Vải địa kỹ thuật trong thi công đập đất

1. Tại sao cần bố trí lớp vải địa kỹ thuật (lớp vải lọc – filter) cho lõi đập đất

• Lõi đập đất thường được đắp bằng vật liệu đất sét có độ thấm rất nhỏ, đóng vai trò là kết cấu chống thấm chính của đập.
• Tuy nhiên, loại vật liệu này dễ xảy ra lún cố kết dài hạn hoặc biến dạng theo thời gian, dẫn đến hình thành vết nứt xuyên ngang lõi. Khi đó, nước thấm sẽ tập trung chảy qua các khe nứt và có thể cuốn trôi hạt mịn, gây ra xói ngầm và phát triển thành phá hoại kiểu đường ống (piping).
• Để ngăn chặn hiện tượng này, một lớp lọc dạng ống khói (chimney filter) thường được bố trí dọc phía hạ lưu lõi đập.
• Lớp lọc có hai chức năng chính:

• 1️⃣ Lọc và giữ ổn định hạt mịn: Ngăn không cho vật liệu lõi bị rửa trôi theo dòng thấm.
• 2️⃣ Dẫn thoát nước an toàn: Tạo đường thấm có kiểm soát và giảm áp lực nước trong thân đập.

• Yêu cầu thiết kế lớp lọc Theo Hướng dẫn của FEMA (2011), vật liệu lọc phải đáp ứng đồng thời 3 nhóm tiêu chí sau: Nhóm tiêu chíMục đích Giữ hạt (Retention) Ngăn hạt mịn từ lõi hoặc vùng tiếp giáp di chuyển qua lỗ rỗng của vật liệu lọc Thấm tốt (Permeability) Đảm bảo thoát nước nhanh, tránh tăng áp lực thấm gây mất ổn định Không phân tầng (Anti-segregation) Hạn chế phân loại hạt trong quá trình thi công và đầm nén Trong đó, tiêu chí giữ hạt và thấm tốt bắt nguồn từ cơ sở lý thuyết lọc hạt của Terzaghi.

2. Vì sao không sử dụng vải địa kỹ thuật làm lọc trong vùng quan trọng của đập?

• Theo quy định tại Hoa Kỳ, không cho phép sử dụng vải địa kỹ thuật trong các khu vực trọng yếu như lõi và vùng lọc của đập bởi các rủi ro:

• Khả năng tắc nghẽn lỗ vải trong dài hạn, làm mất chức năng lọc – thoát nước
• Không thể kiểm tra, đánh giá hoặc thay thế sau khi đã lấp kín trong đập 
• Nhạy cảm với biến dạng lớn và gradien thấm cao, dễ gây hỏng cục bộ Trong khi đó, vật liệu lọc dạng hạt rời (cát – sỏi) có khả năng:

• ✅ Tự lọc tự nhiên (self-filtration)
• ✅ Làm việc tin cậy trong điều kiện thấm thay đổi theo thời gian
• ✅ Tuổi thọ tương đương tuổi thọ công trình đập

• Kết luận Lớp lọc là yếu tố không thể thiếu trong thiết kế đập đất nhằm:

• ✔ Ngăn ngừa xói ngầm từ các khe nứt trong lõi
• ✔ Tạo đường thấm an toàn hướng về hệ thống thoát nước hạ lưu
• ✔ Bảo đảm ổn định và tuổi thọ lâu dài của đập