1. Trang Chủ
  2. Địa Lý
  3. Động lực học cát biển - Chương 6: ngưỡng chuyển động

Động lực học cát biển - Chương 6: ngưỡng chuyển động

Ngưỡng chuyển động của trầm tích trên đáy biển là yếu tố quan trọng trong hầu hết các loại tính toán liên quan đến phản ứng của trầm tích với dòng chảy và/hoặc sóng. Các đòi hỏi đặc biệt trong các ứng dụng gồm có: xói (và các biện pháp chống xói) xung quanh công trình. Ch­¬ng 6. ng­ìng chuyÓn ®éng 6.1. Tæng quan Ng­ìng chuyÓn ®éng cña trÇm tÝch trªn ®¸y biÓn lµ yÕu tè quan träng trong hÇu hÕt c¸c lo¹i tÝnh to¸n liªn quan ®Õn ph¶n øng cña trÇm tÝch víi dßng ch¶y vµ/hoÆc sãng. C¸c ®ßi hái ®Æc biÖt

Thể loại Tài liệu miễn phí Địa Lý

Số trang 10

Ngày tạo 8/29/2018 11:44:02 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.79 M

Tên tệp

Tải Động lực học cát biển - Chương 6: ngưỡng chuyển độ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Ch­¬ng 6. ng­ìng chuyÓn ®éng 6.1. Tæng quan Ng­ìng chuyÓn ®éng cña trÇm tÝch trªn ®¸y biÓn lµ yÕu tè quan träng trong hÇu hÕt c¸c lo¹i tÝnh to¸n liªn quan ®Õn ph¶n øng cña trÇm tÝch víi dßng ch¶y vµ/hoÆc sãng. C¸c ®ßi hái ®Æc biÖt trong c¸c øng dông gåm cã: xãi (vµ c¸c biÖn ph¸p chèng xãi) xung quanh c«ng tr×nh, tÝnh to¸n biÕn ®éng ®¸y biÓn liªn quan ®Õn quyÒn ®­îc phÐp khai th¸c tæng hîp, dßng di ®¸y (®Æc biÖt c¸c trÇm tÝch th« h¬n), vµ sù cuèn theo cña c¸c trÇm tÝch mÞn vµo tr¹ng th¸i l¬ löng. 6.2. Ng­ìng vËn tèc dßng ch¶y KiÕn thøc §èi víi c¸c dßng ch¶y rÊt chËm trªn ®¸y c¸t, c¸t kh«ng di ®éng. NÕu vËn tèc dßng ch¶y t¨ng dÇn, sÏ ®¹t tíi mét vËn tèc mµ t¹i ®ã mét Ýt h¹t b¾t ®Çu chuyÓn ®éng. Nã ®­îc gäi lµ ng­ìng (hoÆc khëi ®Çu) chuyÓn ®éng hoÆc chuyÓn ®éng khëi ®Çu. Mét qu¸ tr×nh t­¬ng tù x¶y ra do sãng vµ do sãng kÕt hîp víi dßng ch¶y. Víi dßng ch¶y æn ®Þnh, ng­ìng vËn tèc trung b×nh ®é s©u (hoÆc vËn tèc tíi h¹n)  U cr cÇn thiÕt ®Ó dÞch chuyÓn mét h¹t cã ®­êng kÝnh d trªn mét ®¸y ph¼ng, n»m ngang, kh«ng gîn c¸t trong n­íc cã ®é s©u h, cã thÓ tÝnh to¸n b»ng mét sè ph­¬ng ph¸p. Van Rijn (1984) ®­a ra c«ng thøc sau ®©y, hiÖu lùc ®èi víi n­íc ngät ë 150C,  s = 2650 kgm 3 vµ g = 9,81 ms 2 :  U cr  0,19(d 50 )0,1 log10 (4h / d 90 ) víi 100  d 50  500m SC (71a)  U cr  8,5(d 50 ) 0,6 log10 (4h / d 90 ) víi 500  d 50  2000m SC (71b) trong ®ã tÊt c¶ c¸c ®¬n vÞ tÝnh b»ng mÐt vµ gi©y, d50 vµ d90 ®­îc x¸c ®Þnh trong môc 2.2. Cã thÓ kÕt