4. Dự kiến kết quả đạt được
4.2. Điều kiện địa chất cụng trỡnh vựng tuyến
4.2.1. Đặc điểm địa hỡnh, địa mạo
Toàn bộ vựng tuyến thủy điện Lai Chõu nằm trong thung lũng sụng Đà cú dạng chữ V. Cao độ địa hỡnh phớa đỉnh từ 450m đến 500m, lũng sụng cú cao độ khoảng 185m. Hai bờn bờ sụng là bề mặt sườn xõm thực búc mũn, độ dốc sườn từ 25-30P 0 P tới 40P 0 P
, địa hỡnh bị phõn cắt mạnh bởi cỏc nhỏnh suối nhỏ cú hướng chảy gần vuụng gúc với dũng chảy của sụng. Bề mặt sườn trừ hai bờn bờ sụng và lũng suối lớn lộ đỏ gốc, phần cũn lại hoàn toàn bị phủ bởi lớp đất sườn tàn tớch, cõy cối phỏt triển rậm rạp chủ yếu là tre, nứa, chuối rừng và ớt cõy thõn gỗ nhỏ.
Dũng sụng cú hướng chảy Tõy-Đụng, chiều rộng thay đổi từ 80ữ200m tạo ra nhiều hố xúi, rónh xúi dưới lũng, trầm đọng aluvi cú bề dầy thay đổi từ 5ữ30m. Trong đoạn tuyến khụng gặp cỏc bói bồi ven sụng.
4.2.2. Địa tầng thạch học
Khu vực tuyến gặp cỏc thành tạo Đệ Tứ gồm :
- Thành tạo aluvi (aQ) phõn bố dọc theo lũng sụng, luụn luụn bị ngập sõu dưới mực nước sụng từ 9ữ12m (về mựa cạn), thành phần gồm cuội tảng, cỏt hạt thụ đến hạt nhỏ. Hàm lượng cuội tảng chiếm tới 80%. Bề dầy trung bỡnh 10ữ15m, cỏ biệt cú chỗ 20ữ30m. Theo thực tế một số nơi gần tuyến đập cú bói cuội tảng ven sụng thỡ tảng ở lũng sụng tại tuyến đập Lai Chõu cú kớch thước tới hàng một, trong khi đú do hạn chế về đường kớnh khoan nờn khụng thể dựa vào mẫu lấy từ hố khoan để mụ tả đặc trưng cho lớp cuội sỏi lũng sụng được. Vỡ vậy đó tham khảo theo tài liệu đào hố thớ nghiệm tại bói cỏt cuội tảng HuaNon (thủy điện Sơn La) để đưa ra thành phần cấp phối cho lớp cỏt cuội tảng lũng sụng tuyến đập Lai Chõu.
- Thành tạo Proluvi (pQ) phõn bố ớt ở cỏc cửa suối lớn bề dầy 1ữ3m, thành phần khụng đồng nhất gồm tảng, cuội, dăm sạn, cỏt, sột.
- Thành tạo deluvi, eluvi (edQ) phõn bố trờn hầu hết bề mặt sườn phỏt triển trờn đỏ gốc granit phức hệ Điện Biờn. Thành phần là ỏ sột, ớt gặp ỏ cỏt lẫn ớt dăm sạn, bề dày thay đổi từ một vài một đến hai, ba chục một.
- Thành tạo đỏ gốc: Toàn bộ vựng tuyến phõn bố đỏ macma xõm nhập thuộc phức hệ Điện Biờn pha 2 δγ(P2-T1đb2) (Trần Đăng Tuyết và nnk 1994) thành phần là granođiorit horblend, diorit thạch anh, granitbiotit, plazogranit, đỏ mầu xỏm sẫm đến sỏng màu.
Thành phần khoỏng vật chớnh trong đỏ :
- Granođiorit: Plazoclas (45-50%) thạch anh (20-25%), fenspat 10%, biotit (10-15%), horblend (5-8%).
- Điorit thạch anh, horblend: Plazoclas (60-65%), thạch anh (10-15%), horblend (10%), biotit (10%)
- Granitbiotit đỏ sỏng màu: Plazoclas (25-40%), fenspat (20-30%).
- Plagiogranit: Plazoclas (55-60%), fenspat kali (5-15%). Cỏc khoỏng vật phụ thường gặp sphen, apatit, zircon...
Trong đỏ granit phức hệ Điện Biờn cũn gặp cỏc khối nhỏ gabrođiorit và cỏc đai mạch gabrodiaba màu xanh sẫm cựng xếp chung vào phức hệ Điện Biờn.
