9 ĐÁNH GIÁ AN TOÀN ỔN ĐỊNH CÁC ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG CƠNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN TRỊ AN SAU 10 NĂM VẬN HÀNH _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An MỤC LỤC Trang Mở đầu CHƯƠNG I PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG BÃO HỒ GIỚI HẠN & ỔN ĐỊNH CỦA ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG I Phương phạp luận để nghiên cứu đập 1.1.1 Xác định đường bão hoà giới hạn 1.1.2 Tính tốn ổn định trượt 1.1.3 Tính tốn ổn định thấm 1.1.4 Lựa chọn công thức tính tốn CHƯƠNG II KẾT QUẢ TÍNH TỐN KIỂM TRA 2.1 Tài liệu chương trình tính tốn 10 2.1.1 Tài liệu 10 2.1.2 Chương trình tính tốn 10 2.2 Kết tính tốn 10 2.2.1 Đường bão hoà giới hạn .10 2.2.2 Kiểm tra ổn định trượt mái đập 12 2.2.3 Kiểm tra ổn định thấm 12 CHƯƠNG III ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG SAU 10 NĂM VẬN HÀNH Tình hình vận hành cơng trình .15 3.1.1 Diễn biến đường bão hoà .15 3.1.2 Sự rò rỉ nước .15 3.1.3 Hiện tượng nứt trượt đất .17 3.2 Đánh giá vận hành cơng trình 19 3.2.1 Quan trắc thực tế trường 20 3.2.2 Tính tốn kiểm tra ổn định chung .20 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO .22 _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An MỞ ĐẦU Như biết, Cơng trình thuỷ điện Trị An cơng trình lượng trọng điểm nước ta.được Liên xô (cũ) thiết kê đơn vị thi công Việt Nam xây dựng từ đầu năm tám mươi đưa vào vận hành (tổ máy đầu tiên) vào năm 1987 Trải qua 10 năm đầu vận hành, Cơng trình thuỷ điện Trị An đóng góp phần quan trọng vào sản lượng điện nước ta Trong quãng thời gian đó, đập vât liệu địa phương nói chung vận hành tốt, an tồn quan quản lý vận hành liên tục quan trắc, đo đạc nhiều tài liệu lún, chuyển dịch, thấm cơng trình Những tài liệu quan trắc đo đạc có ý nghĩa quan trọng mặt khoa học thực tiễn Các tài liệu cần phải nghiên cứu, phân tích, đánh giá cách hệ thống để hiểu trạng thái làm việc cơng trình, góp phần làm sáng tỏ vấn đề chưa rõ, khiếm khuyết tính tốn thiết kế, v.v Mặt khác vài hạng mục cơng trình cịn tồn vấn đề kỹ thuật cần phải theo dõi tiếp (như đập vai cửa lấy nước, đập tiếp giáp tràn v.v ) Những vấn đề thu hút quan tâm ý không quan quản ly, khai thác vận hành, quan thiết kế mà nhà khoa học xa gần Chính mà việc đánh giá đập đất đá Cơng trình thuỷ điện Trí An sau 10 năm đầu vận hành, rõ ràng cần thiết cấp bách Bởi kết qủa nghiên cứu theo vấn đề này, giúp cho quan quản lý , khai thác vận hành có thêm nhiều thông tin để chủ động quản lý khai thác làm cho cơng trình vận hành an tồn hợp lý mặt kỹ thuật, đồng thời đề tài góp phần nhỏ việc làm phong phú thêm hiểu biết kinh nghiệm kỹ sư , cán kỹ thuật lĩnh vực thuỷ công.(như thiết kế, quản lý khai thác các đập vât liệu địa phương) Cũng cần phải nhấn mạnh suốt thời gian qua, xẩy cố dù lớn hay nhỏ đập đất đá co quan thiết kế phối hợp với Nhà máy kịp thời xử lý (xử lý nước thấm, gia cố mái hạ lưu đập phụ, đập vai cửa lấy nước, khoan xử lý nước rị rỉ đập phần tiếp giáp đập tràn v.v ), điều vừa nói lên tính tích cực chủ động quan chức vừa nói lên tính phức tạp kỹ thuật cơng trình vận hành Do tính đa dạng phức tạp vấn đề nên NGHIÊN CỨU TỔNG KẾT giới hạn việc đánh giá hạng mục sau: 1.) Xác định đường bão hòa giới hạn mặt cắt của: - Đập lịng sơng _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An - Đập vai cửa lấy nước - Đập phụ bờ phải 2.) Tính tốn ổn định trượt cho mặt cắt của: - Đập lịng sơng - Đập vai cửa lấy nước 3.) Tính tốn ổn định thấm cho mặt cắt của: - Đập lịng sơng - Đập vai cửa lấy nước Lần đầu tiên, sau 10 năm vận hành xác định đường bão hoà giới hạn cách có hệ thống cho hầu hết mật cắt cuả đập đất đá, dựa luận khoa học chặt chẽ, phướng pháp tính tiên tiến - Dựa vào tài liệu quan trắc thực tế, qúa trình nghiên cứu tính tốn xử lý cơng trình quan thiết kế, nghiên