Tạp chí khoa học: Áp dụng phương pháp Rada đất để xác định "thoát không" dưới bê tông bản mặt đập Cửa Đạt

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, Số 4 (2013) 8-15<br /> <br /> Áp d ng phương pháp Ra a t xác nh “thoát không” dư i bê tông b n m t p C a t<br /> Anh Chung1, Nguy n Văn L i1, Vũ<br /> 1 2<br /> <br /> c Minh2,*<br /> <br /> Vi n Sinh thái và B o v công trình - Vi n Khoa h c Thu L i Vi t Nam i h c Khoa h c T nhiên, HQGHN, 334 Nguy n Trãi, Hà N i, Vi t Nam<br /> Nh n ngày 20 tháng 9 năm 2013<br /> <br /> Trư ng<br /> <br /> Ch nh s a ngày 25 tháng 10 năm 2013; ch p nh n ăng ngày 20 tháng 12 năm 2013<br /> <br /> Tóm t t: Trong các công trình th y l i nói chung, các p á , bê tông b n m t nói riêng, sau khi h tích nư c gi a l p bê tông b n m t và p á thư ng xu t hi n hi n tư ng “thoát không”. ây là hi n tư ng tách các l p v t li u khác nhau gi a t m bê tông b n m t, l p v a lót và l p m t o ra kho ng r ng có th ch a nư c ho c không khí. Khi g p hi n tư ng này vi c phân b ng su t và cơ ch làm vi c c a các t m bê tông b n m t s b nh hư ng và tác ng n kh năng ch ng th m và tu i th công trình. Bài báo gi i thi u m t s k t qu m i thu ư c khi ng d ng phương pháp Ra a t xác nh nhanh hi n tư ng “thoát không” dư i t m bê tông b n m t t i p h ch a nư c C a t - huy n Thư ng Xuân - t nh Thanh Hóa. T khóa: p á , bê tông b n m t, “thoát không”<br /> <br /> 1.<br /> <br /> tv n<br /> <br /> ∗<br /> <br /> Hi n nay, p á có bê tông b n m t (Concrete Face Rockfill Dam - CFRD) là k t c u p ang ư c ng d ng ph bi n trên th gi i. ây là lo i p có tính an toàn cao, không kén ch n i u ki n a hình a ch t, có th thi công m i i u ki n th i ti t, t n d ng ư c t i a các lo i á th i lo i ào t h móng tràn ho c ư ng h m tháo lũ, mang l i hi u qu l n v kinh t và k thu t [1]. Trong th i gian qua, Vi t Nam ã xây d ng m t s công trình th y l i có ng d ng _______<br /> ∗<br /> <br /> công ngh này như p bê tông m lăn Sơn La, p á có bê tông b n m t C a t, Thanh Hóa... Trong th c t , khi các p này ư c ưa vào s d ng, nh t là các p có chi u cao l n thư ng có s bi n d ng c a thân p như lún, chuy n v … M t khác, bê tông b n m t m c dù ư c thi t k có chi u dày m ng, nhưng l i làm b ng bê tông c t thép - ây là lo i v t li u c ng nên không th u n theo s bi n d ng c a m t thư ng lưu, c a thân p, d n n hi n tư ng m t ti p xúc gi a bê tông b n m t và ph n còn l i c a thân p. K t qu là t o ra kho ng tr ng gi a l p dư i bê tông b n m t và ph n còn l i c a thân p, mà theo các nhà nghiên c u c a Trung Qu c g i hi n tư ng này là hi n tư ng 8<br /> <br /> Tác gi liên h . T: 84-914658586 E-mail: minhvd@vnu.edu.vn<br /> <br /> Đ.A. Chung và nnk. /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, Số 4 (2013) 8-15<br /> <br /> 9<br /> <br /> “thoát không” [1, 2]. Chính vì lý do b n m t m t ti p xúc v i thân p nên dư i tác d ng c a tr ng l c b n thân l p bê tông và nh t là áp l c nư c làm cho l p bê tông b n m t d b n t n d n n rò r , th m l u nư c qua thân p. Vì v y, vi c xác nh v trí “thoát không” x lý là yêu c u t ra i v i các công trình p có c u trúc bê tông b n m t. xác nh chính xác v trí “thoát không” dư i nh ng t m bê tông, chúng tôi ã nghiên c u s d ng phương pháp Ra a t b ng thi t b SIR System - 30 p C a t, Thư ng Xuân, Thanh Hóa.