Đang tải... (xem toàn văn)
Danh mục ký hiệu Chương 1: Khái niệm chung Chương 2: Quy hoạch tuyến chỉnh trị Chương 3: Tuyến chỉnh trị Chương 4: Tính toán kè mỏ hàn Chương 5: Tính toán đập khóa Chương 6: Kè hướng dòng Chương
Chng 9. n nh cụng trỡnh chnh tr Chng 9 N NH CễNG TRèNH CHNH TR 9.1. n nh kố m hn: Trong tớnh toỏn ca kố m hn ta cn tớnh toỏn n nh v trt v lỳn ca kố. Tớnh toỏn h xúi u kố v h xúi sau thõn kố v phớa HL xỏc nh chiu di ca m chng xúi (bố chỡm). Ngoi ra cn tớnh toỏn n nh ca vt liu nm trờn mỏi dc v mt kố sao cho nhng vt liu ny khụng b mang i do tỏc dng ca dũng nc. Tớnh lỳn ca kố m hn v p khúa c thc hin ging nh trong mụn c t, nn múng. Vic tớnh toỏn n nh ca kố iu chnh lu lng, kố hng dũng v p inh tng t nh kố m hn. 9.1.1. Chiu sõu h xúi u kố: Theo cụng thc ca Macaveev: dVtgkkh 302.2 .27221= (9-1) Đầu kèhhh0 kè Hỡnh 9-1. S h xúi u kố Trong ú: V- vn tc u kố; k1, k2 - h s c tớnh nh sau: kglVek2.1,51=; . mek2,02=m - mỏi dc u kố; lk - chiu di kố; - gúc hp gia trc kố v phng dũng chy khi >900 ly 2.tg=1; d - ng kớnh ht ti u kố. Theo 22 TCN 241-98: KLKVVhLhhmp++=000207,05,084,1 Trong ú: hP - chiu sõu nc cc i ca h xúi tớnh t mt nc (m); 9-1 Chương 9. Ổn định công trình chỉnh trị h - chiều sâu nước tại đầu kè khi chưa có hố xói; L - chiều dài hình chiếu của kè lên mặt cắt ướt; Km - hệ số liên quan tới mái dốc, lấy theo bảng sau: m 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Km0,71 0,55 0,44 0,37 0,32 0,28 Kα - hệ số liên quan tới góc hợp của trục kè và hướng dòng chảy, α - góc phía ngoài kè, khi α > 90 thì kè hướng ngược chiều dòng chảy. Khi đó Kα tính theo công thức sau: 3/190⎥⎦⎤⎢⎣⎡=ααK ω0 - là độ thô thuỷ lực của bùn cát; V - vận tốc lớn nhất của dòng chảy đầu kè; V0 - vận tốc không xói tính theo công thức sau: V0 =3,69(hd)1/4d - đường kính hạt; Theo công thức Antunin: h = Kα.Km.KQ.h0. (9-2) h - chiều sâu dòng chảy nơi có hố xói đầu kè (m); h0- chiều sâu của dòng chảy đầu kè (m); Kα - hệ số tính đến góc hợp giữa dòng chảy với kè, tra bảng 9-1; KQ - hệ số co hẹp lòng sông tra bảng 9-2. Bảng 9-1. Xác định hệ số Kαα 15001200900600300Kα1,18 1,07 1,00 0,96 0,84 Bảng 9-2. Xác định hệ số KQ Q1/Q 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 KQ2,0 2,65 3,22 3,45 3,64 3,87 4,06 4,2 Q - lưu lượng sông; Ql- lưu lượng qua phần diện tích kè (trước khi có kè). Bảng 9-3. Xác định hệ số Kmm 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 km1,00 0,91 0,85 0,83 0,61 0,50 Chiều dài hố xói xác định theo công thức 9-10. Chiều sâu hố xói của kè cọc, chảy xuyên xác định theo công thức: gVPkha222/3=∆ 9-2 Chương 9. Ổn định công trình chỉnh trị Trong đó: ka - hệ số thực nghiệm bằng 50; P - hệ số kín nước bằng tỷ số diện tích của hệ thống cọc và diện tích kè. 9.1.2. Tính trượt phẳng thân kè αGG +GNG1212 Hình 9-2. Sơ đồ tính trượt phẳng kè mỏ hàn. Để tính ổn đinh trượt kè mỏ hàn cần xác định hệ số ổn định: TPfGGk+⋅+=αcos)(21 (9-3) P - lực thủy động; T - lực gây trượt, T = (G1 + G2)sinα; θγβsin2 2gVHP = (9-4) β- hệ số thủy động, xác định theo bảng 9-4; θ - góc hợp giữa trục kè và phương dòng chảy; V - vận tốc tới gần kè mỏ hàn; γ- trọng lượng riêng; H - độ sâu của nước về phía thượng lưu; f - hệ số ma sát. Bảng 9-4. Xác định hệ số thuỷ động θ ≤ 15015 ÷ 20025 ÷ 45045 ÷ 900β h sinθ 0,6 ÷ 0,8 1,0 1,5 ÷ 2,0 Bảng 9-5. Xác định hệ số ma sát Nền Đá Cát Đất cát Đất thịt Đất sét f 0,75 0,45 0,35 0,25 0,2 Giá trị của k cho phép không nhỏ hơn 1,2÷1,5. 