hîp biÓu thøc ®èi víi ng­ìng øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y (xem môc 6.4) cho b»ng ph­¬ng tr×nh (77) víi ®Þnh luËt ma s¸t trong ph­¬ng tr×nh (34) ®Ó ®­a ra c«ng thøc Soulsby ®èi víi ng­ìng vËn tèc dßng ch¶y, cã hiÖu lùc ®èi víi bÊt kú trÇm tÝch kh«ng kÕt dÝnh nµo vµ ®iÒu kiÖn n­íc cã D* > 0,1, vµ cã hiÖu lùc trong bÊt kú ®¬n vÞ nµo: 90
  2. 1/ 7  h  g s  1d 50 f ( D* )   7 U cr víi D* > 0,1 SC (72a)  d   50 víi 0,30  0,0551  exp(0,020 D* ) f ( D* )  SC (72b) 1  1,2 D* 1/ 3  g( s  1 )  D*   d 50  2   s = tû sè cña mËt ®é h¹t vµ n­íc  = ®é nhít ®éng häc cña n­íc. H×nh 18. Ng­ìng vËn tèc dßng ch¶y ®èi víi chuyÓn ®éng trÇm tÝch do dßng ch¶y æn ®Þnh  C¸c ®­êng cong chØ ra U cr lµ mét hµm cña kÝch th­íc h¹t trong ph­¬ng tr×nh (72a,b), ®­îc cho trªn h×nh 18 víi mét lo¹t ®é s©u n­íc, cho tr­êng hîp ®Æc tr­ng cña h¹t th¹ch anh trong n­íc biÓn t¹i 100C vµ 35 o/oo. Nh÷ng ®­êng cong nh­ vËy cã thÓ sö dông ®Ó nhËn ®­îc ng­ìng vËn tèc Ucr(z) t¹i mét ®é cao ®Æc tr­ng z b»ng c¸ch sö   dông quan hÖ U cr = Ucr(z = 0,32h) nh­ ®· cho trong ph­¬ng tr×nh (28a), trong ®ã U cr cho trong ph­¬ng tr×nh (72). C¸c gi¸ trÞ cña Ucr(z) còng ®­îc ®¸nh dÊu trªn h×nh 18. Quy tr×nh 1. Ng­ìng cña vËn tèc dßng ch¶y æn ®Þnh trung b×nh ®é s©u cã thÓ nhËn ®­îc tõ ph­¬ng tr×nh (71) hoÆc ph­¬ng tr×nh (72). C¸c ®Çu vµo lµ ®­êng kÝnh h¹t trung b×nh 91
  3. d50, 90% kÝch th­íc h¹t d90 (®èi víi ph­¬ng tr×nh (71)) vµ ®é s©u n­íc h. §èi víi ph­¬ng tr×nh (72), cÇn cã thªm mËt ®é n­íc  , ®é nhít  vµ mËt ®é trÇm tÝch  s . VÝ dô 6.1. Ng­ìng vËn tèc dßng ch¶y - TÝnh to¸n ng­ìng vËn tèc dßng ch¶y trung b×nh ®é s©u ®èi víi dßng ch¶y æn ®Þnh trªn mét ®¸y c¸t ph¼ng víi c¸c ®Æc tr­ng sau ®©y: d50= 0,200 mm d90= 0,300mm h = 5m  = 1027 kgm-3  = 1,36 x 10-6 m2/ s  s = 2650 kgm-3  - Tõ ph­¬ng tr×nh (71a) , U cr = 0,39 ms-1  - Tõ ph­¬ng tr×nh (72) còng cã U cr = 0,39ms-1 ThÊy r»ng ®èi víi c¸c kÝch th­íc h¹t kh¸c cã sù kh¸c biÖt lín h¬n gi÷a c¸c ph­¬ng ph¸p. H×nh 19. Ng­ìng cña vËn tèc quü ®¹o ®èi víi chuyÓn ®éng cña trÇm tÝch do sãng 2. MÆc dï ph­¬ng tr×nh (71) rÊt ®¬n gi¶n, ph­¬ng tr×nh (72) ®­îc kiÕn nghÞ sö dông bëi v×: nã bao trïm mét ph¹m vi lín cña kÝch th­íc h¹t; nã cho phÐp biÕn ®æi  ,  , vµ  s ; vµ nã hoµn toµn g¾n chÆt víi chØ tiªu ng­ìng ®èi víi sãng ®· cho trong h×nh 19. 92
