Đang tải... (xem toàn văn)
Từ thực tế các công trình đập đất đã và đang xây dựng trên địa bàn các tỉnh Nam Trung Bộ nói chung và Ninh Thuận nói riêng, về thiết kế các phương án chống thấm cho đập đất chưa thống nhất đi đến một phương án tối ưu, công nghệ thi công chống thấm cho đập đất chưa đạt đến độ hoàn chỉnh, chung nhất phù hợp với đặc trưng địa chất nền và vật liệu đắp đập cho các công trình trong khu vực. Đặc biệt là đối với công trình Hồ chứa nước Sông Biêu, tỉnh Ninh Thuận đã xảy ra sự cố sau đợt mưa lũ bất thường vừa qua thì việc nghiên cứu giải pháp chống thấm triệt để và công nghệ thi công chống thấm cho đập và nền bằng hào xi măng – bentonite là một trong những vấn đề cấp bách cần được quan tâm. Vì vậy, sự ra đời của đề tài “Nghiên cứu giải pháp chống thấm và quy trình công nghệ thi công chống thấm cho đập đất Công trình Hồ chứa nước Sông Biêu bằng hào Xi măng – Bentonite” làm cơ sở khoa học để đề ra các giải pháp kĩ thuật phù hợp nhất đối với các công trình tương tự trong địa bàn tỉnh Ninh Thuận nói riêng và duyên hải Nam Trung Bộ nói chung là hết sức cần thiết và cấp bách Công nghệ chống thấm bằng hào Xi măng – Bentonite đã được áp dụng ở một số đập ở nước ta, tuy vậy, đây là một công nghệ mới, yêu cầu kỹ thuật phức tạp, cần phải tuân thủ quy trình kỹ thuật một cách chặt chẽ và nghiêm túc mới có thể tạo được màng chống thấm tốt cho đập.
1 LỜI CẢM ƠN Qua trình nỗ lực phấn đấu học tập nghiên cứu thân với giúp đỡ tận tình thầy, giáo Trường ĐH Thủy lợi bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu giải pháp chống thấm quy trình cơng nghệ thi cơng chống thấm cho đập đất - Cơng trình Hồ chứa nước Sơng Biêu hào Xi măng – Bentonite” tác giả hồn thành Để có thành này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Vũ Thanh Te tận tình hướng dẫn, bảo cung cấp thông tin khoa học cần thiết trình thực luận văn Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS TS Đỗ Văn Lượng - Viện đào tạo khoa học ứng dụng miền Trung - Trường Đại học Thủy lợi, gia đình, bạn bè động viên, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn Mặc dù cố gắng hạn chế thời gian, kiến thức khoa học kinh nghiệm thực tế thân tác giả nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp trao đổi chân thành giúp tác giả hoàn thiện đề tài luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Ninh Thuận, ngày tháng năm2012 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập- Tự do- Hạnh phúc Ninh Thuân, ngày tháng năm 2012 BẢN CAM KẾT Tên học viên: Tôi xin cam đoan đề tài luận văn tơi hồn tồn tơi làm, khơng chép từ nguồn thông tin khác Những số liệu kết nghiên cứu có sử dụng luận văn trích dẫn theo quy định Học viên MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN BẢN CAM KẾT MỤC LỤC .2 DANH MỤC HÌNH ẢNH .3 DANH MỤC BẢNG BIỂU .4 MỞ ĐẦU Chương TỔng quan vỀ điỀu kiỆn tỰ nhiên tình hình xây dỰng đẬp sỰ cỐ cơng trình đẬp đẤt tẠi vùng Nam Trung BỘ nói chung Ninh ThuẬn nói riêng .8 DANH MỤC HÌNH ẢNH II TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .5 III MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU V DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC V DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Chương 1: TỔNG QUAN Hình 1.1 Biểu đồ phân chia vùng địa hình Ninh Thuận 10 Hình 1.2: Các dạng mặt cắt ngang đập khác không thấm [21] 15 Hình 1.3: Các