Giáo trình Công trình bảo vệ bờ (Tập 1) - Đại học Thuỷ lợi

PGS TS THIÊU QUANG TUÂN GIÁO TRÌNH CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ TẬP I NHÃ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI Mã số 1071 2016/CXB1PH/01 18/BKHN Bian môc tran xuẽt bĩn phÈm cha Th viõn Quèc gia Viõt Nam Thiôu Quang TuÊn[.]

PGS TS THIÊU QUANG TN GIÁO TRÌNH CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ TẬP I NHÃ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI Mã số: 1071 - 2016/CXB1PH/01 - 18/BKHN Bian môc tran xuẽt bĩn phÈm cha Th- viõn Quèc gia Viõt Nam Thiơu Quang Tn Gi ỏ o trxnh c«ng trxnh bSIo vồ bê / TuÊn - H : Bỏch khoa Hụ Néi - 27 cm B.S.: Thiịu Th- mơc: tr 194 T.l - 2016 - 200tr : hxnh vĩ, bĩng ISBN 978-604-93-8869-9 c«ng trxnh bSIo vồ 627.58 - dc23 2 Bê bión Gi ị o trxnh Quang LỜI MỞ ĐÀU Bên cạnh yếu tố tác động tự nhiên vùng ven biến chịu gia tăng áp lực ngày lớn từ hoạt động phát triển kinh tế, xã hội văn hóa người Sự xung đột lọi ích bên liên quan hoạt động khai thác vùng ven biển với yêu cầu bảo vệ môi trường, giảm thiểu tác động bất lợi đến vùng bờ biển làm cho vấn đề thiết kế cơng trình bảo vệ bờ biển ngày trở nên có nhiều thách thức Điều địi hỏi thấu hiểu trình vật lý chi phối, nguyên nhân gây tác động vấn đề lý luận thiết kế kỹ sư, quan trọng hon việc áp dụng cơng thức tính tốn trình bày sổ tay sách hướng dẫn thiết kế Hay nói cách khác người thiết kế cần có thấu hiêu chất vấn đề trước đưa hay lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ phù họp Đây ý tưởng xuyên suốt giáo trình Tập giảng “Cồng trình bảo vệ bờ” biên soạn năm 2002 khuôn khổ dự án: “Nâng cao lực đào tạo ngành kỹ thuật bờ biến” dựa sở giáo trình “Introduction to bed, bank and shore protection” Trường Đại học Công nghệ Delft Hà Lan Tuy nhiên, trình giảng dạy chúng tơi nhận thấy tập giảng cịn tồn nhiều khiếm khuyết, đặc biệt nội dung chưa đủ rộng sâu đế phù hợp với mục tiêu đào tạo chuấn đầu kỹ sư thiết kế ngành Kỹ thuật cơng trình biển điều kiện nước ta Sau 10 năm giảng dạy với việc tích lũy thêm kiến thức thực tế đất nước, ý kiến đóng góp thầy cô giáo, nhà nghiên cứu sinh viên, chúng tơi biên soạn lại giáo trình theo định hướng nội dung bao quát rộng vấn đề thực tiễn bảo vệ bờ biển nước ta chuyên sâu vấn đề thiết kế, nhờ đem lại phù hợp yêu cầu đào tạo kỹ sư ngành Kỹ thuật cơng trình biển Trường Đại học Thủy Lợi Giáo trình xây dựng dựa đề cương cập nhật phê duyệt cùa môn học cơng trình bảo vệ bờ Tồn giáo trình cho môn học bao gồm hai tập Tập chủ yếu đề cập đến vấn đề tải trọng tác động, trình tương tác tải trọng (sóng, dịng chảy) với cơng trình vấn đề lý luận tông quan cho việc lựa chọn giải pháp làm sở cho việc thiết kế cơng trình bảo vệ bờ Tập II có nội dung việc giải vấn đề bảo vệ bờ biển thông qua tính tốn thiết kế giải pháp bảo vệ bờ cụ thể (cơng trình cứng mềm hay phi cơng trình) Các giải pháp bảo vệ bờ điên hình đề cập đến Tập II giáo trình cơng trình đế biến kè mái nghiêng, đê phá sóng (đá đổ mái nghiêng, tường đứng, hỗn hợp, đê ngầm), mỏ hàn, nuôi bãi nhân tạo, bảo vệ đụn cát, Các khía cạnh lý luận thiết kế (nhằm đảm bảo chức khả chịu tải cơng trình) với khuyến cáo tác động phạm vi ứng dụng trọng tới cho dạng giải pháp Cuốn giáo trình Cơng trình bảo vệ bờ Tập I bao gồm năm chương hai phụ lục ngắn Sự cần thiết vấn đề bảo vệ bờ biển nước ta, tổng quan lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ với số vấn đề thực tiễn cần phải giải thiết kế đề cập đến Chương Các vấn đề sóng dịng chảy xem xét góc độ tải trọng tính tốn thiết kế cơng trình bảo vệ bờ trình bày Chương Chương Chương có nội dung vấn đề sóng leo sóng tràn qua cơng trình, có kết từ q trình tương tác sóng với cơng trình, yếu tố tác động quan trọng cần phải xem xét hầu hết thiết kế cơng trình bảo vệ bờ biến ngày vấn đề dịng chảy mơi trường rỗng thiết kế tầng lọc cơng trình bảo vệ bờ sử dụng hạt vật liệu cấp phối vải địa kỹ thuật giới thiệu Chương Giáo trình sử dụng thức giảng dạy cho sinh viên khoa kỹ thuật biến cơng trình thủy lợi Ngồi giáo trình tài liệu tham khảo tốt cho nghiên cứu đào tạo sau đại học ngành kỹ thuật xây dựng cơng trình biến cho đối tượng chung ngành cồng trình ven bờ PGS TS Thiều Quang Tuấn chủ biên trực tiếp soạn thảo nội dung giáo trình Trong Chương 1, 2, viết hoàn toàn Sườn nội dung Chương Chương dựa theo tập giảng cũ viết lại gần tồn có cập nhật thêm kiến thức Với tinh thần cầu thị, mong muốn có tài liệu tốt cho đào tạo tham khảo, chúng tơi mong nhận thêm ý kiến đóng góp bạn đọc đế giáo trình hồn chỉnh lần tái sau Tác giả