bộ giáo dục và đào tạo bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn Trờng đại học thủy lợi hà nội Nguyễn văn hồng Nghiên cứu nguyên nhân sự cố sạt trợt và đề xuất giải pháp ổn định tràn sự cố qua đê luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hà Nội - 2011 Bộ giáo dục và đào tạo bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn Trờng đại học thủy lợi Nguyễn văn hồng Nghiên cứu nguyên nhân sự cố sạt trợt và đề xuất giải pháp ổn định tràn sự cố qua đê Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Mã số : 605 - 840 - 0033 Luận văn thạc sĩ Ngời hớng dẫn khoa học: gs.ts. Phạm Ngọc Khánh Hà Nội năm 2011 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật LờI CảM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo đại học và sau đại học, Khoa Công trình, Th viện, các Thày giáo, Cô giáo của Trờng Đại học Thủy lợi, Cơ quan, Chi cục Đê điều và phòng chống lụt bão Ninh Bình đã tạo mọi điều kiện để tác giả đợc học tập, nâng cao trình độ và hoàn thành Luận văn này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Phạm Ngọc Khánh đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ trong thời gian nghiên cứu thực hiện Luận văn. Sự thành công của Luận văn gắn liền với quá trình giúp đỡ động viên của gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp. Tác giả xin chân thành cảm ơn. Trong khuôn khổ Luận văn, do vấn đề nghiên cứu là mới và rộng lớn đối với tác giả nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận đợc sự chỉ bảo của các Thày giáo, Cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè và những ngời quan tâm. Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Mục lục Trang Mở đầu 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục đích của đề tài 2 3. Cách tiếp cận và phơng pháp nghiên cứu 2 4. Kết quả dự kiến đạt đợc 2 5. Bố cục của luận văn 2 Chơng 1 Tổng quan về công trình và sự cố xảy ra ở tràn 1.1. Giới thiệu chung về lu vực sông Hoàng Long 4 1.2. Giới thiệu về dự án và công trình 24 1.3. Tràn Lạc Khoái và sự cố sảy ra trong mùa ma lũ 27 CHƯƠNG 2 Nghiên cứu, lựa chọn phơng pháp tính toán ổn định 2.1. Phơng pháp tính toán ổn định thấm 34 2.2. Phơng pháp tính toán ổn định mái dốc 46 CHƯƠNG 3 ứng dụng tính toán kiểm tra ổn định tràn lạc khoái và đề xuất biện pháp khắc phục 3.1. Các thông số kỹ thuật tính toán 60 3.2. Tính toán thấm 61 3.3. Tính toán ổn định mái dốc 71 3.4. Những nguyên nhân gây sạt trợt và đề xuất biện pháp khắc phục 82 3.5. Đề xuất giải pháp ổn định tràn sự cố qua đê 85 CHƯƠNG 4 Kết luận và kiến nghị 4.1. Những kết quả đạt đợc của luận văn 88 4.2. Tồn tại của luận văn 88 4.3. Kiến nghị 89 Tài liệu tham khảo 90 Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Mở đầu 1. Tính cấp thiết của Đề tài: Trong những năm gần đây, việc xây dựng các công trình thủy lợi đã góp phần rất quan trọng trong việc giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ dân sinh - kinh tế, cung cấp nớc cho nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt , xây dựng cơ sở hạ tầng tạo đà cho các ngành kinh tế phát triển một cách bền vững, góp phần cải tạo môi trờng sinh thái. Quá trình nghiên cứu, xây dựng và phát triển, bên cạnh những thành tựu to lớn đã đạt đợc vẫn có một số tồn tại trong việc khảo sát, thiết kế, thi công, vận hành sử dụng dẫn đến sự cố h hỏng một phần hoặc toàn bộ công trình. Đại bộ phận là các công trình ngầm, chịu tải trọng lớn, đặc biệt là tải trọng của đất và áp lực nớc. Nhiều công trình bị sự cố do xói ngầm và mất ổn định. Thực tế cho thấy, nhiều công trình sau khi xây dựng xong, khi đa vào khai thác đã sảy ra sự cố mất ổn định nh: lún, sụt trợt, sạt lở mái dốc, Hậu quả do sự cố công trình thờng rất lớn, mức độ thờng nghiêm trọng, có khi là thảm họa, ảnh hởng kéo dài có khi đến hàng chục năm. Việc khắc phục sự cố công trình thờng phức tạp và rất tốn kém. Tràn sự cố Lạc Khoái nằm trên đê hữu sông Hoàng Long thuộc lu vực sông Hoàng Long. Tràn Lạc Khoái đợc xây dựng tại xã Gia Lạc - Huyện Gia Viễn - Tỉnh Ninh Bình cách Thành phố Ninh Bình ~ 20km về phía Tây Bắc. Tràn có thân tràn kết cấu lõi đất, mái tràn phía sông đợc gia cố bản mặt bê tông cốt thép. Trong mùa ma lũ tháng 6 năm 2009, ma kéo dài, cờng độ lớn, mực nớc sông Hoàng Long dâng cao và rút xuống sau vài ngày tràn Lạc Khoái đã xảy ra sự cố gây sạt trợt mái thợng lu, phá vỡ bản mặt bê tông cốt thép gây mất ổn định tràn, ảnh hởng nghiêm trọng tới dân sinh, kinh tế - xã hội vùng phân lũ. Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy 1 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Do đó, cần thiết phải kiểm tra hiện trờng, thu thập tài liệu công trình. Trên cơ sở đó tính toán kiểm tra xác định nguyên nhân gây ra sự cố sạt trợt của tràn và đề xuất biện pháp khắc phục nhằm giảm nhẹ thiên tai cho khu vực là rất cần thiết và cấp bách . Vì vậy, đề tài Nghiên cứu nguyên nhân sạt trợt và đề xuất giải pháp ổn định tràn sự cố qua đê là hết sức cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. 2. Mục đích của Đề tài: - Nghiên cứu, tính toán kiểm tra xác định nguyên nhân sự cố sạt trợt của tràn Lạc Khoái thuộc dự án: Nâng cấp đê hữu sông Hoàng Long, tỉnh Ninh Bình. và đề xuất biện pháp khắc phục. - Đề xuất giải pháp ổn định tràn sự cố qua đê. 3. Cách tiếp cận và phơng pháp nghiên cứu: - Trên cơ sở tài liệu của công trình, đánh giá sơ bộ sự cố công trình. - Nghiên cứu kết cấu, lựa chọn phơng pháp đánh giá ổn định. - ứng dụng tính toán kiểm tra xác định nguyên nhân gây ra sự cố sạt trợt của tràn và đề xuất biện pháp khắc phục. - Đề xuất giải pháp ổn định tràn sự cố qua đê. 4. Kết quả dự kiến đạt đợc: - Tìm ra đợc nguyên nhân gây ra sự cố sạt trợt tràn Lạc Khoái và đề xuất biện pháp khắc phục. - Đề xuất giải pháp ổn định tràn sự cố qua đê. 5. Bố cục của luận văn: Phần mở đầu Nêu và khẳng định tính cấp thiết của đề tài, các mục tiêu cần đạt đợc khi thực hiện đề tài, cách tiếp cận và phơng pháp nghiên cứu để đạt đợc mục tiêu đó. Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy 2 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chơng 1. Tổng quan về công trình và sự cố xảy ra Chơng này giới thiệu về lu vực sông Hoàng Long, dự án và công trình, đặc điểm làm việc của tràn Lạc Khoái và sự cố sảy ra ở tràn sự cố. Vấn đề cấp thiết cần nghiên cứu và ứng dụng cho thực tế. Chơng 2. nghiên cứu, la chọn phơng pháp tính toán ổn định Chơng này tổng hợp các phơng pháp tính toán ổn định về thấm, ổn định về trợt mái dốc. So sánh và lựa chọn phơng pháp nghiên cứu, tính toán cho đề tài. Chơng 3. áp dụng tính toán kiểm tra ổn định tràn lạc khoái và đề xuất biện pháp ổn định Dùng phơng pháp tính toán ổn định đã lựa chọn, tính toán kiểm tra lại sự cố sạt trợt tràn Lạc Khoái và đề xuất biện pháp khắc phục. Đề xuất giải pháp ổn định tràn sự cố qua đê. Chơng 4. Kiến nghị và kết luận Nêu nên những kết quả đạt đợc trong quá trình nghiên cứu, tồn tại của luận văn và kiến nghị. Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy 3 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chơng 1 Tổng quan về công trình và sự cố xảy ra ở tràn lạc khoái 1.1. giới thiệu chung về lu vực sông hoàng long [1] 1.1.1. Đặc điểm chung Lu vực sông Hoàng Long với diện tích 1.550 km P 2 P (trong đó diện tích đá vôi là 295km P 2 P) là hợp lu của 3 con sông: Sông Bôi, sông Đập và sông Lạng. Sông Hoàng Long bắt nguồn từ vùng đồi núi của tỉnh Hoà Bình chảy qua 2 huyện Nho Quan và Gia Viễn tỉnh Ninh Bình để hợp lu vào sông Đáy tại Gián Khẩu. Lu vực sông Hoàng Long dài 125km và rộng 15,5km, độ cao trung bình lu vực 173m, độ dốc trung bình lu vực 9,6% và mật độ lới sông 0,81km/km P 2 P. Chiều dài sông kể từ Hng Thi đến Gián Khẩu là 63,2km và đoạn sông chảy qua khu Bắc Ninh Bình dài khoảng 10km. Đây là con sông lớn nhất của tỉnh Ninh Bình, có chế độ thuỷ văn rất đa dạng: + Mực nớc mùa kiệt phụ thuộc vào nớc dềnh lên từ sông Đáy do ảnh hởng thuỷ triều và lợng nớc bổ sung vào sông Đáy từ sông Đào Nam Định. + Mùa lũ, nớc lũ từ thợng du đổ về đến khu vực nghiên cứu thờng bị dồn ứ do mực nớc lũ trên sông Đáy. Khi mực nớc lũ trên sông Hoàng Long dâng cao để bảo vệ hệ thống đê hạ du sông Hoàng Long thì phải phân lũ vào các khu phân chậm lũ. Thời kỳ mùa lũ, sông Hoàng Long vừa bị tác động của lũ thợng nguồn của 3 nhánh: Sông Bôi, sông Đập và sông Lạng dồn về. Mặt khác còn chịu tác động rất lớn của lũ sông Đáy, lũ sông Hồng phân qua sông đào Nam Định. Tổ hợp của 3 dạng lũ này khá phức tạp, ít khi xuất hiện đồng bộ 3 dạng lũ lớn nhất. Nhng thờng gặp ở dạng lũ trung bình và mức nớc cao làm cản trở việc tiêu thoát lũ của sông Hoàng Long, nhất là 2 huyện Nho Quan và Gia Viễn. Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy 4 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 1.1.2. Hệ thống khu phân, chậm và ngập lũ 1.1.2.1. Khu thờng xuyên chịu lũ Bao gồm 5 xã huyện Nho Quan (Xích Thổ, Gia Sơn, Gia Lâm, Gia Thuỷ, Phú Sơn và 1 phần xã Lạc Vân) và vùng ngoài đê của các huyện Nho Quan và huyện Gia Viễn. 1.1.2.2. Khu phân lũ Lạc Khoái Khu phân lũ sông Hoàng Long qua tràn Lạc Khoái gồm 12 xã trong đó có 4 xã thuộc huyện Gia Viễn (Gia Lạc, Gia Phong, Gia Sinh và Gia Minh), 8 xã thuộc Huyện Nho Quan (Thợng Hoà, Sơn Thành, Thanh Lạc, Sơn Lai, Quỳnh Lu, Phú Sơn, Văn Phú và Văn Phơng) với tổng diện tích tự nhiên là 9.530 ha, diện tích đất canh tác 5.169 ha, dân số trong vùng 55.000 ngời, 12.600 hộ. Nớc lũ vào khu phân lũ sau đó chảy vào sông Bến Đang sau đó chảy ra sông Đáy ở cửa Vạc. Dung tích trữ của khu ở cao trình +4,0m khoảng 18 triệu m P 3 P nớc. 1.1.2.3. Khu chậm lũ Gia Tờng- Đức Long Chậm lũ sông Hoàng Long qua tràn Gia Tờng và tràn Đức Long. Khi phân lũ ảnh hởng đến 3 xã với 2.609 ha tự nhiên, 1.720ha canh tác, 3.576 hộ bị ngập sâu. Sau khi phân, nớc lũ lại quay trở lại sông Hoàng Long qua các cống dới đê và mực nớc trong khu chậm lũ phụ thuộc vào mực nớc sông Hoàng Long. 1.1.2.4. Khu Đầm Cút Phân lũ từ sông Hoàng Long (tràn Mai Phơng) sang sông Đáy (Cống Địch Lộng) qua khu vực Mai Phơng - Đầm Cút - Địch Lộng. Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy 5 LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt Chuyªn ngµnh: X©y dùng c«ng tr×nh thñy 6 [...]... lưu Mưa rào và sự thay đổi nhiệt độ gây nên hư hỏng mái dốc hạ lưu - Nước thấm qua thân tràn, nền và thấm vòng quanh bờ có ảnh hưởng xấu đến ổn định của tràn (xói ngầm và trượt mái dốc) - Mất ổn định thường chỉ xảy ra ở mái dốc thượng và hạ lưu Tính chất cơ lý của vật liệu làm thân tràn là những yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến tính ổn định của tràn Tuy nhiên sự ổn định của tràn còn phụ thuộc vào các ngoại... thuật - Nâng cấp tràn Lạc Khoái thành tràn phân lũ và tràn sự cố Lưu lượng thoát lũ qua tràn có cửa điều tiết đảm bảo cắt đỉnh lũ từ tần suất P= 2% xuống P= 1% ( khi chưa xây dựng hồ Hưng Thi), tham gia cắt lũ khi đã xây dựng hồ Hưng Thi 1.3 Tràn lạc khoái và sự cố xảy ra trong mùa mưa, lũ 1.3.1 Quy mô nâng cấp và phương án vận hành tràn Lạc Khoái * Quy mô xây dựng nâng cấp: [5] Đập Tràn Lạc Khoái được... +2.00) làm nứt gãy bản mặt bê tông, mái tràn bị sạt trượt Chiều dài đoạn tràn sạt trượt là 200m, với chiều cao từ (+0.7) đến (+3.8) Sự cố này gây mất an toàn cho công trình và ảnh hưởng nghiêm trọng tới con người, tài sản trong vùng phân lũ khi nước lên cao nhất là trong những trận mưa, lũ tiếp theo Sơ bộ đánh giá nguyên nhân gây sạt trượt mái tràn phía thượng lưu: + Tràn được mở rộng ra phía sông, khảo... chất, chỉ tiêu cơ lý của đất ở trạng thái tự nhiên và bão hòa + Lập sơ đồ, tính toán tìm nguyên nhân gây sạt trượt và đề xuất biện pháp khắc phục + Giám sát diễn biến trong và sau khi xử lý khối trượt, xử lý triệt để các khối đã trượt để đảm bảo an toàn cho công trình + Lập phương án chống trượt cho các khối tiềm năng 1.3.4 Mục đích của đề tài: Tràn Lạc Khoái là công trình trọng điểm chống lụt bão... dụng lên nó như tải trọng bên trên tràn, áp lực nước thuỷ tĩnh, áp lực thấm, áp lực kẽ rỗng, lực động đất v.v 1.3.3 Sự cố sạt trượt tràn Lạc Khoái: Sự cố sạt