Lời giới thiệu

3

Mục lục

5

A. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TRONG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

13

Chương 1.  PHÂN LOẠI, PHÂN CẤP VÀ CÁC GIAI ĐOẠN HÌNH THÀNH CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

17

1.1. Phân loại và phân cấp công trình thủy lợi

17

1.1.1. Phân loại công trình thủy lợi

17

1.1.2. Phân cấp công trình thủy lợi (gọi tắt là công trình thủy: CTT)

18

1.1.3. Tiêu chuẩn thiết kế

22

1.2. Giai đoạn hình thành và khai thác công trình thủy lợi

27

    1.2.1. Giai đoạn quy hoạch xác định hệ thống các CTT

27

1.2.2. Giai đoạn lập dự án CTT

28

1.2.3. Giai đoạn thực hiện dự án xây dựng CTT

30

1.2.4. Giai đoạn quản lý vận hành và bảo trì CTT

32

Chương 2.  CHỌN TUYẾN VÀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH

34

2.1. Tuyến công trình đầu mối thủy lợi

34

2.1.1. Các khái niệm về tuyến

34

2.1.2. Tuyến ở mỗi loại bố trí công trình

35

2.1.3. Tuyến đập

37

2.1.4. Tuyến công trình xả lũ

40

2.1.5. Tuyến năng lượng

42

2.1.6. Tuyến công trình ngăn mặn

43

2.1.7. Một số vấn đề chung về chọn tuyến

45

2.2. Bố trí tổng thể công trình đầu mối

46

    2.2.1. Những nguyên tắc chung

46

    2.2.2. Bố trí công trình không có đập ngăn sông

48

    2.2.3. Bố trí công trình với cột nước thấp

48

    2.2.4. Bố trí công trình với cột nước trung bình

49

    2.2.5. Bố trí công trình với cột nước cao

51

    2.2.6. Một số nhận xét chung

51

2.3. Đặc trưng cơ bản một số công trình thủy lợi ở Việt Nam

54

    2.3.1. Các công trình thủy điện

54

2.3.2. Các công trình thủy lợi đầu mối

63

2.3.3. Các công trình ngăn mặn

72

2.4. Một số mặt bằng bố trí công trình

73

Chương 3. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG

95

3.1. Tổng quát về tải trọng, tác động và những tổ hợp của chúng

95

3.2. Trọng lư­ợng bản thân của công trình

97

3.3. Áp lực thủy tĩnh và thủy động

98

3.4. Lực tác dụng của dòng thấm lên đập bê tông và bê tông cốt thép

99

3.5. Tác dụng của sóng (do gió)

102

3.5.1. Các thông số tính toán của sóng ở vùng mặt nước thông thoáng

102

3.5.2. Tải trọng của sóng đứng lên công trình có mặt chịu áp thẳng đứng

111

3.5.3. Độ cao sóng leo

113

3.5.4. Độ dềnh do gió

114

3.6. Áp lực bùn cát

115

3.7. Tải trọng động đất

115

3.7.1. Đánh giá cấp động đất ở địa điểm xây dựng công trình thủy

115

3.7.2. Xác định tải trọng động đất

117

Chương 4. TÍNH TOÁN THẤM QUA NỀN VÀ VÒNG QUANH CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

125

4.1. Tổng quát

125

4.1.1. Nhiệm vụ tính toán thấm và các bài toán thấm

125

4.1.2. Lý thuyết cơ bản về thấm

126

4.2. Tính toán thấm có áp ở nền công trình thủy bằng phương pháp cơ học chất lỏng

128

    4.2.1. Đáy CTT có một bản cừ không thấm trên nền thấm nước chiều dày vô hạn 
              (hình 4.1 a)

128

    4.2.2. Đáy CTT có một bản cừ trên nền thấm nước có chiều dày hữu hạn (hình 4.1 b)

