tóm tắt: Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển

Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐỖ MINH ĐẠT NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA KẾT CẤU ĐÊ DẠNG BẢN NGHIÊNG TRÊN NỀN CỌC TRONG CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN Ngành Mã số : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH ĐẶC BIỆT : 9580206 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2023 Cơng trình bảo vệ Trường Đại học Giao thông vận tải Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Nguyễn Viết Thanh Người hướng dẫn khoa học 2: PGS TS Phùng Đăng Hiếu Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại: Trường Đại học Giao thông vận tải vào ngày tháng năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia; - Thư viện Trường Đại học Giao thông vận tải MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nghiên cứu phát triển loại khác kết cấu đê chắn sóng ngày khuyến khích để tối ưu hóa việc sử dụng vật liệu, cung cấp giải pháp thân thiện với môi trường sinh thái để giải cho vấn đề kỹ thuật bờ biển Việc nghiên cứu lựa chọn loại hình kết cấu cơng trình có độ bền cao, hiệu kinh tế khai thác cần thiết Đặc biệt cơng trình bảo vệ bờ biển Đê dạng nghiêng cọc có cấu tạo đơn giản, có ưu điểm cho phép dịng chảy lưu thơng tốt phía dẫn đến làm cản trở trao đổi nước mơi trường, chi phí vật liệu giảm thường hiệu xây dựng cho khu vực có đất yếu, cơng nghệ thi cơng khơng q phức tạp Loại hình kết cấu tiềm cho việc xây dựng công trình bảo vệ bờ biển hải đảo nước ta Đề tài hướng tới việc nghiên cứu thực nghiệm mơ hình vật lý máng sóng tương tác sóng kết cấu đê nghiêng Đây hướng nghiên cứu có ý nghĩa khoa học nhằm xác định thông số mặt cắt ngang đê nghiêng làm rõ đặc trưng thủy động lực sóng tương tác với đê Kết nghiên cứu sở tin cậy để áp dụng kết cấu đê nghiêng xây dựng cơng trình bảo vệ cảng cơng trình bảo vệ bờ biển nước ta Mục đích nghiên cứu Để ứng dụng loại kết cấu đê nghiêng có vấu kết hợp khuyết lõm giảm sóng cọc cần tiến hành nghiên cứu tương tác sóng đê để từ làm rõ đặc trưng thủy động lực sóng tác động lên mái nghiêng đê Trên sở nghiên cứu này, tiến hành đề xuất dạng kết cấu đê nghiêng cọc xây dựng cơng trình bảo vệ ổn định bờ biển, bể cảng Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài tương tác sóng kết cấu đê chắn sóng dạng nghiêng cọc cơng trình bảo vệ bờ biển điều kiện chế độ sóng thí nghiệm lựa chọn phù hợp với điều kiện nước ta 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu tương tác sóng kết cấu đê nghiêng mơ hình vật lý máng sóng Không nghiên cứu đến độ bền kết cấu, ảnh hưởng cọc đến nghiêng Ý nghĩa khoa học thực tiễn 4.1 Ý nghĩa khoa học Đề tài luận án hướng tới nghiên cứu dạng kết cấu đê nghiêng cọc tạo nghiêng có bố trí vấu kết hợp với khuyết lõm tiêu giảm sóng có ý nghĩa khoa học quan trọng góp phần làm sáng tỏ đặc trưng truyền sóng, phản xạ sóng, phân tán lượng sóng đê nghiêng 