Tài liệu Nghiên cứu giải pháp xử lý sự cố thấm đập đất, ứng dụng cho công trình hồ chứa nước bản muông, thành phố sơn la

LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp xử lý sự cố thấm đập đất, ứng dụng cho công trình hồ chứa nước Bản Muông, thành phố Sơn La” được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của các Thầy giáo, Cô giáo trong Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Công trình, Trường đại học Thủy lợi cùng các bạn bè và đồng nghiệp. Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo, Gia đình, Bạn bè & Đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp. Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến TS. Bùi Văn Trường, các thầy cô giáo là đồng nghiệp của tác giả trong Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi, các nhà chuyên môn đang công tác tại Hội đập lớn Việt Nam, Viện Thủy công – Viện khoa học thủy lợi Việt Nam, Công ty tư vấn địa kỹ thuật – Tổng công ty xây dựng thủy lợi Việt Nam (HEC) đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tuy đã có những cố gắng nhất định, nhưng do thời gian có hạn và trình độ còn hạn chế, vì vậy cuốn luận văn này còn nhiều thiếu sót. Tác giả kính mong Thầy giáo, Cô giáo, Bạn bè & Đồng nghiệp góp ý để tác giả có thể tiếp tục học tập và nghiên cứu hoàn thiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 08 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Trung Kiên CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM --- Độc lập – Tự do – Hạnh phúc --- BẢN CAM KẾT   Kính gửi: Ban Giám hiệu Trường Đại học Thủy lợi Phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học – Trường Đại học Thủy lợi Tên tôi là: Nguyễn Trung Kiên Học viên cao học lớp: 21ĐKT Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã học viên: 128580204028 Theo Quyết định số 116/QĐ – ĐHTL ngày 23/01/2014 của Hiệu trường Trường Đại học Thủy lợi, về việc giao đề tài luận văn và cán bộ hướng dẫn cho học viên cao học đợt 1 năm 2014, tôi đã được nhận đề tài “Nghiên cứu giải pháp xử lý sự cố thấm đập đất, ứng dụng cho công trình hồ chứa nước Bản Muông, thành phố Sơn La” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Bùi Văn Trường. Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu của tôi, không sao chép của ai. Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tài liệu và các trang website theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn. Hà Nội, ngày tháng 08 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Trung Kiên MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ SỰ CỐ ĐẬP ĐẤT VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THẤM CÔNG TRÌNH ĐẬP ............................................................................ 4 1.1. Tình hình xây dựng đập đất trên thế giới và ở Việt Nam .................................. 4 1.1.1. Tình hình xây dựng đập đất trên thế giới ........................................................ 4 1.1.2. Tình hình xây dựng đập đất ở Việt Nam ......................................................... 7 1.2. Tổng quan về sự cố công trình đập .................................................................. 10 1.2.1. Nguyên nhân khách quan .............................................................................. 11 1.2.2. Nguyên nhân chủ quan .................................................................................. 11 1.2.3. Một số sự cố vỡ đập điển hình trên thế giới ................................................. 13 1.2.4. Một số sự cố công trình đập ở Việt Nam ...................................................... 18 1.3. Tình hình nghiên cứu về thấm ở thân và nền đập ............................................ 22 1.4. Kết luận chương 1 ............................................................................................ 24 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ SỰ CỐ ĐẬP ĐẤT DO THẤM25 2.1. Cơ sở lý thuyết thấm ......................................................................................... 25 2.1.1. Tầm quan trọng của lý thuyết thấm ............................................................... 25 2.1.2. Nguyên nhân gây ra thấm .............................................................................. 