Tài liệu Bài giảng thiết kế đập 1 - Thầy Nguyễn Cảnh Thái

1 PhÇn I: Tæng quan vÒ ®Ëp vËt liÖu ®Þa ph¬ng 1.1. LÞch sö ph¸t triÓn §Ëp ®Êt ®îc x©y dùng tõ thêi s¬ khai cña v¨n minh loµi ngêi ®Ó tr÷ níc cho trång trät. Mét sè ®Ëp ®îc x©y dùng thêi cæ xa ®· kh¸ lín. Mét ®Ëp ®Êt ®îc x©y dùng ë Ceylou (Xrilanca) vµo n¨m 504 tríc c«ng nguyªn dµi 17 km cao 21.5 m cã khèi lîng ®Êt ®¾p 13.000.000 m3. Cho ®Õn nay ®Ëp ®Êt vÉn lµ lo¹i ®Ëp ®îc x©y dùng phæ biÕn nhÊt chñ yÕu do viÖc x©y dùng ®Ëp sö dông vËt liÖu tù nhiªn kh«ng cÇn ph¶i xö lý nhiÒu. Tríc n¨m 1930 thiÕt kÕ ®Ëp ®Êt chñ yÕu dùa vµo kinh nghiÖm v× vËy cã rÊt nhiÒu sù cè ®· x¶y ra. C¸c sù cè lµm cho con ngêi nhËn thøc ®îc lµ viÖc x©y dùng ®Ëp theo kinh nghiÖm cÇn ph¶i ®îc thay thÕ bëi ph¬ng ph¸p kü thuËt cã tÝnh logic c¶ trong thiÕt kÕ vµ thi c«ng ®Ëp ®Êt. Sau n¨m 1930, cïng víi sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña lÜnh vùc c¬ häc ®Êt ®¸ dÉn ®Õn sù thay ®æi lín trong sù ph¸t triÓn vµ hoµn thiÖn c¸c ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n thiÕt kÕ ®Ëp ®Êt c¸c bíc thiÕt kÕ bao gåm: - Nghiªn cøu mét c¸ch kü lìng ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt nÒn mãng vµ vËt liÖu tríc khi x©y dùng. - ¸p dông c¸c kü thuËt tÝnh to¸n trong thiÕt kÕ. - LËp kÕ ho¹ch chi tiÕt vµ kiÓm so¸t chÆt chÏ chÊt lîng thi c«ng. - Bè trÝ vµ thiÕt kÕ hÖ thèng quan tr¾c Sù xuyªn suèt c¸c qu¸ tr×nh quy ho¹ch thiÕt kÕ, x©y dùng, vËn hµnh vµ qu¸ tr×nh b¶o dìng thÓ hiÖn viÖc thiÕt kÕ chØ ®îc coi lµ kÕt thóc khi ®Ëp lµm viÖc ®óng theo môc ®Ých thiÕt kÕ vµ an toµn sau nhiÒu n¨m ho¹t ®éng. HiÖn nay ®· cã nh÷ng ®Ëp ®Êt cao tíi 300m ®îc x©y dùng vµ rÊt nhiÒu ®Ëp ®Êt ®îc x©y dùng trong vßng 60 n¨m qua vµ lµm viÖc an toµn. C¸c h háng phÇn lín x¶y ra ë c¸c ®Ëp nhá, mét sè do sai sãt trong thiÕt kÕ, rÊt nhiÒu trêng hîp h háng do thi c«ng kÐm chÊt lîng. ViÖc sö dông mét khèi lîng lín vËt liÖu tù nhiªn s½n cã t¹i khu vùc x©y dùng c«ng tr×nh lµ yÕu tè kinh tÕ thuËn lîi cña ®Ëp ®Êt. Ngoµi ra yªu cÇu vÒ ®Þa h×nh, ®Þa chÊt thÊp h¬n so víi c¸c lo¹i ®Ëp kh¸c. Trong t¬ng lai ®Ëp ®Êt sÏ tiÕp tôc chiÕm u thÕ so víi c¸c lo¹i ®Ëp kh¸c khi x©y dùng hå chøa níc v× c¸c vÞ trÝ thuËn lîi ®Ó x©y dùng c¸c lo¹i ®Ëp kh¸c gi¶m dÇn. §Ëp ®Êt cÇn cã c¸c c«ng tr×nh phô trî nh c«ng tr×nh th¸o lò, c«ng tr×nh lÊy níc. Nhîc ®iÓm chñ yÕu cña ®Ëp ®Êt lµ nã sÏ bÞ h háng, thËm chÝ bÞ ph¸ huû do t¸c ®éng g©y xãi mßn cña dßng níc khi trµn qua ®Ønh ®Ëp. 1.2. C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn viÖc lùa chän lo¹i ®Ëp. Trong giai ®o¹n ®Çu cña viÖc lËp qui ho¹ch vµ thiÕt kÕ lùa chän vÞ trÝ vµ lo¹i ®Ëp cÇn ®îc c©n nh¾c kü lìng. ChØ trong mét sè trêng hîp ®Æc biÖt t¹i mét vÞ trÝ c«ng tr×nh nhÊt ®Þnh nµo ®ã chØ cã mét lo¹i ®Ëp phï hîp, nh×n chung trong giai ®o¹n quy ho¹ch vµ thiÕt kÕ ban ®Çu cÇn c©n nh¾c c¸c lo¹i ®Ëp kh¸c nhau cho ®Õn khi x¸c ®Þnh ®îc lo¹i ®Ëp nµo lµ thÝch hîp nhÊt vÒ kinh tÕ, kü thuËt. ViÖc lùa chän lo¹i ®Ëp cÇn cã sù phèi hîp cña c¸c chuyªn gia thuéc nhiÒu lÜnh vùc quy ho¹ch, thuû v¨n, ®Þa c¬ häc, thuû lùc, kÕt cÊu vµ ®Þa chÊt ®Ó ®¶m b¶o viÖc thiÕt kÕ hîp lý vÒ kinh tÕ vµ kü thuËt phï hîp víi c¸c ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh, ®Þa chÊt nÒn mãng, vËt liÖu, thuû v¨n, ®éng ®Êt… 2 Th«ng thêng viÖc lùa chän lo¹i ®Ëp dùa vµo so s¸nh gi¸ thµnh x©y dùng cña c¸c lo¹i ®Ëp ®îc nghiªn cøu. Mét sè yÕu tè chÝnh ¶nh hëng ®Õn viÖc lùa chän lo¹i ®Ëp ®îc ®Ò cËp díi ®©y. 1.2.1. §iÒu kiÖn ®Þa h×nh: §iÒu kiÖn ®Þa h×nh bao gåm h×nh d¹ng bÒ mÆt vÞ trÝ x©y dùng c«ng tr×nh vµ khu vùc hå chøa, kh¶ n¨ng tiÕp cËn vÞ trÝ x©y dùng ®Ëp còng nh b·i vËt liÖu. YÕu tè ®Þa h×nh thêng ¶nh hëng ®Çu tiªn ®Õn viÖc