9.1.3. Tính toán bè chìm Nhiệm vụ của việc tính toán bè chìm là tính toán số lượng đá đặt lên bè để cho bè có thể chìm được xuống đáy sông. Nếu gọi t1, γ1, n1 là chiều dày, dung trọng, hệ số rỗng của đá. 9-3 Chương 9. Ổn định công trình chỉnh trị t2, γ2, n2 là chiều dày, dung trọng, hệ số rỗng của bè. tt12γ1,n1γ2,n2 Hình 9-3. Sơ đồ tính toán bè chìm Trọng lực của bè và của đá trong nước được xác định như sau: Pnt =−− )1)(1(222γbè (9-5) Pnt =−− )1)(1(111γđá (9-6) Để cho bè và đá chìm được thì n.Pbè=Pđá nên: n.t2(1- n2)(1 - γ2)= t1(1- n1)( γ1 - 1) (9-7) t2 - chiều dày của bè (0,3 ÷ 0,4m); nnntt .)1)(1()1)(1(112221−−−−=γγ (9-8) n- hệ số dự phòng. Trên thực tế chiều dày của lớp đá không lớn lắm nên có thể dùng t1 làm đường kính của viên đá để chọn đá. ví dụ: n1 = n2; γ1 = 2,4 T/m3; γ2 = 0,7T/m3, n = 1,5 ⇒ t1=(1/3).t2. Tuy nhiên còn cần kiểm tra ổn định của đá dưới tác dụng của dòng chảy. 9.2. Ổn định đập khóa: αZhHP Hình 9-4. Sơ đồ tính hố xói đập khoá Đầu tiên phải tính hố xói hạ lưu của thân đập: 6/13/1332,0hdqhP= (9-9) hP - chiều sâu của đập tại nơi có hố xói; q - lưu lượng đơn vị trên mặt đập; d - đường kính hạt trung bình; h - chiều sâu dòng chảy. 9-4 Chương 9. Ổn định công trình chỉnh trị Sau khi tính được chiều sâu của hố xói đầu kè thì chúng ta cần tính được chiều dài của hố xói và dựa vào chiều dài này áp dụng các biện pháp gia cố, hoặc đặt bè chìm. Chiều dài của vùng bị xói: lK = 2m(hP-h) (9-10) m - hệ số mái dốc hạ lưu. Ổn định trượt phẳng của đập khoá tính toán giống như kè mỏ hàn. Tuy nhiên còn phải kể đến áp lực tĩnh do độ chênh lệch MN. 9.3. Ổn định vật liệu: Việc tính toán ổn định vật liệu gia cố được thực hiện tại các nơi xung yếu của công trình: - Mặt đập và các loại kè; - Mái dốc hạ lưu kè, đập; - Mái dốc thượng lưu kè hướng dòng; - Mái dốc đầu kè. Trước hết cần xác định các vận tốc lớn nhất tại các vị trí xung yếu. - Đường kính của viên đá gia cố trên mặt kè, đập được tính theo công thức sau: 14,0max36,045,5.khVdη= (9-11) Vmax - vận tốc trên mặt kè; η - hệ số an toàn lấy bằng 1,2÷1,5; k - hệ số điều chỉnh lưu tốc khởi động bằng 0,6÷0,9; Hoặc công thức Gôntrarôp. ()3/102,0max%500,3⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=εkhVd (9-12) Trong đó: %90%50dd=ε; hk - chiều sâu dòng chảy trên mặt kè. - Đường kính viên đá nằm trên mái dốc lấy theo công thức trong phần gia cố bờ. - Đường kính viên đá đầu kè, do chịu tác động mạnh của chảy rối nên sử dụng công thức Balanin: ()αγαβcos1cos44.015,02max2max−⋅+=dvvd (9-13) Trong đó: vmax - vận tốc đầu kè (m/s); 9-5 Chương 9. Ổn định công trình chỉnh trị β - hệ số có giá trị bằng 0,2÷0,3; α - góc nghiêng của mái dốc (độ); dγ- khối lượng riêng của đá (T/m3). 