-11.
Mở đầu
Kính tha các thầy cô giáo trong hội đồng, các đồng nghiệp và toàn thể các bạn học
viên trong lớp. Tôi là Đỗ Ngọc Cơng học viên lớp cao học địa chất thuỷ văn khoá
4&5, sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trờng Đại học Mỏ - Địa Chất, hôm
nay Tôi đứng trớc Hội đồng để trình bày Luận văn tốt nghiệp với đề tài "Nghiên cứu
thấm mất nớc của các hồ chứa nớc miền Nam Trung Bộ theo tài liệu ép nớc và đề
xuất biện pháp xử lý. Lấy ví dụ hồ chứa nớc Tân Giang tỉnh Ninh Thuận"
Miền Nam Trung Bộ là dải đất hẹp ở miền Trung nớc ta bao gồm các tỉnh Phú Yên,
Khánh Hoà, Ninh Thuận và Bình Thuận. Do đặc điểm riêng về điều kiện địa lý tự
nhiên, tại khu vực này rất khan hiếm về nguồn nớc ngầm, nguồn nớc mặt chỉ phong
phú trong mùa ma nhng đến mùa khô lại cạn kiệt. Để tận dụng nguồn nớc mặt phục
vụ cho sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp và phát triển công nghiệp, từ sau ngày hoà
bình lập lại, chúng ta đã xây dựng nhiều công trình thuỷ lợi ở miền Nam Trung Bộ
nhằm phát triển nông nghiệp, kinh tế dân sinh, phục vụ định canh định c, tạo ra
những biến đổi sâu sắc về đời sống xã hội ở khu vực này. Một trong những bộ phận
quan trọng nhất của các công trình thuỷ lợi chính là hồ chứa nớc với nhiệm vụ tích
nớc trong mùa ma, hạn chế lũ lụt và cấp nớc tới trong mùa khô.
Trong gần ba mơi năm qua ngành thuỷ lợi đã xây dựng thành công nhiều hồ chứa nớc tại miền Nam Trung Bộ. Các hồ chứa nớc này làm việc ổn định trong suốt thời
gian khai thác, mang lại nhiều lợi ích và hiệu quả rõ nét. Tuy nhiên bên cạnh đó
cũng có một số lợng không nhỏ một số công trình thuỷ lợi có hiện tợng thấm mất nớc ở hồ chứa ngay khi vừa dâng nớc, gây ra tổn thất về kinh tế và hiệu quả sử dụng.
Nghiên cứu về các nguyên nhân có khả năng gây ra thấm mất nớc của các hồ chứa
và đề xuất biện pháp xử lý đang là một nhu cầu cần thiết và là chủ đề của nhiều
cuộc hội thảo, nhiều công trình nghiên cứu. Vấn đề là phải xác định đợc nguyên
nhân chủ yếu gây ra thấm mất nớc và có giải pháp xử lý chống thấm ngay từ khi hồ
chứa đang đợc xây dựng hoặc đang trong quá trình sử dụng, nhất là khi ngành thuỷ
lợi đang chuẩn bị triển khai xây dựng các hồ chứa nớc lớn của nhà nớc nh: hồ chứa
nớc Đồng Tròn, hồ chứa nớc Hoa Sơn, dự án tới Phan Rí - Phan Thiết, Sông Trâu...
tại đây.
Thiết lập trình tự khoan phụt xử lý chống thấm qua đá nền và vai đập, áp dụng trong
trờng hợp cụ thể là đập Tân Giang tỉnh Ninh Thuận.
3.
Các bớc tiến hành
Để đạt đợc các mục đích nêu trên, chúng tôi đã tiến hành theo trình tự sau:
-
Đầu tiên là tiến hành thu thập các tài liệu về đặc điểm địa hình, địa chất, địa chất
thuỷ văn của 1 số hồ chứa nớc điển hình ở Nam Trung Bộ: hồ chứa nớc Hoa Sơn,
Suối Dầu (Khánh Hoà), Hồ chứa nớc Tân Giang, Sông Trâu (Ninh Thuận), hồ
chứa nớc Sông Lòng Sông, Cà Giây (Bình Thuận). Trên cơ sở các tài liệu này
tiến hành đánh giá khả năng giữ nớc của hồ chứa.
-
Tiến hành nghiên cứu các quá trình thấm mất nớc của hồ chứa trong điều kiện tự
nhiên, trên cơ sở đó tìm ra các nguyên nhân có khả năng gây ra thấm mất nớc
của hồ chứa.
-
Kết hợp giữa các đặc điểm riêng về điều kiện địa chất của các hồ chứa nớc miền
Nam Trung Bộ và các nguyên nhân có khả năng gây ra thấm mất nớc của hồ
chứa, để tìm ra nguyên nhân chủ yếu nhất gây ra thấm mất nớc của hồ chứa là
thấm mất nớc qua đá nền và vai đập cũng nh đề xuất các biện pháp xử lý.