129

    4.2.3. Công trình có bản đáy phẳng không có bản cừ trên nền thấm nước chiều
              dày vô hạn (hình 4.2 a)

130

    4.2.4. Bản móng phẳng trên nền thấm nước chiều dày hữu hạn (hình 4.2 b)

131

    4.2.5. Bản móng phẳng đặt chìm vào nền thấm nước có chiều dày vô hạn (hình 4.5)

133

4.2.6. Bản móng phẳng có một bản cừ không thấm trên nền thấm nước chiều dày hữu hạn (hình 4.6)

134

4.2.7. Bản móng phẳng có vật thoát nước nửa hình tròn trên nền thấm nước chiều dày vô hạn (hình 4.7)

135

4.2.8. Bản móng phẳng có vật thoát nước phẳng trên nền thấm nước chiều dày vô hạn (hình 4.8)

136

4.3. Tính toán thấm có áp dưới nền công trình thủy theo phương pháp phân đoạn

136

4.3.1. Bản móng có các bản cừ không thấm trên nền thấm nước chiều dày hữu hạn (hình 4.9)

137

4.3.2. Bản móng có các bản cừ thấm nước trên nền thấm nước chiều dày hữu hạn (tính toán theo V.P. Nedriga)

139

4.4. Sử dụng lưới thấm để tính toán thấm có áp dưới nền công trình thủy

141

4.4.1. Vẽ lưới thấm bằng phương pháp đồ giải

141

4.4.2. Tính toán các thông số của dòng thấm theo lưới thủy động lực

143

4.5. Tính thấm có áp dưới nền công trình thủy theo phương pháp hệ số cản của Tsugaép R.R.

144

4.6. Thấm bán áp dưới công trình thủy

146

4.6.1. Bản móng phẳng khi không có tầng lót không thấm (hình 4-19, a)

147

4.6.2. Bản móng phẳng khi có tầng lót không thấm (hình 4-19, b)

148

4.6.3. Bản móng phẳng có bản cừ và tầng lót không thấm (hình 4-19, c)

148

4.6.4. Bản móng phẳng có bản cừ, có vật thoát nước sau bản cừ trên nền thấm có
           tầng lót không thấm (hình 4-19, d)

148

4.7. Thấm không áp vòng quanh khu vực nối tiếp giữa công trình thủy với bờ có xét
        đến ảnh hưởng dòng nước ngầm ở bờ

149

4.7.1. Sơ đồ tính toán thấm theo V.P. Nedriga (hình 4-20)

149

4.7.2. Màn chống thấm dạng tường đơn không thấm nước (hình 4-21)

150

4.7.3. Tường biên có một màn chống thấm đặt ở vị trí bất kỳ (hình 4-22)

152

4.7.4. Trụ biên có một màn ngăn nước ở phía thượng lưu khi đường mép nước ở
           hồ chứa có dạng gãy khúc (hình 4-27)

157

4.8. Thấm không áp vòng quanh vùng nối tiếp đập bê tông với đập đất trên tầng lót
        không thấm (Tính toán theo V.P. Nedriga)

160

4.8.1. Phương pháp tính

160

4.8.2. Phân đoạn loại I (hình 4-31)

160

4.8.3. Phân đoạn loại II, III và IV

161

4.8.4. Phân đoạn loại V

163

4.8.5. Phân đoạn loại VI (hình 4-33)

164

4.8.6. Chiều sâu dòng thấm trên các biên giữa các phân đoạn kề nhau

164

4.8.7. Tường biên nối tiếp có một màn chắn không thấm

166

Chương 5.  MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU TRONG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH
                    THỦY LỢI

