B GIO DC V ĐO TO B NÔNG NGHIP V PTNT
TRƯNG ĐI HC THY LI

NGÔ LAN HƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CA HÌNH DNG
ĐY ĐẬP VẬT LIU ĐỊA PHƯƠNG ĐẾN
LƯU LƯNG V ĐƯNG BÃO HÒA

LUẬN VĂN THC S
Hà Nội 8/2013
MC LC
33TMỤC LỤC33T 3
33TDANH MỤC BẢNG BIỂU33T 5
33TDANH MỤC HÌNH VẼ33T 7
33TMỞ ĐẦU33T 1
33TCHƯƠNG 1:33T 33TTỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ĐỐI VỚI ĐẬP ĐÂT33T 5
33T1.133T 33TKhái nim v đập đất33T 5
33T1.233T 33TCác loại đập đất đã xây dựng33T 5
33T1.333T 33TCác sự cố nghiêm trọng của đập đất33T 10
33T1.433T 33TNguyên nhân gây thấm33T 10
33T1.533T 33TẢnh hưởng của đường thấm đến đập đất33T 11
33T1.633T 33TMt số sự cố do dng thấm gây ra33T 11
33T1.733T 33TCác bin pháp phng chống thấm33T 14
33T1.7.133T 33TChống thấm cho những công trình mới xây dựng33T 14
33T1.7.233T 33TChống thấm cho những công trình đã xây dựng trước đây33T 16
33TCHƯƠNG 2:33T 33TL THUYT THM V ỔN ĐNH33T 17
33T2.133T 33TTổng quan v phương pháp tính toán thấm33T 17

DANH MC BẢNG BIỂU

33THình 0-1: Đập trên nn nằm nghiêng33T 2
33THình 0-2: Sơ đồ đập nghiêng33T 3
33THình 0-3: Sơ đồ các vị trí tính toán33T 4
33THình 1-1: Đập đất đồng chất33T 6
33THình 1-2: Đập không đồng chất33T 7
33THình 1-3: Đập c tường li mm33T 8
33THình 1-5:

Sình lầy do thấm hạ lưu đập Kim Sơn- Hà Tĩnh33T 13
33THình 1-6: Mạch sủi hạ lưu đập Am Chúa- Khánh Hòa33T 13
33THình 1-7: Đập đất đồng chất c tường răng.33T 15
33THình 1-8: Đập c tường nghiêng chân răng, tường li chân răng33T 15
33THình 1-9: Chống thấm cho nn bằng bản cọc33T 15
33THình 1-10: Chống thấm bằng tường nghiêng sân phủ33T 16
33THình 2-1: Xác định moment chống trượt và gây trượt với mt trụ trn33T 23
33THình 2-2: Xác định gc ma sát và lực dính huy đng33T 25
33THình 2-3: Các lực tác dụng vào mỗi thi33T 28
33THình 2-4: Sơ đồ tính lực thấm theo phương pháp Bishop đơn giản33T 32
33THình 2-5: Dịch chuyển điểm trên cung trượt33T 34
33THình 2-6: Mt cắt ngang mái dốc33T 39
33THình 3-1: Sơ đồ chia lưới phần t và các điu kin biên33T 45
33THình 3-2: Sơ đồ khai báo điu kin tính toán ổn định đập đất33T 46
33THình 3-3: Sơ đồ tính thấm qua đập đất h số mái m = 2, chiu cao đập HR
đ
R = 20m33T 48
33THình 3-4: Biểu đồ quan h JR
ra
R~ L tại mái hạ lưu33T 48

R ~ α với trường hợp h số mái m = 2,533T 59
33THình 3-17: Quan h K ~ α với trường hợp h số mái m = 2,533T 60
33THình 3-18: Quan h q ~ α với trường hợp h số mái m = 3,033T 62
33THình 3-19: Quan h JR
ra
R ~ α với trường hợp h số mái m = 3,033T 62
33THình 3-20: Quan h K ~ α với trường hợp h số mái m = 3,033T 63
33THình 3-21: Quan h q ~ α với trường hợp h số mái m = 3,533T 65
33THình 3-22: Quan h JR
ra
R ~ α với trường hợp h số mái m = 3,533T 65
33THình 3-23: Quan h K ~ α với trường hợp h số mái m = 3,533T 66
33THình 3-25: Quan h JR
ra
R ~ α với trường hợp h số mái m = 4,033T 68
33THình 3-26: Quan h K ~ α với trường hợp h số mái m = 4,033T 69
33THình 3-27: Quan h (HR
bđ
R/HR
đ
R ~ α), trường hợp m = 2,033T 74
33THình 3-28: Quan h (HR
bđ
R/HR
đ
R ~ α), trường hợp m = 2,533T 75
33THình 3-29: Quan h (HR
bđ
R/HR
đ

