Luận án tiến sĩ: Xử lý vật liệu bồi tích trẻ nâng cấp xây dựng đập đất vùng Tây Nguyên - TS. Mai Thị Hồng

LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Mai Thị Hồng i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực hiện luận án, với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của các nhà khoa học, thầy cô giáo, gia đình và các đồng nghiệp, luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu xử lý vật liệu bồi tích trẻ để nâng cấp, xây dựng đập đất vùng Tây Nguyên” đã hoàn thành.

Tác giả xin đặc biệt cảm ơn sâu sắc sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của PGS. Nguyễn Trọng Tư, GS. Lê Kim Truyền, các nhà khoa học, thầy cô giáo trong và ngoài trường đã hướng dẫn, góp ý cho tác giả trong quá trình học tập và hoàn thành luận án. Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu, Phòng đào tạo Đại học và Sau đại học, Khoa Công trình, Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng, Trường Đại học Thuỷ Lợi; Phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật trường Đại học Thủy lợi và trường Đại học Hồng Đức đã giúp đỡ tạo điều kiện tốt nhất cho tác giả trong thời gian thực hiện luận án.

Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, các đồng nghiệp và bạn bè luôn bên cạnh khích lệ, nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập và thực hiện luận án. ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH. vii DANH MỤC BẢNG BIỂU .ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .xi MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài.

Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Cấu trúc của luận án. 3 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI CHỖ VÀ ĐẬP ĐẤT Ở TÂY NGUYÊN .1 Đập đất và những yêu cầu khi thiết kế, thi công.1 Tổng quan về đập đất .2 Tổng quan về những yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế và thi công đập đất đầm nén ……………………………………………………………………………….2 Phân tích những nguyên nhân gây ra sự cố ở đập vật liệu tại chỗ .1 Nguyên nhân do giai đoạn lập dự án đầu tư.2 Nguyên nhân do khảo sát, đánh giá tài liệu .3 Nguyên nhân do thiết kế .4 Nguyên nhân do thi công .5 Nguyên nhân do quản lý khai thác vận hành .6 Một số ví dụ về sự cố đập đất ở Việt Nam do vật liệu đắp .3 Đặc điểm hồ chứa và nhu cầu dùng nước trong những năm tới ở Tây Nguyên …………….1 Đặc điểm hồ chứa và đập đất ở Tây Nguyên .2 Nhu cầu dùng nước trong tương lai .4 Những nghiên cứu về đập vật liệu tại chỗ .1 Nghiên cứu đập vật liệu tại chỗ trên Thế giới .2 Nghiên cứu trong nước.5 Những nghiên cứu về sử dụng xi măng và vôi để gia cố đất trên Thế giới và Việt Nam.1 Nghiên cứu sử dụng xi măng và vôi để gia cố đất trên Thế giới .2 Nghiên cứu sử dụng xi măng và vôi để gia cố đất ở Việt Nam .6 Những nội dung đặt ra cho nghiên cứu .7 Kết luận chương 1. 31 CƠ SỞ KHOA HỌC CẢI THIỆN VẬT LIỆU BỒI TÍCH TRẺ ĐÁP ỨNG YÊU CẦU NÂNG CẤP, XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT VÙNG TÂY NGUYÊN .1 Vật liệu đắp đập ở khu vực Tây Nguyên .2 Sườn tàn tích và tàn tích trên các loại đá khác nhau .2 Bố trí vật liệu đất đắp trong thân đập.1 Nguyên tắc bố trí .2 Bố trí vật liệu trong thân đập.3 Một số giải pháp kỹ thuật để cải tạo đất đắp đập .1 Giải pháp thay đổi thành phần cỡ hạt.2 Giải pháp cải tạo đất bằng chất kết dính .3 Giải pháp cải tạo đất bằng phương pháp trộn Bitum .4 Cơ sở khoa học lựa chọn chất kết dính để cải tạo đất có tính thấm lớn và tính tan rã mạnh .1 Tính thấm của đất .2 Tính tan rã của đất .3 Thành phần khoáng vật của đất .4 Quá trình hóa lý xảy ra khi trộn ximăng vào đất .5 Quá trình hóa lý xảy ra khi trộn vôi .6 Cơ sở khoa học lựa chọn chất kết dính vô cơ để cải tạo đất có tính thấm và tính tan rã .5 Cơ sở khoa học lựa chọn hạt thô để tăng dung trọng khô của đất .6 Kết luận chương 2.

