[123doc] - nghien-cuu-giai-phap-nang-cao-on-dinh-cho-mai-doc-chinh-dien-nha-may-thuy-dien-a-l-oi.pdf

1. PHẠM
MINH
QUỐC
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------
PHẠM MINH QUỐC
KỸ
THUẬT
XÂY
DỰNG
CÔNG
TRÌNH
THỦY
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP
NÂNG CAO ỔN ĐỊNH CHO MÁI DỐC CHÍNH DIỆN
NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A LƢỚI.
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY.
KHOÁ
K33
Đà Nẵng – Năm 2018

2. 2
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------
PHẠM MINH QUỐC
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP
NÂNG CAO ỔN ĐỊNH CHO MÁI DỐC CHÍNH DIỆN
NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A LƢỚI.
Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trình thủy.
Mã số:
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS VŨ HUY CÔNG
Đà Nẵng – Năm 2018

3. 3
LỜI CAM ĐOAN
Trong quá trình làm luận văn thạc sỹ, tôi đã đọc và tham khảo rất nhiều loại tài
liệu khác nhau từ sách, giáo trình, sách chuyên khảo cho đến các bài báo đã đƣợc đăng
tải trong và ngoài nƣớc. Tôi xin cam đoan những gì tôi viết dƣới đây là hoàn toàn
chính thống, chân thực, mọi kết quả nghiên cứu đạt đƣợc trong luận văn không sao
chép từ bất cứ tài liệu nào dƣới mọi hình thức. Những kết quả đó là tất cả những gì tôi
đã nghiên cứu, tích lũy trong suốt thời gian làm luận văn.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu có dấu hiệu sao chép kết quả từ các tài
liệu khác.
Đà Nẵng, ngày …..tháng 5 năm 2018
PHẠM MINH QUỐC

4. MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài. .................................................................................................1
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu:......................................................................3
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:.......................................................................3
4. Phƣơng pháp nghiên cứu:.....................................................................................3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:.............................................................................4
CHƢƠNG:TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC.....................................................5
1.1. HIỆN TƢỢNG MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC...................................................5
1.1.1. Giới thiệu.....................................................................................................5
1.1.2. Các dạng mất ổn định mái dốc....................................................................6
1.1.2.1. Sụt lở.....................................................................................................6
1.1.2.2. Trƣợt.....................................................................................................6
1.1.2.3. Trôi (trƣợt dòng)...................................................................................7
1.1.2.4. Đá đổ, đá lăn.........................................................................................8
1.1.3. Nguyên nhân gây nên hiện tƣợng mất ổn định mái dốc. ............................8
1.1.3.1. Nhóm nguyên nhân gây nên hiện tƣợng mất ổn định mái dốc.............9
1.1.3.2. Nhóm các nguyên nhân tăng lực gây trƣợt. .........................................9
1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNHI MÁI DỐC. ......................11
1.2.1. Phƣơng pháp cân bằng giới hạn................................................................11
1.2.2. Phƣơng pháp trạng thái giới hạn. ..............................................................14
1.2.2.1. Phƣơng pháp PTHH trong phân tích ổn định mái dốc.......................14
1.2.2.2. Phƣơng pháp suy giảm sức chống cắt (SRM)....................................15
1.2.3. Ổn định mái dốc có xét đến ảnh hƣởng của sự thay đổi mực nƣớc ngầm.
15
1.2.3.1. Sức chống cắt của đất không bão hòa. ...............................................16
1.2.3.2. Đƣờng cong đặc trƣng đất – nƣớc......................................................17
1.3. ẢNH HƢỞNG CỦA ĐƢỜNG BÃO HÒA ĐẾN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC. .....18
1.4. PHẦN MỀM PLAXIS PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC. ........................19
1.4.1. Giới thiệu phần mềm.................................................................................19
1.4.2. Đặc trƣng vật liệu trong Plaxis..................................................................19
1.4.2.1. Mô hình Mohr - Coulomb(MC). ........................................................19
1.4.2.2. Mô hình Jointed Rock (JR). ...............................................................20
1.4.2.3. Mô hình đàn hồi tuyến tính (Linear elastic).......................................21
1.4.3. Các bƣớc mô hình hóa trong Plaxis. .........................................................22

5. 5
1.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1. ..............................................................................22
CHƢƠNG: LỊCH SỬ VÀ HIỆN TRẠNG MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC CHÍNH
DIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A LƢỚI.................................................................24
2.1. GIỚI THIỆU DỰ ÁN THỦY ĐIỆN A LƢỚI................................................24
2.1.1. Vị trí của nhà máy:....................................................................................24
2.1.2. Đặc điểm mái dốc......................................................................................24
2.1.3. Kết quả khảo sát địa chất. .........................................................................25
2.1.4. Một số kết quả quan trắc mực nƣớc ngầm................................................28
2.1.5. PHÂN TÍCH LỊCH SỬ MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC CHÍNH DIỆN NHÀ
MÁY BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS THEO CÁC GIAI ĐOẠN..........................31
2.1.5.1. Một số thông số đầu vào mô hình. .....................................................31
2.1.5.2. Giai đoạn 1: Phân tích ổn định mái dốc theo thiết kế ban đầu (năm
2008). 32
2.1.5.3. Giai đoạn 2: Phân tích ổn định mái dốc sau khi xử lý giật cơ, hạ mái
dốc, giảm tải trọng gây trƣợt (năm 2013)...........................................................34
2.1.5.4. Giai đoạn 3: Phân tích ổn định mái dốc sau khi thiết kế giảm tải trọng
gây trƣợt kết hợp neo gia cƣờng và hạ thấp mực nƣớc ngầm (năm 2014). .......36
2.1.6. HIỆN TƢỢNG MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC CHÍNH DIỆN NHÀ MÁY
THỦY ĐIỆN A LƢỚI. ..........................................................................................38
2.2. PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY MẤT ỔN ĐỊNH. ..............................40
2.2.1. Nguyên nhân gây mất ổn định. .................................................................40
2.2.1.1. Các yếu tố ảnh hƣởng đến dao động mực nƣớc ngầm. ......................40
2.2.1.2. Yếu tố lƣợng mƣa...............................................................................40
2.2.1.3. Yếu tố dòng chảy mặt.........................................................................43
2.2.1.4. Yếu tố địa hình địa mạo và kiến tạo...................................................43
2.2.1.5. Yếu tố lƣợng bốc hơi..........................................................................43
2.2.1.6. Các yếu tố nhân sinh. .........................................................................44
2.2.1.7. Các yếu tố công trình..........................................................................44
2.3. PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN NƢỚC NGẦM DÂNG CAO.....................45
2.3.1. Nguyên nhân nƣớc ngầm đƣợc bổ sung từ các suối trên cao qua các đứt
gãy. 45
2.3.2. Nguyên nhân nƣớc ngầm đƣợc bổ sung từ suối trên cao qua hầm dẫn
nƣớc. 45
2.3.3. Phân tích khả năng rò rỉ nƣớc từ trong đƣờng hầm áp lực. ......................46
2.3.4. Giải thích hiện tƣợng mực nƣớc ngầm dâng cao. .....................................46
2.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2. ..............................................................................47

6. 6
CHƢƠNG: GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH MÁI DỐC CHÍNH DIỆN NHÀ
MÁY THỦY ĐIỆN A LƢỚI. .......................................................................................48
3.1. THIẾT KẾ HẠ MỰC NƢỚC NGẦM. ..........................................................48
3.1.1. Nội dung thiết kế hạ mực nƣớc ngầm.......................................................48
3.1.2. Các phƣơng pháp hạ mực nƣớc ngầm.......................................................49
3.1.2.1. Phƣơng pháp tháo nƣớc nằm ngang...................................................49
3.1.2.2. Phƣơng pháp tháo nƣớc thẳng đứng...................................................49
a) Giếng thƣờng:.................................................................................................49
b) Giếng kim:......................................................................................................50
c) Giếng nhựa: ....................................................................................................50
3.2. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT MỰC NƢỚC NGẦM .......................50
3.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHƢƠNG ÁN HẠ MỰC NƢỚC NGẦM............51
3.3.1. Xác định lƣu lƣợng cho dòng thấm gần giếng khoan đứng......................51
3.3.1.1. Các đặc trƣng dòng thấm gần giếng khoan đứng...............................51
3.3.1.2. Trình tự thiết kế hạ mực nƣớc ngầm của một hệ thống giếng khoan.52
3.3.1.3. Tính toán hạ mực nƣớc ngầm.............................................................53
3.3.2. Xác định lƣu lƣợng ống thoát nƣớc ngang................................................55
3.4.1. Các trƣờng hợp tính toán...........................................................................56
3.4.2. Thông số đầu vào mô hình........................................................................56
3.4.3. Các bƣớc thiết lập mô hình .......................................................................57
3.4.4. Một số hình ảnh trong thiết lập mô hình...................................................58
3.4.5. Kết quả mô phỏng .....................................................................................61
3.4.5.1. Trƣờng hợp 1: Kiểm tra ổn định mái dốc khi mực nƣớc ngầm dâng
cao. 61
3.4.5.2. Trƣờng hợp 2: Kiểm tra ổn định mái dốc sau khi bố trí giếng hạ thấm
mực nƣớc ngầm. .................................................................................................64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................67
1. KẾT LUẬN ........................................................................................................67
2. KIẾN NGHỊ........................................................................................................67
3. HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. ......................................................................67
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................69

7. 7
TÓM TẮT LUẬN VĂN
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO ỔN ĐỊNH CHO MÁI DỐC CHÍNH
DIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A LƢỚI.
Tóm tắt. Trƣợt lở đất là một trong những loại hình thiên tai phổ biến nhất trên thế giới. Thủy
điện Alƣới ở Việt Nam cũng đang gặp phải vấn đề nhƣ vậy. Tháng 11 năm 2013, sau đợt mƣa
bão kéo dài, mái dốc nhà máy có hiện tƣợng nƣớc ngầm dâng cao và gây mất ổn định mái dốc
nhà máy. Năm 2014, công tác kiểm tra và xử lý mái dốc đã đƣợc thực hiện gồm các biện pháp
chủ yếu là đào giảm tải, kết hợp khoan neo và khoan thoát nƣớc bổ sung. Tuy nhiên vấn đề này
vẫn chƣa đƣợc xử lý triệt để. Trong luận văn này tác giả tập trung phân tích nguyên nhân và
giải pháp để xử lý vấn đề mực nƣớc ngầm dâng cao ảnh hƣởng đến ổn định của mái dốc. Phần
mềm Plaxis đƣợc tác giả sử dụng để tính toán xác định mực nƣớc ngầm và ổn định. Kết quả của
đề tài là cơ sở có tính khoa học để các đơn vị chức năng đề xuất phƣơng án nhằm đảm bảo ổn
định cho nhà máy.
Từ khóa: ổn định, trƣợt mái, nhà máy thủy điện, nƣớc ngầm, plaxis.
STUDY ON SOLUTION STABILITY OF SLOPE LOCATED IN FRONT OF
ALUOI HYDROELECTRIC PLANT.
Abstract: Landslides are one of the most common types of disasters in the world. The slopes
of the A LUOI Hydropower Plant in Vietnam are also experiencing such problems. In
November 2013, after a long period of heavy rain, the slope located in front of the plant has
high ground water level, which may cause unstable and threatening operation of the plant. By
2014, slope inspection and treatment has been carried out, consisting mainly of load
reduction, anchor drilling and drilling drainage well. However, this problem has not yet
ended. In this thesis, the author focuses on finding the causes and solutions to the problem of
rising groundwater level affecting the stability of the slope. Plaxis software is used to
determine groundwater level and calculating stability. The result of the research is the
scientific basis for functional units to propose plans to ensure stability for the plant.
Keywords: stability, landslide, hydroelectric plant, water level, plaxis.

