Vừa qua nhóm giảng viên của Trường ĐHTL đã chính thức được Cục Sở hữu trí tuệ – Bộ Khoa học và Công nghệ cấp bằng Độc quyền Giải pháp hữu ích cho công trình nghiên cứu “Phương pháp xác định thoát không dưới đập đá đổ bê tông bản mặt bằng tần số dao động riêng”.
Sáng chế mang số hiệu 47418, là kết quả của quá trình nghiên cứu khoa học nghiêm túc và đầy tâm huyết của nhóm tác giả gồm: PGS.TS. Nguyễn Cảnh Thái, TS. Nguyễn Công Thắng, TS. Nguyễn Thái Hoàng và TS. Phạm Viết Ngọc.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung, khoa học thiết kế và thi công các công trình thủy lợi – thủy điện cũng có sự phát triển vượt bậc trong thời gian qua. Các dạng đập mới phù hợp với nhiều dạng địa hình địa chất, có tính an toàn, ổn định cao, tận dụng được vật liệu sẵn có, tăng cường được khả năng cơ giới hóa thi công, giúp giảm giá thành xây dựng mà chất lượng công trình vẫn được đảm bảo. Đập đá đổ có bản mặt chống thấm bằng bê tông (Concrete Face Rockfill Dam – CFRD) là một trong những loại đập như thế.
Đập CFRD có rất nhiều ưu điểm như: có tính an toàn cao, phù hợp với nhiều điều kiện địa hình, địa chất, khả năng chịu tải trọng động đất lớn, có thể thi công trong mọi điều kiện thời tiết khác nhau, có thể tận dụng các loại đá thải loại từ đào hố móng tràn, làm đường hầm tháo lũ để xây dựng đập. Vì thế, việc sử dụng đập CFRD mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao. Trong thời gian qua đập CFRD cũng đã và đang được lựa chọn để xây dựng cho các cụm công trình đầu mối thủy lợi – thủy điện ở Việt Nam như: đập Tuyên Quang (cao 92m), đập Rào Quán (cao 78m), đập Cửa Đạt (cao 118m), đập An Khê Kanak (cao 60m), đập Sông Bung (cao 98m).
Thực tế quá trình khai thác các đập này cho thấy, nhất là các đập có chiều cao lớn hay xảy ra biến dạng lớn dẫn đến hiện tượng mất tiếp xúc giữa tấm bê tông bản mặt và phần còn lại của thân đập. Kết quả tạo ra vùng rỗng giữa tấm bê tông bản mặt và lớp đệm, hiện tượng này được các nhà nghiên cứu gọi là hiện tượng “thoát không”. Dưới tác dụng của áp lực nước phần bản mặt bị “thoát không” này không tựa được vào tầng đệm, dẫn đến nội lực – đặc biệt là mô men uốn trong phạm vi này tăng rất nhanh. Khi diện tích vùng “thoát không” đủ lớn mô men uốn do áp lực nước gây ra nứt tấm bê tông bản mặt. Điều nguy nhiểm là do mô men uốn gây nứt ở vùng “thoát không” có chiều làm căng ở phía dưới bản mặt nên khi bị nứt thì vết nứt bắt đầu xuất hiện ở mặt dưới, không quan sát thấy được. Còn khi quan sát thấy nứt thì vết nứt này đã là vết nứt xuyên, dẫn đến thấm nước qua bản mặt.
“Thoát không” là hiện tượng gây ảnh hưởng đặc biệt nghiêm trọng, bởi hiện tượng này dẫn đến việc phân bố lại ứng suất và thay đổi cơ chế làm việc của tấm bê tông bản mặt, dẫn đến giảm khả năng chống thấm và tuổi thọ của công trình. Nguy hại hơn là hiện tượng này có thể dẫn đến sự cố sập gẫy bản mặt bê tông phía thượng lưu khiến đập bị phá hủy. Chính vì vậy cần theo dõi kiểm tra tình trạng “thoát không” để xử lý trước khi tích nước và cả trong thời kỳ đầu vận hành khi biến dạng của thân đập chưa ổn định. Do vậy, cần phải phát triển các công nghệ nhằm phát hiện và xử lý hiện tượng ‘thoát không’ để đảm bảo an toàn cho bản mặt khi hồ tích nước cũng như các biện pháp khắc phục khi xảy ra hiện tượng nứt bản mặt.
Thông qua quá trình nghiên cứu dao động của tấm bê tông bản mặt bằng mô hình số và mô hình vật lý, các tác giả đã xây dựng được phương pháp xác định “thoát không” dưới đập đá đổ bê tông bản mặt bằng tần số dao động riêng với độ chính xác, độ tin cậy cao và có thể dễ dàng thực hiện tại hiện trường trong điều kiện vận hành bình thường của công trình.
Việc được cấp bằng Độc quyền sáng chế không chỉ là sự ghi nhận xứng đáng cho nỗ lực không ngừng của các tác giả, mà còn khẳng định mạnh mẽ năng lực nghiên cứu khoa học và tiềm năng ứng dụng công nghệ của Trường Đại học Thuỷ lợi. Sáng chế này được kỳ vọng sẽ sớm được chuyển giao và áp dụng rộng rãi vào thực tiễn, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý, vận hành và đảm bảo an toàn cho các công trình Thuỷ lợi, Thuỷ điện trên cả nước./.
Nhóm nghiên cứu