  4. 6.3. Ng­ìng ®é cao sãng KiÕn thøc D­íi t¸c ®éng cña sãng, ng­ìng chuyÓn ®éng cña c¸t phô thuéc vµo biªn ®é vËn tèc quü ®¹o ®¸y Uw, chu kú sãng T, ®­êng kÝnh h¹t d vµ mËt ®é  s . Ng­ìng vËn tèc quü ®¹o Uwcr cã thÓ x¸c ®Þnh theo ph­¬ng tr×nh Komar vµ Miller (1974): U wrc  0,118 g (s  1)2 / 3 d 1 / 3T 1 / 3 víi d < 0,5 mm SC (73a) U wrc  1,09 g (s  1)4 / 7 d 3 / 7T 1 / 7 víi d > 0,5 mm SC (73b) trong ®ã g = gia tèc träng tr­êng s = tû lÖ gi÷a mËt ®é h¹t vµ n­íc. C¸c ph­¬ng tr×nh nµy ®­îc sö dông réng r·i, nh­ng cã nh­îc ®iÓm lµ gi¸n ®o¹n lín t¹i d = 0,5mm. Ng­ìng cña vËn tèc quü ®¹o còng cã thÓ ®¬n gi¶n ho¸ theo ph­¬ng tr×nh (77) ®èi víi ng­ìng øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y (xem môc 6.4). Ph­¬ng ph¸p Soulsby ®­îc thÓ hiÖn b»ng c¸c ®­êng cong trªn h×nh 19, cho ta Uwcr lµ mét hµm cña ®­êng kÝnh h¹t ®èi víi mét lo¹t chu kú sãng, cho tr­êng hîp ®Æc tr­ng cña c¸c h¹t th¹ch anh trong n­íc biÓn cã 100C vµ 35 o/oo. Chóng ®­îc tÝnh to¸n cho mçi kÝch th­íc h¹t b»ng c¸ch t¨ng dÇn vËn tèc quü ®¹o sãng Uw theo tõng b­íc nhá, vµ chuyÓn ®æi thµnh øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y theo quy tr×nh ®· cho trong môc 4.5. Khi øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y tÝnh to¸n b»ng gi¸ trÞ ng­ìng trong ph­¬ng tr×nh (77) th× Uwcr= Uw. Kh«ng thÓ viÕt mét c«ng thøc gi¶i tÝch cho nã, v× sù phøc t¹p ph¶i kÓ ®Õn lµ c¸c biÓu thøc cña ph©n tÇng, rèi tr¬n, rèi nh¸m ®èi víi hÖ sè ma s¸t sãng. C¸c sè liÖu thùc nghiÖm lÊy theo chØnh biªn cña Van Rijn (1989) ®­îc cho trªn h×nh 19. C¸c ®­êng cong lý thuyÕt trong mét sè tr­êng hîp n»m phÝa d­íi c¸c ®iÓm sè liÖu, cã thÓ do øng suÊt do sãng ®­îc lÊy trung b×nh chø kh«ng ph¶i lµ lín nhÊt, cã thÓ ®¹i biÓu h¬n khi so s¸nh víi ng­ìng dßng ch¶y. Cã sù gia t¨ng Uwcr theo chu kú sãng, thÓ hiÖn b»ng c¸c ®­êng cong lý thuyÕt (ph­¬ng tr×nh (73a,b) cho thÊy xu h­íng t­¬ng tù theo T), mÆc dï sè liÖu chØ hç trî rÊt yÕu ít. Quy tr×nh 1. Ng­ìng vËn tèc quü ®¹o Uwcr d­íi sãng cã chu kú T ®èi víi ®­êng kÝnh h¹t d cã thÓ nhËn ®­îc theo h×nh 19. VËn tèc quü ®¹o cã thÓ chuyÓn ®æi thµnh ®é cao sãng b»ng c¸ch sö dông ph­¬ng ph¸p ®· cho trong môc 4.4. VÝ dô 6.2. Ng­ìng vËn tèc quü ®¹o - TÝnh to¸n ng­ìng vËn tèc quü ®¹o ®èi víi sãng ®¬n ®iÖu ®i qua ®¸y c¸t ph¼ng víi c¸c ®Æc tr­ng sau ®©y: d = 0,200 mm, T = 8 s. - Tõ h×nh 19, ng­ìng dù b¸o theo theo ph­¬ng ph¸p Soulsby lµ Uwcr = 0,17 ms-1. - Sö dông ph­¬ng tr×nh (73a), ng­ìng dù b¸o theo ph­¬ng ph¸p Komar vµ Miller (1974) lµ Uwcr = 0,18 ms-1. 93
