Công trình Thủy điện Hòa Bình_ Phần 1

Chia sẻ: Nguyen Duc Hoa | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

515
lượt xem 188
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo việc xây dựng Công trình Thủy điện Hòa Bình_ Phần 1: " Tổng quan về đập vật liệu địa phương".

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công trình Thủy điện Hòa Bình_ Phần 1

1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG __________________________ -3- Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN Tran g I.1 Mở đầu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Đập vật liệu địa phương và xu hướng phát triển của I.2 nó. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Điều kiện làm việc và phân loại đập vật liệu địa phương.. . . . . . . . . . . . . . . . . I.3 . . 10 I.4 Nền của đập vật liệu địa phương. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 CHƯƠNG II NHỮNG SỰ CỐ CỦA ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG II.1 Giới thiêu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 II.2 Đập Suoth Fork. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 II.3 Đập Apisara .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 II.4 Đập aphaies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 II.5 Đập Chalm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 II.6 Đập Horse Creek. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 18 II.7 Đập Liman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 II.8 Đập Marshall Creek. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 19 II.9 Đập Hatchtowaln. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 20 II.10 Đập Table Rockcove. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 20 II.11 Đập Enlish . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 II.12 Đập Uede haibit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 21 __________________________ -4- Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
CHƯƠNG I TỔNG QUAN I. 1 MỞ ĐẦU Đập đất (hay đập đất đá) là một loại xây dựng bằng các loại đất hiện có ở vùng xây dựng như : sét, á sét, á cát, cát, sỏi, cuội... Đập đất có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng cơ giới hóa cao khi thi công và trong đa số trường hợp có giá thành hạ nên là loại đập được ứng dụng rộng rãi nhất trong hầu hết các nước. Đập đất đá là loại đập không tràn có nhiệm vụ dâng nước và giữ nước trong các hồ chứa hoặc cùng với các loại đập và công trình khác tham gia nhiệm vụ dâng nước trong các hệ thống thủy lợi hay xây dựng nhằm mục đích chỉnh trị dòng sông. Từ mấy nghìn năm trước công nguyên, đập đất đá đã được xây dựng nhiều ở Ai cập, Ấn độ, Trung quốc và các nước Trung Á của Liên xô với mục đích dâng và giữ nước để tưới hoặc 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 dòng nước. Ngày nay, nhờ sự phát triển của nhiều ngành khoa học như cơ học đất, lý luận thấm, địa chất thủy văn và địa chất công trình v.v... cũng như việc ứng dụng rộng rãi cơ giới hóa và thủy cơ hóa trong thi công cho nên đập đất càng có xu hướng phát triển mạnh mẽ. Cho đến nay, các nước đã xây dựng hàng nghìn đập đất (riêng Nhật đã có 1281 đập đất cao hơn 15 m) trong đó có trên 70 đập cao hơn 75 m. Những đập đất cao hơn 100 m giới thiệu trong bảng 1-1. Các công trình thuỷ công nói chung và đập đất đá nói riêng là loại công trình thường xuyên chịu áp lực nước và được sử dụng rất phổ biến ở tất cả các nước trên thế giới khi xây dựng các dự án thuỷ lợi, thuỷ điện, giao thông thuỷ v.v....Các đập đất đã xuất hiện khá sớm, từ hàng nghìn năm trước công nguyên (như ở Trung quốc thời cổ đại đã có đê đập ven sông Hoàng Hà, ở Ấn Độ đã thời cổ cũng đã có đê đập ngăn nước lũ của sông Hằng, ở Việt Nam từ thời Lý đã có đê ven sông Hồng v.v...). Với nhịp độ phát triển kinh tế của đất nước, cũng như tốc độ phát triển của nghành năng lương như hiện nay, chắc chắn rằng trong tương lai các đập đất đá ở các đầu mối thủy điện sẽ còn được xây dựng nhiều hơn nữa ở nước ta. Đặc điểm chính của các đập đất đá là thường xuyên chịu áp lực nước tĩnh và động .Qua phân tích sự làm việc và tổng kết các công trình đã được xây dựng, khai thác vận hành người ta nhận thấy rằng các công trình thuỷ công như các đập đất đá là loaị công trình có nhiều vấn đề kĩ thuật hơn cả. Sự có mặt thường xuyên __________________________ -5- Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
của dòng thấm trong thân và nền của các công trình thuỷ công đã dẫn dến sự tăng kích thước mặt cắt ngang của chúng cũng như đòi hỏi quá trình thi công nghiêm ngặt, cho nên giá thành công trình cao hơn rất nhiều giá thành các công trình không chịu tác dụng của dòng nước ( ví như so với các công trình kiến trúc trên mặt đất ). Để hạn chế tới mức tối thiểu nhất tác hại các loại ngoại lực bên ngoài tác động lên các đập đất đá mà vẫn đảm bảo tính kinh tế kĩ thuật, nhất thiết phải hiểu được bản chất của của các loại nội lực phát sinh trong thân và nền công trình . Ngày nay, cùng với sự phát triển như vũ bão của các loại máy tính, đặc biệt là sự phát triển cực kỳ nhanh chóng của các phần mềm ứng dụng, đã cho phép chúng ta gải quyết được rất nhiều vấn đề khoa học và công nghệ phức tạp đặt ra đối với các công trình thuỷ công như các đập đất đá. Nói chung, với nền khoa học và công nghệ còn non trẻ của nước ta, cũng như økinh nghiệm trong thiết kế xây dựng và khai thác các công trình thuỷ công còn chưa nhiều, nên vấn