Nghiên cứu cơ chế vỡ của đập đất khi nước tràn đỉnh

Bài viết Nghiên cứu cơ chế vỡ của đập đất khi nước tràn đỉnh thể hiện kết quả thí nghiệm mô hình vật lý xác định cơ chế xói và vỡ của đập đắp bằng hai loại đất có tính dính khác nhau. Thí nghiệm đã xác định được cơ chế xói và thời gian xói của mỗi loại đập được đắp bằng hai loại đất trên, khẳng định sự phù hợp giữa lý thuyết về cơ chế xói của đất dính và đất ít dính với thực tế thí nghiệm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu cơ chế vỡ của đập đất khi nước tràn đỉnhTuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ VỠ CỦA ĐẬP ĐẤT KHI NƯỚC TRÀN ĐỈNH Phạm Thị Hương, Nguyễn Cảnh Thái Trường Đại học Thủy lợi, email: phamhuong@tlu.edu.vn1. GIỚI THIỆU CHUNG nào đó sẽ có thêm ứng suất cắt do nước sinh ra xung quanh hạt đất. Lực điện tĩnh bị đẩy Trong những năm gần đây, do tác động bởi vì các hạt sét mang điện tích âm, lực điệncủa biến đổi khí hậu cũng như việc tàn phá từ tương đối yếu thu hút các phân tử vớirừng đầu nguồn và nhiều nguyên nhân khác nhau, mặc dù trung hòa về điện, các phân tửnữa làm cho lũ lụt có chiều hướng gia tăng. tạo thành lưỡng cực thu hút nhau như namVì vậy, khả năng tiềm ẩn nguy cơ vỡ đập do châm. Các lực điện từ là lực giữ các phân tửnước tràn đỉnh là rất lớn và là một vấn đề hết H2O với nhau trong nước. Chính vì vậy màsức nghiêm trọng. vận tốc xói của đất dính thường nhỏ do lực Hơn 90% số đập tạo hồ ở nước ta hiện hút giữa các hạt đất.nay là đập đất. Loại đập này có điểm yếu là Đối với đất rời hoặc đất ít dính không cókhi nước tràn qua thì dễ gây xói, moi sâu vào lực điện từ, lực điện tĩnh và lực tương tácthân dẫn đến bị vỡ. Trong thiết kế và xây giữa các hạt đất. Do không có lực hút giữadựng đập ở nước ta hiện nay, tiêu chuẩn các hạt đất với nhau mà vận tốc xói của đấtphòng lũ được xác định theo cấp công trình. rời, đất ít dính thường lớn.Ví dụ đập cấp đặc biệt chống được con lũthiết kế có chu kỳ xuất hiện lại là 1000 năm; 2.2. Nghiên cứu thực nghiệmtrị số tương ứng của đập cấp I là 200 năm;cấp II: 100 năm; cấp III: 67 năm; cấp IV: 50 Mô hình đập đất có chiều cao đập 0,5m;năm [1]. Như vậy các đập cấp III, IV khả chiều dài đỉnh đập 0,5m; chiều rộng đỉnh đậpnăng chống lũ thấp, khả năng nước tràn dẫn b = 0,4m; mái thượng lưu m1 = 1; mái hạ lưuđến vỡ đập là lớn. Ngoài ra, số lượng các đập m2 = 2 (Hình 1).loại này rất nhiều, việc quản lý, bảo dưỡng Tỷ lệ mô hình được lựa chọn theo điềucác đập nhỏ cũng không được chặt chẽ, bài kiện phải thỏa mãn được số Froude, chỉ rabản như đối với các đập lớn. bởi Coleman và các cộng sự (2002) [4].2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Cơ sở lý thuyết Theo các nghiên cứu trước đây [3], có sựkhác nhau cơ bản về cơ chế xói đất dưới tácdụng của dòng chảy của các loại đất có tínhdính thay đổi. Đối với đất có tính dính cao, lực tác dụnglên một hạt đất bao gồm trọng lượng của hạt, Hình 1. Mô hình đập đất thí nghiệmlực điện từ và lực điện tĩnh, lực tương tácgiữa các hạt đất, và áp lực nước xung quanh Đất được sử dụng để đắp đập là 2 loại đất đãhạt, trong trường hợp nước chảy với vận tốc được thí nghiệm xác định hàm vận tốc xói [2]. 58 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 - Loại I: Đất dính cao có hàm lượng sét lại toàn bộ diễn biến quá trình xói và vỡ đậplớn, lấy tại quả đồi xã Đồng Trúc, huyện kể từ khi nước tràn cho đến khi đập bị vỡThạch Thất, Hà Nội. hoàn toàn. - Loại II: Đất ít dính có hàm lượng sét Tiến hành xả nước với các cấp lưu lượng đãtrung bình, lấy tại mỏ đất dùng để đắp đập định sẵn để đạt được cột nước tràn cần thiết.phụ số 2 – hồ chứa Đầm Hà Động, tỉnh 3.3. Kết quả thí nghiệmQuảng Ninh. Từ hình ảnh thu được của các camera quan Bảng 1. Một số chỉ tiêu chính của đất sát, tiến hành vẽ các đường diễn biến mặt cắtChỉ tiêu thí nghiệm Đất loại I Đất loại II đập trong quá trình xói sau mỗi bước thờiĐộ đầm chặt K 0,9 0,9 gian 3 phút.Dung trọng (T/m3) 1,64 1,52 Cao ®é (cm) ...