Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đề xuất phương pháp thiết kế và xây dựng để nâng cao chất lượng các công trình thoát nước nhỏ trên đường ô tô tại nước Cộng Hoà Dân Chủ Nhân Dân Lào

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:180

Thêm vào BST

Báo xấu

55
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án nghiên cứu đề xuất phương pháp thiết kế và xây dựng để nâng cao chất lượng các công trình thoát nước nhỏ trên đường ô tô tại nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào, trong đó tập trung vào tính thủy lực công trình thoát nước nhỏ ngang đường ô tô và giải quyết một số tính toán thủy lực (bậc nước, dốc nước, tốc độ không xói đáy dòng chảy và xói sau gia cố) dùng trong thiết kế công trình thoát nước nhỏ ngang đường để từ đó đề xuất được các giải pháp thiết kế và lựa chọn phương pháp gia cố hoặc biện pháp tiêu năng thích hợp ở hạ lưu cống trên đường ô tô giải pháp xây dựng công trình thoát nước nhỏ ngang đường có địa hình đặc thù phù hợp với các đặc điểm điều kiện tự nhiên và đặc điểm khí hậu tại nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đề xuất phương pháp thiết kế và xây dựng để nâng cao chất lượng các công trình thoát nước nhỏ trên đường ô tô tại nước Cộng Hoà Dân Chủ Nhân Dân Lào

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -------------------- SOUVANHNA VONGKHAMCHANH NGHI N CỨU Đ UẤT PHƯ NG PHÁP THI T VÀ D NG Đ N NG CAO CHẤT Ư NG CÁC CÔNG TR NH THOÁT NƯỚC NHỎ TR N ĐƯỜNG Ô TÔ TẠI NƯỚC CỘNG HÕA D N CHỦ NH N D N ÀO UẬN ÁN TI N SĨ Ỹ THUẬT HÀ NỘI - 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -------------------- SOUVANHNA VONGKHAMCHANH NGHI N CỨU Đ UẤT PHƯ NG PHÁP THI T VÀ D NG Đ N NG CAO CHẤT Ư NG CÁC CÔNG TR NH THOÁT NƯỚC NHỎ TR N ĐƯỜNG Ô TÔ TẠI NƯỚC CỘNG HÕA D N CHỦ NH N D N ÀO Chuyên ngành : ây dựng đường ô tô và đường thành phố Mã số : 62580205 UẬN ÁN TI N SĨ Ỹ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Nguyễn Quang Toản 2. PGS.TS. ã Văn Chăm HÀ NỘI - 2015
i ỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận án “ N ớ ờ ớ Cộ H D C ủN D L ” là công trình nghiên cứu riêng của tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu được sử dụng trong luận án này hoàn toàn trung thực. Nội dung trình bày trong luận án này chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào từ trước cho tới nay. Tác giả luận án SOUVANHNA VONGKHAMCHANH
ii ỜI CẢM N Luận án này được thực hiện trong khuôn kh chư ng trình đào t o tiến s chuyên ngành đư ng bộ do ộ môn ư ng bộ, Khoa Công trình, trư ng i h c Giao Thông Vận Tải. Trước hết, tôi xin gửi l i cảm n tới an giám hiệu trư ng i h c Giao Thông Vận Tải, ộ môn ư ng bộ, Phòng ào t o Sau đ i h c, Giáo sư, Phó giáo sư - Tiến s , các thầy giáo, cô giáo, các nhà Khoa h c trong và ngoài trư ng đã t o điều kiện thuận lợi, thư ng xuyên giúp đỡ, chỉ dẫn và đóng góp ý kiến trong suốt quá trình nghiên cứu luận án. Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết n sâu sắc đối với sự giúp đỡ to lớn, nhiệt tình của hai thầy hướng dẫn PGS.TS. N ễ Q T ả và PGS.TS. Lã Vă C ăm trư ng i h c Giao thông Vận tải đã hết lòng t o điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án. ặc biệt, tác giả xin trân tr ng gửi l i cảm n tới PGS.TS. T ầ Đ Nghiên trư ng i h c Giao thông Vận tải, thầy đã có những chỉ dẫn tận tình và quý báu giúp tác giả hoàn thành luận án. Cuối c ng tôi xin cảm n các b n b , đ ng nghiệp và các thành viên của gia đình tôi đã đ ng hành c ng với tôi, chia s những khó kh n và giúp đỡ to lớn về tinh thần c ng như vật chất trong suốt quá trình h c tập và nghiên cứu luận án của tôi t i trư ng i h c Giao thông Vận tải. Tác giả luận án SOUVANHNA VONGKHAMCHANH
