công trình. Dòng thấm xuất hiện ở cả trong thân đập, nền đập và vai đập, tại các vị trí tiếp giáp cửa ra do gradient của dòng thấm lớn thường gây ra hiện tượng trôi đất, vì vậy kết cấu đập phải bố trí các thiết bị lọc ngược trong thân đập hoặc mái hạ lưu đập.
- Theo thời gian đập còn bị lún xuống do tác dụng của tải trọng bản thân đập và do quá trình cố kết thấm.
1.3.3. Đặc điểm về sự cố của đập đất
Những đặc điểm làm việc của đập đất như đã nêu trên có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của đập đất, vì thế nếu để xảy ra kém chất lượng ở bất kỳ khâu nào, trong thời gian nào cũng có thể dẫn tới sự cố lớn hoặc nhỏ. Vì vậy sự cố của đập đất có quan hệ mật thiết với những đặc điểm đã nêu trên.
Sự cố của đập đất có những đặc điểm:
- Do một hoặc nhiều nguyên nhân gây ra, trong đó có khảo sát (địa hình, địa chất công trình, địa chất thủy văn, thủy văn công trình), thiết kế (thủy công, cơ khí, điện), thi công và quản lý khai thác. Tuy nhiên thực tế nguyên nhân phổ biến là: Khảo sát, thiết kế, thi công.
- Sự cố lớn thường xảy ra đối với các công trình đầu mối trong đó có đập đất.
- Sự cố xảy ra không chỉ ngay sau khi hoàn thành công trình mà thường là sau nhiều năm. Tuy nhiên sự cố lớn và nghiêm trọng thường xảy ra khi gặp lũ cực lớn và trong quá trình thi công (vỡ đập Sông Mực - Thanh Hóa, sự cố 3 lần vỡ đập Suối Trầu - Khánh Hòa, đập Cà Giây - Bình Thuận).
- Những sự cố lớn và nghiêm trọng thường xảy ra rất đột ngột, trong một thời gian rất ngắn, không kịp ứng phó.
- Hậu quả do sự cố gây ra thường là nghiêm trọng, việc xử lý rất tốn kém gây ra tổn thất lớn về tính mạng, tài sản của nhân dân và tài sản quốc gia, gây ảnh hưởng xấu về kinh tế và tình hình xã hội.
1.3.4. Các dạng sự cố về đập đất
Đập đất là hạng mục quan trọng nhất đối với đầu mối công trình thủy lợi. Sự cố về đập đất rất nghiêm trọng và không lường hết được hậu quả. Những sự cố của đập đất thường do nhiều nguyên nhân. Trong khuôn khổ luận văn này, tác giả đề cập đến các nguyên nhân do mất ổn định nền và thấm như sau:
1.3.4.1. Sự cố do mất ổn định nền
Do nền đập mất ổn định nên thường gây ra các sự cố sau:
1. Nứt ngang đập
Các nguyên nhân về nền đập gồm:
- Lún nền đột ngột do chất lượng nền kém.
- Lún không đều đột biến trong thân đập do chênh lệch đột biến về địa hình nền đập không được xử lý.
2. Nứt dọc đập
Do nền đập bị lún trên chiều dài dọc tim đập.
3. Trượt sâu mái thượng lưu
Do đặc điểm địa chất nền đập xấu không được xử lý hoặc xử lý không đảm bảo yêu cầu.
4. Trượt sâu mái thượng, hạ lưu
Do địa chất nền xấu hơn dự kiến của thiết kế do khảo sát đánh giá không đúng với thực tế hoặc do nền đập bị thoái hóa sau khi xây dựng đập nhưng khi khảo sát và thiết kế đã không dự kiến được.
1.3.4.2. Sự cố do mất ổn định thấm
Mất ổn định thấm thường gây ra các sự cố sau cho đập đất:
1. Thấm mạnh hoặc sủi nước ở nền đập
- Do đánh giá sai tình hình địa chất nền, để sót lớp thấm nước mạnh không được xử lý hoặc biện pháp chống thấm cho nền không đảm bảo chất lượng.
- Xử lý tiếp giáp nền và thân đập không tốt do thiết kế không đề ra biện pháp xử lý, hoặc do khi thi công không thực hiện tốt biện pháp xử lý.
2. Thấm mạnh hoặc sủi nước ở vai đập
Do các nguyên nhân sau đây gây ra:
- Thiết kế không đề ra các biện pháp xử lý hoặc biện pháp xử lý đề ra không tốt.
- Không bóc hết lớp phong hóa ở vai đập.
- Đầm nện đất trên đoạn tiếp giáp ở vai đập không tốt.
- Thi công biện pháp xử lý tiếp giáp không tốt.
3. Thấm mạnh hoặc sủi nước mang công trình
Do các nguyên nhân sau đây gây ra:
- Thiết kế không đề ra biện pháp xử lý hoặc biện pháp không tốt.
- Đất đắp ở mang công trình không đảm bảo chất lượng: Chất lượng đất đắp không được lựa chọn kỹ, không dọn dẹp vệ sinh sạch sẽ để vứt bỏ các tạp chất trước khi đắp, đầm nện không kỹ.
- Thực hiện biện pháp xử lý không đảm bảo chất lượng.
- Hỏng khớp nối công trình.
- Cống bị thủng.
4. Thấm mạnh hoặc sủi nước trong phạm vi thân đập
Do các nguyên nhân sau đây gây ra:
- Bản thân đất đắp đập có chất lượng không tốt: hàm lượng cát, bụi dăm sạn nhiều, hàm lượng sét ít, đất bị tan rã mạnh.
- Kết quả khảo sát sai với thực tế, cung cấp sai các chỉ tiêu cơ lý, lực học do khảo sát sơ sài, khối lượng khảo sát thực hiện ít, không thí nghiệm đầy đủ