33TBảng 3-1: Các tổ hợp được tính toán trong đ tài (x)33T 46
33TBảng 3-2: Lưu lượng thấm qua đập đất ứng với các h số mái và chiu cao đập (q=10P
-
6
PmP
3
P/s)33T 50
33TBảng 3-3: Građiên thấm lớn nhất trên mái hạ lưu ứng với các hế số mái và chiu cao đập33T 51
33TBảng 3-4: H số ổn định mái hạ lưu đập ứng với các h số mái và chiu cao đập33T 52
33TBảng 3-5: Giá trị lưu lượng thấm q và građiên thấm tại chân mái hại lưu ứng với các chiu
cao đập và gc nghiêng nn33T 55
33TBảng 3-6: H số ổn định K ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng nn, mái hạ lưu m =
233T 56
33TBảng 3-7: Giá trị lưu lượng thấm q và građiên thấm tại chân mái hại lưu JR
ra
R ứng với các
chiu cao đập và gc nghiêng nn33T 58
33TBảng 3-8: H số ổn định K ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng, mái hạ lưu m = 2,533T 60
33TBảng 3-9: Giá trị lưu lượng thấm q và građiên thấm tại chân mái hại lưu JR
ra
R ứng với các
chiu cao đập và gc nghiêng nn33T 61
33TBảng 3-10: H số ổn định K ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng, mái hạ lưu m = 3,033T . 63
33TBảng 3-11: Giá trị lưu lượng thấm q và građiên thấm tại chân mái hại lưu JR
ra
R ứng với các
chiu cao đập và gc nghiêng nn33T 64
33TBảng 3-12: H số ổn định K ứng với các chiu cao đập và gc nghiêng, mái hạ lưu m = 3,533T . 66
33TBảng 3-13: Giá trị lưu lượng thấm q và građiên thấm tại chân mái hại lưu JR
ra

bđ2
R, HR
bđ3
R với HR
đ
R = 20m33T 72
33TBảng 3-18: Bảng tổng hợp kết quả ứng với HR
đ
R, HR
bđ1
R, HR
bđ2
R, HR
bđ3
R với HR
đ
R = 25 m33T 72
33TBảng 3-19: Bảng tổng hợp kết quả ứng với HR
đ
R, HR
bđ1
R, HR
bđ2
R, HR
bđ3
R với HR
đ
R = 30 m33T 73
33TBảng 3-20: Quan h (HR
bđ

lưu lượng và đường bão hòa’’ là công trình nghiên cứu của riêng tôi, tôi
không sao chép và kết quả của luận văn này chưa công bố trong bất kỳ công
trình nghiên cứu khoa học nào. Hc viên

Ngô Lan Hương

-1-

MỞ ĐẦU

I) TÍNH CẤP THIẾT CA ĐỀ TI
Vì vậy, vic tính toán thấm và ổn định của đập đất là mt phần rất
quan trọng trong thiết kế và xây dựng các công trình thủy lợi, n ảnh hưởng
trực tiếp đến giá thành và sự làm vic an toàn của công trình.
Trong thực tế, người thiết kế thường gp rất nhiu mt cắt đập phức tạp
mà vic tính toán thấm theo phương pháp thủy lực gp rất nhiu kh khăn,
mt khác trong giai đoạn thiết kế sơ b, người thiết kế cũng chưa c được các
thông số chi tiết như v h số thấm, dung trọng riêng của đất, lực dính đơn vị,

