Đang tải... (xem toàn văn)
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm của mối quan hệ giữa hàm lượng hỗn hợp phụ gia xi măng, vôi, với vật liệu đắp đập đất tại chỗ nhằm tăng khả năng chống thấm cho hỗn hợp đất đắp.
BÀI BÁO KHOA HỌC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI CHỖ ĐỂ GIA CỐ ĐẬP ĐẤT BUÔN SA Mai Thị Hồng1, Phạm Huy Dũng2 Tóm tắt: Nhiều đập đất, sau thời gian dài làm việc, xảy cố có nguy gây an toàn thân đập bị lún, nứt, sạt trượt, bị thấm mạnh Do cần có biện pháp gia cố thân đập, nhằm đảm bảo an toàn đập lực sử dụng nước hồ chứa Bài báo trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm mối quan hệ hàm lượng hỗn hợp phụ gia xi măng, vôi, với vật liệu đắp đập đất chỗ nhằm tăng khả chống thấm cho hỗn hợp đất đắp Kết nghiên cứu cho thấy, với hàm lượng vôi 3% kết hợp với 2% xi măng (theo khối lượng) làm giảm đáng kể hệ số thấm đất đắp đập Ngoài ra, tác giả sử dụng phần mềm Geo Studio mô q trình làm việc đập đất Bn Sa, Đăk Lăc, gia cố với ứng dụng vật liệu chỗ, phương pháp đắp áp trúc thượng lưu với chiều dày lớp phủ thượng lưu thay đổi, để phân tích ổn định chống trượt thấm thân đập sau gia cố Từ khóa: Vật liệu gia cố, Nâng cấp đập, Đập đất ĐẶT VẤN ĐỀ* Số lượng hồ chứa Tây Nguyên xây dựng lớn, với 1193 hồ chứa (Đặng Hoàng Thanh, 2015) chiếm 18% số lượng hồ đập nước Hồ chứa Tây Ngun đa số sử dụng cơng trình chắn nước đập đất Hầu hết đập đất xây dựng cách khoảng từ 30-40 năm, thời kỳ đất nước nhiều khó khăn kinh tế lẫn khoa học, sau thời gian dài làm việc, nhiều đập đất bị cố có nguy cố bị suy thối Mặt khác, Tây Ngun có khoảng gần 56 tỷ m3 nước đến năm, tổng nhu cầu dùng nước cho toàn vùng vào khoảng 11 tỷ m3/năm 2015 tăng lên khoảng 12 tỷ m3/năm vào năm 2030 (Viện Quy hoạch thủy lợi, 2014) Hiện nhu cầu dùng nước Tây Nguyên, chiếm 23% lượng nước có hàng năm khu vực Tuy vậy, tình trạng thiếu nước vào mùa khô xảy gay gắt, mùa mưa lại gây lũ lụt Do vậy, biện pháp nâng cao hiệu khai thác sử dụng cơng trình thủy lợi hồ Đại học Hồng Đức Đại học Thủy lợi 24 chứa vấn đề quan trọng, cấp thiết Việc cải tạo, nâng cấp công trình thủy lợi có sử dụng vật liệu chỗ giảm chi phí, đẩy nhanh tiến độ thi công tiết kiệm nguồn vật liệu ngày khan Tuy nhiên, đặc điểm cấu tạo địa chất nên đất khu vực Tây Nguyên thường có tính chất lý đặc biệt co ngót, trương nở, tan rã tính thấm lớn (Nguyễn Trọng Tư, 2017) Hiện đập đất Bn Sa có tượng thấm qua thân đập, mái hạ lưu xuất nhiều lỗ rỗng lớn Bài viết trình bày kết nghiên cứu giải pháp nhằm gia cường vật liệu chỗ để nâng cấp sử dụng làm đất đắp đập đập Buôn Sa, Tây Nguyên Trên sơ sở ứng dụng phần mềm Geo Studio để mơ trình làm việc đập đất ứng dụng vật liệu việc nâng cấp đập đất PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm thí nghiệm phòng tiến hành mỏ vật liệu đắp đập Buôn Sa Tây Nguyên Các tiêu lý đất thành phần hạt, độ ẩm, khối lượng riêng, giới hạn chảy, giới hạn dẻo, đặc trưng đầm nén, tính kháng cắt, tính nén lún, tính thấm KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 63 (12/2018) tính chất đặc biệt tính co ngót, trương nở tan rã đất xác định nghiên cứu Từ đề xuất giải pháp gia cố đất để nâng cấp đập đất Buôn Sa KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Các