II. ĐỘ DÂNG MỨC NƯỚC Ở THƯỢNG LƯU

z = z_dr + z_đqh + z_bmh + z_dd + z_hmt + z_đql + z_đd (9)

1) Các độ dâng mức nước tính như sau:

z_dr = i_dr . L_dr = (10)

Trong đó: ω_dr, C_dr, R_dr, L_dr – mặt cắt ướt, hệ số chesy, bán kính thủy lực và chiều dài kênh dẫn ra (hệ số nhám lấy bằng 0,03 ÷ 0,035);

2) z_đqh = ; (11)

Trong đó: V_đqh, V_hmh – vận tốc nước ở cửa mở đê quây hạ lưu và ở hố móng hạ lưu;

3) z_hmh = z_mbt ≈ 0,02 ÷ 0,03m;

4) z_dd – tính như chỉ dẫn ở phụ lục 4

5) z_đqt = (12)

Trong đó: V_đqt, V_hmt – vận tốc ở cửa mở đê quây thượng lưu và hố móng thượng lưu;

6) z_dđ = i_dđ.L_dđ­ = (13)

Trong đó: ω_dđ, C_dđ, R_dđ, L_dđ – mặt cắt ướt, hệ số chesy, bán kính thủy lực và chiều dài kênh dẫn đến.

III. TÍNH TOÁN THỦY LỰC NGĂN DÒNG TIẾN HÀNH THEO TRÌNH TỰ SAU:

1) Tính độ dâng mức nước ở tuyến dẫn dòng ứng với các lưu lượng dẫn dòng khác nhau. Kết quả tính toán ghi vào bảng 2.

Cao trình mức nước hạ lưu ∇_hl tra theo đường cong quan hệ

Q = f (H_hl);

Cao trình mức nước thượng lưu ∇_tl = ∇_hl + z

2) Tính các thông số hạp long, kết quả tính toán ghi vào bảng 3

Khi lấp toàn tuyến

Q_hl = Q_s – Q_tđ – Q­_th – Q_dd

Cột nước trên đỉnh kè H = H_o - tính đúng dần theo công thức (2), lúc đầu cho H = H_o.

Cao trình đỉnh kè ∇_kè = ∇_tl – H.

Chiều cao của kè h_kè = ∇_kè - ∇_{đáy sông}

Độ dâng mức nước tại đỉnh kè ∆z (xem hình 1) của phụ lục này

Tính như sau:

z/H0	0	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
∆z/H	0	0,05	0,09	0,12	0,16	0,2	0,22	0,27	0,29	0,3	0,31	0,31	0,32	0,32

Vận tốc trung bình của dòng chảy trên đỉnh kè tính theo công thức:

V_hl = (14)

Đường kính đá

D ≥ 1,23 . (15)

Ở đây - khối lượng đơn vị của đá và nước

Thể tích của kè tăng từ h_k1 ÷ h_k2:

(16)

Thời gian đổ

Trong đó: l cường độ đổ, m³/h

Chiều sâu mức nước hạ lưu h_hl xác định bằng đường quan hệ Q_TT = f (h_hl)

Trong đó: Q_TT = Q_s - Q_tđ

Lưu lượng tích đọng Q_tđ ở thượng lưu tính như ở mục 1

Chiều sâu mức nước thượng lưu (xem hình 1) bằng H = h_hl + z

H_o = H -

Chiều rộng cửa hạp long B_hl được tính từ công thức

Q_s = mB_hl

Các ký hiệu xem các công thức (2 ÷ 7) của phụ lục này

Tính lưu lượng qua cửa hạp long Q_hl theo (%) và lưu lượng thấm qua kè Q_th theo (7)

Tính vận tốc dòng chảy ở cửa hạp long theo (14) trong đó ∆z/H tính theo:

z/Ho	0,05	0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
∆z/H	0,04	0,07	0,1	0,13	0,18	0,22	0,23	0,23	0,23

Đường kính vật liệu tính theo (15)

Khối lượng vật liệu ∆w = (b + m_tbh_k) . h_k. AB

Trong đó:

b – chiều rộng đỉnh kè;

m_tb – mái dốc trung bình của đỉnh kè;

h_k­ – chiều cao của kè;

AB – chiều dài kè được đắp thêm trong thời gian ∆t.

Bảng 2, 3 và 4 vẽ các biểu đồ Q = f(z), V = f(z), để dễ sử dụng.

