Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởngcủa hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực (08/03/2011)

PGS.TS NGuyễn Danh Oanh
KS. Đặng Xuân Hanh
Tính toán ổn định đập bê tông trọng lực được chia thành hai hướng chính. Hướng thứ nhất là tính toán theo hệ thống tiêu chuẩn Nga- Việt và hướng thứ hai theo tiêu chuẩn của Mỹ. Tuy vậy, tính toán ổn định có xét đến sự hình thành hố xói sau công trình tháo lũ còn ít được đề cập và chưa có hướng dẫn cụ thể nào. Bài viết này phân tích tổng quan các phương pháp nêu trên và ứng dụng tính  ổn định trượt phẳng và trượt sâu khi xem xét tới ảnh hưởng của việc hình thành hố xói sau công trình tháo lũ. Kết quả tính toán ổn định đập bê tông cho thấy hệ số ổn định của đập suy giảm khi hố xói bắt đầu phát triển vào chân đập, mức độ suy giảm hệ số ổn tùy thuộc vào sự phát triển ăn sâu của xói vào nền đập và có khả năng làm mất an toàn đập.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo thống kê của Hội đập cao thế giới (ICOLD), tính đến năm 2000, trên thế giới đã có khoảng 45.000 đập lớn phân bố ở 140 nước. Năm nước hàng đầu về xây dựng đập trên thế giới bao gồm Trung Quốc, Mỹ, Ấn Độ, Tây Ban Nha và Nhật Bản. Hiện nay đập bê tông trọng lực chiếm khoảng 12% trong tổng số các loại đập đã được xây dựng trên thế giới. Với đập cao trên 100m, đập bê tông trọng lực chiếm khoảng 30%. Trung Quốc hiện nay đang đứng đầu thế gới về số lượng đập được xây dựng.
Việt Nam có khoảng 10.000 đập lớn nhỏ các loại, trong đó có khoảng gần 500 đập lớn đứng hàng thứ 16 trong số các nước có nhiều đập cao trên thế giới. Trong số các đập có chiều cao nhỏ hơn 60m thì đập vật liệu địa phương chiếm tới hơn 80%, còn đối với đập có chiều cao lớn hơn 60m thì đập bê tông nói chung và đập bê tông trọng lực nói riêng lại chiếm một tỷ lệ đáng kể. Đầu mối các công trình Hòa Bình, Trị An, Hàm Thuận-Đa My, Tuyên Quang, Plêikrông, Sê San 3 và Sê San 4, Sơn La, Lai Châu, Thạch Nham, Tân Giang, Lòng Sông, Nước Trong… có các đập bê tông trọng lực lớn với khối lượng tới hàng triệu m3, chiều cao đập đến hàng trăm mét.
Tiêu năng phía hạ lưu công trình xả lũ thường dùng kiểu tiêu năng dòng phun hoặc chảy đáy. Têu năng đáy là đảm bảo tin tưởng hơn cả, nhưng giá thành cao. Tiêu năng- nối tiếp dòng phun có những ưu thế như kết cấu đơn giản, kinh tế hơn và phù hợp với các công trình cột nước cao trên nền đá. Tuy vậy, cần phải xem xét thận trọng và không phải ở công trình nào cũng áp dụng được. Hình thức nối tiếp tiêu năng của tràn xả lũ kiểu dòng phun ở Trung Quốc 85%, còn lại 15% dùng tiêu năng đáy; ở các nước khác 75% dùng kiểu dòng phun còn lại 25% dùng kiểu tiêu năng đáy hoặc mặt. Ở Việt Nam, đại đa số các công trình thuỷ điện loại lớn và vừa được ứng dụng tiêu năng kiểu dòng phun. Có thể thống kê được trên 40 công thức tính toán xói hiện hành, là khó khăn để lựa chọn các công thức thích hợp áp dụng cho mỗi một công trình cụ thể.
Đập bê tông trọng lực là đập có khối lượng bê tông lớn. Đập duy trì ổn định nhờ trọng lượng của khối bê tông này. Đập bê tông trọng lực có khả năng chống thấm và tính bền vững tốt, độ tin cậy khi phân tích tính toán kết cấu cao, có thể sử dụng tràn nước hoặc không tràn nước, độ an toàn xả lũ cao. Yêu cầu ổn định đối với đập bê tông trọng lực là dưới tác động của các tổ hợp tải trọng, đập bê tông trọng lực phải thỏa mãn các điều kiện an toàn chống trượt, chống lật và an toàn về cường độ nền. Các tính toán để kiểm tra an toàn về lật được thực hiện đối với các mặt tiếp xúc giữa đập và nền hoặc đối mặt phẳng dưới đáy đập. An toàn về trượt được phân tích ở mặt tiếp xúc giữa đập và nền hoặc mặt phẳng gãy có thể hình thành trong nền móng. Ứng suất phát sinh ở đập và nền không vượt quá ứng suất giới hạn thiết kế của vật liệu làm đập hoặc đá nền.
Nếu như sự phát triển của hố xói không lấn sâu vào nền đập vượt qua điểm mép ngoài hạ lưu đập, thì có thể thấy hố xói ít ảnh hưởng đến ổn định lật hay ổn định trươt phẳng nằm ngang hoặc nghiêng ngược ở mặt tiếp xúc đập nền. Khi xói vượt quá điểm chân đập hạ lưu, sự mất ổn định lật và trượt của đập có nguy cơ sảy ra. Kết quả nghiên cứu dưới đây đã đề nghị công thức dự báo kích thước, xác định hình dạng hố xói ở hạ lưu công trình tháo lũ và tính toán định lượng các ảnh hưởng của chúng tới ổn định đập.

Tải bài đầy đủ.

Chia sẻ Share Facebook In ấn Gửi Bình luận
Họ tên của bạn
Địa chỉ Email  
Tiêu đề
Nội dung
Mã xác nhận
Gửi Bình luận
Các Tin khác
  • Lễ Khánh Thành Trung Tâm Thí Nghiệm Trọng ĐIểm HVLab

  • Năng lượng xanh

  • Năng lượng tái tạo

  • Trạm và đường dây