đề nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tiên tiến trong thiết kế các công trình thuỷ công ở Việt nam là cần thiết và cấp bách. Đối với ngành năng lượng cũng như Tổng công ty điện lực nói riêng, nơi đang đảm nhiệm thiết kế và xây dựng hàng loạt các công trình thuỷ công-thuỹ điện (như Hoà Bình, Trí An, Thác Mơ, Hàm Thuận - Đa Mi, Đại Ninh v.v...) thì việc nghiên cứu thành lập ngân hành ngân hàng dữ liệu an toàn đập vật liêu địa phương rõ ràng là hết sức cần thiết và cấp bách. Bởi vì kết qủa nghiên cứu, tổng kết theo vấn đề này, khi ứng dụng vào thiết kế không chỉ làm cho công trình an toàn và hợp lý về mặt kỹ thuật, mà còn giảm giá thành công trình; đồng thời đề tài này cũng gíup nâng cao dần trình độ thiết kế của các kỹ sư, góp phần nhỏ vào việc đưa cơ quan tư vấn hòa nhập vào trình độ chung của khu vực. Tuy nhiên, như mọi người đã biết, thiết kế công trình thủy điện nói chung và các đập đất đá nói riêng là mặt công việc hết sức phức tạp, yêu cầu mặt khối lượng nhân lực khá lớn tham gia (thường là một Viện Thiết kế một Công ty) và kéo dài trong một thời gian nhất định. Sau khi đã có đầy đủ tài liệu cơ bản (địa hình, địa chất, thủy văn.v.v...) nói chung công việc thiết kế được tiến hành qua các bước như khảo sát thực địa, tính toán thủy văn, thủy năng kinh tế năng lượng để lựa chọn phương án tuyến công trình, tính toán kết cấu để lực chọn kết cấu công trình (theo vật liệu và kích thước) tính toán kinh tế lập tiến độ thi công, lập bản kỹ thuật và bản vẽ thi công .v.v... I.2. ĐẬP VẬT LIÊỤ ĐỊA PHƯƠNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA NÓ Đập đất – đá là một loại đập được xây dựng bằng các loại đất hiện có ở vùng xây dựng như : sét, á sét, á cát, cát, sỏi, cuội... Đập đất - đá có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng cơ giới hóa cao khi thi công và trong đa số trường hợp có __________________________ -6- Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
giá thành hạ nên là loại đập được ứng dụng rộng rãi nhất trong hầu hết các nước. Đập đất–đá là loại đập không tràn, có nhiệm vụ dâng nước và giữ nước trong các hồ chứa hoặc cùng với các loại đập và công trình khác tham gia nhiệm vụ dâng nước trong các hệ thống thủy lợi hay xây dựng nhằm mục đích chỉnh trị dòng sông. Từ mấy nghìn năm trước công nguyên, đập đất - đá đã được xây dựng nhiều ở Ai cập, Ấn độ, Trung quốc và các nước Trung Á của Liên xô (cũ) với mục đích dâng và giữ nước để tưới hoặc phòng lũ. Về sau, đập đất - đá ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống thủy lợi nhằm lợi dụng tổng hợp tài nguyên dòng nước. Ngày nay, nhờ sự phát triển của nhiều ngành khoa học như cơ học đất, lý luận thấm, địa chất thủy văn và địa chất công trình v.v... cũng như việc ứng dụng rộng rãi cơ giới hóa và thủy cơ hóa trong thi công cho nên đập đất - đá càng có xu hướng phát triển mạnh mẽ. Cho đến nay, các nước đã xây dựng hàng nghìn đập đất - đá (riêng Nhật đã có 1281 đập đất cao hơn 15 m) trong đó có trên 70 đập cao hơn 75 m. Những đập đất cao hơn 100 m giới thiệu trong bảng 1-1. Những đập đất - đá cao hơn 100 m b ảng 1-1 Số Tên đập Tên nước Chiều Chiều Khối lượng Năm kết TT cao (m) dài 1000 (m3) thúc XD (m) 1 Nurek ( Nurek ) Liên Xô 300 1850 95.000 1982 2 Orovin (Oroville) Mỹ 224 1520 61.000 3 Xitviptơ (Swift) Mỹ 156 640 12.200 1959 4 Anđecxôn Rănsơ Mỹ 139 412 7.400 1950 (AndersonRanch 5 Navajô (Navajo) Mỹ 124 1160 19.000 1960 6 Xerơ Pôngxông Pháp 122 600 14.500 - 7 Hiks (Hicks) Mỹ 122 8 Matmac (Mattmarh) Thụy sĩ 115 780 10.000 - 9 Benmô Tân Tây Lan 110 1070 12.200 - 10 Đôratlam Pakitxtăng 110 4000 30.000 - 11 Hin coric Mỹ 105 595 8.415 1962 __________________________ -7- Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
12 Lucky-Peak MỸ 104 519 4.816 1956 13 Caxita (Vasitas) MỸ 101 640 1.997 Các đập cao nhất Hoa Kỳ. Bao gồm các đập cao từ 500 feet (170m) ở Hoa Kỳ đã xây dựng xong, đang vận hành bình thường. Tính đến thời điểm tháng 1/2007 Vị trí XD Chiều cao Chiều cao Năm hoàn STT Tên đập Trên sông (Bang) đập (feet) đập (mét) thành 1 Oroville Feather California 770 262,4 1968 2 Hoover Colorado Nevada 730 248,8 1936 N. Fork 3 Dworshak Idaho 717 244,4 1973 Clearwater 4 Glen Canyon Colorado Arizona 710 242,0 1964 New Bullards 5 North Yuba California 645 219,8 1969 Bar 6 Seven Oaks Santa Ana California 632 215,4 1999 7 New Melones Stanislaus California 625 213,0 1979 8 Mossyrock Cowlitz Washington 606 206,5 1968 9 Shasta Sacramento California 602 205,2 1945 10 Don Pedro Tuolumne California 585 199,4 1971 S. Fork 11 Hungry Horse Montana 564 192,2 1953 Flathead 12 Grand Coulee Columbia Washington 550 187,4 1942 13 Ross Skagit Washington 540 184,0 1949 14 Trinity Trinity California 538 183,4 1962 15 Yellowtail Bighorn Montana 525 178,9 1966 __________________________ -8- Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
