Luận án: Nghiên cứu ổn định đập bê tông trọng lực khi nước tràn đỉnh

BỘ GIÁO DỤC VA ĐẢO TAO BỘ NÔNG NGHIIỆP VÀ PTNT ‘TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI NGUYÊN VĂN HINH Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Mãsố: 605840 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Văn Mạo Hà Nội - 2012 1.1 Tình hình xây dựng đập bê tông trên thé giới Đập trong lực đầu tiên trên thể giới là đập Jawa được xây dựng ti Jordan khoảng 3000 năm trước Công nguyên. Đập Jawa có chiễu cao 4.5m, dài 50m tạo thành hỗ chứa cung cắp nước cho khoảng 2000 người. Đến năm 54-64 trước Công nguyên, ở Subiaco nước Ý, người ta di xây một con đập cao 50m, rộng 13. Đây là đập trọng lực cao nhất được xây đăng vào thời La Mã và tổ tại đến năm 1305 “Tới năm 284 sau Công nguyên, đã có rit nhiều đập được xây dựng, người La Mã đã xây đập và tạo ra một hồ chứa lớn nhất thời đó tại Homs Syria.

Đập này có chiểu cao 7m, rộng 14m, dài 000m và tạo thành hé chứa với dung tích 90 triệu m3.1 Đập Cornavol do người La Mã xây dựng cách đây hơn 2000 năm, Dap bê tông trong lực được áp dụng rộng rãi từ những năm 30 của thé kỳ 20, nhiều đập cao đã được xây dựng với những mục dich như cấp nước, phát điện,. và vẫn nh xây dựng các đập lớn. Đập Chambon được xây dựng từ năm 1929-1934 t song Romanche miễn tây nam nước Pháp có chiều cao 136,7m là đập bê tông trọng lực cao nhất châu Âu. Đập có chiều rộng đình là Sm, chiéu rộng chân đập là 70m tạo nên một hd chứa với dung tích 51 triệu m3, Hinh 1.2 Đập Chambon tại Pháp Đập bê tông trọng lực cao nhất hiện nay là đặp Grand Dixence được khởi công năm 1951 và hoàn thành năm 1962 tại Swiss Apls với chiều cao 285m.

Thời kỳ những năm 1950 đến 1982 số lượng dập lớn tăng nhanh với khoảng 5000 dip lớn được xây mg trên toàn th giới tập trun chủ yếu ở khu vực Bắc Mỹ và châu Âu Hinh 1.3 Đập Grande Dixence, Thụy Sỹ - Đập bêtông cao nhất thé giới 285m ‘Theo thống kê của hội đập lớn thể gidi (ICOLD), tinh đến năm 201 1 trên thể giới có khoảng 52.000 đập lớn phân bố trên 140 nude, Năm nước đứng đầu thể giới về xây dựng dip là Trung Quốc, Mỹ, An Độ, Tây Ban Nha và Nhật Bản. Số lượng đập của các nước này chiếm 80% tổng số đập lớn trên thể giới. Chỉ riêng Trung Quốc trong thể kỷ 20 đã Jy dựng khoảng 22.000 đập lớn, tập trung vào khoảng, thời gian sau năm 1949, các nước khác là Mỹ, An Dộ, Nhật Bản và Tây Ban Nha Hiện nay đập bê tông trong lực chiếm khoáng 12% tổng số đập được xây dạng trên Ú ‘Véi đập cao trên 100m thi đập bê tông trọng lực chiếm khoảng 30%. Theo thống kê đến năm 1999 đã có 17.526 đập cao trong khoảng từ 15-30m, 4.578 dip cao trên 30m, 32 đập cao 100m, Do sé đập cao cảng ngày cảng hiền nên vật liệu bê tông trở nên phổ biến.

