L I CAM OAN
Kính g i:
- Phòng ào t o

i h c & Sau

ih c

- Khoa Công trình
Tên tôi là

ng Qu c To n, h c viên cao h c l p 22C11, chuyên ngành Xây

d ng công trình th y. Tôi xin cam đoan lu n v n th c s “Nghiên c u th m và đ
xu t gi i pháp x lý m t n đ nh do th m, đ p v t li u đ a ph

ng khu v c B c

mi n Trung.” là công trình nghiên c u c a riêng tôi, tôi không sao chép và k t qu
c a lu n v n này ch a công b trong b t k công trình nghiên c u khoa h c nào.
Hà N i, ngày tháng 05 n m 2017
Tác gi

ng Qu c To n

1


L IC M

N

tr

ng

i h c và sau

i h c cùng toàn th các th y cô giáo trong

i h c Th y l i đã giúp đ và truy n đ t ki n th c trong th i gian tác gi h c

t p và nghiên c u.

Tác gi c ng xin g i l i c m n t i gia đình, b n bè, đ ng nghi p và nh ng
ng

i đi tr

c đã ch b o, khích l , đ ng viên, ng h nhi t tình và t o đi u ki n,

giúp đ cho tác gi v m i m t trong quá trình h c t p c ng nh hoàn thi n lu n v n.
Tuy đã có nh ng c g ng song do th i gian có h n, trình đ b n thân còn h n
ch nên lu n v n này không th tránh kh i nh ng thi u sót và t n t i, tác gi mong

nh n đ

c m i ý ki n đóng góp và trao đ i chân thành c a các th y cô giáo, anh

ch em và các b n đ ng nghi p.
Hà N i, ngày


1.3.1. M t s công trình nghiên c u tiêu bi u trên th gi i :Error! Bookmark not defined.
1.3.2. T ng quan v n đ nh c a đ p đ t Vi t Nam.Error! Bookmark not defined.
1.4.
K t lu n ch ng 1.......................................................................................... 23
Ch ng II. PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN TH M VÀ M T N NH
P
DO TH M,

P VL P KHU V C B C MI N TRUNG .................................... 25

2.1. Các y u t nh h ng đ n th m: ......................................................................... 25
2.1.1. Các y u t v v t li u đ p đ p. ........................................................................ 25
2.1.2. Các y u t v thi công, x lý n n, qu n lý h đ p. ......................................... 29
2.1.3. Các y u t v đ a hình, đ a ch t và đ a ch t th y v n. ................................... 31
2.1.3.1.
a hình: .............................................................................................. 31
2.1.3.2.
a ch t và đ a ch t th y v n: ............................................................. 32
2.2. C s lý thuy t v th m và m t n đ nh đ p do th m: ........................................ 32
2.2.1. Các đ nh lu t th m c b n............................................................................. 33
2.2.1.1. nh lu t th m tuy n tính (đ nh lu t Darcy) [1] .................................. 33
2.2.1.2. nh lu t th m phi tuy n ....................................................................... 34
2.2.2. T ng quan v ph ng pháp tính toán th m. ................................................. 34
2.2.2.1. S l c quá trình phát tri n ................................................................... 34
2.2.2.2. T m quan tr ng c a lý thuy t th m ....................................................... 35
2.2.2.3. Các ph ng pháp gi i bài toán th m .................................................... 36
2.2.3. Các ph ng pháp tính n đ nh....................................................................... 38
2.2.3.1. Lý lu n tính toán n đ nh mái d c ......................................................... 38
2.2.3.2. M t s ph ng pháp tính n đ nh mái theo ph ng pháp m t tr t .... 39
2.3.