S. Fork 16 Cougar Oregon 519 176,9 1964 McKenzie 17 Flaming Gorge Green Utah 502 171,1 1964 Đập đất - đá cao nhất hiện nay là đập Nurek (Liên Xô cũ) cao 300 m,tiếp đến là đập Orovin (Mỹ) cao 224 m và đập đất bồi cao nhất là đập Migêtraurơxcơ (Liên xô cũ) cao 80 m. trong những năm gần đây, trên phạm vi thế giới đang có xu hướng xây dựng nhiều đập đất - đá cao. Tổng số những đập đất - đá có chiều cao hơn 75 m xây dựng và thiết kế từ 1960 trở lại đây chiếm 80% trong toàn bộ các loại đập cao, đứng hàng đầu về tốc độ phát triển so với các loại đập khác. Con số đó nói lên xu hướng và triển vọng của đập đất - đá trong sự nghiệp xây dựng công trình thủy lợi- thuỷ điện. Ở Mỹ, nếu tính từ 1963 trở lại đây thì đập bằng vật liệu địa phương, trong đó chủ yếu là đập đất chiếm 75% trong toàn bộ những đập đã xây dựng trong cùng thời gian Ở Canađa cũng trong thời gian đó chỉ xây dựng 1 đập bê tông duy nhất còn là đập bằng vật liệu địa phương. Ở Anh, trước 1964 đập bằng vật liệu địa phương chỉ chiếm 45 tổng số các loại đập mà từ 1964 lại đây đã nâng tỷ số lên 67%. Trong các nước đặc biệt là ở Liên xô (cũ), Trung quốc đập đất- đá hiện đang phát triển mạnh mẽ. Đối với nước ta, đập đất - đá là loại công trình dâng nước phổ biến nhất khi xây dựng những hồ chứa. Những hồ chứa nước đã xây dựng ở nước ta hầu hết là sử dụng đập bằng vật liệu địa phương, trong đó đập đất chiếm tuyệt đại đa số. Bảng 1-2 giới thiệu một số đập bằng vật liệu tại chỗ ở nước ta đã xây dưng đến cuối năm 1971. Do đặc điểm về địa hình, địa chất, vật liệu xây dựng, phương tiện thi công... của nước ta, trong tương lai đập đất- đá còn có triển vọng phát triển rộng rãi hơn nữa. Sở dĩ trong những năm gần đây đập bằng vật liệu địa phương trong đó có đập đất- đa đang phát triển với một tốc độ nhanh chóng như vậy và hiện đang có xu hướng phát triển nhanh hơn nữa về số lượng cũng như quy mô công trình là do nhiều nguyên nhân, trong đó có những nguyên nhân chủ yếu sau đây . 1. Yêu cầu chất lượng của nền đối với đập đất không cao lắm so với những loại đập khác. Đập đất hầu như có thể xây dựng được với bất kỳ điều kiện địa chất, địa hình và khí hậu nào. Những vùng có động đất cũng có thể xây dựng được đập đất. Ưu điểm này rất cơ bản, bởi vì càng ngày những tuyến hẹp, có địa chất tốt thích hợp cho các loại đập bê tông càng ít cho nên các nước dần dần đi __________________________ -9- Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
vào khai thác các tuyến rộng, nền yếu, chỉ thích hợp cho đập bằng vật liệu tại chỗ. Một số đập đất đá đã được xây dựng ở Việt Nam Bảng 1 - 2 STT Ký hiệu công trình Loại đập Chiều cao (m) 1 Thác Bà đá đổ, lỗi giữa 45, 00 2 Cấm sơn đất, hỗn hợp 42, 00 3 Cẩm ly đá xêp, tường nghiêng 30, 00 4 Tà Keo đất, đồng chất 30, 00 5 Khuôn Thần đất, đồng chất 27, 00 6 Suối Hai đất, tường nghiêng 24, 80 7 Thượng Tuy đất, đồng chất 24, 50 8 Đồng Ngư đất, đồng chất 23, 00 9 Đại Lãi đất, tường nghiêng 20, 00 10 Ngãi Sơn đất, hỗn hợp 20, 00 11 Đồng Mô đất, hỗn hợp 17, 50 12 La Ngà đất, tường nghiêng 17, 00 13 Vân Trục đất, đồng chất 16, 00 14 Đa Nhim (Đơn dương) đất đồng chát 29.00 14 Hoà Bình đa đổ, lỗi giữa 128, 00 15 Trị An (đập chính) đất-đá hỗn hợp 45,00 16 Trị An (Suối rộp) đất, đồng chất 42,00 17 Thác Mơ (đập chính) đất- đá hỗn hợp 48,00 18 Thác Mơ (Đức Hạnh) đất, đồng chất 46,00 19 Đa Nhim (Đ. Dương) đất, đồng chất 43.00 20 Hàm Thuận(đ.chính) đá đổ, lỗi giữa 94.00 21 Hàm Thuận(đập phụ) đất đồng chất 58.00 22 Đa Mi (đập chính) đá đổ, lỗi giữa 72,00 23 Yaly, (đập chính) đá đổ, lõi giữa 75.00 __________________________ - 10 - Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
2. Với những thành tựu nghiên cứu trong các lĩnh vực cơ học đất, lý luận thấm, trạng thái ứng suất cùng với sự phát triển của công nghiệp chất dẻo làm vật chống thấm, người ta có thể sử dụng được tất cả mọi loại đất hiện có ở vùng xây dựng để đắp đập và mặt cắt đập ngày càng có khả năng hẹp lại. Do đó giá thành công trình ngày càng hạ thấp và chiều cao đập càng được nâng cao. Người ta đã tính được rằng nếu lựa chọn được loại đất có thành phần hạt thích hợp và dầm nén tốt thì ứng suất cho phép trong thân đập có thể đạt đến 110 kg/cm2 và như vậy có thể xây dựng được đập cao đến 650 m. 3. Sử dụng những phương pháp mới để xây dựng những màng chống thấm sâu trong nền thấm nước mạnh. Đặc biệt dùng phương pháp phun các chất định kết khác nhau như xi măng sét vào đất nền. Có khả năng tạo thành những màng chống thấm sâu đến 200 m. 4. Có khả năng cơ giới hóa hoàn toàn các khâu đào đất, vận chuyển và đắp đất với những máy móc có công suất lớn do đó rút ngắn được thời gian xây dựng, hạ giá thành công trình và hầu như dần dần có thể loại trừ hoàn toàn lực lượng lao động thủ công. 5. Giảm xuống đến mức thấp nhất việc sử dụng các loại vật liệu hiếm như xi măng, sắt, thép v.v... và từ đó giảm nhẹ được các hệ thống giao thông mới và phương tiện giao thông. 6. Do những thành tựu về nghiên cứu và kinh nghiệm xây dựng các loại công trình tháo nước, đặc biệt là do phát triển-việc xây dựng đường hầm mà giải quyết được vấn đề tháo nước ngoài thân đập với lưu lượng lớn. 7. Xu hướng hiện nay trong thiết kế và xâydựng người ta thường dùng đập đất đá hỗn hợp (hay còn gọi là đập có vật liệu ngẫu nhiên, không chọn lọc – đào hố móng ra được loại nào thì cứ mang vào đắp đập) và đập bê tông bản mặt. Đập đất đá hỗn hợp có ưu điểm trội hơn đập đồng chất về việc tận dụng các loại vật liệu ở công trường, nhất là các loại đất đào hố móng và có thể sử dụng để quai bằng đá ở hạ lưu để làm thân đập, làm cho giá thành công trình rẻ mà vẫn bảo đảm các yêu cầu kỹ thuật nên loại đập này hiện đang có xu hướng phát triển mạnh. Đập bê tông bản mặt là đập có thân đập là đá đổ còn các bản bê tông được lát kín ở mái thượng lưu đập. Đập bê tông bản mặt có ưu điểm mặt chông thấm tốt độ bền và độ ổn định cao vì vậy loại đập này hiện cũng đang có xu hướng phát triển mạnh nhấtlà khi cần xây dựng những đập cao. I. 3 ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ PHÂN LOẠI ĐẬP VẬT LIÊỤ ĐỊA PHƯƠNG __________________________ - 11 - Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