8. 8
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. 1: Sụt đất tại Km 859 + 419 đƣờng HCM (17/12/2008) [8]. .............................5
Hình 1. 2: Mất ổn định Sụt lỡ [3] ....................................................................................6
Hình 1. 3: Mất ổn định trƣợt tịnh tiến [8]........................................................................7
Hình 1. 4: Mất ổn định trƣợt xoay [8]. ............................................................................7
Hình 1. 5: Mất ổn định do trƣợt dòng [8]........................................................................8
Hình 1. 6: Hiện tƣợng đá đỗ, đá lăn (Nguồn internet). ...................................................8
Hình 1. 7: Sạt lỡ Nhà máy Thủy điện Bản Vẽ do mƣa lớn kéo dài...............................10
Hình 1. 8: Sạt lỡ tại mái dốc nhà máy Thủy điện Sử Pán 2 do mƣa lớn nhiều ngày. ...10
Hình 1. 9: Sạt lở mỏ đá Thủy điện Bản Vẽ do chấn động nổ mìn. ...............................10
Hình 1. 10: Phƣơng pháp xác định hệ số an toàn..........................................................12
Hình 1. 11: So sánh hệ số an toàn trên mái dốc giả định. .............................................14
Hình 1. 12: Thay đổi trạng thái ứng suất tại điểm A theo phƣơng pháp SRM. ............15
Hình 1. 13: Diễn biến thay đổi ứng suất khi thi công mái dốc......................................16
Hình 1. 14: Diễn biến thay đổi ứng suất khi thi công mái đào......................................16
Hình 1. 15: Sức chống cắt của đất không bão hòa. .......................................................17
Hình 1. 16: Đƣờng cong đặc trƣng đất - nƣớc...............................................................18
Hình 1. 17: Sự phát triển của các phiên bảng phần mềm PLAXIS...............................19
Hình 1. 18: Mô phỏng vật liệu đá - Mô hình Jointed Rock...........................................21
Hình 1. 19: Mô phỏng vật liệu gia cố - Mô hình Linear elastic. ...................................21
Hình 2. 1: Vị trí công trình thủy điện A Lƣới. ..............................................................24
Hình 2. 2: Nhà máy thủy điện A Lƣới...........................................................................25
Hình 2. 3: Mặt bằng nhà máy khi chƣa xảy ra hiện tƣợng mất ổn định........................26
Hình 2. 4: Mặt bằng bố trí hố khoan quan trắc mực nƣớc ngầm...................................29
Hình 2. 5: Ký hiệu vật liệu trên mô hình.......................................................................31
Hình 2. 6: Mặt cắt ngang tính toán cho giai đoạn 1. .....................................................32
Hình 2. 7: Mô hình tính toán cho giai đoạn 1................................................................33
Hình 2. 8: Đƣờng bão hòa tính cho giai đoạn 1. ...........................................................33

9. 9
Hình 2. 9: Cung trƣợt nguy hiểm tính toán cho giai đoạn 1..........................................33
Hình 2. 10: Mặt cắt ngang tính toán cho giai đoạn 2. ...................................................34
Hình 2. 11: Mô hình tính toán cho giai đoạn 2..............................................................35
Hình 2. 12: Đƣờng bão hòa cho giai đoạn 2..................................................................35
Hình 2. 13: Cung trƣợt tính toán nguy hiểm cho giai đoạn 2........................................35
Hình 2. 14: Mặt cắt ngang tính toán cho giai đoạn 3. ...................................................36
Hình 2. 15: Mô hình tính toán cho giai đoạn 3..............................................................37
Hình 2. 16: Đƣờng bão hòa tính toán cho giai đoạn 3. .................................................37
Hình 2. 17: Cung trƣợt nguy hiểm tính toán cho giai đoạn 3........................................37
Hình 2. 18: Mặt bằng mô tả hiện trạng các vết nứt và điểm xuất lộ nƣớc trên mái dốc
nhà máy..........................................................................................................................38
Hình 2. 19: Các vết nứt trên mái dốc nhà máy..............................................................39
Hình 2. 20: Hƣớng vết nứt phát triển từ cơ 92m – 107m..............................................39
Hình 2. 21: Sơ họa về các yếu tố ảnh hƣởng đến nƣớc ngầm.......................................40
Hình 2. 22: Đoạn gƣơng đào bị sạt................................................................................45
Hình 3. 1: Sơ đồ lỗ khoan giếng kim hạ mực nƣớc ngầm.............................................50
Hình 3. 2: Mặt bằng bố trí giếng khoan.........................................................................51
Hình 3. 3: Sơ họa phƣơng án khoan - đào giếng kiểm soát mực nƣớc ngầm. ..............52
Hình 3. 4: Sơ đồ tính lƣu lƣợng thấm vào giếng khoan hoàn chỉnh cho trƣờng hợp tầng
chứa nƣớc không áp.......................................................................................................54
Hình 3. 5: Sơ đồ tính lƣu lƣợng thấm vào giếng khoan hoàn chỉnh cho trƣờng hợp tầng
chứa nƣớc có áp.............................................................................................................54
Hình 3. 6: Ký hiệu đất, đá nền trên mô hình. ................................................................58
Hình 3. 7: Ký hiệu tấm bê tông trên mô hình................................................................58
Hình 3. 8: Ký hiệu neo, vữa phụt trên mô hình.............................................................59
Hình 3. 9: Mô phỏng giếng khoan trên mô hình. ..........................................................60
Hình 3. 10: Thiết lập điều kiện ban đầu cho mô hình. ..................................................60
Hình 3. 11: Chi lƣới cho mô hình..................................................................................61
Hình 3. 12: Đƣờng bão hòa tính toán cho trƣờng hợp 1 (thể hiện dạng arrows) ..........62

10. 10
Hình 3. 13: Vùng bão hòa tính toán cho trƣờng hợp 1..................................................62
Hình 3. 14: Vùng ảnh hƣởng nƣớc ngầm tính toán cho trƣờng hợp 1. .........................63
Hình 3. 15: Chuyển vị theo lƣới phần tử tính toán trƣờng hợp 1..................................63
Hình 3. 16: Cung trƣợt nguy hiểm tính toán trƣờng hợp 1. ..........................................63
Hình 3. 17: Đƣờng bão hòa tính toán cho trƣờng hợp 2 (thể hiện dạng arrows). .........64
Hình 3. 18: Vùng bão hòa tính toán cho trƣờng hợp 2..................................................65
Hình 3. 19: Chuyển vị theo lƣới phần tử tính toán trƣờng hợp 2..................................65
Hình 3. 20: Cung trƣợt nguy hiểm tính toán trƣờng hợp 2. ..........................................65
MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. 1: Các phƣơng pháp phân tích ổn định mái dốc theo LEM. ............................13
Bảng 2. 3: Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đá [6]. ..............................................................26
Bảng 2. 1: Tổng họp các chỉ tiêu cơ lý của lớp phủ (edQ+IA1) [6]. ............................27
Bảng 2. 2: Đặc trung thấm của đất phủ [6]....................................................................27
Bảng 2. 4: Đặc trƣng thấm đá gốc [6]. ..........................................................................27
Bảng 2. 5: Kết quả cơ lý đất đá qua công tác đo đạt vật lý [6]. ....................................28
Bảng 2. 6: Tính chất cơ lý đất, đá nền mô phỏng trong Plaxis. ....................................32
Bảng 3. 1: Bảng kết quả tính toán thu nƣớc vào giếng .................................................55
Bảng 3. 2: Tính chất cơ lý đất, đá nền mô phỏng trong Plaxis. ....................................56
Bảng 3. 3: Thông số neo................................................................................................57
Bảng 3. 4: Thông số vữa phụt. ......................................................................................57
Bảng 3. 5: Thông số tấm bê tông...................................................................................57
Bảng 3. 6: Bảng kết quả tính toán ổn định. ...................................................................66
DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 2. 1: Biểu đồ quan hệ lƣợng mƣa và mực nƣớc ngầm hố khoan QT4 [6]. ......30
Biểu đồ 2. 2: Biểu đồ quan hệ lƣợng mƣa và hố khoan quan trắc QT3 [6]. .................31

11. 11
Biểu đồ 2. 3: Biểu đồ quan hệ lƣợng mƣa và hiện tƣợng nƣớc ngầm dâng cao [6] .....42

12. 1
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài.
Trƣợt lở đất là một trong những loại hình thiên tai phổ biến nhất trên thế giới.
Những năm gần đây, các loại hình thiên tai này xảy ra với tần suất và cƣờng độ ngày
càng tăng, gây ra những thiệt hại nghiêm trọng cả về ngƣời và tải sản. Theo thống kê,
chỉ trong thời gian từ năm 2000 đến nay đã có hàng trăm vụ trƣợt lở đất lớn nhỏ xảy ra
ở nhiều quốc gia trên thế giới gây thiệt hại nghiêm trọng. Điển hình nhƣ vụ trƣợt lở đất
vào ngày 9 tháng 11 năm 2001 ở đồi Amboori, bang Kerala nằm ở miền Nam của Ấn
Độ gây hậu quả 40 ngƣời chết. Hay vụ lở đất bất thƣờng có quy mô lớn với khối lƣợng
đất đá khoảng 200 triệu m3
, chiều rộng khoảng 1.600m, và chiều cao khoảng 750 m đã
xảy ra vào ngày 26 tháng 3 năm 2004, vào lúc 13:45 giờ địa phƣơng, trên bức tƣờng
dốc của miệng núi lửa trên sƣờn phía tây bắc núi Bawakaraeng (có độ cao 2830m) ở
đầu nguồn sông Jeneberang, phía Nam Sulawesi, Indonesia. Các mảnh vỡ lở kéo dài
khoảng 7 km từ đầu nguồn và chôn vùi các thung lũng, sông ngòi và nhà cửa, hậu quả
là 32 ngƣời chết. Vào ngày 10 tháng 1 năm 2005, một vụ lở đất xảy ra ở La Conchita,
bang California, Mỹ đã phá hủy hoàn toàn 36 ngôi nhà và giết chết 10 ngƣời. Ngày 17
tháng 2 năm 2006, một vụ trƣợt lở nghiêm trọng khác đã xảy ra ở đảo Leyte, Philippin,
vụ trƣợt lở bắt nguồn từ một dốc đứng cao 450m, một khối rừng lớn trƣợt lở và quét
xuống phía dƣới khu thung lũng sông Himbungao, nơi tập trung dân cƣ đông đúc. Vụ
trƣợt lở gây thảm họa vô cùng nghiêm trọng, chôn vùi toàn bộ ngôi làng Guinsaugon,
hậu quả hơn 1100 ngƣời chết. Tháng 6 năm 2007, ở thành phố Chittagong,
Bangladesh, một vụ sạt lở đất đá tƣơng tự đã xảy ra, nguyên nhân do việc cắt xén bừa
bãi các ngọn đồi làm gia tăng nguy cơ trƣợt lở, dẫn đến sự biến mất của hàng trăm
ngọn đồi, gây ô nhiễm môi trƣờng và đã giết chết ít nhất 120 ngƣời dân sống ở khu
vực lân cận. Năm 2010, một số nƣớc nhƣ Pakistan, Bồ Đào Nha, Uganda, Trung Quốc
và Canada cũng xảy ra các vụ trƣợt lở đất gây thiệt hại về cả ngƣời và tài sản. Chỉ tính
riêng trong năm 2014, thế giới đã có 5 vụ trƣợt lở đất nghiêm trọng, đầu tiên là vụ
trƣợt lở đất ngày 22 tháng 3 xảy ra ở Oso, Washington, nƣớc Mỹ gây ra cái chết cho
43 ngƣời dân thƣờng. Ngày 2 tháng 5, một vụ trƣợt lở đất khác xảy ra ở Badakhshan,
một tỉnh miền Đông Bắc Afghanistan, hậu quả là chôn vùi toàn bộ ngôi làng, khoảng
500 ngƣời đã thiệt mạng và 4000 ngƣời phải di chuyển đi nơi khác sinh sống. Sau đó,
vào ngày 30 tháng 7, một vụ trƣợt lở đất đá khác đã xảy ra ở quận Pune, bang
Maharashtra, Ấn Độ gây hậu quả cuốn trôi hơn 50 ngôi nhà, 136 ngƣời đã thiệt mạng
và hơn 100 ngƣời bị mất tích. Ngày 2 tháng 8, một vụ trƣợt lở đất tồi tệ ở Nepal đã gây
hậu quả làm chết hơn 156 ngƣời. Ngày 20 tháng 8, tại tỉnh Hiroshima, Nhật Bản, một
vụ trƣợt lở đất cũng đã tấn công một khu dân cƣ, làm cho các ngôi nhà bị chôn vùi

13. 2
dƣới lớp bùn đất và đá. Ít nhất đã có 32 ngƣời bị thiệt mạng và nhiều ngƣời khác bị
mất tích. Trƣợt lở đất là một nguy cơ liên tục ở vùng miền núi, phía đông Nhật Bản,
nơi có nhiều ngôi nhà đƣợc xây dựng trên hoặc gần các sƣờn dốc, và có lƣợng mƣa lớn
hàng năm. Gần đây nhất là vụ trƣợt lở đất ngày 27 tháng 8 tại làng Yingping ở tỉnh
Quý Châu, Trung Quốc. Hậu quả là 77 ngôi nhà đã sập hoặc bị chôn vùi hoàn toàn, có
6 ngƣời đã thiệt mạng và hơn 20 ngƣời vẫn còn mất tích [2].
Việt Nam nằm ở khu vực Đông Nam Châu á, có địa hình tƣơng đối đa dạng
gồm: Núi, Cao nguyên, đồng bằng và bờ biển. Diện tích tự nhiên 330.000km2
, trong
đó diện tích đồi núi chiếm 65%, hƣớng dốc chính Tây Bắc - Đông Nam. Nằm ở khu
vực nhiệt đới gió mùa, mỗi năm chịu ảnh hƣởng từ 6 đến 10 cơn bão và áp thấp nhiệt
đới, theo đó là mƣa lớn gây lũ lụt, lƣợng mƣa trung bình năm tƣơng đối lớn, gần
2.000mm/năm, trong đó khu vực lớn nhất là Trung Trung Bộ 2.700mm/năm, nhỏ nhất
là Nam Trung Bộ 1.300mm/năm. Khu vực miền núi, có địa hình sƣờn dốc cao, hoạt
động phát triển kinh tế - xã hội chƣa đƣợc qui hoạch hợp lý, nên các hiện tƣợng trƣợt
lở đất, lũ bùn đá và lũ quét thƣờng xảy ra.
Theo số liệu thống kê, từ năm 2000 đến 2014, đã xảy ra 250 đợt lũ quét, sạt lở
ảnh hƣởng tới các vùng dân cƣ, làm chết và mất tích 646 ngƣời, bị thƣơng gần 351
ngƣời; hơn 9.700 căn nhà bị đổ trôi; hơn 100.000 căn nhà bị ngập, hƣ hại nặng; hơn
75.000 ha lúa và hoa màu bị ngập; hàng trăm ha đất canh tác bị vùi lấp; nhiều công
trình giao thông, thuỷ lợi, dân sinh kinh tế bị hƣ hỏng nặng nề, tổng thiệt hại ƣớc tính
trên 3.300 tỷ đồng. Các tỉnh thƣờng xuyên xảy ra lũ quét, sạt lở đất nhất gồm: Lào Cai,
Hà Giang, Lai Châu, Sơn La, Cao Bằng, Bắc Cạn, Yên Bái, Nghệ An, Hà Tĩnh, Thừa
Thiên Huế, Quảng Nam, Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắc, Bình Thuận [2].
Một số trận sạt lở đất điển hình trong những năm qua nhƣ sau:
- Sạt lở đất núi tại tỉnh Lào Cai năm 2004 đã làm 22 ngƣời chết và mất tích và
16 ngƣời bị thƣơng, trong đó có hộ cả gia đình thiệt mạng.
- Lũ, lũ quét, sạt lở đất sau bão số 4 và số 6, tại Lào Cai, Yên Bái năm 2008
làm 120 ngƣời chết và mất tích.
- Sạt lở đất tại xã Pắc Nậm, Bắc Kạn năm 2009 làm 13 ngƣời chết và mất tích,
5 ngƣời bị thƣơng.
- Sạt lở đất năm 2014: Do ảnh hƣởng của hoàn lƣu bão số 2 và mƣa lớn đã xảy
ra các trận lũ quét và sạt lở đất trên địa bàn các tỉnh miền núi (Hà Giang, Lai Châu,
Cao Bằng, Sơn La…) làm chết và mất tích 24 ngƣời, trong đó có 2 gia đình ở thị trấn
Tam Đƣờng và huyện Hoàng Su Phì bị thiệt mạng tới 5 ngƣời trong nhà.