-
Vị trí, chiều sâu, chiều dày màn chống thấm, khoảng cách giữa các hố khoan
và hàng khoan phụt. Xác định áp lực, nồng độ vữa, lu lợng vữa...
+ Thiết kế khoan phụt thử nghiệm
+ Thiết kế khoan phụt thi công
+ Thiết kế khoan phụt kiểm tra.
-
Tiến hành áp dụng thiết kế khoan phụt cho đập Tân Giang tỉnh Ninh Thuận: Các bớc tiến hành nh trên, so sánh giữa thiết kế sơ bộ và thiết kế đợc hiệu chỉnh qua
khoan phụt thử nghiệm.
-
Tác dụng của khoan phụt qua kết quả công tác khoan kiểm tra, kết quả thí
nghiệm ép nớc.
Sau đây Tôi xin đợc phép trình bày những nét chính và chủ yếu nhất của luận văn
cũng nh các kết quả bớc đầu đã đạt đợc:
Các vấn đề cần đợc làm rõ và bổ sung thêm:
-
Tổng quan về tình hình các nghiên cứu mà đề tài đã đặt ra.
-
Luận cứ rõ ràng cơ sở tính toán mạng lới và chiều sâu hố khoan phụt, áp lực
phụt và vữa phụt. Tại sao lại phải sử dụng vữa ximăng, và ximăng mác PC300.
-
Đánh giá tính chất của đá nền: cứng và nửa cứng, biến dạng ít và nhiều? Theo cơ
(106m3)
Mực nớc
dâng bình
thờng (m)
Hiện trạng
13.20
+ 21,00
Khảo sát ở giai
đoạn TKKT
32.78
+ 42.50
Đang thi công
13.39
+118.20
Bắt đầu sử
dụng
31.39
0
Hồ chứa nớc Sông
Lòng Sông
Hồ chứa nớc Cà Giây
0
11o12'ữ 11o20 vĩ độ Bắc
108038' ữ 108048kinh độ Đông
11o21'ữ 11o31 vĩ độ Bắc
108 23' ữ 108 32kinh độ Đông
0
1.2
0
Đặc điểm về địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn
Khu vực miền Nam Trung Bộ có hàng chục hồ chứa nớc lớn nhỏ đã và đang xây
dựng. Trong khuôn khổ luận văn này chỉ đề cập đến một số đặc điểm chính về địa
hình, địa chất, địa chất thuỷ văn qua các kết quả khảo sát điạ chất đã tiến hành khi
-6xây dựng các hồ chứa nớc nớc lớn, tiêu biểu đợc sử dụng và khai thác trong vòng mời năm trở lại đây. Tài liệu tham khảo [5], [6], [7], [8], [9], [10, [11].
1.2.1 Hồ chứa nớc Hoa Sơn (Hình 1.1)
Hồ chứa nớc Hoa Sơn nằm về phía Bắc tỉnh Khánh Hoà, thuộc huyện Vạn Ninh,
tỉnh Khánh Hoà. Khu vực tuyến đập dự kiến xây dựng trên Sông Cạn (còn có tên là
suối Tân Phớc) chảy thẳng ra biển Đông qua cửa sông Hải triều. Vị trí công trình
đầu mối nằm cách Thành Phố Nha Trang khoảng 72 Km về phía Bắc, từ Km1380
+
Đá Granit mầu xám nhạt, xám xanh nhạt, đá có cấu tạo khối, kiến trúc hạt vừa ữ
thô. Đây là loại đá phổ biến nhất trong lòng hồ, chiều dày cha xác định. Phần
-7trên phủ lớp pha tàn tích á sét lẫn tảng lăn dày 1 ữ 3m. Thành phần khoáng vật:
felspat kali (45ữ50%), plagioclas (20ữ30%), thạch anh (25ữ35%), biotit
(5ữ7%), horblenđ (2ữ5%) và các khoáng vật phụ: apatit, sphen, zircon, orthit,
magnetit, ilmenit. Đá có tuổi Kreta thuộc phức hệ Đèo cả pha 2 (K đc2).
* Kiến tạo: Trong khu vực lòng hồ tồn tại một đứt gãy chạy theo phơng Đông Bắc Tây Nam, nhng đã bị lấp nhét kín bởi các mạch Granit aplit, pegmatoid gắn kết tốt
nên đứt gãy này không ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa.
* Điều kiện địa chất thủy văn: Trong khu vực lòng hồ có 2 loại nguồn nớc chính là
nớc mặt và nớc ngầm.
-
Nớc mặt: tồn tại ở sông suối và các khe nhỏ. Về mùa ma nớc thờng đục do có lợng
phù sa lớn, về mùa khô nớc trong suốt, không mùi vị, ít cặn lắng. Tổng độ
khoáng hoá từ 0.009 - 0.0154 g/l là loại nớc nhạt Bicacbonát Sunfat Natri Kali.