26 2.1.3. Phân loại dòng thấm ....................................................................................... 26 2.1.4. Phân loại môi trường thấm ............................................................................. 29 2.1.5. Định luật thấm cơ bản .................................................................................... 30 2.2. Phương pháp giải bài toán thấm ........................................................................ 32 2.2.1. Phương pháp giải tích ..................................................................................... 32 2.2.2. Phương pháp mô hình .................................................................................... 36 2.2.3. Phân tích thấm bằng mô hình số .................................................................... 39 2.3. Giải pháp phòng chống thấm cho công trình đập ............................................ 42 2.3.1. Sân phủ chống thấm thượng lưu (sân trước) ................................................. 42 2.3.2. Tường chống thấm bằng các loại vật liệu mới như màng HDPE, thảm sét địa kỹ thuật ..................................................................................................................... 43 2.3.3. Giải pháp chống thấm bằng tường răng kết hợp lõi giữa .............................. 44 2.3.4. Chân khay chống thấm .................................................................................. 45 2.3.5. Cừ chống thấm .............................................................................................. 46 2.3.6. Giải pháp chống thấm bằng tường hào Bentonite ......................................... 47 2.3.7. Chống thấm bằng khoan phụt truyền thống .................................................. 48 2.3.8. Giải pháp chống thấm bằng cọc xi măng - đất(XMĐ)[9] ............................. 50 2.4. Các giải pháp xử lý sự cố do thấm cho công trình đập ..................................... 51 2.4.1. Xử lý bằng phương pháp khoan phụt chống thấm[15] ................................. 52 2.4.2. Xử lý bằng phương pháp thi công tường hào chống thấm trong thân đập[11]52 2.4.3. Xử lý bằng phương pháp thi công cọc xi măng đất ...................................... 53 2.4.4. Xử lý bằng sân phủ và tường nghiêng chống thấm ...................................... 54 2.4.5. Xử lý bằng cừ chống thấm ............................................................................. 55 2.5. Đánh giá, lựa chọn giải pháp xử lý sự cố do thấm ............................................ 55 2.6. Kết luận chương 2 ............................................................................................ 56 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ XỬ LÝ SỰ CỐ ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƯỚC BẢN MUÔNG – THÀNH PHỐ SƠN LA ........................................................................ 58 3.1. Giới thiệu công trình ........................................................................................ 58 3.1.1. Điều kiện địa chất công trình ........................................................................ 59 3.1.2. Điều kiện địa chất thủy văn ............................................................................. 65 3.1.3. Kết quả đo địa vật lý ....................................................................................... 67 3.1.4. Đánh giá điều kiện địa chất công trình ............................................................. 70 3.2. Sự cố công trình ............................................................................................... 71 3.3. Nguyên nhân sự cố ........................................................................................... 72 3.3.1. Phương pháp khảo sát xác định nguyên nhân ............................................... 72 3.3.2. Kết quả xác định nguyên nhân ...................................................................... 73 3.3.3. Đánh giá nguyên nhân ................................................................................... 74 3.4. Phân tích lựa chọn giải pháp xử lý sự cố do thấm ........................................... 