14. 3
Nhà máy thuỷ điện A Lƣới nằm trên sông A Sáp, thuộc địa bàn huyện A Lƣới,
tỉnh Thừa thiên Huế, nơi tiếp giáp với nƣớc bạn Lào. Thuỷ điện A Lƣới nằm trong hệ
thống điện Quốc gia, cung cấp điện cho toàn quốc, góp phần làm tăng độ ổn định và tin
cậy của hệ thống điện Quốc gia. Hiện nay công trình đang trong giai đoạn vận hành với
công suất 170MW, điện lƣợng bình quân năm 649 triệu kWh.
Trong các hạng mục công trình thủy điện A Lƣới, phần mái dốc chính diện nhà
máy đƣợc thi công và hoàn thành từ giữa năm 2012. Mái dốc nhà máy từ cao trình 67m
(sàn lắp máy) đến cao trình 244m, nằm trong các thành tạo địa chất tuổi từ Ocdovic -
Silua và các pha xâm nhập Paleozoi muộn. Tháng 11 năm 2013, sau đợt mƣa bão kéo
dài, mái dốc nhà máy có hiện tƣợng nƣớc ngầm dâng cao và gây mất ổn định mái dốc
nhà máy. Năm 2014, công tác kiểm tra và xử lý mái dốc đã đƣợc thực hiện gồm các biện
pháp chủ yếu là đào giảm tải, kết hợp khoan neo. Tuy nhiên vấn đề này vẫn chƣa đƣợc
xử lý triệt để. Theo số liệu quan trắc nƣớc ngầm trong khu vực mái dốc nhà máy từ cuối
năm 2016 đến tháng 4 năm 2017 cho thấy, mực nƣớc ngầm tiếp tục tăng cao và không
có chiều hƣớng giảm, đe dọa đến khả năng ổn định mái dốc nhà máy. Việc tìm ra
nguyên nhân và các giải pháp để xử lý vấn đề mực nƣớc ngầm dâng cao là hết sức cần
thiết nhằm đảm bảo hoạt động của nhà máy đƣợc an toàn. Xuất phát từ lý do trên tác giả
đã đề xuất đề tài luận văn là: « Nghiên cứu giải pháp nâng cao ổn định cho mái dốc
chính diện nhà máy thủy điện A Lưới ».
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu:
- Đánh giá hiện trạng ổn định mái dốc chính diện nhà máy thủy điện A Lƣới.
- Nghiên cứu ảnh hƣởng về thấm và ổn định của mái dốc nhằm đƣa ra giải pháp
xử lý vấn đề nƣớc ngầm dâng cao ảnh hƣởng đến ổn định mái dốc nhà máy.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tƣợng: là đƣờng mực nƣớc ngầm trong mái dốc của nhà máy, các giải
pháp nâng cao ổn định cho công trình.
- Phạm vi nghiên cứu: là mái dốc chính diện nhà máy.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Để giải quyết mục tiêu trên, luận văn đƣa ra phƣơng pháp nghiên cứu nhƣ sau:
- Phƣơng pháp phân tích tài liệu: Điều tra, thu thập số liệu, tài liệu địa hình địa
chất thủy văn, lịch sử và hiện trạng mất ổn định mái dốc nhà máy.
- Phƣơng pháp kế thừa các kết quả nghiên cứu liên quan.
- Phƣơng pháp mô hình hóa: Sử dụng mô hình số Plaxis của Hà lan để phân tích

15. 4
thấm, kiểm tra ổn định trƣợt và ổn định mái dốc khi mực nƣớc ngầm dâng cao vào
mùa mƣa. Tổng hợp phân tích số liệu, đƣa ra các giải pháp.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
Đề tài này có ý thực tiễn nhằm đƣa ra các giải pháp cho vấn đề cấp bách hiện
nay là mực nƣớc ngầm tăng cao có nguy cơ gây mất ổn định mái dốc nhà máy. Kết
quả của đề tài là cơ sở có tính khoa học để các đơn vị chức năng đề xuất phƣơng án
nhằm đảm bảo ổn định cho nhà máy.

16. 5
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC.
1.1.HIỆN TƢỢNG MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC.
1.1.1. Giới thiệu.
Mất ổn định mái dốc của các công trình xây dựng khi đƣa vào khai thác thƣờng
xuyên xảy ra và gây ra những thiệt hại về nặng nề về tài sản cũng nhƣ con ngƣời, đồng
thời ảnh hƣởng lớn đến sự vận hành bình thƣờng của các công trình xây dựng.
Mất ổn định mái dốc có thể do các nguyên nhân sau: tăng cao độ dốc của sƣờn dốc
khi cắt xén, khi đào hoặc xói lở, khi thi công mái dốc; giảm độ bền của đất đá do biến dổi
trạng thái vật lý khi ngấm nƣớc, trƣơng nở, giảm độ chặt, phong hóa, phá hủy kết cấu tự
nhiên; các hiện tƣợng từ biến trong đất đá, tác động của các áp lực thủy tĩnh và thủy động
lên đất đá gây nên biến dạng thấm (xói ngầm, chảy trôi, biến thành trạng thái cát chảy...),
biến đổi trạng thái ứng suất của đất đá ở trong đới hình thành sƣờn dốc và thi công mái
dốc; các tác động bên ngoài nhƣ: chất tải lên sƣờn dốc, tác động địa chất và bị địa chấn...
Mất ổn định mái dốc đào có chiều sâu đào lớn thƣờng xảy ra rất phổ biến mặc dù
trong quá trình thiết kế đã tính toán và phân tích rất chi tiết nhƣng vẫn không tránh khỏi
những rủi ro không mong muốn. Có rất nhiều nguyên nhân (chủ quan và khách quan) gây
nên hiện tƣợng mất ổn định mái dốc đào, tuy nhiên vấn đề mất ổn định dài hạn (mất ổn
định trong quá trình khai thác) thƣờng xảy ra chủ yếu vào mùa mƣa lũ (hình 1.1). Sự thay
đổi mực nƣớc ngầm trong mái dốc đào dẫn đến trạng thái ứng suất ở sƣờn dốc bị thay đổi
theo chiều hƣớng bất lợi, đồng thời làm giảm sức chống cắt của đất đá.
Hình 1. 1: Sụt đất tại Km 859 + 419 đƣờng HCM (17/12/2008) [8].

17. 6
1.1.2. Các dạng mất ổn định mái dốc.
Các hiện tƣợng mất ổn định mái dốc đào thƣờng đƣợc phân làm bốn dạng cơ bản:
sụt lở, trƣợt, trôi và hiện tƣợng đá đổ, đá lăn.
1.1.2.1. Sụt lở.
Là hiện tƣợng đất đá trên sƣờn dốc hoặc trên mái dốc chuyển dịch về phía dƣới
không theo một mặt tựa rõ rệt (hoặc là không có mặt trƣợt) và không duy trì nguyên khối;
đất, đá có thể rơi tự do, lăn, đổ một cách đột ngột tức thời nhƣng cũng có thể lở, tróc dần,
tích tụ lại phía dƣới chân dốc (hình 1.2), đây là loại sụt trƣợt phổ biến trên các tuyến
đƣờng miền núi. Theo kết quả nghiên cứu đánh giá, phân loại các dạng sụt, trƣợt mái
taluy đƣờng Hồ Chí Minh đoạn Đăk Rông - Thạnh Mỹ, hiện tƣợng này chiếm tỷ lệ
khoảng 70% tổng số các điểm sụt trƣợt trên tuyến [3].
Hình 1. 2: Mất ổn định Sụt lỡ [3]
1.1.2.2. Trượt.
Là hiện tƣợng cả khối đất đá trên sƣờn đồi hay mái dốc chuyển dịch nhƣ một cơ
thể xuống phía dƣới chân dốc theo một hoặc vài mặt trƣợt rõ rệt (hình 1.3), mặt trƣợt có
thể liên tục, gãy khúc hoặc có dạng cung tròn. Hiện tƣợng mất ổn định này thƣờng xảy ra
với tốc độ chậm, tuy nhiên ở giai đoạn cuối có thể đột ngột di chuyển nhanh.
Ở dạng di chuyển này, khối đất đá cơ bản không bị xáo động trong khi trƣợt dọc
theo một mặt xác định. Về kết cấu, có hai dạng trƣợt sau:
- Trƣợt tịnh tiến: là sự di chuyển tuyến tính của khối đất đá dọc theo mặt phẳng
phân lớp hoặc sự di chuyển của lớp đất nằm gần mặt đất dốc. Sự di chuyển mất ổn định
này thƣờng khá nông và song song với mặt đất (hình 1.3).
Sụt lở

18. 7
- Trƣợt xoay: thƣờng gặp trong đất đính hay đá mềm yếu đồng nhất. Sự di chuyển
diễn ra dọc theo mặt cắt cong theo cách khối trƣợt tụt xuống ở gần đỉnh mái dốc và đẩy
trồi gần chân dốc (hình 1.4).
Hình 1. 3: Mất ổn định trƣợt tịnh tiến [8].
Hình 1. 4: Mất ổn định trƣợt xoay [8].
1.1.2.3. Trôi (trượt dòng).
Trôi là hiện tƣợng đất đá bị xáo động và di chuyển một phần hay toàn bộ thành
dòng trên sƣờn dốc xuống phía dƣới. Dòng đất đá có thể bao gồm đá tảng, đá hòn, cuội
sỏi, cát và đất.
Trƣợt dòng thƣờng xảy ra trong đất yếu bão hòa nƣớc khi áp lực nƣớc lỗ rỗng tăng

19. 8
đủ để làm mất toàn bộ độ bền chống cắt. Mặt trƣợt thực hầu nhƣ không có hay chỉ biểu
hiện từng lúc.
Tùy theo dòng đất đá di chuyển có hoặc không có chứa lẫn nƣớc khi trôi, thƣờng
phân biệt hai trƣờng hợp: dòng đất đá khô và dòng ƣớt.
Hình 1. 5: Mất ổn định do trƣợt dòng [8].
1.1.2.4. Đá đổ, đá lăn.
Là hiện tƣợng các tảng đá, khối đá từ trên cao của mái dốc bị lở và rơi tự do đồ
thẳng xuống mặt đƣờng gây cản trở giao thông và mất ổn định cho mái dốc.
Hình 1. 6: Hiện tƣợng đá đỗ, đá lăn (Nguồn internet).
1.1.3. Nguyên nhân gây nên hiện tƣợng mất ổn định mái dốc.

20. 9
Sự thay đổi các điều kiện nhƣ mƣa, thoát nƣớc, chất tải hay sự ổn định bề mặt
thƣờng thúc đẩy sự phá hoại mái dốc. Các biến đổi đó có thể xảy ra ngay sau khi xây
dựng hoặc phát triển chậm chạp trong nhiều năm, hoặc xảy ra đột ngột ở thời điểm bất kì.
Phân tính các mái dốc đào cũng nhƣ mái dốc đắp, cần thiết phải xem xét cả điều
kiện ổn định tức thời và lâu dài, đồng thời cũng cần thiết xem xét phá hoại có thể có theo
mặt trƣợt mới tạo ra hay theo mặt trƣợt đã tồn tại trƣớc, do hiện tƣợng trƣợt đã xảy ra
trƣớc đó để lại. Hiện tƣợng trƣợt dọc theo mặt trƣợt đã tồn tại trƣớc chỉ có ở nơi các
chuyển vị lớn, có thể là vài mét, đã xảy ra. Trƣợt theo mặt trƣợt mới tạo thành xảy ra khi
bên trong khối đất đá chắc chắn đạt tới độ bền giới hạn (hay độ bền đỉnh) thì sẽ xuất hiện
một mặt trƣợt mới. Việc lựa chọn các thông số chỉ đƣợc tiến hành sau khi đã xem xét cẩn
thận lịch sử ứng suất và trạng thái thoát nƣớc đã dự đoán trƣớc.
Nguyên nhân gây nên hiện tƣợng mất ổn định mái dốc đào có thể chia làm 2 nhóm
chính:
1.1.3.1. Nhóm nguyên nhân gây nên hiện tượng mất ổn định mái dốc.
- Các nguyên nhân thuộc về bản chất đất, đá: Đất đá thuộc loại mềm yếu, dễ
phong hóa, dễ hóa mềm khi gặp nƣớc; các lớp đất đá có cấu tạo xen kẽ các lớp yếu;
- Các yếu tố thúc đẩy quá trình phong hóa và quá trình biến đổi hóa lý: sự dao
động nhiệt độ làm phá vỡ kết cấu đất đá; sự thủy hóa, sự hấp phụ nƣớc của các khoáng
vật sét khi tăng độ ẩm; nƣớc ngầm hòa tan và mang đi các thành phần dễ hòa tan có trong
đất đá (muối cacbonat, sunfat,...);
- Các nguyên nhân về địa hình, địa mạo: độ dốc của mái dốc lớn, mái dốc trơ trụi
ít cây cỏ làm đất đá dễ bị xói mòn, dễ bị phong hóa dẫn đến sự mất ổn định mái dốc.
1.1.3.2. Nhóm các nguyên nhân tăng lực gây trượt.
- Các nguyên nhân làm tăng tải trọng trên mái dốc (đào): nƣớc mặt và nƣớc ngầm
thấm đầy lỗ rỗng đất đá; đất đá trƣợt, sụt lở từ phía trên rồi tích lại trên sƣờn dốc (hình
1.6), (hình 1/7).
- Các nguyên nhân gây phá hoại chân mái dốc đào: dòng nƣớc mặt mùa lũ chảy
xói chân mái dốc; không gia cố, rãnh biên quá dốc dẫn đến xói chân mái dốc.
- Các nguyên nhân gây chấn động đất đá: động đất, nổ mìn khai thác đá hoặc xây
dựng đƣờng, ... (hình 1.8).
Kết luận chung: Mất ổn định mái dốc đào thƣờng xảy ra do tổng hợp nhiều
nguyên nhân, do đó khi phân tích ổn định mái dốc cần phân tích các hiện tƣợng, sự kiện
xảy ra lúc mái dốc mất ổn định và trong suốt quá trình trƣớc đổ; cần điều tra môi trƣờng
xung quanh chứ không phải chỉ chú ý đến điều kiện riêng tại chỗ mái đất mất ổn định.