169

5.1. Khái niệm chung

169

5.2. Phương pháp ứng suất cho phép

170

5.3. Phương pháp hệ số an toàn

170

5.4. Tính toán công trình theo trạng thái giới hạn

170

5.4.1. Tải trọng tính toán

171

5.4.2. Tính sức chịu tải của vật liệu

171

5.5. Tính toán công trình theo lý thuyết độ tin cậy

172

5.5.1. Cơ sở đánh giá độ tin cậy của công trình

172

5.5.2. Bài toán tính độ bền của kết cấu bê tông

174

5.5.3. Bài toán về ổn định đập bê tông trọng lực và tường chắn đất

175

5.5.4. Bài toán về khả năng tháo nước

176

5.5.5. Bài toán về tuổi thọ công trình

177

5.6. Quan hệ giữa tần suất đảm bảo với hệ số dự trữ

177

B - ĐẬP ĐẤT ĐÁ

179

Chương 1. ĐẬP ĐẤT

181

1.1. Tổng quát và phân loại đập đất

181

    1.1.1. Tổng quát về đập đất

181

    1.1.2. Phân loại đập đất

182

1.2. Vật liệu để xây dựng đập

185

1.2.1. Tổng quát

185

1.2.2. Tính chất cơ lí của đất

187

1.2.3. Tính thấm nước của đất

191

1.2.4. Tính biến dạng của đất

192

1.2.5. Cường độ của đất

194

1.2.6. Yêu cầu đối với nền đập đất

197

1.3. Cấu tạo mặt cắt ngang của đập đất

198

1.3.1. Đỉnh đập

198

1.3.2. Mái dốc của đập đất

200

1.3.3. Cơ đập

200

1.4. Gia cố mái dốc của đập đất

201

1.4.1. Gia cố mái dốc thượng lưu

201

1.4.2. Gia cố mái dốc hạ lưu

201

1.5. Vật chống thấm (VCT)

202

1.5.1. Nhiệm vụ của vật chống thấm

202

1.5.2. Vật chống thấm (VCT) bằng đất

203

1.5.3. Vật chống thấm (VCT) không phải là đất

204

1.6. Vật thoát nước (VTN)

205

1.6.1. Tổng quát

205

1.6.2. Cấu tạo và bố trí VTN

206

1.7. Nối tiếp đập đất với nền, bờ và với công trình bê tông

210

1.7.1. Nối tiếp đập với nền và bờ

210

1.7.2. Kết cấu nối tiếp

211

1.8. Đặc điểm cấu tạo và thi công đập đất

212

1.8.1. Đập đất đắp khô

212

1.8.2. Đập đất đắp trong nước

215

1.8.3. Đập đất bồi

217

Chương 2.  ĐẬP HỖN HỢP ĐẤT ĐÁ, ĐẬP ĐÁ ĐỔ, ĐẬP ĐÁ XÂY

230

2.1. Tổng quát và phân loại

230

2.1.1. Tổng quát về đập đá đổ

230

2.1.2. Phân loại đập đá đổ

232

2.2. Vật liệu để xây dựng đập đá đổ

233

2.2.1. Tổng quát

233

2.2.2. Tính chất vật liệu đá

234

2.3. Lựa chọn loại đập

238

2.4. Mặt cắt ngang của đập đá đổ

239

2.4.1. Đỉnh đập

239

2.4.2. Mái dốc của đập đá đổ

240

2.5. Kết cấu chống thấm trong đập đá đổ

241

2.5.1. Tổng quát

241

2.5.2. Vật chống thấm bằng đất

241

2.5.3. Vật chống thấm không phải là đất

246

2.6. Đập đá đổ tường trọng lực

252

2.7. Biện pháp và kết cấu chống thấm ở nền đập đá đổ

253

2.7.1. Đá gốc lộ ra bề mặt đất hoặc bị che phủ một lớp trầm tích có độ dày nhỏ

253

2.7.2. Nền đá gốc nằm cách mặt đất một độ sâu khá lớn nhưng vẫn có thể với tới được

256

2.7.3. Đá gốc nằm ở độ sâu không có khả năng với tới về thực tế

256

2.8. Biện pháp tháo lũ thi công qua đập đá đổ đang xây dựng

257

2.8.1. Tháo lũ thi công theo sơ đồ dốc nước

258

2.8.2. Tháo lũ thi công theo sơ đồ đập tràn ngưỡng rộng

259

2.8.3. Tháo lũ bằng phương pháp thấm nước qua đá đổ

262

2.9. Đập đất đá thấm nước và tràn nước

265

2.9.1. Khả năng thấm nước qua đập đá đổ

265

2.9.2. Đập đá đổ có bề mặt gia cố để tràn nước

266

2.10. Đập đất đá xây dựng bằng nổ mìn định hướng

267

2.10.1 Điều kiện xây dựng

267

2.10.2. Loại đập thi công bằng nổ mìn định hướng

268

2.10.3. Tính chất cơ lí của đất trong đập đá đổ thi công bằng nổ mìn định hướng

269

2.10.4. Tính toán các thông số chính trong nổ mìn

269

2.11. Đập đá xây

273

2.11.1. Phân loại đập đá xây

273

2.11.2. Ưu nhược điểm của đập đá xây

274

Chương 3. KẾT CẤU GIA CỐ MÁI DỐC ĐẬP ĐẤT ĐÁ

278

3.1. Tổng quát

278

3.2. Thiết kế tầng đệm dưới kết cấu gia cố

280

3.2.1. Tổng quát

280

3.2.2. Tầng đệm dưới kết cấu gia cố bằng lớp che phủ liên tục

281

3.2.3. Tầng đệm dưới gia cố bằng tấm bê tông có khe nối hở

281

3.2.4. Chiều dày của các lớp đệm dưới gia cố bằng bê tông cốt thép

284

3.2.5. Tầng đệm dưới gia cố bằng đá

284

3.3. Thiết kế gia cố bằng đá

288

3.3.1. Tổng quát

288

3.3.2. Tính gia cố bằng đá đổ

289

3.3.3. Gia cố bằng đá xếp

293

3.4. Thiết kế gia cố bằng lớp phủ bê tông cốt thép đổ liền khối hoặc đổ theo tấm lớn
        sau đó lấp kín các khe nối bằng bê tông