lùa chän lo¹i ®Ëp. Mét dßng suèi ch¶y gi÷a hai v¸ch nói ®¸ cao thêng gîi ý sù lùa chän ®Ëp ®¸ ®æ hoÆc ®Ëp bª t«ng. Ngîc l¹i hai bªn bê suèi tho¶i, thÊp thêng dÉn ®Õn sù lùa chän ®Ëp ®Êt. §iÒu kiÖn trung gian gi÷a 2 cùc trªn dÉn ®Õn sù lùa chän cña c¸c lo¹i ®Ëp kh¸c. §Þa h×nh còng ®ång thêi cã ¶nh hëng quan träng ®Õn viÖc lùa chän c¸c c«ng tr×nh kÌm theo. VÝ dô nÕu cã mét vµi vÞ trÝ yªn ngùa, c«ng tr×nh th¸o lò cã thÓ bè trÝ t¹i vÞ trÝ yªn ngùa ®ã. ViÖc lùa chän h×nh thøc c«ng tr×nh th¸o lò cã thÓ ¶nh hëng tíi lo¹i ®Ëp. Khi thung lòng hÑp, dèc viÖc x©y dùng ®Ëp bª t«ng víi phÇn trµn níc sÏ kinh tÕ h¬n ®Ëp ®¸ ®æ víi c«ng tr×nh th¸o lò. 1.2.2. §iÒu kiÖn ®Þa chÊt: §Þa chÊt nÒn t¹i vÞ trÝ x©y dùng c«ng tr×nh cÇn ®îc nghiªn cøu kü lìng. §iÒu kiÖn ®Þa chÊt thêng quyÕt ®Þnh lo¹i ®Ëp phï hîp nhÊt cho vÞ trÝ ®ã, cêng ®é, ®é dµy, gãc nghiªng cña c¸c líp nÒn, hÖ sè thÊm, møc ®é r¹n nøt, c¸c vÕt nøt kiÕn t¹o ®Òu lµ c¸c yÕu tè quan träng ¶nh hëng ®Õn viÖc lùa chän lo¹i ®Ëp. Trong thùc tÕ thêng gÆp mét sè lo¹i nÒn nh sau: a. NÒn ®¸: NÒn ®¸ r¾n ch¾c cã cêng ®é cao, Ýt xãi mßn, Ýt thÊm cho phÐp x©y dùng c¸c lo¹i ®Ëp kh¸c nhau. Khi ®ã yÕu tè quyÕt ®Þnh lµ lo¹i vËt liÖu s½n cã vµ tæng gi¸ thµnh x©y dùng. C¸c khèi ®¸ nøt nÎ thêng ®îc bãc bá vµ biÖn ph¸p khoan phô ®îc tiÕn hµnh ®Ó g¾n kÕt c¸c vÕt r¹n nøt. C¸c lo¹i ®¸ yÕu h¬n nh c¸t kÕt, sÐt kÕt, ®¸ bazan bÞ phong ho¸ … cã thÓ g©y ra c¸c vÊn ®Ò lín trong thiÕt kÕ x©y dùng ®Ëp vµ cã ¶nh hëng lín ®Õn quyÕt ®Þnh lùa chän lo¹i ®Ëp. b. NÒn cuéi sái: NÒn cuéi sái, nÕu ®îc ®Çm nÖn tèt, phï hîp cho ®Ëp ®Êt vµ ®Ëp ®¸ ®æ. Trong nÒn cuéi sái hiÖn tîng thÊm m¹ch x¶y ra vÊn ®Ò chèng thÊm cÇn ph¶i ®îc ®Æc biÖt quan t©m. c. NÒn ®Êt, c¸t mÞn: NÒn ®Êt vµ c¸t mÞn cã thÓ sö dông ®Ó x©y dùng c¸c ®Ëp bª t«ng thÊp vµ ®Ëp ®Êt. Lo¹i nÒn nµy nh×n chung kh«ng phï hîp ®èi víi ®Ëp ®¸ ®æ. Nh÷ng vÊn ®Ò cÇn quan t©m trong thiÕt kÕ bao gåm lón kh«ng ®Òu, kh¶ n¨ng ®Êt lón sôt khi bÞ b·o hoµ níc, ¸p lùc ®Èy ngîc, hiÖn tîng xãi ngÇm, tæn thÊt thÊm vµ b¶o vÖ nÒn h¹ lu ®Ëp khái bÞ xãi ngÇm. d. NÒn sÐt: NÒn sÐt cã thÓ dïng khi x©y dùng ®Ëp ®Êt nhng yªu cÇu ®Ëp cã m¸i dèc kh¸ tho¶i bëi cêng ®é cè kÕt cña nÒn t¬ng ®èi thÊp. HiÖn tîng cè kÕt cña nÒn ®Êt sÐt x¶y ra kh¸ lín trong mét thêi gian t¬ng ®èi dµi. Do yªu cÇu ®Ëp cã m¸i dèc kh¸ tho¶i vµ nÒn bÞ lón nhiÒu trong qu¸ tr×nh cè kÕt nh×n chung viÖc x©y dùng ®Ëp ®¸ ®æ trªn nÒn ®Êt sÐt kh«ng kinh tÕ. Lo¹i nÒn nµy còng kh«ng phï hîp víi lo¹i ®Ëp bª t«ng. CÇn tiÕn hµnh kiÓm tra vËt liÖu nÒn trong tr¹ng th¸i tù nhiªn ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tÝnh cè kÕt vµ kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña nÒn. e. NÒn kh«ng ®ång nhÊt: §«i khi x¶y ra mét sè trêng hîp mµ c¸c nÒn ®ång nhÊt ®îc ®Ò cËp ë trªn kh«ng tån t¹i, thay vµo ®ã lµ nÒn kh«ng ®ång nhÊt gåm c¸c líp ®¸ vµ ®Êt yÕu. Trong nh÷ng trêng hîp ®ã cÇn cã c¸c biÖn ph¸p xö lý thÝch hîp. 3 1.2.3. VËt liÖu: VËt liÖu dïng cho c¸c lo¹i ®Ëp kh¸c nhau cã thÓ s½n cã ë khu vùc x©y dùng c«ng tr×nh hay gÇn ®ã lµ: - §Êt ®¾p ®Ëp. - §¸ ®¾p ®Ëp, b¶o vÖ m¸i. - VËt liÖu cÊp phèi bª t«ng (c¸t, cuéi sái, ®¸ nghiÒn.) ViÖc gi¶m cù li vËn chuyÓn vËt liÖu x©y dùng ®Æc biÖt lµ nh÷ng vËt liÖu sö dông víi khèi lîng lín lµm gi¶m ®¸ng kÓ gi¸ thµnh x©y dùng c«ng tr×nh. Lo¹i ®Ëp kinh tÕ nhÊt thêng lµ lo¹i ®Ëp mµ vËt liÖu chñ yÕu ®Ó x©y dùng cã thÓ lÊy trong cù ly thÝch hîp quanh khu vùc tuyÕn ®Ëp. Sù s½n cã cña c¸t, sái phï hîp cho vËt liÖu bª t«ng lµ mét yÕu tè thuËn lîi cho viÖc lùa chän ®Ëp bª t«ng. Trong khi ®ã nÕu s½n cã vËt liÖu ®¸ sÏ dÉn ®Õn sù lùa chän ®Ëp ®¸ ®æ. TÊt c¶ c¸c lo¹i vËt liÖu s½n cã ë khu vùc x©y dùng c«ng tr×nh cã thÓ lµm gi¶m gi¸ thµnh