  5. §èi víi c¸c kÝch th­íc h¹t th« h¬n cã sù kh¸c biÖt lín h¬n gi÷a c¸c ph­¬ng ph¸p. 2. Ph­¬ng ph¸p Soulsby (h×nh 19) ®­îc kiÕn nghÞ sö dông bëi v×: nã liªn tôc ®èi víi c¶ chuçi kÝch th­íc h¹t; nã bao trïm c¶ ®iÒu kiÖn rèi tr¬n, rèi nh¸m lÉn ph©n tÇng; vµ nã t­¬ng thÝch hoµn toµn víi ng­ìng dßng ch¶y ®· cho trong ph­¬ng tr×nh (72). 3. Ph­¬ng ph¸p Komar vµ Miller (1974) vµ Soulsby cho s½n trong SandCalc: Sediment-Threshold-Waves. 6.4. Ng­ìng øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y KiÕn thøc Mét sè ®o chÝnh x¸c h¬n cña ng­ìng chuyÓn ®éng cã thÓ cho ë d¹ng øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y (xem môc 3.3). Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc Shields (1936) ph¸t triÓn ë d¹ng tû sè cña lùc sö dông bëi øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y t¸c ®éng ®Ó lµm dÞch chuyÓn h¹t trªn ®¸y, víi träng l­îng ch×m cña h¹t t¸c ®éng ng­îc lªn nã. Ng­ìng tham sè Shields  cr ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau:  cr  cr  (74) g   s   d  cr = ng­ìng øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y trong ®ã g = gia tèc träng tr­êng  s = mËt ®é h¹t  = mËt ®é n­íc d = kÝch th­íc h¹t. Cã thÓ vÏ theo kÝch th­íc h¹t phi thø nguyªn D* ®­îc cho b»ng: 1/ 3  g( s  1 )  D*   d 50 (75)  2    = ®é nhít ®éng häc cña n­íc trong ®ã s = s/ = tû sè mËt ®é h¹t vµ n­íc. Lóc ®Çu Shields vÏ c¸c sè liÖu ®· cã (tÊt c¶ ®èi víi dßng ch¶y) theo d¹ng  cr víi sè Reynolds h¹t u* cr d /  , trong ®ã u* cr  (  cr /  )1 / 2 . Tuy nhiªn nã kh«ng thuËn tiÖn cho sö dông, v× Èn sè xuÊt hiÖn ë c¶ 2 trôc. Cã thÓ thùc hiÖn mét chuyÓn ®æi to¸n häc trùc tiÕp thµnh ®å thÞ  cr theo D*, dÔ sö dông h¬n trong c¸c øng dông thùc hµnh. C«ng tr×nh cæ ®iÓn cña Shields ®èi víi dßng ch¶y æn ®Þnh cã thÓ më réng cho sãng, vµ sãng vµ dßng ch¶y kÕt hîp nh­ trªn h×nh 20. C¸c gi¸ trÞ ®èi víi sè liÖu sãng  cr ®­îc vÏ nh­ biªn ®é cña tham sè dao ®éng Shields w, vµ ®èi víi sãng kÕt hîp víi dßng ch¶y ®­îc vÏ lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i max trong chu kú sãng. 94