PH N 2: K T LU N & KI N NGH : .................................................................... 73
1. K t qu đ t đ c c a Lu n v n: ........................................................................... 73
1.1. V lý thuy t. ........................................................................................................ 73
1.2. V th c nghi m. ................................................................................................. 73
2. M t s v n đ t n t i:.............................................................................................. 73
3. H ng ti p t c nghiên c u: .................................................................................... 74

4


DANH M C HÌNH NH
Hình 1.1: H ch a n

c K G - Hà T nh

Hình 1.2: H ch a n

c B c Nguyên - Hà T nh

Hình 1.3: H ch a n

c á B c - Hà T nh

Hình 1.4: H ch a n

c Khe Xanh - Hà T nh

Hình 1.5: H ch a n

c Kim S n - Hà T nh


ng nghiêng sân ph

Hình 2.9: M t c t đ p đi n hình tr

ng h p đ p đ ng ch t có thi t b thoát n

đ p ng khói k t h p v i l ng tr thoát n
Hình 3.1: V trí H

c

ng B

Hình 3.2: Hi n tr ng đ p chính H

ng B

5

c thân


DANH M C B NG BI U
B ng 1.1: X p theo th t th i gian đ p đ t

Vi t Nam

B ng 1.2: Th ng kê m t vài s c h ch a trong 5 n m g n đây


PH N 1: M

U

I/ Tính c p thi t c a đ tài:
n

c ta vi c nghiên c u lý thuy t th m c ng nh kinh nghi m trong vi c gi i quy t

các v n đ th m trong th c ti n thi t k , xây d ng và khai thác các đ p dâng n
b ng v t li u đ a ph
c uđ
n

ng còn nhi u v n đ ch a đ

c

c nghiên c u. Vì v y vi c nghiên

ng d ng các ti n b khoa h c, s d ng các ph n m m chuyên d ng c a các

c tiên ti n trong l nh v c này vào Vi t Nam là r t c n thi t. Khó kh n l n nh t

trong nghiên c u th m cho các đ p đã xây d ng là xác đ nh đúng ch đ th m và đi u
ki n n đ nh th m do nh ng công trình này xây d ng đã lâu, tài li u thi t k ít, thi u
ho c không có.

h n ch t i m c t i thi u nh t tác h i do dòng th m gây ra mà v n



là s c do dòng th m qua đ p gây ra.
Nghiên c u, phân tích xác đ nh nguyên nhân và đ xu t gi i pháp x lý th m, đ m b o
an toàn cho vi c s d ng và v n hành các h ch a t i khu v c B c Mi n Trung nói
chung và t nh Thanh Hóa nói riêng là vi c làm h t s c c n thi t.
Vì v y tác gi đã l a ch n đ tài lu n v n th c s : “Nghiên c u th m và đ xu t gi i
pháp x lý m t n đ nh đ p do th m, đ p VL P khu v c B c Mi n Trung.”, t đó là
c s nghiên c u cho các đ p
II/ M c đích c a

Thanh Hóa và khu v c B c Mi n Trung.

tài:
7


Phân tích các y u t

nh h

ng đ n th m qua n n và thân đ p

t nh thanh Hóa và khu

v c B c mi n Trung
xu t các gi i pháp ch ng th m cho n n và thân đ p, tính toán ki m tra b ng ph n
m m Seep/w.
a ra ki n ngh v vi c s d ng các bi n pháp t ng h p nh m đ m b o an toàn th m
cho đ p đ t khi xây d ng t i khu v c t nh Thanh Hóa nói riêng và khu v c B c Trung
B nói chung.

c u, Kh o sát Thi t k , Thi công và Qu n lý xây d ng lo i đ p đ p b ng v t li u khu
v c B c Mi n Trung.
Kh o sát, nghiên c u th c đ a t i h ch a n

c

ng B , huy n Nh Thanh, t nh

Thanh Hóa.
2) Ph

ng pháp nghiên c u:

i u tra thu th p các đ p v t li u đ a ph
công trong khu v c nghiên c u.

ng đã xây d ng x y s c do th m và thành

T ng h p các nghiên c u khoa h c, các h i th o v s c đ p do th m đánh giá
nguyên nhân và đ xu t các gi i pháp công ngh kh c ph c.
Dùng ph

ng pháp ph n t h u h n đ phân tích ki m tra th m: S d ng ph n m m

GEO-SLOPE.
8


Nghiên c u các tài li u kh o sát, thi t k , thi công.
Xin đóng góp ý ki n c a các chuyên gia.