cứu tính tốn theo đề tài này, rút kết luận khoa học vận hành cơng trình * Trong q trình thực nghiên cứu tổng kết này, tham khảo sử dụng tài liệu sau ( công bố lưu trữ thư viện quan) : - Các tài liệu quan trắc lún đập, đường bão hoà thực đo đập, tài liệu Nhà máy thuỷ điện Trị An lập từ năm 1988 đến 1997, tài liệu lưu trũ thư viện nhà máy - Báo cáo Hội đồng nghiệm thu sở việc đưa Cơng trình thuỷ điện Trị An vào sử dụng, Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/1992 - Báo cáo khoa học đề tài KC - 03 - 11 “ Nâng cao hiệu qủa khai thác Cơng trình thuỷ điện Trị An”, Tp.Hồ Chí Minh, tháng 10/1993 Kỹ sư Lê Quang Huyến làm chủ nhiệm đề tài - Báo cáo thuyết minh thiết kế hồn cơng Đánh giá chất lượng thi công Trạng thái làm việc đập phụ bờ phải,Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/1991 Kỹ sư Nguyễn Ngọc Bích chủ trì - Báo cáo kết công tác khoan đất đắp (tiếp giáp đập đất đá lịng sơng đập tràn), Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/1994 Kỹ sư Chủ nhiệm địa chất Nguyễn Văn Tài - Báo cáo tượng nứt trượt mái hạ lưu đập vai phải cửa nhận nước, Báo cáo Nhà máy thuỷ điện Trị An, tháng 1/2/1994 - Báo cáo chuyên đề xử lý vết nứt mái hạ lưu đập vai cửa lấy nước‘,Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/1995 Kỹ sư Nguyễn Ngọc Bích chủ trì _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An - Báo cáo kết qủa nghiên cứu khảo sát trạng thái đất đắp đập đất đá lịng sơng dọc theo giải tiếp giáp đất tường bê tông bờ phải đập tràn, Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 / 1995 Kỹ sư, Chủ nhiệm địa chất Nguyễn Văn Tài - Báo cáo kết qủa thực hợp đồng nghiên cứu KH-CN “Khảo sát thấm đập tràn Trị An kỹ thuật thị đồng vị“,Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/1995 PTS Lê Văn Khôi làm chủ nhiệm đề tài _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An CHƯƠNG I PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG BÃO HỊA GIỚI HẠN & ỔN ĐỊNH CỦA ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 1 PHUONG PHÁP LUẬN ĐỂ NGHIÊN CỨU ĐẬP 1.1.1 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG BÃO HÒA GIỚI HẠN a.) Ðể xác định đường bão hịa giới hạn vị trí phải thoả mãn hai điều kiện : vừa đảm bảo ổn định thấm vừa đảm bảo ổn định trượt tốn phức tạp, tiêu chuẩn phải tính thử dần cách làm gọi phương pháp thử đúng-sai Các đường bão hòa giới hạn xác định dựa nguyên tắc đường bão hòa thực tế xuất thân đập đường bão hịa giới hạn mặt ổn định trượt đập có hệ số ổn định xấp xỉ hệ số cho phép ứng với tổ hợp tải trọng đặc biệt; mặt ổn định thấm, dịng thấm thân đập có Gradient thấm lớn Jmax xấp xỉ Gradient thấm cho phép [ J ]cp Trên thực tế tính tốn xác đinh đường bão hồ có trị số xác ngun tắc việc khó khăn, tốn nhiều thời gian Vì tính tốn thử dần thực với giá tri xấp xỉ + 5% đến +10 % giá trị tiêu chuẩn - Thuật tốn để xác định đường bão hịa giới hạn sau : a.) Xuất phát từ đường bão hòa thực đo mặt cắt, ta xác định tỷ số q/k (q : lưu lượng đơn vị, k : hệ số thấm) biết h h2 (hay h đầu h cuối) mối đoạn đường bão hòa thực đo b.) Sau ta thay đổi tỷ số q/k (và vài điều kiến biên khác ) để đường bão hòa dâng cao, đến vị trí Ni dừng lại Vị trí N phải đạt tiêu chuẩn sau : + Trong q trình thực tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn (PP PTHH ), điểm Ni đường bão hồ phải có chiều cao cột nước H i tung độ yi đường bão hòa (Hi = yi, điều kiện bắt buộc PP PTHH) + Ở vị trí Ni lưới thấm phải có Jmax > gần xấp xỉ = [JCP ] + Ở vị trí Ni cung trượt phải có : _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An K ô.