  6. H×nh 20. Ng­ìng chuyÓn ®éng cña trÇm tÝch d­íi t¸c ®éng sãng vµ/ hoÆc dßng ch¶y Sè liÖu ®èi víi c¸t tù nhiªn trong n­íc vµ sè liÖu ®èi víi c¸c chÊt láng/h¹t kh¸c dån l¹i víi nhau trong d¹ng phi thø nguyªn nµy, vµ kÕt qu¶ do dßng ch¶y, sãng, vµ sãng kÕt hîp víi dßng ch¶y còng cho tr¹ng th¸i t­¬ng ®èi gièng nhau. ThÊy r»ng ®èi víi c¸c kÝch th­íc h¹t lín (cuéi sái), c¸c gi¸ trÞ thùc nghiÖm cña cr ®èi víi sãng lín h¬n ®¸ng kÓ so víi dßng ch¶y. Nguyªn nh©n cña ®iÒu nµy kh«ng ®­îc râ, nh­ng cã thÓ mét phÇn do viÖc lÊy øng suÊt trung b×nh thay v× lÊy øng suÊt cùc ®¹i sÏ phï hîp h¬n c¶. Shields vÏ mét ®­êng cong b»ng tay ®i qua mét sè l­îng h÷u h¹n sè liÖu vÒ ng­ìng dßng ch¶y mµ «ng cã s½n trong n¨m 1930. Mét biÓu thøc ®¹i sè khíp víi ®­êng cong cña Shields rÊt chÆt chÏ ®­îc Soulsby vµ Whitehouse (1997) dÉn ra: 0,24  0,0551  exp( 0,020 D* ) .  cr  SC (76) D* Tõ h×nh 20 cã thÓ thÊy r»ng ®­êng cong nµy ®i qua sè liÖu sãng vµ sãng kÕt hîp víi dßng ch¶y tèt vÒ mÆt lý luËn, còng nh­ tËp hîp sè liÖu më réng cña dßng ch¶y cã cho ®Õn nay. Tuy nhiªn ®èi víi c¸c kÝch th­íc h¹t rÊt mÞn, ph­¬ng tr×nh (76) dù b¸o qu¸ thiªn lín so víi sè liÖu. Nh÷ng nhËn xÐt vÒ lùc cña Bagnold cho thÊy cr kh«ng thÓ v­ît qu¸ gi¸ trÞ kho¶ng 0,30, bëi v× nã sö dông mét lùc hiÖu qu¶ lªn c¸c h¹t ®Ó th¾ng träng l­îng mçi h¹t trong líp cao nhÊt cña ®¸y. Mét sù hiÖu chØnh ®Ó xÐt ®Õn ®iÒu nµy ®­îc thùc hiÖn víi ph­¬ng tr×nh (76) bëi Soulsby vµ Whitehouse (1997) ®Ó nhËn ®­îc mét c«ng thøc c¶i tiÕn cho ng­ìng øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y (xem h×nh 20): 0,30  0,0551  exp(0,020 D* ) .  cr  SC (77) 1  1,2 D* 95
  7. H×nh 21. Ng­ìng øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y ®èi víi chuyÓn ®éng cña h¹t th¹ch anh cã ®­êng kÝnh sµng d H×nh 21 cho thÊy c¸c ®­êng cong cr theo d ®èi víi tr­êng hîp g = 9,81ms-1,  s = 2650kgm-3, nhiÖt ®é = 100C, ®é muèi = 35o/oo, ®iÓn h×nh cho c¸t trong n­íc biÓn, vµ ®èi víi c¸t trong n­íc ngät ë 200C. Ph¶i chó ý r»ng c¸c h×nh 18-21 vµ c¸c ph­¬ng tr×nh (76) vµ (77) ¸p dông cho ng­ìng chuyÓn ®éng trªn ®¸y biÓn lóc ban ®Çu lµ ph¼ng, n»m ngang. NÕu ®¸y gîn c¸t, c¸c kÕt qu¶ chØ ¸p dông cho thµnh phÇn ma s¸t líp ®Öm cña øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y (xem môc 1.4). C¶ hai ph­¬ng tr×nh (76) vµ (77) ®Òu cho gi¸ trÞ xÊp xØ nh­ nhau  cr = 0,055 ®èi víi c¸c kÝch th­íc h¹t lín (D* > 200). §èi víi c¸c kÝch th­íc h¹t lín nµy, øng víi d > 10mm cho c¸c h¹t th¹ch anh trong n­íc biÓn, cã thÓ dÉn ra mét c«ng thøc ®èi víi ng­ìng ®­êng kÝnh h¹t dcr, chØ bÊt ®éng ®èi víi ®iÒu kiÖn dßng ch¶y cô thÓ. §iÒu nµy rÊt cã Ých, vÝ dô ®Ó tÝnh to¸n kÝch th­íc ®¸ hoÆc cuéi sái ®Ó lµm vËt liÖu chèng xãi. Mét c«ng thøc cho dcr ®èi víi dßng ch¶y æn ®Þnh cã thÓ nhËn ®­îc b»ng c¸ch kÕt hîp  cr = 0,055 víi ph­¬ng tr×nh (74) vµ (34) ®Ó nhËn ®­îc: 2, 8 0,250 U d cr  0, 4 víi dcr > 10 mm. (78) h g s  1 1/ 4 96