I / Tính chất làm việc của đập đất- đá. Là một loại công trình dâng nước mà xây dựng bằng vật liệu địa phương (các loại đất - đá) cho nên trong quá trình khai thác, đập đất- đa mang những đặc tính sau đây. 1. Đập đất đá có khối lượng lớn và chịu tác dụng các ngoại lực khá phức tạp cho nên thân và nền đập cần bảo đảm điều kiện ổn định chống trượt của hai mái dốc trong mọi trường hợp. 2. Do tác dụng của sóng do gió trong hồ chứa tác dụng lên đập đất- đá gây hư hỏng mái dốc thượng lưu. Vì vậy đối với mái dốc thượng lưu cần phải dùng những hình thức bảo hộ chắc chắn để chống sự phá hoại đó. Mưa rào và sự thay đổi nhiệt độ cũng gây nên hư hỏng mái dốc hạ lưu, cho nên cũng cần thiết phải có những biện pháp bảo vệ mái dốc hạ lưu. 3. Do nước thấm qua thân đập, nền đập và thấm vòng quanh bờ làm mất nước ở hồ chứa và có ảnh hưởng xấu đến ổn định của đập (xói ngầm và trượt mái dốc), cho nên cần phải có những biện pháp chống thấm khi cần thiết. ngoài ra thấm còn gây nguy hiểm ở những vùng tiếp xúc của đập đất với những công trình khác (bê tông, thép, gỗ...) hoặc ở vùng dòng thấm ra mái dốc hạ lưu, cũng như đối với trường hợp nước trong hồ chứa hạ xuống đột ngột. II / Phân loại đập đất-đá Đập đất – đá được phân loại theo chiều cao cột nước, phương pháp xây dựng, kết cấu mặt cắt ngang đập, thiết bị chống thấm ở nền và cấp công trình. 1. theo chiều cao cột nước thực tế (độ chênh lệch mức nườc thượng lưu lớn nhất) đập được coi là : Theo tiêu chuẩn của Liên Xô ( cũ ) : a) Đập cao với cột nước lớn nhất > 50 m b) Đập trung bình 15 – 50 m c) Đập thấp > 15 m Từ chiều cao cột nước trước đập và tính chất vật liệu nền đập mà có thể xác định cấp đập (cấp công trình) theo bảng 1-3 . B ảng 1-3 Cấp đập Trị số cột nước lớn nhất (m) Nền đá Nền đất I > 75 > 50 II > 50 - 75 > 25 - 50 III > 20 - 50 > 15 - 25 IV > 20 > 20 __________________________ - 12 - Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
Đập tạm thời như đê quai, đê dẫn dòng ... đều thuộc cấp V. Trường hợp đập tạm thời mà nếu khi hư hỏng có thể gây tác hại lớn trên mặt bằng thi công hoặc cho vùng dân cư, công nghiệp... thì có thể nâng lên cấp IV. Tuy nhiên theo các tiêu chuẩn của Hiệp hội đập cao Quốc tế, thì đập cao trên 15 m đã được xem là đập cao 2. Theo phương pháp thi công, đập có thể phân thành : a) Đập đất đắp là loại đập mà ở thân đập được làm chặt bằng cách dầm nén theo từng lớp. b) Đập đất bồi là loại đập mà tất cả các khâu khai thác, vận chuyển và bồi đất lên thân đập được tiến hành theo phương pháp cơ giới thủy lực. c) Đập đất đắp bằng đổ đất trong nước được thi công bằng cách cho nước vào trong các ô trên mặt đập rồi đổ đất vào các ô đó. d) Đập đất đắp bằng phương pháp nổ mìn định hướng tức là cho nổ mìn theo hướng định trước để đưa những khối đất lớn ở hai bên bờ vào lấp sông à đắp đập. 3. Theo kết cấu mặt cắt ngang, đập đất có thể phân làm 4 loại : a) Đập đất đồng chất. Đập được xây dựng bằng một loại đất như cát, á cát, á sét v.v... b) Đäp hỗn hợp. Đập xây dựng bằng nhiều loại đất có tính chất cơ lý khác nhau. Đối với đập hỗn hợp có thể bố trí các loại đất trong thân đập như sau : đất có tính chống thấm tốt đặt ở phía thượng lưu ,hoặc ở giữa thân đập. Đập đất hỗn hợp đất đá là vật liệu gồm đất và đá c) Đäp có tường nghiêng. Đập có màng choáng thấm nằm nghiêng theo mái dốc thượng lưu. Màng chống thấm có thể làm bằng loại vật liệu dẻo như sét, á sét, than bùn , hoặc làm bằng vật liệu cứng như bê tông cốt thép, thép, gỗ v.v... d) Đập có lõi giữa. Đập có màng chống thấm nằm giữa thân đập. Màng chống thấm có thể là vật liệu dẻo, hoặc cứng. 4. Theo thiết bị chống thấm ở nền đập được chia thành các loại sau : a) Đập có tường răng. Trường hợp tầng nền thấm nước không sâu lắm thì có thể xây dựng tường răng làm vật chống thấm trong nền đập. Thân đập là đồng chất hoặc có tường nghiêng hay lõi giữa, đều có thể dùng tường răng để chống thấm cho nền. Tường răng có thể làm bằng loại vật liệu xây dựng thân đập hoặc các vật liệu có tính chống thấm tốt hơn. b) Đập có bản cọc. Bản cọc dùng trong trường hợp nền thấm nước không phải là đá. Nếu tầng thấm nước tương đối sâu và có hạn thì bản cọc có thể cắm xuống tận tầng không thấm còn nếu tầng thấm nước rất sâu hoặc vô hạn thì bản cọc chỉ đóng xuống một giới hạn nhất định. __________________________ - 13 - Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
c) Đập có màng xi măng. Dùng màng xi-măng để chống thấm trong trường hợp nền đá bị nứt nẻ. Tùy theo độ sâu của tầng đá bị nứt nẻ và khả năng thi công màng xi măng, mà xi măng có thể cắm xuống tận tầng đá chắc hoặc chỉ sâu một giới hạn nhất định. d) Đập có sân trước.. Trong trường hợp nền thấm nước rất sâu hoạc vô hạn thì có thể dùng hình thức chống thấm cho nền là sân trước. Sân trước có thể làm bằng vật liệu xây dựng đập đồng chất hoặc vật liệu như tường nghiêng, lõi giữa. 3/ Chọn loại đập. Trong thiết kế, khi lựa chọn loại đập cùng những kết cấu của nó cần dựa trên cơ sở những tài liệu về địa hình, địa chất công trình, địa chất thủy văn, khí tượng, trị số cột nước trước đập, vật liệu xây dựng hiện có, các tài liệu về động đất, vấn đề tổ chức thi công, điều kiện tháo nước thi công, thời hạn xây dựng v.v... mà phân tích so sánh về mặt kinh tế kỹ thuật các phương án có thể để lựa chọn