c xây d ng trong giai đo n này. Sau n m 1964, đ c bi t t khi nhà n

c th ng

nh t thì vi c xây d ng h ch a phát tri n m nh. T n m1976 đ n nay s h ch a xây
d ng m i chi m 67%. Không nh ng t c đ phát tri n nhanh, mà c v quy mô công
trình c ng l n lên không ng ng.Hi n nay, đã có nhi u h l n, đ p cao

nh ng n i có

đi u ki n t nhiên ph c t p.
Tính đ n nay,

n

c ta có 6648 h ch a thu c đ a bàn c a 45/64 t nh thành, trong đó,

có g n 100 h ch a n

c có dung tích trên 10 tri u mét kh i, h n 567 h có dung tích

t 1÷10 tri u mét kh i, còn l i là các h nh . T ng dung tích tr n

c c a các h là

35,8 t mét kh i, trong đó có 26 h ch a th y đi n l n có dung tích 27 t mét kh i
n

c còn l i là các h có nhi m v t


Su i Hai

5

Th

ng Tuy

Lo i đ p

Vi t Nam

Hmax
(m)

N m hoàn
thành

Hà T nh

t

23,50

1961

B c Giang

t


6

C m Ly

Qu ng Bình

t

30,00

1965

7

Tà Keo

L ng S n

t

35,00

1972

8

C mS n

B c Giang


10


11

Tiên Lang

Qu ng Bình

t

32,30

1978

12

Núi C c

Thái Nguyên

t

26,00

1978

13


25,00

1980

16

Yên L p

Qu ng Ninh

t

40,00

1980

17

V nh Trinh

Qu ng Nam

t

23,00

1980

18


33,40

1983

21

Qu t ông

Qu ng Ninh

t

22,60

1983

22

X H

ng

V nh Phúc

t

41,00

1984


26,00

1984

26

H iS n

nh

t

29,00

1985

27

D u Ti ng

Tây Ninh

t

28,00

1985

28


1986

31

Tuy n Lâm

Lâm

ng

t

32,00

1987

à N ng
Bình

Bình

nh

32

á Bàn

Khánh Hòa

t


Khe Chè

Qu ng Ninh

t

25,20

1990

36

Phú Xuân

Phú Yên

t

23,70

1996

37

Gò Mi u

Thái Nguyên

t


V ng Sú

Thanh Hóa

t

25,00

2003

41

Sông S t

Ninh Thu n

t

29,00

2005

42

Sông Sào

Ngh An

t

11


45

IaM’La

Gia Lai

t

37,00

2009

46

Tân S n

Gia Lai

t

29,20

2009

47

Hao Hao

60,00

2012

50

Su i M

B c Giang

t

27,80

2012

Trong hai th p k qua, sau khi phát tri n kinh t nói chung và xây d ng đ p
cao nói riêng ng
tr

ng khi n ng

i ta d n d n càng th y n i lên nh ng tác h i v m t môi
i ta đã so sánh th n tr ng h n, m t khác c ng có th nh ng

công trình d làm có hi u ích cao h n đ u đã đ
l i su t đ u t th

c làm, nh ng công trình còn


Hình 1.5 : H ch a n

c Kim S n – Hà T nh

14


1.2.

Hi n tr ng đ p đ t

1.2.1. Hi n tr ng đ p đ t

khu v c B c Mi n Trung và t nh Thanh Hóa
khu v c B c Mi n Trung

B c Trung B là ph n phía b c c a Trung B Vi t Nam có đ a bàn t Nam dãy
núi Tam

i p t i B c đèo H i Vân. Khu v c B c Mi n Trung g m có 6 t nh:

Thanh Hóa, Ngh An, Hà T nh, Qu ng Bình, Qu ng Tr , Th a Thiên Hu .
p h ch a đ
c a ng

c đ a vào s d ng đã đáp ng đ

i dân c ng nh

c nhu c u dùng n

khi n đ p b v nh đ p

ng

Các

c xây d ng t tr

p h ch a ch y u đ

t đ tn

ng n

c đ ,

áng, huy n T nh Gia, Thanh Hóa.
c n m 1990 trong đi u ki n n n kinh

c còn nhi u khó kh n, công tác kh o sát, thi t k và thi công còn nhi u thi u

sót, các công trình đ u m i không đ

c xây d ng hoàn thi n. Th i gian khai thác, s

d ng các h đã lâu, vi c qu n lý ch a đ
tu s a ch a, d n đ n nhi u h ch a n

c quan tâm đúng m c, thi u kinh phí đ duy
c nhanh chóng b xu ng c p, gây m t an toàn


qu n lý h ch a c n đ

c quan tâm và t ng c

ng nh m b o đ m an toàn công trình

và nâng cao hi u qu c a h ch a.
Cùng v i đó tr

c tình hình bi n đ i khí h u toàn c u mà khu v c B c Mi n Trung

c ng đang ch u nh h

ng nghiêm tr ng t bi n đ i khí h u, n

c bi n dâng, các

công trình thu l i trên đ a bàn đã ngày càng l rõ nhi u b t c p.

Hình 1.6.Hình nh h du h Tàu Voi và th m thân, n n đ p Tàu Voi – t nh
Hà T nh
Hi n nay, c th gi i đang ph i đ i m t v i các v n đ bi n đ i khí h u, trong
đó có hi n t

ng m a l v

s đ u tháng 10 n m 2010
ra hi n t


c d n vào các thung l ng sông gây

nên l l t kinh hoàng. Trong đi u ki n m a l l n nh v y, các h đ p th y l i
r t d b t n th
Các h đ p th
đ

ng b i các lý do sau đây:
ng kh ng ch m t l u v c nh t đ nh. Toàn b n

c d n vào b ng h phía tr

r ng b phá, m t đ m tr tr i, n

c đ p. L u v c càng l n, n

c m a trên l u v c
c d n v càng nhi u;

c d n v càng nhanh làm cho đ

không k p, gây tràn và v đ p.
16

ng tràn x n

c


H n 90% s đ p t o h


c tràn qua thì d gây xói, moi sâu vào

c làm gi m kh n ng ch ng đ , d n đ n tr

Trong thi t k và xây d ng đ p

c

c; t ng th m có chi u dày trung bình t 0

÷ 10m. Lo i đ p này có đi m y u là khi n
thân d n đ n b v .Ngoài ra, khi c

c thân đ p là l ng tr thoát n

c xác

c con l thi t k có chu k xu t

ng ng c a đ p c p II là 200 n m; c p III: 100

n m; c p IV: 67 n m; c p V: 50 n m. Nh v y các đ p c p IV, V kh n ng ch ng l
th p, kh n ng n
Ngoài ra, s l

c tràn d n đ n v đ p là l n.
ng các đ p lo i này r t nhi u; vi c qu n lý, b o d

nh c ng không đ

c.

Nh ng đ c đi m trên đây cho th y t m quan tr ng đ c bi t c a công tác đ m b o an
toàn h - đ p th y l i, nh t là trong mùa m a l l n.
V i tình hình th c t v s xu ng c p c a các công trình đ p đ t và h ch a, c ng
nh nh ng di n bi n ph c t p c a bi n đ i khí h u, trong đó các c n bão hàng n m
đang có chi u h

ng di n bi n ph c t p và r t khó d đoán chính xác v l

17

ng m a,


nh h

ng tr c ti p đ n chi u cao m c n

ph i có nh ng ph

c th

ng l u c a đ p. Vì v y, c n thi t

ng án phòng và ch ng đ đ p đ t và h ch a làm vi c n đ nh,

trong đ tài này, tác gi t p trung nghiên c u v m i quan h gi a chi u cao m c
n


3
4

Tên h

ng
B
Khe
S n
p
Làng
áB c

V trí

N m
x y
ra s
c

Lo i
đ p

Dung
tích
(tri u
m3)