iii MỤC ỤC MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 CHƯ NG 1 TỔNG QUAN V ĐẶC ĐI M ĐI U IỆN T NHI N, T NH H NH MẠNG ƯỚI GIAO THÔNG VÀ S PHÁ HOẠI CÁC CÔNG TR NH THOÁT NƯỚC NHỎ TR N ĐƯỜNG Ô TÔ Ở NƯỚC CỘNG HÕA D N CHỦ NH N D N ÀO ..................................................... 4 1.1. Đ c đi m đi u iện đ a h nh và h h u ở ào .......................................... 4 1.2. Giới thiệu chung v hệ thống đường ô tô ở ào ........................................ 5 1.2.1. Giai đo n trước n m 1975 ........................................................................... 5 1.2.2. Giai đo n n m 1975-1985 ........................................................................... 6 1.2.3. Giai đo n n m 1985-2000 ........................................................................... 6 1.2.4. Giai đ an n m 2000-2015 ........................................................................... 7 1.3. . T nh tr ng hư hỏng công tr nh tho t nước nhỏ trên đường ô tô t i nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân ào ................................................................... 9 1.3.1. Những hư hỏng thư ng gặp về công trình thoát nước trên đư ng ô tô và nguyên nhân gây ra ............................................................................................... 9 1.3.2. Tình hình áp dụng kết cấu công trình thoát nước ở Lào ........................... 12 1.4. ết lu n chương 1 ...................................................................................... 13 CHƯ NG 2 TỔNG QUAN V TÍNH THỦ C BẬC NƯỚC NHI U CẤP, SỨC CẢN THỦ C Ở DỐC NƯỚC, HỞI ĐỘNG CỦA HẠT Ở ĐÁ DÕNG CHẢ VÀ ÓI SAU GIA CỐ CÔNG TR NH THOÁT NƯỚC NHỎ NGANG ĐƯỜNG ...................................................................... 15 2.1. Tổng quan nghiên cứu t nh thủy lực b c nước nhi u cấp d ng b tiêu năng. ............................................................................................................................. 15 2.1.1. Các nghiên cứu liên quan đến tính thủy lực bậc nước nhiều cấp ............. 15 2.1.2. Các công thức tính thủy lực cho bậc nước nhiều cấp d ng bể .................. 17 2.1.3. Nhận xét về tính thủy lực cho bậc nước nhiều cấp d ng bể ..................... 27 2.2. Tổng quan c c nghiên cứu v sức cản thủy lực ở dốc nước ................... 27
iv 2.2.1. Các nghiên cứu liên quan đến sức cản thủy lực ở dốc nước [5] ............... 27 2.2.2. Vấn đề tính sức cản thủy lực của dốc nước .............................................. 30 2.2.3. Vấn đề cần nghiên cứu .............................................................................. 32 2.3. Tổng quan v hởi động của h t đất ở đ y dòng chảy ........................... 32 2.3.1. Vấn đề đã đ t được .................................................................................... 32 2.3.2. Nhận xét .................................................................................................... 39 2.4. Tổng quan c c nghiên cứu v t nh xói sau gia cố công tr nh tho t nước nhỏ ngang đường ............................................................................................... 40 2.4.1. Các nghiên cứu liên quan đến tính xói sau gia cố cống và cầu nhỏ .......... 40 2.4.2. Vấn đề cần nghiên cứu .............................................................................. 44 2.5. ết lu n chương 2 ...................................................................................... 45 CHƯ NG 3 NGHI N CỨU Đ UẤT GIẢI PHÁP THI T THỦ C CÔNG TR NH THOÁT NƯỚC NHỎ NGANG ĐƯỜNG CHO NƯỚC CỘNG HÕA D N CHỦ NH N D N ÀO ...................................... 46 3.1. thuyết t nh thủy lực công tr nh tho t nước nhỏ ngang đường ......... 46 3.1.1. Tính thủy lực bậc nước nhiều cấp ............................................................. 46 3.1.2. Dốc nước ................................................................................................... 51 3.1.3. Xói sau gia cố ............................................................................................ 