biến soạn PGS TS Thiều Quang Tuấn MỤC LỤC Lời mở đầu Chương GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Phân loại đặc điểm kiểu bờ biển 1.1.1 Bờ biển kín nửa kín vùng vịnh, đầm phá 1.1.2 Bờ biến hở hay trực diện với biến 10 1.1.3 Bờ biến bùn vùng cửa sông 12 1.1.4 Bờ biển cồn cát 14 1.2 Các tác động tự nhiên gây ổn định bò’ biển cơng trình bảo vệ bờ .16 1.2.1 Bão áp thấp nhiệt đới 17 1.2.2 Gió mùa, sóng dịng ven sóng theo mùa 19 1.3 Sự cần thiết bảo vệ bò’ biển 21 1.4 Vấn đề thiết kế cơng trình bảo vệ bờ 25 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 Điều kiện làm việc 25 Cơ chế phá hỏng 25 Chu trình thiết kế 27 Thu thập liệu cần thiết cho thiết kế 29 1.5 Lựa chọn giải pháp bảo vệ bờ 32 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1.5.5 Các vấn đề thực tiễn kỹ thuật xây dựng cơng trình bảo vệ bờ 32 Vấn đề xâm thực bờ biến 34 Vấn đề bồi lắng 40 Vấn đề sóng 41 Chiến lược giải pháp bảo vệ bờ 42 Chương SÓNG GIÓ VÀ CÁC THAM SỐ THIẾT KÉ 46 2.1 Mờ đầu 46 2.2 Lý thuyết sóng tuyến tính 47 2.3 Xác định đặc trưng ngắn hạn sóng ngẫu nhiên 58 2.3.1 Các đặc trưng thống kê 58 2.3.2 Phân bố ngắn hạn cùa sóng 61 2.3.3 Phơ sóng đặc trưng phơ sóng 64 2.3.4 Phổ sóng đa hướng 69 2.3.5 Dạng phổ sóng 71 2.4 Mơ hình hóa q trình suy giảm lượng sóng phân bố sóng ngang bờ 74 2.5 Tính chất thống kê dài hạn sóng 79 Chương ỐN ĐỊNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA DÒNG CHẢY 83 3.1 Mở đầu 83 3.2 Dòng chảy đáy nằm ngang .83 3.2.1 Các phương trình 83 3.2.2 Ngưỡng chuyến động vật liệư 88 3.2.3 Kích thước viên đá 92 3.2.4 Anh hưởng độ sâu nước 93 3.2.5 Vấn đề áp dụng thực tiễn 94 3.3 Lịng dẫn có độ dốc 96 3.4 Dịng chảy khơng 98 3.4.1 Dòng chảy tăng tốc 99 3.4.2 Dòng chảy giảm tốc 102 3.4.3 Các trường hợp áp dụng thực tế 107 3.5 Vật liệu có kết dính 109 3.5.1 Rọ đá 109 3.5.2 Đất sét 110 3.5.3 Khối cấu kiện lát 110 3.5.4 Thảm bảo vệ 111 3.6 Tóm tắt chương 111 Chương SÓNG LEO VÃ SÓNG TRÀN 113 4.1 Giới thiệu chung 113 4.2 Các khái niệm .114 4.2.1 Sóng tràn lưu lượng sóng tràn trung bình 114 4.2.2 Lưu lượng sóng tràn cho phép 115 4.2.3 Các tham số chi phối sóng leo, sóng tràn 118 4.3 Sóng leo qua đê mái nghiêng 121 4.4 Lưu lượng sóng tràn trung bình 125 4.4.1 Sóng tràn qua đê mái dốc 127 4.4.2 Sóng tràn qua đê vách đứng (tường đứng) 133 4.4.3 Sóng tràn qua đê phá sóng đá đố mái nghiêng 136 4.4.4 Các tham số chiết giảm sóng leo, sóng trànqua đê mái nghiêng 140 4.5 Các đặc trưng sóng tràn theo sóng 154 4.5.1 Lượng tràn sóng 154 4.5.2 Dịng chảy sóng tràn đỉnh đê 156 Chương TÀNG LỌC 157 5.1 Khái quát 157 5.1.1 Tầng lọc chống rửa trơi, xói mịn 157 5.1.2 Tầng lọc thoát nước thấm 158 5.2 Tầng lọc cốt liệu 159 5.2.1 Giới thiệu 159 5.2.2 Tầng lọc kiểu kín 160 5.2.3 Tầng lọc kiểu hở 163 5.3 Vải địa kỹ thuật 170 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 Giới thiệu 170 Yêu cầu giữ vật liệu tầng lọc vải địa kỹ thuật 171 Tính thấm nước 172 Ồn định chống trượt phang 174 Phụ lục 176 Phụ lục A 176 Phụ lục B 179 Tài liệu tham khảo 194 Chương GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 PHÀN LOẠI VÀ ĐẠC ĐIÉM CÚA CÁC KIÉU BỞ BIÉN Nước ta có dưỡng bờ biên trải dải 3600 km tú Mỏng Cái đến Hả Tiên với nhiều đoạn bờ biên có dặc diem diều kiện tự nhiên VC dĩa hình, đĩa mạo câu tạo địa chàt, hình thái, yếu tồ thúy hái văn đa dạng vả phức tạp Có nhiều cách phán loại biến, nhiên xem xét góc độ đặc tính vã điêu kiện có liên quan đẽn nhiệm vụ bao vệ bờ bicn, có thê phân loại bị bicn nước ta thành nhũng kicu bở bicn với dặc điẻm cùa chúng sau: 1.1.1 Bỡ biền kin nừa kín vùng vịnh, đằm phá • f'ớn chuyên hùn cát ngang hờ Đây lã dạng bở biên năm ứ vị tri tương đối khuất, không trực diện với biền che chan cua đao cồn cát tự nhiên nằm phía ngồi, cấu lạo địa chắt biên có thê da dạng nhu bùn cát sói, dá hon họp Điên hình vùng bị biên phía Đỏng Bắc từ Mỏng Cái đên Hai Phông bao bọc cua nhiêu đào lớn nhó chạy dài song song với bờ tạo nên nhiều vịnh kin vịnh Hả Cối Dầm Hà, Bái Tứ Long Hạ Long khu vực miên Trung Nam Trung Bộ có doạn bờ biên thuộc phá Tam Giang Thửa Thiên Huế đầm Thị Nại Binh Dịnh (xem Hình l I) Bờ biên vũng vịnh, đâm phá có đặc điém chung tương địi êm chịu lác dộng cùa sóng lớn hâu khơng bị xói lờ nhiêu nơi vinh có dỏ sâu nước lớn có nhiều tiềm thuận lợi cho việc xây dựng cáng nước sâu Ncu vịnh có sơng đồ thi dạng hờ biẻn cịn chịu thêm lác động thủy động lực bùn cát tử sịng ỉ Hình 1.1 Kiểu biến nửa kin Đắm Thị Nại-Bình Định 1.1.2 Bờ biền hờ hay trực diện với biền Bờ bicn hờ hay côn gọi trực diện với bicn dạng bờ biên phô