21. 10
Hình 1. 7: Sạt lỡ Nhà máy Thủy điện Bản Vẽ do mƣa lớn kéo dài.
Hình 1. 8: Sạt lỡ tại mái dốc nhà máy Thủy điện Sử Pán 2 do mƣa lớn nhiều ngày.
Hình 1. 9: Sạt lở mỏ đá Thủy điện Bản Vẽ do chấn động nổ mìn.

22. 11
1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNHI MÁI DỐC.
1.2.1. Phƣơng pháp cân bằng giới hạn.
Phƣơng pháp cân bằng giới hạn thƣờng giả định các mặt trƣợt là mặt phẳng hoặc
mặt trƣợt trụ tròn. Lăng thể trƣợt đƣợc coi là một cá thể, điều kiện trƣợt chỉ xảy ra tại mặt
đáy của lăng thể trƣợt. Khi tính toán, lăng thể trƣợt có thể đƣợc chia thành các mảnh chia
nhỏ với mặt giữa các mảnh là thẳng đứng và không xảy ra điều kiện trƣợt trên các mặt
phẳng này (phƣơng pháp phân mảnh).
Đặc điểm chung của các phƣơng pháp cân bằng giới hạn là chỉ xét sự làm việc của
kết cấu trong trạng thái giới hạn mà không quan tâm đến quan hệ ứng suất - biến dạng
theo quá trình tác dụng của tải trọng. Do đó những phƣơng pháp này khá đơn giản và yêu
cầu các tham số đầu vào khi tính toán thƣờng là trọng lƣợng riêng, lực dính, góc ma sát
trong của đất (những thông số cơ bản của đất có thể đƣợc xác định bằng những thí
nghiệm kinh điển trong cơ học đất).
Phƣơng pháp cân bằng giới hạn sử dụng lý thuyết vòng tròn Morh-Coulomb để
xác định ứng suất cắt gây trƣợt dọc theo bề mặt trƣợt, ứng suất cắt tại vị trí mặt trƣợt phá
hoại đƣợc định nghĩa là sức kháng cắt (hay độ bền kháng cắt) của đất.
Sức chống cắt của đất đƣợc biểu diễn bởi quan hệ tuyến tính Morh-Coulomb (hình
1.9), trong đó ứng suất cắt ở trạng thái giới hạn phá hoại và ứng suất cắt gây trƣợt có thể
xác định theo công thức:
f = Su = c + tan (điều kiện ứng suất tổng) (1.1)
f = S’u = c’ + ’tan’(điều kiện ứng hữu hiệu) (1.2)
 = f/F (1.3)
Trong đó:
c’, ’ - lực dính và góc ma sát riêng trong giai đoạn ứng suất hữu hiệu.
Su, Su’ - sức kháng cắt của đất (độ bền cắt) trong điều kiện ứng suất tổng và
ứng suất hữu hiệu.
F - hệ số an toàn (FOS, một số tài liệu sử dụng ký hiệu K), có thể đƣợc xác
định bằng 3 cách: cân bằng giới hạn, cân bằng lực và cân bằng moment nhƣ hình 1.6.
- Điều kiện cân bằng giới hạn: hệ số an toàn F đƣợc xác định dựa trên tỷ số sức
chống trƣợt và ứng suất gây trƣợt (hình 1.6).
+ Trƣờng hợp ổn định ngắn hạn (ứng suất tổng):
(1.3)
tan
u
S c
F
 
 

 

23. 12
+ Trƣờng hợp ổn định dài hạn (ứng suất hữu hiệu):
(1.4)
(a) Cân bằng giới hạn. (b) Cân bằng lực (c) Cân bằng mô ment
Hình 1. 10: Phƣơng pháp xác định hệ số an toàn.
Ứng suất tổng đƣợc sử dụng trong điều kiện ổn định ngắn hạn (ổn định trong thời
gian thi công) cho các đất loại sét. Ứng suất hữu hiệu đƣợc sử dụng trong tính toán ổn
định dài hạn cho tất cả các loại dất, hoặc trong bất cứ các điều kiện khi biết đƣợc áp lực
nƣớc lỗ rỗng.
- Điều kiện cân bằng lực: hệ số an toàn đƣợc xác định dựa trên tỷ số giữa tổng
lực giữ và tổng lực gây trƣợt của khối trƣợt (hình 1.6b).
F=
Tổng lực giữ
Tổng lực gây trƣợt
=
S
W.sin
=
N.tan c.L
W.sin
(1.5)
Trong đó: c - lực dính dơn vị;
L - chiều dài tổng cộng lăng thể trƣợt;
N - lực pháp tuyến tổng cộng;
W - trọng lƣợng lăng thể trƣợt;
- góc nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang của lăng thể trƣợt.
- Điều kiện cân bằng môment: hệ số an toàn đƣợc xác định dựa trên tỷ số giữa
tổng mô ment giữ và tổng mô ment gây trƣợt của khối trƣợt (hình 1.6c).
F =
Tổng momen giữ
Tổng momem gây trƣợt
=
R ∫ Su
L
0
dl
W.x
(1.6)
Trong đó:
Su - sức chống cắt đơn vị (trên 1m chiều dài mảnh trƣợt);
R - bán kính cung trƣợt giả định;
X - khoảng cách theo phƣơng ngang tính từ điểm đặt lực w đến tâm cung
trƣợt;
' 'tan ' '
u
S c
F
 
 

 

24. 13
Hệ số an toàn F có thể rất nhạy cảm với sự thay đổi của thông số này, nhƣng lại
tƣơng đối không nhạy cảm với một số thông số khác. Việc xác định hệ số an toàn tối
thiểu F phải căn cứ trên các quan điểm về kinh tế, có xét đến tất cả các yếu tố ảnh hƣởng.
Trƣờng hợp mẫu thí nghiệm không đủ đại diện hay quy trình thí nghiệm không chắc chắn
và đặc biệt khi dùng giá trị giả định cho các thông số chính, thì hệ số an toàn phải đƣợc
tăng lên tƣơng ứng. Trong trƣờng hợp này có thể tham khảo sử dụng các trị số tính toán
nhƣ sau:
- Ổn định ở cuối giai đoạn thi công của mái dốc đào và đắp: F = l,30;
- Theo điều kiện thấm ổn định: F = 1,25;
- Khi mực nƣớc hạ thấp đột ngột: F = 1,20;
- Mái đốc tự nhiên kéo dài: F = 1,10- 1,20;
- Khối đất thải: F = 1,50.
Bảng 1.1 tổng hợp một số phƣơng pháp phân tích ổn định mái dốc theo phƣơng
pháp cân bằng giới hạn, trong đó có lƣu ý các giả định và điều kiện cân bằng đƣợc sử
dụng trong tính toán.
Bảng 1. 1: Các phƣơng pháp phân tích ổn định mái dốc theo LEM.
Phƣơng pháp
Hệ số an toàn (F)
Giả định lực tƣơng tác
giữa các mảnh trƣợt theo
phƣơng ngang (H) và
đứng(V)
Cân
bằng
lực
Cân
bằng
mô men
Fellenius - Yes Bỏ qua H, V
Bishop (1955) - Yes Bỏ qua V, chỉ xét H
Đơn giản hoá Janbu (1954) Yes - Bỏ qua V, chỉ xét H
Spencer (1967) Yes Yes Có xét cả H và V
Morgestcrn-Price (1960) Ycs Yes Có xét cả H và V
GLE Yes - Có xét cảH và V
Để so sánh kết quả tính toán hệ số an toàn theo các phƣơng pháp khác nhau,
Fredlund và Krahn (1977) đã tiến hành phân tích trên mái dốc giả định và rút ra kết luận
nhƣ sau:
Phƣơng pháp đơn giản hoá Bishop, Morgcnstern-Price và Spencers cho kết quả hệ
số an toàn khá giống nhau (độ sai khác <0,1%); Phƣơng pháp Fellenius cho kết quả thiên
về an toàn, hệ số an toàn thấp hơn so với phƣơng pháp đơn giản hoá Bishop.
Phƣơng pháp Janbu cho kết quả sai khác ± 15% so với các phƣơng pháp Spencer
vàMorgenstern-Price.

25. 14
Hình 1. 11: So sánh hệ số an toàn trên mái dốc giả định.
1.2.2. Phƣơng pháp trạng thái giới hạn.
1.2.2.1. Phương pháp PTHH trong phân tích ổn định mái dốc..
Lý thuyết trạng thái giới hạn sử dụng phƣơng pháp phân tích phần tử hữu hạn
(Finite Element Method - FEM) dựa trên sự thay đổi ứng suất, biến dạng của các điểm
chia trong mái dốc. Đây có thể xem là phƣơng pháp phân tích chính xác, thoả mãn các
điều kiện cân bằng lực, điều kiện tƣơng thích, phƣơng trình cấu thành và điều kiện biên
tại mỗi điểm của mái dốc. Nó mô phỏng cơ chế phá hoại mái dốc thực tế và xác định
đồng thời cả hai yếu tố là hệ số an toàn nhỏ nhất và cơ chế phá hoại, đồng thời có thể mô
phỏng quá trình phá hoại mà không phải giả định trƣớc mặt trƣợt phá hoại nhƣ phƣơng
pháp cân bằng giới hạn (Griffith et al 1999; Matsui, 1990).
Phân tích ổn định mái dốc bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn có các ƣu điểm sau:
- Mặt trƣợt không cần giả định trƣớc. Mặt phá hoại diễn ra khi sức kháng cắt của
đất thấp hơn so với ứng suất cắt do trọng lƣợng bản thân của đất;
- Không yêu cầu các dữ liệu hoặc tiến hành phân mảnh phân tích dựa trên các
phƣơng trình cân bằng lực hoặc mô men;
- Có thể xác định đƣợc ứng suất và biến dạng tại mọi điểm trong mái dốc thông
qua phân tích bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn.
Phƣơng pháp phần tử hữu hạn sử dụng hai cách tiếp cận để phân tích ổn định mái
dốc: phƣơng pháp trực tiếp bằng cách sử dụng phƣơng pháp suy giảm sức chống cắt
Strength Reduction Method - SRM) và phƣơng pháp gián tiếp phân tích các hệ số an toàn
bằng sự kết hợp với các phƣơng pháp cân bằng giới hạn (Pasternack, sc và Gao, s, 1988).
Trong phƣơng pháp suy giảm sức chống cắt, độ bền kháng cắt (c, υ) của vật liệu mái dốc

26. 15
đƣợc giả định giảm dần cho đến khi mái dốc mất ổn định đƣợc giả định đã đạt đƣợc. Tỷ
lệ giảm sức kháng cắt lớn nhất tại điểm đó đƣợc xem là hệ số an toàn tối thiểu.
1.2.2.2. Phương pháp suy giảm sức chống cắt (SRM).
Lý thuyết phân tích dựa trên sự giảm sức chống cắt của đất bằng phƣơng pháp
phần tử hữu hạn lần đầu tiên đƣợc đề xuất bởi Zienkiewicz (1975). Điểm Gauss A của
một phần tử trong mái dốc cần tính toán hệ số an toàn đƣợc thể hiện nhƣ hình 1.8. Trạng
thái ứng suất tại thời điểm này đƣợc thể hiện trong một vòng tròn Mohr. Để mô phỏng
mặt trƣợt, sức chống cắt tại điểm A đƣợc chia cho một hệ số an toàn, F, cho đến khi vòng
tròn Mohr biểu diễn trạng thái ứng suất của mặt trƣợt hƣ cấu (ảo) tiếp xúc với đƣờng bao
phá hoại. Trạng thái ứng suất tại điểm A lúc này tƣơng ứng với trạng thái phá hoại. Mái
dốc bị mất ổn định tổng thể (phá hoại) khi số lƣợng các điểm trong mái dốc đạt đến trạng
thái phá hoại tăng. Trị số F tƣơng ứng với trạng thái giới hạn đạt đƣợc, đƣợc gọi là hệ số
an toàn tối thiểu của mái dốc.
Hình 1. 12: Thay đổi trạng thái ứng suất tại điểm A theo phƣơng pháp SRM.
Nhận xét:
Theo lý thuyết trạng thái giới hạn, mặt trƣợt nguy hiểm là tập hợp các điểm có
biến dạng cắt lớn, tại đó tỷ số giữa sức kháng cắt vá ứng suất cắt là nhỏ nhất. Việc sử
dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn để tìm kiếm những điểm này là hoàn toàn có thể thực
hiện đƣợc. Tuy nhiên, phƣơng pháp phần tử hữu hạn có hạn chế là nếu số liệu đầu vào
không phản ánh trung thực ứng xử của đất thì két quả biến dạng tính toán đƣợc là hoàn
toàn vô nghĩa. Để giải quyết vấn đề này, luận văn sử dụng phần mềm Plaxis phân
tích ổn định mái dốc theo phƣơng pháp PTHH.
1.2.3. Ổn định mái dốc có xét đến ảnh hƣởng của sự thay đổi mực nƣớc ngầm.
Sự ổn định của mái dốc phụ thuộc nhiều vào sự thay đổi của áp lực nƣớc lỗ rỗng.
Trong quá trình thi công khối đất, áp lực nƣớc lỗ rỗng sẽ tăng lên và sẽ giảm dần xuống