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Luận án cải tiến dạng đê nghiêng cọc truyền thống cách bố trí thêm vấu khuyết lõm để tiêu tán lượng sóng Đây giải pháp kết cấu có mặt cắt ngang kinh tế, kết cấu cơng trình ảnh hưởng tới môi trường Điểm Luận án - Đã khảo cứu ảnh hưởng số tham số đầu vào mực nước; mái dốc nghiêng; chu kỳ sóng độ dốc sóng tới thay đổi đặc trưng trưng thủy động lực gồm truyền sóng, phản xạ sóng tiêu tán lượng sóng sóng tương tác với kết cấu đê nghiêng cọc có vấu kết hợp khuyết lõm tiêu giảm sóng Đã xây dựng số mối quan hệ độ dốc sóng với sóng truyền, sóng phản xạ, tiêu tán lượng sóng - Đã đề xuất khả ứng dụng kết cấu đê nghiêng cọc có vấu kết hợp khuyết lõm tiêu giảm sóng xây dựng cơng trình bảo vệ bờ biển nước ta Đã đề xuất đặc trưng kỹ thuật kết cấu cơng trình bảo vệ bờ biển xã Cảnh Dương, huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình Bố cục luận án Ngồi phần mở đầu, phần kết luận kiến nghị, luận án có bố cục chương gồm: Chương tổng quan nghiên cứu nước liên quan tới đê ngăn cát giảm sóng đê dạng nghiêng cọc Chương luận án tập trung nghiên cứu xây dựng mơ hình vật lý thơng qua số tương tự mơ hình, thảo luận phương pháp đo đạc sóng phản xạ, phân tích sở lựa chọn sóng thí nghiệm từ làm sở xây dựng kịch nghiên cứu Chương luận án thảo luận chi tiết đặc trưng truyền sóng, phản xạ sóng, tiêu tán lượng sóng đê nghiêng Ngoài ra, luận án thảo luận phân bố áp lực sóng bề mặt nghiêng phân bố vận tốc cực đại sóng gây khoảng hở đê đáy tương tác với đê Chương luận án ứng dụng kết nghiên cứu chương để đề xuất dạng kết cấu đê nghiêng cọc dùng bảo vệ bờ biển Đã thiết kế cho cơng trình ổn định bảo vệ bờ biển xã Cảnh Dương, huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU KẾT CẤU VÀ MỐI TƯƠNG TÁC GIỮA SĨNG VỚI CƠNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SĨNG CHƯƠNG 1.1 Tổng quan nghiên cứu kết cấu đê chắn sóng Việc nghiên cứu cập nhật, ứng dụng cơng nghệ cơng trình bảo vệ bờ biển vào điều kiện thực tế Việt Nam yêu cầu cấp bách có ý nghĩa thực tiễn cao Giải pháp cơng trình ngăn cát, giảm sóng thường dùng cơng trình bảo vệ bờ biển bao gồm (Hình 1.1): Rừng ngập mặn; Ni bãi nhân tạo; Hệ thống mỏ hàn; Hệ thống tường giảm sóng gần bờ (ngầm ngập); Kết hợp nhiều giải pháp Hình 1.1: Các loại dạng bố trí tuyến đê ngăn cát giảm chắn sóng cơng trình bảo vệ bờ 1.1.1 Kết cấu cơng trình bảo vệ bờ biển Phân loại theo kết cấu cơng trình bảo vệ bờ biển có loại đây: a a Kết cấu dạng mái nghiêng b b) Kết cấu dạng tường đứng c c Kết cấu đê chắn sóng dạng bán nguyệt d Đê giảm sóng tường cọc ly tâm e Đê giảm sóng cấu kiện Busadco f Đê giảm sóng cấu kiện rỗng chữ A chóp cụt Các dạng kết cấu cơng trình bảo vệ bờ biển xây dựng nước ta phong phú có hiệu ban đầu khả quan hầu hết chưa trải qua điều kiện thời tiết khắc nghiệt nên chưa thực đánh giá hiệu lâu dài Mặt khác với điều kiện địa chất yếu giải pháp trọng lực xuất lún không đều, nghiêng lệch làm cho kết cấu bị nứt