Nớc mặt có quan hệ thủy lực với nớc ngầm trong tầng phủ ở khu vực nghiên
cứu. Về mùa ma nớc mặt là nguồn cung cấp nớc chủ yếu cho nớc ngầm; về mùa
khô thì ngợc lại nớc ngầm cấp nớc cho nớc mặt. Mực nớc thay đổi theo mùa.
-
Nớc ngầm: Trong khu vực nghiên cứu có 2 phức hệ chứa nớc ngầm chính
+
phẳng ở phía hạ lu. Nguồn sinh thủy chủ yếu của lòng hồ từ các dòng chảy ở các
khối núi cao phía Tây. Trong khu vực lòng hồ có dòng chảy chính là Suối Dầu và
Suối Lầu. Suối Lầu là một nhánh của suối Dầu có lu lợng không lớn, thờng khô cạn
vào mùa khô.
* Địa chất: Vùng lòng hồ phân bố chủ yếu là đá Granít, phần trên đá gốc Granít là
các tầng phủ đệ Tứ dày từ 5 ữ 10m. Địa tầng từ trên xuống dới chủ yếu nh sau:
-
Bồi tích hiện đại lòng sông (aQ): Đất á cát - á sét nhẹ mầu xám nâu, vàng nâu
lẫn cát sạn, phía dới là lớp cát sỏi rời rạc dày từ 0.5 ữ 1m.
-
Bồi tích - sờn tích (adQ): Đất á cát ữ á sét nhẹ mầu xám vàng, phàn dới là là lớp
cát, sạn bở rời dày từ 0.5 ữ 1m.
-
Đá gốc: trong lòng hồ là đá Granít mầu xám trắng, xám xanh loang lổ trắng. Đá
có cấu tạo khối, kiến trúc hạt thô. Thành phần (%) khoáng vật: plagioclas
(25ữ40%), felspat kali (35ữ45%), thạch anh (10ữ20%), biotit (3ữ7%), horblenđ
(4ữ8%). Khoáng vật phụ gặp apatit, sphen, zircon, orthit, magnetit, ilmenit.
Phần trên phủ lớp phong hoá và đất pha tàn tích là á sét lẫn tảng lăn dày 4 ữ 8m.
Đá có tuổi Kreta thuộc phức hệ Đèo cả pha 1 (K đc1).
* Kiến tạo: Trong khu vực lòng hồ không có các hoạt động kiến tạo lớn nh: đứt gãy,
uốn nếp ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa.
* Điều kiện địa chất thủy văn: Trong khu vực lòng hồ có 2 loại nguồn nớc chính là
nớc mặt và nớc ngầm.
yếu, thêm nữa trong hồ không có các đứt gãy kiến tạo gây ảnh hởng đến khả năng
giữ nớc của hồ chứa. Các điểm nớc mặt và nớc ngầm cấp nớc cho hồ đều nằm ở trên
cao độ +44.0m. Do vậy dựa vào các điều kiện về địa hình và địa chất vùng lòng hồ
có thể khẳng định hồ có khả năng giữ nớc đến cao trình +44.0m (cao trình mực nớc
thiết kế của hồ chứa) sau khi tiến hành đắp đập và xử lý chống thấm nền tuyến đập.
1.2.3 Hồ chứa nớc Tân Giang (Hình 1.3)
Hồ chứa nớc Tân Giang thuộc địa phận xã Phớc Hà, huyện Ninh Phớc, tỉnh Ninh
Thuận. Khu vực tuyến đập dự kiến xây dựng trên sông Lu, cách huyện lỵ Ninh Phớc
(xã Phú Quý trên quốc lộ 1A) khoảng 18Km về phía Tây.
* Địa hình: Hồ chứa nớc Tân Giang là một thung lũng tơng đối bằng phẳng nằm lọt
giữa các dãy núi cao > +350m. Phía Đông Bắc là núi HaRon với các đỉnh núi cao từ
+406.0m ữ +766.7m, phía Bắc là núi Da với đỉnh cao +1042m. Đập Tân Giang ngăn
sông Lu tạo thanh lòng hồ nằm lọt vào giữa các dải núi trùng điệp có cao độ cao
hơn nhiều sơ với mực nớc dâng trong lòng hồ với chiều rộng của núi phân thuỷ từ 2
-10ữ 4km. Nguồn sinh thủy chủ yếu của lòng hồ là 3 nhánh suối góp nguồn nớc cho
sông Lu gồm: Phía Bắc là suối Rapora, phía Tây Bắc là suối Ya và phía Tây là suối
La Hà. Các con suối này chảy trên vùng đồi núi dốc nên chiều dài không lớn, nhng
dòng chảy khá dữ dội, qua nhiều thác ghềnh nhất là mùa ma lũ.