đồ cơ bản. Tuy nhiên, vic lựa chọn vị trí xác định chiu cao đập quy đổi như
thế nào thì hin nay vẫn chưa c mt đ tài nào nghiên cứu vấn đ này. Trong
phạm vi nghiên cứu, đ tài sẽ nghiên cứu và đưa ra khuyến nghị v vị trí
chiu cao đập biến đổi phù hợp nhất cũng như các bảng biểu giúp người thiết
kế sơ b tra nhanh được các thông số cơ bản mà không cần phải s dụng phần
nào.
II) MC TIÊU CA ĐỀ TI
Nghiên cứu ảnh hưởng của nn nằm nghiêng đến các yếu tố thấm của
đập.
Nghiên cứu vị trí chiu cao đập quy đổi để c thể khuyến nghị người s
dụng lựa chọn.
Bin pháp x lý biến đổi sơ đồ đập trên nn nằm nghiêng v sơ đồ đập
trên nn nằm ngang để tính toán thấm bằng phương pháp thủy lực dựa trên
mt số các điu kin như lưu lượng thấm, Građiên thấm, h số ổn định mái
III) ĐỐI TƯNG V PHM VI NGHIÊN CỨU TRONG ĐỀ TI
1) Đối tượng
Nghiên cứu công trình dâng nước làm bằng đập vật liu địa phương
2) Phạm vi nghiên cứu
Các công trình đập đất trên nn không thấm nước nằm nghiêng với các
Ngô Lan Hương Luận văn thạc sĩ ngành Xây dựng công trình thủy -3-

gc nghiêng v phía hạ lưu các gc khác nhau.
Ký hiu:
MNTL: Mực nước thượng lưu
L
R
đ

R ứng với các vị trí
1/3L
R
đ
R, 1/2LR
đ
R, 2/3LR
đ.

Ngô Lan Hương Luận văn thạc sĩ ngành Xây dựng công trình thủy -4-

L®
®
H
m
MNTL
α
m
H
®1
®2
H
H
®3
1
2
3

Ngày nay, cùng với sự phát triển của nhiu ngành khoa học như cơ học
đất, lý luận thấm, địa chất thủy văn, địa chất công trình… cũng như vic ứng
dụng cơ giới ha, thủy cơ giới ha trong thi công nên vic xây dựng đập đất
càng c xu thế phát triển mạnh. Hin nay, trên thế giới đã xây dựng được
hàng ngàn đập đất, ở Vit Nam ni riêng cũng đã xây dựng hàng trăm đập
đất.
Đập vật liu địa phương (đập đất) là mt loại đập được xây dựng bằng
các loại đất hin c trong vùng xây dựng như: sét, á sét, á cát, si cui Đập
đất c cấu tạo đơn giản, vững chắc, c khả năng cơ giới hoá cao khi thi công,
và trong đa số các trường hợp c giá thành hạ nên là loại đập được ứng dụng
rng rãi nhất ở hầu hết các nước trên thế giới. Đc bit là đối với nước ta,
trong điu kin kinh tế cn kh khăn thì giá thành xây dựng công trình là mt
điu kin quan trọng khi lựa chọn phương án xây dựng công trình. [4]
1.2 Cc loại đập đất đã xây dựng
Ở Vit Nam hin nay, các loại đập đất được xây dựng cũng tương đối
phong phú và đa dạng, tùy thuc đc điểm địa hình, địa chất, thủy văn của địa
phương. C thể kể ra đây mt số loại đập đất [1],[4]:

a. Đập kết cấu đồng chất
Ngô Lan Hương Luận văn thạc sĩ ngành Xây dựng công trình thủy -6-

Kết cấu đập đồng chất là loại đập được xây dựng khá phổ biến ở nhiu
địa phương. Đập được đắp bằng loại vật liu địa phương sẵn c c h số thấm
lớn, để đảm bảo ổn định thấm thường dùng bin pháp tăng kích thước mt cắt
đập và khối lượng đắp đập.
MNDBT