4.2.3. Nứt nẻ kiến tạo
Việc xỏc định cỏc đứt gẫy chủ yếu dựa trờn tài liệu đo vẽ địa chất 1/25000 vựng hồ, tỷ lệ 1/1000 vựng tuyến, tài liệu thăm dũ địa vật lý bằng cỏc mặt cắt điện địa chấn, tài liệu khoan thăm dũ và tài liệu mụ tả khe nứt trong hầm ngang số 1 và số 2.
Trờn cơ sở phõn tớch tài liệu khảo sỏt kết hợp với cỏc yếu tố địa hỡnh, địa mạo, tài liệu nghiờn cứu về động đất kiến tạo của Viện Vật lý Địa cầu, vựng tuyến đập Lai Chõu chỉ ghi nhận được cỏc đứt gẫy bậc IV, V phỏt triển khỏ mạnh theo 2 hệ thống chớnh Tõy Bắc-Đụng Nam và Đụng Bắc-Tõy Nam. Hệ thống đứt gẫy ỏ kinh tuyến và ỏ vĩ tuyến ớt phỏt triển.
- Hệ thống đứt gẫy phương Tõy Bắc - Đụng Nam gồm cỏc đứt gẫy IV-1 đến IV-9 thế nằm cắm về phớa Đụng Bắc gúc dốc 70-80P
0 P
; cỏc đứt góy bậc V gồm V.7, V.8, V.13, V.18.
- Hệ thống đứt gẫy phương Đụng Bắc-Tõy Nam gồm cỏc đứt gẫy IV.10 đến IV.16 thế nằm cắm về phớa Đụng Nam, gúc dốc 70-80P
0 P
. Đứt gẫy bậc V gồm V.1, V.2, V.3, V.5, V.12, V.15, V.17.
- Hệ thống đứt gẫy ỏ kinh tuyến gồm IV-17, IV-18, IV-19 và V.4, V.20. - Hệ thống đứt góy phương ỏ vĩ tuyến chỉ gặp cỏc đứt góy bậc V gồm V.3b, V.5, V.9 cú thế nằm cắm về Bắc-Đụng Bắc gúc dốc 60-80P
0 P
.
Về tớnh chất cỏc đứt góy phương Tõy Bắc - Đụng Nam, Đụng Bắc – Tõy Nam đều là những đứt góy trượt bằng thuận. Cỏc đứt góy phương ỏ vĩ tuyến và ỏ kinh tuyến chỉ phỏt hiện được cỏc đứt góy bậc V trong cỏc hầm khảo sỏt
Cựng với cỏc hệ thống đứt góy phỏ huỷ kiến tạo nờu trờn, mạng lưới khe nứt nhỏ phỏt triển trong đỏ gốc vựng tuyến được đo vẽ tổng hợp trong cỏc hầm ngang thăm dũ ở 2 vai đập cũng như cỏc điểm lộ địa chất ven sụng cú thể chia ra làm 4 hệ thống khe nứt chớnh như trong bảng 4.2.
Bảng 4.2 - Bảng cỏc hệ thống khe nứt chớnh khu vực cụng trỡnh
Ký hiệu hệ thống Đường phương Phương vị hướng dốc Gúc dốc
I 350P o P – 10P o a. 80 – 100 45-85 25-40 b. 260 - 280 45-85 25-40 II 80P o P – 100P o a. 170 – 190 45-65 25-45 b. 350 – 10 45-85 25-40 III 20P o P – 70P o a. 110 – 160 45-85 25-40 b. 250 – 340 45-85 25-40 IV 290P o P – 340P o a. 20 – 70 45-85 25-40 b. 200 - 250 45-85 25-40
Để phõn chia cỏc bậc đứt góy, khe nứt dựa vào bề rộng, chiều dài khe nứt, đứt góy, bề rộng đới ảnh hưởng phự hợp với TCVN 4253-86. Cỏc đứt góy, khe nứt vựng cụng trỡnh được phõn chia như trong bảng 4.3.