đ > gần xấp xỉ = [K.CP] c.) Để giảm nhẹ tính tốn thử dần, PP PTHH sử dụng dạng đường bão hồ có sẵn theo sơ đồ (a) cho đập có lăng trụ tiêu nước hạ lưu, sơ đồ (b) cho đập có thiết bị tiêu nước lát mái, (xem sơ đồ cơng thức tính tốn kèm theo) d.) Các gia số tính tốn theo PP PTHH (để thử dần tìm vi trí đường bão hịa) lấy x =  0.01 1.1.2 TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH TRƯỢT MÁI ĐẬP Để có nhìn tổng qt cơng thức tính tốn ổn định trượt, phần giới thiệu phương pháp tính tốn ổn định trượt đưa số công thức thông dụng, qua so sánh, lựa chọn cơng thức tính tốn vừa đơn giản vừa phù hợp với thực tế - Các mặt cắt đập vai tính tốn kiểm tra ổn định trượt với mặt cắt gia cố - Các tính tốn tiến hành đề tài tính tốn kiểm tra Các tiêu thiên lý chọn thiên bé (so với tiêu cho đập Trị An đề tài KC-03-11), mặt cắt có tiêu lớn cơng trình an tồn - Đối với đập tiêu lý tính với lớp khác theo độ sâu 1.1.3 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH THẤM CỦA ĐẬP Ổn định thấm tốn phức tạp đề cập đến nhiều vấn đề Đối với đập đất đá Trị An khai thác vận hành 10 năm, toán thấm nhằm kiểm tra ổn định thấm (chứ định mặt cắt hợp lý ổn định thấm) nên giới hạn vấn đề : Xói ngầm cục xói ngầm tiếp xúc a.) Xói ngầm cục Như biết, mặt cắt đập đất có dạng hình thang với mái dốc lớn để đảm bảo ổn định trượt nên mặt cắt đập rộng, trị số gradien thân đập không lớn thường không dẫn đến nguy hiểm đáng kể Vì vấn đề nguy hiểm đập đất mặt xói ngầm dịng thấm gây khơng phải xói ngầm bình thường thường hiểu mà phá hoại xuất hang thấm tập trung Những hang khơng phải dịng thấm gây nên mà nhiều nguyên nhân khác thi công, tạo khe hở lớp tiếp giáp đất đắp hay tiếp giáp với công trình bê tơng, khe nứt lún khơng v.v Trong qúa trình khai thác cơng trình , tác dụng dòng thấm dòng _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An chảy nước mà hang bị bào mòn, mở rộng thành hang thấm tập trung dẫn đến phá hoại dập Trong thực tế thiết kế xây dựng đập đất đá, khơng đập bị phá hoại phần phá hoại hoàn toàn tượng thấm tập trung Ở Mỹ số 72 đập bị phá hoại có 27 đập nguyên nhân (gần 40 %) Điển hình đập Triton bị phá hoại hoàn toàn hang thấm tập trung phần tiếp giáp thân đập Để xác định điều kiện khơng xẩy hang thấm tập trung (xói ngầm cục bộ) không dựa vào định luật học chặt chẽ mà phải dưa vào phân tích cơng trình thực tế khai thác vận hành kết luận tìm phần mang tính thống kê từ cơng trình Từ quan niệm vậy, giáo sư R R Trugaev cho muốn đảm bảo khơng xuất xói ngầm cục cần phải thỏa mãn điều kiện JTT < [ J ]CP Trong : JTT – Là gradien thực dòng thấm xuất thân đập, xác định tính tốn đo đạc trực tiếp [ J ]CP – Là gradien cho phép tương ứng với loại đất thân đập, xác định thí nghiệm thống kê 1.) Xác định JTT Từ năm 50 trở trước phương pháp tính tốn cơng cụ (máy tính) tiên tiến chưa phổ biến, người ta thường dùng phương pháp Len-Blai để tính JTT Tuy nhiên, dựa vào tài liệu thống kê đo đạc cơng trình nhiều năm, người ta thấy phương pháp đơn giản không phản ánh thực tế Ngày thơng dụng để xác định gradien dịng thấm người ta sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải tốn thấm máy vi tính Phương pháp này, phút phương pháp tiên tiến nhiều nước thừa nhận sử dụng phổ biến tính tốn cơng trình Để tính tốn thấm cho đập đất đá Trị An sử dụng phương pháp PTHH 2.) Xác định [ J ] cp Để xác định trị số [J K]cp giáo sư R.R Tsugaev tính toán quan trắc đo đạc trị số Jk cho 161 đập đất xây dựng hoạt động tốt Những đập chia loại, mà loại gồm nhiều đập xây dựng chất đất giống xác định trị số gradien lớn [J K]max đập loại đất Trong q trình tính tốn này, tác giả có lưu ý đập xây dựng thường có trị số [Jk] lớn so với đập xây dựng trước kia, với nhận xét cho phép _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An [Jk]cp không phụ thuộc vào trình độ tiến hố khoa học kỹ thuật phản ánh thiết kế thi công, mà đặc trưng phụ thuộc cấp cơng trình Sự phụ thuộc cuối này, dĩ nhiên, phụ thuộc theo thời gian nghĩa tương lai trình độ thiết kế thi cơng nâng cao trị số gradien cho phép nâng lên Trên sở tính tốn phân tích trên, cuối R.R