Hình 1-2: Đập không đồng chất
Trong đ:
(A): Khối lăng trụ thượng lưu
(B): Khối trung tâm
(C): Khối lăng trụ hạ lưu
(I): Vùng thường xuyên bão ha
(II): Vùng bị bão ha từng thời kỳ
(III): Vùng khô ướt thay đổi trong năm
Ưu điểm của kết cấu đập không đồng chất:
+ Tận dụng được các loại vật liu tại chỗ của địa phương
+ Kết cấu ổn định, khả năng chống thấm tốt
Nhược điểm:
+ Kết cấu phức tạp
+ Thi công kh khăn

c. Kết cấu đập có tường lõi mềm
Trong trường hợp khối đất trung tâm vùng B bằng sét hoc đất sét pha
cát, h số thấm nh, khả năng chống thấm trở thành tường li mm. Yêu cầu
Ngô Lan Hương Luận văn thạc sĩ ngành Xây dựng công trình thủy -8-

chủ yếu với đất sét làm vật liu chống thám là ít thấm nước và c tính dẻo,
phải đảm bảo hẹ số thấm nh hơn h số thấm của đất thân đập (50-100) lần.
Đồng thời đất làm tường li chống thấm phải đủ dẻo, dễ thích ứng với biến
hình của thân đập mà không gây nứt nẻ. Cấu tạo của b dày tường li đắp
bằng đất sét không nh quá 0,8m, đ dày chân tường li không nh hơn 1/10
ct nước.

mái thuợng lưu đập c tác dụng chống thấm cho thân đập. B dày tường
nghiêng phụ thuc vào các yêu cầu cấu tạo và gradien thủy lực cho phép của
đất đắp tường. B dày tường tăng từ trên xuống dưới. B dày đỉnh tường
không nên nh hơn 0,8m. Chân tường không nh hơn H/10 (H - ct nước tác
dụng), và không nên nh hơn 2 ÷ 3m. Đ vượt cao của đỉnh tường nghiêng trên
mực nước dâng bình thường ở thượng lưu được dựa theo cấp công trình δ =
0,5÷0,8m. Đỉnh tường không được thấp hơn mực nước tĩnh gia cường.
Trên mt tường nghiêng c phủ mt lớp bảo v đủ dày (khoảng 1m) để
tránh mưa nắng. Giữa tường nghiêng và lớp bảo v bố trí mt tầng lọc ngược.
Sự liên kết giữa tường nghiêng và nn phải tốt. Nếu nn đập là đá thì
liên kết tường nghiêng với nn bằng các răng chống thấm. Khi nn bị nứt nẻ
và thấm nước nhiu sẽ x lý bằng phụt vữa chống thấm.

Hình 1-4: Đập đất c tưng nghiêng mềm
Ưu điểm:
- Hạ thấp đường bão hoà rất nhanh làm cho đất trong thân đập được
khô ráo và tăng thêm tính ổn định của mái hạ lưu.
- Thi công sa chữa dễ dàng.
Nhược điểm:
- Lớp bảo v và tường nghiêng dễ bị mất ổn định trượt.

Ngô Lan Hương Luận văn thạc sĩ ngành Xây dựng công trình thủy -10- 1.3 Cc sự cố nghiêm trng của đập đất
Hồ chứa đem lại cho chúng ta rất nhiu lợi ích to lớn, n không chỉ đơn
thuần là mt công trình thủy lợi điu tiết dng chảy, phát đin mà bên cạnh đ


Trong đ
h
R
w –
Rct nước thủy lực hay ct nước tổng
y – ct nước trọng lực
Ngô Lan Hương Luận văn thạc sĩ ngành Xây dựng công trình thủy -11-

– ct nước áp lực
- ct nước tốc đ trong đất không đáng kể, do đ công thức trên c
thể viết lại thành
(1-2)
Nước sẽ thấm từ nơi c tổng ct nước cao đến nơi c tổng ct nước
thấp hơn, bất kể áp lực nước lỗ rỗng là âm hay là dương.
1.5 Ảnh hưởng của đưng thấm đến đập đất
Đập vật liu địa phương là mt loại công trình dâng nước làm bằng vật
liu xốp (đất), chính vì vậy cho dù c đầm cht đến đâu cũng không thể đảm
bảo tuyt đối không thấm nước. Khi hồ chứa đưa vào vận hành thì thân đập
cũng bắt đầu chịu áp lực của nước và phát sinh hin tượng thấm, đập chịu tác
dụng của ct nước và hình thành dng thấm đi xuyên qua đập và nn. Dòng
thấm đi qua thân đập, nn và thấm vng quanh bờ làm mất nước ở hồ chứa và
ảnh hưởng lớn đến ổn định của đập (xi ngầm và trượt mái dốc). Thân đập
càng cao thì nước thấm càng nhiu.
Chính vì vậy vic nghiên cứu vấn đ thấm và ổn định đối với đập vật
liu địa phương luôn là bài toán đc bit quan trọng luôn phải đt lên hàng
đầu trong quá trình nghiên cứu thiết kế đập nhằm đảm bảo đập hoạt đng an