mµ kh«ng lµm gi¶m hiÖu qu¶ vµ chÊt lîng x©y dùng c«ng tr×nh cÇn ®îc sö dông. Khi tiÕn hµnh kh¶o s¸t b·i vËt liÖu cÇn kh¶o s¸t víi tr÷ lîng tõ 2-3 lÇn khèi lîng vËt liÖu ®¾p ®Ëp yªu cÇu. 1.2.4. C«ng tr×nh th¸o lò: C«ng tr×nh th¸o lò lµ bé phËn quan träng ®i ®«i víi ®Ëp. KÝch thíc, lo¹i c«ng tr×nh th¸o lò, nh÷ng ®iÒu kiÖn tù nhiªn h¹n chÕ viÖc lùa chän vÞ trÝ c«ng tr×nh th¸o lò thêng cã ¶nh hëng ®Õn viÖc lùa chän lo¹i ®Ëp. Trong trêng hîp ®ßi hái cã c«ng tr×nh th¸o lò lín, tû lÖ kinh phÝ x©y dùng c«ng tr×nh th¸o lò chiÕm mét tû lÖ lín trong tæng kinh phÝ x©y dùng c«ng tr×nh khi ®ã thêng cã xu híng kÕt hîp c«ng tr×nh th¸c lò lµ mét phÇn cña ®Ëp dÉn ®Õn sù lùa chän ®Ëp bª t«ng träng lùc kÕt hîp phÇn ng¨n níc vµ phÇn trµn níc. Trong mét sè trêng hîp khi c«ng tr×nh th¸o lò cã thÓ bè trÝ riªng biÖt, ®¸ ®µo tõ c«ng tr×nh th¸o lò cã thÓ dïng ®Ó ®¾p ®Êt khi ®ã ®Ëp ®Êt thêng chiÕm u thÕ. §èi víi nh÷ng trêng hîp chØ cÇn x©y dùng c«ng tr×nh th¸o lò lo¹i nhá, ®Ëp ®¸ ®æ hoÆc ®Ëp ®Êt thêng ®îc lùa chän. Trong thùc tÕ viÖc x©y dùng ®Ëp hçn hîp bao gåm phÇn ®Ëp trµn bª t«ng träng lùc n»m trong ®Ëp ®Êt hoÆc ®Ëp ®¸ ®á thêng rÊt h¹n chÕ. Nh÷ng vÊn ®Ò phøc t¹p sÏ n¶y sinh ®èi víi lo¹i h×nh ®Ëp nãi trªn bao gåm lón kh«ng ®Òu cña c«ng tr×nh g©y ra bëi qu¸ tr×nh cè kÕt cña ®Ëp vµ nÒn; Sù liªn kÕt gi÷a phÇn bª t«ng vµ phÇn ®Êt ®¾p; Yªu cÇu ®Ëp ph¶i hoµn thµnh tríc khi c«ng tr×nh th¸o lò ®îc ®a vµo ho¹t ®éng; Kh¶ n¨ng rß rØ vµ xãi ngÇm t¹i vÞ trÝ tiÕp xóc… Tuy nhiªn lo¹i h×nh ®Ëp trªn vÉn ®îc sö dông khi kh«ng thÓ bè trÝ c«ng tr×nh trµn bªn vai ®Ëp hoÆc cã vÞ trÝ thÝch hîp kh¸c. H×nh 1.1. Lµ mét vÝ dô vÒ lo¹i ®Ëp nµy. 4 H×nh 1.1. §Ëp Olympus – Colorado, ®Ëp ®Êt kÕt hîp trµn bª t«ng träng lùc 1.3. Lùa chän lo¹i ®Ëp ®Êt Khi x©y dùng c«ng tr×nh cÇn lùa chän lo¹i ®Ëp (®Ëp ®Êt, ®Ëp ®¸ ®æ, ®Ëp bª t«ng hoÆc kÕt hîp c¸c lo¹i ®Ëp trªn). Khi viÖc lùa chän lo¹i ®Ëp dÉn ®Õn lùa chän ®Ëp ®Êt mét quyÕt ®Þnh n÷a cÇn ®îc ®a ra lµ lùa chän lo¹i ®Ëp ®Êt nµo. Trong tµi liÖu nµy chØ ®Ò cËp ®Õn ®Ëp ®Êt ®Çm nÐn lµ lo¹i ®Ëp ®îc x©y dùng réng r·i nhÊt hiÖn nay. §èi víi lo¹i ®Ëp nµy phÇn lín ®îc ®¾p thµnh tõng líp vµ ®Çm chÆt. VËt liÖu ®îc vËn chuyÓn tõ b·i vËt liÖu ®Õn vÞ trÝ ®¾p ®Ëp, ®îc san ñi vµ ®îc tíi níc (nÕu cÇn thiÕt) ®Ó t¹o thµnh c¸c líp cã chiÒu dµy giíi h¹n vµ ®é Èm thÝch hîp. Nh÷ng líp nµy ®îc ®Çm chÆt b»ng c¸c lo¹i m¸y ®Çm. §Ëp ®Êp ®Çm nÐn gåm 3 lo¹i c¬ b¶n: §Ëp cã thiÕt bÞ chèng thÊm máng, ®Ëp ®ång chÊt vµ ®Ëp nhiÒu khèi. 1.3.1. §Ëp cã mµng chèng thÊm: Víi mÆt c¾t ®Ëp lo¹i nµy phÇn lín ®Ëp ®îc ®¾p b»ng c¸c lo¹i vËt liÖu cã hÖ sè thÊm lín ( ®Êt pha lÉn d¨m s¹n, c¸t, cuéi sái, ®¸) vµ bé pshËn trèng thÊm máng b»ng vËt liÖu cã hÖ sè thÊm nhá ®Ó t¹o nªn mµng ng¨n níc. VÞ trÝ cña mµng chèng thÊm nµy cã thÓ thay ®æi tõ têng nghiªng phÝa thîng lu ®Õn têng lâi ë gi÷a ®Ëp. VËt liÖu lµm mµng chèng thÊm cã thÓ lµ ®Êt sÐt, bª t«ng, bª t«ng asphalt, v¶i ®Þa kü thuËt hoÆc c¸c lo¹i vËt hiÖn kh¸c. Têng nghiªng vµ lâi ®Êt chèng thÊm ®îc coi lµ mµng chèng thÊm khi chiÒu dµy t¹i cao tr×nh nµo ®ã nhá h¬n chiÒu cao tõ ®ã ®Õn ®Ønh ®Ëp hoÆc nhá h¬n 3.0m . NÕu chiÒu dµy cña líp ®Êt chèng thÊm vît qu¸ kÝch thíc ®Ò cËp ë trªn mÆt c¾t ®Ëp ®îc coi lµ 5 ®Ëp nhiÒu khèi. Do líp mµng chèng thÊm máng viÖc thiÕt kÕ vµ thi c«ng ®Ëp cã mµng chèng thÊm cÇn ph¶i thùc hiÖn hÕt søc cÈn thËn. MÆc dï ®· cã nhiÒu ®Ëp cã mµng chèng thÊm trong th©n ®Ëp ®îc x©y dùng thµnh c«ng, lo¹i ®Ëp nµy ®îc khuyÕn c¸o lµ Ýt nªn dïng. TÊt c¶ mµng chèng thÊm bªn trong ®Ëp bao gåm c¸c lo¹i ®îc lµm b»ng ®Êt, hay c¸c lo¹i vËt liÖu cøng nh bª t«ng ®Òu rÊt dÔ bÞ nøt nÎ do chuyÓn vÞ kh«ng ®Òu g©y ra bëi qu¸ tr×nh cè kÕt cña ®Ëp, sù thay ®æi cña mùc