vỡ dẫn tới khó chống chọi với mơi trường biển Qua cho thấy chưa có nghiên cứu kết cấu đê chắn sóng dạng nghiêng cọc Do kết cấu nghiên đặt cọc nên phạm vi ứng dụng rộng rãi cho khu vực có địa chất đất yếu vùng ven biển nước ta Đây hướng nghiên cứu đề tài có tính thực tiễn cao 1.2 Tổng quan nghiên cứu liên quan đến hướng nghiên cứu đề tài luận án 1.2.1 Tổng quan cơng trình nghiên cứu giới Luận án tổng kết 13 nghiên cứu giới tương tác sóng kết cấu đê nghiêng kết tổng hợp sau: (i) Phương pháp nghiên cứu: Các tác giả sử dụng 02 phương pháp nghiên cứu phương pháp mơ hình số mơ hình vật lý; (ii) Điều kiện nghiên cứu - Các nghiên cứu khác thưc nghiên cứu đơn lẻ tổ hợp sóng thí nghiệm mà chưa có nghiên cứu ứng dụng sóng thực tế, nghiên cứu chưa ứng dụng vào thực tế để xây dựng cơng trình Đây điều đáng tiếc thực tế kết cấu đê nghiêng có nhiều ưu điểm mặt cắt ngang kinh tế, thi công đơn giản, hiệu giảm sóng tốt - Cấu tạo nghiêng: Các tác giả nghiên cứu điều kiện thí nghiệm với nghiêng có góc nghiêng từ 0-90 độ theo phương thuận ngược hướng sóng tới Kết thí nghiệm số tác giả nghiêng có góc nghiêng từ 45-60 độ so với phương thẳng đứng có khả giảm sóng tốt - Hầu hết nghiên cứu với nghiêng có bệ mặt phẳng, trơn Chỉ có nghiên cứu tác giả Shirlal (2013) nghiên cứu với bề mặt nghiêng có vấu tiêu giảm sóng bố trí song song xen kẽ (iii) Ứng dụng thực tế: Qua tổng quan nghiên cứu giới cho thấy, kết cấu đê nghiêng (bản trơn-phẳng) ứng dụng thực tế Nhật Bản Kimisu, Chiba, Fujimori, Vịnh Suruga, Nhật Bản 1.2.2 Tổng quan nghiên cứu tương tác sóng cơng trình nước Ở nước ta, chưa có nghiên cứu đê nghiêng cọc Luận án tổng quan nghiên cứu tương tác sóng kết cấu đê chắn sóng nước ta bao gồm: a) Các nghiên cứu liên quan đến đê mái nghiêng Các nghiên cứu đê mái nghiêng khối Rakuna IV ứng dụng cho đê chắn sóng Nghi Sơn thực Thiều Quang Tuấn cộng (2014) [43], Lê Thị Hương Giang (2016) vàNguyễn Quang Lương (2020) [7] b) Nhóm nghiên cứu sử dụng máng sóng số Theo hướng nghiên cứu máng sóng số nước ta có mơ hình gồm mơ hình xác định mức độ giảm sóng qua rừng ngập mặn Nghĩa cộng (2010) [1], mơ hình 2D sở VOF (thể tích chất lỏng) để mơ sóng tràn qua kết cấu đê có độ xốp, kết mơ cho thấy phù hợp tốt với số liệu thí nghiệm Hieu cộng (2012) [44] Hieu P.D., cộng nghiên cứu tương tác gió sóng đê biển có mái dốc m=4 sử dụng máng sóng số Kết máng sóng số so sánh với số liệu thí nghiệm trường hợp sóng tràn khơng có ảnh hưởng gió [45] Nguyễn Văn Lập (2019) ứng dụng mơ hình máng sóng số mơ hình máng sóng vật lý nghiên cứu tương tác sóng kè biển nhằm xác định vận tốc dịng chảy sóng chân kè nơng thiết kế chân kè đá đổ [8] c) Nhóm nghiên cứu đê bán nguyệt (đê trụ rỗng) dạng 1/4 đường tròn Với dạng kết cấu này, nghiên cứu điển hình cấu cấu đê bán nguyệt cơng trình chỉnh trị cửa sơng Nguyễn Viết Thanh (2014) [2, 3, 9] Nguyễn Viết Thanh cộng năm 2017 [10, 11] Đối với dạng kết cấu đê trụ rỗng có nghiên cứu sóng tràn Trần Văn Thái