<br /> <br /> T i nh ng ranh gi i gi a các t m bê tông v i l p lót luôn luôn t n t i m t ph n x sóng i n t , v i h s ph n x ư c tính theo công th c sau: ε1 − ε 2 R = ε1 + ε 2 trong ó: - là h ng s môi trư ng th nh t; tương i n môi tương i c a - là h ng s i n môi<br /> <br /> i c a môi trư ng th hai.<br /> <br /> 2. Phương pháp nghiên c u 2.1. Nguyên lý c a phương pháp Ra a t<br /> <br /> Như v y ranh gi i gi a các môi trư ng v t ch t càng có s khác bi t v giá tr h ng s i n môi thì áp d ng phương pháp Ra a t càng có hi u qu . B ng 1.1 là b ng t ng h p h ng s i n môi c a m t s v t ch t thư ng g p trong t nhiên.<br /> B ng 1. H ng s i n môi c a m t s v t ch t trong t nhiên Giá tr h ng s i n môi εr 1 5 25 81 5-30 5-40 5-15 4-6 4-8 3-5 20-30 80 Ghi chú<br /> <br /> Phương pháp Ra a t (Ground Penetrating Radar - GPR) là m t phương pháp a V t lý ho t ng d a trên nguyên lý c a s lan truy n sóng i n t trong môi trư ng t á. Khi ăng ten phát ra sóng i n t t n s cao t 106 ÷ 109 MHz, sóng này ư c lan truy n xu ng môi trư ng t á. Khi sóng i n t g p các ranh gi i v t ch t có h ng s i n môi khác nhau nó s b tán x , khúc x ho c ph n x . Sóng ph n x quay tr l i g p m t t và ư c ăngten thu ghi l i. Tín hi u c a sóng ph n x s ph n ánh nh ng thông tin c a môi trư ng a ch t phía dư i. sâu th m th u c a phương pháp ph thu c vào t n s c a ăng ten phát thu và tính ch t v t lý c a môi trư ng a ch t trong ó giá tr h ng s i n môi tương i ) và d n i n (σ) là ch y u. T n s càng cao, d n i n và h ng s i n môi càng l n thì chi u sâu kh o sát càng nh .<br /> <br /> Stt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12<br /> <br /> Tên v t ch t Không khí t khô tư t Nư c ng t tb i t sét á phi n sét á granit á vôi Cát khô Cát ư t Nư c bi n<br /> <br /> 2.2. Thi t b s d ng th c hi n nhi m v ã t ra, chúng tôi s d ng h thi t b SIR-30 do Công ty GSSI c a M s n xu t [3]. Thi t b bao g m m t tr m máy ch (Hình 1) và h th ng ăngten có t n s t 15MHz n 900MHz. Vi c l a ch n các ăngten d a vào hai y u t : sâu nghiên c u và phân gi i c a ăngten.<br /> <br /> 10<br /> <br /> Đ.A. Chung và nnk. /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, Số 4 (2013) 8-15<br /> <br /> trư ng t á. V i cùng m t môi trư ng kh o sát ăngten có t n s càng th p thì chi u sâu nghiên c u càng l n nhưng phân gi i càng th p, còn i v i ăngten t n s càng cao thì ngư c l i. 2.3. Nghiên c u th nghi m trên mô hình D a trên cơ s t ng quan các k t qu nghiên c u trên th gi i, k t h p v i i u ki n th c t c a các p Vi t Nam có v t li u lát mái trên p là bê tông, chúng tôi ã ch n và xây d ng mô hình nghiên c u th nghi m trên l p t i ( c trưng cho v t li u t p p) và có h s mái là 1:3, các hang xói ng m n m dư i các l p bê tông và l p lát á ư c l p y b ng các v t li u thô như cát vàng, s i.. L p bê tông c t thép và bê tông không c t thép có chi u dày là 20cm (hình 2).