Nghiên cứu sử dụng vật liệu tại chỗ để gia cố đập đất Buôn Sa

BÀI BÁO KHOA HỌC<br /> <br /> <br /> NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU TẠI CHỖ ĐỂ GIA CỐ<br /> ĐẬP ĐẤT BUÔN SA<br /> <br /> Mai Thị Hồng1, Phạm Huy Dũng2<br /> <br /> Tóm tắt: Nhiều đập đất, sau một thời gian dài làm việc, đã xảy ra sự cố hoặc đang có các nguy cơ<br /> gây mất an toàn như thân đập bị lún, nứt, sạt trượt, hoặc bị thấm mạnh. Do đó cần có biện pháp<br /> gia cố thân đập, nhằm đảm bảo sự an toàn của đập cũng như năng lực sử dụng nước của hồ chứa.<br /> Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm của mối quan hệ giữa hàm lượng hỗn hợp phụ<br /> gia xi măng, vôi, với vật liệu đắp đập đất tại chỗ nhằm tăng khả năng chống thấm cho hỗn hợp đất<br /> đắp. Kết quả nghiên cứu cho thấy, với hàm lượng vôi 3% kết hợp với 2% xi măng (theo khối lượng)<br /> có thể làm giảm đáng kể hệ số thấm của đất đắp đập. Ngoài ra, tác giả sử dụng phần mềm Geo<br /> Studio mô phỏng quá trình làm việc của đập đất Buôn Sa, Đăk Lăc, được gia cố với ứng dụng vật<br /> liệu tại chỗ, bằng phương pháp đắp áp trúc thượng lưu với các chiều dày lớp phủ thượng lưu thay<br /> đổi, để phân tích ổn định chống trượt và thấm của thân đập sau gia cố.<br /> Từ khóa: Vật liệu gia cố, Nâng cấp đập, Đập đất.<br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ* chứa luôn là vấn đề quan trọng, cấp thiết. Việc<br /> Số lượng hồ chứa ở Tây Nguyên được xây cải tạo, nâng cấp các công trình thủy lợi hiện<br /> dựng khá lớn, với 1193 hồ chứa (Đặng Hoàng có sử dụng vật liệu tại chỗ sẽ giảm chi phí, đẩy<br /> Thanh, 2015) chiếm 18% số lượng hồ đập nhanh tiến độ thi công và tiết kiệm được nguồn<br /> trong cả nước. Hồ chứa ở Tây Nguyên đa số vật liệu ngày càng khan hiếm. Tuy nhiên, do<br /> sử dụng công trình chắn nước là đập đất. Hầu đặc điểm cấu tạo địa chất nên đất ở khu vực<br /> hết các đập đất được xây dựng cách đây Tây Nguyên thường có tính chất cơ lý đặc biệt<br /> khoảng từ 30-40 năm, trong thời kỳ đất nước như co ngót, trương nở, tan rã hoặc tính thấm<br /> còn nhiều khó khăn cả về kinh tế lẫn khoa lớn (Nguyễn Trọng Tư, 2017). Hiện tại đập đất<br /> học, do đó sau một thời gian dài làm việc, khá Buôn Sa có hiện tượng thấm qua thân đập, mái<br /> nhiều đập đất đã bị sự cố hoặc đang có nguy hạ lưu xuất hiện nhiều các lỗ rỗng lớn. Bài viết<br /> cơ sự cố do bị suy thoái. Mặt khác, Tây trình bày kết quả nghiên cứu giải pháp nhằm<br /> Nguyên có khoảng gần 56 tỷ m3 nước đến mỗi gia cường vật liệu tại chỗ để nâng cấp hoặc sử<br /> năm, trong khi đó tổng nhu cầu dùng nước cho dụng làm đất đắp đập ở đập Buôn Sa, Tây<br /> toàn vùng vào khoảng 11 tỷ m3/năm 2015 và Nguyên. Trên sơ sở đó ứng dụng phần mềm<br /> sẽ tăng lên khoảng 12 tỷ m3/năm vào năm Geo Studio để mô phỏng quá trình làm việc<br /> 2030 (Viện Quy hoạch thủy lợi, 2014). Hiện của đập đất đã ứng dụng vật liệu mới trong<br /> tại nhu cầu dùng nước của Tây Nguyên, chỉ việc nâng cấp đập đất.