Bảng 4.3 - Bảng phõn cấp khe nứt, đứt gẫy kiến tạo khu vực cụng trỡnh
Cấp (bậc)
Loại và đặc trưng phỏ huỷ
Chiều dài trong phạm vi nghiờn cứu Bề rộng Khoảng cỏch (bước) Bề mặt đứt gẫy hoặc chiều rộng đới vỡ vụn Đới ảnh hưởng IV Đứt gẫy trung bỡnh Hàng trăm đến hàng nghỡn một 0.5-3.0m đến 10m 80-200m V Đứt gẫy nhỏ, khe nứt lớn 50-1000m >20mm- 20cm 0.5-3m 30-80m VI Khe nứt trung bỡnh 10-100m 3-20mm đến 0.5m 2-40m VII Khe nứt nhỏ 1-10m 1-2mm - <5 VIII Khe nứt rất nhỏ <1mm
4.2.4. Địa chất thủy văn
Dựa vào đặc tớnh thấm nước và khả năng tàng trữ nước ngầm vựng tuyến đập thủy điện Lai Chõu được chia làm 2 phức hệ chứa nước chớnh:
- Phức hệ chứa nước trong trầm đọng aluvi, proluvi;
- Phức hệ chứa nước trong macma xõm nhập phức hệ Điện Biờn.
4.2.4.1. Phức hệ chứa nước trong cỏc thành tạo aluvi, proluvi (aQ-PQ)
- Cỏc thành tạo proluvi phõn bố hạn hẹp ở một số cửa suối lớn, thành phần là cuội tảng nhột cỏt, sột. Nước chứa và vận động trong thành tạo này phụ thuộc vào nước mặt, tớnh thấm lớn K>100m/ngày.
Cỏc thành tạo aluvi phõn bố ở lũng sụng cú chiều dày giao động từ 5-30m, luụn bị ngập dưới nước sụng. Thành phần aluvi gồm cuội tảng nhột cỏt hạt nhỏ đến hạt trung. Nước chứa và vận động trong lớp này phụ thuộc vào nước sụng. Tớnh thấm lớn, thành phần hoỏ học của nước tương tự như nước sụng, biểu diễn dưới dạng cụng cụng thức Cuoclov: HCOP 3 PR80RclP - PR0-10 MR0.22R pH = 8.1 (nước xõm thực yếu) CaR58R(Na+K)R30RMgR12
4.2.4.2. Phức hệ chứa nước trong đới đỏ xõm nhập phức hệ Điện Biờn
Toàn bộ vựng tuyến nằm trong diện phõn bố đỏ granit, granođiorit phức hệ Điện Biờn. Nước ngầm chứa và vận động trong cỏc đới đỏ phong hoỏ nằm cỏch mặt đất từ 20ữ30m ở phớa đỉnh và từ 5ữ10m ở phớa sườn đồi gần bờ sụng. Về mựa mưa mực nước ngầm 2 vai đập dõng cao trong đới phong hoỏ mónh liệt hoặc lớp đất sườn tàn tớch, mựa khụ nước ngầm dao động trong đới đỏ IA2, IB, biờn độ dao động giữa 2 mựa mưa và khụ trung bỡnh từ 5ữ8m (theo tài liệu quan trắc nước ngầm trong hố khoan). Nguồn cung cấp là nước mưa, nước từ cỏc tầng trờn cao ngấm xuống, thoỏt ra ở sườn dốc, bờ sụng, suối. Mẫu nước từ cỏc hố khoan được tập hợp trung bỡnh viết dưới dạng cụng thức Cuoclov như sau :
HCOP 3- PR80-90R ClP - PR 0-10 MR0.14-0.48R pH = 7.8 ữ 8.8 CaR25-50R(Na+K)R50-60RMgR0-15
Nước cú tớnh xõm thực yếu (theo TCVN 3994-85 “Chống ăn mũn trong xõy dựng kết cấu bờ tụng cốt thộp”).
4.2.4.3. Tớnh thấm của đất đỏ
Nghiờn cứu tớnh thấm của đất đỏ nhằm đỏnh giỏ khả năng mất nước của nền từ đú đề ra giải phỏp chống thấm thớch hợp, đó tiến hành thớ nghiệm ngoài trời bằng cỏc phương phỏp đổ nước, mỳc nước, ộp nước và hỳt nước thớ nghiệm trong hố
khoan. Thớ nghiệm trong phũng xỏc định tớnh thấm của cỏc mẫu đất dớnh theo phương phỏp Kamensky.