* Địa chất: Toàn bộ khu vực hồ chứa là đá Granit, Granit dạng Pocfia. Trên nền đá
Granit nhiều nơi là có các đai mạch diabaz và các dải bazan phun trào theo các khe
nứt. Chiều rộng của các dải này từ hàng chục đến hàng trăm mét, có nơi chỉ là các
dải hẹp từ 1 ữ 5m. Phần tiếp xúc giữa các dải đá và đai mạch này thờng liền khối,
gắn kết tốt và kín nớc.
-
Đá Granít màu xám trắng đốm đen, cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình hạt trung.
Thành phần khoáng vật: plagioclas (45 ữ 65%), thạch anh (15 ữ 24%), felspat
nớc nghèo nàn và mực nớc thay đổi theo mùa.
-11Nớc ngầm trong khe nứt của đá gốc: mực nớc ngầm xuất hiện ở độ sâu từ 5 ữ
10m kể từ mặt đất, là loại nớc nhạt Bicacbonát Clorua Natri; nớc trong, không
mầu, không mùi, ít cặn lắng. Nguồn cung cấp chủ yếu là nớc ma và nớc mặt vào
mùa ma; về mùa khô là nguồn cấp nớc chủ yếu cho nớc sông. Nhìn chung nớc
chỉ tập trung ở trong khe nứt nên nguồn nớc nghèo nàn.
+
Đánh giá khả năng giữ nớc của hồ chứa: Hồ chứa nớc Tân Giang đợc các dãy núi
cao bao quanh khu vực lòng hồ. Khoảng cách từ mực nớc dâng bình thờng đến lu
vực bên cạnh gần nhất là > 2Km. Đá gốc trong lòng hồ (đá Granit và các đai mạch
Diabaz) có tính thấm nớc yếu, thêm nữa trong lòng hồ không có các đứt gãy kiến
tạo gây ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa. Các dãy núi bao quanh hồ đều
có chiều cao > +350m, các điểm nớc mặt và nớc ngầm cấp nớc cho hồ đều nằm ở
trên cao độ +118.2m. Do vậy dựa vào các điều kiện về địa hình và địa chất vùng
lòng hồ có thể khẳng định hồ có khả năng giữ nớc đến cao trình +118.2m (cao trình
mực nớc thiết kế của hồ chứa) sau khi tiến hành đắp đập và xử lý chống thấm nền
tuyến đập.
1.2.4 Hồ chứa nớc Sông Trâu (Hình 1.3)
Hồ chứa nớc Sông Trâu thuộc địa phận xã Phớc Chiến, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh
Thuận. Vị trí tuyến đập dự kiến nằm trên Sông Trâu cách thị xã Phan Rang khoảng
60 Km về phía Bắc Tây Bắc và nằm trên đờng từ quốc lộ 1A đi xã Phớc Chiến, cách
quốc lộ 1A khoảng 3 Km.
* Địa hình: Hồ chứa nớc Sông Trâu là một thung lũng tơng đối bằng phẳng phân bố
ở cao trình +30 ữ +40m. Xung quanh lòng hồ đợc đợc bao bọc bởi các dải núi cao
từ +400 ữ +800m ở phía Bắc, phía Tây và phía Nam. Các dải núi phía này thấp dần
về phía Đông xuống cao độ +100 ữ +200m tạo ra một chiều rộng của núi phân thuỷ
-
Nguồn nớc mặt nhìn chung nghèo nàn, chỉ có Sông Trâu duy nhất có nớc quanh
năm chảy từ phía Tây và Tây Bắc xuống, nhng chỉ dồi dào nớc về mùa ma, mùa
khô nớc sông cạn lu lợng < 1 m3/s. Nớc mặt trong suốt, không mùi vị, ít cặn
lắng, tổng khoáng hoá M = 0.216 ữ 0.307g/l là loại nớc nhạt Bicácbonat Sunphát
Natri Kali. Nớc mặt có quan hệ thủy lực với nớc ngầm trong tầng phủ ở khu vực
nghiên cứu. Về mùa ma nớc mặt là nguồn cung cấp nớc chủ yếu cho nớc ngầm.
-
Nớc ngầm trong khu vực lòng hồ rất nghèo nàn, mực nớc thờng nằm cách mặt
đất từ 5 ữ 10m. Đây là tầng chứa nớc tạm thời trong các lớp đất phủ pha tàn tích
và tầng nứt nẻ của đá gốc, nguồn cấp chủ yếu là nớc ma và nớc mặt, mực nớc
thay đổi theo mùa, trữ lợng nghèo nàn. Nớc ngầm là nớc Bicácbonat Sunphat
Natri và Bicácbonat Clorua Natri Kali. Tổng khoáng hoá M = 0.20 ữ 0.28 g/l, nớc trong, không mầu, không mùi vị, ít cặn lắng.