74 3.5. Thiết kế phương án xử lý sự cố ....................................................................... 75 3.5.1. Cơ sở thiết kế phương án xử lý .................................................................. 75 3.5.2. Yêu cầu chung của thiết kế phương án xử lý ............................................ 75 3.5.3. Khoan phụt thí nghiệm ................................................................................... 80 3.5.4. Thiết kế khoan phụt xử lý sự cố do thấm .................................................... 82 3.5.5. Công tác kiểm tra ........................................................................................... 88 3.5.6. Một số yêu cầu kỹ thuật chi tiết ..................................................................... 89 3.5.7. Hồ sơ hoàn công ............................................................................................. 89 3.5.8. An toàn lao động ............................................................................................ 90 3.6. Xử lý khớp nối cống và bê tông thành cống ..................................................... 90 3.6.1. Giải pháp kỹ thuật và phương án xử lý .......................................................... 90 3.6.2. Biện pháp kỹ thuật sửa chữa chi tiết của phương án ..................................... 91 3.7. Tính toán kiểm tra ổn định thấm trước và sau khoan phụt xử lý sự cố thấm – Công trình Hồ chứa nước Bản Muông, thành phố Sơn La ...................................... 92 3.7.1. Giới thiệu Module SEEP/W trong phân tích thấm ........................................ 92 3.7.2. Giải bài toán thấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn[7] ........................... 94 3.7.3. Phân tích lựa chọn mặt cắt và trường hợp tính toán ...................................... 95 3.7.4. Cơ sở số liệu ................................................................................................... 96 3.7.5. Xây dựng mô hình bài toán ............................................................................ 96 3.7.6. Phân tích kết quả tính toán ............................................................................. 97 3.8. Kết luận chương 3 .......................................................................................... 100 KẾT LUẬN ............................................................................................................ 101 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG 1 Hình 1.1. Các loại đập trên thế giới ............................................................................4 Hình 1.2. Đập đất Hirakud, Orissa, India[24] .............................................................6 Hình 1.3. Đập đất Nurek, Tajikistan[28] ....................................................................6 Hình 1.4. Đập đất Oroville, California, United States[29] .........................................7 Hình 1.5. Đập thủy điện Hòa Bình[2] .........................................................................9 Hình 1.6. Đập Ea súp – Đắc Lắk[10] ........................................................................10 Hình 1.7. Đập Núi Cốc – Thái Nguyên[10] ..............................................................10 Hình 1.8. Sự cố vỡ đập Teton, Hoa Kỳ .....................................................................13 Hình 1.9. Cảnh tượng vỡ đập Teton, Hoa Kỳ ...........................................................15 Hình 1.10. Phần đập đất Delhi bị xói dữ dội.............................................................16 Hình 1.11. Vỡ đập Cocal da Estacao, Brasil .............................................................16 Hình 1.12. Vỡ đập Situ Gintung ...............................................................................17 Hình 1.13. Đập Bản Kiều sau thảm họa - Ảnh: litverse............................................18 Hình 1.14. Tràn xả lũ Dầu Tiếng[10]........................................................................18 Hình 1.15. Đập Suối Hành, Cam Ranh, Khánh Hòa[22] ..........................................19 Hình 1.16. Hồ chứa nước Suối Trầu, Ninh Hòa, Khánh Hòa[23] ............................21 Hình 1.17. Các loại đập đất[21] ................................................................................22 CHƯƠNG 2 Hình 2.1. Sơ đồ áp lực thấm tác dụng lên bản đáy đặt ngay trên mặt nền…………32 Hình 2.2. Sơ đồ phân miền thấm theo phương pháp hệ số sức kháng ...................... 