TÍNH TOÁN ĐÊ QUÂY KIỂU CŨI GỖ

Cũi gỗ nên làm bằng các thanh gỗ tiết diện 16 x 16cm khi cột nước bằng 8 – 10m, tiết diện 24 x 24cm khi cột nước bằng 16-18m. Cạnh mỗi khoang cũi thường lấy bằng 1,5 đến 3,2m (cột nước càng lớn thì cạnh khoang càng nhỏ). Các thanh dọc và thanh ngang của cũi được liên kết với nhau ở chỗ chúng giao nhau bằng các đinh đĩa, ở phạm vi cột nước nhỏ dùng đinh đĩa tiết diện 14 x 14mm dài bằng 2 lần chiều dày các thanh gỗ trừ 3cm, ở phạm vi cột nước lớn dùng đinh đĩa 22 x 22mm dài bằng 3 lần chiều dày các thanh gỗ trừ 3 – 5cm.

Nếu đê quây chỉ cao tới 6m, có thể sử dụng bất kỳ loại gỗ nào. Nếu đê quây có chiều cao lớn hơn 6m phải sử dụng loại gỗ tương đối tốt.

Nếu trong cũi dự kiến sẽ đổ đất, cát, mặt ngoài cũi phải được bít kín bằng các gỗ bìa. Đáy cũi tiếp giáp với nền lát bằng các thanh gỗ dùng để đóng cũi. Nếu cũi đặt trên lớp bùn, đáy cũi không đặt trên vành cũi cuối cùng mà đưa lên cao hơn để đế cũi có thể cắt qua lớp bùn khi đổ chất gia tải (cát, đá, …) vào các khoang cũi.

Đê quây kiểu cũi gỗ phải được tính toán về ổn định chống trượt theo công thức:

Trong đó: K – hệ số an toàn về ổn định (K = 1,2); f – hệ số ma sát của kết cấu gỗ trên nền; Trường hợp trong cũi đổ đá trên nền đá f = 0,6 trên nền cát ẩm f = 0,35 trên nền á cát ẩm f = 0,30 trên nền sét ẩm f = 0,20

E_n – áp lực nước từ phía chịu áp (khi trong hố móng không có nước), hoặc hiệu số áp lực nước (khi trong hố móng có nước), KN;

E_đ – áp lực đất đắp từ phía chịu áp, KN;

Trọng lượng 1 mét dài cũi xác định bằng công thức (KN)

P_c = ρ_cgH_cb; (2)

Trong đó:

ρ_c – tỉ trọng quy đổi của cũi, T/m³;

g – gia tốc trọng trường, m/s²;

H – chiều cao và chiều rộng cũi, m.

Tỷ trọng quy đổi của cũi tính theo công thức:

ρ_c = m_g ρ_g + m₁ρ₁ . (1 – n₁); (3)

trong đó:

m_g và m₁ – hàm lượng gỗ và chất gia tải theo thể tích trong 1 mét chiều dài đê quây cũi gỗ (tính bằng phần cũi đơn vị);

ρ_g và ρ₁ – tỷ trọng của gỗ và chất gia tải (ở thể chặt) T/m³;

n₁ – độ rỗng của chất gia tải

Ví dụ: Giả thiết trung bình trong 1 m³ cũi có 0,14 m³ gỗ (m_g = 0,14) và 0,86 m³ đất gia tải (m₁ = 0,86).

ρ_g = 0,65 T/m³, ρ₁ = 2,6 T/m³; n₁ = 0,5; H_c = 10m;

b = 11m

P_c = 1,21 . 9,81 . 10 . 11 = 1306 KN = 130 tấn lực

Áp lực nước lên đê quây tính bằng công thức:

E_n = 0,5 g ; (4)

Trong đó:

ρ - tỉ trọng của nước (ρ = 1 T/m³).

Áp lực đất đắp lên đê quây tính bằng công thức:

E_đ = 0,5g (5)

Trong đó: - khối lượng thể tích của đất đắp, có xét đến tình trạng lơ lửng trong nước (T/m³)

Nếu trong hố móng có nước, còn phải xét lực của nước đẩy nổi cũi và chất gia tải trong phạm vi chiều sâu h­₂ của lớp nước trong hố móng.

Để tính toán độ bền của cũi, phải kiểm tra các ứng suất nén bẹt các thớ gỗ ở các mặt tì của các vành cũi dưới cùng theo công thức chung:

(6)

Trong đó:

σ_nb - ứng suất tính toán chống nén bẹt của gỗ, tính bằng MP_g (MP_g = 10 KG/cm²)

P_g – lực nén của kết cấu gỗ lên 1m chiều dài của tường cũi gỗ, kN;

P₁ – trọng lượng của đất, đá gia tải trong 1m chiều dài đê quai, kN;

n – hệ số truyền áp lực của gia tải lên khung cũi gỗ, phụ thuộc vào kích thước cũi gỗ và chất gia tải (n bao giờ cũng bé hơn 1, để tính toán sơ bộ đối với đất loại cát lấy n = 0,5, đối với đá – 0,6; Khi tính chi tiết, có thể sử dụng công thức nêu bên dưới);