S c



Hà
T nh
Hà
T nh
Hà
T nh

5

Tràng
en

Ngh
An

6

ng
n

7

á Bàn

Ngh
An
Ngh
An


đ t
p
đ t
p
đ t
p
đ t
p
đ t

p
đ t

p
đ t

0.6
0.7

0.6

0.9

Th m m nh
qua đ p đ t,
s t mái h l u
đ p
Công trình
xây d ng lâu
n m trên n n

Hi n v n ch a có
kinh phí đ kh c
ph c

M cn ch
lên nhanh
M a l n làm
m cn ch
dâng cao

H th p ng
tràn

ng

p con tr ch đ nh
đ p

M a l n kéo dài

H th p cao trình
ng ng tràn tránh
v đ p chính

M a l n làm l
đ nv tt n
su t thi t k

Xây d ng tràn m i
cách tràn c 61m v


V đ p

11

Vàng
Anh

Hà
T nh

2010

p
đ t

0.4

V đ p

12

Khe
Làng

2011

p
đ t


An

Ngh
An

Ngh
An

2012

2012

p
đ t

p
đ t

19

qua mang c ng
gây xói l và
làm v đ p
M ac cl n
đ n 2.000mm
và kéo dài gây
ra l l ch s làm
m cn ch
lên nhanh
C ng l y n c

l c l n lên đ p
làm đ p b v

p vá l i ph n
thân đ p b v

H th p ng ng
tràn đ b o đ m an
toàn cho đ p đ t


1.2.2. Hi n tr ng đ p đ t t nh Thanh Hóa
Thanh Hóa là t nh có đ a hình ph c t p, s l

ng công trình h ch a nhi u, v i t ng

s 524 công trình h ch a v a và nh . Trong đó có 1 h ch a quan tr ng c p Qu c
gia và 9 h ch a quan tr ng c p t nh. Các Công ty th y nông qu n lý 26 công trình,
B Nông nghi p và PTNT qu n lý 01 công trình còn l i là các đ a ph
T ng di n tích t
di n tích t

ng qu n lý.

i hàng n m c a các công trình h ch a theo thi t k là 114.000 ha,

i th c t là 71.000 ha.

Hi n tr ng công trình: Các công trình ti u vùng này h u h t là đ p dâng, các công
trình trong vùng ch y u là các công trình lo i nh c th nh sau:


i t i ch , nhi u khi

i. Nhi u công trình b l phá h ng, cu n trôi sau m i mùa

m a l , các đ p t m nh đ p Pù Ngùa, Pà H c, Na L u...

20


Hình 1.7.V đ p

ng áng, Tr

ng Lâm - T nh Gia - Thanh Hóa.

Hi n tr ng th m và kh n ng m t n đ nh đ p do

1.3.

Hi n tr ng chung các đ p đ t có th nhìn nh n nh sau:
Ch a an toàn cao v

n đ nh th m

n n và thân công trình, nh t là

các đ p

đ t. Các đ p sau m t th i gian làm vi c đ u b th m l u, rò r , uy hi p an toàn

nh h

ng nhi u b i th i ti t lúc thi công, quá trình v n

hành ph i theo dõi sát xao, th
h

ng chính đ n s

c đi m nh v t li u t nhiên có đ b n v ng
ng tr c đ

n đ nh c a đ p đ t đó là:

21

ng phó v i l … Các v n đ

nh


-

Y u t t nhiên

-

Y u t kh o sát, thi t k

-

toàn đ p theo đ nh k , công tác t ch c an toàn đ p và trách nhi m đ i v i an
toàn đ p t ch đ p đ n các c p, c quan qu n lý, các ngành có liên quan đ n
an toàn đ p theo quy đ nh c a Ngh đ nh 72/2007/N -CP.
GS.TS. Phan S K đã th ng kê s c m t s công trình th y l i