27. 16
sau khi thi công, do đó hệ số an toàn giới hạn nhỏ nhất đạt đƣợc trong khi thi công và
tăng dần theo thời gian sau khi thi công khối đất, hay nói cách khác mái dốc đắp sẽ đảm
bảo ổn định hơn sau khi thi công (hình 1.9).
Hình 1. 13: Diễn biến thay đổi ứng suất khi thi công mái dốc.
Ngƣợc lại đối với mái dốc đào, việc thi công đào lúc đầu sẽ làm giảm áp lực nƣớc
lỗ rỗng, nhƣng khi có dòng thấm chúng sẽ tăng dần lên, ứng suất hữu hiệu và độ bền
chống cắt thƣờng quan hệ nghịch với áp lực nƣớc lỗ rỗng. Vì vậy, hệ số an toàn giới hạn
nhỏ nhất giảm dần theo thời gian, điều này có thể giải thích hiện tƣợng mất ổn định đã
xảy ra của nhiều mái dốc đào trong quá trình khai thác (hình 1.10).
Hình 1. 14: Diễn biến thay đổi ứng suất khi thi công mái đào.
1.2.3.1. Sức chống cắt của đất không bão hòa.
Trong phạm vi mực nƣớc ngầm thay đổi, một vùng quá độ (hay còn gọi là vùng
không bão hoà nƣớc) đƣợc hình thành. Sức chống cắt của đất theo cơ học đất không bão
hòa có thể xác định theo công thức:
τ = c’ + (σa - ua).tgυ’ + (ua - uw).tgυb (1.7)
Trong đó:

28. 17
τ - ứng suất cắt trên mặt phá hoại lúc xảy ra phá hoại
c’ - lực dính hiệu quả, là khoảng chặn độ bền chống cắt khi ứng suất pháp
hiệu quả bằng 0;
σa - ứng suất pháp tổng tác dụng lên mặt phá hoại;
ua - áp lực khí lỗ rỗng lúc phá hoại;
uw - áp lực nƣớc lỗ rỗng lúc phá hoại;
υ’- góc ma sát hiệu quả;
υb- góc biểu thị tốc độ tăng độ bền chống cắt có quan hệ với độ hút dính (ua
- uw)f.
Biểu thức trên có thể áp dụng đƣợc cho trƣờng hợp đất bão hòa và đất không bão
hòa. Trƣờng hợp bão hòa có thể suy ra bằng cách cho áp lực khí lỗ rỗng (ua) bằng áp lực
nƣớc lỗ rỗng (uw). Nói cách khác, đất bão hòa có áp lực nƣớc rỗng dƣơng, trong khi đất
không bão hòa có áp lực nƣớc lỗ rỗng âm vì liên quan với áp lực khí lỗ rỗng (hình 1.12).
Hình 1. 15: Sức chống cắt của đất không bão hòa.
1.2.3.2. Đường cong đặc trưng đất – nước.
Đƣờng cong đặc trƣng đất nƣớc (Soil Water Characteristic Curve, SWCC) là
thông số trung tâm của cơ học đất cho đất không bão hoà, có thể dùng để xác định các
thông số chính của đất không bão hòa, trong đó có sức kháng cắt của đất. Nó khống chế
các đặc tính của đất không bão hòa nhƣ hệ số thấm, cƣờng độ kháng cắt và biến thiên thể
tích của đất. Đây là đƣờng cong biểu diễn quan hệ giữa độ ẩm và độ hút dính của đất
(Hình 1.13), có thể xác định trực tiếp từ các thí nghiệm trong phòng, ngoài trời hoặc xác
định gián tiếp từ các mô hình toán học thông qua thông số cơ bản của đất.

29. 18
Hình 1. 16: Đƣờng cong đặc trƣng đất - nƣớc.
1.3. ẢNH HƢỞNG CỦA ĐƢỜNG BÃO HÕA ĐẾN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC.
Bài toán thấm là một trong những vấn đề quan trọng trong thiết kế và thi công mái
dốc đào. Bài toán thấm có thể đƣợc chi ra: bài toán thấm không áp và bài toán thấm có
áp. Dòng thấm qua mái dốc dào thuộc bài toán thấm không áp. Trong bài toán thấm
không áp, việc xác định vị trí đƣờng bão hòa là lời giải quan trọng nhất. Đƣờng bão hòa
là biện phân cách hai vùng đất bão hòa và đất không bão hòa nƣớc [4].
Vấn đề ổn định mái dốc chịu ảnh hƣởng rất lớn từ dòng thấm - vị trí đƣờng bão
hòa. Tuy nhiên, việc xác định vị trí của đƣờng bão hòa là không đơn giản và là vấn đề
đƣợc nghiên cứu nhiều bởi rất nhiều các nhà khoa học [4].
Có một số phƣơng pháp xác định vị trí đƣờng bão hòa nhƣ phƣơng pháp về lƣới
thấm, áp dụng lý thuyết Dupuit. Tuy nhiên, những phƣơng pháp này chỉ áp dụng cho
những trƣờng hợp với điều kiện biên đơn giản, trong khi các công trình thực tế thƣờng có
điều kiện biên phức tạp nên thƣờng đƣợc giải bằng các phƣơng pháp số nhƣ phƣơng pháp
sai phân hữu hạn, phƣơng pháp thể tích hữu hạn và phƣơng pháp phần tử hữu hạn.
Thông thƣờng việc xác định hệ số thấm của mái dốc đào thông qua việc lấy mẫu
và thí nghiệm trong phòng. Tuy nhiên, do tính phức tạp của điều kiện địa chất về sự thiếu
chính xác của tài liệu địa chất thu thập đƣợc nên việc xác định chính xác hệ số thấm là
một việc khó khăn. Điều này dẫn đến khó khăn cho việc thiết kế công trình.
Trong nội dung luận văn, tác giả sử dụng phƣơng pháp PTHH xác định chính xác
vị trí đƣờng bão hòa và kết quả cho thấy hoàn toàn phù hợp với thực tế.
Nhánh gi ảm ẩm
Nhánh tăng ẩm

30. 19
1.4. PHẦN MỀM PLAXIS PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC.
1.4.1. Giới thiệu phần mềm
Sự phát triển của phần mềm Plaxis đƣợc từ năm 1987 tại Đại Học Công Nghệ
Deelf - Hà Lan. Phiên bản Plaxis V.l ban đầu lập nhằm mục đích phân tích các bài toán
ổn định đê biển và đê sông tại các vùng bờ biển thấp tại Hà Lan. Làm cầu nối giữa các kỹ
sƣ địa kỹ thuật và các chuyên gia lý thuyết do GS.R.B.J Brinkgreve và P.A Vermeer khởi
xƣớng [11].
Đến năm 1993 công ty PLAXIS BV đƣợc thành lập và từ năm 1998, các phần
mềm Plaxis đều đƣợc xây dựng theo mô hình phần tử hữu hạn. Hiện nay, bộ phần mềm
này có thể xem nhƣ gồm đầy đủ nhất những bài toán Địa kỹ thuật thƣờng gặp trong thực
tế, thân thiện ngƣời dùng và đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới ƣa chuộng.
Từ 2000 - 2007, bộ phần mềm Plaxis gồm 5 mô đun sau:
Hình 1. 17: Sự phát triển của các phiên bảng phần mềm PLAXIS.
Trong đó, mô đun Plaxis V.8 - 2D đƣợc ứng dụng để phân tích biến dạng và ổn
định các bài toán địa kỹ thuật theo PTHH - 2D, trƣờng hợp đất bão hòa và không bão
hòa.
1.4.2. Đặc trƣng vật liệu trong Plaxis.
Trong nội dung luận văn, tác giả sử dụng phần mềm Plaxis phân tích ổn định mái
dốc chính diện nhà máy thủy điện A Lƣới. Dựa vào vật liệu gia cố và địa chất theo mặt
cắt chính diện nhà máy, luận văn trình bày 3 mô hình vật liệu gồm: mô hình Morh -
Coulomb mô phỏng vật liệu đất, mô hình Jointed Rock mô phỏng vật liệu đá và mô hình
Linear elastic mô phỏng vật liệu gia cố.
1.4.2.1. Mô hình Mohr - Coulomb(MC).
Đối với các lớp đất đá thông thƣờng sử dụng mô hình Morh - Coulomb là mô hình
đàn dẻo lý tƣởng. Trƣớc khi bị chảy dẻo (phá hoại), ứng xử của vật liệu sẽ là đàn hồi
tuyến tính (E = constant). Sau khi ứng suất đạt tới mức phá hoại, ứng xử của vật liệu là
dẻo lý tƣởng (chảy nhƣ nƣớc). Đƣờng ứng suất biến dạng vì vậy gồm 2 đoạn: đoạn đàn
hồi tuyến tính đi từ gốc tọa độ với độ dốc là E và đoạn chảy dẻo là một đƣờng nằm ngang
xuất phát từ chỗ bắt đầu chảy dẻo [11].

31. 20
+ Các thông số của mô hình Mohr – Coulomb:
E: Modun đàn hồi của vật liệu (kN/m2
);
V : Hệ số Posion;
υ: Góc ma sát trong (độ);
C: Cƣờng độ kháng cắt của vật liệu (kN/m2
);
 : góc giãn nở của vật liệu (độ).
+ Ưu điểm
- Mô hình đơn giản, rõ ràng;
- Tiếp cận sớm với ứng xử của đất;
- Phù hợp cho nhiều ứng dụng thực tế;
- Ít số và thông số rõ ràng.
+ Nhƣợc điểm
- Chƣa xét ảnh hƣởng của 
2.
- Chƣa xét sự phụ thuộc trạng thái ứng suất của các đặc tính đàn hồi.
1.4.2.2. Mô hình Jointed Rock (JR).
Đây là mô hình đàn - dẻo không đẳng hƣớng đặt biệt dùng để mô phỏng ứng xử
của các lớp đá bao gồm sự xếp tầng địa chất và nứt gảy trực tiếp đặt biệt trên đá. Tính
dẻo có thể xuất hiện lớn nhất của 3 lực cắt trực tiếp (Shear planes). Mỗi mặt phẳng thể
hiện qua thông số riêng của nó là E và c. Đá nguyên vẹn không một vết nứt đƣợc xét đến
nhƣ có ứng xử đầy đủ nhất tính đàn hồi với độ cứng E và c. Sự giảm đàn hồi của đá có
thể đƣợc xác định thông qua sự xếp tầng địa chất.
Các thông số của mô hình Jointes Rock:
- El : Moduli đàn hồi của vật liệu (đá liền khối) (kN/m2
);
- vl : Hệ số Posion (đá liền khối);
- E2: Modun đàn hồi của vật liệu (mặt yếu) (kN/m2
);
- v2 : Hệ số Posion (mặt yếu);
- G2: Modun đàn hồi cắt của vật liệu (kN/m2
);
- υ: Góc ma sát trong (độ);
- C : Lực dính của vật liệu (kN/m2
);
- : góc giãn nở của vật liệu (độ);

32. 21
Hình 1. 18: Mô phỏng vật liệu đá - Mô hình Jointed Rock.
1.4.2.3. Mô hình đàn hồi tuyến tính (Linear elastic).
Mô hình đàn hồi tuyến tính là một mô hình tuân theo định luật Hook về đàn hồi
tuyến tính đẳng hƣớng [11].
Hình 1. 19: Mô phỏng vật liệu gia cố - Mô hình Linear elastic.
Các thông số đầu vào của mô hình này gồm mô đun đàn hồi E, hệ số Poison.
Hạn chế của mô hình này đƣợc bộc lộ khi mô phỏng các ứng xử của đất nên mô
hình thƣờng chỉ đƣợc sử dụng chủ yếu mô phỏng các khối kết cấu cứng trong đất.
Eref: Mođun đàn hồi của vật liệu
: hệ số Poison

33. 22
1.4.3. Các bƣớc mô hình hóa trong Plaxis.
Một bài toán tính bằng phần mềm Plaxis thƣờng gồm các khối chính sau:
1.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1.
Mất ổn định mái dốc đào là vấn đề thƣờng gặp trong xây dựng công trình giao
thông, thủy điện đƣợc xây dựng tại các vùng núi cao, có mái dốc lớn. Các lực gây mất ổn
định liên quan chủ yếu với trọng lực và thấm, trong khi lực chống phá hoại (lực kháng
Lập mô hình hình học cho mặt cắt tính toán
Gán các điều kiện biên
Gán các đặc trƣng vật liệu
Tạo lƣới phần tử
Xác định điều kiện ban đầu
Xác định các giai đoạn tính toán
Tính toán
Hiển thị kết quả:
- Xuất các kết quả mong muốn
- Vẽ các biểu đồ, đồ thị
Thiết lập mô hình bài toán:
- Tên bài toán:
- Lựa chọn dạng mô hình
- Lựa chon phần tử tam giác 6 hoặc 15 phút
- Chọn đơn vị đo cơ bản cho chiều dài, lực
và thời gian.