Nhu đặp Tam Hiệp trên sông Dương Tử có thể tích sẵn 28 triệu mồ bể tông, hỗ chứa có dung tích 39,3 tỷ mS nước, tràn xã lồ với lưu lượng 124.300m3/s và nhà máy thu điện có công suất 18,2GW lớn nhất thể giới Đâu thể kỷ 19, hàng loạt đập lớn được xây dựng như đập vòm Xiluodu cao 273m, đập trọng lực Xiangjiaba cao 191m trên sông Jinghai, đập vom Jinping cao 305m trên sông Yalong, đập CFR Hongjadu cao 178m trên sông Wu, đập vòm Xiaowan trên sông lanciang, đập Longtan cao 216m trên sông Hongshui, Dip là một công tình quan trong mang lạ lợi ích da ngành như: cấp nước, hạn chế lũ lụt thủy điện, du lich. Vi xây đập đã và đang được xây dựng ngày cing nhiễu trên thé giới. Đập có dang một kết edu chịu cột nước cao nên cần có cầu tạo phù hợp cả về chịu lực và chống thắm, ngoài ra nó còn chịu tác động tương tác giữa đập và nền rất phức tạp. Chiểu cao đập càng lớn thi lợi ích của đập càng được thể hiện rõ rằng, nhưng yêu lý thuyết, công cụ tính toán phải đáp ứng kịp thời để đảm bảo sự an toàn của đập và theo đó là công nghệ thi côi ng nghị liệu mới.2 Tình hình xây dựng đập bê tông tại Việt Nam.

Việt Nam hiện có khoảng 10.000 đập lớn nhỏ các loại, trong đó có khoảng gần 500 đập lớn (đứng hàng thứ 16 tong số các nước có nhiều đập cao trên thé siới). Các đập được xây dụng ở Việt Nam chủ yếu là đập vật liệu địa phương, đập bê tông chiếm tỷ lệ nhỏ. Trước những năm 1930, ở Việt Nam vẫn chưa xuất hiện các đạp bê tông wong lực lớn. Chủ yếu vẫn là các đập có chiều cao thấp (5-10m) với kết cầu đơn giản.

giải đoạn từ 1930-1945, một số đập bêtông trong lực được xây dựng như đập Đô Lương ở Nghệ An, đập Đáy ở Hà Tay. do các ky sự người Pháp thực hiện “Từ năm 1945 đến 1975, do đắt nước bị chiến tranh nên việc đầu tr xây dựng ‘cae công trình thuỷ lợi bị hạn chế. Thời kỳ này cũng xuất hiện những tiêu chuẩn về thiết kế và thì công công tình thuỷ lợi, một số dip trần thấp cũng xuất hiện trong thời kỳ này như: đập tran thuỷ điện Thác Bà, đập tran thuỷ điện Cắm Sơn, Da Nhim, ‘Tir năm 1975 tới nay, những nghiên cứu thiết kế và công nghệ thi công dip bê tông trên thể giới đã hoàn chính cùng với sự giao lưu trao đổi khoa học kỹ thuật nên việc thiết kế i thi công đập bê ông trong lực rở nên dễ đàng. Đập bê tông với ‘quy mô lớn và hình thức phong phú xuất hiện ngày càng nhiều như: đập thuỷ điện Hoà Bình, Trị An, Tuyên Quang, Pleikrong, Sésan 3, Sésan 4, Thạch Nham,.

các kỹ sư trong nước tham gia thiết kế va thi công. “Thống kế cho thiy trong số các đập có chiều cao nhỏ hơn 60m thi dip vật Hiệu địa phương chiếm tới 80% còn với các đập có chiều cao lớn hơn Om thì đập bêtông chiếm một tỷ lệ lớn, hình thức đập và công trình tháo lũ ‘ing ngày cảng da dang, phù hợp hơn với đặc điểm riêng của từng công trình. Nước ta hiện nay đã có nhiễu đập cao, trong đó đập bê tông cũng chiếm tỷ lệ không nhỏ, kèm theo đó là yêu cầu về ky thuật thiết kế, xây dựng phải được nâng. ‘cao, song song với nó là việc lập, sử dụng các quy tình vận hành, quản lý, khai thác sông tình hỗ đập sao cho hiệu quả và đảm bảo an toàn.

Việc xem xét tắt cả các trường hợp làm việc của đập có th nay ra nhất là khi có các sự cổ bắt thường như. động đất, sat lở bở, là đột ngột, hong cửa van. là rất cẩn thiết, sử dụng các phương pháp đã biết để mô tà lính xác hơn sự làm việc thực t của đập, dim bio an toàn cho đập. Đặc điểm làm việc của đập bê tông trọng lự = Đập bê tông trọng lực là loại đập có khối lượng bê tông lớn.