Đánh giá khả năng giữ nớc của hồ chứa: Hồ chứa nớc sông Trâu bao bọc bởi các
dãy núi cao cấu tạo bởi các các đá mác ma nguồn gốc núi lửa cấu tạo khối, ít nứt nẻ,
trong vùng hồ không có các hoạt động kiến tạo lớn, khoảng cách từ mực nớc dâng
bình thờng đến lu vực bên cạnh gần nhất là >1Km, thêm nữa đá gốc trong lòng hồ
(đá Granit và các đai mạch Diabaz) có tính thấm nớc yếu, các điểm nớc mặt và nớc
ngầm cấp nớc cho hồ đều nằm ở trên cao độ +42.3m. Do vậy dựa vào các điều kiện
về địa hình và địa chất vùng lòng hồ có thể khẳng định hồ có khả năng giữ n ớc đến
cao trình +42.3m (cao trình mực nớc thiết kế của hồ chứa) sau khi tiến hành đắp đập
và xử lý chống thấm nền tuyến đập.
-131.2.5 Hồ chứa nớc Sông Lòng Sông (Hình 1.3)
Hồ chứa nớc Sông Lòng Sông thuộc địa phận xã Phong Phú, huyện Tuy Phong, tỉnh
+ Đá Granođiorit biotit thuộc phức hệ Định Quán (J3 đq2) có màu xám trắng
đốm đen, cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình hạt trung. Thành phần khoáng
vật: plagioclas (45 ữ 65%), thạch anh (15 ữ 24%), felspat kali (15 ữ 25%),
biotit (4 ữ 15%) horblenđ (3 ữ 12%), pyroxen (0 ữ 5), ít apatit, zircon,
magnetit.
-14* Kiến tạo: Trong khu vực lòng hồ có một số đứt gãy kiến tạo, quy mô nhỏ, có mức
độ hoạt động yếu, đới phá huỷ đã đợc gắn kết lại bằng các vật liệu không thấm nớc
không ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa.
* Điều kiện địa chất thủy văn: Trong khu vực lòng hồ có 2 loại nguồn nớc chính là
nớc mặt và nớc ngầm.
-
Nớc mặt: tồn tại ở sông suối và các khe nhỏ. Về mùa ma nớc thờng đục do có lợng phù sa lớn, về mùa khô nớc trong suốt, không mùi vị, ít cặn lắng. Tổng độ
khoáng hoá 0.068 g/l là loại nớc nhạt Bicacbonát Natri Kali. Nớc mặt có quan hệ
thủy lực với nớc ngầm trong tầng phủ ở khu vực nghiên cứu. Về mùa ma nớc
mặt là nguồn cung cấp nớc chủ yếu cho nớc ngầm; về mùa khô thì ngợc lại nớc
ngầm cấp nớc cho nớc mặt. Mực nớc thay đổi theo mùa.
-
Nớc ngầm: Trong khu vực nghiên cứu có 2 phức hệ chứa nớc ngầm chính
+ Nớc ngầm trong các trầm tích đệ tứ và các tầng phủ pha tàn tích của đá gốc:
chủ yếu là nớc Bicacbonát Clorua Natri, nớc không mầu, không mùi vị. Bề
mặt nớc ngầm thờng phân bố ở độ sâu từ vài mét đến 15m. Tổng khoáng hoá
M = 0.0774 g/l là nớc nhạt Bicacbonat Natri, nguồn cung cấp chủ yếu là nớc
ma, và nớc mặt.
+ Nớc ngầm trong khe nứt của đá gốc: đây là loại nớc ngầm chủ yếu trong khu
vực nghiên cứu, mực nớc ngầm xuất hiện ở độ sâu từ 5 ữ 15m. Tổng độ
-
Đá gốc: đá Bột kết, Cát bột kết màu xám xen cát kết hạt nhỏ màu xám vàng. Đá
có cấu tạo phân lớp, kiến trúc nhỏ - vừa. Đá có tuổi Jura muộn, thống giữa,
thuộc điệp La Ngà (J2ln2)
-
Tầng phủ Đệ Tứ chủ yếu là loại đất á sét lẫn dăm sạn, có nơi lẫn nhiều vón kết
laterit. Chiều dày của tầng phủ Đệ Tứ từ 1.3 ữ 1.5m, nhiều chỗ tầng phủ rất
mỏng để lộ đá gốc.
* Kiến tạo: Trong khu vực lòng hồ không có các hoạt động kiến tạo lớn nh đứt gãy,
uốn nếp ảnh hởng đến khả năng giữ nớc của hồ chứa.
* Điều kiện địa chất thủy văn: Trong khu vực lòng hồ có 2 loại nguồn nớc chính là
nớc mặt và nớc ngầm.