biên nhát n'i Bác lới Nam Bờ biên loại có thề dạng bở biên cát gỏc Một sô đoạn bở biên cát dicn hĩnh Bãi Cháy - Quáng Ninh, Dó Sơn - Hai Phịng Sâm Sơn - Thanh Hố, Thiên Cầm - Hà Tỉnh Mỹ Khê - Đà Nâng, Hội An - Quàng Nam, Nha Trang - Khánh Hịa (xem Hình 1.2), Chế độ sóng kích cờ hạt cải nhừng yếu tố có tính ánh hường chi phối đen dặc diêm hình thái cùa bị biên cát Các bờ biên cát ntrớc ta thường có độ dóc thối vừa (Bâng 1.1), rộng, sóng khơng lớn vây tàm lự nhiên có vai trị quan trọng việc thúc hoạt động phái triển kinh tẽ cùa đja phương ven bicn Tuy nhiên, không dược chc chân nên bờ bicn cát thường chiu tác dộng xàm thực trực tiếp lữ phía biên sóng băo đợi gió mùa Bở hiên cảt nhiêu nơi van diêm nóng ve XĨI lơ VỚI tốc dộ bicn lan trung binh mỏi năm từ vài đen hàng chục mél 10 phối khác Vai địa kỳ thuật sir dụng làm kết cấu báo vệ đáy với cấu kiện bê tông (thám cấu kiện liên kết vai địa kỳ thuật), hỏn hợp đá dăm cát liẻn kết bảng nhựa đường ống địa kỳ thuật chứa cuội soi (kết cấu mang ống chứa cuội sói) Các bao chứa cốt liệu sử dụng cho muc đích đ$c biệt cùa tàng lọc Các chức nàng ban cùa vài địa kỳ thuật có thè dược liệt kê sau: - Phân tách: vái địa kỹ thuật phân tách lớp VỘI liệu có cỡ hợt khác nhau; Lọc: vai dịa kỹ thuật giữ lại hạt đât dòng thời cho phép nước di qua; Gia cường: vai địa kỹ thuật tăng tính ôn dịnh cho cô thê đât; - Tiêu thoát nước: vai dịa kỹ thuật có chức lớp ticu nước có kha nãng chuycn nước cao so với mòi trường vật liệu xung quanh a) Sân xuất vài địa kỹ thuật Vai địa kỳ thuật dược săn xuất lừ nhiều loại vật liệu polyme nhàn tạo nhu sau: Polyamit (Polyamide - PA); Polyeste (Polyester - PETP); Polyetylen (Polyethylene/Polyethene) (LDPE mật độ thấp vả IIDPE mật độ cao); Polypropylen (Polypropylene PP); Chắt deo PVC (Polyvinylchloride - PVC); Polyetylen clo hóa (Chlorinated polyethylene - CPE) Bốn loại sứ dụng rộng rãi nhẳt cỏ có nhiều biển khác Các phụ gia sử dụng việc sán xuất vái địa kỳ thuật đế giám thiểu việc già hóa để tạo màu tạo chắt chổng oxy hóa chát ổn dinh chồng tia tữ ngoại Bang B.4 so sánh tính chât cùa bơn loại vật liệu polymc Các ket qua so sánh rẳt chung, vi có nhiêu dọng biên thê mồi nhóm Một sị tinh chât (ví dụ cưỡng độ) chiu ánh hướng lớn cùa trinh sán xuất khảc Hình B thê việc phân loại vài dịa kỹ thuật dụa trẽn dạng thành phẩm yếu tổ cẩu thành bán 186 Bâng B.4 So sánh cãc tinh chất cúa cãc loại polyme thõng dụng Polyeste Polyaniit Polypropylen Polyetylen Cưởng độ +■++ ++ + + Mõ đun đản hồi +++ ++ + + Biên dạng phá hoại ++ ++ +++ +++ + ++ +++ +++ Trọng lượng đon vị +++ ++ + + Chi phí +++ ++ + + Ĩn định +++ ++ +++ +++ Khơng ón định +++ ++ ++ + + +++ +++ +++ Nam sâu hại, côn trùng ++ ++ ++ +++ Nhiên liệu ++ ++ + + Kha nàng ngủn chặn +++ +++ +++ +++ Độ râo Độ bền chống: Tia ƯV Chất kiềm Hình B.3 Các phán nhóm vài địa kỹ thuật 187 Các thành tổ bán đtrợc sử dụng sán xuất vái địa kỳ thuật lã sợi đơn sợi bện dai bỏng, lớp màng dột xơ dụng sợi Sợi đơn dạng sợi đơn lé dày thưởng có tiết diện tròn với dường kinh tứ 0.1 mm đèn vãi Các sợi bện bao gồm nhiêu sợi rãt mòng Các bó sợi có thê dược tao từ dai từ lớp màng rộng Dái bãng dai bang chất deo có dạng phàng, dài có chiều rộng từ I đen 15 mm với chiều dày nằm khoang 20 : 90 pm Một lớp màng dệt sữ dụng cho sợi dọc vái Sợi bán sợi có chiều dài độ mịn phù hợp đê lạo bó sợi vài địa kỹ thuật dạng khơng dệt Đối vói loại vái khơng dệt thi chiều dãi thông thường 60 mm b) Vài địa kỷ thuật dạng dệt Vái dịa kỳ thuật dạng dệt kết cấu phàng với hai lập họp sợi Các tập hợp dột VỚI nhau, tập sợi dọc chay theo chiều dọc vai tập sợi lại sợi ngang chạy theo phương ngang Vái dịa kỹ thuật dang dột có thê dược phân loại theo loai sợi su dụng đê sán xuât vái Các loại vài địa kỹ thuật dạng sợi don sử dụng dê chê tạo lóp lưới mỏng, có khả nâng ngán dỏng chày qua Tuy nhiên cờ mảt lưới rò ráng cân phải phù họp với kích cờ vật liệu giừ lại Cãc loại vái lưới yếu sán xuat til 1IDPE vả pp Vái địa kỳ thuật dạng dái sán xuãt tử cãc dái băng dái sứ dụng cãc lớp mủng bâng HDPE pp kéo căng, xếp phàng không xoắn kết cấu vải Các bãng dược dột sát vã dó chi tơn tai dộ mờ rat han chê vái Vai địa kỹ thuật dang màng chia cách dược san xuât yêu từ sợi dệt có thớ nhó bảng vật liệu pp HDPE Dộ mờ kềl câu vài phụ thuộc vào chièu dày dạng mật cat ngang sợi dệt vào cách thức sàn xuất vai Những loại vái thướng khã nặng Các loại vài địa kỹ thuật dạng dái dạng mãng chia tách coi cảc kết cắu mãng tách Vái địa kỳ thuật dạng sợi ghép thường gọi vài dệt vi bẽn chúng giông hãng dệt may thường sợi dệt