Đập duy tr bn dịnh nhữ trọng lượng và độ bên chủ yu theo khả năng chịu nền cũa be mg - So với đập vật liệu địa phương, đập bê tông trọng lực có cùng chiều cao yêu cầu chất lượng nén cao hơn. Dap bê tông trọng lực có thể xây dung trên nén đá, đập không cao có thể xây dựng trên nén không phải là đả. - Ưu điểm nỗi bật khi sử dụng đập bê tông trọng lực là kết cấu và phương pháp thi công đơn giản, có thể thi công bing công nghệ bê tổng ướt hoặc bê tông đầm nén (bê tông đầm lan. - Đập bê tông trọng lực có khả năng chống thắm và tính bn vững tối.

Đập gồm hai loại chính: đập bêtông trong lực tràn nước và đập bêtông trọng lực không.1 Đập bê tổng trọng lực tràn mands = Đập bê ting tong lự tràn nước có cấu tạo đặc iệt đễ cho phép nước un qua mặt đập với lưu be lớn mà kh tụ ảnh hưởng đến an toàn của đập cũng như hạ lưu. ~ Phin mặt đập thường có dạng đường cong thuận để lưu lượng trin qua đập là lớn nhất (dang Oficrop), trên bỀ mặt của tần dong chây có lơ tốc rất lớn nên dễ nay rà hiện tượng khí thực. Vì vậy mặt trăn thường dùng loại vt liệu có khả năng chống xối cao, kết hợp bổ tí các hệ thống nhằm giảm hiệ tượng khí thực - Nổi tiếp sau phần trần là hệ thông tiêu năng hạ lưu, có thể sử dụng hình thức tiêu năng mặt, đây như đào bổ, xây tường, hoặc tiêu năng do ma sắt giữa dang nước với không khí như tiêu năng phóng xa. Mục dich là iêu hao nguồn năng lượng thừa của dòng nước để đảm bảo không gây xói lở hạ lưu công trình 1.2 Đập bê ting trọng lực không tràn nước ~ Đập bê tông trọng lực không trần có nhiệm vụ giữ nguồn nước phía trước đập, tạo thành hỗ chứa phía thượng lưu = Cao trình định của đập bê tông trọng lực không tràn chính là cao tình của đập.

Cao trình này được tính toán sao cho đảm bảo với tần suất thiết kế và kiểm tra, đinh đập luôn cao hơn mực nước trong hồ ~ Vi đập bêtông trọng lực không tràn nước có nhiệm vụ chắn lại lượng nước phía thượng lưu và không cho phếp nước tri qua nên phải đảm bảo chống thắm tt, mặt hạ lim đập không có nước tran nên vật liệu không cần có khả năng chốn xâm thực, chống ói tốt. Hình dạng đập cũng chỉ đảm bảo yêu cầu về én định chống trượt, lật chit không cẩn phải tháo được lưu lượng lớn như đập bêtông trọng lực tràn nước. - Phía hạ lưu đập bêtông trong lực khôi h in nước không cn bộ phận tỉ năng. Nhận xéc đập bêtông trọng lực trần nước và đập bê tông trọng lực không tràn có nhiệm vụ khác nhau nên yêu cầu vé kích thước, cấu tạ liệu và các bộ phận di kèm cũng khác nhau.

Đập bê tổng tràn nước được thiết kế đễ ôn định cả khi không cổ nước trần qua và cổ nước trần qua nhưng đập bê tông không trần thì mới chi xét đến khả năng chịu tải khi không có nước trần qua. Do ảnh hưởng sấu của biến đổi khí hậu, trong mộtsố năm gin đây, qui luật của tự nhiên cónhiều thay đổi. “Thiên tai bất thường xảy ra ở nhiều nơi. Hi tượng đập phải làm việc vượt qua chỉ tiêu thiết kể ( như đập Hỗ Hô - Hà Tĩnh bị tràn nước).

Hiện tượng trin nước qua đập bétOng không tàn ảnh hưởng đến ôn định đập như thể nào?