9.4. Lún công trình: Phương pháp tính cộng lún từng lớp: là phương pháp hiện nay đang được sử dụng rộng rãi, thường được áp dụng vào trường hợp nền có nhiều lớp đất khác nhau có tính chất biến đổi rõ rệt theo chiều sâu. 9.4.1. Sơ đồ và nội dung phương pháp: Cho sơ đồ một móng băng như hình vẽ chịu tải trọng phân bố q: qσzhi(<b/4)ziσb Hình 9-5. Sơ đồ phân bố ứng suất phụ tải. Để tính lún tại một điểm nào ta chia đất nền thành từng lớp phân tố mỏng có chiều dày hi (để đảm bảo độ chính xác khi tính toán chiều dày hi nên nhỏ hơn b/4). Sau đó tính độ lún si của từng lớp phân tố, cuối cùng độ lún của nền bằng tổng độ lún của các lớp phân tố: . ∑=isSCác lớp phân tố sẽ được tính đến hết chiều sâu H được gọi là chiều sâu (hay phạm vi) chịu lún của công trình. Trị số H được xác định một cách quy ước theo mức độ so sánh ứng suất gây lún σz và ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra σbt, theo quy định tỷ số này không lớn hơn 0,2. 9.4.2. Phương pháp để tính độ lún hi của từng lớp phân tố: Để tính toán độ lún của từng lớp phân tố chúng ta có thể áp dụng nhiều phương pháp để tính, ở dây chúng ta sử dụng công thức nén đơn: iiiiihESσβ= (9-14) Trong đó: Ei - môđun biến dạng của lớp đất chứa lớp đất phân tố thứ i; σi - ứng suất gây lún trên lớp đất phân tố thứ i (do tải trọng công trình gây ra, không kể trọng lượng bản thân của đất); 9-6 Chng 9. n nh cụng trỡnh chnh tr hi - chiu dy ca lp phõn t i; i - h s iu chnh xột n nh hng cn chỳ ý. Theo quy phm cú th ly bng 0.8, hoc theo cụng thc sau: iiiàà=1212 (9-15) ià - h s n hụng ca lp i. 9.4.3. Xỏc nh ng sut gõy lỳn i: ng sut gõy lỳn i l ng sut gõy ra do ti trng gõy lỳn di ỏy múng cụng trỡnh, tớnh toỏn thỡ cú nhiu phng phỏp, õy chỳng ta s dng s n gin tớnh ng sut gõy lỳn trong nn t: 12qhh121zqz Hỡnh 9-6. S truyn ti trng theo chiu sõu Ta hỡnh dung trờn b mt bỏn khụng gian-nn t cú tỏc dng mt ti trng phõn b u q trờn din tớch ca mt múng bng cú b rng b, thỡ vi chiu sõu ti trng ny s khuych tỏn theo mt gúc m no ú. Trong mụi trng ri thun tuý (cỏc ht ch cú ma sỏt vi nhau m khụng cú lc dớnh) thỡ gúc truyn ng lc ny s bng gúc ma sỏt trong ca vt liu ri. i vi t, vỡ gia cỏc ht ngoi lc ma sỏt cũn cú lc dớnh nờn gúc truyn ng sut phi ln hn gúc ma sỏt trong nờn nu ch tớnh n ma sỏt thỡ tớnh toỏn s thiờn v an ton hn. Khi ú ta cú: z=+=niiihtgbbq12 (9-16) Trong ú: B - b rng ỏy múng; hi - chiu dy lp t phõn t th i; i - gúc truyn ca lp t th i ly bng gúc ma sỏt trong; 9-7 Chương 9. Ổn định công trình chỉnh trị n - số lớp đất phân tố được xét. Chương 9 9-1 9.1. Ổn định kè mỏ hàn: .9-1 9.2. Ổn định đập khóa: .9-4 9.3. Ổn định vật liệu: 9-5 9.4. Lún công trình: 9-6 9-8 . TPfGGk+⋅+=αcos)(21 ( 9- 3 ) P - lực thủy động; T - lực gây trượt, T = (G1 + G2)sinα; θγβsin2..2gVHP = ( 9- 4 ) - hệ số thủy động, xác định theo bảng 9- 4 ; θ - góc hợp. )1)(1(222γbè ( 9- 5 ) Pnt =−− )1)(1(111γđá ( 9- 6 ) Để cho bè và đá chìm được thì n.Pbè=Pđá nên: n.t2( 1- n2)(1 - γ2)= t1( 1- n1)( γ1 - 1) ( 9- 7 ) t2 - chiều dày