dạng mặt cắt ngang đập với kết cấu chống thấm khác [21] 16 Hình 1.4 Một số đập VLĐP khu vực duyên hải Nam Trung Bộ 19 Hình 1.5 Biểu đồ phân loại hồ chứa theo quy mơ dung tích .21 HÌnh 1.6 Biểu đồ phân loại cố theo số lượng hồ chứa nước 22 Hình 1.7 Biểu đồ phân loại cố theo quy mô hồ chứa 23 Hình 1.8 Biểu đồ phân loại dạng cố hồ chứa nước 26 DANH MỤC BẢNG BIỂU II TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .4 III MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU V DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC V DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Chương 1: TỔNG QUAN Bảng 1.1: Phân cấp đập đất theo TCXDVN 285-2002 [2] 13 Bảng 1.2: Thống kê số đập đất, đá lớn khu vực Nam Trung Bộ 16 Bảng 1.3 Số lượng hồ chứa phân loại theo quy mơ dung tích [9] 20 Bảng 1.4 Phân loại cố theo số lượng hồ chứa nước [9] 21 Bảng 1.5 Phân loại cố theo quy mô hồ chứa [9] 21 Bảng 1.6 Sự cố loại hồ chứa nước [9] 24 MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Trong năm gần đây, với phát triển ngành Nông nghiệp tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ, cơng trình thủy lợi đầu tư xây dựng, cơng trình hồ chứa nước xây dựng vật liệu địa phương chiếm tỷ trọng lớn đặc biệt đập đất Đập đất có ưu điểm tận dụng nguồn vật liệu chỗ, có sẵn, cơng nghệ thi cơng giới hóa tối đa nên đẩy nhanh tiến độ thi cơng, giá thành hạ, xây dựng loại Tuy nhiên, đập đất bộc lộ nhiều hạn chế vật liệu đắp đập có tính chất phức tạp, khơng đồng đều, đất có độ tan rã, trương nở, hệ số thấm lớn Mặt khác đập đất xây dựng loại hình có địa chất phức tạp, có hệ số thấm lớn, mực nước ngầm cao dẫn đến nước hồ chứa gây ổn định cơng trình xảy nhiều nơi Trong năm gần xảy cố vỡ đập số cơng trình khu vực như: vỡ đập Suối Hành (Khánh Hoà) năm 1986, vỡ đập Am Chúa (Khánh Hoà) năm 1986, vỡ đập Suối Nước Ngọt (Ninh Thuận) năm 2004… Một nguyên nhân chủ yếu gây cố vỡ đập đập, vật liệu đắp đập có độ tan rã nhanh, độ lún ướt trương nở Vật liệu đất có tính chất phức tạp, không đồng đều, khác biệt nhiều, bãi vật liệu tính chất lý lực học khác Ngồi cơng nghệ thi cơng chống thấm chưa hồn chỉnh, tối ưu Các cơng trình đập đất khu vực từ trước tới thường thiết kế dạng đập đồng chất đập khối có khối lõi chống thấm, đập đồng chất chống thấm vải địa kỹ thuật, màng chống thấm Bentomat… Thiết kế chống thấm màng chống thấm Bentomat số đập đất cơng trình Hồ chứa nước công nghệ áp dụng nên kết quan trắc hạn chế, chưa thể khẳng định tuổi thọ lâu dài cơng trình Đặc biệt, năm gần tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ thường xuyên phải ứng phó với điều kiện biến đổi khí hậu thất thường, mưa lũ đến sớm kéo dài dẫn đến cố cơng trình thủy lợi địa bàn Từ thực tế cơng trình đập đất xây dựng địa bàn tỉnh Nam Trung Bộ nói chung Ninh Thuận nói riêng, thiết kế phương án chống thấm cho đập đất chưa thống đến phương án tối ưu, công nghệ thi công chống thấm cho đập đất chưa đạt đến độ hoàn chỉnh, chung phù hợp với đặc trưng địa chất vật liệu đắp đập cho cơng trình khu vực Đặc biệt cơng trình Hồ chứa nước Sơng Biêu, tỉnh Ninh Thuận xảy cố sau đợt mưa lũ bất thường vừa qua việc nghiên cứu giải pháp chống thấm triệt để công nghệ thi công chống thấm cho đập hào xi măng – bentonite vấn đề cấp bách cần quan tâm Vì vậy, đời đề tài “Nghiên cứu giải pháp chống thấm quy trình cơng nghệ thi cơng chống thấm cho đập