tượng thấm mới xảy ra mãnh lit gây tổn hại rất lớn đến công trình như: sự cố
thấm gây vỡ đập đất của hồ chứa Suối Hành, Suối Trầu, Am Chúa-Khánh
Hoà, đập Vực Trn - Quảng Bình… là mt trong những ví dụ điển hình. Đ là
những đập đã bị vỡ rồi cn những đập tuy chưa vỡ nhưng phải x lý thấm rất
tốn kém như đập Dầu Tiếng-Tây Ninh, Easoup thượng - Đắc Lắc…, rồi mt
loạt hồ chứa bị sự cố thấm phải hạ thấp MNDBT như hồ Phú Ninh, hồ Đồng
Mô - Ngải Sơn để hạn chế hin tượng xi ngầm và dng thấm thoát ra mái
quá cao gây mất ổn định mái hạ lưu đập. Mt số công trình bị hư hng do
dng thấm rất mạnh gây hin tượng sủi đất ở nn đập như: đập Đồng Mô-Hà
Tây, Suối Giai - Sông Bé, Vân Trục - Vĩnh Phúc… Hin tượng thấm mạnh
Ngô Lan Hương Luận văn thạc sĩ ngành Xây dựng công trình thủy -13-

sủi nước ở vai đập Khe Chè - Quảng Ninh, Ba Khoang - Lai Châu, Sông Mây
- Đồng Nai…

Hình 1-5:

Sình lầy do thấm hạ lưu đập Kim Sơn- Hà Tĩnh

Hình 1-6: Mạch sủi hạ lưu đập Am Chúa- Khánh Hòa
Từ các sự cố xảy ra do thấm đối với đập đất đã diễn ra muôn màu muôn
vẻ như đã nêu ở trên cho thấy vic nghiên cứu thấm đối với các công trình
đập đất là vô cùng quan trọng và thiết thực. Mục tiêu an toàn hồ đập trong
mùa lũ, ổn định công trình trong khai thác s dụng hin nay đang là vấn đ
được các cấp các ngành hết sức quan tâm.

Ngô Lan Hương Luận văn thạc sĩ ngành Xây dựng công trình thủy
-15- Hình 1-7: Đập đất đồng chất c tưng răng.
 Đối với đập không đồng chất (có lõi giữa hoặc tường nghiêng) thì vật
chống thấm trong nền thường nối tiếp với vật chống thấm của thân
đập.
Hình thức chống thấm c thể là: tường răng, sân trước. Dùng hình thức
nào phụ thuc vào chiu sâu tầng nn, tính chất đất nn và kỹ thuật thi công.
- Tầng thấm nh T ≤ 5m dùng tường răng làm vật chống thấm cho nn
và nối tiếp với li giữa hoc tường nghiêng của đập. Tường răng cần cắm sâu
xuống tầng không thấm mt đoạn ≥ 0,5m.

Hình 1-8: Đập c tưng nghiêng chân răng, tưng li chân răng
- Tầng thấm nước tương đối sâu thì hình thức chống thấm cho nn c
thể là bản cọc. Bản cọc cắm sâu vào li giữa hoc tường nghiêng và tầng
không thấm mt đ dài nhất định nhằm tránh không sinh ra xi ngầm cục b
tại hai đầu mút bản cọc.

Hình 1-9: Chống thấm cho nền bằng bn cc
Ngô Lan Hương Luận văn thạc sĩ ngành Xây dựng công trình thủy -16-

- Khi tầng thấm nước khá dày hoc sâu vô hạn thì sân phủ chống thấm
là bin pháp hay dùng. Sân trước làm bằng vật liu c h số thấm nh kéo dài
ra phía thượng lưu nên c hiu ích giảm lưu lượng thấm qua nn và tăng ổn