52 3.2. Nghiên cứu xây dựng bi u đ x c đ nh b c nước nhi u cấp và nghiên cứu sức cản trong t nh dốc nước ...................................................................... 54 3.2.1. Tính thủy lực bậc nước nhiều cấp mặt cắt chữ nhật ở d ng bể tiêu n ng 54 3.2.2. Tính thủy lực dốc nước ............................................................................. 66 3.3. Nghiên cứu tốc độ b t đầu xói đ y và xói sau gia cố công tr nh tho t nước nhỏ ngang đường đối với đất hông d nh ............................................. 70 3.3.1. Tính tốc độ bắt đầu xói đáy và trung bình đối với dòng chảy có địa chất là đất không dính ..................................................................................................... 70 3.3.2. Tính xói sau gia cố công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng .................... 77 3.3.3. Tính toán và áp dụng công thức tính xói sau cống cho công trình cống ngang đư ng ........................................................................................................ 85
v 3.4. ết lu n chương 3 ...................................................................................... 88 CHƯ NG 4 GIẢI PHÁP D NG CÔNG TR NH THOÁT NƯỚC NGANG ĐƯỜNG CÓ Đ A H NH ĐẶC TH Ở NƯỚC CỘNG HÕA D N CHỦ NH N D N ÀO .................................................................................... 89 4.1. hảo s t thủy văn và c c phương ph p x c đ nh lưu lượng nước có th p dụng đ thiết ế công tr nh tho t nước nhỏ ở CHDCND ào ................. 89 4.1.1. Nội dung công tác khảo sát thủy v n để thiết kế công trình thoát nước ngang đư ng ........................................................................................................ 89 4.1.2. Các phư ng pháp xác định lưu lượng nước có thể áp dụng để thiết kế công trình thoát nước nhỏ ở CHDCND Lào ................................................................ 92 4.2. Giải ph p v tho t nước m t đường và tho t nước ngang đường ...... 100 4.2.1. Nguyên tắc chung .................................................................................... 100 4.2.2. Giải pháp về thoát nước mặt đư ng và ngang đư ng ............................. 101 4.2.3. iện pháp gia cố thượng lưu công trình [1] ............................................ 105 4.2.4. iện pháp gia cố h lưu công trình [1] .................................................... 106 T UẬN VÀ I N NGH ........................................................................ 110 DANH MỤC CÔNG TR NH Đ CÔNG BỐ CÓ I N QUAN ................ 113 DANH MỤC TÀI IỆU THAM HẢO ....................................................... 114 PHỤ ỤC ......................................................................................................... 121
vi DANH MỤC H NH VẼ Hình 1.1: ản đ m ng lưới đư ng Quốc lộ CHDCND Lào ............................... 8 Hình 1.2A: Hư hỏng nền, mặt đư ng do thiếu rãnh thoát nước ......................... 10 Hình 1.2 : Hư hỏng rãnh thoát nước tuyến đư ng số 8 t i km 43+500 ............ 10 Hình 1.3A: Hư hỏng thượng lưu cống ................................................................ 11 Hình 1.3 : Hư hỏng h lưu cống ........................................................................ 11 Hình 1.3C: Hậu quả của hiện tượng xói h lưu cống, nền đư ng bị cắt đứt ...... 11 Hình 1.3D: Hậu quả xói h lưu làm đứt cả mặt đư ng nhựa tuyến đư ng 4A t i km 55+200........................................................................................................... 11 Hình 1.4: Sự phá ho i cống do đất nền đư ng bị xói mòn ................................. 11 Hình 1.5: Hư hỏng mối nối cống ........................................................................ 12 Hình 1.6A: Cống bị b n cát lắng ........................................................................ 12 Hình 1.6 : Cống hộp bị đất đá đ ng gần hết miệng cống lớn v i lấp và xói lở 12 Hình 2.1: D ng nước nhảy .................................................................................. 