50 NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU BỒI TÍCH TRẺ ĐỂ NÂNG CẤP ĐẬP ĐẤT Ở TÂY NGUYÊN .2 Lựa chọn mẫu đất và phương pháp nghiên cứu mẫu đất trong khu vực Tây Nguyên.1 Lựa chọn mẫu đất nghiên cứu .2 Phương pháp nghiên cứu.3 Thời gian và khối lượng mẫu thí nghiệm .3 Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý và tính chất đặc biệt của mẫu vật liệu sử dụng để nâng cấp đập .1 Thành phần hạt của đất .2 Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu vật lý của đất .3 Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ học của đất.4 Kết quả thí nghiệm các tính chất đặc biệt .5 Tổng hợp nhận xét kết quả thí nghiệm.4 Nghiên cứu giải pháp tăng khả năng chống thấm .1 Chất kết dính vô cơ để cải tạo đất .2 Quy trình chế bị mẫu khi trộn XM và vôi .3 Nghiên cứu lựa chọn hàm lượng chất kết dính để giảm tính thấm của đất …………….4 Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý của đất sau khi trộn 2% XM và 3% vôi .5 Nghiên cứu giải pháp chống tan rã đất .1 Quy trình chế bị mẫu thí nghiệm khi trộn chất kết dính xi măng .2 Nghiên cứu lựa chọn hàm lượng ximăng để tăng thời gian tan rã của đất71 3.3 Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ học của hỗn hợp đất khi trộn 5% hàm lượng xi măng….6 Nghiên cứu giải pháp để nâng cao dung trọng khô của đất .1 Quy trình chế bị mẫu khi trộn dăm sạn .2 Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên dung trọng khô lớn nhất và độ ẩm tốt nhất của đất.3 Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên khả năng kháng cắt của đất .4 Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên tính biến dạng và tính thấm của đất .5 Phân tích lựa chọn tỷ lệ dăm sạn hợp lý .7 Kết luận chương 3. 83 v ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ NÂNG CẤP, SỬA CHỮA MỘT SỐ ĐẬP ĐẤT Ở TÂY NGUYÊN .1 Lựa chọn công trình nghiên cứu .1 Lựa chọn và giới thiệu công trình .2 Đánh giá hiện trạng đập và đề xuất giải pháp nâng cấp .2 Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng khối đất đắp để nâng cấp đập .1 Giới thiệu phần mềm tính toán .2 Tính toán thấm qua thân đập khi đắp áp trúc mái thượng lưu .3 Tính toán ổn định mái đập .3 Công nghệ xử lý đất gia cố và thi công đắp áp trúc mái thượng lưu đập .1 Chuẩn bị máy móc, thiết bị và nhân lực.2 Chuẩn bị nguyên vật liệu thi công.3 Quy trình trộn đất theo tỷ lệ hỗn hợp gia cố sử dụng phương pháp dây chuyền 101 4.4 Công nghệ thi công đắp áp trúc mái thương lưu đập .4 Kết luận chương 4 .104 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .105 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ. Bài báo khoa học. Hội nghị khoa học.

Đề tài khoa học .108 TÀI LIỆU THAM KHẢO .109 vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1. 1 Đập đất Tả Trạch - Thừa Thiên Huế. 2 Quan hệ giữa dung trọng khô và độ ẩm của đất. 3 Mái thượng lưu đập đất hồ Am Chúa, Khánh Hòa sau sự cố.

4 Tương quan giữa lực đầm nén, dung trọng khô và độ ẩm đất. 1 Bố trí vật liệu đất đắp trong thân đập. 2 Đường cong thành phần hạt. 3 Phân tố đơn vị của khoáng vật sét.

a) Khối bốn mặt; b) Khối tám mặt. 4 Phân tử nước bị phân cực trong điện trường. 5 Cấu trúc lớp lưới. 6 Cấu tạo lớp khuếch tán đôi quanh hạt sét.

1 Các đặc trưng thành phần hạt. 2 Các mẫu đất sau khi chế bị. 3 Máy cắt phẳng xác định lực dính C và góc ma sát trong . 4 Thí nghiệm tính nén lún của đất.

5 Thí nghiệm xác định các đặc trưng trương nở của đất. 6 Thí nghiệm xác định tính tan rã của đất. 7 Đường cong cấp phối của 3 mẫu đất nghiên cứu. 8 Ảnh hưởng của hàm lượng XM và 2% lượng vôi với hệ số thấm.

9 Ảnh hưởng của hàm lượng vôi và 2% lượng xi măng với hệ số thấm. 10 Ảnh hưởng của hàm lượng XM đến thời gian tan rã của đất. 11 Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên dung trong khô lớn nhất. 12 Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn đến độ ẩm tốt nhất.

13 Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên góc ma sát trong của đất. 14 Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên lực dính đơn vị. 15 Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên môđun biến dạng. 16 Ảnh hưởng của hàm lượng dăm sạn lên hệ số thấm.

1 Sơ đồ các lớp đất của đập đất Buôn Sa. 2 Mái hạ lưu đập có nhiều vết nứt và các lỗ rỗng (Ảnh chụp ngày 13/8/2015). 3 Kết quả tính thấm với đập hiện trạng. 4 Kết quả tính ổn định mái TL đập hiện trạng.

5 Kết quả tính ổn định mái hạ lưu đập hiện trạng. 6 Sơ đồ đắp áp trúc mái TL để nâng cấp chống thấm cho đập. 7 Sơ đồ mặt cắt tính toán. 8 Kết quả tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 4.

9 Kết quả tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 4. 10 Kết quả tính thấm với chiều rộng đỉnh đập B = 5. 11 Kết quả tính ổn định mái TL với chiều rộng đỉnh đập B = 4. 12 Kết quả tính ổn định mái TL với chiều rộng đỉnh đập B = 4.

13 Kết quả tính ổn định mái TL với chiều rộng đỉnh đập B = 5. 14 Kết quả tính ổn định mái hạ lưu với chiều rộng đỉnh đập B = 4. 15 Kết quả tính ổn định mái hạ lưu với chiều rộng đỉnh đập B=4. 16 Kết quả tính ổn định mái hạ lưu với chiều rộng đỉnh đập B=5.100 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.

1 Số lượng đập vật liệu tại chỗ ở các nước trên thế giới (H≥15m) .