dạng ghép bện không bện Các loại thường dược lãm bảng vật liệu PA PETP Các dang vái lưới đặc chung sán xuát ben canh loai vái dịa kỹ thuật sợi đơn dã đê cập Tiêu biêu loai vãi lưới cõ sợi đơn dọc đan với sợi bện ngang có tinh thấm nước nãng giừ cát đặc biệt tốt, loại lưới hỡ diêm giao sợi dọc vã sợi ngang (dạng dệt khơng dệt) kết dính bang nhiệt keo hóa chắt, lưới sân xuất theo kỳ thuật đan c) Vài địa kỹ thuật dạng không dệt Vãi địa kỳ thuật loại không dệt kết cắu vái sán xuất bảng việc kết dinh hên két xo dang sợi (sợi don hoãc sợi bện) dược sâp xcp ngẫu nhiên, sư dụng phương thức học hóa học nhiệt độ hoậc dung mói Kẽt câu lưỡi dang khơng dột có màt lưới lớn tạo bảng việc xêp sợi bàng sợi ỡ khoáng cách định 188 trước chồng lèn kết dinh điềm giao cát sử dụng phương pháp hỏa học nhiệt độ học d) Các sàn phảm có liên quan đến vài địa kỷ thuật Các sán phàm phân thành loại chiêu (kct cảu dai, dây nòi), hai chiêu (kèt càu khung lưới, két câu mạng lưới) chiêu (kèt câu ihàm) Các loại vài có kết cấu khung lưới lả khung sườn làm từ lấm polymc đà dược đục lỗ sau kéo cảng Kết câu thảm ba chiều dược sàn xuất bang phương pháp dây cp sợi dơn vào mây cán tạo hình kiêu xoay, sau phũ lóp bọc đẽ sợi dính chặt vảo đièm giao cát đà phân định trước theo không gian Bán thân vật liệu dệt tham chiếm 10% tỏng thê tích Các két câu tham có chiều dày 25 mm vã chiều rông I + m e) Các tinh chắt đặc tinh vài địa kỹ thuật Các tính chat cua vái địa kỹ thuật yêu băt nguồn từ yêu câu vê chức cua chúng Do vái địa kỹ thuật có thê có nhicu chức khác nhau, nên yêu càu đa dạng Dối với chức nâng gia cường, yêu cầu chủ yếu tính chất học mô đun dãn hồi cưởng độ, dối với chức lóp lọc chù yếu lại tinh thấm nước giữ đắt Độ bẽn yêu câu sẻ phụ thuộc vào cảc ứng dụng riêng biệt tuôi thọ cân thiết Vái địa kỳ thuật phái thỏa yêu cầu thử yếu chức cỏ liên quan đến việc thi cõng cóng trình (ví dụ yêu cầu phái có độ ben nhắt định chổng lại tia tư ngoại) hoộc phai có dộ ben chống lại mòn học chống xé rách trường hợp phương tiện thi công bãt buộc phái di lại bé mật vài Cân thiẽt phái kicm tra tính phù hợp cùa vai địa kỹ thuật theo yêu câu vê chức nâng giai doạn thief kè cùa dự án Các thí nghiệm kiểm soát chất lượng sân phẩm (đe dâm bão dặc lính kỹ thuật ycu câu) cân phải dược thục trinh săn xuắi độ bền chõng xé rách, độ bẽn chịu kẽo giật, độ bẽn chịu kẽo câng, độ biên dạng ỡ trạng thãi giới hạn mỏ đun vã phân bổ khổi lượng Nhùng thi nghiệm cần tiến hành cho cá hai phương chiều dài chiêu rộng Các tham sỏ chiêu dài khơi lượng trẽn dơn vị diện tích vã dộ ben chóng bục cân dược kiêm tra sơ trưởng họp tính thâm nước nâng giữ đât đóng vai trị quan trọng Có nhiêu phương pháp thi nghiệm theo ticu chuân quốc gia số theo ticu chuẩn quốc tế có thề áp dụng đe đáp ứng yêu câu f) Kich thước Be rộng tiêu chuẩn tối da cho cá vái dệt không dệt tử + 5,5 m Chiều dái vài bị giới hạn bơi thiểt bị chuyên sụ thuận lợi thao tác thi cõng lăp đặt trường Túy theo mật dộ khôi lượng cua loọi mã chiêu dài cuộn vai thưởng năm khoang tử 50 -ỉ- 200 m 189 Ghép nơi lã cơng tác cằn thiết nhím tạo mánh cỏ kích thước lớn Trong thực tẽ vùng diện tích rộng có the che phú bới cãc tam vái xếp chóng mép Trong trường hợp u câu tính liên tục khơng phái chơng mép thi có thê su dựng phương pháp hàn (dơi với sô loại vái không dệt) khâu Đường hàn dưỡng may thường tạo cho kêt nịi u nhât cơng tác thi cịng vái địa kỹ thuật cần phải kiêm tra kỹ lường theo tiêu chuẩn kỹ thuật Chiều dày cùa hầu hết loại vãi địa kỳ thuật đêu nằm khoáng lử 0,2 4- 10 mm điều kiện khơng tái vã có thê giâm đơi chút điêu kiện có tái Khơi lượng cùa vái địa kỳ thuật loại khơng dệt thưởng nàm khống từ 100 + 1000 g/nr, nhiên khoáng 100 + 300 g/in: thõng dụng Các loại vái dệt cỏ nặng vã khối lượng nãm khoáng 100 2000 g/nr Các loại vai nhọ hon thường dược sir dụng nhiêu với khỏi lượng nãm khoáng 100 + 200 g/m2 Nhìn chung, loại vái dịa kỹ thuật nhọ dược sư dụng làm kèt cảu phân tách, loại vài dệt nặng dược sứ dụng de gia cô vả loại vai không dệt nặng dược sứ dụng dê lọc, thoát nước g) Tinh chắt học Tinh chất học vài địa kỳ thuật phụ thuộc vào sổ yếu tổ: nhiệt độ, điều kiện hậu, lịch sữ ứng suất - biến dạng, linh chát học cùa vật liệu sợi kết cấu sợi, câu trúc bó sợi cấu trúc cua vái dịa kỳ thuật, tinh dị hướng, cưởng độ tái trọng tỏc độ lăo hóa Hầu hết loại vai tinh co ngang chiu tài Tuy nhiên, loại vái dạng dai bảng nhẹ loại vai dược chè tạo với sợi dọc thăng thi không bị tình trạng khơng bị biên dạng trinh thi công (biền dạng việc duỗi thăng sợi vái) Các phương