Tsugaev xác định trị số [JK]cp ứng với loại đất đấp đập cấp cơng trình giới thiệu bảng sau (lấy theo tài liệu R.R Tsugaev “ Công trinh thuỷ lợi đất”, bảng 3-2, trang 157 ) Loại đất Sét Á sét Cát trung bình I 1,00 0,70 0,50 Cấp cơng trình II III 1,10 1,20 0,75 0,85 0,55 0,60 IV-V 1,30 0,90 0,65 I 0,40 0,35 Cấp cơng trình II III 0,45 0,50 0,40 0,45 IV-V 0,55 0,50 Loại đất Á cát Cát mịn b.) Xói ngầm tiếp xúc Về tốn xói ngầm tiếp xúc, khn khổ đề tài nên chủ yếu giải vấn đề tiếp giáp đất thân đập thiết bị chống thấm (các tầng lọc lăng trụ tiêu nước tầng lọc lớp đá bảo vê mái hạ lưu) Điều kiện để khơng gây xói ngầm tiếp xúc : JRA < [ JRA] CP Trong : JRA – gradien thực dòng thấm lăng trụ tiêu nước ( đập có đống đá tiêu nước ) mái đập ( đập khơng có đống đá tiêu nước ), xác định tính tốn [ JRA] CP – Là gradien cho phép dòng thấm tương ứng với loại đất thân đập, xác định thí nghiệm thống kê Để xác định J RA tính tốn sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Để xác định [ JRA] CP sử dụng cơng thức giới thiệu quy phạm thiết kế tầng lọc ngược QP TL-C-5-75 Trong trường hợp không đủ tài liệu thành phần hạt đất bảo vệ lớp lọc, sử dụng trị số [ J RA] CP kiến nghị sổ tay thiết kế cơng trình thuỷ cơng, ứng với loại đất đắp đập cấp cơng trình cho bảng sau : (lấy theo bảng 4.15 trang 151 “ sổ tay thiết kế cơng trình thuỷ cơng Viện thiết kế thuỷ công CHLB Nga) _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An Loại đất Sét Á sét Á cát Cát mịn I 1,ï 50 1, 05 0, 75 0, 55 Cấp cơng trình II III 1, 65 1, 80 1, 15 1, 25 0, 95 1, 00 0, 65 0, 75 IV-V 1, 90 1, 55 1, 25 0, 85 -Các mặt cắt đập vai tính tốn kiểm tra ổn định thấm với mặt cắt gia cố - Các mặt cắt đập lịng sơng (đặc biệt mặt cắt tiếp giáp đập tràn ) tính tốn kiểm tra ổn định thấm với mặt cắt có khoan phụt, vấn đề rò rỉ xem giải xong sơ đồ tính tốn theo phương pháp PTHH coi chiếu dài đường thấm đến chân mái hạ lưu - Các tính tốn ổn định thấm tiến hành với đường bão hòa thực đo Các trị số hệ số ổn định cho phép [K]cp cho bảng sau: Trị số hệ số ổn định cho phép [K]cp Tổ hợp lực tác dụng Cơ Đặc biệt I 1,25 1,15 Cấp cơng trình II III 1,20 1,15 1,08 1,05 IV 1,10 1,05 D Lựa chọn cơng thức tính tốn Qua trình bày phân tích thấy lựa chọn cơng thức Terzaghi tiện lợi cả.(vì khơng phải tính thử dần, đưa lực thấm lực động đất vào cơng thức đơn giản, cơng thức khơng có nhiều giả thiết cơng thức Trugaev) Các tính tốn ổn định mái tiến hành với giả thiết sau : - Sau 10 năm coi đất thân đập cố kết hồn tồn, nên khơng tính áp lực kẽ rỗng U - Chí tính kiểm tra ổn định cho mái hạ lưu, mái thượng lưu qua 10 năm vận hành không quan sát thấy cố đặc biệt - Các tính tốn tiến hành với trường hợp: tổ hợp lực (khơng có động đất) tổ hợp lực đặc biệt (có động đất cấp 7) Trong áp lực thấm tính với đường bão hòa thực đo _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An 10 CHƯƠNG II KẾT QUẢ TÍNH TỐN KIỂM TRA TÀI LIỆU CƠ BẢN VÀ CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN 2.1.1 TÀI LIỆU CƠ BẢN + Các mặt cắt ngang đập lịng sơng đập phụ bờ phải, đập vai cửa lấy nước: lấy theo tài liệu “ Báo cáo Hội đồng nghiệm thu sở việc đưa Cơng trình thuỷ điện Trị An vào sử dụng, Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/1992 + Chỉ tiêu lý đập lấy theo tài liệu Nhà máy thuỷ điện Trị An cung cấp ( xem tiêu lý đính kèm theo ) - Về cường độ kháng cắt , c , nói phần phương pháp luận ,lấy theo tài liệu Nhà máy thuỷ điện Trị An cung cấp, đối chiếu với giai đoạn kiểm tra trước đây, thiên an toàn - Về hệ số thấm K: Để xác định đường bão hòa giới hạn xuất phát từ vị trí đường bão hòa thực (tài liệu Nhà máy thuỷ điện Trị An cung cấp), sau thay đổi tỷ số q/k (q: lưu lượng đơn vị, k: hệ số thấm) để đường bão hịa dâng cao, đến vị trí đạt tiêu chuẩn u cầu đường bão hịa giới hạn 2.1.2 CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN Căn vào thuật tốn trình bày chúng tơi xây dựng chương trình “DAM-6 “ để tính tốn ổn định trượt mái hạ lưu đập chương trình “DAM-7“ để tính tốn ổn định thấm đập , đập vai cửa lấy nước Các chương trình sử dụng tính tốn xác định đường bão hịa giới hạn cho đập lịng sơng, đập vai cửa lấy nước đập phụ bờ phải Các chương trình viết ngơn ngữ FORTRAN-77 2.2 KẾT QUẢ TÍNH TỐN 2.1 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG BÃO HỊA GIỚI HẠN Phương pháp phần tử hữu hạn trình bày ứng dụng để xác định đường bão hịa giới hạn cho: + Đập lịng sơng cho mặt cắt : IIK _ - 15; IIK _ + 00; IIK _ + 85; IIK _ + 65; IIK _ + 20; IIK _ + 00; IIK _ + 40; _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An 11 IIK _ + 00; IIK _ + 80 ( mặt cắt) + Đập vai cửa lấy nước cho mặt cắt II _ II ; IIO _ 32; IIO _ 28 -3; - 4; - 5; - 6; - 7; - (9 mặt cắt) + Đập phụ bờ phải cho mặt cắt : IO _ & IO _ ; IIO _ & IIO _ 4; IIO _ & IIO _ 6; IIO _ & IIO _ 8; IIO _ & IIO _ 10 IIO _ 11 & IIO _ 12 (6 mặt cắt) Kết qủa tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn để xác định đường bão hồ giới hạn trình bày vẽ đính kèm theo báo cáo (bao gồm vecto Gradient thấm theo phần tử, vị trí đường bão hòa thân đập) Các giá trị Gradient cột nước J max thân đập cho bảng sau : 1.) ĐẬP CHÍNH LỊNG SƠNG a,) Về mặt ổn định thấm Mặt cắt K – 15 K + 85 K + 20 K + 40 K + 00 Jmax (thân đập) 0.573 0.642 0.611 0.594 0.544 Mặt cắt K + 00 K + 65 K + 00 K + 00 Jmax (thân đập) 0.682 0.636 0.624 0.563 K cp 19 24 Mặt cắt K + 85 K + 20 Kcp 21 22 Mặt cắt O - 32 -3 5-5 7-7 Jmax (thân đập) 0.632 0.697 0.672 0.622 b,) Về mặt ổn định trượt Mặt cắt K + 00 K + 65 2.) ĐẬP VAI CỬA LẤY NƯỚC a,) Về mặt ổn định thấm Mặt cắt II - II O - 28 4-4 6-6 -8 Jmax (thân đập) 0.657 0.604 0.654 0.642 0.671 _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An 12 b,) Về mặt ổn định trượt Mặt cắt II – II IIO – 28 K cp 1.21 1.19 Mặt cắt IIO - 32 4-4 Kcp 1.16 1.18 3.) ĐẬP PHỤ BỜ PHẢI Mặt cắt IIO -1 & PO -2 IIO -3 & PO -4 IIO -5 & PO -6 2.2.2 Jmax (thân đập) 0.464 0.522 0.488 Mặt cắt IIO -7 & PO - IIO -9 & PO -10 IIO -11 & PO-12 Jmax (thân đập) 0.492 0.434 0.884 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TRƯỢT MÁI ĐẬP Phương pháp vịng cung trượt trình bày ứng dụng để tính tốn kiểm tra ổn định trượt cho : + Đập lịng sơng cho mặt cắt : IIK _ + 00; IIK _ + 85; IIK _ + 65; IIK _ + 20; (4 mặt cắt) + Đập vai cửa lấy nước cho mặt cắt : IIO _ 32; IIO _ 28 - 4; (3 mặt cắt) Kết qủa tính tốn theo phương pháp vịng cung trượt để kiểm tra ổn định mái hạ lưu đập cho trường hợp khơng có động đất (tổ hợp lực bản) trường hợp có động đất (tổ hợp lực đặc biêt) trình bày vẽ đính kèm theo báo cáo Các gía trị hệ số an toàn ổn định Ko.đ mái hạ lưu đập cho bảng sau : 1.) ĐẬP CHÍNH LỊNG SƠNG Mặt cắt IIK + 00 IIK + 85 IIK + 65 IIK + 20 Tổ hợp lực 1.32 1.38 1.41 1.39 Tổ hợp lực đặc biệt 1.23 1.27 1.32 1.29 Tổ hợp lực 1.35 1.28 1.29 1.31 Tổ hợp lực đặc biệt 1.24 1.17 1.18 1.21 2.) ĐẬP VAI CỬA LẤY NƯỚC Mặt cắt II - II IIO - 32 IIO - 28 4-4 _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An 13 Kết qủa tính tốn cho thấy giá trị hệ số an tồn ổn định K ơ.đ mái hạ lưu đập đập lịng sơng đập vai cửa lấy nước tổ hợp lực tổ hợp lực đặc biệt nhỏ trị số cho phép Như ứng với đường bão hịa thực đo cao 10 năm, đập khơng có khả ổn định trượt mái hạ lưu 2 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH THẤM Phuong pháp phần tử hữu hạn (như trên) ứng dụng để tính tốn ổn định thấm cho : + Đập lịng sơng cho mặt cắt : K _ + 00; K _ + 85; K _ + 65; K_ + 20; (4 mặt cắt) + Đập vai cửa lấy nước cho mặt cắt : O _ 32; O _ 28, - 4; (3 mặt cắt) Kết qủa tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn để kiểm tra ổn định thấm ứng với đường bão hòa thực đo trình bày vẽ đính kèm theo báo cáo này.