F – diện tích mặt tì của các vành cũi dưới cùng trên 1m chiều dài đê quây, m²;

ΣM_p – tổng các mô men của các lực thẳng đứng với trục đi qua tâm mặt cắt đê quây KN.cm;

ΣM_E – tổng các mômen của các lực nằm ngang (E_n và E­_đ) ứng với mặt nền, kN.cm

W – mômen kháng của mặt cắt tính toán của mặt tì của các vành cũi ứng với trục dọc đi qua tâm của mặt cắt nằm ngang của đê quây cũi gỗ, cm³;

Hệ số n có thể tính bằng công thức:

n = 1,0 - (7)

trong đó:

u – chu vi trong của khoang cũi, m;

F – diện tích mặt cắt ngang của khoang cũi, theo ánh sáng lọt qua, m²;

H_c – chiều cao cũi;

ln – 2,728

K’ – hệ số tùy thuộc vào loại vật liệu gia tải

K’ = 0,2 đối với đá;

K’ = 0,23 đối với cát;

K’ = 0,25 đối với á cát.

Đối với đất loại cát (cát, á cát) áp lực của vật liệu gia tải lên thành cũi kín hay xuyên thông cùng lấy như nhau. Nếu vật liệu gia tải là đá đối với cũi xuyên thông (không bưng kín bằng gỗ bìa) tính được phải nhân thêm với hệ số 1,2 (hệ số xét tới sự tăng áp lực lên khung gỗ do các hòn đá bị kẹt chặt giữa các thanh gỗ của cũi).

Trong tính toán sơ bộ hệ số n có thể lấy khoảng bằng 0,5

Tính toán đê quây bằng cừ thép kiểu tổ ong

Dưới đây là tính toán đê quây tổ ong dạng liên trụ (trụ tròn) và dạng liên cung (đáy quạt).

Phải thực hiện các tính toán sau:

- Tính toán ổn định chống trượt theo mặt phẳng nằm ngang đi qua chân ván cừ;

- Tính toán chống cắt giữa các ván cừ kề nhau theo mặt phẳng thẳng đứng đi qua tim dọc của đê quây;

- Tính toán độ bền của các khớp ván cừ;

- Tính toán ổn định nền chống trồi đất dưới chân các ván cừ do trọng lượng gia tải trong các khoang đê quây (tổ ong), khi chiều cao tự do của các khoang tổ ong dưới 15-20m, không cần thực hiện tính toán này;

- Tính toán thấm qua nền và qua thân đê quây

Đê quây tổ ong dạng trụ tròn (liên trụ) và đáy quạt (liên cung) được sử dụng khi chiều cao tự do của đê quây không lớn hơn 15 – 20 mét.

Đê quây dạng trụ tròn làm việc tốt hơn đê quây dạng đáy quạt vì mỗi khoang của nó làm việc độc lập, không phụ thuộc vào các khoang bên cạnh, khi một khoang bị sự cố, các khoang bên cạnh không bị ảnh hưởng.

Khi đổ chất gia tải vào các khoang của loại trục tròn có thể đổ theo bất kỳ trình tự nào, còn đối với loại đáy quạt phải bảo đảm cao trình đất đá ở các khoang kề nhau không được chênh nhau quá 2m.

Tuy vậy đê quây loại đáy quạt lại có ưu điểm là tốn ít ván cừ hơn loại trụ tròn (ít hơn 20 – 25%).

Ván cừ phải được đóng vào tầng đất phù sa bồi tích không ít hơn 1/2 chiều cao tự do của đê quây nếu tầng không thấm không ở nông hơn. Nếu tầng không thấm ở rất sâu độ cắm cừ được xác định bằng tính toán, tùy thuộc vào cột nước và tính không thấm nước của đất.

Đường kính của các khoang trụ tròn thường lấy trong phạm vi 0,8 – 0,9 chiều cao tính toán của đê quây (từ đáy sông có dự kiến đã bị xói đến đỉnh đê quây); chiều rộng đê quây loại đáy quạt có thể lấy trong phạm vi 0,8 – 1,2 chiều cao tính toán, các bán kính lượn cong của các tường ngoài thường lấy bằng chiều dài mỗi đoạn (R=L).

Khoảng cách khe sáng giữa các khoang trụ tròn kề nhau thường lấy bằng 0,8-2,0 bán kính lượn cong của các tường ngăn các khe hở giữa các khoang trụ tròn lấy nhỏ hơn một chút so với đường kính của bản thân khoang trụ tròn (Hình 3).

b - chiều rộng khoang L - chiều dài khoang