pháp kiêm tra biền dạng có thê chia thành hai nhóm bao gơm nhóm không làm cân trờ trinh co ngang (loại trục) nhõm làm trớ trình (loại hai trục) Cảc phương pháp thòng dụng kiêm tra độ ben chịu kéơ cùa vãi lã kéo dãi kẻo giật, kéo biên dạng phảng, kẻo bàng rộng kéo hai trục Trong thực tẽ vãi địa kỳ thuật có cường độ vã độ cứng đa dạng Cưởng độ vái địa kỳ thuật thơng thường năm khống 10 í- 250 kN/m Vai khơng dỳt vã dột loại pp khơng thích hợp cho linh hng u cảu cường dộ cao dông thời với biên dạng nho tính dãn hịi lớn cùa loại vái Các loại sợi polymc tông hựp kéo chày (dược sứ dụng làm vài địa kỹ thuật) có tính nhớt - dãn hồi, có nghía tính chất học thay đơi theo thời gian Diều có the thấy rị tượng ràơ chùng vật liệu, số liệu tính rào cùa vật liệu polyme cỏ thê biêu diễn theo nhiêu cách Thõng thướng người ta lập quan hệ log (í) (r biên dạng) theo log(f) (t gian) với mức tái trọng cực trị ngân hạn u khác nhau, vi dụ cho 50%U 25%Ư , Độ nhạy đỏi với tính rao cùa vật liệu polyme túng lẽn cách đáng ke theo thứ tư PETP, PA, pp PE Với vái địa kỳ thuật chịu tái trọng khoang thời gian kéo dài (10 4- 100 nãm) tai trụng cho phép dõi với vật liệu Polycstc chi vào khoang 190 5ữ°/o cua cưởng độ chịu kẽo Pùlyamit lã 40% vã Polypropylcn vả Polyetylen lả 25% Cưởng độ chống bục vã xuyên thung cùa vái địa kỳ thuật đỏng vai trò quan trọng xây dựng cơng trinh bao vệ bờ có sứ dụng đá Thí nghiệm kiêm tra cường độ chông bục xuyên thủng sử dụng mành vải dịa kỹ thuật kẹp chật giũa hai vòng đai tác động trực tiếp áp, áp lực nước bang vật thê Thi nghiệm cường độ chông xuyên thũng dùng đê kicm tra sức kháng chống lại tác động chọc thúng học cùa vãi vi dụ rơi quã trinh thi công Một so thi nghiệm khác với mục đích tương tự bao gồm thi nghiệm CBR (California Bearing Ratio), thi nghiệm chùy thi nghiệm búa đầm (BAW) Ngồi cịn so phương pháp thí nghiệm xác định sức kháng cùa vai dỏ chổng xé rách, độ ben chơng mịn hệ sơ ma sát h) Tinh chắt hóa học Một dặc tính ưn việt cua vật liệu polymc tơng hợp dỏ tính chốt tương đồi khơng nhạy cám với tác động hóa học mơi trường Tuy nhiên, mồi loại vật liệu dẻo tòn số hạn chế định vả cằn phái xét đến thiết kê ứng dụng Cụ thê hon, tuỏi thọ cùa vái địa kỳ thuật cỏ thê bi ánh hường quã trinh oxy hóa bơi số loại ô nhiễm đắt nước, khơng khí Nhiều loại vặt liệu polyme tồng họp nhạy cam VỚI trinh oxy hóa Tác hại cùa trinh oxy hóa làm cho tinh chãi học cùa vài cường dộ tinh dán hỏi kha nâng hâp thụ ứng suất bi suy giám dàn kết cấu vai địa kỹ thuật cuối trờ nén giòn bi nút gãy Các kêt nghiên cứu cho thây rang, mien vái địa kỹ thuật không chịu tái trọng vượt giới hạn cua độ hen tức thời mức độ phần tràm độ bền chong oxy hóa nhiệt sê xác định tuỏi thọ lý thuyết cùa vật liệu Mức độ vượt tái trọng cho phép loại PETP nhiều lã 50% nhỏ chút vói Polyamit vã Polypropylen Polyetylen thi khoang 10 - 30% (lưu ý rủng giá trị chi áp dụng cho vãi có chức nảng lọc mà không chịu tác động co học) Một sỏ losíi phu gia dặc biệt dã dược phát trièn dê chơng lại q trinh hóa học nêu Tùy theo chức nãng bao vệ mà loại phụ gia cõ thê dirợc phân nhóm thành chât chơng oxy hóa chàt ớn định tia tứ ngoại Trong thực tê nãng chơng oxy hóa nhiệt cùa vài địa kỳ thuật dược quy định bơi số yếu tố độ bền chống oxy hóa nhiệt hán thân vật liệu polyme thành phân cũa phụ gia chống oxy hóa tác động xúc tác mỏi trưởng đến quã trinh oxy hóa nhiệt, ánh hường cua trinh sán xuất vai đến nủng chống oxy hỏa nhiệt dãi hạn nủng chống bị trôi theo dịng cháy cùa phụ gia chóng oxy hóa, B.3 THẢM VÀ RỌ ĐẢ Rọ bo dá nói chung có dạng hộp thùng chữa hình tham làm từ lưới thép hình lục giác (hoặc đơi hĩnh vuông) gia cường hãng ria thép nặng 191 sỏ trưởng hợp bủng vách lưới ngăn chia rọ thành khoang (xem Hình B.4) Các kết cẩu rọ đá đà gia công sỗ buộc dây với vào đủng vị tri đồ dây dã mo đá cuội thô dè tạo kct cấu tưởng chăn kêt cầu chỏng xơi Dường kính dây thép thịng thường năm khoáng * mm Các sợi thép thường dược mạ kẽm bọc PCV đẽ chóng ăn mịn hóa học bào mịn học Sợi thép bọc PVC thường sừ dụng mói trường biên điều kiện bị ô nhiễm Với rọ cỏ lưới thép bọc PVC loại đá bó rọ phái có dạng trơn cạnh nham tránh tượng cát đứt lủp lưới bão vệ Ỏ mắt lưới (b) Thâm dá Rcno Hinh B.4 Thàm đá rọ đá Độ bén kết câu rọ phụ thuộc vào lính chát hóa học cũa nước vả có mặt tác nhãn ân mịn mịi trường nước Khi nồng độ pH năm khoáng 12 * 192 tác động cùa lãn» lớp báo vệ mạ kên» nhó Thực tế đà cho thấy rọ đá mõi trường the có the tồn vói mức độ ăn mịn không đáng kể vỏng 15 năm Tuy nhiên, theo góc độ mơi trưởng thi việc