đất - Cơng trình Hồ chứa nước Sơng Biêu hào Xi măng – Bentonite” làm sở khoa học để đề giải pháp kĩ thuật phù hợp cơng trình tương tự địa bàn tỉnh Ninh Thuận nói riêng duyên hải Nam Trung Bộ nói chung cần thiết cấp bách II MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Mục tiêu nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết thấm, tổng quát giải pháp chống thấm cho đập đất - Tổng hợp kết nghiên cứu hào xi măng – bentonite - Nghiên cứu thí nghiệm thấm trường mẫu thí nghiệm thành phần cấp phối phòng thí nghiệm - Sử dụng mơ hình tốn phân tích thấm, kiến nghị giải pháp đề xuất quy trình thi cơng chống thấm cho đập Sơng Biêu - Tìm giải pháp hợp lý để chống thấm triệt để đảm bảo tính ổn định cho đập đất Sông Biêu Phạm vi nghiêm cứu Đề tài tập trung nghiên cứu công trình đập vật liệu địa phương địa bàn tỉnh Ninh Thuận đặc biệt đập đất, cơng trình Hồ chứa nước Sông Biêu III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Vận dụng lý thuyết thấm thi công cơng trình Thuỷ lợi – Thuỷ điện - Khảo sát thực tế, thu thập tài liệu, kết luận đánh giá chuyên gia, tổng hợp, kế thừa kết nghiên cứu, phân tích lý thuyết, kiểm tra thí nghiệm thực tế ngồi trường IV NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Tổng quan điều kiện tự nhiên trạng xây dựng công trình hồ chứa Ninh Thuận nói riêng Nam Trung Bộ nói chung Các cố cơng trình xảy ra, số vấn đề xử lý, từ rút kết luận nguyên nhân giải pháp cơng trình áp dụng để xử lý cố Các phương pháp chống thấm đập đất địa phương, phân tích lựa chọn phương pháp thích hợp cho cơng trình đập đất, hồ chứa nước Sơng Biêu Nghiên cứu giải pháp công nghệ quy trình thi cơng chống thấm cho đập đất Sơng Biêu hào xi măng -bentonite V KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC - Xác định nhân tố ảnh hưởng đến thấm đập đất từ đề xuất giải pháp hợp lý công nghệ thi công phù hợp với điều kiện thực tế địa phương - Ứng dụng kết nghiên cứu để đề nghị áp dụng thi cơng cơng trình cụ thể, có tính chất tương tự CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP CŨNG NHƯ CÁC SỰ CỐ CƠNG TRÌNH ĐẬP ĐẤT TẠI VÙNG NAM TRUNG BỘ NÓI CHUNG VÀ NINH THUẬN NÓI RIÊNG 1.1 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng 1.1.1 Địa hình Nam Trung Bộ thuộc khu vực cận giáp biển Địa hình bao gồm đồng ven biển núi thấp, có chiều ngang theo hường Đơng - Tây (trung bình 40 - 50km), hạn hẹp so với Bắc Trung Bộ Tây Nguyên Có hệ thống sơng ngòi ngắn dốc, bờ biển sâu với nhiều đoạn khúc khuỷu, thềm lục địa hẹp Các miền đồng có diện tích khơng lớn dãy núi phía Tây trải dọc theo hướng Nam tiến dần sát biển có hướng thu hẹp dần diện tích lại Đồng chủ yếu sơng biển bồi đắp hình thành nên thường bám sát theo chân núi.[5], [23] Địa hình bị chia cắt dãy núi từ dãy Trường Sơn ăn thông biển thành tiểu vùng tương đối cách biệt như: từ Đà Nẵng đến Quảng Ngãi, Bình Định, Phú n, Khánh Hòa Ninh Thuận, Bình Thuận Có nhiều hình thái đặc biệt phức tạp, hình thành – bậc địa hình cao thấp kề khơng có khu vực chuyển tiếp rõ rệt Địa hình lũng sông phức tạp vùng núi vùng trung du dốc, có lũng có khả tạo thành hồ chứa có dung tích lớn, gặp vị trí hẹp cân đối để ngăn sơng với đập ngắn bố trí tràn xả lũ cách dễ dàng tốn kém.