<br /> chiếm 23% lượng nước có được hàng năm ở 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> khu vực này. Tuy vậy, tình trạng thiếu nước Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bằng<br /> vào mùa khô vẫn xảy ra gay gắt, mùa mưa lại các thí nghiệm trong phòng được tiến hành đối<br /> gây ra lũ lụt. với mỏ vật liệu đắp đập Buôn Sa ở Tây<br /> Do vậy, các biện pháp nâng cao hiệu quả Nguyên. Các chỉ tiêu cơ lý của đất như thành<br /> khai thác và sử dụng các công trình thủy lợi hồ phần hạt, độ ẩm, khối lượng riêng, giới hạn<br /> chảy, giới hạn dẻo, các đặc trưng đầm nén,<br /> 1<br /> Đại học Hồng Đức tính kháng cắt, tính nén lún, tính thấm và các<br /> 2<br /> Đại học Thủy lợi<br /> <br /> <br /> 24 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 63 (12/2018)<br /> tính chất đặc biệt như tính co ngót, trương nở Bảng 2. Các chỉ tiêu cơ lý của đất thí nghiệm<br /> và tan rã của đất được xác định trong nghiên<br /> Wo WL<br /> cứu. Từ đó đề xuất giải pháp gia cố đất để Gs Wp (%) IP<br /> (%) (%)<br /> nâng cấp đập đất Buôn Sa.<br /> 23,73 2,72 38,40 24,87 13,53<br /> 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU<br /> 3.1. Các chỉ tiêu cơ lý của đất Ghi chú: Wo:Độ ẩm; Gs: khối lượng riêng hạt;<br /> Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của đất WL: Giới hạn chảy; WP: Giới hạn dẻo; IP: chỉ số dẻo.<br /> được trình bày trong bảng 1, cho thấy đất thuộc<br /> loại đất chứa sạn sỏi (Tiêu chuẩn Việt Nam Các chỉ tiêu cơ học và các tính chất đặc biệt<br /> 8217, 2009). Kết quả phân tích hạt, lần lượt có của đất được thí nghiệm và trình bày trong Bảng 3<br /> các đường kính cỡ hạt như sau: D60 = 5,0 - 6,0 và Bảng 4, lưu ý rằng các mẫu được chế bị với độ<br /> mm; D30 = 0,03 - 0,06 mm; D10 = 0,004 - 0,005 chặt K = 0.95 tức là khối lượng riêng khô của mẫu<br /> mm. Hệ số đồng đều hạt là Cu = 1200 -1250 và chế bị được lấy bằng 95% khối lượng riêng khô<br /> lớn nhất và độ ẩm mẫu chế bị được lấy bằng độ<br /> hệ số cấp phối Cc = 0,1 - 0,15. Như vậy, đất có<br /> ẩm tối ưu (Nguyễn Văn Thơ, 2001). Sau đó các<br /> chất lượng cấp phối tương đối tốt do chỉ thỏa<br /> mẫu chế bị được dưỡng hộ trong bình hút ẩm 3<br /> mãn về hệ số đồng đều hạt nhưng chưa hoàn<br /> ngày, đem mẫu đó làm bão hòa bằng cách ngâm<br /> toàn thỏa mãn về hệ số cấp phối (Tiêu chuẩn<br /> trong hộp nén Oedometer với thời gian 3 ngày. Để<br /> Việt Nam 8217, 2009). Ngoài ra, theo bảng 2<br /> đảm bảo mẫu chế bị không bị trương nở thì trong<br /> cho thấy đất có tính dẻo trung bình và bụi bình<br /> quá trình bão hòa cần phải tác dụng áp lực nén<br /> thường (Tiêu chuẩn Việt Nam, 2009). Như vậy 10kPa lên bề mặt của mẫu thí nghiệm. Sau đó các<br /> đất đắp đập Buôn Sa thuộc loại đất cát pha chứa mẫu chế bị này được tiến hành các thí nghiệm xác<br /> sạn sỏi. định các chỉ tiêu cơ học bao gồm cắt trực tiếp, nén<br /> Bảng 1. Thành phần hạt của đất thí nghiệm (%) và thấm. Nhận thấy các yêu cầu về sức chịu tải,<br /> tính kháng cắt, biến dạng, co ngót, trương nở và<br /> Sạn sỏi Cát Bụi<br /> Sét tan rã đều đảm bảo, tuy nhiên do hàm lượng sạn<br /> (2- (0.05- (0.005-<br /> (