Chơng 5. đập đá đổ ò1.Khái niệm chung - Đập đá đổ chủ yếu là một đống đá đổ. Chức năng chịu áp lực đẩy của nớc là do trọng lợng của khối đá đảm nhận. Song bản thân khối đá đổ không thể chống thấm đợc và phải bổ sung cho nó một bộ phận chống thấm , đây là bộ phận khó nhất của công trình. - Loại đập này thờng có ý nghĩa kinh tế ở những vùng khó khăn về vận chuyển, còn đá thì đợc khai thác tại chỗ. - Đập chịu lún tốt và ứng suất nền vừa phải, chịu động đất khá tốt (chịu đợc động đất tới cấp 9), chịu tác động của khí hậu khá khắc nghiệt (băng giá) với điều kiện là đá dùng để xây dựng đập có chất lợng tốt. - Đập đá đổ cũng nh đập đất chịu ngập tràn kém. H ình 5.1 : Đập đá đổ Thủy điện IALY- tĩnh Gia Lai ò2.cấu tạo đập đá đổ I.Bố trí mặt bằng Trên mặt bằng tuyến đập có thể là đờng thẳng hoặc đờng cong, trờng hợp đặc biệt có dạng gãy khúc. II.Kích thớc mặt cắt ngang đập - Mặt cắt ngang đập có dạng hình thang, mái dốc là đờng thẳng. - Bề rộng đỉnh đập xác định theo yêu cầu giao thông, điều kiện thi công, vận hành và chiều cao đập, nhng không nhỏ hơn 3m. 91 - Độ dốc mái đập phụ thuộc vào tính chất đá, chiều cao đập, cấu tạo thân đập và cấp động đất tại vị trí xây dựng. + Đối với đập có tờng nghiêng, độ dốc mái hạ lu m hl = 1,25 1,5; độ dốc mái trong của tờng nghiêng m tn T = 1-1,35, mái ngoài m N tn = 2,5. + Khi đập đá dùng lõi chống thấm mềm thì độ dốc trung bình mái hạ lu là m hl =1,75-2 và mái thợng lu là m hl =1,75-2,5 hoặc thoảI hơn. + Khi có động đất yêu cầu độ dốc mái đập tăng lên 15-20% so với vùng không có động đất hoặc tính theo công thức: m đđ = m(1+ k c ) k c : hệ số động đất; m, m đđ : lần lợt là hệ số mái khi không và có động đất - Trên mái dốc hạ lu có thể bố trí cơ đập rộng 1-2m phục vụ cho thi công, đi lại kiểm tra, giao thông và để tăng độ thoải mái đập. III.Thiết bị chống thấm cho đập đá đổ Vật liệu chống thấm phải đảm bảo không thấm hoặc rất ít thấm nớc, đồng thời thích nghi với biến hình cuả đập. - Vật liệu làm thiết bị chống thấm có thể chia làm 2 loại: + Loại cứng : bê tông, bêtông cốt thép, tấm thép + Loại mềm: đất, bitum - Dựa vào vị trí thiết bị chống thấm trong thân đập ngời ta chia làm 2 loại tờng nghiêng và tờng lõi. 1.Tờng nghiêng Đá đổ Tầng lọc ngợc Lớp bảo vệ Bảo vệ mái Tầng đệm Đá đổ Chân đanh Màng chống thấm Cát Hình 5.2 - Tờng nghiêng có thể làm bằng đất, bitum, bêtông, bêtông cốt thép, gỗ, tấm thép - Chiều dày đáy tờng nghiêng khoảng (1/10-1/17)H, tuỳ thuộc vào gradient cho phép của vật liệu. 2.Tờng lõi Tờng lõi có thể dùng hình tờng cứng ( bêtông cốt thép, thép, gỗ), hoặc hình thức tờng mềm (đất vật liệu hỗn hợp). Hiện nay ít dùng tờng lõi cứng, còn tờng lõi đất đợc dùng tơng đối nhiều. 