  8. H×nh 22. Ng­ìng chuyÓn ®éng trªn ®¸y dèc: a) ®é dèc h­íng däc, b) ®é dèc h­íng ngang, c) ®é dèc tæng qu¸t - dßng ch¶y t¹o gãc  víi ®é dèc cã gãc T­¬ng tù mét c«ng thøc cho dcr ®èi víi sãng cã thÓ nhËn ®­îc b»ng c¸ch kÕt hîp  cr = 0,055 víi ph­¬ng tr×nh (74) vµ (62a) ®Ó nhËn ®­îc: 97,9U w, 08 3 víi dcr > 10 mm (79) d cr  T 1,08 g s  12,08 trong ®ã dcr = ®­êng kÝnh h¹t chØ bÊt ®éng ®èi víi dßng ch¶y cho tr­íc U = vËn tèc dßng ch¶y trung b×nh ®é s©u h = ®é s©u n­íc 97
  9. Uw= biªn ®é vËn tèc quü ®¹o sãng t¹i ®¸y biÓn T = chu kú sãng n­íc g = gia tèc träng tr­êng s = tû lÖ gi÷a mËt ®é h¹t vµ n­íc. NÕu ®¸y dèc, th× träng lùc cung cÊp thµnh phÇn lùc t¸c ®éng lªn h¹t, cã thÓ lµm t¨ng hoÆc lµm gi¶m ng­ìng øng suÊt tr­ît yªu cÇu tõ dßng ch¶y. Träng lùc cã thÓ bæ sung theo d¹ng vÐc t¬ vµo lùc øng suÊt tr­ît tõ dßng ch¶y, ®Ó tÝnh to¸n ®iÒu kiÖn ng­ìng ®èi víi mét h¹t trªn ®¸y cã dßng ch¶y vµ ®é dèc hîp víi dßng ch¶y tuú ý. Ng­ìng øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y  cr ®èi víi c¸c h¹t c¸t trªn ®¸y dèc mét gãc  víi mÆt n»m ngang, trong dßng ch¶y t¹o mét gãc  víi h­íng dèc ng­îc (xem h×nh 22c) sÏ liªn quan ®Õn gi¸ trÞ  cr ®èi víi cïng lo¹i h¹t trªn ®¸y n»m ngang, b»ng biÓu thøc:   1/ 2  cr cos sin   cos 2  tan 2 i  sin 2  sin 2   . (80a)  cr tan i Gãc  i lµ gãc ma s¸t cña trÇm tÝch (xem môc 2.2) mµ víi ®é dèc ®ã trÇm tÝch sÏ dån l¹i trong dßng ch¶y b»ng kh«ng. Nh­ vËy, nÕu    i th× viÖc dån x¶y ra. NÕu dßng ch¶y ch¶y ng­îc m¸i dèc (  0 0 , xem h×nh 22a) th× ph­¬ng tr×nh (80a) ®¬n gi¶n thµnh:  cr sin(  i   ) . (80b)   cr sin  i NÕu dßng ch¶y ch¶y xu«i m¸i dèc (  180 0 ) th×:  cr sin(  i   ) . (80c)   cr sin  i NÕu dßng ch¶y theo h­íng ngang víi m¸i dèc (  90 0 , xem h×nh 22b) th×:  cr tan 2    1  .  cos   (80d)  2  cr  tan  i  Quy tr×nh 1. Ng­ìng øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y cr cña trÇm tÝch ®­îc chän läc tèt (xem môc 2.2) cã thÓ tÝnh to¸n theo h×nh 21, hoÆc chÝnh x¸c h¬n, theo ph­¬ng tr×nh (77). VÝ dô 6.3. Ng­ìng øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y - Cho nhiÖt ®é tÝnh b»ng ®é C 10 - Cho ®é muèi b»ng o/oo 35 - TÝnh to¸n ®é nhít ®éng häc theo m2s-1 (xem vÝ dô 2.1) 1,36 x 10-6  - Cho mËt ®é h¹t theo kgm-3 s 2650 98
