1-BodyPart_b2ee704e-bb40-4cc0-bf0e-ffc32c7e2147

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI xxx SOUVANHNA VONGKHAMCHANH NGHI N CỨU Đ UẤT PHƯ NG PHÁP THI T D NG Đ N NG CAO CHẤT Ư NG CÁC CƠNG TR NH THỐT NƯỚC NHỎ TR N ĐƯỜNG Ô TÔ TẠI NƯỚC CỘNG HÕA D N CHỦ NH N D N ÀO UẬN ÁN TI N SĨ HÀ NỘI - 2015 Ỹ THUẬT VÀ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI xxx SOUVANHNA VONGKHAMCHANH NGHI N CỨU Đ UẤT PHƯ NG PHÁP THI T D NG Đ N NG CAO CHẤT Ư NG CÁC CÔNG TR NH THỐT NƯỚC NHỎ TR N ĐƯỜNG Ơ TƠ TẠI NƯỚC CỘNG HÕA D N CHỦ NH N D N ÀO Chuyên ngành : ây dựng đường ô tô đường thành phố Mã số : 62580205 UẬN ÁN TI N SĨ Ỹ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Quang Toản PGS.TS ã Văn Chăm HÀ NỘI - 2015 VÀ i ỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận án “ N ớ Cộ H D C ủN D L ” cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nghiên cứu sử dụng luận án hoàn toàn trung thực Nội dung trình bày luận án chưa cơng bố cơng trình từ trước Tác giả luận án SOUVANHNA VONGKHAMCHANH ii ỜI CẢM N Luận án thực khn kh chư ng trình đào t o tiến s chuyên ngành đư ng ộ mơn ng bộ, Khoa Cơng trình, trư ng h c Giao Thông Vận Tải Trước hết, xin gửi l i cảm n tới an giám hiệu trư ng i h c Giao Thông Vận Tải, ộ môn ng bộ, Phòng t o Sau đ i h c, Giáo sư, Phó giáo sư - Tiến s , thầy giáo, cô giáo, nhà Khoa h c trư ng t o điều kiện thuận lợi, thư ng xuyên giúp đỡ, dẫn đóng góp ý kiến suốt q trình nghiên cứu luận án Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết n sâu sắc giúp đỡ to lớn, nhiệt tình hai thầy hướng dẫn PGS.TS N Lã Vă C ăm trư ng ễQ T ả PGS.TS i h c Giao thông Vận tải hết lịng t o điều kiện giúp đỡ tác giả hồn 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 có dẫn tận tình quý báu giúp tác giả hoàn thành luận án Cuối c ng xin cảm n b n b , đ ng nghiệp thành viên gia đình tơi đ ng hành c ng với tơi, chia s khó kh n giúp đỡ to lớn tinh thần c ng vật chất suốt trình h c tập nghiên cứu luận án t i trư ng i h c Giao thông Vận tải Tác giả luận án SOUVANHNA VONGKHAMCHANH i iii MỤC ỤC MỞ ĐẦU CHƯ NG TỔNG QUAN V T NH H NH MẠNG ĐẶC ĐI M ĐI U ƯỚI GIAO THÔNG VÀ S IỆN T NHI N, PHÁ HOẠI CÁC CÔNG TR NH THỐT NƯỚC NHỎ TR N ĐƯỜNG Ơ TƠ Ở NƯỚC CỘNG HÕA D N CHỦ NH N D N ÀO 1.1 Đ c m u iện đ a h nh h h u 1.2 Giới thiệu chung v hệ thống đường ô tô 1.2.1 Giai đo n trước n m 1975 1.2.2 Giai đo n n m 1975-1985 1.2.3 Giai đo n n m 1985-2000 1.2.4 Giai đ an n m 2000-2015 1.3 T nh tr ng hư hỏng công tr nh tho t nước nhỏ đường tơ t i nước Cộng Hịa Dân Chủ Nhân Dân 1.3.1 Những hư hỏng thư ng gặp cơng trình nước đư ng tô nguyên nhân gây 1.3.2 Tình hình áp dụng kết cấu cơng trình nước Lào 12 1.4 ết lu n chương 13 CHƯ NG TỔNG QUAN V CẤP, SỨC CẢN THỦ ĐÁ DÕNG CHẢ TÍNH THỦ C Ở DỐC NƯỚC, VÀ C BẬC NƯỚC NHI U HỞI ĐỘNG CỦA HẠT Ở ĨI SAU GIA CỐ CƠNG 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 15 2.1.1 Các nghiên cứu liên quan đến tính thủy lực bậc nước nhiều cấp 15 2.1.2 Các cơng thức tính thủy lực cho bậc nước nhiều cấp d ng bể 17 2.1.3 Nhận xét 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 dốc nước 27 iv 2.2.1 Các nghiên cứu liên quan đến sức cản thủy lực dốc nước [5] 27 2.2.2 Vấn đề tính sức cản thủy lực dốc nước 30 2.2.3 Vấn đề cần nghiên cứu 32 2.3 Tổng quan v hởi động h t đất đ y dòng chảy 32 2.3.1 Vấn đề đ t 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 cầu nhỏ 40 2.4.2 Vấn đề cần nghiên cứu 44 2.5 ết lu n chương 45 CHƯ NG NGHI N