tiêu lý đất Kết thí nghiệm thành phần hạt đất trình bày bảng 1, cho thấy đất thuộc loại đất chứa sạn sỏi (Tiêu chuẩn Việt Nam 8217, 2009) Kết phân tích hạt, có đường kính cỡ hạt sau: D60 = 5,0 - 6,0 mm; D30 = 0,03 - 0,06 mm; D10 = 0,004 - 0,005 mm Hệ số đồng hạt Cu = 1200 -1250 hệ số cấp phối Cc = 0,1 - 0,15 Như vậy, đất có chất lượng cấp phối tương đối tốt thỏa mãn hệ số đồng hạt chưa hoàn toàn thỏa mãn hệ số cấp phối (Tiêu chuẩn Việt Nam 8217, 2009) Ngoài ra, theo bảng cho thấy đất có tính dẻo trung bình bụi bình thường (Tiêu chuẩn Việt Nam, 2009) Như đất đắp đập Buôn Sa thuộc loại đất cát pha chứa sạn sỏi Bảng Thành phần hạt đất thí nghiệm (%) Sạn sỏi (260mm) 48,16 Cát (0.052mm) 20,08 Bụi (0.0050.05mm) 18,11 Sét ([K].Theo TCVN 8216-2009, Bảng quy định tính toán kiểm tra ổn định đập đất cơng trình cấp III, với điều kiện làm việc bình thường (cơ bản) lấy [K] = 1,30 4.3.5 Tổng hợp kết tính tốn Kết tính tốn trường hợp đắp áp trúc thượng lưu chiều dày lớp phủ thay đổi 0; 1,5; 2,0; 2,5 3m thể Bảng Bảng Kết tính tốn sử dụng vật liệu chỗ có trộn phụ gia đắp áp trúc thượng lưu chiều dày lớp phủ thượng lưu thay đổi Hình 27, Hình 28 Hình 29 mơ tả kết chiều dày lớp phủ thượng lưu với Gradient Jmax, hệ số ổn định chống trượt K mức độ hạ thấp đường bão hòa Nhận thấy, giải pháp đắp áp trúc thượng lưu có tính ứng dụng cao, tăng chiều dày lớp phủ thượng lưu, gradien thấm J max giảm dần, hệ số ổn định chống trượt Kmin mức độ hạ thấp đường bão hòa tăng Tuy nhiên, để đạt hiệu cao đề xuất chọn chiều dày lớp phủ thượng lưu 2m, tăng chiều dày lớp phủ thượng lưu gradien thấm Jmax giảm không đáng kể, hệ số ổn định chống trượt K mức độ hạ thấp đường bão hòa tăng khơng nhiều Tuy nhiên nhược điểm phương pháp thi công cần phải tháo kiệt hồ chứa, ảnh hưởng tới khả cung cấp nước tưới trình sửa chữa 2.5 Gradient Jmax 1.8 1.6 1.4 1.2 0.5 1.5 2.5 Chiều dày lớp phủ thượng lưu t (m) Hình 28 Quan hệ chiều dày lớp phủ TL hệ số ổn định chống trượt Kmin 2.5 1.5 0.5 0 0.5 1.5 2.5 Chiều dày lớp phủ thượng lưu t (m) Hình 29 Quan hệ chiều dày lớp phủ TL mức độ hạ thấp đường bão hòa 1.5 0.5 0 0.5 1.5 2.5 Chiều dày lớp phủ thượng lưu t (m) Hỡnh 27 Quan hệ chiều dày lớp phủ thượng lưu t Gradient thấm J 30 Điều kiện ổn định Jmax = 0,60 Kmin = 1,30 HƯ sè ỉn định chống trượt Kmin Gradient Jmax H s n nh chống trượt Kmin Mực độ hạ thấp đường bão hòa Chiều dày lớp phủ thượng lưu t (m) 0,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,73 0,69 0,60 0,58 0,55 1,323 1,498 1,517 1,536 1,552 2,0 2,2 2,5 2,8 Møc ®é hạ thấp đường bão hòa Thụng s KT LUN Bài báo trình bày kết nghiên cứu tính chất lý đặc biệt đất đắp đập Buôn Sa Tây Nguyên, từ đề số giải pháp nhằm gia cường vật liệu để sử dụng chúng làm vật liệu đắp đập nâng cấp đập Một số kết luận rút từ thí nghiệm nghiên cứu sau: Đối với đất Tây Nguyên, trước sử dụng để làm vật liệu đắp đập, cần thí nghiệm KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 63 (12/2018) tiêu lý, tính chất đặc biệt để có biện pháp xử lý phù hợp Đối với loại đất có tính thấm lớn áp dụng biện pháp trộn phụ gia xi măng vơi với tỷ lệ thích hợp để giảm tính thấm Cụ thể đất đắp đập Bn Sa, trộn thêm 3% phụ gia vôi 2% phụ gia xi măng để giảm hệ số thấm đất