<br /> <br /> Hình 1. H thi t b Ra a<br /> <br /> t SIR-30.<br /> <br /> sâu c a phương pháp ph thu c vào t n s c a ăngten và giá tr h ng s i n môi c a môi<br /> <br /> Hình 2. Mô hình thi t k hang xói ng m n m dư i l p bê tông và á lát mái.<br /> <br /> K t qu th nghi m trên mô hình nêu trên cho th y, phương pháp Ra a t ã xác nh ư c hang xói ng m dư i l p bê tông c t thép<br /> <br /> và bê tông không c t thép v i ăngten 900MHz (hình 3).<br /> <br /> Đ.A. Chung và nnk. /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, Số 4 (2013) 8-15<br /> <br /> 11<br /> <br /> Hang xói ng m<br /> <br /> Hang xói ng m<br /> <br /> Hình 3. K t qu xác<br /> <br /> nh mô hình hang xói ng m n m dư i bê tông lát mái b ng ăng ten có t n s 900MHz .<br /> <br /> Vì v y, v i hi u qu c a phương pháp Ra a t trong vi c xác nh các hang xói ng m dư i l p bê tông, chúng tôi ã quy t nh áp d ng phương pháp này nghiên c u hi n tư ng “thoát không” p C a t, Thư ng Xuân, Thanh Hóa.<br /> Đ pc aĐ t<br /> <br /> 3. K t qu nghiên c u 3.1. Khu v c nghiên c u và h th ng tuy n quan sát H ch a nư c C a t, huy n Thư ng Xuân, t nh Thanh Hóa là công trình th y l i k t h p v i th y i n óng vai trò quan tr ng là ch a, i u ph i nư c nông nghi p và sinh ho t cho nhân dân trong vùng v i t ng dung tích ch a nư c là 1,45 t m3, dung tích h u ích là 0,79 t m3 (Hình 4).<br /> <br /> Hình 4. V trí<br /> <br /> p bê tông b n m t C a<br /> <br /> t.<br /> <br /> p h ch a nư c C a t có chi u dài là 930m, cao trình nh p là +121m. p ch n nư c là p tr ng l c á , ph n phía mái thư ng lưu ư c t o b i l p b n m t b ng bê tông c t thép có chi u dày là 0,7m (phía dư i chân) và thu d n lên n cao trình +116m là 0,3m ( nh p). L p bê tông b n m t ư c chia làm 78 t m v i chi u r ng m i t m bê tông là 12m. Công trình ư c thi công xong và ưa vào s d ng t tháng 7/2009 (Hình 5).<br /> <br /> 12<br /> <br /> Đ.A. Chung và nnk. /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, Số 4 (2013) 8-15<br /> <br /> Hi n t i, trong quá trình p v n hành và s d ng, dư i tác d ng c a t m bê tông c t thép và áp l c nư c nên trên p m t s t m bê tông b n m t phía thư ng lưu ã xu t hi n hi n tư ng r n n t, cong vênh d n n hi n tư ng làm m t ti p xúc gi a các t m bê tông v i thân<br /> <br /> p. Vì v y vi c xác nh “thoát không” n m dư i các t m bê tông c t thép là c n thi t, s m có phương án x lý k p th i và hi u qu , nh m nâng cao ch t lư ng công trình trong mùa mưa lũ.<br /> <br /> Hình 5. Hi n tr ng<br /> <br /> p bê tông b n m t C a<br /> <br /> t Thanh Hóa.<br /> <br /> gi i quy t nhi m v a ch t nh m phát hi n “thoát không” trong các t m bê tông b n m t t i p C a t, chúng tôi b trí h th ng tuy n o theo m ng lư i ô vuông, kho ng cách gi a các tuy n o là 1m và chi u dài tuy n o<br /> <br /> 12m (b ng chi u r ng c a t m bê tông). Trư ng h p phát hi n nh ng khu v c có nghi ng “thoát không” thì c n ph i ư c ti n hành o chi ti t hơn (Hình 6)<br /> <br /> Hình 6. H th ng tuy n quan sát b ng phương pháp Ra a<br /> <br /> t.<br /> <br />