TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018
20 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
-
Điều kiện biên cho dòng thấm trong mô hình phần tử hữu hạn được giả định là
không thấm ở cả hai biên trái và phải đập (đoạn AB và EF). Ranh giới phía dưới cũng
được giả định là không thấm (đoạn AF).
-
Điều kiện biên cho ứng suất và biến dạng trong mô hình phần tử hữu hạn được giả
định là bằng không ở cả hai biên trái và phải đập (đoạn AB và EF). Ranh giới phía dưới
(đoạn AF) cũng được giả định là không chịu ảnh hưởng do kết cấu bên trên tác động.
2.3. Thông số mô hình
Trong nghiên cứu này, mô hình Mohr Coulomb (MC) và Hardening Soil (HS)
được sử dụng trong các mô phỏng.
Bảng 1. Giá trị các thông số vật liệu mô hình MC cho nền đập và đập khởi.
(Nguồn: Lovisa Hassellund, Roger Knutsson, Hans Mattsson and Sven Knutsson. (2016))
Thông số
Vật liệu
E
kPa - kPa độ độ
Nền đập chất thải 20000 0,33 1 37 0
Đập khởi 20000 0,33 1 35 0
Thông số
Vật liệu
kN/m
3
kN/m
3
- m/day m/day
Nền đập chất thải 20 22 0,5 0,00432 0,000864
Đập khởi 20 22 0,5 0,00864 0,00432
Bảng 2. Giá trị của các thông số mô hình HS cho các chất thải vật liệu A đến J trong cơ cấu đập
(Nguồn: Lovisa Hassellund, Roger Knutsson, Hans Mattsson and Sven Knutsson. (2016))
Thông số
Vật liệu
50
ref
E ref
oed
E ref
ur
E m ref
p '
ur
υ
kPa kPa kPa - kPa - kPa độ
A 7500 8200 48000 0,5 250 0,30 15,00 17,50
B 7500 8200 48000 0,5 250 0,30 15,00 17,50
C 4200 3000 20000 0,6 100 0,30 13,70 26,70
D 4000 4200 20000 0,5 100 0,30 25,00 16,30
E 3800 5200 20000 0,7 100 0,30 14,00 17,00
F 3800 5200 20000 0,7 100 0,30 21,00 14,00
G 2700 2600 17000 0,5 100 0,30 4,00 19,40
H 3700 4800 20000 0,9 100 0,30 15,00 16,90
I (Đập dâng loại 2)
3800 5000 17000 0,6 100 0,30 10,00 26,00
J (Đập dâng loại 1)
3800 5000 17000 0,6 100 0,30 10,00 26,00
init
unsat
γ
sat
γ
x
k
y
k
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 21
Thông số
Vật liệu
f
R
độ - kN/m3 kN/m3 - m/day m/day
A 0 0,48 14,30 19,30 1,00 0,00864 8,64E-04
B 0 0,48 14,30 19,30 1,00 0,04752 4,75E-03
C 0 0,60 15,45 20,00 0,83 0,00864 8,64E-03
D 0 0,58 16,20 20,50 0,75 0,04752 4,75E-03
E 0 0,68 15,70 20,10 0,81 0,04752 4,75E-03
F 0 0,68 15,70 20,10 0,81 0,04752 4,75E-03
G 0 0,80 12,30 18,00 1,30 0,0864 8,64E-03
H 0 0,75 14,90 19,50 0,90 0,04752 4,75E-03
I (Đập dâng loại 2) 0 0,90 16,00 19,00 0,50 0,4752 4,75E-02
J (Đập dâng loại 1) 0 0,90 16,00 19,00 0,50 0,0864 8,64E-03
2.4. Điều kiện ban đầu
-
Để đáp ứng nhu cầu tích trữ khi nhà máy tăng công suất khai thác quặng, tính
toán ổn định của đập với các mức cho một lần dâng đập là 3 m, 6 m, 9 m, 12 m trong
cùng một khoảng thời gian là 6 tháng. Từ đó quyết định mức tăng hợp lý.
-
Giả sử mỏ khai thác quặng có đủ năng lực về máy móc và công nghệ để không
làm thay đổi các chỉ tiêu cơ lý của chất thải và vật liệu xây dựng đập dâng khi công suất
nhà máy tăng lên.
-
Số liệu tính toán được lấy theo Bảng 1 và Bảng 2.
2.5. Mô hình tính toán
Hình 5. Mô hình tính toán đập chất thải
Hình 6. Phát sinh áp lực nước lỗ rỗng ban đầu, P = -520,53 kN/m2
Hình 7. Phát sinh ứng suất ban đầu, σ= -588,12 kN/m2
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018
22 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
3.1. Chuyển vị tổng thể (dUtot) của đập chất thải ứng với từng trường hợp
Hình 8. Chuyển vị của đập chất thải ứng với chiều cao tối đa của từng trường hợp
Hình 9. Chuyển vị của đập chất thải ứng với chiều cao H = 46m của từng trường hợp.
Nhận xét: Chiều cao mỗi lần dâng đập càng lớn thì chuyển vị của đập càng lớn.