(bao gồm vector Gradient thấm theo phần tử, vị trí đường bão hịa thân đập đường đẳng tương ứng) Các giá trị Gradient cột nước J max thân đập J max cho bảng sau : 1.) ĐẬP CHÍNH LỊNG SÔNG Mặt cắt K + 00 K + 85 K + 65 K + 20 Jmax (thân đập) 0.312 0.262 0.241 0.287 J max 1.105 1.027 0.981 0.932 Ghi J max 1.122 1.086 0.975 Ghi 2.) ĐẬP VAI CỬA LẤY NƯỚC Mặt cắt O - 32 O - 28 4-4 Jmax (thân đập) 0.541 0.503 0.247 Kết qủa tính tốn cho thấy thân đập đập lịng sơng đập vai cửa lấy nước trị số J max (thân đập) nhỏ trị số [ J ] cp = 0.70 Như thân đập khơng có khả xẩy xói ngầm cục Ở chỗ đường bão hòa mái hạ lưu hay lăng trụ tiêu nước trị số J _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An 14 max nói chung nhỏ trị số [J ra]CP = 1.05 Riêng mặt cắt K- 2+00 (đập lịng sơng) mặt cắt O-32, O-28 có lớn trị số cho phép chút ít, hầu khắp mặt cắt phía hạ lưu có đống đá tiêu nước kèm theo tầng lọc (các trị số cho phép bảng 4.15 chưa có lớp bảo vệ, đập Trị An thiết kế bố trí lớp bảo vệ theo cấu tạo) Như mái hạ lưu khơng bị trơi đất dịng thấm Tuy qúa trình quản lý cần quan tâm theo dõi mặt cắt có J max lớn O-28, O-32 đập vai cửa lấy nước _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An 15 CHƯƠNG III ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG SAU 10 NĂM VẬN HÀNH TÌNH HÌNH VẬN HÀNH CỦA CƠNG TRÌNH Qua 10 năm vận hành, cơng trình thuỷ cơng (ở giới hạn phạm vi đập đất-đá như: đập lịng sông, đập vai cửa lấy nước, đập phụ bờ phải, đập Suối Rộp) Cơng trình thuỷ điện Trị An nói chung làm việc tốt Trong báo cáo hàng năm Nhà máy công tác chống lũ, cơng tác quan trắc lún, quan trắc đường bão hịa thấy biến thiên số đo nằm phạm vi cho phép thiết kế, Công trình vận hành an tồn Tuy 10 năm qua đập đất-đá có số cố kỹ thuật đáng quan tâm sau: 3.1.1 DIỄN BIẾN CỦA ĐƯỜNG BÃO HOÀ Trong thời gian vận hành, mái dập hạ lưu đập Suối Rộp, đập vai cửa lấy nước, đập phụ bờ phải đường bão hòa cao so với tài liệu thiết kế Các tượng quan thiết kế phối hợp với Nhà máy xử lý kịp thời lát đá mái hạ lưu để ngăn ngừa trơi đất dịng thấm làm hố khoan giảm áp chân đập, tăng cường ống quan trắc đường bão hòa, làm mương tiêu nước thấm v.v kết cho thấy kênh thoát nước hạ lưu ln có nước chảy Nhưng lưu lượng đo vào khoảng 0.01 l/s/m nhỏ trị cho phép 0.02 l/s/m Như việc xử lý có hiệu qủa, Cơng trình đến vận hành an tồn 3.1 SỰ RÒ RỈ NƯỚC Từ năm 1990 tường hạ lưu bờ phải đập tràn xuất nước thấm cao độ 50.2m, khớp nối tường bêtông Lượng rò rỉ lớn mực nước hồ đạt đến cao độ 62m, dạng ẩm ướt mực nước hồ cao độ 55m Lượng nước không đo nước trong, không thấy nước rò rỉ mái hạ lưu đập, lượng nước thấm qua khơng đáng kể khơng tạo dịng chảy hạ lưu Cũng vào năm 1990 Viện thiết kế Quybisep đề nghị khoan xử lý hố, thực tế chưa thực Năm 1993 theo yêu cầu Nhà máy, Công ty Khảo sát Thiết kế điện vừa thăm dò vừa tiến hành khoan hố, phân bố góc tường bê tơng đập tràn tường chống thấm phía thượng lưu _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An 16 Tuy vậy, đến năm 1995 quan sát thấy rò rỉ nước tường hạ lưu bờ phải đập tràn, cao độ 50.2 m, khớp nối tường bêtông (tương tự năm 1993) Vì năm 1995 tiến hành khảo sát thăm dò xử lý băng khoan Tháng 10/1995 kiểm tra hố 95-5 đào hố Hố đào bố trí hố khoan HKP-1, hố khoan bố trí bên cạnh kết cơng tác kiểm tra cho thấy hiệu ông tác khoan năm 1993 Chất lượng đất đắp phạm vi đạt xấp xỉ với tiêu chuẩn thiết kế Cuối năm 1995, theo định Tổng Công ty Điện lực Việt Nam, Công ty Khảo sát thiết kế điện phối hợp với Nhà máy tiến hành khảo sát nhằm mục đích kiểm tra thêm kết luận năm 1993, đất đắp hạ lưu tường chống thấm đồng thời tiến hành công tác khoan Khối lượng khảo sát bao gồm: + Công tác khoan, đào - Khoan hố sâu 79 m, thí nghiệm ép nước 13 đoạn, thí nghiệm mẫu đất nguyên daïng 19 - Đào hố, thực tế đào hố sâu m, thí nghiệm mẫu đất Theo kết cơng tác khảo sát thăm