LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã
được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả

Phan Thanh Việt

i


LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy với đề tài “Nghiên
cứu đề xuất các giải pháp chống thấm cho đập đất vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận, ứng
dụng cho đập đất hồ chứa nước Núi Một” được hoàn thành ngoài sự cố gắng khơng
ngừng của bản thân, tơi cịn được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, cơ, bạn
bè đồng nghiệp và người thân. Qua trang viết này tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những
người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua.
Tơi xin tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo TS. Nguyễn Cơng
Thắng đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu thông tin khoa học
cần thiết cho Luận văn này và các thầy tham gia giảng dạy Cao học trường Đại học
Thủy lợi đã truyền đạt cho tôi những tri thức khoa học vô cùng quý giá. Xin chân
thành cảm ơn Ban Lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, khoa Cơng trình và Bộ mơn
Thủy cơng đã tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu khoa học của
mình.
Tuy đã có những cố gắng nhất định, nhưng do thời gian có hạn và trình độ cịn nhiều
hạn chế, vì vậy Luận văn này chắc chắn cịn nhiều thiếu sót. Tác giả kính mong nhận
được ý kiến góp ý để Tác giả có thể tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện đề tài. Xin chân
thành cảm ơn!


1.4.5. Chống thấm bằng khoan phụt (khoan phụt truyền thống). ................................. 16
1.4.6. Tường bằng cọc xi măng-đất. ............................................................................ 17
1.5. Các giải pháp chống thấm cho đập đã áp dụng cho đập đất vùng ven biển tỉnh
Ninh Thuận – hiện trạng, đánh giá và nhận xét. .......................................................... 18
1.5.1. Giới thiệu về cơng trình hồ chứa nước Nước Ngọt[3]. ...................................... 18
1.5.2. Giới thiệu về cơng trình hồ chứa nước Bầu Ngứ[4]. .......................................... 21
1.6. Giới hạn phạm vi nghiên cứu. ............................................................................... 23
1.7. Kết luận chương 1................................................................................................. 24
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN TÍNH THẤM VÀ ỔN ĐỊNH CHO ĐẬP ĐẤT. ...... 25
2.1. Đặt vấn đề. ............................................................................................................ 25
2.2. Bài toán thấm và ổn định. ..................................................................................... 25

iii


2.2.1. Bài toán thấm ..................................................................................................... 25
2.2.2. Bài toán ổn định ................................................................................................. 26
2.3. Cơ sở lý thuyết tính tốn thấm[5]. ........................................................................ 27
2.3.1. Định luật Darcy cho đất khơng bão hịa. ............................................................ 27
2.3.2. Hàm thấm .......................................................................................................... 28
2.3.3. Phương trình vi phân cơ bản .............................................................................. 29
2.4. Cơ sở lý thuyết tính tốn ổn định[5]. .................................................................... 31
2.5. Giải bài toán thấm và ổn định. .............................................................................. 32
2.5.1. Các phương pháp giải bài toán thấm .................................................................. 32
2.5.2. Lựa chọn phương pháp giải bài toán thấm ......................................................... 34
2.5.3. Các phương pháp giải bài toán ổn định[7] ......................................................... 37
2.5.4. Lựa chọn phương pháp giải và phần mềm tính toán .......................................... 44
2.6. Kết luận chương 2................................................................................................. 45
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CHỐNG THẤM PHÙ HỢP
CHO ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƯỚC NÚI MỘT. ........................................................ 46