ngân» ri đơi không the châp nhận dược Gân vữa cãc rọ dá (hám rọ dá có thê báo vệ dược lưới thép khỏi bị ăn mòn han ri, mức độ hiệu tùy thuộc vào loại vữa lượng vữa sứ dụng Rọ đá thực te có kích thước khác nhau, thõng thưởng có chiểu dải + m (trong tnròng hợp thám rọ dã m) chiều rộng khoáng I m (trong trưởng họp thám rọ đá lã m) vả chiều cao 0.3 + 1.0 m (trong (rường hợp thám rọ cỏ giá trị lớn nhắt 0.3 m) Kích thưởc mát lưới thép thông thường lã 50 + 100 Rọ đá có tính linh động vã thích ững tốt vói biến dạng nen lún xói mịn Rọ đá che tạo sản có thê dược thi công đột nước cách dề dàng Do chúng dược sư dụng cho rât nhiêu công trinh báo vệ bờ mỏ hàn kè báo vộ mặt dụn cát vách đá, báo vệ dường dản dây cáp ngầm, dậc biệt làm kết cấu bao vệ chống xói chân Rọ đá dạng thám có tính mem deo cao có nâng bièn đơi tót theo đáy giai đoạn ban đầu sau đà xuất hố xói Rọ dá có thê xẽp chơng so le đẽ tạo thành luờng chán mái kè bào vệ Dê tránh trôi cùa hạt vật liệu hạt rởi qua rọ công trinh sử dụng rọ đá cằn phái có tang lọc ngược bàng cốt liệu vái địa kỹ thuật Trong số ứng dụng thi kết cấu rọ đá yêu cầu phai có độ kin nước khói lượng dam bao đê chơng lại sư dây nơi Để dụt dặc tính thi viên dá có the dược gân vữa ma tít vữa keo xi mãng Ngồi ra, khơi lượng cua kct câu rọ dá chịu ảnh hướng boi tỷ trọng cùa viên đá lụa chọn dè bõ rọ Cùng có the chế tạo loại rọ có lưới làm hoàn toàn từ sợi tổng họp Dày loại lưới vật liệu Pơlypropylen cúng Cường độ cùa loại vật liệu nảy tương đương với thóp (khống 40 kN/m) Tuy nhiên, tính linh động cùa kết cấu rọ lưới sợi tổng họp lớn hon so VỚI rọ lưới thép nên quan hệ tính tốn ỏn định cho rọ loại cần phái điểu chinh dôi chút Chi tĩct có thè xem thêm nghiên cứu cua Oosthoek (200X) 193 TÀI LIỆU THAM KHAO Ahrens, J p„ Heimbaugh, M.S., Davidson, D.D 1986 Irregular wave overtopping of seawall/revetment configurations Roughans Point, Massachusetts USA Final report of experimental model investigation Coastal Engineering Research Centre, Department of the Army Mississippi Ahrens, J p., Heimbaugh, M s., 1988 Seawall Overtopping Model, Proceedings of the 2Ỉ" International Conference on Coastal Engineering, Malaga, Spain, ASCE, pp 795 806 Allsop N.W.H., Besley, p Madurini, L 1995 Overtopping performance of vertical and composite breakwaters, seawalls and low reflection alternatives Final MCS Project Workshop, Alderney, United Kingdom Aricns, 1993 Rclatic tussen Ontgrondmgcn en Stccnstabiliteit van de Toplaag On Dutch) M.Sc Thesis Delft University of Technology Ashida 1973 Initiation of Motion and Roughness of Flows in steep Channels, Papers l:\IIR Congress, Istanbul Battjes, J.A and Groenendijk, H.W., 2000 Wave height distributions on shallow foreshores Coastal Engineering, Aõịĩị, pp 161 - 182 Battjes, J.A and Janssen J.P.F.M., 1978 Energy loss and set-up due to breaking of random waves Proc Id'1' Im Conf Coastal Engineering, A.SCE, pp 466 - 480 Battjes, J.A and Janssen, T.T., 2008 Random wave breaking models: history and discussion In Proc Ĩ1"' lilt Conf Coastal Engineering, Hamburg Germany Battjes J.A Stive, M.J.F., 1985 Calibration and verification of a dissipation model for random breaking waves Journal ofGeophysical Research 9< » (C5) pp 9159 9167 10 Boutovski, A., 1998 Stabiliteit van gestortte steen MSc Thesis, Delft University of Technology 11 Breugcl, van RH ten Hove T.D., 1995 Stccnstabilitcit bij horizontale Vernauwingcn MSc Thesis, Delft University of Technology 12 CEM-US, 2002 Coastal Engineering Manual U.S Army Corps of Engineers Engineer Manual 1110 I 100, Washington D.C USA 13 194 Chiew, Y.M and Parker, G 1994 Incipient sediment motion on non-horizontal slopes Journal of Hydraulic Research, 32(5), pp 649 660 14 Chow, V.T., 1959 Open Channel Hydraulics McGraw Hill New York 15 CIRIA C683, 2007 The Rock Manual: (he use of rock in hydraulic engineering CIRIA, London 1268 pp 16 De Boer G 1998 Transport van Stenen van een granulaire Bodemverdediging MSc Thesis, Delft University of Technology 17 De Gunst M 1999 Stecnstabiliteit in cen turbulente Stroming achtcr een Afstap MSc Thesis, Delft University of Technology 18 Grauw, de A.A.F., 1983 Design Criteria for granular Filters Delft Hydraulics Publication, No.287 19 Delft Hydraulics, 1969 Begin van bcwcging van bodcmmatcriaal, Report S!59-1 20 Delft Hydraulics, 1970 Begin van Bcwcging, Report M 1048 21 Delft Hydraulics, 1985 Hydraulic design criteria for rockfill closure of tidal gaps, vertical closure Report Ml 741 22 Delft Hydraulics, 1986 Hydraulic design criteria