33 Hình 2.3. Sơ đồ tính thấm theo phương pháp tỷ lệ đường thẳng ..............................36 Hình 2.4. Sơ đồ lưới sai phân ....................................................................................39 Hình 2.5. Lưới sai phân và các loại ô trong mô hình ...............................................40 Hình 2.6. Sơ đồ phần tử tam giác .............................................................................40 Hình 2.7. Minh họa khả năng làm việc của SEEP/W ...............................................42 Hình 2.8. Bố trí sân trước bằng đất sét......................................................................43 Hình 2.9. Giải pháp đắp sân phủ thượng lưu ............................................................43 Hình 2.10. Màng địa kỹ thuật chống thấm GCL và HDPE[14] ................................44 Hình 2.11. Sơ đồ thấm qua đập có tường lõi + chân răng ........................................44 Hình 2.12. Các hình thức bố trí chân khay ...............................................................46 Hình 2.13. Cấu tạo và kích thước một số bản cừ bằng bê tông cốt thép ..................46 Hình 2.14. Tường hào chống thấm bằng Bentonite .................................................47 Hình 2.15. Thi công tường chống thấm bằng biện pháp đào hào trong....................48 Hình 2.16. Nguyên lý một số công nghệ khoan phụt chống thấm cho .....................49 Hình 2.17. Nút phụt đơn và nút phụt kép[5] .............................................................49 Hình 2.18. Sơ đồ tường cọc xi măng đất ..................................................................51 Hình 2.19. Sơ đồ giải pháp xử lý sự cố do thấm trong đập đất.................................56 Hình 2.20. Sơ đồ trình tự xử lý sự cố thấm trong đập đất.........................................56 CHƯƠNG 3 Hình 3.1. Đập Bản Muông – Thành phố Sơn La ......................................................58 Hình 3.2. Đổ chất chỉ thị màu trong hố khoan .........................................................66 Hình 3.3. Chất chỉ thị từ hố khoan chảy qua hang thấm, ..........................................66 Hình 3.4. Đo địa vật lý tìm vùng dị thường ở thân đập và nền đập ..........................68 Hình 3.5. Sơ đồ đo sâu điện bằng thiết bị kiểu Slumbeger .......................................68 Hình 3.6. Mặt cắt đẳng ôm tuyến dọc bên trái cống ngầm .......................................69 Hình 3.7. Mặt cắt điện ngang cống ngầm tuyến T1 (cắt qua hố khoan KM2) .........69 Hình 3.8. Mặt cắt điện ngang cống ngầm tuyến T2 (cắt qua hố khoan KM3) .........69 Hình 3.9. Mặt cắt điện ngang cống ngầm tuyến T3 (cắt qua hố khoan KM4) .........70 Hình 3.10. Mặt cắt điện ngang cống ngầm tuyến T4 (cắt qua điểm đo sâu ds14) ....70 Hình 3.11. Sự cố tại vị trí tháp van công trình Hồ chứa nước Bản Muông ..............72 Hình 3.12. Mặt cắt địa chất công trình dọc tuyến bên trái cống ngầm .....................73 Hình 3.13. Kiểm tra, đánh giá hiện trạng tại vị trí khớp nối thứ 2 kể từ tháp van ....74 Hình 3.14. Sơ đồ bố trí các hố khoan phụt thí nghiệm .............................................81 Hình 3.15. Sơ đồ khoan phụt.....................................................................................84 Hình 3.16. Các sơ đồ của bài toán thấm trong SEEP/W[13] ....................................93 Hình 3.17. Cơ sở lý thuyết của SEEP/W ..................................................................93 Hình 3.18. Chia phần tử hữu hạn ..............................................................................94 Hình 3.19. Mô hình tính toán ổn định thấm dọc mang bên trái cống ngầm .............96 Hình 3.20. Mô hình tính toán ổn định thấm dọc mang bên phải cống ngầm............96 Hình 3.21. Mô hình tính toán ổn định thấm dọc mang bên trái cống ngầm .............96 Hình 3.22. Mô hình tính toán ổn định thấm dọc mang bên phải cống ngầm............97 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1 Bảng 1.1. Thống kê đập đất cao trên thế giới (ICOLD) .............................................5 Bảng 1.2. Các hồ chứa thủy lợi, thủy điện quan trọng[6] ...........................................8 CHƯƠNG 2 Bảng 2.1. Hệ số phụ thuộc tính chất đất nền C .........................................................35 CHƯƠNG 3 Bảng 3.1. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 2 (tuyến cống ngầm)......................60 Bảng 3.2. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 3 (tuyến cống ngầm)......................61 Bảng 3.3. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 4 (tuyến cống ngầm).....................62 Bảng 3.4. Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 2 (tuyến tim ngang đập) ................64 Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm thấm đất đắp thân đập và nền đập .............................67 Bảng 3.6. Thành phần vữa xi măng-sét ổn định .......................................................78 Bảng 3.7. Chọn nồng độ vữa phụt.............................................................................78 Bảng 3.8. Kết quả tính toán thấm trước và sau khi khoan phụt ................................99 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU h : Cột nước tổng u : Áp lực nước lỗ rỗng γw : Trọng lượng riêng của nước v : Vận tốc dòng thấm g : Gia tốc trọng trường Z : Cột nước thế σ' : Ứng suất hiệu quả σ : Ứng suất tổng Q : Lưu lượng dòng thấm K : hệ số thấm Δh : Chênh lệch cột nước l : Chiều dài dòng thấm F : Tiết diện ướt của dòng thấm J : Độ dốc thủy lực (Gradient thấm) R : Hệ số Reynolds d : Đường kính hiệu dụng của hạt đất e : Hệ số rỗng của đất ν : Hệ số nhớt động học ξi : Hệ số sức kháng q : Lưu lượng thấm đơn vị Ltt : Chiều dài tính toán của dòng thấm Lđ : Chiều dài tổng cộng của các đoạn đường viền thấm đứng hoặc nghiêng góc >45o so với phương ngang Ln : Chiều dài tổng cộng của các đoạn đường viền nằm ngang, hoặc nghiêng góc α < 450 so với phương ngang H : Độ chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu C : Hệ số phụ thuộc tính chất đất nền Jđ : Gradient thấm theo phương đứng vđ : Vận tốc thấm theo phương đứng Jn : Gradient thấm theo phương ngang vn : Vận tốc thấm theo phương đứng T : Chiều dài bình quân của tầng thấm m : Hệ số mái của đập ở thượng, hạ lưu Qxả : Lưu lượng thiết kế của tràn xả lũ W : Độ ẩm của đất ρ : Khối lượng thể tích tự nhiên ρk : Khối lượng thể tích khô Δ : Khối lượng riêng e : Hệ số rỗng n : Độ lỗ rỗng G : Độ bão hòa Wl : Giới hạn chảy Wp : Giới hạn dẻo Ip : Chỉ số dẻo Is : Chỉ số chảy Ctt : Lực dính kết ϕtt : Góc ma sát trong a1-2 : Hệ số nén lún E1-2 : Mô đun biến dạng tổng Ptkế : Áp lực phụt thiết kế tối đa cho đoạn phụt : Hàm dạng của phần tử {X}, {Y} : Tọa độ của các điểm nút phần tử [B] : Ma trận Gradient [C] : Ma trận hệ số thấm của phần tử {H} : Cột nước tại các điểm nút : Ma trận khối lượng [K] : Ma trận cứng(K) {Q} : Vector lưu lượng nút 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đập đất là một loại đập xây dựng bằng các loại đất hiện có ở vùng xây dựng như: sét, á sét, á cát, cát, sỏi, cuội… Đập đất có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng cơ giới hóa cao khi thi công và trong đa số trường hợp có giá thành hạ nên là loại đập được ứng dụng rộng rãi nhất trong hầu hết các nước[18]. Đập đất là loại đập có ưu điểm tận dụng được vật liệu tại chỗ, sẵn có ở nơi xây dựng công trình, giá thành xây dựng rẻ so với các loại đập khác có cùng quy mô. Tuy nhiên, đập đất cũng chứa đựng nhiều rủi ro, dễ xảy ra sự cố mất an toàn cho đập nếu công tác thiết kế và thi công không đảm bảo các yêu cầu trong xử lý nền móng, chọn kết cấu đập, quy hoạch vật liệu đất đắp hợp lý, đầm nén đảm bảo độ chặt và độ đồng đều của từng lớp đắp… Nguyên nhân gây mất an toàn hồ chứa xây dựng bằng đập vật liệu địa phương theo thống kê do thấm gây ra chiếm một tỷ lệ khá lớn. Trên cả nước có gần 7.000 hồ chứa thủy lợi, thủy điện đang hoạt động, các hồ chứa này đã phát huy hiệu quả, góp phần quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là