Hình 1-6: Kết cấu đập đất có tường nghiêng sân phủ ................................................. 13
Hình 1-7: Màng địa kỹ thuật chống thấm bằng GLC và HDPE .................................. 14
Hình 1-8: Kết cấu đập đất có tường lõi giữa ............................................................... 14
Hình 1-9: Tường hào chống thấm bằng Bentonite ....................................................... 15
Hình 1-10: Kết cấu đập đất chống thấm qua nền bằng khoan phụt vữa xi măng ........ 16
Hình 1-11: Sơ đồ tường cọc xi măng đất ..................................................................... 17
Hình 1-12: Sơ đồ cơng nghệ Jet-grouting làm tường chống thấm ............................... 17
Hình 1-13: Chân khay kết hợp với tường nghiêng thượng lưu chống thấm ................. 21
Hình 2-1: Các đạng di chuyển của khối đất đá............................................................ 26
Hình 2-2: Quan hệ giữa hệ số thấm và độ hút dính. .................................................... 29
Hình 2-3: Các loại phần tử .......................................................................................... 35
Hình 2-4: Mặt trượt trụ trịn ........................................................................................ 37
Hình 2-5: Các lực tác dụng trong phương pháp thơng dụng. ...................................... 38
Hình 2-6: Dạng mặt trượt trụ trịn............................................................................... 39
Hình 2-7: Đa giác lực – Phương pháp Bishop đơn giản ............................................. 39
Hình 2-8: Lực tác dụng lên mặt trượt thơng qua khối trượt mặt trượt trụ trịn ........... 41
Hình 2-9: Lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt mặt trượt tổ hợp ............. 42
Hình 2-10: Lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt với đường trượt đặc biệt
..................................................................................................................................... 42
Hình 3-1: Vị trí đập xây dựng ở Ninh Thuận ............................................................... 46
Hình 3-2: Cắt dọc địa chất tim đập ............................................................................. 48
Hình 3-3: Mặt cắt ngang đập phương án 1 ................................................................. 52
Hình 3-4: Mặt cắt ngang đập phương án 2 ................................................................. 52
Hình 3-5: Mặt cắt ngang đập phương án 3 ................................................................. 53
Hình 3-6: Biểu đồ đường đẳng cột nước thấm phương án 1 (TH1) ............................. 56

v


Hình 3-7: Biểu đồ Gradient thấm và véc tơ vận tốc thấm phương án 1 (TH1) ............ 56

Bảng 1-1: Các hồ chứa được xây dựng đến năm 2000 .............................................................. 6
Bảng 1-2: Các hồ chứa được xây dựng từ năm 2000-2013 ....................................................... 7
Bảng 1-3: Bảng chỉ tiêu có lý nền đập ..................................................................................... 20
Bảng 1-4: Bảng chỉ tiêu đất bãi vật liệu bổ sung ..................................................................... 20
Bảng 1-5: Chỉ tiêu cơ lý đất đắp đập ....................................................................................... 22
Bảng 1-6: Chỉ tiêu cơ lý đất nền đập........................................................................................ 23
Bảng 3-1: Chỉ tiêu của các lớp đất nền đập ............................................................................. 47
Bảng 3-2: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đất đắp đập .................................................. 49
Bảng 3-3: Các thông số của hồ chứa và đập chính.................................................................. 50
Bảng 3-4: Các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập và nền đập ....................................................... 53
Bảng 3-5: Tổng hợp kết quả tính tốn các trường hợp ............................................................ 67

vii


DANH MỤC VIẾT TẮT
- BTCT:

Bê tông cốt thép

- CKD:

Chất kết dính

- CT:

Cơng thức

- DM:



- PP:

Phương pháp

- XMĐ:

Xi măng - đất

- XMB:

Xi măng + bentonite

- X, XM:

Xi măng

- XMBx:

Hàm lượng (x) kg xi măng + 5 kg bentonite trong 1m3 đất

viii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ninh Thuận là tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam Trung Bộ có vị trí địa lý quan trọng
nằm trên ngã ba nối liền vùng kinh tế trọng điểm Đông Nam Bộ với Nam Trung Bộ và
Tây Nguyên. Tuy vậy, đây lại là vùng có khí hậu khắc nghiệt với tổng lượng mưa thấp
nhất cả nước, khí hậu nắng nóng, khơ hạn quanh năm nên thường xuyên xuất hiện tình