phương án tốt nhất. Khi so sánh các phương án phải xuất phàt từ cùng một yêu cầu về kỹ thuật và phải xét đến giá thành toàn bộ hệ thống công trình thay đổi do việc thay đổi phương án kết cấu đập đất. Tận dụng những vật liệu đào hố móng hoặc những vật liệu dễ khai thác cũng coi là một yếu tố quan trọng phải xét khi chọn loại đập. Việc sử dụng những vật liệu qúy như bê tông, thép, gỗ, nhựa đường, chất dẻo... để làm vật liệu chống thấm chỉ trong trường hợp vùng xây dựng hoàn toàn không có các loại vật liệu dẻo như sét, á sét, than bùn v.v... Trong trường hợp có đủ điều kiện để xây dựng đập đồng chất thì khi thiết kế không nên lựa chọn những loại đập khác, bởi vì trong đa số những trường hợp xây dựng, đập đồng chất có nhiều ưu điểm về đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, tiện lợi khi thi công và rẻ tiền. Ngoài ra, trong một số trường hợp cụ thể chỉ nên xây dựng đập đồng chất mà không nên chọn các loại đập khác, ví dụ : Trường hợp nền đập có tính biến dạng lớn thì chỉ thích hợp với đập đồng chất hoặc đập có lõi giữa loại dẻo, bởi vì trong trường hợp này khi nền lún nhiều và không đều có thể gây hư hỏng các loại tường nghiêng hoặc lõi cứng. Như đã trình bày ở trên, việc lựa chọn các loại vật chống thấm bằng vật liệu cứng chỉ nên sử dụng trong trường hợp khi ở vùng xây dựng không có vật liệu để làm vật chống thấm loại dẻo, mà nếu phải đưa từ vùng khác đến thì đắt tiền hơn. Lý do phải hạn chế sử dụng vật chống loại cứng là loại này dễ bị hư hỏng trong qúa trình khai thác và đắt tiền. Khi lựa chọn hình thức chống thấm là lõi giữa hay tường nghiêng loại dẻo phải dựa vào những đặc tính kỹ thuật của từng loại. __________________________ - 14 - Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
So sánh với đập có tường nghiêng, thì đập có lõi giữa có những ưu điểm sau đây: - Ổn định trong trường hợp nền biến dạng nhiều ; - Khối lượng vật liệu chống thấm ít hơn so với tường nghiêng ; - Có thể xây dựng được ở vùng thay đổi nhiệt độ nhiều ; - Có thể lợi dụng được đê quai xanh để làm thân đập ; - Có thể xây dựng được những đập cao ; Tuy nhiên lõi giữa so với tường nghiêng có những nhược điểm ; - Thi công dễ bị cài vào nhau nên tốc độ thi công có thể chậm ; - Hiệu dụng chống thấm kém thua tường nghiêng ; - Khi bị hư hỏng khó sửa chữa. Do vậy, muốn lựa chọn hình thức chống thấm phải xét đến những yếu tố trên và so sánh các phương án để lựa chọn được hợp lý. Đập hỗn hợp (hay còn gọi là đập có vật liệu ngẫu nhiên, không chọn lọc – đào hố móng ra được loại nào thì cứ mang vào đắp đập) trong nhiều trường hợp cho giá thành công trình rẻ mà vẫn bảo đảm các yêu cầu kỹ thuật, cho nên là một loại đập được xây dựng nhiều. Xét về các mặt như yêu cầu đối với nền, điều kiện thi công, quy mô đập... thì đập hỗn hợp chỉ kém đập đồng chất nhưng hơn hẳn đập có lõi giữa hoặc tường nghiêng. Nhưng mặt khác, đập hỗn hợp lại có điểm trội hơn đập đồng chất về việc tận dụng các loại vật liệu ở công trường, nhất là các loại đất đào hố móng và có thể sử dụng để quai bằng đá ở hạ lưu để làm thân đập, cho nên loại đập này hiện đang có xu hướng phát triển mạnh. I. 4. NỀN CỦA ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG Trong rất nhiếu tài liệu hiện nay, có rất nhiếu cách phân loại nền ( như nền đất yếu, rất yếu, nền bồi tích, nền bùn , nền đá phong hóa v.v....), Tuy nhiên tựu trung lại một cách tổng quát nhất, người ta phân ra chỉ có 2 loại nền : nền đá và nền khômg phải là đá So với các loại đập dâng nước và giữa nước khác, thì đập đất có một ưu điểm nổi bật là không đòi hỏi chất lượng nền qúa cao. Do đó, trong thực tế xây dựng thủy lợi có trường hợp gặp những tuyến công trình địa chất xấu mà không thể xây dựng các loại đập khác, hoặc nếu xây dựng những loại đập đó thì cần phải xử lý nền tốn kém nhiều và đòi hỏi kỹ thuật cao, nhưng đập đất nhiều lúc lại có thể xây dựng được dễ dàng. Tuy nhiên, cũng không phải trong mọi loại nền đều có thể xây dựng được đập đất mà không cần xử lý gì. Cần chú ý rằng có những trường hợp nền của đập đất __________________________ - 15 - Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
cũng phải xử lý khó khăn và tốn nhiều kinh phí không kém gì đối với các loại đập khác. Sau đây, trình bày một số điểm về sự lựa chọn chất lượng nền đối với đập đất. Nói chung đập đất có thể xây dựng trên các loại nền đá hoặc không phải là đá, nền thấm nước, nền không thấm nước, nền lún nhiều hoặc nền có cấu tạo địa chất phức tạp. Tuy nhiên, đối với những loại nền xấu như nền đất chảy, nền có chất hoà tan, thấm nước nhiều, độ lún lớn hoặc lún không đều v.v... thì cần phải xử lý đầy đủ khi xây dựng đập đất. Nền đá được coi là tốt nhất khi xây dựng đập đất và sử dụng nền đà để xây dựng đập đất thì có thể xem là không cần điều kiện hạn chế gì. Chỉ đối với trường hợp nền đá bị phong hóa hay nứt nẻ gây nên mất nước thì phải xử lý bằng cách xây dựng màng chống thấm bằng các chất dính kết như xi măng, sét v.v.... trong nền. Nền đá vôi cũng có thể xây dựng đập đất, nhưng nếu đá vôi đã bị phong hóa mạnh và đặc biệt là đã có hiện tượng karst, thì phải đặc biệt chú ý đến vấn đề mất nước do nước chảy theo các hang đá vôi mà ra ngoài lòng hồ chứa, và vấn đề lún không đều theo hướng dọc và ngang. Đối với nền đất cần thiết phải xử lý một số trường hợp sau đây. Khi trong nền đập có các loại đất mùn hoặc xét ngậm nước mà có thể phát sinh áp lực kẽ hổng do qúa trình tăng tải trọng trong lúc