34. 23
trƣợt) cơ bản là do hình dạng mái dốc kết hợp với bản thân độ bền kháng cắt của đất và
đá tạo nên. Có bốn dạng mất ổn định cơ bản của mái dốc đào: sụt lở, trƣợt, trôi và hiện
tƣợng đá đồ, đá lăn. Để hạn chế hiện tƣợng mất ổn định xảy ra trong mắt dốc đào, cần lƣu
ý khảo sát, phân tích làm rõ các điều kiện và nguyên nhân gây nên hiện tƣợng mất ổn
định, đồng thời cần phải áp dụng đồng bộ nhiều giải pháp kỹ thuật, trong đó có lƣu ý dảm
bảo các yêu cầu về kỹ thuật, kinh tế, xã hội và môi trƣờng,
Chƣơng 1 trình bày tóm tắt các lý thuyết phân tích ổn định mái đốc dựa trên hai
phƣơng pháp cân bằng giới hạn (LEM) và phần tử hữu hạn (FEM). Phân tích ổn định mái
dốc theo phƣơng pháp phần tử hữu hạn có ƣu điểm không cần dự kiến mặt trƣợt giả định,
đồng thời kết quả phân tích cho phép xác định đƣợc trạng thái ứng suất, biến dạng tại các
điểm trong mái dốc. Một trong nhiều phần mềm tính toán ổn định mái dốc đƣợc xây
dựng bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn là bộ phần mềm Plaxis. Đây là phần mềm đƣợc
tác giả sử dụng trong luận văn.

35. 24
CHƢƠNG 2
LỊCH SỬ VÀ HIỆN TRẠNG MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC CHÍNH DIỆN
NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A LƢỚI.
2.1. GIỚI THIỆU DỰ ÁN THỦY ĐIỆN A LƢỚI.
2.1.1. Vị trí của nhà máy:
Nhà máy thủy điện A Lƣới (tổng vốn đầu tƣ 3.234 tỷ đồng) nằm trên sông A Sáp
thuộc địa phận huyện A Lƣới tỉnh Thừa Thiên Huế, nằm cách trung tâm Thành phố Huế
70 km theo quốc lộ 49 về hƣớng Tây, cách cửa khẩu Lao Bảo 70 km về phía Nam theo
đƣờng Trƣờng Sơn (quốc lộ 14).
Hình 2. 1: Vị trí công trình thủy điện A Lƣới.
Dự án này là một dự án đa mục tiêu với các mục đích chính nhƣ sau:
- Phát điện, bổ sung công suất 170 MW cho mạng lƣới điện Quốc gia, với sản lƣợng
điện trung bình hàng năm là 686,5 triệu KWh.
- Xây dựng hồ chứa A Lƣới sẽ có tác dụng bổ sung dòng chảy cho dự án thủy điện
Hƣơng Điền trên sông Cổ Bi.
- Hồ chứa A Lƣới còn có tác động tốt về cải tạo môi trƣờng sinh thái xung quanh
hồ. Tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển du lịch của địa phƣơng.
2.1.2. Đặc điểm mái dốc.
Công trình thủy điện A Lƣới bao gồm các hạng mục chính sau đây: Đập dâng -
đập tràn, kênh dẫn vào - cửa lấy nƣớc, đƣờng hầm dẫn nƣớc, nhà máy, kênh xả, trạm
phân phối.
Nhà máy thủy diện A Lƣới gồm 2 tổ máy, công xuất lắp máy 170MW, tuốc bin

36. 25
gáo, nằm ở bờ phải suối nhánh đổ vào bờ trái sông Bồ có cao trình tự nhiên từ 78-90m.
Nhà máy là nhà máy hở có cao trình đặt máy 67.0m, đáy hố móng nhà máy dự kiến ở cao
trình - 60m (hình 2.2).
Hình 2. 2: Nhà máy thủy điện A Lƣới.
Hình 2.3 giới thiệu vị trí mặt bằng nhà máy và địa hình khu vực phạm vi xây dựng
nhà máy. Trong đó phạm vi đƣờng biên đảo là mặt bằng thi công hoàn thành thi công xây
dựng nhà máy mái dốc đảo nghiên cứu của luận văn, nằm sau khu vực Nhà máy thuỷ
điện A Lƣới thuộc xã Hồng Hạ, huyện A Lƣới, tỉnh Thừa Thiên Huế. Theo thiết kế ban
đầu phạm vi mái chính diện nhả máy tính từ cao độ 78,3m đến cao độ 147,5m.
Trong quá trình vận hành, tại thời điểm tháng 1 năm 2014 mực nƣớc ngầm tại mái
nhà máy tăng cao gây mất ổn định với hiện tƣợng xuất hiện những hiện tƣợng trƣợt trồi
có khả năng tạo nên cung trƣợt lớn có khả năng trƣợt lỡ vùi lấp vào nhà máy đang vận
hành, Đơn vị Tƣ vấn đã tiến hành thiết kế xử lý bằng giải pháp đào giảm tải.
2.1.3. Kết quả khảo sát địa chất.
Mặt cắt địa chất công trình hố móng nhà máy thủy điện theo tài liệu khoan thăm
dò nằm trong phạm vi phân bố đá điorit của phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn (PZ3bg-qsl)
gồm các lớp đất đá [6]:
- Lớp phủ edQ+IA1 có chiều dầy từ 4-16m;

37. 26
- Đới đá phong hóa mạnh IA2 có chiều dầy từ 2-3m;
- Đới đá phong hóa IB có chiều dầy từ 4-10m;
- Đới đá nứt nẻ IIA có cao trình bề mặt từ 60-72m.
Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý và đặc trƣng thấm của các lớp đất đá đƣợc cho
ở Bảng 2.1, Bảng 2.2, Bảng 2.3 và Bảng 2.4 (số liệu do PBCC1 thí nghiệm và cung cấp).
Hình 2. 3: Mặt bằng nhà máy khi chƣa xảy ra hiện tƣợng mất ổn định.
Bảng 2. 1: Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đá [6].
Loại đá
Tỷ
trọng
(g/cm3
)
Dung trọng
(g/cm3
)
Cƣờng độ
kháng nén
(KG/cm2
)
Cƣờng dộ
kháng kéo
(KG/cm2
)
Môđun
biến
dạng x
103
KG/m2
Modun
đàn
hồi x
103
KG/m2
Khô Bão
hoà
Khô Bão
hoà
Khô Bảo
hòa
Hệ tầng Núi
Vu
IB
IIA 2.82 2.78 2.79 568 498 54 47 224 316
IIĐ 2.82 2.79 2.80 844 774 82 74 423 486
Hệ tầng A IB 2.74 2.59 2.61 293 245 26 21 180 200
Vƣơng, IIA 2.76 1.72 2.73 635 584 57 51 360 410
Long Đại IIĐ 2.76 2.73 2.74 950 886 87 79 430 480
Đá xâm IB 2.75 2.62 2.64 368 316 33 27 480 500

38. 27
nhập IIA
IIB
2.78 2.73
2.79
2.74
2.80
869
1211
804
1123
81
TT2
72
101
510
610
560
670
Bảng 2. 2: Tổng họp các chỉ tiêu cơ lý của lớp phủ (edQ+IA1) [6].
Loại
địa
tầng
Tỷ
trọng
Chỉ tiêu
Atterbcrg
Độ
ẩm
tự
nhiên
Dung
trọng
(g/cm3
)
Độ
rỗng
(%)
Hệ
số
rỗng
Hệ
số
thấm
x
10
-5
(cm/s)
Cƣờng độ chống cắt
Mô
đun
biến
dạng
bão
hòa
Tự
nhiên
Bão
hòa
Giới
hạn
chảy
Giới
hạn
dẻo
Chỉ
số
dẻo
Tự
nhiên
Khô
υ(độ)
C
(KG/cm
2
)
υ(độ)
C
(KG/cm
2
)
Hệ
tầng
Núi
Vú
2.71 40 23 17 26 1.79 1.43 48 0.908 3.7 22 0.23 20 0.21 100
24 0.19 21 0.20 120
Hệ
tầng A
Vƣơng
2.70 42 24 18 29 1.79 1.39 49 0.952 3.0 23 0.24 21 0.20 120
Xâm
nhập
2.68 33 19 14 23 1.80 1.47 30 0.775 4.0 25 0.24 22 0.21 120
Bảng 2. 3: Đặc trung thấm của đất phủ [6].
Lớp Nguồn gốc Thành phần
thạch học
Hệ số thấm
K,m/ngđ
Ghi chú
1 edQ + IA1
Á sét, sét lẫn
dăm cục
0.2
Phát triển trên tất cả các thành
tạo đá gốc trong vùng
Bảng 2. 4: Đặc trƣng thấm đá gốc [6].
Đới và
phụ đới
phong
hóa
Vùng kiến tạo
Tuyến đập Tuyến năng lƣợng
PR3-e1n2 e-O1av,O3-S1lđ paD1dl,PZ3bg-qs
K, m/ngđ Lugeon K, m/ngđ Lugcon K, m/ngđ Lugcon
IA2 0.4 0.4 0.5
IB
a (ngoài vùng) 0.3
10
0.3 0.4
b (trong vùng) 3.0 3.0 5.0
IIA
a
b
<0.1 3.0 0.1 4.0 0.15 5.0
0.5 0.5 0.5

39. 28
IIB
a <0.05 <1.0 0.03 2.0 0.05 2.0
b 0.15 0.15 0.15
Theo TCVN 4253:2012 đất đá trong khu vực mái dốc đào nghiên cứu đƣợc chia
thành các đới có mức độ thấm nƣớc nhƣ sau:
- Đới thấm nƣớc trung bình: Đới IA2; IB (a, b); IIA (b) của tất cả các loại đá gốc;
- Đới thấm nƣớc yếu: Lớp phủ (edQ+IA1); đới IIA (a); IIB (b) của tất cả các loại
đá gốc;
- Đới không thấm nƣớc: Đới IIB (a) của tất cả các loại đá gốc.
Kết quả xác định các chỉ tiêu cơ lý đất đá qua công tác đo Địa vật lý đƣợc cho ở
bảng 2.5 (số liệu do PECC1 thí nghiệm và cung cấp).
Bảng 2. 5: Kết quả cơ lý đất đá qua công tác đo đạt vật lý [6].
Đối Giá trị
Vận tốc truyền
sóng
(km/s)
Hệ số
Poatxong,

Mô đun
(103
MPa)
Hệ số kháng
đàn hồi
(kG/cm3
),
K0
dọc
(Vp)
ngang
(Vs)
Biến
dạng
Đàn
hồi
min 2.5 1.3 0.33 11.1 0.8 58
IB max 3.5 1.9 0.30 23.8 3.0 234
Trung bình 3.0 1.6 0.32 16.8 1.6 124
min 3.4 1.8 0.30 22.3 2.7 208
IIA max 5.2 3.0 0.26 58.3 15.1 1195
Trung bình 4.3 2.4 0.28 38.0 7.0 547
min 4.7 2.6 0.27 46.4 10.0 788
IIB max 5.9 3.4 0.25 77.6 25.2 2010
Trung bình 5.3 3.0 0.26 60.9 16.3 1293
Phá huỷ
kiến tạo
min 2.3 1.1 0.34 9.2 0.6 41
max 3.4 1.8 0.30 22.3 2.7 208
trung bình 2.8 1.4 0.32 14.4 1.2 93
2.1.4. Một số kết quả quan trắc mực nƣớc ngầm.
Để phục vụ cho công tác đánh giá ổn định mái dốc đào trong quá trình khai thác,
tại vị trí khu vực nhà máy hiện bố trí hệ thống quan trắc gồm 9 hố khoan, đƣợc khoan bổ
sung liên tục từ năm 2014 đến 2016 phân bố đều trên các cơ. Vị trí các lỗ khoan xem
hình 2.4. Trong đó hố khoan QT1+ QT4 đƣợc bố trí và tiến hành quan trắc từ tháng 3

40. 29
năm 2014 (sau khi mái dốc xảy ra sự cố mất ổn định), hố khoan QT5+ QT8 đƣợc khoan
bổ sung và tiến hành quan trắc từ tháng 7 năm 2015, hố khoan QT9 đƣợc khoan bổ sung
và tiến hành quan trác từ tháng 3 năm 2016 [6].
Hình 2. 4: Mặt bằng bố trí hố khoan quan trắc mực nƣớc ngầm.
Dựa vào biểu đồ quan hệ lƣợng mƣa và sự thay đổi mực nƣớc ngầm cho thấy, hố
khoan QT3 và QT4 có thời gian quan trắc lâu dài và biên độ thay đổi mực nƣớc ngầm lớn
nhất. Phân tích sự thay đổi mực nƣớc ngầm của hố khoan QT3 và QT4 với lƣợng mƣa
quan trắc tại Trạm Tà Lƣơng để giải thích hiện tƣợng mực nƣớc ngầm dâng cao từ mùa
mƣa năm 2016 đến nay chƣa có chiều hƣớng suy giảm.
Xét biểu đồ dao động mực nƣớc ngầm và lƣợng mƣa cho thấy:
+ Năm 2014 tổng lƣợng mƣa đạt 283 1mm/năm;
+ Từ tháng 3 năm 2014 dến tháng 8 năm 2014, mực nƣớc ngầm trong hố khoan
suy giảm mạnh, tƣơng ứng với những tháng có tổng lƣợng mƣa nhỏ < 210mm. Giai đoạn
này mực nƣớc ngầm rút nhanh do công tác thi công thoát nƣớc trên mái dốc có hiệu quả;
+ Giai đoạn từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2014 mực nƣớc ngầm lại tăng nhanh do

