MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ………….......................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN …………………………………………………………………………ii
DANH MỤC HÌNH VẼ ……………………………………………………………... v
DANH MỤC BẢNG BIỂU …………………………………………………………viii
MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………………..ix

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA THẤM
ĐẾN ỔN ĐỊNH ĐẬP ........................................................................................... 1
1.1 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương trên thế giới ở Việt Nam và Ninh
Thuận: ....................................................................................................................... 1
1.1.1 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương trên thế giới: ............................. 1
1.1.2 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương ở Việt Nam: ............................. 1
1.1.3 Quá trình xây dựng hồ đập trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận: ............................. 2
1.2 Ảnh hưởng của dòng thấm đến đập vật liệu địa phương: .................................... 8
1.2.1 Sự hình thành dòng thấm:............................................................................... 8
1.2.2 Tác hại dòng thấm lên công trình: .................................................................. 8
1.3 Các sự cố gây hư hỏng đập vật liệu địa phương: ................................................. 8
1.3.1 Các sự cố hư hỏng đập vật liệu địa phương trên thế giới:............................... 8
1.3.2 Các sự cố về đập vật liệu địa phương ở Việt Nam: ...................................... 10
1.3.3 Các sự cố về đập vật liệu địa phương ở Ninh Thuận: ................................... 13
1.4 Các hiện tượng và nguyên nhân sự cố thấm xảy ra ở đập vật liệu địa phương: . 14
1.4.1 Hiện tượng thấm gây sủi nước ở hai bên vai đập: ........................................ 14
1.4.2 Hiện tượng thấm gây sủi nước ở nền đập: .................................................... 15
1.4.3 Hiện tượng thấm gây sủi nước trong phạm vi đập (hoặc trên mái đập): ....... 15

i


1.5 Những nghiên cứu về an toàn đập đã thực hiện: ............................................... 15
1.5.1 Trên thế giới: ............................................................................................... 15

2.3.3 Tường hào đất – Bentonite: .......................................................................... 42
2.3.4 Tường hào ximang – Bentonite: ................................................................... 43
2.3.5 Trường chống thấm bằng các loại vật liệu mới như màng HDPE, túi địa kỹ
thuật: ..................................................................................................................... 44
2.4 Kết luận chương 2: ............................................................................................ 45

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THẤM VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG THẤM ÁP
DỤNG CHO ĐẬP SÔNG BIÊU TỈNH NINH THUẬN ................................... 46
3.1 Giới thiệu chung về hồ chứa nước Sông Biêu: .................................................. 46
3.1.1 Mục tiêu, vị trí: ............................................................................................. 46
3.1.2 Thông số kỹ thuật chủ yếu các hạng mục của hồ chứa nước Sông Biêu: ..... 46
3.2 Hiện trạng làm việc của hồ chứa nước Sông Biêu: ............................................ 47
3.3 Tính toán, đánh giá thấm cho đập Trà Van và đập phụ Sông Biêu: ................... 49
3.3.1 Tài liệu sử dụng tính toán, vị trí tính toán: ................................................... 49
3.3.2 Số liệu sử dụng và các trường hợp tính toán: ............................................... 50
3.3.3 Tính toán và đánh giá hiện trạng thấm tại các mặt cắt đã chọn: ................... 53
3.4 Đề xuất các biện pháp xử lý thấm cho đập đất Sông Biêu : ............................... 57
3.4.1 Tường nghiêng sân phủ bằng vật liệu chống thấm (đất sét): ........................ 57
3.4.2 Khoan phụt cao áp, sử dụng cọc ximang đất (Jet – Grouting): ..................... 57
3.4.3 Tường hào đất – Bentonite: .......................................................................... 57
3.5 Tính toán kiểm tra xử lý chống thấm cho hồ chứa nước Sông Biêu: ................. 58
3.5.1 Chọn mặt cắt và các trường hợp tính toán: ................................................... 58
3.5.2 Xử lý chống thấm bằng phương pháp cọc ximang – đất (Jet-Grounting): .... 58
iii