phát triển nông nghiệp, ổn định đời sống nhân dân[17]. Qua nhiều năm trong công tác khảo sát, thiết kế, thi công, quản lý vận hành công trình và khắc phục các sự cố, cùng với sự phát triển của công nghệ mới… đã rút được nhiều kinh nghiệm trong công tác xây dựng đập đất, cho nên đã khắc phục được những tồn tại và thiếu sót trước đây và không ngừng phát triển lớn mạnh về mọi mặt. Tuy nhiên, chúng ta cũng cần phải xem xét đánh giá nguyên nhân gây sự cố thấm qua đập, để nghiên cứu đề ra những giải pháp, công nghệ xử lý chống thấm hiệu quả, nhằm khắc phục, hạn chế những sự cố xảy ra. Hồ chứa nước Bản Muông, thành phố Sơn La được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phê duyệt thiết kế kỹ thuật, tổng dự toán theo Quyết định số 2390/QĐ-BNN/ĐTXDCB ngày 01/7/1999. Công trình đã xây dựng hoàn thành và đưa vào sử dụng từ năm 2004. Ngày 25/6/2013, Công ty Cổ phần khai thác công trình thủy lợi tỉnh Sơn La (đơn vị quản lý vận hành) báo cáo đã phát hiện một hố sụt tiếp giáp với tháp cống 2 lấy nước phía vai tả đập, có đường kính khoảng 0,80 m, sâu khoảng 2,10 m nằm trên mực nước hồ hiện tại 1,66 m (mực nước hồ tại thời điểm đó ở cao trình 795,40 m cách cao trình tràn xả lũ 2,66 m). Để đảm bảo cho sự an toàn của công trình trong quá trình vận hành khai thác sau này, cần xác định được nguyên nhân của hiện tượng nói trên, từ đó đề ra biện pháp xử lý hữu hiệu và kinh tế. Chính vì vậy, đề tài nghiên cứu của luận văn được đặt ra là: “Nghiên cứu giải pháp xử lý sự cố thấm đập đất, ứng dụng cho công trình hồ chứa nước Bản Muông, thành phố Sơn La” cũng nhằm giải quyết những vấn đề trên. 2. Mục đích nghiên cứu Mục đích chính của đề tài là nghiên cứu nguyên nhân gây ra sự cố và cơ sở lý thuyết thấm để lựa chọn, đề xuất phương pháp tính toán và giải pháp phù hợp xử lý sự cố thấm đập đất, từ đó ứng dụng cho công trình cụ thể Hồ chứa nước Bản Muông, thành phố Sơn La. 3. Nội dung nghiên cứu Đề tài sẽ chủ yếu tập trung nghiên cứu những nội dung sau: - Sự cố và các nguyên nhân gây sự cố công trình đập; - Cơ sở lý thuyết thấm và phương pháp giải bài toán thấm; - Các giải pháp xử lý sự cố do thấm cho công trình đập đất; - Nguyên nhân gây ra và giải pháp xử lý sự cố công trình hồ chứa nước Bản Muông, thành phố Sơn La. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu sự cố thấm của đập đất, công nghệ chống thấm và ứng dụng công nghệ chống thấm cho Hồ chứa nước Bản Muông – thành phố Sơn La. 5. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập, tổng hợp và phân tích tài liệu thực tế (tài liệu khảo sát địa chất, tài liệu thiết kế, tài liệu hoàn công…) để làm rõ nguyên nhân gây sự cố công trình đập đất; - Phân tích và tính toán lý thuyết để lựa chọn phương pháp tính toán, giải pháp hợp lý xử lý sự cố thấm đập đất; 3 - Phương pháp phần tử hữu hạn, phương pháp mô hình số với việc sử dụng phần mềm Geo-slope để phân tích bài toán thấm, xác định nguyên nhân, kiểm tra ổn định thấm của đập. 6. Kết quả đạt được - Chỉ rõ nguyên nhân dẫn đến sự cố công trình đập đất; - Đề xuất phương pháp tính toán và giải pháp phù hợp xử lý sự cố thấm đập đất theo hướng trước mắt và lâu dài đảm bảo an toàn công trình; - Kết quả ứng dụng thiết kế giải pháp xử lý sự cố do thấm cho công trình thực tế: Hồ chứa nước Bản Muông, thành phố Sơn La. 7. Cơ sở tài liệu luận văn - Báo cáo kết quả khảo sát, kiểm tra, đánh giá hiện trạng sự cố công trình; - Bài giảng Thấm và công trình đất – Bộ môn Địa kỹ thuật - Trường đại học Thuỷ lợi; - Hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công hồ chứa nước Bản Muông do Trung tâm khoa học & Triển khai kỹ thuật Thuỷ lợi – Trường đại học Thuỷ lợi; - Một số sự cố công trình thủy lợi ở Việt Nam và các biện pháp xử lý; - Quy trình xác định độ thấm nước của đá bằng phương pháp thí nghiệm đổ nước và ép nước vào hố khoan; - Quy phạm kỹ thuật an toàn trong xây dựng TCVN 5308-91; - Tiêu chuẩn kỹ thuật khoan phụt xi măng vào nền đá TCVN 8645:2011; - Công trình thủy lợi – Yêu cầu kỹ thuật khoan phụt vữa gia cố đê TCVN 8644:2011; - Tiêu chuẩn ngành 14TCN72 – 2002: Nước dùng cho bê tông thủy công – Các yêu cầu kỹ thuật. 