Phan Đình Tuấn (2019) [12], Lê Thanh Chương cộng [13] Phan Đình Tuấn (2021) [14], kết cấu ứng dụng Đồng sông Cửu Long Nha Trang Tuy nhiên chưa trả qua thời tiết khắc nghiệt nên chưa có đánh giá hiệu dạng kết cấu d) Nhóm nghiên cứu đê ngầm Luận án tiến sĩ Nguyễn Viết Tiến (2015) nghiên cứu hiệu giảm sóng đê ngầm kết cấu đê mái [15] e) Nghiên cứu kết cấu đê khác Nguyễn Văn Thìn (2014) [16] Nguyễn Văn Dũng (2017) [17] tương ứng thí nghiệm mơ hình vật lý máng sóng để nghiên cứu sóng tràn áp lực sóng tác dụng lên kết cấu tường đỉnh đê kè biển Về nghiên cứu giải pháp chỉnh trị cửa sông ven biển, Trương Văn Bốn [18] Nguyễn Thanh Hùng [19] nghiên cứu hiệu ngăn cát giảm sóng giải pháp bảo vệ bờ biển cơng trình chỉnh trị cửa Lở-Cửa Đại, Quảng Ngãi cửa Nhật Lệ, Quảng Bình Vũ Minh Tuấn cộng (2022) nghiên cứu tương tác sóng kết cấu đê dạng hình hộp đê dạng hình hộp kết hợp với đê bán nguyệt đỉnh hộp [20] e Nhận xét kết nghiên cứu nước: - Các nghiên cứu nước ta chủ yếu tập trung vào tương tác sóng kết cấu đê-kè biển dạng mái nghiêng, trụ rỗng, khối rỗng chữ A, tường đứng dạng rỗng, hàng cọc kết hợp lõi đá đổ, - Chưa có nghiên cứu thực theo hướng nghiên cứu luận án Do đó, hướng nghiên cứu tương tác sóng đê nghiêng cọc hướng mẻ làm rõ đặc trưng thủy động lực kết cấu làm sở cho việc ứng dụng loại kết cấu thực tiễn nước ta 1.3 Tổng quan phương pháp nghiên cứu tương tác sóng kết cấu đê Các nghiên cứu tổng quan nước cho thấy, để nghiên cứu tương tác sóng kết cấu đê chủ yếu sử dụng phương pháp chủ đạo phương pháp mơ hình tốn mơ hình vật lý Mơ hình tốn sử dụng nhiều nghiên cứu tốn 1D, 2D cịn mơ hình vật lý sử dụng nhiều toán 3D Việc sử dụng mơ hình tốn hay vật lý cịn phụ thuộc vào tầm quan trọng cơng trình giai đoạn nghiên cứu, phụ thuộc vào điều kinh tế kỹ thuật Mơ hình vật lý lịng cứng dùng để cung cấp số liệu điều chỉnh cho mơ hình tốn trường lưu tốc tương đối xác để tính tốn đặc trưng xói lở bồi tụ để trình mơ hình lịng động khó khăn chi phí cao 1.4 Những vấn đề tồn luận án cần giải Luận án tập trung nghiên cứu hướng đây: - Nghiên cứu đặc trưng thủy động lực sóng tương tác với đê nghiêng cọc có vấu kết hợp khuyết lõm tiêu giảm sóng - Giải pháp bảo vệ, ổn định bờ biển kết cấu đê nghiêng cọc 1.5 Mục tiêu nội dung đề tài nghiên cứu 1.5.1 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu đặc trưng thủy động lực sóng tương tác với đê nghiêng cọc đề xuất dạng kết cấu đê nghiêng cọc xây dựng cơng trình ổn định bảo vệ bờ biển bể cảng Các mục tiêu cụ thể: - Đánh giá đặc trưng cấu tạo đê nghiêng cọc nghiên cứu ngồi nước - Xây dựng mơ hình, lựa chọn thơng số sóng thí nghiệm đề xuất kịch thí nghiệm - Làm rõ đặc trưng thủy động lực sóng tương tác với mái nghiêng đê - Đề xuất giải pháp có tính định hướng xây dựng cơng trình ổn định bảo vệ bờ biển bể cảng 1.5.2 Nội dung nghiên cứu - Tổng quan nghiên cứu nước liên quan tới đê chắn sóng đê chắn sóng dạng nghiêng cọc - Cơ sở khoa học nghiên cứu sở khoa