NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRONG PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH HỆ VỎ HẦM THỦY ĐIỆN VÀ MÔI TRƯỜNG ĐẤT ĐÁ XUNG QUANH
Địa kỹ thuật xây dựng
Luận án "Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết độ tin cậy trong phân tích ổn định hệ vỏ hầm thủy điện và môi trường đất đá xung quanh" của Lê Thị Minh Giang, chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng, được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi vào năm 2024. Đề tài xuất phát từ tính cấp thiết của việc phân tích ổn định hầm thủy điện trong điều kiện địa chất phức tạp, với số liệu đầu vào hạn chế và độ bất định cao. Các phương pháp tất định truyền thống thường bỏ qua sự làm việc của hệ vỏ hầm và sự phân bố ngẫu nhiên các chỉ tiêu cơ lý của môi trường đất đá, dẫn đến nguy cơ rủi ro hoặc thiết kế lãng phí.
Mục tiêu chính của luận án là xây dựng phương pháp luận phân tích ổn định hệ vỏ hầm thủy điện và môi trường đất đá xung quanh theo lý thuyết độ tin cậy. Sau đó, phương pháp luận này được ứng dụng để đánh giá ổn định cho hầm thủy điện A Lưới – Tỉnh Thừa Thiên Huế ở Việt Nam. Đối tượng nghiên cứu tập trung vào tương tác của hệ vỏ hầm dẫn nước có áp (gồm kết cấu gia cố và vỏ hầm) trong môi trường đất đá có mức độ phong hóa từ nhẹ đến mạnh, đới đất đá yếu và/hoặc chịu áp lực nước lớn. Phạm vi nghiên cứu bao gồm phân tích ổn định hệ vỏ hầm thủy điện bằng lý thuyết độ tin cậy theo phân tích hệ thống, có xét đến các bất định của số liệu đầu vào từ môi trường đất đá xung quanh hầm và áp lực nước tác động thường xuyên trong quá trình vận hành.
Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng bao gồm kế thừa các kết quả đã có, phương pháp chuyên gia thông qua hội thảo, và phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa thực nghiệm (tổng hợp, thống kê, phân tích, xử lý số liệu) và lý thuyết (sử dụng phần mềm Địa kỹ thuật, mô phỏng Monte Carlo, phần mềm lập trình MATLAB để tính toán độ tin cậy). Luận án đã xây dựng được các bài toán phân tích số liệu đầu vào và sơ đồ cây sự cố trong phân tích ổn định hệ vỏ hầm thủy điện. Đồng thời, nghiên cứu xác định được xác suất mất ổn định hệ vỏ hầm thủy điện trong giai đoạn thi công và vận hành, có so sánh với tiêu chuẩn hiện hành ứng dụng lý thuyết độ tin cậy.
Kết quả ứng dụng cho hầm thủy điện A Lưới (đới đá IIA - hệ tầng A Vương) chỉ ra rằng các bất định của thông số môi trường đất đá ảnh hưởng lớn đến tính toán ổn định hệ vỏ hầm. Khi xét đến các điều kiện liên quan (sai sót thi công, mô hình vận hành và bất thường trong môi trường đất đá), hệ vỏ hầm thủy điện A Lưới trong đới IIA – hệ tầng A Vương đều bị mất ổn định. Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc xác định các thông số kỹ thuật của môi trường đất đá, áp lực nước tác dụng lên vỏ hầm theo lý thuyết độ tin cậy, cũng như xây dựng cây sự cố và thiết lập bài toán phân tích ổn định hệ vỏ hầm thủy điện khi thi công và vận hành.