  10. - TÝnh to¸n mËt ®é n­íc theo kgm-3 (xem vÝ dô 2.1)  1027 s = s /  - TÝnh to¸n 2,58 200 x 10-6 - Cho ®­êng kÝnh h¹t theo m d - TÝnh to¸n D* theo ph­¬ng tr×nh (75) 4,06 - TÝnh to¸n ng­ìng tham sè Shields b»ng ph­¬ng ph¸p Soulsby  cr theo ph­¬ng tr×nh (77) 0,0553 - TÝnh to¸n ng­ìng øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y theo ph­¬ng tr×nh (74)  cr  0,0553  9,81  2650  1027   200  10 6 0,176Nm-2 = - §Ó so s¸nh, ®­êng cong Shields ph­¬ng tr×nh (76) cho ta  cr = 0,0633 vµ  cr =0,201Nm-2. Hai ph­¬ng ph¸p cho kÕt qu¶ t­¬ng tù (n»m trong kho¶ng 10%) ®èi víi h¹t th« h¬n kho¶ng 0,200mm, nh­ng ®èi víi h¹t mÞn h¬n, ph­¬ng tr×nh (77) khíp víi sè liÖu chÆt chÏ h¬n. 2. NÕu ®¸y dèc, tu©n thñ mét trong c¸c ph­¬ng ph¸p ®· cho ë trªn ®Ó nhËn ®­îc  cr , vµ sau ®ã sö dông ph­¬ng tr×nh (80a) ®Ó nhËn ®­îc  cr . VÝ dô 6.4. Ng­ìng trªn ®¸y dèc LÊy cïng gi¸ trÞ ®Çu vµo nh­ ®· cho trong vÝ dô 6.3, cho ta  cr = 0,176Nm-2, nh­ng b©y giê tÝnh to¸n ng­ìng øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y ®èi víi dßng ch¶y ch¶y xiªn mét gãc 450 víi h­íng dèc ng­îc trªn ®¸y cã ®é dèc 200. LÊy gãc ma s¸t  i = 320. VËy ph­¬ng tr×nh (80a) víi  = 200,  = 450,  i = 320 cho ta  cr /  cr = 1,24, do vËy  cr = 1,14 x 0,176 = 0,219Nm-2. 3. §Ó tÝnh to¸n ®­êng kÝnh h¹t dcr, chØ bÊt ®éng ®èi víi dßng ch¶y x¸c ®Þnh, cã thÓ sö dông h×nh 18 ®èi víi dßng ch¶y, vµ h×nh 19 ®èi víi sãng. §èi víi c¸c h¹t lín h¬n 10mm, ph­¬ng tr×nh (78) cã thÓ sö dông ®èi víi dßng ch¶y vµ ph­¬ng tr×nh (79) ®èi víi sãng. NÕu øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y  ®­îc biÕt, th× cã thÓ sö dông h×nh 21 ®Ó nhËn ®­îc dcr. VÝ dô 6.5. KÝch th­íc h¹t tíi h¹n Trong ®iÒu kiÖn sãng vµ dßng ch¶y kÕt hîp, øng suÊt tr­ît t¹i ®¸y lín nhÊt ®­îc tÝnh to¸n lµ 2,0Nm-2. KÝch th­íc c¸t hoÆc cuéi sái nµo sÏ æn ®Þnh trong dßng ch¶y nµy, gi¶ thiÕt h¹t th¹ch anh trong n­íc biÓn t¹i 100C vµ 35o/oo. Tõ h×nh 21 ®èi víi  cr = 2,0Nm-2, ta cã ng­ìng ®­êng kÝnh h¹t lµ 3,0mm. 99
nguon tai.lieu . vn
Toán học Môi trường Vật lý Sinh học Địa Lý Hoá học Nông - Lâm - Ngư Cơ khí - Chế tạo máy Tiếng Anh phổ thông Khoa học ứng dụng Nông - Lâm Kiến thức tổng hợp Giáo dục học Xã hội học