học tương tác sóng đê nghiêng cọc mơ hình vật lý - Xây dựng, hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình vật lý - Nghiên cứu đặc trưng truyền sóng, phản xạ sóng, tiêu tán lượng sóng sóng tương tác với đê nghiêng - Đặc trưng phân bố vận tốc cực đại sóng gây khoảng hở đê đáy tương tác với đê - Đề xuất dạng kết cấu đê nghiêng cọc dùng bảo vệ bể cảng, cơng trình ổn định bảo vệ bờ biển 1.5.3 Dự kiến kết mang lại - Kết cấu đê nghiêng có vấu kết hợp với khuyết lõm tiêu giảm sóng loại kết cấu có mặt cắt ngang đơn giản, tiết kiệm vật liệu, ứng dụng loại đất, thi cơng đóng cọc nghiêng lắp ghép có tiến độ nhanh Với ưu điểm nêu cần nghiên cứu để làm rõ sở khoa học sóng tương tác với đê từ đề xuất loại kết cấu phù hợp với điều kiện ven biển nước ta - Kết nghiên cứu tài liệu tham khảo hữu ích dạng kết cấu mẻ nước ta để nhà nghiên cứu, đơn vị tư vấn nhà quản lý có thêm phương án kết cấu để làm sở so sánh với phương án kết cấu truyền thống 1.6 Phương pháp nghiên cứu Tuỳ theo nội dung đề tài mà sử dụng phương pháp sau: - Phương pháp thu thập thông tin: Tổng hợp tài liệu, đánh giá tổng quan nghiên cứu tương tác sóng kết cấu đê nghiêng, kỹ thuật khai thác thông tin từ internet để cập nhật thông tin liên quan đến đề tài - Phương pháp học tập, tổng kết kinh nghiệm tiếp thu kết khoa học công nghệ tiên tiến từ kết nghiên cứu trước có liên quan đến đề tài - Trên sở số thiết kế mẫu giải pháp kết cấu đê nghiêng, tiến hành nghiên cứu cải tiến để nâng cao khả giảm sóng kết cấu, tiết kiệm nguyên vật liệu, bảo đảm khả làm việc ổn định tác dụng sóng thiết kế Ứng dụng phương pháp mơ hình vật lý máng sóng để thực nghiên cứu tương tác sóng kết cấu đê nghiêng cọc 1.7 Kết luận chương - Nghiên cứu cải tiến dạng kết cấu đê có độ bền cao, mang lại hiệu kinh tế lớn khai thác cơng trình ven biển bảo vệ bờ biển đề tài thu hút nhiều nhà khoa học giới - Đối với giải pháp kết cấu đê chắn giảm sóng xây dựng nước ta có hiệu định, nhiên chưa thử thách với điều kiện thời thiết khắc nghiệt nên chưa có sở đánh giá tuổi thọ loại kết cấu Đối với khu vực đất yếu việc sử dụng kết cấu trọng lực gây độ lún lớn khó đảm bảo tính ổn định lâu dài cơng trình - Các nghiên cứu tương tác sóng kết cấu đê chủ yếu thực theo phương pháp mơ hình tốn mơ hình vật lý Mơ hình tốn dùng để cung cấp điều kiện biên cho mơ hình vật lý để giảm bớt thí nghiệm khơng cần thiết đồng nghĩa với giảm bớt chi phí đầu tư - Các nghiên cứu tương tác sóng đê nghiêng cọc chủ yếu sử dụng mơ hình vật lý, kết nghiên cứu mô tả đặc trưng thủy động lực gồm tượng truyền sóng, phản xạ sóng phân tán lượng sóng Một số nghiên cứu phân bố lưu tốc chân đê chưa có nghiêng cứu phân bố áp lực sóng tác dụng lên đê nghiêng CHƯƠNG 2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC GIỮA SÓNG VÀ ĐÊ BẢN NGHIÊNG TRÊN NỀN CỌC Cơ sở nghiên cứu tương tác sóng kết cấu đê nghiêng Để bảo đảm mơ hình vật lý làm việc ngun hình ngồi thực tế, mơ hình chế tạo cần thỏa mãn yêu