CỨU Đ UẤT GIẢI PHÁP THI T 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 nghiên cứu sức cản t nh dốc nước 54 3.2.1 Tính thủy lực bậc nước nhiều cấp mặt cắt chữ nhật 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 xói sau gia cố cơng tr nh tho t nước nhỏ ngang đường đất hông d nh 70 3.3.1 Tính tốc độ bắt đầu xói đáy trung bình dịng chảy có địa chất đất khơng dính 70 3.3.2 Tính xói sau gia cố cơng trình thoát nước nhỏ ngang đư ng 77 3.3.3 Tính tốn áp dụng cơng thức tính xói sau cống cho cơng trình cống ngang đư ng 85 THỦ v 3.4 ết lu n chương 88 CHƯ NG GIẢI PHÁP D NG CÔNG TR NH THỐT NƯỚC NGANG ĐƯỜNG CĨ 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 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 CHDCND 89 4.1.1 Nội dung công tác khảo sát thủy v n để thiết kế công trình nước ngang đư ng 89 4.1.2 Các phư ng pháp xác định lưu lượng nước áp dụng để thiết kế cơng trình nước nhỏ CHDCND Lào 92 4.2 Giải ph p v tho t nước m t đường tho t nước ngang đường 100 4.2.1 Nguyên tắc chung 100 4.2.2 Giải pháp thoát nước mặt đư ng ngang đư ng 101 4.2.3 iện pháp gia cố thượng lưu cơng 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 CƠNG BỐ CĨ 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 Hình 1.2A: Hư hỏng nền, mặt đư ng thiếu rãnh thoát nước 10 Hình 1.2 : Hư hỏng rãnh nước tuyến đư ng số 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 tượng xói h lưu cống, đư ng bị cắt đứt 11 Hình 1.3D: Hậu xói h lưu làm đứt mặt đư ng nhựa tuyến đư ng 4A t i km 55+200 11 Hình 1.4: Sự phá ho i cống đất đư ng bị xói mịn 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 xói lở 12 Hình 2.1: D ng nước nhảy 16 Hình 2.2: ậc nước khơng 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 nước h bậc nước (Konstantinov IU.M) 17 Hinh 2.5: Nước nhảy 25 Hình 2.6: iểu đ quan hệ tgx x phPp với t c với t 25 LPPP Hình 2.7: S đ dốc nước 28 Hình 2.8: S đ nước chảy 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 d ng nối tiếp sau cống Sh x Sc 40 vii Hình 2.14: iểu đ quan hệ l gc với hx 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 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 h t đáy dịng chảy 52 Hình 3.7: S đ định ngh a viết phư ng trình biến thiên động lượng cho dòng chảy kênh hở 53 Hình 3.8: Giải phư ng trình bậc tìm chiều sâu co h p hch 57 Hình 3.9: Khai báo Goal Seek 57 Hình 3.10: iểu đ quan hệ P với q(m3 / s.m) 61 Lbâc Hình 3.11: iểu đ quan hệ P với pt 62 Lbâc P hc Hình 3.12: iểu đ quan hệ P Lbâc Hình 3.13: iểu đ quan hệ Lb với P 63 hc hc với 62 P Hình 3.14: iểu đ quan hệ pt với P 63 hc hc Hình 3.15: iểu đ quan hệ pt với P 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 dịng chảy xiết khơng làm hàm khí lịng dẫn bê tơng 66 Hình 3.17: Quan hệ hệ số sức cản f Re dựa vào kết mặt cắt hình thang 68 viii Hình 3.18: Quan hệ hệ số sức cản f x Re 105 dòng chảy xiết dốc nước có d ng mặt cắt chữ nhật 69 Hình 3.19: Quan hệ hệ số sức cản f Re dựa vào kết mặt cắt hình thang kết mặt cắt chữ nhật 69 Hình 3.20: S đ tốc độ đáy khơng xói h t dịng chảy 76 Hình 3.21: S đ xói sau cống (sau gia cố cứng) 77 Hình 3.22: Tốc độ r i tự dòng nước 81 Hình 3.23: Màn hình HY-8 85 Hình 4.1: Cống nước thơng thư ng 103 Hình 4.2: Cống kết hớp với tư ng chắn 103 Hình 4.3: Cống có độ dốc 104 Hình 4.4: ố trí cửa theo kiểu tư ng chắn 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 cống có độ dốc nhỏ 107 Hình 4.7: S đ tính chiều dài gia cố h lưu cống 107