xây dựng đập, làm giảm sức chống trượt của đất nền thì phải xây dựng hệ thống thoát nước trong nền đồng thời không nên thi công với tốc độ qúa nhanh. Nền có than bùn vẫn cho phép xây dựng đập, nếu mức độ tan rửa của thanh bùn không quá 50%. Khi xây dựng đập trên nền có than bùn cần chú ý đến ổn định của đập và nền. Nền có chất hữu cơ (xác động vật và thực vật) cần phải dọn sạch nhất là những lớp hữu cơ này nằm dọc theo nền từ thượng lưu xuống hạ lưu. Nếu các lớp hữu cơ khá dày và nhiều mà không có khả năng đào hết được thì phải xây dựng những màng chống thấm cắt ngang qua các lớp đất hữu cơ đó. Nếu đất hữu cơ trong nền hình thành dưới dạng những lớp thẳng đứng thì có thể chỉ gây nên biến dạng lún, chứ không ảnh hưởng lớn đến ổn định và trường hợp này không gây nên nguy hiểm lắm. Do đó, nếu các lớp đất hữu cơ sắp xếp theo hướng thẳng đứng và phân bố tương đối đều trong nền và chiếm dưới 15% diện tích toàn nền đập thì không cần phải đào sạch các lớp hữu cơ này. Khi trong nền có các loại muối hòa tan chiếm hơn 6% (trọng lượng) thì phải tính đến các biện pháp để phòng hiện tượng xói rữa của nền. Đối với nền làm bằng những loại hạt lớn như cát to, cuội, sỏi,... với hệ số thấm lớn, cần phải áp dụng những biện pháp phòng chống thấm để giảm lưu lượng thấm và để đề phòng hiện tượng xói ngầm. __________________________ - 16 - Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
Nếu đập xây dựng trên nền gồm một lớp đất có tính chống thấm tốt nhưng không dày và dưới lớp đất này là tầng đất thấm nước mạnh, thì cần phải tính toán ổn định lớp đất này khi tầng nền thấm nước chịu tác dụng của cột nước trước đập gây nên áp lực thấm vào tầng không thấm và phát sinh hiện tượng đùn đất. Trong trường hợp nếu không bảo đảm ổn định, cần phải xây dựng những thiết bị thoát nước thẳng đứng phía hạ lưu để giảm nhẹ áp lực nước trong tầng thấm nước, hoặc tăng thêm tải trọng phụ lên lớp đất không thấm nơi gần mái dốc hạ lưu. Nền hoàng thổ thường lún nhiều và có thể lún không đều, cho nên khi sử dụng nền hoàng thổ để xây dựng đập đất cần phải tính ảnh hưởng của lún đến thân đập. Nói chung nền hoàng thổ không thích hợp để xây dựng đập. Tuy nhiên, trong những trường hợp cần thiết cũng có thể xử lý để xây dựng đập thấp. Một trong những biện pháp nhằm hạn chế tính lún của hoàng thổ là làm cho đất nền ngậm nước trước khi xây dựng đập. CHƯƠNG II NHỬNG SỰ CỐ CỦA ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG II.1 GIỚI THIỆU Như đã trình bày ở trên, Đập vật liệu địa phương là loại đập được xây dựng phổ biến nhất.Thi công nó khá đơn giản so với các loại đập khác, tuy nhiên nó cũng đặt ra khá nhiếu vấn đề kỹ thuật phức tạp, mà những hư hỏng của một số đập đã được xây dựng ở nhiều nước khác nhau trên thế giới đã chưng minh tính hết sức phức tạp của nó. Sau đây sẽ trình bày một số sự cố của đập vật liệu địa phương – là những bài học cụ thể nhất và sinh động nhất về mất an toàn của đập, nhằm cung cấp cho các kỹ sư những bài học kinh nghiệm bổ ích trong thiết kế cũng như trong quản lý, khai thác vận hành . Từ trước đến nay,trên thế giới đã xây dựng rất nhiều nhiều công trình thủy, đó không chỉ là những biểu tượng mà còn là những hành động củ thể phản ánh cuộc đấu tranh giữa con người với thiên nhiên, trong đó việc chinh phục các dòng sông càng ngày càng có qui mô lớn. __________________________ - 17 - Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
Các sự cố xẩy ra với các đập đất đá dưới đây nói chung là có nhiều nguyên nhân, nhưng tựu trung lại là do các nguyên nhân như khảo sát thăm dò, nền móng và điạ chất công trình, về thủy văn, những khiếm khuyết trong thiết kế và thi công, công tác quản lý khai thác vận hành, quan trắc kiểm tra và tu sửa v.v.. còn có những bất cập. Sau đây xin nêu một sự cố có tính chất tiêu biểu. II.2 ĐẬP SAO PHOOC (SUOTH FORK) Đập Sao phoóc (south fork ở Mỷ được khởi công xây dựng vào năm 1857 để cung cấp nước cho sinh hoạt và dùng làm hồ vui chơi cho câu lạc bộ những người đánh cá. Năm 1979 bị vỡ làm rất nhiều người chết. Đập cao 21,5 m đỉnh đập dài 284 m, đáy đập rộng 61,0 m, dung tích hồ là 60 triệu m3, bộ phậ thựơng lưu đấp bằng đất không thấm nước có lái mái bảo vệ, hạ lưu có lăng trụ đá và lớp lôc bằng cát sỏi. Trong đập không có tường tâm và càc hình thức chống thấm khác. Ngay từ năm 1862 nhân dân gần đó đã lo lắng về hiện tượng thấm qua cống thoát nước ở đáy đập, đã tiến hành lấp hố xói hình thành do dòng thấm và lấp bịt cống thoát nước. Khi xẩy ra sự cố vùng gần đập có mưa rào, lượng nước chảy vào hồ chứa khoảng 285 m3/s,. Do đập tràn xả lũ bé (không đủ thoát lưu lương nước về nên nước lũ đã tràn qua đỉnh đập trên chiều dài 92,0 m. Đập vỡ giống như rãnh xói, phần trên rộng khoảng 130 m, phần dưới (trên nền 7m) là 15,50 m, vật liệu bị trôi là 68,800 m3. Ủy ban điều tra cho rằng nguyên nhân xẩy ra sự cố là do chiều dài đường tràn xả lũ không đủ (chỉ bằng một nửa chiều dài thiết kế). Nước trong hồ tháo cạn qua chỗ vỡ trong thời gian 45 phút. Nước tràn về thị trấn Jian, dâng cao lên tới 9,50 m và có sóng to, cao tới 10-12 m. Xe máy lấy quặng nặng 60 tấn cũng bị sóng cuốn đi, Cầu và nền đường bộ, đường sắt đều bị cuốn sạch không còn vết tích. Số người bị chết qua điều tra có khoảng 2500 người, có thể là thiệt hại nặng nề nhất trong lịch sử của các công trình nhân tạo thời đó. II.3 ĐẬP APISAPA Đập Apisapa xây dựng ở bang Côlôrađô (Mỹ) năm 1921. Đập hư hỏng ngày 22 tháng 8 năm 1923. Đập cao 31,24 m, đỉnh đập dài 183 m, đáy dài khoảng 90 m. Thể tích đập là 235.000 m3. Đập đắp bằng cát nhỏ, trong đó có hàm lượng chất keo kết. Chính giữa nền đập có tường ngăn nước ăn sâu vào nền đá tới 9 m. hai bờ khe lũng ở vị trí đập là tầng sa thạch phẳng, dòng nước đã chảy qua sa thạch thấm vào phần hạ lưu của thân đệp, làm cho mái đập của hạ lưu có hiện tượng thẩm lậu. Trước khi xảy ra sự cố không lâu, đã tu sữa để giải quyết hiện tượng __________________________ - 18 - Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