Thớ nghiệm ngoài trời :
- Trong tầng đất sườn tàn tớch và đỏ phong hoỏ nằm trờn mực nước ngầm tiến hành đổ nước thớ nghiệm trong hố khoan phõn đoạn từ trờn xuống, chiều dài đoạn thớ nghiệm trung bỡnh 5m, tớnh toỏn hệ số thấm theo V.M Naxberg: K=0.423Q/hP
2 P
lg2h/r (m/ngày)
Trong đới bóo hoà tiến hành mỳc nước đo hồi phục xỏc định mực nước ngầm ổn định và tớnh toỏn hệ số thấm theo Babuskin V-D
K=0.366Q/L.S x lg4.32l/r (theo số liệu mỳc nước) K = 0.183Q/Cm (theo số liệu đo hồi phục)
Trong đú : Q : Lưu lượng thấm ; L: Chiều dài đoạn thớ nghiệm S : Độ hạ thấp mực nước ; r : Bỏn kớnh hố khoan thớ nghiệm C: Hệ số dẫn dũng (quan hệ giữa thời gian và độ hồi phục S = f (lgt)
m : Bề dầy tầng chứa nước (lấy theo bề dầy mực nước trong hố khoan)
- ẫp nước thớ nghiệm trong tầng cứng, bóo hoà nước. Thớ nghiệm phõn đoạn từ trờn xuống theo phương phỏp Lugeon và bổ sung ộp vũng theo 3 cấp ỏp lực để xem xột tớnh chất lấp nhột trong khe nứt. Trong trường hợp đỏ nứt nẻ mạnh, kộm cứng chắc, tiến hành ộp với cấp ỏp lực nhỏ hơn 100m cột nước, tớnh lưu lượng mất nước đơn vị rồi tớnh chuyển đổi ra giỏ trị Lugeon (thực hiện theo 14TCN-83-91).
- Thớ nghiệm hỳt nước: Trong tầng cuội sỏi lũng sụng cú chiều dày lớn hơn 5m, tiến hành hỳt nước đơn theo quy trỡnh Q.T.T.B4-74.
Tớnh hệ số thấm theo sơ đồ nước khụng ỏp, ống lọc nằm giữa tầng chứa nước. K= 0.366Q/LR0RSR0R lg (1.47LR0R/ξ)
Trong đú : LR0R: Chiều dài ống lọc; SR0R: Độ hạ thấp Q: Lưu lượng; ξ: Hệ số cản thấm
Bảng 4.4 - Bảng tổng hợp kết quả thấm hiện trường vựng tuyến đập
Ký hiệu địa tầng (số lần thớ
nghiệm)
Mụ tả túm tắt đất đỏ
Giỏ trị thớ nghiệm Umin-max Trungbỡnh (đới AH)
K (m/ng) q(Lu) U edQ (30) γ(PR2R-TR1R)đb ỏ sột lẫn ớt dăm U 0.03-0.5 0.17-0.18 U IAUR1RU (50) γ(PR2R-TR1R)đb ỏ sột lẫn ớt mảnh vụn U 0.03-0.66 0.22 U IAUR2RU (26) γ(PR2R-TR1R)đb Granit mềm yếu đến dăm cục nhột sột U 0.01-1.02 0..4 U IB (162) γ(PR2R-TR1R)đb
Granit phong hoỏ nứt nẻ kộm cứng chắc-cứng chắc trung bỡnh U 0.4 7 (21) U IIA (542) γ(PR2R-TR1R)đb Granit, granođiorit nứt nẻ, cứng chắc U 0.5-23 4.2 (13) U IIB (322) γ(PR2R-TR1R)đb Granit, granođiorit nứt nẻ trung bỡnh, cứng chắc U 0.2-4.5 1.3 (13) aQ Cỏt cuội tảng U49.3 - 133 100
Theo TCVN 4253-86 “Nền cỏc cụng trỡnh thủy cụng – Yờu cầu thiết kế” đất đỏ vựng tuyến cụng trỡnh được chia thành cỏc đới cú mức độ thấm nước sau :
- Đới thấm nước rất mạnh : Cỏc thành tạo aluvi lũng sụng - Đới thấm nước trung bỡnh : IAR2R, IB, IIA
4.3. Những yờu cầu chống thấm nền cụng trỡnh
Đập chớnh thủy điện Lai Chõu được thiết kế là đập bờ tụng trọng lực đặt trờn nền đỏ xõm nhập granit, granođiorit phức hệ Điện Biờn γδPR2R-TR1Rđb.
Theo quyết định phờ duyệt TKKT của Bộ Cụng thương số 6022/QĐ-BCT ngày 21/10/2011, nền đập đặt trờn đới đỏ phong húa nhẹ (đới IIA), phần đập bờ tụng hai vai cú chiều cao nhỏ hơn 50m đặt trờn đới đỏ phong húa IB. Nền đập cú độ thấm nước trung bỡnh. Tiờu chuẩn màn chống thấm quy định q≤3Lugeon cho phần đập đặt trờn đới đỏ IIA và q≤5Lugeon cho phần đập thấp <50m, nền đỏ đới IB được ỏp dụng cho nền đập thủy điện Lai Chõu.