41. 30
vào mùa mƣa, tổng lƣợng mƣa từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2014 là 2069 mm tƣơng
đƣơng 73% tổng lƣợng mƣa cả năm;
+ Từ tháng 1 đến tháng 8 năm 2015, mực nƣớc ngầm giảm dần, mặc dù có mƣa
nhƣng lƣợng mƣa trung bình tháng dƣới 200 mm/tháng. Tháng 3 tổng lƣợng mƣa lớn
nhất cũng chỉ đạt 43 mm/tháng, nằm trong khả năng của hệ thống thoát nƣớc;
+ Qua mùa mƣa năm 2015 (tháng 8-11) lƣợng mƣa trung bình tháng khoảng
350mm. Hố khoan QT4 trên cao trình 149 - 164 mực nƣớc ngầm không có nhiều biến
động, ở cao trình 122 - 134, hố khoan QT3 mực nƣớc ngầm có tăng đôi chút, có thể do
thời điểm này trùng với việc khoan thoát nƣớc bổ sung trên cơ 149-164 và năng lực thoát
nƣớc của hệ thống dƣới cơ 134 chỉ đảm bảo lƣợng mƣa trung bình < 350mm;
+ Từ tháng 12 năm 2015 đến tháng 8 năm 2016, lƣợng mƣa khu vực giảm nhƣng
mực nƣớc ngầm trong hố QT3 có chiều hƣớng tăng chậm, hố khoan QT4 chỉ giảm sau
khoảng 7 tháng lƣợng mƣa thấp;
+ Mùa mƣa năm 2016, bắt đầu từ tháng 8-12 năm 2016, lƣợng mƣa tăng đột biến,
tổng lƣợng mƣa đạt 4283 mm/ năm. Riêng 4 tháng mùa mƣa từ 9-12 năm 2016, tổng
lƣợng mƣa đạt 3374mm, chiếm 79% tổng lƣợng mƣa năm. Lƣợng mƣa tăng bổ sung cho
nƣớc ngầm, mực nƣớc ngầm tăng nhanh. Tuy nhiên, cũng nhƣ năm 2015, mực nƣớc
ngầm không chỉ tăng chậm lại, không có dấu hiệu giảm.
Biểu đồ 2. 1: Biểu đồ quan hệ lượng mưa và mực nước ngầm hố khoan QT4 [6].
Biểu đồ quan hệ lượng mưa và mực nước ngầm hố khoan QT4
104
0
18
210
152
101
178
254
293
562
316
645
143
118
431
209
254
127
108
354344
365
542
89
33 21
0
104
266
122
187175
656
705
779
1234
240
71
35
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
Jan-14
Feb-14
Mar-14
Apr-14
May-14
Jun-14
Jul-14
Aug-14
Sep-14
Oct-14
Nov-14
Dec-14
Jan-15
Feb-15
Mar-15
Apr-15
May-15
Jun-15
Jul-15
Aug-15
Sep-15
Oct-15
Nov-15
Dec-15
Jan-16
Feb-16
Mar-16
Apr-16
May-16
Jun-16
Jul-16
Aug-16
Sep-16
Oct-16
Nov-16
Dec-16
Jan-17
Feb-17
Mar-17
Lượng
mưa
120
130
140
150
160
170
Độ
cao
mực
nước
ngầm

42. 31
Biểu đồ 2. 2: Biểu đồ quan hệ lượng mưa và hố khoan quan trắc QT3 [6].
2.1.5. PHÂN TÍCH LỊCH SỬ MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC CHÍNH DIỆN NHÀ
MÁY BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS THEO CÁC GIAI ĐOẠN.
2.1.5.1. Một số thông số đầu vào mô hình.
Hình 2. 5: Ký hiệu vật liệu trên mô hình.
Biểu đồ quan hệ lượng mưa và hố khoan quan trắc QT3
104
0
18
210
152
101
178
254
293
562
316
645
143
118
431
209
254
127
108
354 344
365
542
89
33 21
0
104
266
122
187 175
656
705
779
1234
240
71
35
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Jan-14
Feb-14
Mar-14
Apr-14
May-14
Jun-14
Jul-14
Aug-14
Sep-14
Oct-14
Nov-14
Dec-14
Jan-15
Feb-15
Mar-15
Apr-15
May-15
Jun-15
Jul-15
Aug-15
Sep-15
Oct-15
Nov-15
Dec-15
Jan-16
Feb-16
Mar-16
Apr-16
May-16
Jun-16
Jul-16
Aug-16
Sep-16
Oct-16
Nov-16
Dec-16
Jan-17
Feb-17
Mar-17
Lượng
mưa
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Độ
cao
mực
nước
ngầm

43. 32
Bảng 2. 6: Tính chất cơ lý đất, đá nền mô phỏng trong Plaxis.
Thông số
Ký
hiệu
Đơn
vị
edQ +
IA1
IA2 IB IIA IIB
Mô hình tính toán Model [-] MC MC JR JR JR
Kiểu ứng xử Type [-] Dr. Dr. Dr. Dr. Dr.
Dung trọng khô dry kN/m3
17,3 24,0 26,4 27,4 27,0
Dung trọng ƣớt wct kN/m3
17,9 24,5 27,0 27,9 27,2
Hệ số thấm k m/day 7,776e-4 5,003c-3 4,000e-3 1,503c-3 5,003e-3
Modul đàn hồi Eref kN/m2
1,2e+4 6,0e+5 6,0e+6 l,5e+7 l,8e+7
Hệ số poison’s  [-] 0,30 0,35 0,30 0,25 0,22
Lực dính cref kN/m2
24,0 42,0 150 300 400
Góc nội ma sát υ 0
21,0 28,0 32,0 40,0 45,0
Góc nở 
0
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Mô đun đàn hồi mặt
yếu
E2 kN/m2
- - 6,0e+6 l,5e+7 l,8e+7
Mô đun đàn hồi cắt G2 kN/m2
- - 3,5e+6 9e+6 1,2e+7
2.1.5.2. Giai đoạn 1: Phân tích ổn định mái dốc theo thiết kế ban đầu (năm 2008).
Mặt cắt ngang mái dốc đào Nhà máy thuỷ điện A Lƣới theo thiết kế giai đoạn 1 có
dạng nhƣ hình 2.7. Mực nƣớc ngầm tính toán thấp nhất tại thời điểm 2008 theo hồ sơ
TKKT do đơn vị Tƣ vấn cung cấp và cao nhất đƣợc lấy theo số liệu quan trắc tại hố
khoan QT1 và QT2.
Hình 2. 6: Mặt cắt ngang tính toán cho giai đoạn 1.

44. 33
Hình 2. 7: Mô hình tính toán cho giai đoạn 1.
Hình 2. 8: Đƣờng bão hòa tính cho giai đoạn 1.
Hình 2. 9: Cung trƣợt nguy hiểm tính toán cho giai đoạn 1.
K = 1,22

45. 34
Nhận xét:
Trong trƣờng hợp mực nƣớc ngầm thấp, kết quả phân tích ổn định cho K =
1,22>[K]=1,15 -> mái dốc đào thiết kế đảm bảo ổn định. Tuy nhiên trƣờng hợp mực
nƣớc ngầm cao, mái dốc đào thiết kế có khả năng mất ổn định, hiện tƣợng mất ổn định đã
xảy ra vào tháng 01 năm 2013.
Hiện tƣợng này có thể đƣợc giải thích nhƣ sau: khi mực nƣớc ngầm thấp trị số độ
bền chống cắt của đất cao (c, υ lớn) nên mái dốc đảm bảo ổn định. Khi mực nƣớc ngầm
dâng cao, khối đất bị bão hoà nƣớc dẫn đến tăng trọng lƣợng gây trƣợt, đồng thời độ bền
chống cắt của đất giảm đi (c, υ giảm), là nguyên nhân gây nên sự mất ổn định của máy
dốc.
2.1.5.3. Giai đoạn 2: Phân tích ổn định mái dốc sau khi xử lý giật cơ, hạ mái dốc,
giảm tải trọng gây trượt (năm 2013).
Để khắc phục hiện tƣợng mất ổn định xảy ra vào tháng 01 năm 2013, mối dốc đào
đƣợc thiết kế xử lý giật cơ, hạ mái dốc đổ giảm tải trọng gây trƣợt, cụ thể: giữ nguyên
mái đào hiện trạng từ cơ 107m trở xuống, mở rộng chiều rộng các cơ 107 rộng 7m; cơ
122, cơ 134 rộng 15m; cơ 149, cơ 164 rộng 8m, độ dốc mái đào 1:1,75 (hình 2.13).
Hình 2. 10: Mặt cắt ngang tính toán cho giai đoạn 2.
Phạm vi mực nƣớc ngầm thay đổi ở vị trí thấp nhất và vị trí cao nhất đƣợc lấy theo
kết quả quan trắc tại các lỗ khoan trong thời điểm năm 2014.

46. 35
Hình 2. 11: Mô hình tính toán cho giai đoạn 2.
Hình 2. 12: Đƣờng bão hòa cho giai đoạn 2.
Hình 2. 13: Cung trƣợt tính toán nguy hiểm cho giai đoạn 2.
K = 1,27

47. 36
Nhận xét:
Kết quả phân tích ổn định K = 1,27>[K]=1,15 -> mái dốc đào thiết kế đảm bảo ổn
định. Tuy nhiên trƣờng hợp mực nƣớc ngầm cao, mái dốc đào thiết kế có khả năng mất
ổn định ở từ cơ 134m xuống cơ 107m.
2.1.5.4. Giai đoạn 3: Phân tích ổn định mái dốc sau khi thiết kế giảm tải trọng gây
trượt kết hợp neo gia cường và hạ thấp mực nước ngầm (năm 2014).
Năm 2014, công tác thiết kế và xử lý mái dốc đã đƣợc thực hiện kịp thời, đảm bảo
an toàn vận hành nhà máy. Theo đó, Chủ đầu tƣ đã thi công khoan, cắm neo thép F32
bƣớc 3x3m, có khung BTCT cho mái dào nhà máy từ cơ 107m. Khoan các hố khoan tiêu
nƣớc để hạ thấp mực nƣớc ngầm trong mái đào.
Để nâng cao ổn định, từ tháng 10 năm 2015, đơn vị quản lý khai thác, vận hành
Nhà máy đã tiến hành khoan và lắp đặt bổ sung hệ thống thoát nƣớc bằng các ống HDPE
đƣờng kính 105mm tại các cơ từ cơ 92m đến cơ 149m.
Hình 2. 14: Mặt cắt ngang tính toán cho giai đoạn 3.

48. 37
Hình 2. 15: Mô hình tính toán cho giai đoạn 3.
Hình 2. 16: Đƣờng bão hòa tính toán cho giai đoạn 3.
Hình 2. 17: Cung trƣợt nguy hiểm tính toán cho giai đoạn 3.
K = 1,27

49. 38
Nhận xét:
Kết quả phân tích ổn định cho K = 1,27>[K]=1,15 -> mái đốc đào thiết kế đảm
bảo ổn định. Tuy nhiên trƣờng hợp mực nƣớc ngầm cao, mái đốc đào thiết kế vẫn có khả
năng mất ổn định.
Tuy nhiên, theo số liệu quan trắc nƣớc ngầm trong khu vực mái dốc nhà máy từ
cuối năm 2016 đến tháng 4 năm 2017 cho thấy, mực nƣớc ngầm đang ở mức cao, không
có chiều hƣớng giảm, đe dọa đến khả năng ổn định mái dốc nhà máy.
2.1.6. HIỆN TƢỢNG MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC CHÍNH DIỆN NHÀ MÁY THỦY
ĐIỆN A LƢỚI.
Mái dốc nhà máy có hiện tƣợng nƣớc ngầm dâng cao và gây mất ổn định mái dốc
nhà máy.
Hình 2. 18: Mặt bằng mô tả hiện trạng các vết nứt và điểm xuất lộ
nƣớc trên mái dốc nhà máy.
- Xuất hiện các vết nứt, sạt lở mái đào nhà máy từ cơ 92,2m đến cơ 134,0m.
- Trong phạm vi mái đào nhà máy, khu vực xây dựng đá ốp mái từ cao trình 95m
đến cao trình khoảng 135m, đá xây bị nứt vỡ, đẩy trồi, chiều rộng các vết nứt từ 10 đến
20cm. Phía trên cơ 122m, phần bên trái đƣờng ống cứu hỏa, rãnh thoát nƣớc trên cơ đã
biến dạng do khối đất phía trên dịch chuyển.
- Trên mái dốc, trong phần đá xây, có nƣớc xuất lộ ở cao trình khoảng 98÷100m,

50. 39
lƣu lƣợng khoảng 0,5÷0,7 l/p.
- Khu vực bể chứa nƣớc cứu hỏa bị lún và bể bên trái bị tách khỏi 2 bể còn lại,
biên độ tách rời khoản 15cm.
- Mái dốc trên cao trình 122m đã bị dịch chuyển khoảng 25cm so với phần bên
dƣới đã làm biến dạng rãnh thoát nƣớc tại cơ 122m.
- Đi theo khe tụ thủy nhỏ bên phải mái dốc nhà máy, quan sát thấy nhiều điểm
xuất lộ nƣớc ngầm trong tầng phủ, lƣu lƣợng nƣớc ngầm khoảng 16l/s, đất xung quanh đã
bị bão hòa nƣớc, đất có trạng thái dẻo mềm, dễ trơn trƣợt.
- Trên đƣờng vận hành từ nhà máy đến TĐA, đoạn qua phần trên mái đào hố
móng nhà máy, quan sát thấy nhiều vết nứt có bề rộng từ 3 – 5 cm; theo kết quả đo quan
trắc dịch chuyển cho thấy cho thấy có sự dịch chuyển với biên độ 1 – 3mm/20h.
Hình 2. 19: Các vết nứt trên mái dốc nhà máy
Hình 2. 20: Hƣớng vết nứt phát triển từ cơ 92m – 107m.