rò rỉ này, nhưng chưa trị tận gốc. Ngày xẩy ra sự cố có mưa rào trong diện tích tập trung nước ở thượng lưu, mực nước hồ chứa quá đỉnh tràn khổng 40 cm. Ngày có sự cố trên mái thượng lưu gần đường mặt nước bị lún rõ rệt, một lượng nước lớn chảy từ bộ phận lún vào trong thân đập, sau mấy phút dòng nước xuất hiện trên mái hạ lưu cách đỉnh đập 9m, trong thời gian rất ngắn toàn bộ đập bị phá hỏng. Như vậy là khi mực lên cao nhất kể từ khi xây xong đập, thì phần mặt cắt đập bị thấm nước nhiều hơn trước, đồng thời càng làm cho đất bị tan rã mạnh (mẩu đất trong hai giờ ở trong nước tan ra 6%). Như vậy sẽ tăng thêm thấm và lún, theo đó cũng gây nên nứt nẻ và phá vỡ thân đập. Việc quan sát khi đập vỡ thấy rằng ở trong đập vì lún và hình thành nhiều lỗ hổng thành đường thông nhau của dòng chảy, đó là nguyên nhân trực tiếp của sự cố. Như vậy không nên đắp quá dày và có ngậm muối với độ hòa tan cao. II.4 ĐẬP LAPHAIES Đập Laphaies ở bang California (Mỹ) là loại đập đất đầm nén, bắt đầu xây dựng ngày 16 tháng 8 năm 1927, theo thiết kế thì đập cao tới 42,6 m, dung tích hồ chứa 13 triệu m3. Mái soải hạ lưu là 1: 2,5 đến 1: 3. Ngày 17 tháng 9 năm 1928 thi công đập đã gần hoàn thành (còn 6-7 m chưa đắp và đầm nện). Lúc đó ở mái hạ lưu có khe nứt, đập bắt đầu lún, đặc biệt phần ở giữa thân lún tới 7,32 m, khu vực lún theo tim đập dài tới 160 m. Thân đập đắp bằng đất sét lấy từ bờ dòng sông, tường tâm có 70% đất sét, phần thượng lưu thân đập có 45% đất sét, 22% cát cỡ hạt trên 1,8 mm, phần hạ lưu có 20% đất sét. Đập xây trên tầng bồi tích có tạp chất đất sét cứng ở chổ cách đáy đập 15-45m. Phần giữa đáy đập được nối tiếp bằng chân khay và để liên tiếp với nền dưới chân khay có đóng cừ sắt vào đất sét, sâu 13,50 m, đóng xuống tận đất nền. Căn cứ kết quả khoan thăm dò và nghiên cứu đã đi đến các ý kiến là sự hư hỏng cục bộ thân đập là do quá trình nền bồi tích có tính dẻo tương đối dày bị tập trung quá tải, mà tính chất này trong khoan thăm dò hoàn toàn không thấy được vi phạm vi rất nhỏ cả khi tiến hành thí nghiệm, đầu tiên đập biến dạng do lún gây bởi nền có độ dính dẻo. Đã phải hạ thấp chiều cao của đập xuống 12,19 m, so với thiết kế củ, hồ chứa giảm 4,5 triệu m3 , độ thoải mái thượng lưu là 1:5, hạ lưu là 1:7. II.5 ĐẬP CHALM Đập San (Chalm) ơû Pháp bằng đất xây năm 1905, cao 26 m, đáy rộng 64,19 m, dài ở đỉnh 523,50 m. Đất sét trong đập đắp thành lớp dày, trong đất xen lẫn cát thô 5%. Hàm lượng đất sét trong thân đập không tới 60%. Vật liệu đắp đập được __________________________ - 19 - Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
dầm nện cẩn thận bằng cơ giới. Mái thượng lưu có phủ tường nghiêng bằng tấm bê tông lứn dày 0,2 m, độ dốc 1:1 đến 1:1,5. Ngày 20 tháng 10 năm 1909 tức 4 năm sau khi xây xong đập, tường nghiêng bắt đầu bị hư hỏng, mái thượng lưu bị trượt. Nguyên nhân hư hỏng là do nước từ trong các khe hở của mặt bảo vệ bằng bêtông thấm vào trong đập, dần dần làm cho đất sét ẩm ướt bão hoà, và làm cho đất sét từ mặt thượng lưu dần dần trở thành trạng thái lỏng, từ đó hình thành mặt trượt, làm cho mái thượng lưu tương đối dốc mất ổn định rất nhanh. Triệu chứng đầu tiên của sự phá hoại là mặt đập xuất hiện khe nứt phẳng, khe nứt cùng chiều với khe hở giữa các bán, dài tới 58 m, rộng mấy cm. Sau đó khe nứt mởrộng ra rất nhanh. Quá trình xẩy ra trước đêm bị hư hỏng nói trên không những làm cho toàn bộ phần mái đập bị trượt mà còn làm cho mực nước trong hồ chứa thay đổi càng thêm nghiêm trọng trong những ngày sau đó. Thí dụ về vụ vỡ đập San là thể hiện đặc tính vật lý không tốt của đất sét ngậm nước. II.6 ĐẬP HO SO CRIC (HORSE CREEK) Đập Hóc Xơ Cric (Horse Creek) ở Mỹ zây năm 1912 (bang Côlôrađô), dài 2012 m, chiều cao lớn nhất 19,80 m mái thường lưu được bảo vệ bằng tường nghiêng bê tông, độ dốc mái là 1:1,5. Khối lượng đập khoảng 545.000 m3. Dung tích hồ chứa khoảng 21 triệu m3, trong đập không có tường tâm. Vật liệu nền đập là một loại đất pha cát có ngậm rất nhiều đất sét, chiều dày lớp phủ là 4,5 - 5,5 m, dưới là diệp thạch và sa thạch. lớp đắp dày 1,22 m, lớp đáy đập dày 60 cm được đầm nện do các xe chở đất, do đó quý đầu sau khi xây dựng đã lún 2,14 m. Trước khi xẩy ra sự cố tấm bảo vệ bị nứt vì lún, tác dụng ngăn nước rất ít. Điều này có thế chứng minh thêm do phát hiện ở gần chăn đập phía hạ lưu có một đoạn dài 300 m bị rò rỉ (281/s). Do nước rò rỉ mang đất đi, nên phần trên của ống nước ngầm (dài 52 m đặt trong đất pha cát có ngậm đất sét nói trên) hình thành một vòi sủi, phá hỏng ống nước và dưới đường ống nước bị xói sâu khoảng 1-2 m. Liền lúc đó dòng nước lớn lập tức phá hỏng thân đập. Đập bị hỏng ngày 22 tháng 1 năm 1914, mực nước hồ thấp hơn đỉnh đập 7 cm, và có lớp băng dày 25-38 cm đông kết trên tường nghiêng bằng bêtông cốt thép. Mực nước thượng lưu hạ xuống nhanh do vỡ đập. Mặt bảo vệ bị trượt về phía thượng lưu 3-6 m. Đập bị xói lở bắt đầu từ chỗ gần tháp nước (có hai ống ngầm hình vòm bằng bêtông cốt thép) vào dài 76 m. Nguyên nhân hư hỏng đập là do thân đập hạ lưu bị bão hoà, từ đó gấy nên mạch sủi và phá hỏng ống thoát nước. Còn do thiết kế và thi công, chất lượng tấm bêtông kém, tác dụng ngăn nước rất nhỏ, đất đắp đầm nện chưa thật tốt nhất là ở gần đường ống, đã hình thành thẩm lậu nền đường ống, chiều dài nối tiếp cốt thép trong đường ống bêtông không đủ. __________________________ - 20 - Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