cầu tương tự thảo luận 2.1.1 Cơ sở lý thuyết tương tự Cơ sở lý thuyết mơ hình xác lập sở lý thuyết tương tự, điều kiện tương tự mà lý thuyết tương tự quy định thỏa mãn mơ hình (M) ngun hình (N) tương tự vào kết từ mơ hình mà suy đốn kết tương ứng ngun hình Để mơ hình tương tự với ngun hình cách hồn tồn cần phải đầy đủ điều kiện tương tự, bao gồm: tương tự hình học, tương tự động học, tương tự động lực học, tương tự trạng thái dịng chảy, tương tự chuyển động sóng, tương tự phản xạ sóng, tương tự sóng vỡ [21, 22, 47] 2.2 Xây dựng, hiệu chỉnh kiểm định mơ hình vật lý 2.2.1 Lựa chọn tỷ lệ mơ hình Trên sở thiết bị sẵn có nước ta, số liệu sóng thực tế ven biển nước ta yêu cầu tương tự, luận án lựa chọn mơ hình vật lý thái với tỷ lệ 1:15 2.2.2 Chế tạo mẫu đê nghiêng Vật liệu mẫu đê: sử dụng kính hữu có độ nhám tương đương 0,0097÷0,012 Kích thước Đê nghiêng ngun hình: 30m x 10m x 0,75m Tỷ lệ: 1:15, mơ hình đê nghiêng có kích thước 2m x 0,67m x 0,05m (Hình 2.1 2.2) Mơ hình nghiêng có bố trí vấu hình chóp cụt có đáy x 5cm, đáy x cm, chiều cao 5,0 cm khuyết lõm có chiều dài 5,0cm, chiều rộng 3,0cm, độ sâu đáy bé 0,5 cm, độ sâu đáy lớn 1,0 cm Hình 2.1: Chế tạo đê nghiêng Hình 2.2: Mặt cắt ngang đê nghiêng hoàn thiện 2.2.3 Thiết bị đo đạc bố trí vị trí đo đạc số liệu mơ hình thí nghiệm 2.2.3.1 Máng sóng Các nghiên cứu thực máng sóng có chiều dài 37m, rộng 2m, sâu 1,5m Phịng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia động lực học sông biển, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam 2.2.3.2 Máy tạo sóng Máy tạo sóng tạo sóng đều, sóng ngẫu nhiên theo dạng phổ Jonwap, Jonwap Par, Moskowitz, Moskowitz Par Sin độ sâu nước tối đa trước máy tạo sóng 1.4m Chiều cao sóng lớn tạo máng Hmax=0.4m chu kỳ từ Tp = 0.5s ÷ 5.0s 2.2.3.3 Đầu đo sóng: Đầu đo sóng loại 202 Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) sản xuất 15 - Với mái dốc, thay đổi chiều cao sóng hệ số phản xạ sóng thay đổi khơng đáng kể Điều cho thấy vấu khuyết lõm làm cho sóng phản xạ tiêu hao lượng đáng kể sóng tương tác với đê nghiêng Hình 3.13: Quan hệ Kr chiều cao sóng với mái dốc khác ứng với mực nước MN1 Hình 3.14: Quan hệ Kr chiều cao sóng với mái dốc khác ứng với mực nước MN2 Hình 3.15: Quan hệ Kr chiều cao sóng với mái dốc khác ứng với mực nước MN3 3.2.3 Ảnh hưởng mái dốc nghiêng đến phản xạ sóng Ảnh hưởng mái dốc nghiêng đến phản xạ sóng hình 3.16-3.18 cho thấy: - Với mái dốc m=1: Mực nước MN1 có hệ số phản xạ bé nhất, Mực nước MN3 có hệ số phản xạ lớn sóng tác dụng lên đê phần tràn qua đỉnh nên phản xạ bé - Với mái dốc m=1.33, MN1 ban đầu phản xạ có xu hướng tăng, sau lại giảm tăng chiều cao sóng, MN2 hệ số phản xạ tăng theo chiều cao sóng sau Kr lại giảm MN3 hệ số phản xạ bé nhất, sóng hầu hết phân tán bề mặt đê nên phản xạ bé - Với mái dốc m=1.5, MN1 có hệ số phản xạ giảm nhẹ tăng chiều cao sóng Với mái dốc thoải, sóng vỡ mái nên hệ số phản xạ giảm Hình 3.16: Quan hệ Kr chiều cao sóng