Báo cáo khoa học: "tốc độ không xói của hạt ở đáy, mái sông, mái kênh và mái dốc ta luy đường bãi sông"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

47
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo trình bày biểu thức tính ổn định của hạt ở đáy sông không ít công và ở mái dốc khi ổn định tr-ợt có kể đến mạch động tốc độ, điều kiện làm thức xác định tốc việc của hạt, lực dính kết của hạt, từ đó rút ra công thức không xói ở đáy, ở độ giới hạn t-ơng mái dốc và xói trung bình mặt cắt ở dạng đơn giản, dễ sử dụng trong thực tế.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "tốc độ không xói của hạt ở đáy, mái sông, mái kênh và mái dốc ta luy đường bãi sông"

tèc ®é kh«ng xãi cña h¹t 1. Giíi thiÖu Sù æn ®Þnh cña ®Êt ë m¸i ë ®¸y, m¸i s«ng, m¸i kªnh vμ m¸i dèc s«ng vµ ®¸y s«ng phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè, ta luy ®−êng b·i s«ng phÇn lín c¸c yÕu tè nµy rÊt phøc t¹p vµ kh«ng dÔ TS. trÇn ®×nh nghiªn dµng ®Þnh l−îng Bé m«n Thuû lùc - Thuû v¨n - §H GTVT trùc tiÕp, do vËy cho tíi nay cã Tãm t¾t: Bμi b¸o tr×nh bμy biÓu thøc tÝnh æn ®Þnh cña h¹t ë ®¸y s«ng kh«ng Ýt c«ng vμ ë m¸i dèc khi æn ®Þnh tr−ît cã kÓ ®Õn m¹ch ®éng tèc ®é, ®iÒu kiÖn lμm thøc x¸c ®Þnh tèc viÖc cña h¹t, lùc dÝnh kÕt cña h¹t, tõ ®ã rót ra c«ng thøc kh«ng xãi ë ®¸y, ë ®é giíi h¹n t−¬ng m¸i dèc vμ xãi trung b×nh mÆt c¾t ë d¹ng ®¬n gi¶n, dÔ sö dông trong thùc tÕ. øng víi tr¹ng th¸i khëi ®éng cña h¹t Summary: General expressions for determining grain stability on bed mµ ta quen gäi lµ and bank slopes of rivers and channels in sliding stability condition that tèc ®é kh«ng xãi takes into account of fluctuating velocity, geotechnical environment of sediment and soil cohesion affecting grain stability, as well as non-scour nh− c«ng thøc velocity formulae on bed, bank and for cross-section in simple structure cña V. N. Gon- and easy practice are all presented here. charov, I. I. Levi; V. S Knoroz, B. I Studenichnikov, A.M Laty- quay vµ lùc cña c¸c h¹t t¸c ®éng lÉn nhau shenkov, T. I Shamov, Mirtskhulava… Nh×n (Nakagwa) vËy h¹t chØ cßn chÞu c¸c lùc: chung nh÷ng c«ng thøc nµy ch−a tÝnh ®Õn ®é Lùc ®Èy tr−ît: bÒn cña ®Êt, ®é lç rçng vµ th−êng ®−îc rót ra u2 πd 2 tõ phßng thÝ nghiÖm trong m¸ng kÝnh, cã kiÓm Px = n1C x α x ρ d (1) tra l¹i víi sè l−îng h¹n chÕ trong s«ng thiªn 24 nhiªn, cßn Ýt c«ng thøc xÐt ®Õn æn ®Þnh cña Lùc n©ng: h¹t ë m¸i s«ng hay m¸i kªnh. Do vËy bµi b¸o u2 πd 2 Py = n1C y α y ρ d tr×nh bµy c«ng thøc ®¬n gi¶n cã kÓ ®Õn mét sè (2) 24 tån t¹i ®· nªu ®èi víi ®Êt m¸i s«ng vµ ®¸y s«ng. Träng l−îng h¹t trong n−íc: π3 G = γ 1α g (3) d 2. X©y dùng c«ng thøc 6 XÐt mét diÖn tÝch mÆt ®¸y s«ng kh¸ nhá πd 2 Lùc dÝnh cña ®Êt: C p α Δω song ®ñ chøa mét sè h¹t nhÊt ®Þnh hay (4) 4 mét h¹t gäi ®¬n gi¶n lµ h¹t, h¹t cã ®−êng kÝnh Trong ®iÒu kiÖn c©n b»ng tr−ît th×: ®Æc tr−ng lµ d. Khi xÐt c¸c lùc t¸c dông vµo h¹t ta sÏ ch−a kÓ ®Õn lùc bæ sung khèi l−îng πd 2 Px = (G − Py )tgφ + C p α y (5) (Murphy vµ Aguirre, 1985) lùc Basset do h¹t 4