níc thîng lu, lón kh«ng ®Òu cña nÒn. X©y dùng mµng chèng thÊm b»ng ®Êt trong th©n ®Ëp yªu cÇu ph¶i cã tÇng läc, trong qu¸ tr×nh thi c«ng cÇn ph¶i ®îc kiÓm so¸t chÆt chÏ h¬n so víi ®Ëp th«ng thêng. Mµng chèng thÊm cøng cã nhîc ®iÓm lµ rÊt khã kiÓm tra, söa ch÷a nÕu bÞ nøt nÎ do lón trong ®Ëp vµ nÒn. Têng nghiªng b»ng ®Êt phÝa thîng lu còng Ýt ®îc ®Ò cËp do cã khã kh¨n vµ tèn kÐm trong thi c«ng c¸c líp läc, h¬n n÷a líp têng nghiªng nµy cÇn ®îc b¶o vÖ chèng l¹i t¸c ®éng xãi mßn cña sãng do ®ã viÖc kiÓm tra vµ söa ch÷a còng gÆp nhiÒu khã kh¨n. Trong trêng hîp vËt liÖu chèng thÊm cã khèi lîng h¹n chÕ kh«ng ®ñ ®Ó lµm ®Ëp nhiÒu khèi mµng chèng chèng thÊm lµm b»ng vËt liÖu nh©n t¹o ®Æt ë phÝa thîng lu thêng ®îc sö dông. Mµng chèng thÊm thîng lu còng hay ®îc sö dông khi møc níc thîng lu rót nhanh hay x¶y ra, vÝ dô ë c¸c hå tÝch n¨ng. 1.3.2. §Ëp ®ång chÊt: §Ëp ®ång chÊt lµ lo¹i ®Ëp ®îc ®¾p chØ b»ng mét lo¹i vËt liÖu (trõ líp b¶o vÖ m¸i). VËt liÖu ®¾p ®Ëp ph¶i cã hÖ sè thÊm nhá ®Ó ng¨n níc vµ cã m¸i dèc t¬ng ®èi tho¶i ®Ó ®¶m b¶o æn ®Þnh. M¸i thîng lu ph¶i tho¶i nÕu cã kh¶ n¨ng mùc níc thîng lu rót nhanh. ë h¹ lu, sau mét thêi gian dßng thÊm sÏ xuÊt hiÖn trªn m¸i ë vÞ trÝ kho¶ng 1/3 cét níc tríc ®Ëp. MÆc dï ®Ëp hoµn toµn ®ång chÊt rÊt phæ biÕn tríc ®©y khi thiÕt kÕ c¸c ®Ëp ®Êt nhá, mÆt c¾t hßan toµn ®ång nhÊt ban ®Çu ®· ®îc c¶i tiÕn trong ®ã mét lîng nhá vËt liÖu cã hÖ sè thÊm lín ®îc ®¾p ë h¹ lu ®Ó kiÓm so¸t dßng thÊm cho phÐp ®Ëp cã m¸i dèc h¬n. §Ëp còng ®îc coi lµ ®Ëp ®ång chÊt nÕu t¹i mÆt c¾t lín nhÊt cña ®Ëp mét lo¹i vËt liÖu nµo ®ã chiÕm h¬n 80% thÓ tÝch. NÕu vËt liÖu cã cÊp phèi thÝch hîp s½n cã lo¹i thiÕt bÞ tho¸t níc kiÓu gèi ph¼ng cã thÓ ®îc sö dông. ThiÕt bÞ tho¸t níc vµ tÇng läc ph¶i ®îc thiÕt kÕ phï hîp ®¶m b¶o yªu cÇu läc c¸c líp ®Êt xung quanh. HiÖn nay ®Ó tr¸nh nh÷ng ¶nh hëng bÊt lîi do khiÕm khuyÕt trong qu¸ tr×nh thi c«ng nh c¸c líp ®Êt kh«ng ®îc ®Çm chÆt, liªn kÕt kh«ng tèt gi÷a c¸c líp ®Êt ®¾p, xen kÑp cña líp ®Êt cã hÖ sè thÊm lín, ®Êt ®¾p cã tÝnh tan r·, lo¹i thiÕt bÞ tho¸t níc kiÓu èng khãi ®îc sö dông phæ biÕn. H×nh 1.2- HiÖn tîng xãi ngÇm x¶y ra trong th©n vµ nÒn ®Ëp §Ëp ®ång chÊt thêng ®îc lùa chän ë nh÷ng khu vùc mµ vËt liÖu ®¾p ®Ëp cã hÖ sè thÊm thay ®æi Ýt. §Ëp ®ång chÊt dÔ bÞ h háng do hiÖn tîng xãi ngÇm. Kh«ng ®- 6 îc chän ®Ëp ®ång chÊt nÕu vËt liÖu ®¾p ®Ëp cã tÝnh tan r· dÔ bÞ xãi mßn nh ®Êt h¹t bôi hoÆc c¸t mÞn, dÊt cã tÝnh tr¬ng në. a. §Ëp ®ång chÊt b. §Ëp ®ång chÊt cã thiÕt bÞ thoÊt níc l¨ng trô c. §Ëp ®ång chÊt cã thiÕt bÞ thoÊt níc gèi ph¼ng d. §Ëp ®ång chÊt cã thiÕt bÞ thoÊt níc èng khãi H×nh 1.3. ThÊm qua ®Ëp ®ång chÊt 1.3.3. §Ëp nhiÒu khèi: Lo¹i ®Ëp ®Êt ®Çm nÐn ®îc sö dông réng r·i nhÊt hiÖn nay lµ ®Ëp nhiÒu khèi, trong ®ã khèi ®Êt cã hÖ sè thÊm nhá ®îc ®¾p ë gi÷a vµ hai bªn lµ c¸c khèi ®Êt cã 7 hÖ sè thÊm lín h¬n ®îc gäi lµ líp vá. C¸c líp vá nµy gi÷ æn ®Þnh b¶o vÖ cho lâi chèng thÊm. Líp vá thÊm níc phÝa thîng lu gi÷ cho ®Ëp æn ®Þnh khi cã hiÖn tîng mùc níc thîng lu rót nhanh. MiÒn vËt liÖu thÊm níc phÝa h¹ lu ho¹t ®éng nh mét thiÕt bÞ tho¸t níc ®Ó kiÓm so¸t ®ßng thÊm vµ h¹ thÊp ®êng b·o hoµ. Trong nhiÒu trêng hîp cÇn ph¶i bè trÝ c¸c líp häc ë gi÷a lâi chèng thÊm vµ líp vá h¹ lu vµ thiÕt bÞ tho¸t níc díi ®¸y líp vá h¹ lu. §Ó ®¶m b¶o kiÓm so¸t dßng thÊm vÒ phÝa h¹ lu vµ dßng thÊm vÒ phÝa thîng lu khi níc rót nhanh cÇn bè trÝ c¸c miÒn vËt liÖu cã hÖ sè thÊm t¨ng dÇn tõ trong ra ngoµi, vËt liÖu thÊm níc cã thÓ bao gåm c¸t, cuéi, sái, ®¸ hoÆc hçn hîp cña c¸c lo¹i trªn. §Ëp ®îc coi lµ nhiÒu khèi nÕu chiÒu réng theo ph¬ng ngang cña khèi vËt liÖu chèng thÊm t¹i mét cao tr×nh nµo ®ã lín h¬n kho¶ng c¸ch tíi cao tr×nh ®ã ®Õn ®Ýnh ®Ëp vµ kh«ng nhá h¬n 3.0m. ChiÒu réng lín nhÊt cña khèi vËt liÖu chèng thÊm ®îc khèng chÕ bëi tiªu chuÈn thÊm, æn ®Þnh vµ lîng vËt liÖu s½n cã. H×nh 1.4. MÆt c¾t ®Ëp nhiÒu khèi NÕu t¹i khu vùc x©y dùng c«ng tr×nh cã nhiÒu lo¹i vËt liÖu kh¸c nhau lo¹i ®Ëp nhiÒu khèi nªn ®îc chän v× nh÷ng u ®iÓm cña lo¹i ®Ëp nµy dÉn tíi gi¶m gi¸ thµnh x©y dùng c«ng tr×nh. MÆc dï, nªn tr¸nh sö dông c¸c lo¹i ®Êt cã tÝnh tan r·, tr¬ng në, co ngãt ®Ó ®¾p ®Ëp, nhng t¹i nhiÒu khu vùc do vËt liÖu khan hiÕm vÉn ph¶i sö dông c¸c lo¹i ®Êt nµy, khi ®ã sö dông mÆt c¾t ®Ëp nhiÒu khèi cã thÓ khèng chÕ c¸c t¸c h¹i cã thÓ x¶y ra. 1.4 Sö lý nÒn ®Êt yÕu Trong trêng hîp nÒn ®Êt yÕu gåm c¸c lo¹i ®Êt sÐt, bôt hoÆc vËt liÖu cã chøa chÊt h÷u c¬ (nÒn yÕu thêng ®îc ®Þnh nghÜa lµ lo¹i nÒn cã chØ sè N<20 khi tiÕn hµnh thÝ nghiÖm xuyªn tiªu chuÈn) cÇn cã c¸c gi¶i ph¸p xö lý nÒn hÕt søc cÈn thËn vµ theo dâi kü lìng trong qu¸ tr×nh thi c«ng ®Ó ng¨n ngõa kh¶ n¨ng trît cã thÓ x¶y ra do biÕn d¹ng vµ lón qu¸ lín cña nÒn. 8 Do chØ cã thÓ thùc hiÖn mét sè lîng h¹n chÕ c¸c mÉu thÝ nghiÖm chØ tiªu cã lý cña ®Êt nÒn trong giai ®o¹n thiÕt kÕ, viÖc x¸c ®Þnh chÝnh x¸c qu¸ tr×nh cè kÕt khi x©y dùng ®Ëp còng nh biÕn d¹ng vµ sù gia t¨ng cêng ®é chÞu t¶i rÊt khã kh¨n. V× v¹y cÇn bè trÝ c¸c thiÕt kÕ quan tr¾c do lón, do biÕn d¹ng, do ¸p lùc kÏ rçng… trong gia ®o¹n thi c«ng ®Ó theo dâi øng xö cña nÒn. MÊt æn ®Þnh trît cña ®Ëp x¶y ra hÇu hÕt c¸c trêng hîp khi nÒn cã chøa sÐt yÕu hay ®Êt h÷u c¬ nh÷ng lo¹i ®Êt nµy cã cêng ®é chÞu t¶i yÕu vµ ®é dÎo cao. Thùc tÕ cho thÊy nh÷ng lo¹i nÒn nh vËy chiÕm hÇu hÕt c¸c sù cè mÊt æn ®Þnh trît x¶y ra trong qu¸ tr×nh thi c«ng còng nh nhiÒu trêng hîp ®Ëp bÞ mÊt æn ®Þnh vµi n¨m sau khi tr÷ níc. Do ®ã cÇn cã sù quan t©m ®Æc biÖt khi thiÕt kÕ, x©y dùng ®Ëp trªn lo¹i nÒn nµy. Lý do cña sù h háng ®ã lµ do cêng ®é chèng c¾t cña nÒn yÕu kh«ng chÞu ®îc t¶i träng t¨ng lªn trong qu¸ tr×nh thi c«ng ®Ëp, hoÆc do qu¸ tr×nh thay ®æi phøc t¹p vÌ dßng thÊm vµ ¸p lùc kÏ rçng do mùc níc hå lªn xuèng thay ®æi trong mét thêi gian dµi dÉn ®Õn mÊt c©n b»ng lùc t¹i mét thêi ®iÓm nµo ®ã. Cã c¶ nh÷ng trêng hîp mÊt æn ®Þnh x¶y ra ngay c¶ khi hÖ sè an toµn æn ®Þnh tÝnh to¸n dùa trªn c¸c kÕt qu¶ thÝ nghiÖm t¬ng ®èi lín. §iÒu nµy cã thÓ x¶y ra khi trong nÒn cã líp kÑp sÐt rÊt máng kh«ng ph¸t hiÖn ®îc trong qu¸ tr×nh th¨m dß kh¶o s¸t hoÆc c¸c líp sÐt cã  = 0 khi b·o hoµ níc. §Ó ng¨n ngõa trêng hîp nµy cÇn ph¶i tiÕn hµnh kh¶o s¸t nÒn mét c¸ch kü lìng vµ ¸p dông hÖ sè an toµn æn ®Þnh cao h¬n trêng hîp th«ng thêng. Mét sè biÖn ph¸p xö lý nÒn ®Êt yÕu ®îc minh ho¹ trong h×nh 1.5. Mét trong c¸c gi¶i ph¸p nµy cÇn ®îc ¸p dông ®Ó xö lý nÒn ®Êt yÕu. Khi nÒn t¬ng ®èi n«ng cã thÓ bãc bá mét phÇn hoÆc toµn bé líp ®Êt nÒn yÕu ®ã vµ thay thÕ b»ng vËt liÖu tèt h¬n. Khi chiÒu s©u nÒn t¬ng ®èi lín khèi lîng bãc bá qu¸ lín kh«ng thÓ thùc hiÖn ®îc khi ®ã sö dông c¸c biÖn ph¸p lµm t¨ng tèc ®é cè kÕt cña nÒn b»ng c¸ch lµm c¸c cäc c¸t, v¶i giÊy thÊm níc… h×nh 1.5 minh ho¹ trêng hîp xö lý nÒn b»ng c¸c cäc c¸t ®Ó gia t¨ng ®é cè kÕt cña nÒn. §èi víi nÒn s©u, ®Ó ng¨n ngõa kh¶ n¨ng mÆt trît ¨n s©u xuèng nÒn khèi ®Êt ph¶n ¸p ®îc ®¾p ë ch©n m¸i dèc. Cã thÓ chän hÇu hÕt c¸c lo¹i vËt liÖu ®Ó ®¾p khèi ph¶n ¸p. H×nh d¹ng, dung träng, thÓ tÝch khèi ph¶n ¸p cÇn ®îc x¸c ®Þnh th«ng qua tÝnh æn ®Þnh. 9 h×nh 1.5. Mét sè biÖn ph¸p xö lý nÒn ®Êt yÕu 10 PhÇn II: x¸c ®Þnh mÆt c¾t ®Ëp 2.1. TuyÕn ®Ëp : Trôc ®Ëp thêng ®îc bè trÝ ë ngay phÝa thîng lu cña vÞ trÝ hÑp nhÊt cña eo nói n¬i ®êng ®ång níc vÉn cã xu híng chôm l¹i. ViÖc lùa chän nµy ®¶m b¶o sù liªn kÕt chÆt chÏ gi÷a lâi vµ vai ®Ëp nÕu ®Ëp bÞ chuyÓn dÞch vÒ phÝa h¹ lu díi t¸c ®éng cña ¸p lùc níc