16 Hình 2.2: ậc nước không có tư ng tiêu n ng ................................................... 16 Hình 2.3: ậc nước có tư ng tiêu n ng .............................................................. 16 Hình 2.4: Biểu đ xác định chiều dài tư ng đối của nước h trên bậc nước (Konstantinov IU.M) ........................................................................................... 17 Hinh 2.5: Nước nhảy ........................................................................................... 25 P p h p Hình 2.6: iểu đ quan hệ giữa tg  với t và c với t .......................... 25 L P P P Hình 2.7: S đ dốc nước.................................................................................... 28 Hình 2.8: S đ nước chảy ở đo n cửa vào dốc nước ........................................ 28 Hình 2.9: S đ dốc nước đo n thân dốc ............................................................ 29 Hình 2.10: S đ nước nhảy dâng ....................................................................... 30 Hình:2.11: S đ h t bị đẩy trượt........................................................................ 37 Hình 2.12: iểu đ ứng suất tiếp dòng chảy theo Shields (1936) ...................... 37 Hình 2.13: S đ các d ng nối tiếp sau cống khi Sh  Sc .................................... 40
vii l gc hx Hình 2.14: iểu đ quan hệ giữa với ....................................................... 44 b0 H Hình 2.15: Xói sâu gia cố .................................................................................... 44 Hình 3.1: S đ dòng chảy êm ........................................................................ 46 Hình 3.2: S đ dòng chảy xiết đều .................................................................... 46 Hình 3.3: S đ viết phư ng trình ernoulli ...................................................... 47 Hình 3.4: Sở đ tư ng tiêu n ng ......................................................................... 48 Hình 3.5: S đ bể tiêu n ng kết hợp .................................................................. 50 Hình 3.6: S đ xác định tốc độ khởi động của h t ở đáy dòng chảy ................ 52 Hình 3.7: S đ định ngh a viết phư ng trình biến thiên động lượng cho dòng chảy trong kênh hở .............................................................................................. 53 Hình 3.8: Giải phư ng trình bậc 3 tìm chiều sâu co h p hch ............................... 57 Hình 3.9: Khai báo Goal Seek............................................................................. 57 Hình 3.10: iểu đ quan hệ giữa P với q(m3 / s.m) ......................................... 61 Lbâc Hình 3.11: iểu đ quan hệ giữa P với pt ..................................................... 62 Lbâc P h Hình 3.12: iểu đ quan hệ giữa P với c ..................................................... 62 Lbâc P Lb Hình 3.13: iểu đ quan hệ giữa với P ...................................................... 63 hc hc Hình 3.14: iểu đ quan hệ giữa pt với P ..................................................... 63 hc hc Hình 3.15: iểu đ quan hệ giữa pt với P và Lb với P ................................... 64 hc hc hc hc Hình 3.16: iểu đ thay đ i hệ số sức cản thủy lực f theo số Re ở dòng chảy xiết đều không làm hàm khí trong lòng dẫn bê tông. ................................................. 66 Hình 3.17: Quan hệ giữa hệ số sức cản f và Re dựa vào kết quả đối với mặt cắt hình thang ............................................................................................................ 68