92 Lọc ngợc Đất đầm chống thấm Đá đổ Đá đổ Lỏi giữa BTCT Thoát nớc dới tấm chắn Đá đổ Lớp đá chuyển tiếp Lỏi giữa đất sét Lọc ngợc Hình 5.3: Chọỳng thỏỳm loợi giổợa ò3.tính toán đập đá đổ I.Tính thấm qua đập đá đổ 1.Tính thấm qua t-ờng nghiêng h1 h2 Pavơlốpxki đề nghị dùng công thức: q k = h 1 2 - a 2 cos - h 2 2 2asin để đơn giản dùng công thức: q k = h 1 2 - h 2 2 2asin a : bề dày trung bình của tờng nghiêng. : góc nghiêng giữa đờng trung bình của tờng nghiêng với phơng ngang. 2.Thấm qua đập đá có lõi giữa h2 h1 b L h1 h2 L b ho Jp J Jt J - Bỏ qua tổn thất cột nớc trong phần đá đổ trớc và sau lõi. Do đó ta chỉ xét dòng thấm qua lõi. - Dựa vào lới thấm trong lõi để tính. độ hạ thấp đờng bão hoà qua lõi trong trờng hợp H 1 /L<0,5 có thể tính theo công thức: h 0 = 0,65. b 1 - tg(90 0 - ) - Građien của dòng thấm khi ra mép hạ lu: J t = sin Jp = sin.tg 93 J = sin cos : góc đờng dòng tạo với mặt hạ lu của lõi tại điểm đang xét. - Lu lợng thấm có thể tính theo công thức: Q = k. : diện tích biểu đô J. II. Biến hình đập đá đổ - Dới tác dụng của áp lực nớc và trọng lợng bản thân, nền dập và thân đập có thể bị lún. - Biến hình của thân đập gồm 3 thành phần: lún thẳng đứng, di động nằm ngang về phía hạ lu, di động từ 2 bờ vào giữa. Theo kinh nghiệm độ lún đập đá đổ bằng 0,6-5% chiều cao đập, di động nằm ngang về hạ lu bằng(0,5-1) lần độ lún thẳng đứng. - Từng viên đá có hai nguyên nhân gây lún. Trớc hết, những điểm tiếp xúc giữa các hòn đá dễ bị mòn đi và mẻ cạnh( do tác dụng của nớc thấm) và dới tác dụng của trọng lợng bản thân các viên đá có xu hớng ép sát vào nhau. Đồng thời các viên đá tự sắp xếp lại với nhau. Sự sắp xếp này đợc dễ dàng thêm do rung động, do thay đổi tải trọng, do thay đổi mực nớc hồ chứa và do những biến động về nhiệt độ. - Lún của nền không phải là đá tuân theo lý thuyết cơ học đất. - Đập đất có độ lún lớn, bởi vây khi thi công phải có biện pháp cần thiết để giảm độ lún nh: + Trong quá trình thi công dùng lực nớc xung kích để các viên đá sắp xếp ổn định hơn, sớm đạt đợc vị trí cuối cùng và giảm đợc độ lún thân đập trong thời kỳ sử dụng. + Đổ đá từ trên cao xuống, hoặc đổ đá thành từng lớp không dày dùng đầm chấn động hoặc dùng ô tô lèn chặt. + Ngoài các biện pháp thi công nói trên việc đảm bảo chất lợng, kích thớc hình dạng và cấp phối của đá cũng là những yếu tố quan trọng để giảm lún 94 . tờng nghiêng m tn T = 1- 1, 35, mái ngoài m N tn = 2 ,5. + Khi đập đá dùng lõi chống thấm mềm thì độ dốc trung bình mái hạ lu là m hl =1, 7 5- 2 và mái thợng lu là m hl =1, 7 5- 2 ,5 hoặc thoảI hơn. +. Hình 5. 3: Chọỳng thỏỳm loợi giổợa ò3.tính toán đập đá đổ I.Tính thấm qua đập đá đổ 1. Tính thấm qua t-ờng nghiêng h1 h2 Pavơlốpxki đề nghị dùng công thức: q k = h 1 2 - a 2 cos -. tính. độ hạ thấp đờng bão hoà qua lõi trong trờng hợp H 1 /L<0 ,5 có thể tính theo công thức: h 0 = 0, 65. b 1 - tg(90 0 - ) - Građien của dòng thấm khi ra mép hạ lu: J t = sin