- Nghiên cứu các giải pháp các cơng trình đã và đang xây dựng ở vùng ven biển tỉnh
Ninh Thuận. Từ đó phân tích lựa chọn giải pháp phù hợp để thiết kế chống thấm cho
đập hồ Núi Một tỉnh Ninh Thuận.
4. Kết quả dự kiến đạt được:
- Tìm ra được phương pháp hợp lý để chống thấm cho các cơng trình vùng ven biển
tính Ninh Thuận.
- Đề xuất được phương pháp phù hợp chống thấm cho đập cơng trình hồ Núi Một và
đưa ra những kiến nghị về quá trình khảo sát, thiết kế và thi công đảm bảo độ bền
thấm cho các đập xây dựng ở vùng có điều kiện tương tự.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG
THẤM ĐẬP ĐẤT.
1.1. Tổng quan về xây dựng đập đất ở Việt Nam.
Hồ chứa ở Việt Nam là biện pháp cơng trình chủ yếu để chống lũ cho các vùng hạ du;
cấp nước tưới ruộng, công nghiệp, sinh hoạt, phát điện, phát triển du lịch, cải tạo môi
trường nuôi trồng thủy sản, phát triển giao thông, thể thao, văn hóa.
Cùng với lịch sử xây dựng và phát triển các hồ chứa nước trên thế giới, hàng loạt các
đập ở nước ta cũng đã và đang được xây dựng. Theo cách phân loại của Hội đập lớn
thế giới (ICOLD) cho đến nay nước ta có trên 550 đập vừa và lớn (với dung tích 1
triệu m3 nước trở lên và có chiều cao đập trên 10m), trong đó chủ yếu là đập đất.
Đập đất được xây dựng ở nước ta tương đối đa dạng. Dựa vào phương pháp thi công
để phân loại: đập đầm nén, đập đất bồi, đập nửa bồi, đập đắp đất trong nước… hoặc
dựa vào cấu tạo của thân đập để phân loại: đập đồng chất, đập đất khơng đồng chất,
đập có tường nghiêng mềm hoặc cứng, đập có tường lõi mềm hoặc cứng, đập hỗn
hợp…. Đập đất được đắp bằng các loại đất: Đất pha tàn tích sườn đồi, đất bazan, đất
ven biển Miền Trung. Phần lớn các đập ở Miền Bắc và Miền Trung được xây dựng
theo hình thức đập đất, đồng chất hoặc đập có thiết bị chống thấm tường nghiêng,

Chiều dài dịng chính sơng Cái khoảng 120km. Mặt cắt dọc sơng Cái có dạng bậc
thềm. ở thượng nguồn sơng chảy ven theo các sườn núi cao trên 1.500m, lịng sơng
đầy đá tảng, độ dốc lịng sơng lớn, sườn dốc ngắn, đất đai chủ yếu là tổ hợp đất núi
Feralít.
Hệ thống sơng ngịi có dạng hình nhánh cây, ngồi dịng chính sơng Cái cịn có nhiều
sơng, suối nhánh có tỷ lệ diện tích lưu vực khá lớn đổ vào. Tổng diện tích tự nhiên của
hệ thống Sông Cái Phan Rang là 3.043 km2, trong đó:
+ Phần thuộc tỉnh Ninh Thuận: 2.488 km2

chiếm 81,76%

+ Phần thuộc tỉnh Khánh Hòa: 336 km2 chiếm 11,04%

4


+ Phần thuộc tỉnh Lâm Đồng: 172 km2

chiếm 5,65%

+ Phần thuộc tỉnh Bình Thuận: 47 km2

chiếm 1,54%

Do điều kiện địa hình ở phần thượng nguồn bao bọc bởi núi cao, lưu vực thượng
nguồn sông Cái Phan Rang từ cầu Tân Mỹ trở lên có lượng mưa hàng năm lớn hơn, từ
1.000 ÷ 2.000mm. Từ Tân Mỹ trở xuống mưa giảm dần, từ 1.000mm xuống đến chỉ
còn xấp xỉ 700 mm ở vùng cửa sông là Thành Phố Phan Rang - Tháp Chàm.
Ảnh hưởng của thủy triều vịnh Phan Rang lên chế độ thủy văn sông Cái không lớn, chỉ
vào sâu 4 ÷ 6 km tính từ cửa biển.

là việc làm cấp bách, cần được ưu tiên hàng đầu và cần được thực hiện sớm.
Tính đến năm 2000: Tổng số hồ chứa trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận là 04 hồ chứa (hồ
Suối Lớn, hồ Thành Sơn, hồ CK7, hồ Ông Kinh) với tổng dung tích hữu ích của 04 hồ:
6,31x106 m3, diện tích được tưới 720 ha. Diện tích thực tế tưới bằng các cơng trình hồ
chứa này chỉ chiếm diện tích rất nhỏ so với diện tích cây trồng cần tưới.
Bảng 1-1: Các hồ chứa được xây dựng đến năm 2000

TT
1
2
3
4

Tên hồ
Suối Lớn
Thành Sơn
CK7
Ơng Kinh

Huyện

Dung tích
(106 m3)

Diện tích
tưới (ha)

Ninh Phước
Ninh Hải
Ninh Phước


6


Sông Cái thuộc hệ thống thủy lợi Tân Mỹ tỉnh Ninh Thuận có dung tích 209 triệu m3
và dự kiến hoàn thành năm 2020.
Bảng 1-2: Các hồ chứa được xây dựng từ năm 2000-2013