thîng lu. Trong trêng hîp ph¶i thay ®æi tuyÕn trôc ®Ëp sù thay ®æi cÇn diÔn ra tõ tõ ®Ó gi¶m thiÓu kh¶ n¨ng h×nh thµnh c¸c vÕt nøt ngang ®Ëp. ViÖc bè trÝ ®¾p ®Ëp cÇn ®îc dùa trªn c¬ së nÒn ®Ëp ®· ®îc bãc bá c¸c líp phñ, vµ phong ho¸ m¹nh. Trong mét sè trêng hîp ®Ëp cao vÞ trÝ cña lâi ®Ëp cÇn ®îc hiÖu chØnh ®Ó ®¶m b¶o lâi ®Ëp tiÕp xóc víi ®¸ gèc. Trôc ®Ëp kh«ng nªn ®Æt ë nh÷ng n¬i cã mám nhá ra côc bé bëi v× rÊt nhiÒu kh¶ n¨ng tån t¹i c¸c vÕt nøt nÎ, c¸c líp xen kÑp yÕu ë vÞ trÝ ®ã. §Ëp vËt liÖu ®Þa ph¬ng ®· ®îc x©y dùng víi trôc ®Ëp th¼ng hoÆc cong vÒ phÝa thîng lu. Trôc ®Ëp cong vÒ phÝa thîng lu ®îc lùa chän víi quan niÖm sÏ h×nh thµnh øng suÊt nÐn däc trôc ®Ëp khi ®Ëp bÞ biÕn d¹ng vÒ phÝa h¹ lu. Khi ®ã c¸c khe nøt vu«ng gãc víi trôc ®Ëp ®îc khÐp l¹i. §èi víi ®Ëp ®¸ ®æ b¶n mÆt bª t«ng cã chiÒu cao h¬n 100m, ®Ëp bÞ lón nhiÒu nªn khi tuyÕn ®Ëp cong vÒ phÝa thîng lu rÊt cã Ých. Do chªnh lÖch dÞch chuyÓn vÒ phÝa h¹ lu x¶y ra chñ yÕu ë vÞ trÝ gÇn vai ®Ëp, trôc ®Ëp bÞ nÐn l¹i do dÞch chuyÓn cña ®Ëp vÒ phÝa h¹ lu vµ bï l¹i phÇn øng suÊt kÐo ë trong b¶n mÆt gÇn vai ®Ëp. Tuy nhiªn, cÇn tr¸nh lµm ®Ëp qu¸ cong. §èi víi ®Ëp ®¸ ®æ têng lâi, lµm ®Ëp cong vÒ phÝa thîng lu lµ kh«ng cÇn thiÕt. Khi ®Ëp ®îc ®Çm nÖn kü lìng dÞch chuyÓn cña lâi ®Ëp vÒ phÝa h¹ lu rÊt nhá khi ®ã ¶nh hëng cña ®é cong ®èi víi øng suÊt trong lâi ®Ëp cã thÓ bá qua. Khi ®Ëp ®îc x©y dùng trong thung lòng hÑp ®Ëp còng ®îc lµm cong vÒ phÝa thîng lu. 2.2. ChiÒu cao ®Ëp: ChiÒu cao ®Ëp ®îc ®Þnh nghÜa lµ kho¶ng c¸ch tõ ®Ønh ®Ëp ®Õn vÞ trÝ thÊp nhÊt cña mÆt nÒn ®Ëp. Trong trêng hîp ®Ëp nhiÒu khèi nÕu chiÒu réng lâi chèng thÊm lín h¬n 10m th× vÞ trÝ mÆt nÒn thÊp nhÊt ®îc chän ë vÞ trÝ ®¸y ch©n khèi lâi. Trong trêng hîp ®Ëp ®ång chÊt vÞ trÝ mÆt nÒn thÊp nhÊt ®îc chän ë vÞ trÝ giao ®iÓm cña mÆt c¾t th¼ng ®øng ®i qua mÐp thîng lu cña ®Ëp vµ mÆt nÒn. H×nh 2.1. a x¸c ®Þnh chiÒu cao ®Ëp khi chiÒu réng lâi >10m 11 H×nh 2.1. b x¸c ®Þnh chiÒu cao ®Ëp khi chiÒu réng lâi >10m Theo ph©n lo¹i cña Héi ®Ëp lín thÕ giíi, ®Ëp cã chiÒu cao lín h¬n 15m ®îc gäi lµ ®Ëp cao, ngîc l¹i gäi lµ ®Ëp thÊp. 2.3. X¸c ®Þnh cao tr×nh ®Ønh ®Ëp §Ó ®¶m b¶o an toµn, ®Ëp vËt liÖu ®Þa ph¬ng cÇn ®¶m b¶o yªu cÇu kh«ng cho níc trµn qua. Trêng hîp ngo¹i lÖ duy nhÊt lµ ®Ëp ®¸ ®æ thÊp ®îc thiÕt kÕ ®Æc biÖt cho phÐp níc trµn qua ®Ønh ®Ëp. §Ëp ph¶i ®ñ cao ®Ó chÞu t¸c ®éng cña sãng, níc d©ng do giã, sãng trong hå do ®éng ®Êt, ®Ëp bÞ lón khi ®éng ®Êt. Theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ ®Ëp ®Êt míi ®îc ban hµnh ®é vît cao ®Ønh ®Ëp ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc. hd= h + hsl + a Trong ®ã h: ChiÒu cao níc dÒnh do giã. hsl : chiÒu cao sãng leo lªn m¸i dèc. a: ®é vît cao an toµn. Cao tr×nh ®Ønh ®Ëp ®îc x¸c ®Þnh dùa theo 3 møc níc: - Mùc níc d©ng b×nh thêng. - Mùc níc lò thiÕt kÕ. - Mùc níc lò kiÓm tra. C¸c gi¸ trÞ ®é vît cao an toµn, vËn tèc giã tÝnh to¸n phô thuéc vµo mùc níc tÝnh to¸n vµ cÊp c«ng tr×nh. Riªng ®èi víi trêng hîp mùc níc lò kiÓm tra khi x¸c ®Þnh ®é vît cao kh«ng xÐt ®Õn ®é vît cao do giã g©y ra. ë mét sè níc, trong quy ph¹m thiÕt kÕ ®Ëp ®Êt cßn ®Ò ra viÖc kiÓm tra cao tr×nh ®Ønh ®Ëp so víi mùc níc lò cùc h¹n (PMF) hoÆc tÇn suÊt lò 0.01%. Khi ®ã cao tr×nh ®Ønh ®Ëp ph¶i ®¶m b¶o lín h¬n mùc níc lò (PMF) §é vît cao ®Ò cËp ë trªn ®Ó tÝnh to¸n cao tr×nh ®Ønh ®Ëp khi ®Ëp ®· lón æn ®Þnh. Trong trêng hîp cã ®éng ®Êt chiÒu cao sãng do ®éng ®Êt g©y ra ®îc tÝnh to¸n theo c«ng thøc sau: he  k 2 gH o Trong ®ã: K: hÖ sè ®éng ®Êt theo ph¬ng ngang. : Chu kú ®éng ®Êt (gi©y s) g: gia tèc träng trêng (m/s2) Ho: ChiÒu s©u cét níc thîng lu 12 2.4. Lón cña th©n vµ nÒn ®Ëp: TÊt c¶ c¸c ®Ëp ®Òu bÞ lón sau khi ®Ëp hoµn