-
Nớc mặt: tồn tại ở sông suối và các khe nhỏ. Nớc trong suốt, không mùi vị, ít
cặn lắng, là loại nớc nhạt Bicacbonát Natri Kali Magiê - Canxi, có tính axit yếu
với độ pH = 6.4. Nớc mặt có quan hệ thủy lực với nớc ngầm trong tầng phủ ở
khu vực nghiên cứu. Về mùa ma nớc mặt là nguồn cung cấp nớc chủ yếu cho
-
nớc ngầm; về mùa khô thì ngợc lại nớc ngầm cấp nớc cho nớc mặt. Mực nớc
thay đổi theo mùa.
-
Sau khi xây dựng hồ chứa, nớc ở trong hồ sẽ dâng đến cao trình thiết kế, làm thay
đổi điều kiện địa chất thuỷ văn của khu vực, phát sinh dòng thấm từ hồ chứa n ớc
sang lu vực bên cạnh. Tuỳ theo quan hệ giữa đờng cong hạ thấp mực nớc ngầm và
mực nớc trong hồ có thể xảy ra các trờng hợp sau: [14]
-
Đờng cong hạ thấp của mực nớc ngầm có đỉnh phân thuỷ bằng hoặc vợt quá cao
trình mực nớc trong hồ. Trong trờng hợp này không có nớc thấm mất từ hồ chứa
mà chỉ xảy ra quá trình bão hoà nớc của của đất đá vùng ven bờ hồ (Hình 1.4.a).
-
Đờng cong hạ thấp mực nớc ngầm có đỉnh phân thuỷ thấp hơn mực nớc thiết kế
trong hồ:
+ Khi tính thấm nớc của đất đá trong khu vực giữa hai lu vực tơng đối nhỏ và
chiều rộng núi phân thuỷ rất lớn, sau khi dâng nớc, đỉnh phân thuỷ của nớc
-17ngầm vẫn có thể tồn tại và dịch chuyển về phía hồ chứa nớc. Trong trờng hợp
này cũng không có thấm mất nớc từ hồ chứa. (Hình 1.4.b)
+ Khi đất đá trong khu vực giữa hai lu vực có tính thấm nớc tốt và chiều rộng
núi phân thuỷ nhỏ, sau khi dâng nớc, sẽ xuất hiện dòng thấm từ hồ chứa sang
lu vực bên cạnh. (Hình 1.4.c)
+ Đờng cong hạ thấp của mực nớc ngầm đã có xu hớng nghiêng về phía thung
lũng sông lân cận và không tồn tại đỉnh phân thuỷ ngay từ trớc khi xây dựng
hồ chứa. Trong trờng hợp này sẽ xảy ra hiện tợng mất nớc nghiêm trọng vì
sau khi xây dựng hồ chứa nớc gradien áp lực của dòng thấm sẽ tăng lên.
(Hình 1.4.d)
Hình 1.4. Sơ đồ dòng thấm từ hồ chứa nớc sang lu vực bện cạnh.
-
Đất đá ở ven bờ và đá hồ chứa có tính thấm nớc mạnh, chiều rộng của núi phân
thuỷ mỏng, gây ra thấm mất nớc từ bờ hồ sang lu vực khác.
-
Trong khu vực hồ chứa có tồn tại các đờng thông ngầm gây ra thấm mất nớc từ
hồ chứa xuống các tầng chứa nớc ở dới sâu hoặc sang lu vực bên cạnh.
-
Đất đá ở nền và vai đập có có tính thấm nớc mạnh, cùng với sự chênh cao cột nớc giữa thợng và hạ lu đập, gây ra hiện tợng thấm mất nớc của hồ chứa từ thợng
lu về hạ lu đập.
-
Quá trình thi công đập không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật về chống thấm gây ra
hiện tợng thấm nớc qua thân đập vợt quá mức cho phép về phía hạ lu. Dòng
thấm không những gây ra mất nớc từ hồ chứa mà còn có thể làm vỡ đập gây ra
thảm hoạ cho khu vực hạ du.
1.3.2.2 Các nguyên nhân gây ra thấm mất nớc của hồ chứa vùng Nam Trung Bộ
Do đặc điểm riêng về địa chất, địa chất thuỷ văn của các hồ chứa nớc vùng Nam
Trung Bộ là: đất đá ở khu vực lòng hồ có tính thấm nớc yếu, chiều rộng của núi
phân thuỷ lớn từ 1 ữ 5 Km, lại không tồn tại các đờng thông ngầm nh đã nêu ở mục
1.2 cho thấy rằng nguyên nhân thấm mất nớc của các hồ chứa ở khu vực này chủ
yếu là:
-
của núi phân thuỷ lớn, nhằm hạn chế tối đa quá trình thấm mất nớc từ hồ chứa qua
bờ hồ, qua các đờng thông ngầm sang lu vực bên cạnh hoặc xuống dới sâu. Do đó
nguyên nhân khách quan chủ yếu nhất chỉ là thấm mất nớc từ thợng về hạ lu qua đá
nứt nẻ ở dới nền và vai đập.