Vi t Nam,

tìm ra nguyên nhân và đ ra bi n pháp phòng tránh. Nguy n V n M o và nhóm
nghiên c u ( HTL) n m 2010 đã ti n hành nghiên c u c s khoa h c đ t đó
đ xu t các gi i pháp k thu t nh m đ m b o an toàn cho các công trình xây
d ng trong đi u ki n thiên tai b t th
Nguy n Ph

ng mi n Trung.

ng M u và nhóm nghiên c u ( HTL) n m 2009 đã nghiên c u

gi i pháp qu n lý các h ch a v a và nh mi n Trung và Tây Nguyên nh m
ch ng h n trong nh ng th i k thi u n
s d ng ngu n n

c t đó đ a ra các ki n ngh qu n lý,

c h h p lý đ ph c v pháp tri n nông nghi p trong nh ng

n m h n.
Nguy n Th Hùng và nhóm nghiên c u ( HBK N) đã s

d ng mô hình s


c a các nhà đ a ch t trong th i gian g n đây trên các vùng có kh n ng đ ng đ t cao.
K t lu n ch

1.4.

ng 1.

p đ t là công trình dâng n

c t o h ch a r t ph bi n trên th gi i c ng nh

Vi t Nam. Nh nh ng l i ích thi t th c mà đ p h ch a mang l i nên trên th gi i và
t i Vi t Nam đ

c xây d ng và phát tri n r t đa d ng, phong phú.

p đ t có m t s nh
b

nh h

c đi m nh v t li u t nhiên có đ b n v ng t

ng đ i th p,

ng nhi u b i nhi u y u t ch quan và khách quan nh y u t t nhiên,

kh o sát thi t k , quá trình thi công và trong khâu qu n lý khai thác do đó trong trong
quá trình thi công, v n hành ph i theo dõi sát xao, th
Vi t Nam là m t trong nh ng n


b c mi n Trung thì k t m t

c t đi n hình có 2 d ng chính: đ p đ ng ch t có thi t b ch ng th m d
khay, thi t b thoát n
ch ng th m d

c thân đ p là l ng tr thoát n

i n n là chân khay, thi t b thoát n

l ng tr thoát n

i n n là chân

c và đ p hai kh i có thi t b

c thân đ p ng khói k t h p v i

c; t ng th m có chi u dày trung bình t 0-10m.

Do đ c đi m vùng mi n núi là vùng cao, xa xôi h o lánh, trên nh ng đ a hình d c,
nên công trình c a vùng ch y u thu c công trình h đ p lo i v a, nh .
Các công trình đ

c xây d ng đã lâu, không đ ng b . H th ng đ u m i các đ p

dâng m t s b h h ng n ng do các tr n m a l . Cao trình đ p không đáp ng đ
chi u cao ch ng l . M t đ p b r a trôi. mái đ p th
Tràn x l xu ng c p. h u h t các t


ng n

c

ã x y ra tr

ng h p, kh n ng x

c đ , khi n đ p b v nh đ p

T nh Gia, Thanh Hóa...

24

ng

áng, huy n


Ch

ng II. PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN TH M VÀ M T N
DO TH M,
P VL P T NH THANH HÓA

2.1. Các y u t

nh h



+

t cát glây (Cg) có di n tích 61,00ha, b ng 0,01% di n tích t nhiên;

(ii) Nhóm đ t m n (M) có 2 lo i:
+

t m n nhi u (Mn) có di n tích 4348,97ha, b ng 0,48%;

+

t m n ít (M) có di n tích 4230,8 ha, b ng 0,47% di n tích t nhiên;

(iii) Nhóm đ t phù sa (P) có 4 lo i:
+

t phù sa trung tính ít chua (P) có di n tích 39496,11ha, b ng 4,4%;

+

t phù sa chua (Pc) có di n tích 44860,05ha, b ng 4,99%.

+

t phù sa glay (Pg) có di n tích 23997,68ha, b ng 2,67%;

+

t phù sa có t ng đ m g (Pr) có di n tích 54929,53ha, b ng 6,11%;