for rockfill closure of tidal gaps, evaluation Report MI741 23 De Waal, J p Van der Meer J w 1992 Wave Run Up and Overtopping on Coastal Structures Proceedings of the 23rd International Conference on Coastal Engineering Venice Italy, ASCE pp 1758 24 1771 EN13383 2002 Armourstonc, (1) Specifications (2) Test methods Euronorm CEN 25 ENI3242 2008 Aggregates for unbound and hydraulically bound materials for use in civil engineering work and road construction Euronorm CEN 26 EurOtop, 2007 Wave Overtopping of Sea Defences and Related Structures: Assessment Manual, Environment Agency UK/Expertise Netwerk Waterkeren NUKuratorium fur Forschung im Kustenlngenieurswesen DE 27 Franco, L., De Gerloni, M., Van der Meer, J w., 1994 Wave Overtopping on Vertical and Composite Breakwaters, Proceedings of the 24th International Conference on Coastal Engineering, Kobe, Japan, ASCE, pp 1030 - 1045 28 Franco, c Franco, I 1999 Overtopping Formulas for Caisson Breakwaters with Nonbreaking 3D Waves, Journal of Waterway Port Coastal and Ocean Engineering Vol 125, No 2, pp 98 - 108 195 29 FUhiboter A Sparboon), u., Witte H.H 1989 Gro er Wellenkanal Hannover: Versuchsergebnisse Uber den Wellenauflauf auf glatten und rauhen Deichboschungen met dcr Neigung 1:6 Die Ku_te, Archive for Research and Technology on the Nonh Sea and Baltic Coast 30 Goda, Y 1988 On (he Methodology of Selecting Design Wave Height Proceedings of Ihe 21" International Conference on Coastal Engineering, ASCE pp 899 — 913 31 Goda Y., 2000.Random Seas and Design of Maritime Structures Advanced Series on Ocean Engineering, Vol 15 World Scientific 32 Goda Y and Kobunc K 1990 Distribution Function Fitting for Storm Wave Data Proceedings of the 22"'" International Conference on Coastal Engineering, ASCE, pp 18-31 33 Hasselmann, K-, T p Barnett, E Bouws, H Carlson, D E Cartwright, K Enke, J A Ewing II Gienapp D E Hassehnann p Kruseman A Meerburg p M uller D J Olbers K Richter, w Sell and II Walden 1973 Measurements of wind wave growth and swell decay during the Joint North Sea Wave Project (JONSWAP), Deutsch Hydrogr z., Suppi., A8, 12 95 pp 34 Hcbsgaard M., Sloth p„ Juhl J 1998 Wave overtopping of rubble mound breakwaters Proceedings of the 26'" International Conference on Coastal Engineering, Copenhagen, Denmark, ASCE, pp 2235 - 2248 35 Holthuijsen L II 2010 Waves in Oceanic and Coastal Waters Cambridge University Press, 405 pp 36 Izbash S.V 1935 Construction of Dams by dumping of Stone in running Water Moscow Leningrad 37 Izbash, s.v and K.Y Khaldre, 1970 Hydraulics of River Channel Closure RuIterworth Ixindon 38 Janssen, T.T., Battjes, J.A 2008 A note on wave energy dissipation over steep beaches Coastal Engineering, 54 pp 711 - 716 39 Laan G.J., 1981 De relatie tussen vorm en gewicht van breuksteen Rapport MAW R-Ổ/Ớ79 (Rijkswaterslaat - Dienst Weg-en Waterbouwkunde) 40 Lammers J.C., 1997 Shields in de Praktijk MSc Thesis, Delft University of Technology 41 196 I.c Méhaulé, B., 1969 An Introduction to Hydrodynamics and Water Waves Springer New York 42 Lê vân Thảo Bùi Thị Bích 2000 Đặc điểm bảo ảp thắp nhiệt đới ánh hưởng Việt Nam vả cõng tác phòng chống giam nhẹ thiệt hại Bão cáo UNDP VlE/97/002- DMU 43 Mendez, F.J., Losada, I.J., Losada, M.A., 1999 Hydrodynamics induced by wind waves 111 a vegetation field Journal of Geophysical Research, 104 (C8), pp 18383 18396 44 Nairn R.B , 1990 Prediction of cross shore sediment transport and beach profile evolution Doctoral thesis Dept Civil Eng Imperial College London 45 Nagai, K., Kono, s., Dao, X.Q 1998 Wave characteristics in the central coast of Vietnam in the South China Sea Coastal Engineering Journal, 40 (4), pp 347 - 366 46 Oosthock, J., 2008 The stability of synthetic gabions in wave action Msc Thesis, Delft University offethnology 47 Owen M.W 1980 Design of seawalls allowing for wave overtopping Report No EX 924 HR Wallingford United Kingdom 48 Paintai 1971 Concept of critical shear Stress in loose boudary open Channels Journal of Hydraulic Research, pp - 49 Pearson, J., Bruce, T., Allsop, w„ Kortcnhaus, A., Van der Meer, J.W., 2004 Effectiveness of recurve wave walls in reducing wave overtopping on seawalls and breakwaters, in: Proceedings International Conference on Coastal Engineering, Lisbon, Portugal ASCE, Paper No 319 50 Phillips O.M 1958 The equilibrium range in the spectrum of wind generated waves Journal ofFluid Mechanics, pp 426 - 434 51 Pierson, w J and Moskowitz L„ 1964 A proposed spectral form for fully developed wind seas