Hiện nay trong ngành thuỷ lợi, thuỷ điện khi xây dựng hồ chứa nớc đều tiến hành
xây dựng đập ngăn sông và tìm cách hạn chế tác hại của nguyên nhân trên bằng
cách xử lý chống thấm qua đá nền và vai đập. Tuy nhiên để nghiên cứu đợc tính
chất thấm, đánh giá đợc lợng nớc thấm qua đá nền và vai đập và đề xuất biện pháp
xử lý chống thấm hiệu quả, cần thông qua kết quả thí nghiệm hiện trờng chuyên
môn là ép nớc thí nghiệm.
-20-
Chơng 2
nghiên cứu tính chất thấm
của đá nền và vai đập theo tài liệu ép nớc thí nghiệm
2.1
Cơ sở lý thuyết của thí nghiệm ép nớc.
Thí nghiệm ép nớc trong hố khoan là một trong những phơng pháp thí nghiệm ngoài
trời nhằm mục đích xác định độ thấm nớc và lợng hấp thu nớc đơn vị (còn gọi là lợng mất nớc đơn vị) của đá cứng nứt nẻ chứa nớc hoặc không chứa nớc, làm sáng tỏ
khả năng trám xi măng của nền đá cứng nứt nẻ, kiểm tra chất lợng công tác trám xi
măng. [13]
Đứng về quan điểm thuỷ lực học thì quá trình ép nớc vào trong đất đá là quá trình
ngợc lại với quá trình hút nớc, nghĩa là máy bơm đa nớc vào lỗ khoan tạo nên một
hình phễu ngợc phân tán nớc vào tầng đất đá xung quanh hố khoan. Dựa vào lu lợng
nớc ép, kích thớc hình phễu phân tán nớc và tốc độ nớc từ lỗ khoan chảy ra xung
quanh có thể xác định đợc các thông số địa chất thuỷ văn cần thiết. Việc tính toán
hệ số thấm theo tài liệu ép nớc đợc tiến hành theo các công thức dùng trong hút nớc.
măng đợc đổ vào lỗ khoan hoặc bằng đoạn ống đợc thả
đến độ sâu cần trám, hoặc bằng ống múc chuyên dụng.
1
2
1
2
1
l3=5m
l2=5m
l1=5m
Khoan hết đoạn ép đầu tiên kể từ trên xuống l 1. Đặt nút
giới hạn của đoạn l1, tiến hành ép nớc đoạn đó. ép nớc
xong kéo bộ nút lên, trám xi măng vào đoạn l 1 vừa thí
nghiệm, chờ xi măng khô, khoan qua l1 và khoan đến
hết đoạn l2. Đặt nút ở vị trí đã đợc trám xi măng sơ bộ,
ép nớc đoạn l2 và cứ tuần tự cho đến đoạn l n ở chiều sâu
không cần thí nghiệm nữa (đá rắn chắc, hay lợng nớc
tiêu hao không đáng kể. Trám xi măng tiến hành bằng
cách sau: Sau khi ép nớc đổ xi măng đậm đặc vào phần
2
Hình 2.1. Sơ đồ ép nớc
phân đoạn từ trên xuống.
1: Nút; 2: Đoạn ép
-22-
1
1
1
2
2
l3=15m
l2=10m
l1=5m
Trình tự ép nớc tiến hành nh sau: Khoan đến độ sâu dự
kiến của đoạn thí nghiệm thứ nhất l1. Đặt nút ở giới hạn
trên đoạn l1 và tiến hành ép nớc. ép xong kéo bộ nút
lên, lại khoan tiếp hết đoạn thí nghiệm thứ hai l 2. Đặt
nút ở vị trí cũ và ép nớc ở cả 2 đoạn l1+l2. Lập lại trình
tự trên cho đến khi hết chiều sâu thiết kế của hố khoan
ép nớc. Trong trờng hợp này, lợng hấp thu nớc của mỗi
đoạn thí nghiệm bằng hiệu số của lợng hấp thu nớc của
hai lần ép tổng hợp kế tiếp nhau.
2
Phơng pháp này có u điểm là vị trí của nút không thay
2
cách chia chiều dài hố khoan thành các đoạn thí
1
nghiệm có chiều dài l, đánh số l1, l2, ln, từ dới lên.
2
Đặt nút ở vị trí giới hạn trên của đoạn l 1, ép nớc vào
3
1
đoạn đó. ép xong kéo bộ nút lên và trám xi măng vào
2
3
đoạn vừa ép nớc, chờ xi măng khô, lại đa bộ nút xuống
và đặt ở vị trí trên đoạn l 2. ép nớc đoạn l2, ép xong kéo
nút lên và trám xi măng vào đoạn l2. và tiếp tục làm Hình 2.3. Sơ đồ ép nớc
phân đoạn từ dới lên.
nh vậy cho đến đoạn trên cùng.