[5] Địa hình Ninh Thuận thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam, vùng đất cuối dãy Trường Sơn với nhiều dãy núi đâm biển Lãnh thổ tỉnh bao bọc mặt núi: phía Bắc phía Nam dãy núi cao chạy sát biển, phía Tây vùng núi cao giáp tỉnh Lâm Đồng Tỉnh Ninh Thuận có dạng địa hình: núi, đồi gò bán sơn địa, đồng ven biển Vùng đồi núi chiếm 63,2% diện tích tỉnh, chủ yếu núi thấp, cao trung bình từ 200 – 1.000 m Vùng đồi gò bán sơn địa chiếm 14,4% diện tích tự nhiên, vùng đồng ven biển chiếm 22,4% diện tích đất tự nhiên.[23] Hình 1.1 Biểu đồ phân chia vùng địa hình Ninh Thuận 1.1.2 Thủy văn Do điều kiện địa hình phức tạp nên lưu vực sông khu vực có thay đổi lớn tiểu vùng trải dài từ Bắc tới Nam Lượng mưa năm từ 3000mm Quảng Nam đến 1000mm Bình Thuận tập trung 75% - 80% tháng mùa mưa, lại tháng mùa khơ hạn kéo dài Dòng chảy lưu vực biến động lớn theo vùng theo thời gian Modul dòng chảy bình qn nhiều năm biến đổi từ 75 – 80 lít/s-km2 sơng A Vương (Quảng Nam) xuống khoảng 10 lít/s-km sơng Ba Đồng Cam (Phú n) khoảng lít/s-km2 Suối Hành (Nam Khánh Hòa) Sự thay đổi modul dòng chảy kiệt lớn hơn, từ 20 lít/s-km xuống 10 khoảng 0,11 lít/s-km2 Dòng chảy lũ vơ phức tạp, cường suất lũ sông lớn khác nhau: từ 10 cm/giờ Sông Cái (Phan Rang) đến 50cm – 100cm/giờ Trà Khúc (Quảng Ngãi), tổng lượng lũ lớn, có lưu vực tổng lượng lũ trận lũ lớn tổng lượng nước đến trung bình nhiều năm.[5], [23] Ninh Thuận có khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình với đặc trưng khơ nóng, gió nhiều, bốc mạnh, nhiệt độ trung bình hàng năm từ 26-27 oC, lượng mưa trung bình 700-800 mm Phan Rang tăng dần đến 1100 mm miền núi, độ ẩm khơng khí từ 75-77% Thời tiết có mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng - 11; mùa khô từ tháng 12 - năm sau.[23] Nguồn nước Ninh Thuận phân bố không đều, tập trung chủ yếu khu vực phía bắc trung tâm tỉnh Nguồn nước ngầm 1/3 mức bình quân nước Ninh Thuận có nhiều sơng, suối, lớn sơng Cái (sơng Dinh) Nếu tính phụ lưu sơng Mê Lam, sơng Sắt, sơng Ơng, sơng Chá, sơng Lu sơng Quao hệ thống sơng Cái có chiều dài 246 km Ngoài hệ thống này, Ninh Thuận có số sơng khác sơng Trâu, sơng Quán Thẻ, sông Bà Râu, với tổng chiều dài 184 km 1.1.3 Địa chất Cùng với phức tạp địa hình khu vực Nam Trung Bộ, điều kiện địa chất phức tạp hoạt động kiến tạo trước điều kiện phong hóa nhiệt đới lâu dài Về móng cơng trình, hầu hết phải đặt phong hóa mạnh, có đứt gãy sâu aluvi trẻ có tầng cát cuội sỏi dày Đất làm vật liệu đắp đập có tính chất phức tạp khơng đồng đều, đất có độ tan rã, trương nở, hệ số thấm lớn [5], [23] Bình Thuận – Ninh Thuận vùng khơ hạn có đặc điểm địa hoá cảnh quan độc đáo Việt Nam Ở đây, lớp đất canh tác mỏng, nghèo vật chất hữu cơ, thành phần sét đất thấp, thành phần vụn thô chiếm ưu Các nguyên tố kiềm, kiềm-thổ nguyên tố vi lượng giữ lại 20 giảm hiệu cơng trình, vận hành có trục trặc, khơng đảm bảo hồn hảo theo thiết kế, ko ảnh hưởng đến an tồn cơng trình * Loại cố lớn: cơng trình có hạng mục khơng quan trọng bị hư hỏng nặng, hạng mục quan trọng bị hư hỏng lớn, có ảnh hưởng nghiêm trọng đến chế độ làm việc cơng trình, có nguy xảy an tồn Hiện ngành thủy lợi quy mơ hồ chứa phân loại sau: [9] + Hồ lớn: có dung tích tồn W > 10 triệu m3 + Hồ vừa: có dung tích tồn W = 5- 10 triệu m3 + Hồ nhỏ: có dung tích tồn W = 2-5 triệu m3 + Hồ nhỏ: có dung tích tồn W < triệu m3 Bảng 1.3 Số lượng hồ chứa phân loại theo quy mơ dung tích [9] STT Tên hạng mục Loại hồ Số lượng Tỷ lệ % > 10 Lớn 46 10,3 Dung tích hồ, W (triệu m3) 5-10 2-5