viii Hình 3.18: Quan hệ giữa hệ số sức cản f x và Re .105 đối với dòng chảy xiết trong dốc nước có d ng mặt cắt chữ nhật ........................................................... 69 Hình 3.19: Quan hệ giữa hệ số sức cản f và Re dựa vào kết quả mặt cắt hình thang và kết quả mặt cắt chữ nhật ....................................................................... 69 Hình 3.20: S đ tốc độ đáy không xói của h t trong dòng chảy ....................... 76 Hình 3.21: S đ xói sau cống (sau gia cố cứng) ............................................... 77 Hình 3.22: Tốc độ r i tự do của dòng nước ........................................................ 81 Hình 3.23: Màn hình chính HY-8 ....................................................................... 85 Hình 4.1: Cống thoát nước thông thư ng ......................................................... 103 Hình 4.2: Cống kết hớp với tư ng chắn ............................................................ 103 Hình 4.3: Cống có 2 độ dốc .............................................................................. 104 Hình 4.4: ố trí cửa ra theo kiểu tư ng chắn và bể tiêu n ng phần h lưu ...... 104 Hình 4.5: Cống dốc bố trí theo kiểu bậc cấp ..................................................... 105 Hình 4.6: Gia cố cửa ra của cống có độ dốc nhỏ .............................................. 107 Hình 4.7: S đ tính chiều dài gia cố h lưu cống ............................................ 107
ix DANH MUC BẢNG BI U ảng 1.1: Thống kê đư ng bộ toàn quốc n m 2009 ............................................. 7 ảng 2.1: Tính đư ng mặt nước ......................................................................... 29  lgc  l gc h ảng 2.2: Hàm số f   phụ thuốc với và x ............................................ 43  b0  b0 H ảng 3.1: Hệ số  n phụ thuộc với hn ................................................................ 49 H1 ảng 3.2: Nhập số liệu đầu vào .......................................................................... 56 ảng 3.3 Tính thử H1 .......................................................................................... 58 ảng 3.4: Tính thử dần tìm H1 ............................................................................ 58 ảng 3.5: Kết quả tính toán bậc nước nhiều cấp ................................................ 61 ảng 3.6: Tính tốc độ không xói ở đáy dòng chảy ............................................. 76 ảng 3.7: Hệ số và số m tính xói cho đất r i r c .............................................. 83 ảng 3.8: Hệ số Ch cho cửa ra cống đặt cao h n đấy dòng chảy ....................... 84 ảng 3.9: Hệ số điều chỉnh độ dốc đặt cống Cs ................................................. 84 ảng 3.10: Kết quả tính xói sau cống theo phần mềm HY-8 t i hai vị trí đặt cống (phụ lục 10 và phụ lục 11)................................................................................... 87 ảng 3.11: Kết quả tính xói sau cống theo phư ng pháp của Hội cầu đư ng Mỹ t i hai vị trí đặt cống (phụ lục 12 và phụ lục 13) ................................................ 87 ảng 3.12: T ng kết quả tính chiều sâu xói gia cố ............................................. 87 ảng 4.1: Hệ số dòng chảy C ............................................................................. 93 ảng 4.2: Hệ số điều tiết lưu lượng (do ao h , đầm lầy)  ............................... 95 ảng 4.3: Hệ số nhám của sư n dốc msd ............................................................ 96 ảng 4.4: ặc số nhám của lòng sông mls .......................................................... 97 ảng 4.5: Hệ số dòng chảy phụ thuộc vào diện tích lưu vực  ......................... 98 18.6 ảng 4.6: Tính t y thuộc với độ dốc của sư n dốc lưu vực i sd ............ 98 f (isd )0.4 ảng 4.7: T a độ đư ng cong mưa  ................................................................ 98 ảng 4.8: Số liệu khảo sát 4 vị trí công trình ...................................................... 99 ảng 4.9: Kết quả tính toán lưu lượng t i vị trí công trình ............................... 100