3.2. Hệ số ổn định tổng thể (Σ
ΣΣ
Σ-Msf) của đập chất thải ứng với từng trường hợp
Hình 10: Hệ số ổn định tổng thể của đập chất thải ứng với chiều cao tối đa của từng trường hợp
Hình 11. Hệ số ổn định tổng thể của đập chất thải ứng với chiều cao H = 46m
của từng trường hợp
TH1: Hdđ= 3 m; Hmax= 85 m;
dUtot = 1,40 m
TH2: Hdđ= 6 m; Hmax= 76 m;
dUtot = 3,26 m
TH3: Hdđ=9 m; Hmax= 73 m;
dUtot = 4,08 m
TH4: Hdđ= 12 m; Hmax= 46 m;
dUtot = 2,40 m
TH1: Hdđ= 3 m; H= 46 m;
dUtot = 0,689 m
TH2: Hdđ= 6 m; H= 46 m;
dUtot = 1,330 m
TH3: Hdđ= 9 m; H= 46 m;
dUtot = 1,880 m
TH4: Hdđ= 12 m; H= 46 m;
dUtot = 2,400 m
TH1: Hdđ= 3 m; Hmax= 85 m;
Σ-Msf = 1,022
TH2: Hdđ= 6 m; Hmax= 76 m;
Σ-Msf = 0,992
TH3: Hdđ= 9 m; Hmax= 73 m;
Σ-Msf = 0,985
TH4: Hdđ= 12 m; Hmax= 46 m;
Σ-Msf = 1,016
TH1: Hdđ= 3 m; H= 46 m;
Σ-Msf = 1,110
TH2: Hdđ= 6 m; H= 46 m;
Σ-Msf = 1,091
TH3: Hdđ= 9 m; H= 46 m;
Σ-Msf = 1,086
TH4: Hdđ= 12 m; H= 46 m;
Σ-Msf = 1,016
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 23
3.2. Áp lực lỗ rỗng (Udyn) của đập chất thải ứng với từng trường hợp
Hình 12. Áp lực lỗ rỗng ứng với từng chiều cao đập tính toán của trường hợp 1
Nhận xét: Tại chiều cao đập H = 88 m, giá trị áp lực nước lỗ rỗng tăng đột biến
gấp 2 lần so giai đoạn H = 85 m. Chính điều này đã làm cho đập bị phá hoại.
Hình 13. Áp lực lỗ rỗng ứng với từng chiều cao đập tính toán của trường hợp 2
Nhận xét: Tại chiều cao đập H = 82 m, giá trị áp lực nước lỗ rỗng tăng đột biến
gấp 1,5 lần so giai đoạn H = 76 m. Chính điều này đã làm cho đập bị phá hoại.
Hình 14. Áp lực lỗ rỗng ứng với từng chiều cao đập tính toán của trường hợp 3
Nhận xét: Tại chiều cao đập H = 82 m, giá trị áp lực nước lỗ rỗng tăng đột biến
gấp 1,8 lần so giai đoạn H = 73 m. Chính điều này đã làm cho đập bị phá hoại.
Hình 15. Áp lực lỗ rỗng ứng với từng chiều cao đập tính toán của trường hợp 4
Nhận xét: Tại chiều cao đập H = 58 m, giá trị áp lực nước lỗ rỗng tăng đột biến
gấp 3,5 lần so giai đoạn H = 46 m. Chính điều này đã làm cho đập bị phá hoại.
H= 85 m; Udyn= -42,90 kN/m
2
H= 88 m; Udyn= -83,31 kN/m
2
H= 76 m; Udyn= -59,64 kN/m
2
H= 82 m; Udyn= -87,93 kN/m
2
H= 73 m; Udyn= -68,20 kN/m
2
H= 82 m; Udyn= -122,96 kN/m
2
H= 46 m; Udyn= -42,31 kN/m
2
H= 58 m; Udyn= -146,15 kN/m
2
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018
24 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
4. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
4.1. Mối tương quan giữa của các yếu tố ứng với chiều cao mỗi lần dâng đập
Hình 16. Biểu đồ thể hiện mối tương quan giữa chuyển vị tổng thể của đập ứng với chiều cao
mỗi lần dâng đập
Hình 17. Biểu đồ thể hiện mối tương quan giữa hệ số ổn định tổng thể của đập ứng với chiều
cao mỗi lần dâng đập
4.2. Đánh giá kết quả tính toán
Từ kết quả tính toán ta có thể thấy được sự ảnh hưởng của tốc độ xây dựng đối
với chiều cao thiết kế cũng như sự ổn định của đập chất thải.
Do hình thức xây dựng đập theo phương pháp thượng lưu nên kết cấu của chất
thải nằm trong phạm vi sử dụng làm nền cho đập dâng rất quan trọng, quyết định rất
nhiều đến kết quả ổn định đập. Đặc biệt trong trường hợp mà chỉ tiêu cơ lý của chất thải
và vật liệu xây dựng đập dâng thay đổi theo chiều hướng bất lợi (giảm dần), chiều cao
đập thiết kế giảm từ 85 m (đối với chiều cao cho mỗi lần dâng đập H = 3 m/6 tháng)
xuống 34 m (đối với chiều cao cho mỗi lần dâng đập H = 12 m/6 tháng), giảm 60%
chiều cao thiết kế. Sự phá vỡ kết cấu đập chịu ảnh hưởng rất nhiều từ sự thay đổi áp lực
nước lỗ rỗng. Kết quả tính toán cho các trường hợp cho thấy áp lực nước lỗ rỗng tăng
đột biến (gấp từ 1,40 đến 3,50 lần so thời cao độ trước đó) tại các cao độ đập bị phá
hoại. Từ đó đặt ra vấn đề là phải khống chế được áp lực nước lỗ rỗng, không để cho áp
lực lỗ rỗng tăng quá nhanh giữa cách lần đắp đập.