4.4. Lựa chọn giải phỏp xử lý chống thấm cho nền cụng trỡnh
Trờn cơ sở xem xột cỏc tài liệu địa chất cụng trỡnh, địa chất thủy văn và cỏc nghiờn cứu tớnh toỏn, lựa chọn ỏp dụng biện phỏp chống thấm cho nền cụng trỡnh bằng màn xi măng chống thấm 2 hàng. Để xỏc định cỏc thụng số của cụng tỏc khoan phụt xi măng ở nền cụng trỡnh sẽ tiến hành khoan phụt thử nghiệm.
4.5. Lựa chọn cỏc chỉ tiờu thiết kế màn chống thấm của cụng trỡnh
Theo kết quả khảo sỏt địa chất nền múng đập, giỏ trị Lugeon trong nền đập từ 1ữ12Lu. Núi chung tớnh thấm tổng thể của đỏ nền múng cú thể được coi là thấp, với những giỏ trị lớn hơn 5Lu chỉ xuất hiện cục bộ.
Kiểm soỏt thấm qua nền múng đập sẽ được xử lý bằng kỹ thuật tiờu chuẩn của khoan phụt màn chống thấm và thoỏt nước nền múng, được thiết kế để đỏp ứng điều kiện địa chất thủy văn và sẽ ỏp dụng tiếp theo tớch nước hồ chứa. Ở đõy đó ỏp dụng tiờu chuẩn TCVN 8645:2011 “Cụng trỡnh thủy lợi – Yờu cầu kỹ thuật khoan phụt xi măng vào nền đỏ” và tiờu chuẩn của nước ngoài qua điều kiện kỹ thuật thi cụng do tư vấn phụ Colenco (Thụy Sĩ) kiến nghị.
Màn khoan phụt xi măng chống thấm nền đập thủy điện Lai Chõu được thực hiện từ trong cỏc hành lang và đường hầm phụt xi măng – tiờu nước ở cỏc cao trỡnh 190.00m, 207.00m, 233.00m và 265.00m. Tim hành lang trong thõn đập nằm cỏch mặt chịu ỏp 8.75m. Cú một số khu vực cụng tỏc khoan phụt thực hiện ngoài trời.
Cỏc thụng số của màn khoan phụt xi măng được lựa chọn dựa trờn kết quả khoan phụt thử nghiệm do Cụng ty cổ phần Tư vấn xõy dựng Điện 1 tiến hành và điều kiện thi cụng như sau:
- Số lượng 2 hàng, hàng thượng lưu nụng, hàng hạ lưu sõu; - Khoảng cỏch giữa 2 hàng là 2m;
- Khoảng cỏch giữa cỏc hố khoan trong hàng sơ bộ là 3m; - Đường kớnh hố khoan từ 93mm đến 105mm.
- Chiều sõu của màn khoan phụt xi măng phải thỏa món cỏc yờu cầu kỹ thuật sau:
+ Chiều sõu khoan phụt HRkR lấy bằng (2/3)H đối với hàng khoan sõu, cũn chiều sõu hàng khoan nụng bằng 0,7 lần chiều sõu hàng khoan sõu nhưng khụng nhỏ hơn 15m đối với khu vực hai vai và đảm bảo lưu lượng đơn vị ở màn xi măng là q≤0.03lit/phỳt hay 3Lu (lượng mất nước đơn vị). Trong đú H là chiều sõu cột nước trước đập tại vị trớ khoan phụt. Đối với phần hai bờ, cụng tỏc khoan phụt chống thấm sẽ được thực hiện từ cỏc hầm ngang. Chỉ tiờu mất nước đơn vị đối với
phần đập hai bờ nơi cú chiều cao thấp hơn 60m cú thể được điều chỉnh tăng lờn trong khoảng 5ữ10Lu và sẽ được quyết định trong giai đoạn thi cụng.
+ Tại cỏc vị trớ cú đứt góy kiến tạo, khi khoan đến chiều sõu thiết kế mà q>3Lu thỡ phải khoan phụt tiếp cho đến khi đạt q≤3Lu.
+ Khoảng cỏch của màn khoan phụt chớnh về phớa 2 bờ được khống chế bởi