295

3.4.1. Tính toán ổn định chung của lớp gia cố

295

3.4.2. Tính độ bền và biến dạng của lớp gia cố bê tông cốt thép

296

3.4.3. Cấu tạo của lớp gia cố bê tông cốt thép đổ liền khối

299

3.5. Thiết kế gia cố hở bằng tấm bê tông cốt thép lắp ghép

300

3.5.1. Tính ổn định và cường độ của tấm gia cố

300

3.5.2. Cấu tạo của gia cố hở

301

3.6. Một số loại gia cố khác

303

3.6.1. Gia cố bằng bê tông atphan

303

3.6.2. Gia cố bằng vữa cát nhựa đường liên kết với đá

304

3.6.3. Gia cố mái dốc bằng đất xi măng

305

3.6.4. Gia cố mái dốc bằng dầm gỗ

305

3.6.5. Sử dụng mái dốc thoải không có gia cố

305

3.7. Thiết kế gia cố nhẹ

306

Chương 4.  THẤM QUA ĐẬP ĐẤT ĐÁ

307

4.1. Tổng quát

307

4.2. Những bài toán thấm ổn định đặc tr­ưng trong đập đất

314

    4.2.1. Thấm qua đập đất đồng chất trên nền không thấm, không có vật thoát nước

314

    4.2.2. Thấm qua đập đất đồng chất trên nền không thấm, hạ lưu đập có vật thoát nước

318

4.2.3. Thấm qua đập không đồng chất trên nền không thấm

322

4.2.4. Thấm qua đập trên nền thấm nước chiều dày có hạn

331

4.2.5. Thấm qua đập đất có vật chống thấm (VCT) trên nền thấm nước chiều dày có hạn

340

4.3. Thấm không ổn định trong đập đất

346

4.4. Ổn định thấm của đất

350

4.4.1. Tổng quát

350

4.4.2. Ổn định thấm của đất rời

353

4.4.3. Ổn định thấm của đất dính (đất sét)

357

Chương 5. ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA ĐẬP ĐẤT ĐÁ

363

5.1. Ổn định của mái dốc đập

363

5.1.1. Tổng quát

363

5.1.2. Tính ổn định mái dốc theo mặt trượt hình trụ tròn

365

5.1.3. Tính ổn định mái dốc theo mặt trượt phẳng hoặc theo mặt trượt gồm một
           số mặt phẳng

374

5.1.4. Tính ổn định mái dốc theo mặt trượt hỗn hợp

375

5.1.5. Tính ổn định mái dốc đập theo trạng thái ứng suất biến dạng

375

5.1.6. Tính ổn định tường nghiêng và lớp bảo vệ

376

5.1.7. Tính ổn định mái dốc hạ lưu theo điều kiện sạt lở do dòng thấm gây ra

378

5.1.8. Đặc điểm tính toán ổn định mái dốc đập đất đá và đập đá đổ

379

5.2. Tính toán áp lực kẽ rỗng

380

5.2.1.Tổng quát

380

5.2.2. Tính áp lực kẽ rỗng theo phương pháp đường cong nén

381

5.2.3. Tính áp lực kẽ rỗng theo lý thuyết thấm cố kết

382

5.3. Tính toán lún ở đập đất đá

385

5.3.1. Tổng quát

385

5.3.2. Tính toán lún của đập hoặc các bộ phận đập cấu tạo bằng đất sét

386

5.3.3. Tính toán lún đối với các bộ phận cấu tạo bằng đất hạt lớn trong đập đất đá
          và đập đá đổ

387

5.4. Tính toán trạng thái ứng suất - biến dạng của đập đất đá

391

5.5. Tính ổn định đập đất đá có kể đến lực động đất

391

5.5.1. Tổng quát

391

5.5.2. Tác động của môi trường nước đối với ổn định công trình khi có động đất

396

Phụ lục.  TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TRƯỢT SÂU CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT BẰNG PHẦN MỀM SLOPE/W

399

1. Giới thiệu phần mềm Slope/w

399

2. Xây dựng ví dụ mẫu cho phần mềm Slope/w

401

3. Ứng dụng phần mềm Slope/w tính toán ổn định trượt sâu công trình trong điều 
    kiện Việt Nam

407

Tài liệu tham khảo

411