x DANH MỤC CÁC Ý HIỆU, CHỮ VI T TẮT TT hiệu Ý nghĩa 1 a Hệ số hàm khí 2 b Chiều rộng mặt cắt 3 bcv Chiều rộng cửa vào bậc nước 4 bd Chiều rộng đáy dòng chảy 5 bx Chiều rộng xói 6 C Chiều cao tư ng 7 CHDCND Lào Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào 8 d Chiều sâu bể tiêu n ng 9 D ư ng kính cống tròn 10 Eo N ng lượng dòng chảy 11 f Sức cản thủy lực 12 fCN Sức cản thủy lực ở mặt cắt ngang hình chữ nhật 13 fHTH Sức cản thủy lực ở mặt cắt ngang hình thang 14 fe Sức cản thủy lực đối với dòng chảy êm 15 fx Sức cản thủy lực đối với dòng chảy xiết 16 Fr Số froude 17 G Tr ng lượng của h t trong nước 18 g Gia tốc tr ng lực 19 H Chiều cao cột nước t nh 20 ha Chiều sâu dòng hàm khí 21 hb Chiều sâu cửa vào 22 hc Chiều sâu phân giới 23 hcd Chiều sâu cuối dốc 24 h2cd Chiều sâu liên hợp n i cuối dốc 25 hch Chiều sâu mặt cắt co h p trên sân bậc 26 h2ch Chiều sâu liên hợp lớn với chiều sâu mặt cắt co h p 27 hđd Chiều sâu đầu dốc
xi 28 hr Chiều sâu t i cửa ra của bể tiêu n ng 29 hx Chiều sâu xói 30 i ộ dốc đáy dòng chảy 31 id ộ dốc của dốc nước 32 J ộ dốc thủy lực 33 K Mô đun lưu lượng của kênh 34 ktđ Chiều cao nhám tư ng đư ng 35 Lb Chiều dài bể tiêu n ng 36 Ld Chiều dài dốc nước 37 Lđh Chiều dài địa hình 38 lgc Chiều dài gia cố 39 Ln Chiều dài nước nhảy 40 Lx Chiều dài xói 41 m Hệ số lưu lượng của đập tràn 42 n Hệ số nhám dòng chảy 43 p Chiều cao bậc 44 Px Lực đẩy trượt theo phư ng chảy 45 Py Lực nâng tác động vào h t đất 46 Q Lưu lượng nước 47 R Bán kính thủy lực của mặt cắt ngang 48 Re Số Reynolds 49 uc Tốc độ không xói ở đáy dòng chảy 50 V Tốc độ trung bình mặt cắt 51 Vagh Tốc độ phân chia dòng hàm khí và không hàm khí 52 Vch Tốc độ trung bình t i mặt cắt co h p 53 Vb Tốc độ dòng chảy t i cửa vào 54  Hệ số tốc độ dòng chảy 55  Hệ số co h p 56 t Chiều dày tư ng
xii 57  Hệ số nhớt động của chất lỏng 58  Diện tích mặt cắt ngang 59 x Thể tích xói
1 MỞ ĐẦU 1. do chọn đ tài Nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào đang trên đư ng hiện đ i hóa. M ng lưới đư ng ô tô đang được cải t o, nâng cấp và xây dựng mới để phục vụ yêu cầu phát triển ngày càng cao của đất nước. Trong những n m qua ảng và Nhà nước Lào đã coi tr ng việc xây dựng c sở h tầng. Trong đó đã chú tr ng đến việc xây dựng và phát triển m ng lưới đư ng giao thông, đặc biệt là đư ng bộ. Khi xây dựng đư ng ô tô đã chú ý đặc biệt đến việc xây dựng công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng ô tô, mặc d lo i công trình này chiếm t tr ng không lớn so với các công trình khác, nhưng khả n ng tiêu thoát l của công trình thoát nước nhỏ l i ảnh hưởng và liên quan trực tiếp đến tu i th của áo đư ng, nền đư ng và các công trình khác trên đư ng. Nước Lào nằm trong v ng khí hậu nhiệt đới gió m a, lượng mưa và khí hậu điều hòa trong n m, song một số v ng có lượng mưa lớn và không đều. Lào có địa hình đ i núi có vách đá cao và m ng lưới giao thông từ miền ắc xuống Nam có tuyến đư ng qua v ng núi, do độ dốc lớn, lưu lượng nước trên đỉnh núi chảy xuống nhanh dẫn đến những hư hỏng công trình thoát nước trên đư ng ô tô làm cho chất lượng của tuyến đư ng không n định theo các m a trong n m. Một trong số các nguyên nhân quan tr ng là phư ng pháp tính toán thủy lực cho công trình thoát nước nhỏ và sự lựa ch n tr ng thái nguy hiểm của công trình có thể còn chưa hợp lý. ể nâng cao khả n ng thoát nước ngang đư ng ô tô cần phải nghiên cứu một số bài toán tính toán thủy lực như: tính thủy lực bậc nước và dốc nước, tính xói sau cống, tính tốc độ bắt đầu xói đáy dòng chảy. Tất cả những vấn đề trên điều liên quan đến việc nghiên cứu phư ng pháp thiết kế để nâng cao khả n ng thoát nước nhỏ trên đư ng ô tô. T i CHDCND Lào, để tính toán thủy lực cho công trình thoát nước này, nước Lào hiện nay đang d ng các phư ng pháp của nước ngoài (chủ yếu là châu Âu, Mỹ, Việt Nam) trong điều kiện tự nhiên và khí hậu của Lào.