3.5.3 Xử lý chống thấm bằng phương pháp cọc ximang – đất (Jet-Grounting):.... 60
3.5.4 Phân tích, so sánh hai giải pháp và chọn ra giải pháp hợp lý: ...................... 62
3.5.5 Tính ổn định cho hồ chứa nước sông biêu sau khi xử lý thấm: .................... 63
3.6 Kết luận chương 3: ............................................................................................ 64

Hình 2 - 9 : Các lực tác dụng và mặt cắt hình học mái dốc với mặt trượt bất kỳ. ........ 34
Hình 2 - 10 : Mặt trượt trụ tròn. ................................................................................... 36
Hình 2 - 11 : Các lực tác dụng trong phương pháp Fellenius cho hai dải 5 và dải 6. ... 36
Hình 2 - 12 : Dạng mặt trượt trụ tròn. .......................................................................... 37
v


Hình 2 - 13 : Đa giác lực theo phương pháp BiShop đơn giản. ................................... 38
Hình 2 - 14 : Chống thấm sử dụng công nghệ JET - Grounting .................................. 41
Hình 2 - 15 : Sơ đồ bố trí cọc ximang – đất (1 hàng) .................................................. 41
Hình 2 - 16 : Sơ đồ bố trí cọc ximang – đất (2 hàng) .................................................. 42
Hình 2 - 17 : Phương pháp chống thấm bằng tường hào Đất - Bentonite .................... 43
Hình 2 - 18 : Thiết bị đào hào bentonite chống thấm cho hồ Dầu Tiếng ..................... 44
Hình 2 - 19 : Màng địa kỹ thuật chống thấm HDPE .................................................... 44
Hình 3 - 1 : Sơ đồ mặt bằng tổng thể hồ chứa nước Sông Biêu ……………………. 46
Hình 3 - 2 : Mặt bằng tổng thể phần đập tràn Sông Biêu ............................................ 48
Hình 3 - 3 : Dòng thấm tại vị trí tiếp giáp với tràn bê tông của đập Sông Biêu. ......... 48
Hình 3 - 4 : Dòng thấm tại vị trí tiếp giáp với tràn bê tông của đập Sông Biêu. .......... 49
Hình 3 - 5 : Mặt bằng vị trí tính toán của đập phụ Sông Biêu. .................................... 50
Hình 3 - 6 : Sơ đồ tính toán hiện trạng mặt cắt E32 đập phụ Sông Biêu ..................... 53
Hình 3 - 7 : Mô hình chia lưới phần tử và điều kiện biên mặt cắt E32 ........................ 53
Hình 3 - 8 : Sơ đồ tính toán hiện trạng mặt cắt E41 đập phụ Sông Biêu ..................... 54
Hình 3 - 9 : Mô hình chia lưới phần tử và điều kiện biên mặt cắt E41. ....................... 54
Hình 3 - 10 : Sơ đồ tính toán hiện trạng cho mặt cắt D7 đập Trà Van. ........................ 54
Hình 3 - 11 : Mô hình chia lưới phần tử và gán điều kiện biên mặt cắt D7. ................ 54
Hình 3 - 12 : Sơ đồ tính toán hiện trạng cho mặt cắt D9 đập Trà Van. ........................ 55
Hình 3 - 13 : Mô hình chia lưới phần tử và gán điều kiện biên mặt cắt D9. ............... 55
Hình 3 - 14 : Sơ đồ bố trí các lỗ khoan ........................................................................ 59
Hình 3 - 15 : Mô hình chia lưới phần tử và điều kiện biên cho mặt cắt E41. .............. 59
Hình 3 - 16 : Đường đẳng gradient XY TH1:MNTL = 102.25; hạ lưu không có nước.