1: Nút; 2: Đoạn ép
3.Phần trám xi măng
-23Phơng pháp ép nớc phân đoạn từ dới lên có u điểm là năng suất cao do không phải
chờ đợi giữa khoan và ép nớc, lợng nớc cấp trong quá trình ép nớc không lớn vì chỉ
ép từng đoạn một.
Nhợc điểm của phơng pháp là không kiểm tra đợc lợng nớc thấm qua các khe nứt
thẳng đứng (thấm qua vai nút) và trong nhiều trờng hợp chiều sâu dự kiến của lỗ
khoan vợt quá nhiều chiều sâu cần thí nghiệm, làm lãng phí mét khoan. Thêm nữa
cũng nh phơng pháp ép nớc phân đoạn từ trên xuống, do trám xi măng nên để kiểm
tra lại kết quả đoạn ép nào đấy, ta không thể thực hiện đợc và hố khoan sau khi thí
nghiệm xong không sử dụng đợc nữa.
Phơng pháp này chỉ áp dụng ở những nơi có đá nứt nẻ mạnh mà nếu áp dụng phơng
dới lên.
1: Nút; 2: Đoạn ép
pháp ép nớc phân đoạn tổng hợp từ trên xuống do đó
chỉ áp dụng ở những hố khoan có vách ổn định trên
toàn bộ chiều dài đoạn thí nghiệm và có lợng hấp thu nớc nhỏ.
2.2.5 ép nớc phân đoạn bằng nút kép (Hình 2.5)
1
L=5m
Trong tất cả các phơng pháp ép nớc phân đoạn ở trên có
thể sử dụng nút kép để tiến hành ép nớc thí nghiệm ở một
đoạn bất kỳ của hố khoan. Việc sử dụng nút kép có thể
điều chỉnh dễ dàng chiều dài đoạn thí nghiệm phù hợp
với tính chất thấm nớc của mặt cắt địa chất và khả năng
của thiết bị (khi đá có lợng hấp thu nớc lớn thì điều chỉnh
2
1
Hình 2.5. Sơ đồ ép nớc phân
đoạn bằng nút kép
1: Nút kép; 2: Đoạn ép
-24đoạn ép ngắn lại, khi lợng hấp thu nớc nhỏ có thể kéo dài đoạn ép) theo chiều dài
chuẩn L = 5m, hoặc dài tới 10 ữ 15m.
2.3
Lắp ráp bộ dụng cụ thí nghiệm ép nớc (Hình 2.6 ), hạ bộ nút vào lỗ khoan tới
ngang mức đầu trên của đoạn thí nghiệm (đáy nút thấp hơn đầu trên đoạn thí
nghiệm khoảng 0.1m) kiểm tra tính kín nớc của đoạn thí nghiệm và bộ ép nớc
bằng cách: ép nớc thử với áp lực cao nhất sẽ phải thực hiện cho đoạn đang xét và
kéo dài 10 ữ 15phút, đồng thời quan trắc nớc trên bộ nút. Nếu đoạn nằm trong
đá không chứa nớc thì trên nút phải khô, nếu đoạn thí nghiệm nằm trong đá chứa
nớc thì nớc có thể rò rỉ yếu vào khoảng trống giữa ống trong và ống ngoài. Khi
các điều kiện này đợc bảo đảm thì việc ngăn cách đoạn thí nghiệm đợc coi là tốt.
-25-
6
3
4
2
5
Từ máy bơm đến
1
10
7
11
lực). Trờng hợp thí nghiệm không có áp lực d thì đo mực nớc cần khống chế
bằng dụng cụ đo mực nớc, khi thí nghiệm có áp lực d trên hố khoan, phải dùng
áp kế để khống chế áp lực. Lúc bắt đầu bơm nớc vặn van xả không khí (nếu có)
hoặc nới lỏng khớp nối giữa ống cong của áp kế và ống 3 nhánh để không khí
trong các ống thoát ra ngoài (sự có mặt không khí trong ống sẽ làm sai lệch chỉ
số áp lực trên áp kế), khi nớc bắt đầu rò ra khớp nối thì vặn chặt lại và thí
nghiệm bình thờng.
8
-
áp lực thí nghiệm tiêu chuẩn để nghiên cứu mức độ thấm nớc của nền và thân
công trình thuỷ lợi thờng dùng áp lực tiêu chuẩn bằng 10m cột nớc, với áp lực
này có thể thoả mãn các yêu cầu sau:
+
Bán kính ảnh hởng của thí nghiệm đủ lớn, tới vài mét.
+
Quan hệ lu lợng tiêu hao vẫn đảm bảo tính tỷ lệ thuận.
Copyright: Tài liệu đại học ©