trong ®ã: hay Cx, Cy - hÖ sè ¸p lùc mÆt vµ hÖ sè lùc n1 u 2 2 ρ d d (0,3346 + 0,1115tgφ) = n©ng; n2 2 αx, αy, αg - hÖ sè h×nh d¹ng h¹t theo diÖn = 0,419.Δρgd3 - 0,558Cpd2 tÝch vµ thÓ tÝch; trong ®ã: träng l−îng riªng h¹t ngËp trong Cp - lùc dÝnh cña ®Êt; ρ −ρ n−íc γ 1 = (ρ h − ρ)g vµ Δ = h . Φ - gãc néi ma s¸t cña h¹t; ρ n1 - hÖ sè lµm t¨ng tèc ®é trung b×nh thêi KÕt qu¶ thÝ nhiÖm ®èi víi h¹t tù nhiªn khi gian cña h¹t do m¹ch ®éng tèc ®é < 1 mm th× φ tõ trßn tíi gãc c¹nh lµ d 50 g©y ra. φ = (300 ÷ 350) vµ d = 1 ÷ 10 mm th× φ = (32 ÷ 400); khi h¹t d = 10 ÷ 100 mm th× φ = (320 ÷ Møc ®é chÝnh x¸c cña c«ng thøc phô thuéc vµo viÖc x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè n1,, Cx, Cy, 400). αx, αy vµ αg còng nh− gãc Φ vµ lùc dÝnh Cp vµ φ 360 NÕu lÊy trung b×nh = th× ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña h¹t n2 mµ n2 phô thuéc tgϕ = 0,7265 khi ®ã (5a) lµ: vµo nång ®é bïn c¸t ®¸y vµ ®−êng kÝnh h¹t. §Ó tÝnh cã thÓ sö dông αg = 0,8 n1 u 2 2 ρ d d (0,4156) = 0,419Δρgd 3 − 0,558C p d 2 (Goncharov, 1938) C y = 0,178 (Einstein vµ El- n2 2 (5c) u.d Samni, 1949) hay Cy = 0,2 cho Re* = > 60 ν n2 = 1 khi hµm l−îng bïn c¸t S < 0,1 (Borovkov, 1989); c¸t trong tù nhiªn cã hÖ sè kg/m3; n = 1,3 ÷ 1,5 ®èi víi h¹t c¸t nhá vµ h×nh d¹ng lµ 0,7; kÕt hîp víi α g = 0,8 cã thÓ trung, n = 1,5 ÷ 1,7 ®èi víi h¹t c¸t th« vµ sái cho α y = 0,71 ; ®ång thêi sö dông quan hÖ s¹n khi S ≥ 0,1 kg / m 3 (a). gi÷a Px = (3 ÷ 4)Py (Mirtskhulava 1967 vµ Khi h¹t cã d ≥ 1 mm, S < 0,1 kg / m 3 vµ 0,00316 Cp = Rukovodstvo…1981); khi n1 = 1,3 v× tèc ®é trong tr¹ng th¸i giíi h¹n æn d d = 0,15 ÷ 1 mm ; trong ®ã d cã ®¬n vÞ lµ mÐt, ®Þnh cña h¹t cã d¹ng u d = u d + u,2 ≈ 1,3u d . C p cã ®¬n vÞ lµ N / m2 , h¹t kh«ng ®ång nhÊt Trong ®iÒu kiÖn nµy th× (5c) cã d¹ng: lÊy b»ng 0,75Cp. 0,351ρu d d 2 = 0,419Δρgd 3 2 (6) Ngoµi ra Cp cã thÓ lÊy theo b¶ng lËp s½n. Khi d ≥ 1 mm th× C p = 0 . hay: NÕu xÐt cho h¹t cã d < 1 mm vµ víi ®iÒu u2 = 1,193 Δ hay u dc = 1,1 Δgd dc (7) kiÖn ®· nªu th× (5) cã d¹ng: gd u2 2 Δ = 1,65 th× u dc = 1,4 gd n1 0,3346ρ d = (0,419Δρgd 3 − d nÕu (8) 2 BiÕt quy luËt ph©n phèi tèc ®é trong khu u2 - n1.0,1115ρ d d2)tgφ - 0,558Cpd2 (5a) vùc søc c¶n b×nh ph−¬ng cã d¹ng: 2