Bảng 3 - 2 : Các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập Sông Biêu. ......................................... 50
Bảng 3 - 3 : Các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập Trà Van ............................................. 51
Bảng 3 - 4 : Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đất nền tuyến đập Sông Biêu ....................... 51
Bảng 3 - 5 : Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đất nền tuyến đập Trà Van ........................... 51
Bảng 3 - 6 : Mực nước tính toán của hồ chứa nước Sông Biêu ................................... 52
Bảng 3 - 7 : Các trường hợp tính toán kiểm tra thấm .................................................. 52
Bảng 3 - 8 : Kết quả tính thấm các mặt cắt đã chọn .................................................... 55
Bảng 3 - 9 : Các trường hợp tính toán ......................................................................... 58
Bảng 3 - 10 : Kết quả tính toán xử lý thấm bằng cọc ximang–đất (Jet–Grounting) ..... 60
Bảng 3 - 11 : Kết quả tính toán xử lý thấm bằng tường hào bentonite Ximang – đất .. 62
Bảng 3 - 12 : Bảng so sánh các phương án xử lý cho hồ Sông Biêu............................ 62

viii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài:
Với sự phát triển của kinh tế ngày nay nhu cầu dùng nước và các sản phẩm phụ thuộc
vào nước ngày càng cao, đời sống sinh hoạt con người ngày càng được cải thiện nên
yêu cầu về cả chất và lượng càng phải đáp ứng tốt. Để điều chỉnh nguồn nước cho phù
hợp với yêu cầu sử dụng, vì thế nên vai trò của các hồ chứa là rất quan trọng trong việc
đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cũng như phát triển kinh tế của một huyện, tỉnh, hay
một quốc gia.
Như đã biết từ rất lâu đập đất đã được xây dựng nhiều ở Ai Cập, Ấn Độ, Trung quốc
và các nước trung Á, với mục đích dân nước, trữ nước để tưới hay để phòng lũ. Về sau
đập đất ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống thủy lợi nhằm lợi dụng
tổng hợp tài nguyên nguồn nước. Nhờ sự phát triển của các ngày khoa học, các nhà
khoa học đã đưa ra và chứng minh được nhiều lý luận của các môn khoa học cơ sở như
cơ học đất, lý luận thấm, địa chất thủy văn và địa chất công trình, đưa ra được các
phương trình, cũng như mô hình hóa v.v… cộng với việc ứng dụng rộng rãi cơ giới

thấm … kết hợp với thiết bị cơ giới hiện đại năng suất cao, nên nhiều đập lớn đã được
xây dựng như:
- Đập Oroville – Mỹ: cao 262,4m, dài 2358m.
- Đập Swift – Mỹ: cao 156m dài 640m, được hoàn thành năm 1959.
- Đập Serre Ponson (Serre-Ponçon) – Pháp: cao 122m dài 600m, hoàn thành năm
1960.
- Đập maltmark – Thụy sĩ: cao 115m, dài 780m, hoàn thành năm 1960.

1.1.2 Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương ở Việt Nam:
Ở Việt Nam các hồ chứa được xây dựng nhiều từ sau khi thống nhất đất nước (năm
1975) giai đoạn này nông nghiệp là ngành kinh tế chính của Việt Nam nên nhu cầu về
nước càng ngày càng cao. Kể từ đó đến nay số hồ chứa xây dựng mới chiếm 67% phát

1


triển không ngừng cả về số lượng và quy mô. Hiện nay, chúng ta đang xây dựng nhiều
hồ lớn có đập cao, ngay cả những nơi có điều kiện địa hình, địa chất phức tạp.
Theo báo cáo của Tổng cục thuỷ lợi về công tác quản lý an toàn hồ chứa nước vào
tháng 10 năm 2015 thì cả nước ta hiện có 6.886 hồ nước trong đó có 6.648 hồ chứa
thủy lợi (chiếm 96,5%) và 238 hồ chứa thuỷ điện (chiếm 3,5%). Với tổng dung tích
khoảng 63 tỷ m3 nước.
Bảng 1 - 1: Bảng tổng hợp số hồ chứa thuỷ lợi trên cả nước
Quy mô (Triệu m3)
Số lượng (hồ)