trượt mái thượng lưu tràn sự cố Lạc Khoái xảy ra trong mùa lũ tháng 6 năm 2009 Mực nước sông Hoàng Long dâng cao kết hợp với mưa Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy 31 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật lớn kéo dài và rút xuống (trong gần 3 ngày từ... Tây và Nam Định - Bảo vệ tuyến đường huyết mạch đó là Quốc Lộ 1A nối liền hai miền Bắc Nam và các con đường khác có trong vùng như đường 12 và nay là đường 477 - Phát triển giao thông nông thôn cho các xã thuộc huyện Gia Viễn nằm dọc theo tuyến đê - ổn định đời sống cho nhân dân để góp phần phát triển kinh tế xã hội - Tạo lên sự đồng bộ chống lũ giữa hai tuyến đê tả và đê hữu sông Hoàng Long 1.2.3 Giải. .. lũ qua tràn Lạc Khoái và khu hữu Hoàng Long Mực nước lũ tại Bến Đế tiếp tục lên đến đỉnh là +5,17 m lúc 0 giờ ngày 6/10/2007 và bắt đầu hạ xuống Một vài hình ảnh trước và sau vỡ tràn Lạc Khoái trận lũ tháng 10/2007: Lực lượng dân quân, bộ đội gia cố thêm bao tải cát trên mặt tràn Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy 21 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Lực lượng quản lý đê phủ bạt chắn sóng bảo vệ mái tràn. .. tuyến đê trong huyện đã được tu bổ thường xuyên và cải thiện như mở rộng mặt đê, đắp cơ đê, tôn cao áp trúc và mặt đê đã cứng hoá được một số đoạn Do nguồn vốn và kinh phí còn hạn chế nên chưa củng cố đồng bộ Cùng với sự tăng trưởng kinh tế của đất nước thì việc quan tâm đến nhân dân vùng sâu, vùng xa, nơi nông thôn chưa có điều kịên phát triển thì chính tuyến đê là nơi giao thông có thể nói là duy nhất... +4.50 bằng BTCT M250# dày 30cm, cao trình đỉnh tràn mềm +6.10, mặt rộng 7m và trên mặt được cải tạo bằng đá cấp phối, phần mái được đắp thêm đất về phía lòng sông và bê tông cốt thép bản mặt Tràn được xây dựng xong và đưa vào sử dụng tháng 8 năm 2008 Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy 27 m=2.0 m=2.0 m=2.0 (+2.50 ) 3000 đê vào tính Phần Tràn ng Ho Phần tính vào m=2.0 Sô àn g 460 Lo 3000 m=3.0 m=2.0 (+2.50... hiện theo nguyên tắc: Khi mực nước sông Hoàng Long có nguy cơ làm ảnh hưởng đến an toàn các tuyến đê tiến hành phân lũ bằng biện pháp mở 24 khoang cửa vào vùng hữu Sau khi mở 24 cửa tràn mà nước sông Hoàng Long vẫn tiếp tục lên, vẫn có nguy cơ vỡ các tuyến đê sông tiến hành vận hành tràn sự cố dài 613,2m, bằng biện pháp dùng 2 máy xúc mở từ giữa sang hai bên, kết hợp với lực lượng xung kích và quân đội . tra xác định nguyên nhân gây ra sự cố sạt trợt của tràn và đề xuất biện pháp khắc phục. - Đề xuất giải pháp ổn định tràn sự cố qua đê. 4. Kết quả dự kiến đạt đợc: - Tìm ra đợc nguyên nhân gây. ra sự cố sạt trợt tràn Lạc Khoái và đề xuất biện pháp khắc phục. - Đề xuất giải pháp ổn định tràn sự cố qua đê. 5. Bố cục của luận văn: Phần mở đầu Nêu và khẳng định tính cấp thiết của đề. tra ổn định tràn lạc khoái và đề xuất biện pháp ổn định Dùng phơng pháp tính toán ổn định đã lựa chọn, tính toán kiểm tra lại sự cố sạt trợt tràn Lạc Khoái và đề xuất biện pháp khắc phục. Đề