based on the similarity theory of S.A Kitaigorodskii Journal of Geophysical Research, 69, pp 5181 - 5190 52 RWS 1987 The Closure of Tidal Basins Delft University Press 53 RWS, 1990 Waterbouw Bouwdienst Ri/kswalerstaal 54 Saville, T., 1955 Laboratory data on wave run-up and overtopping on shore structures, TM 64 Beach Erosion Board, US Army Corps of Engineers, USA 55 Simons, 1957 Theory and design of stable channels in alluvial channels, Colorado Stale University Report CER57IDB Rekenregels voor waleibouwkundig Onlwerpen 197 56 Schiittrumpf H 2001 Wellendberlaufstromung bei Seedeichen Experimentellc und Theoretische Untersuchungen, Ph D Thesis, Leichtwei Institute for Hydraulics Technical University of Braunschweig, Germany 57 Schiittrumpf, H , Oumeraci, H., 2005 Layer thickness and velocities of wave overtopping flow at scadikcs, Coastal Engineering, Elsevier, 52, pp 473 495 58 Soulsby R.L., 1997 Dynamics of Marine Sands Thomas Telford, London 59 Stansberg C.T., 1991 Extreme wave asymmetry in full scale and model scale experimental wave trains Proceedings of International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering (OMAE) 60 TAW, 2002 Technical report wave run up and wave overtopping at dikes, Technical Advisors' Committee on Flood Defence, The Netherlands 61 TAW, 2003 Leidraad Kunstwcrkcn, B2 Kerendc hoogte Technical Advisory Committee on w atcr Defences The Netherlands, (in Dutch) 62 Tuan, T.Q., 2013 Influence of low sea dike crownwalls on wave overtopping discharge Coastal Engineering http://dX doi org/10.1142/S0578563413500137 Journal, 55 (4) 63 Van der Meer, J.W., 1993 Conceptual design of rubble mound breakwaters, Report No 483, Delft Hydraulics, The Netherlands 64 Van der Meer, J w., 2006 Design, construction and calibration of wave overtopping simulator, Comcoast workpackage phase final repoit 68 pp 65 Van der Meer J.W., and de Waal J.P 1993 Water movement on slopes Influence of berm, roughness, shallow foreshore and oblique long- and short-crested wave attack, (in Dutch; original title: Waterhcwcging op taluds Invlocd van berm, ruwhcid, ondiep voorland cn schcvc langen kortkamnugc golfaanval) WL I Delft Hydraulics, Report on model investigation, H 1256 66 Van der Meer, J W„ Janssen, w 1995 Wave Run-Up and Wave Overtopping at Dikes Wave Forces on Inclined and Vertical Wall Structures, ed Kobayashi N & Demirbilek z ASCE New York USA ISBN 7844 0080 67 Van Gent M R A 2001 Wave runup on dikes with shallow foreshores J Waterw Port Coastal Ocean Eng., ASCE, 127, 5, pp 254 - 262 68 Van der Wai, M., 1990 Hcranalyse van Ml 155 ondcrzocksrcsultatcn, Delft Hydraulics report Ọ902 69 Van Os p 1998 Hydraulische Belasling op een geometrisch open Filterconstniclie Msc Thesis, Delft University of Technology 198 70 Van Rijn L.G 1984 Sediment Transport Journal of Hydraulic Engineering, (110) 10 1431-1456(110) 11 1631-1641 (110) 12 pp 1733-1754 71 Van Rijn L.C., 1993 Principles of sediment transport in rivers, estuaries and coastal seas Aqua Publications, Amsterdam, the Netherlands 72 Vcrhaeghe H„ van der Meer, J w., Steendain, G J., Beslcy, p., Franco, L & van Genl M R A., 2003 Wave overtopping database as the starling point lor a neural network prediction method ASCE, Proc Coastal Structures 2003, Portland Oregon, pp 418- 430 73 Wang, X K Fontijn, H.L 1993 Experimental study of the hydrodynamic Forces on a bed Element in an open Channel Flow with a backward-facing Step Journal of Fluids and Structures, 7, pp 229-318 74 Wcggel J.R., 1976 Wave overtopping equation Proceedings of the I5‘h International Conference on Coastal Engineering, Honolulu USA ASCE pp 2737 - 755 75 WOnnan A 1989 Riprap protection without filter layers Journal of Hydraulic Engineering, IAHR, 115(12) 76 Zuurveld, J., 199X Hoofdstrommg contra Menglaag (De Invlocd van een Menglaag op het Begin van Bewcgen van Bodemmaleriaal) M.Sc Thesis, Delft University of Technology 199 GIAO TRINH CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỊ TẬPI NHÁ XT BÁN BÁCH KHOA HÁ NỘI Ngõ 17 Tạ Quang Bini - Hai Bà Trang - Hà Nội ĐT: 04 38684569; Fax: 04 38684570 http://nxbbk.hust.edu.vn Chịu trách nhiệm xuất han: Giám đốc - Tồng hiên tập: TS PHỪNG LAN HƯƠNG Hiên tập: DỞ THANH THỦY Sứa hàn in: NGƯYẺN THI THƯ Trình bày bìa: BỮI THỊ LAN In 300 khổ (19 X 27) em Công ty TNIIII in Khuyến học, số 9/64, ngõ 35, Cát Linh Đống Đa Hả Nội Số xuất bán: 1071 - 20I6/CXB1PH/01 SỐ QĐXB: 31/QĐ ĐHBK 18/BKHN ISBN: 978 604 93 8869 B KHN ngày I3/04/2016 In xong vả nộp lưu chiêu tháng năm 2016