V ≥ 10

V = 3÷10, H ≥ 15m


Trước tình hình khó khăn về nước như trên, qua nhiều chủ trương, quan tâm của nhà
nước đến tỉnh đến năm 2016 tổng số hồ chứa vừa và nhỏ trong địa bàn tỉnh đã lên tới
hơn 20 hồ với tổng dung tích khoảng hơn 192 triệu m3, và tiếp tục đầu tư xây dựng các
hồ vào những năm tiếp theo trong đó lớn nhất là hồ Sông Cái thuộc hệ thống thủy lợi
Tân Mỹ có dung tích 209 triệu m3
2


Hình 1 - 1 : Hồ chứa nước Sông Sắt – Dung tích hữu ích 69,3 triệu m3

Hình 1 - 2 : Hồ Sông Trâu, Dung tích chứa 31,5 triệu m3

3


Hình 1 - 3 : Hồ Lanh Ra – Dung tích 13,88 triệu m3

Hình 1 - 4 : Hồ Trà Co, Dung tích chứa 10 triệu m3.
4


Hình 1 - 5 : Hồ Ông Kinh – dung tích 0,83 triệu m3
Bảng 1 - 2 : Tổng hợp các hồ chứa được xây dựng trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận

TT

1

2



đập

m3)
Đập đất đồng chất, thượng lưu đá lát,

1990

10,60

1,10

hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ
lưu
Đập đất đồng chất, thượng lưu BTCT,

1991

8,50

3,05

hạ lưu trồng cỏ, rãnh thoát nước hạ
lưu,đống đá tiêu nước

1996

16,50

1,43

13,39

Đập Bê tông trọng lực
Đập hỗn hợp 03 khối, thiết bị thoát

6

Sông
Trâu

2005

27,00

31,50

nước thân đập Ống khói + gối phẳng
và đống đá, Mái TL bê tông, mái hạ
lưu trồng cỏ
Đập đất đồng chất, thượng lưu đá lát,

7

Ba Chi

2005

9,5

0,40

hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ
lưu
Đập đất đồng chất, thượng lưu BTCT,

10

Bầu Ngữ

2007

14,90

1,60

hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ
lưu
Đập hỗn hợp 03 khối, thiết bị thoát

11

Sông Sắt

2008

33,90

69,30

nước thân đập Ống khói + gối phẳng
và đống đá, Mái TL bê tông, mái hạ



và đống đá, Mái TL bê tông, mái hạ
lưu trồng cỏ
Đập hỗn hợp 03 khối, thiết bị thoát
14

Cho Mo

2011

26,00

8,79

nước thân đập Ống khói + gối phẳng
và đống đá, Mái TL bê tông, mái hạ
lưu trồng cỏ

15

Phước
Nhơn

Đập 02 khối, thiết bị thoát nước thân
2011

14,8

0,78

nước thân đập Ống khói + gối phẳng
và đống đá, Mái TL bê tông, mái hạ
lưu trồng cỏ
Đập hỗn hợp 03 khối, thiết bị thoát

18

Bà Râu

2012

26,70

4,30

nước thân đập Ống khói + gối phẳng
và đống đá, Mái TL bê tông, mái hạ
lưu trồng cỏ

19

Sông
Biêu

Đập đồng chất, Mái TL bê tông dưới
2012

26,70

20,30

hào xi măng đất, Mái TL bê tông, mái
hạ lưu trồng cỏ

7


1.2 Ảnh hưởng của dòng thấm đến đập vật liệu địa phương:

1.2.1 Sự hình thành dòng thấm:
Lớp đất phía dưới nền và hai bên vai công trình trừ trường hợp đã được xử lý hoặc là
lớp đá tốt không nứt nẻ, hay lớp đất sét chặt thì thường là loại thấm nước. Khi đập vật
liệu địa phương làm việc trong điều kiện có chênh lệch cột nước giữa thượng và hạ
lưu. Dòng nước sẽ đi qua các khe rỗng trong đất nền và hai bên phía vai công trình
(nơi thấm nước) tạo thành dòng thấm.
Trên thực thế dòng thấm trong môi trường đất rỗng được chia thành hai loại:
- Dòng thấm có áp: Là dòng thấm có mặt tiếp xúc là tầng không thấm, không tiếp xúc
với khí trời, chuyển động của dòng thấm giống như dòng chảy trong ống có áp.
Thường dòng thấm này xuất hiện ở dưới đáy các công trình.
- Dòng thấm không áp: Là dòng thấm không bị giới hạn phía trên bởi công trình. Đây
có thể là dòng thấm từ hai bên vai công trình hoặc dòng thấm qua đập đất, giới hạn
phía trên của dòng thấm này là mặt thoáng tại đây có áp suất chính bằng áp suất khí
trời.