51. 40
2.2. PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN GÂY MẤT ỔN ĐỊNH.
2.2.1. Nguyên nhân gây mất ổn định.
Thông số ảnh hƣởng lớn nhất đến hệ số ổn định mái dốc chính diện thủy điện A
Lƣới chính là vị trí đƣờng bão hòa khi đƣa vào tính ổn định. Nguyên nhân chính làm thay
đổi vị trí đƣờng bão hòa là do sự dao động mực nƣớc ngầm. Do vậy, các yếu tố ảnh
hƣởng, cơ chế và nguyên nhân ảnh hƣởng đến dao động mực nƣớc ngầm cần đƣợc
nghiên cứu kỹ.
2.2.1.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến dao động mực nước ngầm.
Nƣớc ngầm là một dạng nƣớc dƣới đất, nằm trong tầng chứa nƣớc của đất đá.
Nguồn cung cấp nƣớc cho nƣớc ngầm chủ yếu là nƣớc mƣa và các khe suối trên cao. Các
yếu tố tự nhiên ảnh hƣởng đến biên độ dao động mực nƣớc ngầm bao gồm: Lƣợng mƣa,
dòng chảy mặt, lƣợng bốc hơi, miền thoát, yếu tố địa hình và tầng phủ. Ngoài các yếu tố
tự nhiên khu vực còn có các yếu tố công trình làm ảnh hƣởng biên độ dao động mực
nƣớc ngầm.
Hình 2. 21: Sơ họa về các yếu tố ảnh hƣởng đến nƣớc ngầm.
2.2.1.2. Yếu tố lượng mưa.
Lƣợng mƣa là nguồn cung cấp chính cho nƣớc ngầm. Lƣợng mƣa trong khu vực
nhà máy chịu sự chi phối của điều kiện địa hình. Cơ chế gây mƣa lớn chủ yếu do không
khí lạnh kết hợp với bão, áp thấp nhiệt đới.
Đặc điểm mùa mƣa trong vùng khác biệt với các các khu vực khác, trong khi thời
gian bắt đầu và kết thúc mùa mƣa ở nhiều nơi gắn liền với sự hoạt động của gió mùa tây
nam (tháng 5 đến tháng 10) thì mùa mƣa ở đây lại liên quan mật thiết với gió mùa đông
bắc, khoảng thời gian tháng 9, tháng 10 hàng năm.

52. 41
Trong khu vực, khi gió mùa đông bắc bắt đầu hoạt động, thì mƣa lớn bắt đầu xảy
ra, tạo ra tiến trình mƣa với hai cực đại, (mƣa tiểu mãn: tháng 5, tháng 6; mƣa cực đại:
tháng 9 đến tháng 12).
Mùa mƣa đƣợc quy định là các tháng có lƣợng mƣa tháng ≥ 100mm, chiếm tần
suất ≥ 75% trong chuỗi quan trắc.
Lƣợng mƣa ≥ 100mm xuất hiện khoảng tháng 5, tháng 6 hàng năm với lƣợng mƣa
trung bình tƣơng ứng 192mm và 218mm (trạm Tà Lƣơng) gọi là mƣa "Tiểu mãn". Tần
suất xảy ra mƣa Tiểu mãn khá cao (>80%). Theo thống kê, năm nào không có mƣa Tiểu
mãn khu vực thƣờng nắng gay gắt, hạn hán.
Kết quả số liệu quan trắc nhiều năm trong khu vực cho thấy, mùa mƣa bắt đầu từ
tháng 8 và kết thúc vào tháng 12. Trong mùa mƣa, thời gian không mƣa mỗi đợt mƣa kéo
dài trung bình là 3-4 ngày.
Dựa trên số liệu quan trắc luợng mƣa Trạm Quan trắc tà Lƣơng và các số liệu
quan trắc mực nƣớc ngầm, xây dựng biểu đồ quan hệ lƣợng mƣa và dao động mực nƣớc
ngầm, qua biểu đồ quan hệ lƣợng mƣa và dao động mực nƣớc ngầm cho thấy:
+ Mùa mƣa trên hồ thủy điện A Lƣới có sự tƣơng quan tƣơng đối với khu vực nhà
máy (Trạm Quan trắc Tà Lƣơng). Mùa mƣa thƣờng kéo dài 4 tháng, bắt đầu từ tháng 9 và
kết thúc vào tháng 12 (năm 2014, 2016); Năm 2015, mùa mƣa bắt đầu và kết thúc sớm
hơn, bắt đầu từ tháng 8 và kết thúc vào tháng 11.
+ Lƣợng mƣa khu vực nhà máy có biên độ dao động lƣợng mƣa lớn hơn so với
biên độ dao động lƣợng mƣa trên khu vực lòng hồ A Lƣới.
+ Dao động mực nƣớc ngầm có quan hệ mật thiết với lƣợng mƣa tại chỗ, đo đƣợc
từ trạm quan trắc Tà Lƣơng, khu vực nhà máy.
Tóm lại: Mực nƣớc ngầm có quan hệ trực tiếp với lƣợng mƣa tại chỗ, mực nƣớc ngầm
tăng thƣờng vào tháng 9, tháng 10 hàng năm, sau khi trong khu vực bắt đầu có mƣa và
mùa mƣa kết thúc thì mực nƣớc ngầm cũng giảm dần, thời gian suy giảm tùy thuộc vào
lƣợng mƣa và khả năng thoát nƣớc ngầm của mái dốc.

53. 42
Biểu đồ 2. 3: Biểu đồ quan hệ lượng mưa và hiện tượng nước ngầm dâng cao [6] .
BIỂU ĐỒ QUAN HỆ LƯỢNG MƯA VÀ HIỆN TƯỢNG MỰC NƯỚC NGẦM DÂNG CAO
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Jan-14
Feb-14
Mar-14
Apr-14
May-14
Jun-14
Jul-14
Aug-14
Sep-14
Oct-14
Nov-14
Dec-14
Jan-15
Feb-15
Mar-15
Apr-15
May-15
Jun-15
Jul-15
Aug-15
Sep-15
Oct-15
Nov-15
Dec-15
Jan-16
Feb-16
Mar-16
Apr-16
May-16
Jun-16
Jul-16
Aug-16
Sep-16
Oct-16
Nov-16
Dec-16
Jan-17
Feb-17
Mar-17
Apr-17
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
QT4 QT6
QT5
QT3
QT1
QT10
QT8
QT7
QT9 QT12
QT11
QT2
Lượng mưa đo tại Trạm quan trắc Tà Lương
Lượng mưa trung bình vùng hồ A Lưới
Lượng mưa (mm)
Mực nước ngầm (m)

54. 43
2.2.1.3. Yếu tố dòng chảy mặt.
Khu vực xung quanh, bên trái và bên phải mái dốc nhà máy đều có khe suối có
nƣớc chảy liên tục.
+ Khe suối bên trái, cách khu vực mái dốc khoảng 250 - 300m, suối có lƣu vực
nhỏ. Trên cao, lòng suối hẹp, trắc dọc lòng suối có độ dốc lớn, càng về hạ lƣu, lòng suối
càng mở rộng, tích tụ nhiều tảng lăn đá granit biotit, trắc dọc lòng suối giảm dần. Phần
lòng suối mở rộng, có độ dốc thoải nằm thấp hơn điểm xuất lộ nƣớc ngầm trên mái dốc
nhà máy. Khả năng khe suối bên trái cấp nƣớc cho mái dốc nhà máy là hầu nhƣ không
đáng kể.
+ Khe suối bên phải, cách mái dốc nhà máy khoảng 200-250m, lƣu vực rộng,
lòng suối mở rộng từ thƣợng lƣu, ít tảng lăn của đá phiến, nhiều vật liệu bở rời, sản
phẩm của các khối sạt trên sƣờn dốc. Trắc dọc khe suối kiểu bậc thang, các bãi san bằng
bị phân cắt bởi các thác cao từ 2-4m.
Phần lòng suối cao hơn cao trình xuất lộ nƣớc ở mái dốc nhà máy có dòng chảy
liên tục và có thể là nguồn cung cấp nƣớc ngầm cho mái dốc nhà máy.
2.2.1.4. Yếu tố địa hình địa mạo và kiến tạo.
Đặc điểm địa hình khu vực mái dốc nhà máy là sƣờn dốc, hai bên có khe suối, có
nƣớc chảy liên tục, khe suối bên phải mái dốc nhà máy có lƣu vực rộng, trên cao, lòng
suối rộng, trắc dọc lòng suối có dạng địa hình bậc thang, hình thành các vùng "hồ treo"
thuận lợi cho việc cung cấp bổ sung nƣớc ngầm cho các khu vực phụ cận.
Địa hình đƣợc tạo nên bởi sự thay đổi thành phần thạch học giữa các thành tạo
địa chất, ở đó tại ranh giới tiếp xúc, đá bị biến chất mạnh mẽ tạo nên các đới yếu, cùng
với đó là các đứt gãy kiến tạo cắt qua khe suối, tạo ra những hành lang dẫn nƣớc, bổ
sung nƣớc mặt từ khe cho nƣớc ngầm khu vực xung quanh.
2.2.1.5. Yếu tố lượng bốc hơi.
Lƣợng bốc hơi phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, độ ẩm tƣơng đối không khí và gió.
Khu vực huyện A Lƣới, tỉnh Thừa Thiên Huế, lƣợng bốc hơi chiếm 24- 25% tổng lƣợng
mƣa năm.
Thời kỳ mƣa nhiều nhất thì lƣợng nƣớc bốc hơi ít nhất, thời kỳ ít mƣa nhất,
lƣợng nƣớc bốc hơi cao nhất. Lƣợng bốc hơi cao nhất vào tháng 7 và ít nhất vào tháng
12.
Vào mùa mƣa, từ tháng 9 đến tháng 12, lƣợng bốc hơi chỉ đạt 28 - 80 mm/tháng,
tổng lƣợng nƣớc bốc hơi trong 4 tháng mùa mƣa khoảng 153 - 223mm, mùa ít mƣa, từ
tháng tháng 5 - 8 lƣợng nƣớc bốc hơi lên tới 87 - 150mm/tháng.

55. 44
Lƣợng bốc hơi tham gia vào quá trình làm giảm mực nƣớc ngầm và không đáng
kể so với lƣợng mƣa.
2.2.1.6. Các yếu tố nhân sinh.
Các yếu tố nhân sinh nhƣ khoan khai thác nƣớc ngầm, phát triển nông nghiệp đều
chƣa xuất hiện quanh khu vực mái dốc nhà máy.
2.2.1.7. Các yếu tố công trình.
Trong quá trình thi công các hạng mục công trình thủy điện A Lƣới, khu vực mái
dốc hố móng nhà máy có các hạng mục đào có thể ảnh hƣởng đến sự thay đổi mực nƣớc
ngầm trong khu vực mái dốc, bao gồm:
+ Mái dốc và hố móng nhà máy
+ Đƣờng thi công vận hành lên hầm phụ 4 và tháp điều áp.
+ Hầm dẫn nƣớc.
a. Mái dốc và hố móng nhà máy:
Mái dốc và hố móng nhà máy đƣợc thi công đào trong quá trình thi công, từ cao
trình 134m xuống cao trình 65m.
Công tác đào hố móng làm thay đổi địa hình, cắt qua đƣờng mực nƣớc ngầm tự
nhiên và gia tăng miền thoát nƣớc ngầm. Miền thoát nƣớc ngầm là bề mặt đá gốc trong
phạm vi hố móng nhà máy.
b. Đường thi công vận hành lên hầm phụ 4 và tháp điều áp:
Đƣờng thi công vận hành đƣợc thi công đào phục vụ cho công tác thi công hầm
phụ số 4 và tháp điều áp. Đoạn đi qua khu vực mái dốc nhà máy cắt qua ở cao trình
khoảng 164m và đào hoàn toàn trong tầng phủ edQ + IA1. Trong quá trình thi công và
vận hành, vào mùa mƣa, một phần đất đá bị trôi xuống khe suối bên phải hố móng nhà
máy, làm cản trở dòng chảy tự nhiên. Phần nƣớc trong khe suối trên cao là nguồn cung
cấp bổ sung cho nƣớc ngầm trong khu vực.
c. Hầm áp lực:
Đoạn hầm áp lực đã đƣợc thi công đào với đƣờng kính thiết kế 4.6m, từ tháp điều
áp về nhà máy, hầm đã đƣợc đổ bê tông và lót thép. Áp lực cột nƣớc trong hầm qua
đoạn mái dốc nhà máy khoảng 480m cột nƣớc, tƣơng đƣơng khoảng 48 atm. Tại vị trí
xuất lộ nƣớc ngầm, áp lực chênh cao khoảng 420m tƣơng đƣơng 42 atm.
Phần tiếp giáp giữa bê tông vỏ hầm và nền đá luôn có khoảng trống do co ngót
của bê tông trong quá trình ninh kết, khoảng trống này cũng đã đƣợc lấp đầy bằng quá
trình khoan phụt vữa, đảm bảo lấp đầy và an toàn cho bê tông kết cấu vỏ hầm.