Đối với trường hợp nâng cấp đập, ứng dụng vật liệu chỗ có sử dụng phụ gia trường hợp đắp áp trúc mái thượng lưu, để nâng cao hiệu ổn định thấm trượt Chiều dày lớp phủ thượng lưu đắp áp trúc mái dao động từ 23 m TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Hoàng Thanh, Đề tài cấp bộ: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao lực hồ chứa vừa nhỏ đáp ứng nhu cầu cấp nước cho sản xuất, sinh hoạt phát triển bền vững tài nguyên nước vùng Tây Nguyên”, 2015 Dự án quy hoạch thủy lợi tổng thể vùng Tây Nguyên - Viện Quy hoạch thủy lợi 2014 Nguyễn Trọng Tư, Đề tài cấp bộ: “Nghiên cứu giải pháp sử dụng đất chỗ để xây dựng, sửa chữa nâng cấp đập đất vừa nhỏ Tây Nguyên”, 2017 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 8217-2009, Phân loại đất xây dựng cơng trình thủy lợi GS Nguyễn Văn Thơ, TS Trần Thị Thanh, Sử dụng đất chỗ để đắp đập Tây Nguyên, Nam Trung Bộ Đông Nam Bộ, Nhà xuất Nông nghiệp, 2001 Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 8723-2012, Đất xây dựng cơng trình thủy lợi-Phương pháp xác định hệ số thấm đất phòng thí nghiệm Mai Thị Hồng, Nghiên cứu giải pháp nhằm gia cường vật liệu đắp đập chỗ có tính lý đặc biệt Tây Nguyên, Hội nghị khoa học thường niên Đại học Thủy lợi, 2017 Abstract: A RESEARCH OF USING THE LOCAL MATERIAL TO REINFORCE THE BUON SA EARTH-DAM Many earth-dams that have been using for years have been crushed or being in the risk situations such as the body of the dam is deformed, cracked, sliding, or extreme infiltration Therefore, it is necessary to have a mean for consolidating the dam’s body in order to achieve the safety of the dam, as well as the efficiency of using water of the reservoir The paper presents the experimental results on the advantage of combining the cement-lime mixture with the local soil to improve the water-resistant ability of the filling material The result shows that the combination of 3% lime, 2% cement (in term of weight) with the local soil can reduce significantly the coefficient of permeability of the filling mixture In addition, the authors used Geo Studio software to simulate the operation of the earth dam’s body namely Buôn Sa, Đăk Lăc, which has been reinforced by applying the proposed filling material based on the local soil with the new filled-up layer is on the upstream side and its thickness range, to analyze the shear stability and water-resistant after upgrading Keywords: Reinforced material, Dam upgrade, Earth dam Ngày nhận bài: 17/10/2018 Ngày chấp nhận đăng: 15/11/2018 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 63 (12/2018) 31 ... rã đất xác định nghiên cứu Từ đề xuất giải pháp gia cố đất để nâng cấp đập đất Buôn Sa KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Các tiêu lý đất Kết thí nghiệm thành phần hạt đất trình bày bảng 1, cho thấy đất. .. báo trình bày kết nghiên cứu tính chất lý đặc biệt đất đắp đập Buôn Sa Tây Nguyên, từ đề số giải pháp nhằm gia cường vật liệu để sử dụng chúng làm vật liệu đắp đập nâng cấp đập Một số kết luận... nâng cấp đập đất Mỗi giải pháp nâng cấp đập đất có ưu nhược điểm riêng, nhiên giới hạn nghiên cứu báo tác giả lựa chọn giải pháp sử dụng vật liệu chỗ có trộn phụ gia để nâng cấp đập đất phương