1.2.2 Tác hại dòng thấm lên công trình:
Đất là môi trường xốp có chứa lỗ rỗng, khi có đủ điều kiện (kẽ rỗng và chênh lệch cột
nước) sẽ hình thành dòng thấm, nếu không có biện pháp kiểm soát được dòng thấm có
thể gây ra một số sự cố như:
- Làm mất nước hồ chứa.
- Đường bão thấm trong thân đập quá cao có thể gây lầy đất, sạt lở mái hạ lưu gây ảnh
hưởng tới an toàn công trình.

Tại Trung Quốc, vụ vỡ đập thủy điện Bản Kiều được coi là sự cố vỡ đập tồi tệ nhất
trong lịch sử nước này. Đập Bản Kiều được xây trên sông Hoài Nam năm 1952, tỉnh
Hà Nam, Trung Quốc. được mệnh danh là đập thủy điện quy mô lớn đầu tiên của
Trung Quốc. Nhưng tới năm 1975, siêu bão Nina (1 trong 5 siêu bão gây thiệt hại lớn
nhất thế giới) đổ bộ vào nước này, lượng mưa đo được trong 3 ngày lên đến 1605,3
mm. Không chịu được sức nước, đập Bản Kiều đã sụp đổ, khiến Trung Quốc thiệt hại
lớn. Vụ vỡ đập này đã khiến khoảng 171.000 người thiệt mạng, khoảng 11 triệu dân
trở nên vô gia cư khi hơn 5 triệu ngôi nhà bị phá hủy, không những thế lượng điện

9


năng của nhà máy này cung cấp đến 1/3 nhu cầu sử dụng vào lúc cao điểm của cả đất
nước Trung Quốc.
Gần đây nhất vào ngày 8 tháng 2 năm 2017 nhà chức trách đã yêu cầu di tản hơn 200
000 người sống dưới đập nước Oroville miền bắc California ngay sau khi cơ quan
chức năng báo cáo tình trạng khẩn cấp do đập phụ của đập Oroville bị thủng, dòng
thấm đưa nước cuộn qua thân đập phụ làm sạt lở sườn trái đập dẫn đến nguy cơ cả đập
nước sụp đổ. Được biết đập Oroville là một trong số 20 con đập lớn nhất thế giới và
cũng là đập nước có chiều cao cao nhất ở Hoa Kỳ (213 m)

1.3.2 Các sự cố về đập vật liệu địa phương ở Việt Nam:
Ở Việt Nam vào tháng 6 năm 2013, đập dâng của thủy điện Ia Krêl 2 có công suất thiết
kế 5,5 MW đã bị vỡ cống dẫn dòng. Hơn 5 triệu mét khối nước tích trong lòng hồ đổ
xuống hạ nguồn gây thiệt hại hơn 200 ha cây trồng, hoa màu cùng nhiều tài sản khác
của đồng bào dân tộc thiểu số, nhưng may mắn là không có thiệt hại về người. Tuy
nhiên hơn 200 ha cây trong và nhiều hoa màu và tài sản của nhân dân đã bị cuốn trôi
gây thiệt hại hơn 3,6 tỉ đồng.