thµnh mét thêi gian. Lón trong th©n vµ nÒn ®Ëp ®îc ph©n lµm 3 lo¹i: lón trong giai ®o¹n thi c«ng do träng lîng b¶n th©n vµ c¸c thiÕt bÞ, lón do qu¸ tr×nh cè kÕt cña th©n vµ nÒn ®Ëp, lón do tõ biÕn cña vËt liÖu. Lón trong qu¸ tr×nh thi c«ng ®· ®îc ®¾p bï trong qu¸ tr×nh ®ã. Thêi gian vµ ®é lón trong qu¸ tr×nh cè kÕt phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña vËt liÖu ®¾p ®Ëp vµ nÒn ®Ëp, gi¸ trÞ ®é lón thêng tõ 0.5-1% chiÒu cao ®Ëp. ¶nh hëng cña lón trong th©n vµ nÒn ®Ëp ®îc xÐt ®Õn b»ng c¸ch thi c«ng ®Ëp ®Õn cao tr×nh cao cao h¬n cao tr×nh ®Ønh ®Ëp thiÕt kÕ mét gi¸ trÞ b»ng víi ®é lón dù tÝnh. V× ®é lón lµ hµm cña chiÒu cao ®Êt ®¾p nªn ®é lón lín nhÊt x¶y ra ë khu vùc lßng s«ng vµ gi¶m dÇn vÒ 2 phÝa ®Çu ®Ëp. Sau khi lón æn ®Þnh cao tr×nh ®Ønh ®Ëp sÏ trë vÒ gi¸ trÞ thiÕt kÕ. 2.5. BÒ réng ®Ønh ®Ëp: BÒ réng ®Ønh ®Ëp ®îc x¸c ®Þnh dùa vµo nhiÒu yÕu tè kh¸c nhau nh : tÝnh chÊt cña vËt liÖu ®¾p ®Ëp, thÊm qua ®Ëp, yªu cÇu giao th«ng, thi c«ng ®Ëp, yªu cÇu chiÒu réng ®Ønh ®Ëp nhá nhÊt, ®é dèc thuû lùc cña dßng thÊm trong th©n ®Ëp khi mùc níc hå ë mùc níc d©ng b×nh thêng ®¶m b¶o an toµn. PhÇn lín c¸c ®Ëp cã chiÒu réng ®Ønh ®Ëp n»m trong ph¹m vi 5-12 m, nh×n chung ®Ëp cµng cao ®Ønh ®Ëp cµng réng. USBR ®Ò xuÊt chiÒu cao ®Ëp x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: B = 3.6H1/3 trong ®ã H lµ chiÒu cao ®Ëp. §èi víi c¸c ®Ëp nhá cã chiÒu cao tõ 15 - 20m bÒ réng ®Ëp ®îc x¸c ®Þnh lµ: B = 0.2H + 3 (m). Mét sè gi¸ trÞ bÒ réng cña c¸c ®Ëp trªn thÕ giíi. Tªn ®Ëp Tªn níc ChiÒu cao BÒ réng ®Ýnh ®Ëp Tarbera Pakistan 138 9.2 Ramganga Ên §é 125 12.2 Beas Ên §é 134 13.7 Jindabyne óc 148 10.65 Natahala Mü 80 8.9 Mica Canada 235 11.0 C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu vÒ ®éng ®Êt cho thÊy gia tèc ®éng ®Êt ë trªn ®Ønh ®Ëp lín h¬n so víi gia tèc ®éng ®Êt ë nÒn, do ®ã ë khu vùc cã ®éng ®Êt cÇn t¨ng chiÒu réng ®Ønh ®Ëp ®Ó ®¶m b¶o an toµn. §Ëp Oroville (Mü) cao 235m cã bÒ réng ®Ønh ®Ëp 18.3m cßn ®Ëp Nurek (Nga) cao 300m cã bÒ réng ®Ønh ®Ëp 20m. 2.6 B¶o vÖ m¸i thîng lu M¸i ®Ëp ®Êt cÇn ®îc b¶o vÖ ®Ó chèng l¹i t¸c ®éng cña sãng phÝa thîng lu vµ b¶o vÖ m¸i h¹ lu khái bÞ xãi do ma. 13 ViÖc lùa chän kÕt cÊu b¶o vÖ m¸i phô thuéc nhiÒu vµo kinh nghiÖm tríc ®©y. §èi víi m¸i thîng lu tiªu chuÈn khèng chÕ viÖc tÝnh to¸n líp b¶o vÖ lµ chiÒu cao sãng. Lo¹i kÕt cÊu hay ®îc sö dông lµ lo¹i ®¸ ®æ. ë nh÷ng níc cã nh©n c«ng rÎ kÕt cÊu ®¸ x©y hoÆc ®¸ l¸t còng hay ®îc sö dông. Khi vËt liÖu ®¸ khan hiÕm mét sè kÕt cÊu kh¸c nh tÊm bª t«ng, b¶n mÆt asphalt hoÆc hçn hîp ®Êt xi m¨ng ®îc sö dông. 2.6.1 B¶o vÖ m¸i b»ng ®¸ ®æ: Kinh nghiÖm cho thÊy b¶o vÖ m¸i ®Ëp ®Êt b»ng ®¸ ®æ u viÖt h¬n c¶, ®¸ ph¶i cã cÊp phèi tèt ®¶m b¶o kÝch thíc tèi ®a yªu cÇu vµ bao gåm c¸c viªn ®¸ r¾n ch¾c bÒn cã h×nh d¹ng phï hîp. ChØ trõ m«t sè trêng hîp ®Æc biªt líp ®¸ ®æ ph¶i ®îc ®Æt trªn c¸c líp vËt liÖu mÞn lµm viÖc nh c¸c líp läc ®Ó ng¨n c¸c h¹t ®Êt trong th©n ®Ëp bÞ cuèn ®i díi t¸c dông cña sãng. KÝch thíc cña ®¸ phô thuéc vµo ®é lín cña sãng t¸c ®éng lªn m¸i. C¸c tiªu chuÈn thiÕt kÕ líp b¶o vÖ ®Òu liªn hÖ gi÷a kÝch thíc ®¸ ®æ víi chiÒu cao sãng. B¶ng díi ®©y lµ mét vÞ vÝ dô. + §èi víi ®Ëp cã m¸i dèc tõ 1:2 ®Õn 1:4 líp ®¸ ®æ ®îc chän nh sau: ChiÒu cao sãng lín nhÊt (m) KÝch thíc viªn ®¸ trung b×nh D50(m) Viªn ®¸ lín nhÊt (kg) ChiÒu day m 0-0.3 0.3-0.6 0.6-1.2 1.2-1.8 1.8-2.4 2.4-3.0 0.2 0.25 0.31 0.38 0.46 0.61 45 91 227 680 1134 1814 0.31 0.38 0.46 0.61 0.76 0.91 + §¸ ®æ cÇn cã cÊp phèi tèt cã kÝch thíc viªn ®¸ lín nhÊt b»ng 1,5 lÇn viªn ®¸ cã ®êng kÝnh trung b×nh vµ c¸c viªn ®¸ nhá cã kÝch thíc 2.5cm ®Ó lÊp ®©y c¸c lç rçng gi÷a c¸c viªn ®¸ lín. + LÊp ®¸ ®æ ph¶i lµm s©u xuèng díi