dị (khoan đào) xử lý khoan, Công ty KSTKĐ có nhận xét sau : a.) Về q trình thi công đắp đất năm 1986 - 1988 + Phần lõi đập đất tiếp giáp với đập tràn thi cơng song song với đập chính, từ thi cơng có ý tới chất lượng đất đắp tiếp giáp với bê tông Đất đắp chủ yếu đất cấp - đất sét màu loang lổ chứa 15-30% vón kết laterit Do thi cơng đầm Đinapak nên phần tiếp xúc với tường bê tông phải đầm tay Cơng tác kiểm tra chất lượng có ý, có chỗ phải đào đắp lại, cuối đổ nhựa đường vào tiếp giáp bê tông đất, thấy chưa đủ tin cậy chất lượng đất đắp b.) Về hố khoan Đất đắp chủ yếu lớp Đất đắp chặt, có chỗ lấy dăm sạn, có chỗ vách hố khoan bị sập, có nhiều chỗ thấy đoạn có sét bentonit xi măng (vật liệu phụ) nhét chặt vào Kết thí nghiệm ép nước trước cho lượng nước đơn vị lớn, trung bình 1.5l/ph Và mà lượng tiêu hao bentonit xi măng đạt tới xấp xỉ 500 kg/lm với khoảng cách hố khoan 2,0 - 2,5 m Mực nước hố khoan cao độ 60-61 m thấp dần phía hạ lưu c.) Hố đào sâu m Đất đắp: Chủ yếu đất lớp (có 15-30% dăm sạn) có đất lớp (40-50% dăm sạn) lớp khơng có dăm sạn Trong đất có chứa 10 _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An 17 15% sét bentonit xi măng (do kết khoan phụt) Một số chỗ thấy lớp sét bentonit dày 1-20 cm Tiếp giáp với tường bê tông (thẳng đứng, mặt trên, mặt thấy sét bentonit chiều dày 2-3 cm đến 20 cm d.) Cơng tác thí nghiệm Kết thí nghiệm phòng Với mẫu hố đào mẫu hố khoan cho dung trọng khô hạt nhỏ đạt trung bình 1.43g/cm Nếu tính từ độ sâu 3.0 m trở xuống tất lớn 1.41g/cm3 (tiêu chuẩn thiết kế 1.45g/cm3 Kết thí nghiệm thấm phương pháp ép nước hố khoan cho lượng nước đơn vị bé So với tiêu chuẩn q  0.05 số liệu kiểm tra xấp xỉ đạt yêu cầu Từ quan sát nhận xét trên, đưa đến kết luận: 1a/ Giải đất có chiều rộng khoảng – m dọc theo tường đập tràn tường chống thấm đất đắp chủ yếu lớp - đất sét màu loang lổ chứa 15-30 % dăm sạn có xen kẹp đất lớp lớp Hầu hết đất đắp phân bố mực nước có độ chặt khơng đồng đều, nhìn chung độ rỗng lớn, Tính thấm đất đắp lớn 2a/ Kết công tác khoan năm 1993 có hiệu qủa.Đất đắp từ độ cao m trở xuống nhét bentonit - xi măng (vữa phụt) chiếm khoảng 15% Tại tiếp giáp với tường bê tơng tường chống thấm có nhét Bentonit - xi măng có chiều dày 2-3 cm đến 20 cm 3a/ Nguyên nhân chủ yếu tượng nước rỉ tường bờ phải đập tràn tính thấm đất đắp dọc theo tường bê tông lớn, độ chặt đất đắp e.) Công tác khảo sát thấm đồng vị phóng xạ Để xác định hướng nước chảy, độ rỗng đất, vận tốc thấm lưu lượng thấm khu vực có nước rỉ.Trung tâm Hạt nhân TP Hồ Chí Minh tiến hành khảo sát tượng thấm đồng vị phóng xạ có kết luận sau : 1b./ Nước không thấm chủ yếu qua khe tiếp giáp đập đất tường bê tông đập tràn 2b./ Vận tốc thấm khu vực khoan 1993 thấp hẳn khu vực khác chứng tỏ tính hữu hiệu cơng tác khoan 3b/ Có nhiều khả nước không thấm chủ yếu dọc theo tiếp giáp tường ngực mà phân bố toàn đập trước sau tường ngực 4b./ Vận tốc thấm giảm mạnh theo độ sâu Lưu lượng thấm 1m dài dọc đập gần giá trị cho phép theo thiết kế 5b./ Hệ số thấm trung bình K lớn số liệu thiết kế bậc khu vực khoan phụt, hai đến ba bậc khu vực chưa khoan _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An 18 3.1 HIỆN TƯỢNG NỨT TRƯỢT Ngày 14 - 11 - 1994 quan trắc kiểm tra cơng trình sau lũ, Nhà máy thuỷ điện Trị An phát vết nứt trượt tương đối quan trọng 55m mái hạ lưu đập vai cửa nhận nước Tính hình vết nứt sau :  Vết nứt hình cung kéo dài 40m (từ K + 55 đến K + 85) chiều rộng vết nứt lớn nhất:20 cm, chiều sâu vết nứt thể rõ đến hết chiều dày lớp đá đắp (khoảng 1m), khối đá đắp bị trượt xuống so với khối nguyên dạng lại với độ chênh lớn 30 cm  Để có thêm số liệu quan trắc, Nhà máy cho đào ba hố theo mặt cắt vng góc với vết nứt 55m, 52m, chân đập hố vị trí mép ngồi nơi bắt đầu vết nứt 55m Các hố sâu trung bình 1.5 m rộng, dài 2 m Bằng mắt thường nhận xét:  