TT

Tên hồ

Huyện

Dung tích
(106 m3)

Diện tích
tưới (ha)

Năm hồn
thành

1

Tân Giang

Thuận Nam

13,39


Ma Trai

Thuận Bắc

0,48

30

2005

5

Nước Ngọt

Ninh Hải

1,80

208

2006

6

Bầu Ngữ

Ninh Phước

1,60


Trà Co

Bác Ái

10,09

942

2011

10

Cho Mo

Bác Ái

8,79

1.242

2011

11

Phước Nhơn

Bác Ái

0,78


Phước Trung

Bác Ái

2,34

270

2012

15

Sông Biêu

Thuận Nam

17,40

465

2012

16

Lanh Ra

Ninh Phước

13,88

8


chứa trên địa bàn Ninh Thuận là một trong những điều kiện then chốt nhằm nâng cao
năng lực sản xuất nông nghiệp, bảo đảm đời sống nông dân, xây dựng nông thôn mới.
Cho đến nay, các hồ chứa đã xây dựng ở Ninh Thuận chủ yếu là các hồ thủy lợi làm
nhiệm vụ cung cấp nước tưới. Các đập chính tạo thành hồ chứa chủ yếu là đập đất có
quy mô lớn nhất là cấp 3, thuộc đập loại vừa và nhỏ đã xây dựng ở miền Trung cũng
như trong cả nước .
1.3. Các điều kiện tự nhiên cho xây dựng đập đất vùng ven biển tỉnh Ninh
Thuận[1].
1.3.1. Điều kiện khí hậu.
Chế độ nhiệt: Nhiệt độ trung bình hàng năm của vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận
khoảng 27,10C. Tháng nóng nhất là tháng VI, VII: 28 ÷ 290C; tháng lạnh nhất là tháng
XII, I: 21 ÷ 240C.
Độ ẩm: Khu vực ven biển Ninh Thuận: 75 ÷ 79%. Tháng có độ ẩm lớn nhất là tháng
XI, XII; tháng có độ ẩm nhỏ nhất là tháng VII.
Nắng: từ 2900 ÷ 3000 giờ/năm.
Bốc hơi: Khu vực Ninh Thuận lượng bốc hơi trung bình năm tại Phan Rang 1656mm.
Gió bão: Hướng gió tiêu biểu mùa Đơng là hướng Bắc và hướng gió tiêu biểu vào mùa
hạ là hướng tây. Do ảnh hưởng của địa hình đặc biệt là của dãy Trường Sơn mà hướng
gió biến đổi phức tạp theo chiều cùng với hướng núi. Tốc độ gió trung bình từ 2 ÷
3m/s. Hai tháng X và XI là tháng có tốc độ gió lớn nhất trong năm. Về mùa hạ, vào
tháng VI, VII cũng xuất hiện những đợt gió Lào. Bão thường đổ bộ vào khu vực trong
tháng X và XI, kèm theo bão và ảnh hưởng của bão là mưa diện rộng gây ra lũ có lưu
lượng lớn trên các sơng suối trong vùng, gây nguy hiểm cho các cơng trình thuỷ lợi.
Chế độ mưa: Do địa hình bị dãy Trường Sơn Nam và cao nguyên Di Linh ngăn cản
nên các lưu vực vùng ven biển tỉnh Ninh Thuận có lượng mưa rất thấp, lượng mưa
trung bình năm ở Phan Rang đạt 723,1mm, càng về Nam các dãy núi che chắn càng
thấp dần nên lượng mưa cũng tăng dần lên. Tháng có lượng mưa lớn nhất thường là

tích đặc trưng như những vùng châu thổ rộng lớn, có màu sắc của lũ tích và pha tích.
Từ nguồn gốc tạo thành cho thấy, đất ở khu vực nghiên cứu thường là không đồng