tg 2 α y 30,2y u = 5,75 lg( ) ≈ 5,75 lg + 8,5 (9) k dng = cos α (1 − (17b) ) k k u* tg 2 φ LÊy k = d th× tèc ®é t¹i ®Ønh h¹t rót ra tõ k® lµ hÖ sè ¶nh h−ëng ®é dèc däc, song (9) lµ: v× gãc β ®èi víi dßng ch¶y tù nhiªn kh¸ bÐ nªn th−êng lÊy k dd = 1 , k dng lµ hÖ sè ¶nh ud = 6,76 (10) u* h−ëng cña ®é dèc ngang, lµm t¨ng kh¶ n¨ng mÊt æn ®Þnh cña h¹t do ®ã khi h¹t ë m¸i s«ng, Cho u dc = u d vµ nhí r»ng: m¸i kªnh, m¸i dèc taluy ®−êng b·i s«ng th× vÕ ph¶i cña c¸c c«ng thøc (7), (8), (12), (13) vµ v 2 C2 )= ( (11) (13a), (16) ®−îc nh©n víi k dng . u* g VËy tèc æn ®Þnh trung b×nh cña h¹t ë m¸i th× (7) cã d¹ng: dèc lµ: v2 = 0,00265 ΔC 2 c (12) v c = 4,4R 1/ 6 d1/ 3 k dng (16a) 50 gd NÕu Δ = 1,65 g th×: Ngoµi ra ¶nh h−ëng cña ®é dèc ngang cã thÓ cã thÓ cßn ®−îc x¸c ®Þnh theo quan hÖ. v2 Cho r»ng hÖ sè Sªdi C vµ ®é dèc kh«ng ®æi = 0,0044C 2 c (13) gd th×: hay: h−y udm = u d cos α (18) h v c = 0,0663 C gd (13a) trong ®ã: Sö dông: udm - tèc ®é ®¸y ë m¸i dèc t¹i ®iÓm c¸ch 1 1/ 6 C= (14) R ®¸y ®é cao lµ y vµ ®é s©u lµ hm = h − y ; n vµ nh¸m theo Strickler: h - ®é s©u dßng ch¶y ë ®¸y s«ng. Nh− vËy khi h¹t ë m¸i dèc th× (8) sÏ lµ: 1 6,75 g = (15) d1 / 6 n 50 hm u dm = 1,4 cos α gd (8a) h v c = 4,4R1/ 6 d1/ 3 th×: (16) 50 vµ (13a) sÏ lµ: Khi h¹t ë m¸i s«ng hay m¸i kªnh hay m¸i dèc taluy ®−êng th× (16) ®−îc nh©n víi hÖ sè hm v c = 0,0663C cos α gd (13b) K d , tøc lµ tèc ®é chÞu ¶nh h−ëng cña c¶ ®é h dèc däc vµ ®é dèc ngang (CUR Report 169, hay: 1995) [3]. hm K d = k dd k dng (17) v c = 4,4R 1/ 6 d1/ 3 cos α (16b) 50 h sin(φ − β) k dd = KÕt qu¶ cña tèc ®é kh«ng xãi ®¸y ë lßng (17a) sin φ s«ng ®−îc so s¸nh víi c«ng thøc cña
®Õn [2] hay quy tr×nh Nga sÏ thiªn vÒ Goncharov vµ [2] cho h¹t cã d = 1 mm ÷ 75 mm ë b¶ng 1. an toµn, song l¹i cã c¬ së khoa häc vµ thùc tiÔn. B¶ng 1 • C«ng thøc cã thÓ sö dông lµm c¬ së d u c (m / s) cho tÝnh gia cè vµ æn ®Þnh bê, ®¸y (mm) s«ng khi sö dông trùc tiÕp tèc ®é æn T¸c gi¶ [2] Goncharov ®Þnh cña h¹t. 1 0,14 0,2 0,136 • Tõ c«ng thøc chung rót ra ®−îc c«ng 2,5 0,22 0,25 0,215 thøc cho h¹t cã tÝnh tíi ®é dèc 5 0,31 0,35 0,304 ngang vµ ®é dèc däc th«ng qua hÖ 10 0,44 0,50 0,430 sè K d (17) hay quan hÖ (18). 15 0,54 0,60 0,527 • C«ng thøc tèc ®é æn ®Þnh trung b×nh 25 0,69 0,80 0,680 (16) hay (16a), (13b) hay (16b) cã 40 0,876 1,00 0,860 d¹ng ®¬n gi¶n dÔ sö dông vµ thiªn 75 1,20 1,35 1,180 vÒ an toµn. 3. KÕt luËn Tµi liÖu tham kh¶o • C«ng thøc chung vÒ tèc ®é æn ®Þnh [[1]. TrÇn §×nh Nghiªn. ‘’§éng lùc häc dßng s«ng vµ xãi ®èi víi c«ng tr×nh giao th«ng’’. Tµi liÖu cña h¹t ë ®¸y (5c) ®· tÝnh ®Õn lùc gi¶ng d¹y cao häc, Tr−êng §HGTVT, 1996. dÝnh cña ®Êt, ®iÒu kiÖn lµm viÖc, yÕu tè m¹ch ®éng, ®é bÒn cña ®Êt, vµ cã [2]. TrÇn §×nh Nghiªn. ‘’ThiÕt kÕ cÇu v−ît s«ng’’ d¹ng ®¬n gi¶n dÔ thùc hµnh. (B¶n dÞch tõ tiÕng Nga cña O.V. Andreev, 1980), NXB GTVT, 1984. • Khi h¹t d ≥ 1 mm th× c«ng thøc (5c) [3]. Manuela Escarameia. ‘’River & Channel cã d¹ng ®¬n gi¶n lµ (7) hay (8). revetments’’. Thomas Telford Ltd UK, 1998. • Gi¸ trÞ cña u c cho trong b¶ng 1 chØ [4]. Y. Lam Lau & Peter Engd. "Technical note ra c«ng thøc (8) cho gi¸ trÞ trong 17149", J. Hydr. Eng, May 1999 kho¶ng tõ c«ng thøc cña Goncharov