2 Thực tế đó đòi hỏi phải có những nghiên cứu sâu h n về vấn đề này. Với trình độ và kinh nghiệm của các nhà khoa h c – kỹ thuật Việt Nam có thể giúp tôi rất nhiều trong khi thực hiện đề tài. Chính vì vậy Nhà Nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào cử tôi sang đây làm nghiên cứu sinh với đề tài : “N ớ ờ ớ Cộ Hòa D C ủN Dân Lào”. 2. Mục đ ch nghiên cứu Luận án nghiên cứu đề xuất phư ng pháp thiết kế và xây dựng để nâng cao chất lượng các công trình thoát nước nhỏ trên đư ng ô tô t i nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào, trong đó tập trung vào tính thủy lực công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng ô tô và giải quyết một số tính toán thủy lực (bậc nước, dốc nước, tốc độ không xói đáy dòng chảy và xói sau gia cố) d ng trong thiết kế công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng để từ đó đề xuất được các giải pháp thiết kế và lựa ch n phư ng pháp gia cố hoặc biện pháp tiêu n ng thích hợp ở h lưu cống trên đư ng ô tô, giải pháp xây dựng công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng có địa hình đặc th ph hợp với các đặc điểm điều kiện tự nhiên và đặc điểm khí hậu t i nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào. 3. Ph m vi nghiên cứu Ph m vi nghiên cứu là tính thủy lực cho hệ thống công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng ở nước Lào. 4. Phương ph p nghiên cứu Phư ng pháp lý thuyết kết hợp với thực tế. 5. Bố cục của lu n n Luận án trình bày trong 166 trang g m phần Mở đầu, Phần nội dung luận án trong 04 chư ng, Phần kết luận và kiến nghị, Hướng nghiên cứu tiếp theo, Tài liệu tham khảo và Phụ lục. Luận án g m những phần sau:
3 M Mở ầ C 1: T ng quan về đặc điểm điều kiện tự nhiên, tình hình m ng lưới giao thông và sự phá ho i các công trình thoát nước nhỏ trên đư ng ô tô ở Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào. C 2: T ng quan về tính thủy lực bậc nước nhiều cấp, sức cản thủy lực ở dốc nước, khởi động của h t ở đáy dòng chảy và xói sau gia cố công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng. C 3: Nghiên cứu đề xuất giải pháp thiết kế thủy lực công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng cho nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào. C 4: Giải pháp xây dựng công trình thoát nước ngang đư ng có địa hình đặc th ở nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào. K ậ ị C ọ ã T ệ m ả P
4 CHƯ NG 1 TỔNG QUAN V ĐẶC ĐI M ĐI U IỆN T NHI N, T NH H NH MẠNG ƯỚI GIAO THÔNG VÀ S PHÁ HOẠI CÁC CÔNG TR NH THOÁT NƯỚC NHỎ TR N ĐƯỜNG Ô TÔ Ở NƯỚC CỘNG HÒA D N CHỦ NH N D N ÀO 1.1. Đ c đi m đi u iện đ a h nh và h h u ở ào Nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào là một nước có diện tích tư ng đối rộng với diện tích 236.800 km2. ịa hình của Lào chủ yếu là đ i núi cao chiếm t lệ 70% và đ ng bằng chiếm 30% của diện tích cả nước. - Đ a h nh: miền núi và cao nguyên chiếm tới h n 3/4 diện tích tự nhiên, còn l i là một số v ng đ ng bằng. Nói chung là v ng núi ở Lào có độ cao trung bình chiếm phần lớn phía ắc và phía ông, đỉnh cao nhất là núi ịa (2820m), và một số đỉnh cao khác như: núi Xao (2690m), núi S n (2218m), núi Hu t (2452m). Núi ở hai tỉnh ông ắc Lào là Xiêng Khoảng - X m Nưa, n i bắt đầu của dãy núi Trư ng S n ắc. Hướng chung của chúng là ông ắc - Tây Nam nằm toàn bộ ở phía Tây, không liền dài và không phẳng như ở châu th sông Mê Kông. - h h u: khí hậu nhiệt đới gió m a, với 2 m a rõ rệt: + Mù m : bắt đầu từ tháng 05 đến tháng 11, nhiệt độ vào khoảng 30 oC, mưa khá thư ng xuyên, một vài n m thậm chí bị l lụt tràn dòng sông Mê Kông. + Mùa khô: từ tháng 11 đến tháng 04, ít mưa h n và nhiệt độ khoảng 15oC, v ng núi có th i điểm là 0oC. - ượng mưa trong năm: Lượng mưa trung bình hàng n m 3500 mm, lượng mưa phân bố không đều giữa các v ng và thất thư ng giữa các n m. V ng có lượng mưa cao nhất như ở cao nguyên o Li Vên từ 3800 mm đến 5000 mm. V ng có lượng mưa thấp nhất như ở đ ng bằng Viêng Ch n và tỉnh Xa V n Na Khệt chỉ từ 1100 mm