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ SỰ CỐ ĐẬP ĐẤT VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THẤM CÔNG TRÌNH ĐẬP 1.1. Tình hình xây dựng đập đất trên thế giới và ở Việt Nam 1.1.1. Tình hình xây dựng đập đất trên thế giới Theo thống kê của Hội đập lớn thế giới (ICOLD), trên thế giới có khoảng 39.188 đập[25].   Hình 1.1. Các loại đập trên thế giới Trong đó, đập đất chiếm 62% (với 24.395 đập). Lý do đập đất là phổ biến vì nó có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng cơ giới hóa cao trong thi công và trong đa số các trường hợp. Ngoài ra, nhờ sự phát triển của nhiều lĩnh vực khoa học như Cơ học đất, lý thuyết thấm, địa chất thủy văn, địa chất công trình… cũng như ứng dụng rộng rãi của công nghệ chống thấm, cơ giới hóa trong thi công cho nên đập đất ngày càng có xu hướng phát triển mạnh. 5 Bảng 1.1. Thống kê đập đất cao trên thế giới (ICOLD) Tên đập Chiều cao Quốc gia (m) ROGUN (C) 335 Tajikistan NUREK 300 Tajikistan MANUEL MORENO TORRES (CHICOASÉN) 262 Mexico TEHRI (THDC) 260 India BADOOSH 256 Iraq MICA 243 Canada OROVILLE 235 United States of America BEKHME (C) 230 Iraq IRAPÉ 209 Brazil ITAIPU 196 Paraguay/Brazil SEVEN OAKS DAM 193 United States of America NEW MELONES 190 United States of America LA PAROTA 189 Mexico TUPOLANG/MUSH 188 Uzbekistan EL CAJÓN 186 Mexico MAOPINGXI 185 China BENNETT W.A.C. 183 Canada DON PEDRO MAIN 178 United States of America SIKIA (C) 170 Greece CHANGLING 170 China 6   Hình 1.2. Đập đất Hirakud, Orissa, India[24]   Hình 1.3. Đập đất Nurek, Tajikistan[28] 7   Hình 1.4. Đập đất Oroville, California, United States[29] 1.1.2. Tình hình xây dựng đập đất ở Việt Nam 1.1.2.1. Sự phát triển hồ đập ở Việt Nam Việt Nam có hơn 2.360 con sông có chiều dài từ 10 km trở lên, trong đó có 109 sông chính. Toàn quốc có 16 lưu vực sông với diện tích lưu vực lớn hơn 2.500 km2, 10/16 lưu vực có diện tích trên 10.000 km2. Tổng diện tích các lưu vực sông trên cả nước lên đến trên 1.167.000 km2, trong đó, phần lưu vực nằm ngoài diện tích lãnh thổ chiếm đến 72%[16]. Tiềm năng khai thác hợp lý về thủy điện của cả nước ước khoảng 60 tỷ KWh. Có các hệ thống sông như sông Đồng Nai, sông Hồng, sông Đáy, sông Mê Kông, sông Cả, sông Mã…Điều kiện tự nhiên này thuận lợi trong việc xây dựng và khai thác các hồ chứa nước để đáp ứng nhu cầu nước và năng lượng cho dân sinh và các ngành kinh tế. 8 Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tính đến năm 2002, cả nước ta có 1967 hồ (dung tích mỗi hồ trên 2.105 m3). Trong đó có 10 hồ thủy điện có dung tích 19 tỷ m3, còn lại là 1957 hồ thủy nông với dung tích 5.842 tỷ m3[16]. 1.1.2.2. Đập vật liệu địa phương ở Việt Nam Đập vật liệu địa phương của Việt Nam tương đối đa dạng. Đập đất được đắp bằng các loại đất: Đất pha tàn tích, đất bazan, đất ven biển. Phần lớn các đập ở miền Bắc và miền Trung được xây dựng theo hình thức đập đất, đồng chất hoặc đập nhiều khối có thiết bị chống thấm tường nghiêng, tường tâm, chân khay… Một số năm gần đây sử dụng một 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 ở đập Núi Một, hào Bentonite ở đập Eaksup Đắk Lắk, Hồ Dầu Tiếng, Hồ Đá Đen… Bảng 1.2. Các hồ chứa thủy lợi, thủy điện quan trọng[6] Lưu vực Số lượng sông hồ chứa 1 Hồng 8 2 Mã 5 3 Cả 4 4 Hương 4 STT 5 6 7 8 Vu Gia – Thu Bồn Trà Khúc Kôn – Hà Thanh Ba 6 2 3 5 Tên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang, Huổi Quảng, Bản Chát, Nậm Na 3 và Lai Châu Cửa Đạt, Hủa Na, Trung Sơn, Pa Ma và Huổi Tạo Bản Vẽ, Khe Bố, Bản Mồng và Ngàn Trươi Bình Điền, Hương Điền, Tả Trạch và A Lưới (trên sông A Sáp thuộc lưu vực sông Sê Kông) A Vương, Đắk Mi 4, Sông Tranh 2, Sông Bung 2, Sông Bung 4 và Đắk Mi 1) Đak Đrinh và Nước Trong Vĩnh Sơn A – Vĩnh Sơn B, Bình Định và Núi Một Sông Ba Hạ, Sông Hinh, Krông Hnăng, Ayun Hạ và cụm hồ An Khê – Kanak 9 Lưu vực Số lượng sông hồ chứa 9 Sê San 5 10 Srêpốk 6 STT Tên hồ chứa Plêy Krông, Ialy, Sê San 4, Thượng Kon Tum và Sê San 4A Buôn Tua Srah, Buôn Kuốp, Srêpốk 3, Srêpốk 4, Đức Xuyên và Srêpốk 7 Dầu Tiếng, Trị An, Thác Mơ, Đơn Dương, 11 Đồng Nai 13 Hàm Thuận – Đa Mi – Cầu Đơn, Đại Ninh, Đồng Nai 2, Đồng Nai 3, Đồng Nai 4, Srok Phu Miêng và Phước Hòa   Hình 1.5. Đập thủy điện Hòa Bình[2]