Hình 1 - 6 : Sự cố đập thủy điện Ia Krel 2

(c)

Hình 1 - 9 (a) Vỡ đập Phân Lân (Vĩnh Phúc) ; (b) Vỡ đập Đakme 3; (c) Vỡ đập Iakret
12


1.3.3 Các sự cố về đập vật liệu địa phương ở Ninh Thuận:
Do tình hình thay đổi thời tiết trên địa bàn tỉnh nên gần đây đã xuất hiện nhiều hơn
những hiện tượng thời tiết tiêu cực nên một số đập trên địa bàn tỉnh đã xảy ra những
sự cố gây ảnh hưởng lớn đến điều kiện sinh hoạt, sản xuất của khu vực mà những hồ
này điều tiết. Sau đây là một số sự cố đáng chú ý trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận được
tổng hợp tại phòng quản lý nước và công trình của đơn vị quản lý công trình thủy lợi
tỉnh:
Vào tháng 11 năm 2010 xảy ra mưa lớn trên toàn tỉnh, lượng mưa trên lưu vực hồ
Phước Trung đạt tới trên 700 mm, theo báo cáo của Ban chỉ huy phòng chống lụt bão
tại hồ Phước Trung thì lượng mưa quá lớn và thời gian mưa kéo dài dẫn đến mực nước
trong hồ dâng cao đột ngột. Do đập đất mới thi công xong, đất chưa có đủ thời gian cố
kết cộng với chiều dài đập lớn nên khi gặp lũ lớn nước trong hồ dâng nhanh dẫn tới
đập không chịu được áp lực dòng thấm tại những vị trí đắp mới hoàn thành gây rò
nước qua thân đập cuối cùng gây vỡ đập.
Khi thi công Hồ Lanh Ra vào những ngày cuối tháng 5 năm 2011 xảy ra mưa lớn kéo
dài nhiều ngày nên lượng dòng chảy trong lưu vực tập trung về hồ lớn,đơn vị thi công
đã cho một phần được dẫn dòng qua cống dưới đập chính và đập phụ, một phần được
tích lại trong hồ, trong 2 ngày sau đó mực nước hồ vẫn thấp hơn cao trình lũ tiểu mãn (
ứng với tần suất 10%) là 2,2 m và thấp hơn khối đắp thượng lưu đến 2,8m. Tuy nhiên
đến ngày 30/5/2011 xuất hiện những lỗ nước thấm từ chân mái taluy tràn ra và ngày
càng mở rộng, đến ngày 31 tháng 5 thì xảy ra vỡ khối thượng lưu đập dài khoảng 10m.
Bước đầu qua kiểm tra đánh giá nguyên nhân là do quá trình đắp đập không đảm bảo
tiến độ theo thiết kế được duyệt(khối đất đắp đập thi công chênh lệch lớn dẫn đến quá
trình cố kết đất không đạt theo yêu cầu thiết kế gây xuất hiện những lỗ rò nước.


1.4.3 Hiện tượng thấm gây sủi nước trong phạm vi đập (hoặc trên mái đập):
- Do kết quả khảo sát các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập không đúng, không thí nghiệm
đầy đủ các chỉ tiêu cơ lý cần thiết từ đó đánh giá sai chất lượng đất đắp.
- Do đất đắp có chất lượng cấp phối không tốt, bụi dăm sạn nhiều hàm lướng sét ít, đất
dễ bị tan rã.
- Do trong quá trình thiết kế chọn dung trọng khô quá thấm , nên đất sau khi đầm vẫn
tơi xốp, không chặt được.
- Do quá trình thi công không có biện pháp thích hợp để xử lý độ ẩm, dẫn đến độ ẩm
của đất đắp không đều khiến cho đất sau khi đầm có chỗ rời rạc, chưa chặt.
- Do quá trình thi công đất được đầm chưa đến độ chặt yêu cầu khi thiết kế tổ chức thi
công, có thể do lớp đất rải quá dày, số lần đầm còn ít, thiết bị đầm chưa đủ công công
suất …
- Do thiết kế biện pháp chống thấm chưa thực sự hiệu quả.
- Do quá trình thi công màng chống thấm ( hoặc các thiết bị chống thấm) không đám
bảo yêu cầu thiết kế.
- Do khi thi công, hoặc khi đưa vào sử dụng thiết bị thoát nước phía hạ lưu bị tắc dẫn
đến đường bão hoà trong đập dâng cao và đi ra phía mái gây sạt lở mái hạ lưu.
1.5 Những nghiên cứu về an toàn đập đã thực hiện:

1.5.1 Trên thế giới:
15