Vết nứt kéo từ xuống đến hết phần đá, chuyển sang phần đất vết nứt nhỏ 1 mm, sâu 20-30 cm Vết nứt phần đất hai bên thành hố đào không hướng không cho thấy cung trượt rõ ràng  Vết nứt nằm mép đập đất Nơi dễ nứt bị lún chiều dày khối đá đắp không  Phần đá đắp chủ yếu dá mềm yếu lớp Ia, Ib lớp II  Giữa lớp đá đất đắp khơng có lớp cát đá dăm sỏi lọc (ngoại trừ hố đào 52 m có lớp cát mỏng)  Lớp đất hố mềm yếu, nhiều chỗ bão hịa nước, ấn ngón tay vào vách đất dễ dàng, nước thấm nhiều hố đào Đất màu nâu đỏ thành phần sét nhiều có lẫn sỏi nhỏ, đơi có vết trắng loang lổ, sơ đánh giá thuộc lớp đất hai  Lớp đất đắp có chiều dày khơng (độ dốc mái đất 1:3 độ dốc mái đá 1:24) Đắp dày phiá mỏng phiá  Mực nước ống O - 30 (cách vết nứt khoảng 20 m) 54.7 m gần cao trình mặt đất đắp So với năm trước (54,18 m) có xu hướng tăng  Kênh nước hạ lưu ln có nước chảy Nhưng lưu lượng đo dược 0.01 l/ s/m nhỏ trị cho phép 0.02 l/s/m  Trên tất cơng trình khác khơng có tượng đặc biệt _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An 19 Qua nghiên cứu hồ sơ hồn cơng q trình quan trắc Nhà máy có nhận xét khu vực có vấn đề chất lượng lưu tâm gia cố sửa chữa nhiều lần:  Do có nước thấm nên đoạn đoạn mái hạ lưu từ K 9+20  K10+20 thiết kế đổ đá ốp mái dày 1.5 m khoảng từ cao trình 54 m trở xuống với lớp lọc cát đá dăm dày 20 cm lớp Xí nghiệp khai thác vật liệu xây dựng thi công xong tháng 10 năm 1987 (số liệu lấy theo nhật ký thi công) Tại hố đào 52 thấy lớp cát mỏng  Năm 1990 điểm thấm khác nên cô quan thiết kế cho gia cố đợt mở rộng từ K 9+20  K 12+20, với lớp đá II dày 1m từ cao trình 58 m trở xuống, riêng phần 55 m có lớp đá dăm lọc cịn phần khác khơng có dăm lọc (lưu ý hố đào 55 m không thấy có lớp dăm)  Năm 1992 xuất vết nứt đỉnh đập K 10+10  K 10+45.Công ty Khảo sát Thiết kế Điện xem xét kỹ, khoan kiểm tra chất lượng đất đắp, tăng mốc quan trắc cho lấp lại vết nứt  Đối chiếu tiêu lý đất đá đắp theo mẫu lấy trường so với tiêu thiết kế cho phép Phân viện nghiên cứu Khoa học Thủy lợi Nam Bộ (1986) Công ty Khảo sát Thiết kế Điện (1992) tiến hành có số nhận xét sau:  Có tới 18 tới 22% mẫu có dung trọng khơ hạt mịn nhỏ 1.45 t/m (tiêu chuẩn cho phép lớn 1.45 t/m 3) {Xem Báo cáo kiểm tra chất lượng đất đắp năm 1990 Công ty KSTK Điện trang 19 Phân viện nghiên cứu Khoa học Thủy lợi Miền Nam năm 1986 trang 10}  Về cường độ kháng cắt: Các mẫu có góc ma sát  từ 14 đến 16o gần với tiêu tính tốn thiết kế ( =14o) nhỏ so với yêu cầu đất đắp lớp 1.2 với  =17o  Các tiêu khác hệ số thấm {5.7.10-5 cm/s}, lực dính C (0.2 kg/cm 3), độ trương nở xấp xỉ đạt tiêu chuẩn thiết kế Từ nhận xét Nhà máy thuỷ điện Trị An đưa giả thiết nguyên nhân nứt sau:  Khi nước thấm gặp lớp đá 1A, 1B lâu ngày làm cho lớp đá bị phong hóa ngày mạnh, hệ số thấm nhỏ dần làm giảm khả thoát nước mái Vùng mái đất tiếp xúc với mái đá bị bão hòa nước hoàn toàn, dễ bị lún trượt Vùng đá đắp có hệ số mái dốc mái đất nên làm tăng lực đẩy trượt Thời điểm nứt xảy thời kỳ có lượng mưa lớn liền sau thời tiết nắng khơ kéo dài gây trương nở co ngót đột ngột bề mặt lớp đá đắp Tổng hợp toàn yếu tố dẫn tới tượng nứt trượt mái đập _ Đập vật liệu địa phương – CTTĐ Trị An 20 ... khảo sử dụng tài liệu sau ( công bố lưu trữ thư viện quan) : - Các tài liệu quan trắc lún đập, đường bão hoà thực đo đập, tài liệu Nhà máy thuỷ điện Trị An lập từ năm 198 8 đến 199 7, tài liệu lưu... nước: lấy theo tài liệu “ Báo cáo Hội đồng nghiệm thu sở việc đưa Cơng trình thuỷ điện Trị An vào sử dụng, Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/ 199 2 + Chỉ tiêu lý đập lấy theo tài liệu Nhà máy thuỷ điện Trị An... thu sở việc đưa Cơng trình thuỷ điện Trị An vào sử dụng, Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/ 199 2 - Báo cáo khoa học đề tài KC - 03 - 11 “ Nâng cao hiệu qủa khai thác Công trình thuỷ điện Trị An”, Tp.Hồ