5 đến 1500 mm. Trong m a mưa, lượng mưa tập trung 80% còn trong m a khô, lượng mưa chỉ chiếm khoảng 20% của cả n m. Theo tr m đo mưa Viêng Ch n cho biết trung bình trong nhiều n m, từ n m 1900 - 1988 có khoảng 224mm/ngày-đêm và lớn nhất trong chu trình gió mưa là 400 - 800mm. Nhưng trong n m 1971 số lượng nước mưa nhiều nhất trong n m là tháng 8 có tới 625mm/ngày-đêm, tháng 9 là 421mm/ngày-đêm. 1.2. Giới thiệu chung v hệ thống đường ô tô ở ào 1.2.1. G ớ ăm 1975 Vấn đề giao thông vận tải liên l c là một trong những vấn đề quan tr ng nhất mà Lào phải tiếp thu l i di sản của chế độ thuộc địa. Việc không có đư ng sắt và lối thông ra biển c ng như một hệ thống đư ng bộ thống nhất trong cả nước, sự phân bố không đều các tuyến đư ng theo lãnh th đã kìm hãm sự phát triển của quan hệ kinh tế giữa những v ng khác nhau trong nước, cản trở sự hình thành một thị trư ng chung trong toàn quốc và phát triển những quan hệ kinh tế quốc tế. Chi phí vận chuyển rất cao đã làm t ng thêm giá thành những hàng hoá lư ng thực và các hàng hoá tiêu d ng khác, điều đó đã tác động nghiêm tr ng đến đ i sống của nhân dân. Những tuyến đư ng quốc lộ chỉ nối liền các thành phố lớn nhất của đất nước, trong khi nhiều v ng nông thôn, đặc biệt là v ng miền núi vẫn hoàn toàn bị cách ly. Trong th i kỳ 1963-1974 độ dài đư ng sá đã t ng từ 4300-7400 km, trong đó có đư ng rải nhựa t ng từ 1200-2900 km. Song mật độ đư ng bộ ở Lào vẫn là một trong những mức thấp nhất ở Châu á có 2,6 km/100 km2 lãnh th . Chỉ có 4 thành phố như: Luông Pha ang, X m Nửa, Ph ng Xả Ly và Luông N m Tha đi tới biên giới Thái Lan, Trung Quốc và Việt Nam. Th i kỳ 1965-1974, ở đây đã xây dựng một vài tuyến đư ng rải nhựa, có thể sử dụng trong bất kỳ m a nào, chúng ch y từ Ph ng Xả Ly đến biên giới phía ắc và phía ông của Lào. ư ng quốc lộ số 13 ch y d c toàn bộ nước Lào từ ắc tới Nam qua các thành phố Luông Pha ang, Viêng Ch n, Pak S n, Kh m Muôn, Xa V n Na Khệt, Pak Sê và biên giới C m Pu Chia. Những đo n đư ng ngắn
6 thích hợp cho việc đi l i của ôtô cả trong m a mưa đã nối liền Viêng Ch n với Pak S n và Luông Pha ang c ng như đo n nối từ cầu qua sông Mê Kông trên đất Lào với thành phố Nong Khai trên đất Thái Lan, đ i bộ phận hàng xuất và nhập khẩu của Lào đi qua đó. Ngoài ra còn có 2 nhánh của đư ng số 13 nối liền Lào và Việt Nam qua các đ o trên dãy núi Trư ng S n. Giao thông vận tải vốn là một khó kh n ách tắc đối với sự phát triển. Do điều kiện địa hình, chiến tranh và n ng lực nội t i về kinh tế - xã hội, giao thông vận tải không được phát triển càng làm cho đất nước l c hậu và trì trệ. ảng và Nhà Nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào đã có nhiều nỗ lực trong chính sách đối nội và đối ngo i để cải thiện c sở h tầng về giao thông vận tải. Tranh thủ sự viện trợ giúp đỡ của các nước xã hội chủ ngh a. 1.2.2. G ăm 1975-1985 Giao thông vận tải có nhiều chuyển biến. Lào đã sửa chữa nâng cấp đư ng mới với chiều dài 3496 km, trong đó xây dựng đư ng rải nhựa là 1420 km, xây dựng cầu thép (cầu Belley) có 61 cầu dài 1,844 m, cầu bê tông cốt thép lớn và trung bình có 109 cầu dài 6159.5 m và nhiều cống thoát nước... Tới n m 1985 nước Lào có 12500 km đư ng, trong đó đư ng nhựa 2400 km, đư ng rải đá d m 3300 km, đư ng cấp phối 6800 km. 1.2.3. G ăm 1985-2000 Trong giai đo n này ngành giao thông vận tải của Lào đã phát triển một số tuyến đư ng nối tới nông thôn, v ng sâu, v ng xa, các tuyến đư ng đi ra các nước láng giềng Việt Nam, Thái Lan, Campuchia, Trung Quốc, các tuyến đư ng đi tới biển phía ông Việt Nam và phía Nam Campuchia và một số tuyến đư ng d c theo biên giới phía Tây Thái Lan. Cải t o và phục h i các tuyến đư ng từ trung ư ng đến các tỉnh và các tỉnh đi tới một số huyện lỵ (chưa có đư ng). ặc biệt đã thành công xây dựng đư ng mới trong thủ đô và xây dựng được hai chiếc cầu lớn vượt qua sông Mê kông Tha ưa - Nông Khai; Pak Sê - Mư ng Phôn Thong.