II.7 ĐẬP LIMAN Đập Liman (My) thuộc bang Arizona được xây dựng năm 1913 để trữ nước tưới, cao khoảng 20 m, đỉnh đập dài 260 m, độ dốc mái thượng và hạ lưu đều 1:2. Toàn bộ thân đập đắp bằng đất sét nựu. Trong đập có tường tâm bằng đất hỗn hợp, có chân khay rộng 60 cm, sâu 60 cm, khoàng cách chừng 1 m. Ngày 14 tháng 4 năm 1915 lúc 10 h 45’ tối trong lòng sông chỗ đáy đập xuất hiện một dòng nước mạnh, có một đoạn đập liền bị dòng nước thấm xuyên xói trôi đi, thân đập đã hình thành một vòm tròn cò khẩu độ khoàng 23 m, vòm cũng bị vỡ rất nhanh, chỗ vỡ mở rộng tới 108 m. Đập này đắp thành hai đoạn. Đoạn thứ nhất ở bờ bắc, khoảng 3/4 toàn bộ chiều dài, sau khi đắp xong, đoạn đập này mới đắp đoạn thứ hai. Đoạn thứ hai là đắp đuổi nước, thân đập thường xuyên bảo đảm cao hơn mặt nước khoảng một mét, cho đến khi đập cao hơn nền 12 m mới xả qua đường tràn tháo lũ. Đoạn đập thứ hai này đắp bằng đất sét và tôn cao trong điều kiện ngăn nước sông, không có khả năng đầm nén một cách đầy đủ. Vật liệu đất đắp ở trạng thái hoàn toàn bảo hỏa, không chịu được áp lực nước, mái đập lại dốc, do đó bị vỡ. II.8 ĐẬP MASAL CREEK (MARSHALL CREEK) Đập Marsau Crik (Marshall Creek) thuộc bang Kauxat (kauxas) ở Mỹ có chiều cao thiết kế lớn nhất là 27,40 m, đỉnh đập dài 450 m.. Đập xây lên tới cao độ cách đỉnh 3 m thì xảy ra sự cố năm 1938. Hư hỏng xảy ra ở đoạn giữa đập phía hạ lưu trong một đoạn dài khoảng 213 m, do một cung trượt trong phạm vi từ tim đập trở lên thượng lưu khoảng 6 m, xuống hạ lựu khoảng 33,5 m làm mặt đất nhô lên một đoạn dài 40 m ở dưới mái hạ hưu và gần trên đập. Khối sau khi trượt có độ dốc khoảng 1:7. Khi đập bị vỡ trong hồ chỉ có một ít nước, mực nước có cao trình 234,0 là rất thấp. Đập được xây trong thung lũng sông đá vôi có lớp phủ sa bồi tích. Ở gần đường tim đập bờ phải có phủ một lớp hoàng thổ phong tích, độ dày lớn nhất tới 15 m. Ở đáy sông có một số tầng đất sét và bùn nhão liên tục với tỉ lệ khác nhau. Sau khi xảy ra sự cố đã khoan nhiều lỗ để nghiên cứu. Sự cố xảy ra là vì trong phạm vi 30 m phía hạ hưu đường tim đập, cường độ kháng cắt của đất không đủ, làm cho bộ phậ nền này, dưới tác động của trọng lượng thân đập, do quá tải mà phát sinh dịch chuyển dẻo. Kết qủa phân tích ổn định của mặt cắt cũ, khi xảy ra sự cố với C = 0.156 kg/m2 và tgϕ = 0,1 (đất dẻo trong nền đập củ) thì hệ số an toàn nhỏ thua 1 (0,89 < 1) __________________________ - 21 - Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan
II.9 ĐẬP HATTAONÔ (HATCHTOWN) Đập Hattaonơ (Hatchtown) ở Mỹ xây dựng năm 1908 đến ngày 25/5/1914 thì bị vỡ, thuộc bang Finda dùng để cung cấp nước tưới. Đập cao nhất khoảng 20 m, mái thượng lưu có độ dốc 1:2, mái hạ lưu 1:2,5. Trong đập có đặt một ống ngầm bằng bê tông tiết diện 1,5 x 2,4 m và có một tháp cửa cống hai khoang nối liền với nó. Ống ngầm đặt ở chỗ thấp nhất của đập. Đây là công trinh thoát nước duy nhất của hồ chứa. Từ sau khi xây dựng xong cho tới lúc hư hỏng, mỗi năm ở đoạn cuối đập và cách chỗ ống ngầm 120-150 m đều có nước rò rĩ theo từng quảng. Trước khi xẩy ra sự cố người quản lý đã phát hiện nước rò rỉ ở chỗ cửa ra của ống ngầm hạ lưu, đến ngày xẩy ra sự cố nuớc rò rỉ đã phát triển thành mấy dòng nước nhỏ liên tục. Sau đó mái hạ lưu bắt đầu trượt từng mảng lớn đến 7-8 giờ tối một đoạn đập dài 30-40 m, đã bị trôi mất. Nguyên nhân sự cố là nước thẩm lậu phát sinh ở vách ống ngầm đã có ngay nước rò rỉ rất nhỏ, sau đó đường rò rỉ không ngừng mở rộng, cuối cùng dòng nước bắt đầu mang các hạt đất đi làm cho đập bị hư hỏng. II.10 ĐẬP TABLE ROCK COVE Đập Table Rock Cove ở Mỹ xây dựng xong naêm 1927 để tham gia cấp nước cho thành phố Clinvin thuộc bang Nam Carolaina. Chiều cao lớn nhất của đập khoảng 36 m. Dộ dốc mái thượng lưu là 1: 2,5-1:30; mái hạ lưu là 1:2. Khối lượng đắp đập là khoảng 460.000 m3. Đập được đắp theo từng lớp dày khoảng 15 cm. Trong nền đập có tường chân khay ăn sâu vào trong đá nền. Trong đập có ống gang đường kính khoảng 1m dùng tiêu nước khi thi công, sau đó dùng để tháo cạn hồ chứa. Do tình hình hạn hán nên đập vừa xây xong đã chứa nước đầy hồ. Trước khi xẩy ra sự cố mấy ngày đã có mưa to, nước hồ đâng cao tới cách đỉnh đập 7,5 m. Trước khi xẩy ra sự cố, trên mái hạ lưu đập đã xuất hiện một số chỗ rò rỉ nước, phần lớn ở trên cao trình của đường ống. Ngày 4 tháng 5 năm 1928 đột nhiên có tiếng nổ như mạch nước phun, tiếp đó một luộng nước xuyên qua mái hạ lưu, mái hạ lưu theo đó sạt lở, phạm vị sạt lở vượt quá đỉnh đập lan rộng tới mái thượng lựu, may mắn lúc mực nước còn chưa cao, khu vực hư hỏng chưa đạt tới đường mực nước, vì thế chưa gây nên vỡ đập. Khối lượng bị sạt lỡ khoảng 46.000 m3. Nguyên nhân hư hỏng đập là do ống nước bị vỡ. Sau khi xẩy ra sự cố đã sửa chữa lại thân đập, đã lấp ống nước ở thượng lưu bằng bêtông và đất sét. __________________________ - 22 - Đập vật liệu địa phương – Tỏng quan