mùc níc thÊp nhÊt tõ 1-2m. + §¸ ph¶i r¾n ch¾c cã dung trong riªng >2.6 + Líp läc díi tÇng ®¸ ®æ cã kÝch thíc nh sau: ChiÒu cao sãng lín nhÊt (m) 0-1.2 1.2-2.4 2.4-3.6 KÝch thíc hat D85 nhá nhÊt (cm) 2.5-3.5 3.8-5 3.8-5 ChiÒu day líp läc (cm) 15.1 22.5 30.0 NÕu vËt liÖu ®¾p ®Ëp lµ ®Êt sÐt cã giíi h¹n ch¶y>30 th× kh«ng cÇn lµm líp läc. NÕu vËt liÖu ®¾p ®Ëp lµ ®Êt Ýt dÝnh ®ång thêi dßng thÊm cã thÓ tõ trong th©n ®Ëp ®i ra m¸i khi mùc níc hå thÊp cÇn ph¶i lµm 2 líp läc. ChiÒu dµy líp ®¸ ®æ cÇn tèi thiÓu b»ng 1.5 kÝch thíc h¹t trung b×nh. MÆc dï ®¸ ®æ u viÖt h¬n c¸c kÕt cÊu b¶o vÖ m¸i kh¸c nhng h háng vÉn x¶y ra do c¸c nguyªn nh©n sau ®©y. 14 H×nh 2.2 Thi c«ng líp ®¸ ®æ b¶o vÖ m¸i - Sù ph©n tÇng cña ®¸ trong qu¸ tr×nh thi c«ng. - Líp ®¸ ®æ kh«ng ®îc kÐo ®ñ s©u xuèng díi mùc níc thÊp nhÊt. - TÝnh to¸n sãng sai. - §¸ cã chÊt lîng kÐm, bÞ vì khi t¸c ®éng cña sãng vµ thêi tiÕt. 2.6.2. B¶o vÖ m¸i b»ng ®¸ xÕp. Bao gåm mét líp gåm c¸c viªn ®¸ ®îc xÕp khÝt vµo nhau. Tríc ®©y lo¹i kÕt cÊu nµy ®îc coi lµ cã t¸c dông b¶o vÖ t¬ng ®¬ng víi líp ®¸ ®æ cã chiÒu dµy gÊp ®«i. Kinh nghiÖm ®· chØ ra r»ng b¶o vÖ b»ng ®¸ xÕp kh«ng hiÖu qu¶ h¬n b¶o vÖ b»ng líp ®¸ ®æ cã chiÒu dµy t¬ng ®¬ng thËm chÝ kÐm hiÖu qu¶ h¬n. §¸ xÕp mét líp dÔ bÞ h háng do biÕn d¹ng cña ®Ëp hoÆc mét viªn ®¸ nµo ®ã bÞ ph¸ huû. KÕt cÊu nµy cøng h¬n d¸ ®æ kh¶ n¨ng tù hiÖu chØnh khi ®Ëp bÞ biÕn d¹ng kÐm. Khi gi¸ nh©n c«ng t¨ng lªn h×nh thøc nµy Ýt khi ®îc dïng. H×nh 2.3 b¶o vÖ m¸i b»ng ®¸ l¸t khan 15 2.6.3. B¶o vÖ b»ng hçn hîp ®Êt - xi m¨ng. Trong nhiÒu trêng hîp ®¸ phï hîp víi kÕt cÊu ®¸ ®Ó kh«ng s½n cã hoÆc ph¶i vËn chuyÓn tõ xa ®Õn víi gi¸ thµnh rÊt cao. Trong nh÷ng n¨m võa qua trªn thÕ giíi ®· sö dông réng r·i hçn hîp ®Êt - xi m¨ng ®Ó b¶o vÖ m¸i ®Ëp ®Êt. Hçn hîp xi m¨ng - ®Êt ®îc sö dông trong giao th«ng tõ nh÷ng n¨m 1920, l¸t kªnh m¬ng nh÷ng n¨m 1940. N¨m 1951 côc c¶i t¹o ®Êt cña Mü (USBR) thö nghiÖm dïng hçn hîp xi m¨ng - ®Êt ®Ó b¶o vÖ m¸i thîng lu hå chøa níc. §o¹n thö nghiÖm ®îc theo dâi kü lìng trong 10 n¨m, kÕt qu¶ cho thÊy kÕt cÊu lµm viÖc rÊt tèt. Sau kÕt qu¶ thÝ nghiÖm ®ã USBR ®· cho ¸p dông h×nh thøc b¶o vÖ m¸i b»ng hçn hîp ®Êt xi m¨ng cho rÊt nhiÒu ®Ëp. §Õn n¨m 1973 ®· cã 55 ®Ëp ë Mü ®îc b¶o vÖ m¸i thîng lu b»ng h×nh thøc nµy. H×nh 2.3 b¶o vÖ m¸i b»ng xim¨ng- ®Êt B¶o vÖ m¸i b»ng hçn hîp ®Êt - xi m¨ng bao gåm rÊt nhiÒu líp ®Êt - xi m¨ng ®îc ®Çm nh bËc thang trªn m¸i. C¸c líp thêng cã chiÒu réng 23m chiÒu dµy 15cm vµ ®Çm b»ng c¸c thiÕt bÞ ®Çm nÐn th«ng dông. C¸c líp xi m¨ng - ®Êt nµy sÏ t¹o nªn mét têng cã chiÒu dµy vu«ng gãc víi m¸i dèc kho¶ng 0.6m. §Êt víi c¸c cÊp phèi kh¸c nhau ®· ®îc dïng thµnh c«ng khi trén víi xi m¨ng. §Êt c¸t vµ ®Êt lÉn cuéi sái yªu cÇu lîng xi m¨ng Ýt nhÊt. C¸t mÞn yªu cÇu hµm lîng xi m¨ng cao h¬n nhng t¹o ra hçn hîp ®Êt - xi m¨ng rÊt tèt. §Êt h¹t bôt vµ ®Êt sÐt còng cã thÓ dïng nhng rÊt khã thi c«ng vµ yªu cÇu lîng xi m¨ng lín h¬n. CÇn tr¸nh sö dông ®Êt h÷u c¬ vµ ®Êt cã chøa hµm lîng kho¸ng vËt ph¶n øng kiÒm cao. V× lý do kinh tÕ vµ hiÖu qu¶ trong thi c«ng 100% c¸c h¹t ®Êt cÇn chui lät qua m¾t sµng 50mm, Ýt nhÊt 55% chui qua m¾t sµng 4.75 mm vµ kho¶ng 5-35% chui qua m¾t sµng 75%m. 16 Hµm lîng xi m¨ng thay ®æi tõ 7 15% theo thÓ tÝch cña c¸c hçn hîp ®Êt - xi m¨ng phô thuéc vµo ®Æc tÝnh cña ®Êt. C¸c vÕt nøt nhá thêng xuÊt hiÖn trªn bÒ mÆt líp ®Êt - xi m¨ng víi kho¶ng c¸ch tõ 3 - 6m. C¶ khèi cã thÓ thay ®æi theo biÕn d¹ng cña ®Ëp mµ kh«ng bÞ h háng. Th«ng thêng c¸c vÕt nøt t¹o ®ñ kh¶ n¨ng tho¸t níc ®Ó tr¸nh ¸p lùc níc cao phÝa sau têng khi mùc níc thîng lu rót. Tuy nhiªn khi c«ng tr×nh ®îc dù ®o¸n lµ cã kh¶ n¨ng rót níc ®ét ngét sau lng têng cÇn bè trÝ thiÕt bÞ tho¸t níc.