10


nhất, phân bố phức tạp, khơng thể có được những mỏ đồng nhất. Mặt khác, do vỏ
phong hóa khu vực phần lớn được hình thành trong điều kiện khơ nóng nên các tính
chất của vật liệu sử dụng đất đắp có những nét đặc thù mà khu vực khác hiếm thấy như
đất có tính chất co ngót, trương nở, lún ướt, và tính chất tan rã. Do địa hình bị cắt xẻ
ngang bởi các nhánh núi ăn sát ra biển, cùng sự phân chia dọc theo đồng bằng tạo
thành địa hình và địa chất đặc trưng, đi từ trong ra ta sẽ gặp cồn cát → đụn cát → đồi
núi sót → mõm đá.
Tầng cát đất đỏ thuộc hệ tầng Phan Thiết (mbQ12-3pt) là một thành tạo địa chất có diện
phân bố rỗng rãi nhất trong các phân vị Đệ Tứ vùng ven biển Nam Trung bộ thuộc các
tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận và bắc Bà Rịa – Vũng Tàu. Diện lộ trên bề mặt của
chúng khoảng 1000 km2, còn lại bị các trầm tích trẻ phủ lên.
Mặt cắt tổng hợp sơ bộ các lỗ khoan cho thấy các thành tạo cát đỏ thuộc hệ tầng Phan
Thiết có thế nằm ngang hoặc nghiêng thoải ra biển. Thành phần độ hạt trung bình: sạn
(> 1mm): 1,05%, cát hạt lớn (1-0,5mm): 2,13%, cát hạt vừa (0,3-0,5mm): 24,5%, cát
hạt nhỏ (0,1-0,3mm): 59,43%, bột (0,1-0,07mm): 8,47%, sét (

14


1.4.4. Tường hào Bentonite (hoặc ximăng-sét).
Công nghệ này sử dụng máy đào hào chuyên dụng để moi đất và thay thế vào đó bằng
dung dịch ximăng + bentonite hoặc ximăng + đất sét tại chỗ nghiền mịn có tính chống
thấm cao. Trong quá trình đào phải chống sập vách bằng vữa bentonite. Hệ số thấm
của tường hào có thể đạt từ 10-4 cm/s đến 10-7 cm/s tùy thuộc nhiều vào cơng nghệ vật
liệu cấu thành và trình độ thi cơng của nhà thầu. Là công nghệ mới được áp dụng trong
vài năm gần đây, rất thích hợp với các đập có nền thấm nước dày (trên 10m) khi mà
xét thấy việc bóc bỏ để làm chân đanh bằng đất tốt là khó khăn và tốn kém.
+ Ưu điểm của cơng nghệ này là có độ tin cậy cao, chủ động kiểm soát chất lượng; vật
liệu chống thấm dễ mua trên thị trường.
+ Nhược điểm là thiết bị thi công cồng kềnh, phải chuyển bằng thiết bị siêu trường siêu trọng (xe có tải trọng >40T), khơng thích hợp với các đập vùng sâu vùng xa; mặt
bằng thi công yêu cầu tối thiểu rộng 10m; không thi công được trong nước, hoặc nền
lẫn đá lăn, đá tảng vì gầu đào hoạt động theo cơ chế tự trọng; thời gian thi công dài;
giá thành cơng trình tương đối cao.
Với một số đập đất cũ (như Dầu Tiếng, Dương Đông, ...) cho kết quả tốt; nhưng với
đập mới đắp (như Easup Thượng, Ia Mlá ...) thì có hiện tượng nứt - tách giữa tường và
thân đập; vì vậy hiện nay khuyến cáo chỉ nên áp dụng để chống thấm cho các đập cũ.
Với các đập đắp mới, chỉ nên áp dụng cho nền đập, thân đập sử dụng giải pháp chống
thấm khác.

Hình 1-9: Tường hào chống thấm bằng Bentonite

15


1.4.5. Chống thấm bằng khoan phụt (khoan phụt truyền thống).

24

30
26

25

20

20

20

15

15

10

10

5

5

22

34

0

Khoang cach (m)

Hình 3-18: Biểu đồ đường đẳng cột nước phương án 2 (TH2)

60

120

130

-5
140

Elevation

34

25

30

22

30

Cao do (m)

30

3.5084e-005 m³/sec


1.5

10

5

2.5

5
0

0

10

20

30

40

50

0

1

1.5



40

35

35

30

30

25

25

20

20

15

15

10

10

5

5

120

130

Elevation

Cao do (m)

1.898

-5
140

Khoang cach (m)

Hình 3-20: Ổn định mái hạ lưu - Cung trượt nguy hiểm nhất, phương án 2 (TH2)
d. Trường hợp 3: Thượng lưu là mực nước dân gia cường cao trình 36 m, hạ lưu mực
nước ứng với Qxả thiết kế.

61

Elevation

25

30

1

Cao do (m)