ứng với mực nước khác mái dốc nghiêng m=1 Hình 3.17: Quan hệ Kr chiều cao sóng ứng với mực nước khác mái dốc nghiêng m=1,33 Hình 3.18: Quan hệ Kr chiều cao sóng ứng với mực nước khác mái dốc nghiêng m=1,5 ii 3.2.4 Ảnh hưởng chu kỳ sóng đến phản xạ sóng Kết Hình 3.19 cho thấy hệ số phản xạ thay đổi đáng kể chu kỳ sóng 1,2 giây, ổn định với chu kỳ 1,4 giây lại thay đổi lớn với chu kỳ 2,2 giây Như 16 cho thấy với sóng có chu kỳ trung bình hệ số phản xạ biến đổi sóng có chu kỳ ngắn chu kỳ dài Hình 3.19: Quan hệ Kr với chu kỳ sóng Hs = 0,14m 3.2.5 Ảnh hưởng độ dốc sóng đến phản xạ sóng 3.2.5.1 Tương quan độ dốc sóng hệ số phản xạ sóng mái dốc m=1 Kết tính tốn hồi quy Curve fitting MatLab thuật toán khoảng tin cậy (Trustregion algorithm) đưa dạng phương trình hồi quy: 𝐾 = 0,0023 × − 0,0411 × + 0,5013 (3-4) Với thông số đánh giá độ tin cậy gồm SSE = 0,0336, RMSE = 0,0529 R2 = 0,304 cho thấy phương trình (3-4) có độ tin cậy chấp nhận 3.2.5.2 Tương quan độ dốc sóng hệ số phản xạ sóng mái dốc m=1,33 Kết tính tốn hồi quy dựa Curve fitting MatLab thuật toán khoảng tin cậy đưa dạng phương trình hồi quy sau: 𝐾 = 0,0022 × − 0,0376 × + 0,6983 (3-5) Với thông số đánh giá độ tin cậy gồm SSE = 0,0161, RMSE = 0,0366 R2 = 0,4959 cho thấy phương trình (3-5) có độ tin cậy chấp nhận 17 Hình 3.21: Tương quan Kr độ dốc sóng H/gT2 với mái dốc m=1 Hình 3.22: Tương quan Kr độ dốc sóng H/gT2 với mái dốc m=1,33 3.2.5.3 m=1,5 Tương quan độ dốc sóng hệ số phản xạ sóng mái dốc nghiêng Kết tính tốn hồi quy Curve fitting MatLab thuật toán khoảng tin cậy (Trustregion algorithm) đưa dạng phương trình hồi quy: 𝐾 = 0,0027 × + 0,0563 × + 0,2092 (3-6) Với thông số đánh giá độ tin cậy gồm SSE = 0,019, RMSE = 0,0398 R = 0,4547 cho thấy phương trình (3-6) có độ tin cậy chấp nhận Kết luận án cho thấy phương trình hồi quy (3-4), (3-5) (3-6) có độ tin cậy tốt so với nghiên cứu của Shil cộng [52] 18 Hình 3.23: Tương quan Kr độ dốc sóng H/gT2 với mái dốc m=1,5 3.3 Đặc trưng tiêu tán lượng sóng 3.3.1 Ảnh hưởng mực nước đến tiêu tán lượng sóng Kết thể hình 3.24 đến 3.26 cho thấy đặc điểm sau: - Với mực nước ngang đỉnh đê MN1, mái dốc m=1,0 có khả tiêu tán sóng tốt - Với mực nước thấp đỉnh đê đỉnh đê MN2 MN3, mái dốc m=1,5 có khả tiêu tán sóng tốt Hình 3.24: Quan hệ KL Hs ứng với MN1 Hình 3.25: Quan hệ KL Hs ứng với mực nước MN2 Hình 3.26: Quan hệ KL Hs ứng với MN3 3.3.2 Ảnh hưởng mái dốc nghiêng đến tiêu tán lượng sóng Quan hệ hệ số tiêu tán lượng sóng với chiều cao sóng ứng với mái dốc m=1, m=1,33 m=1,5 thể hình 3.27 đến 3.29 cho kết tóm tắt sau: - Với mái dốc nghiêng thoải, khả tiêu tán lượng sóng tốt Điều hiển nhiên mái thoải nên độ sâu chân đê giảm dễ phát sinh sóng vỡ sóng leo mái nghiêng - Với mực nước ngang đỉnh đê MN1, hệ số tiêu tán lượng sóng nhỏ có xu tăng sau lại giảm Điều giải thích tăng chiều cao sóng 19 lớn sóng có khả tràn qua đỉnh đê cao mức độ tiêu tán lượng sóng giảm Hình 3.27: Quan hệ KL Hs ứng với m=1 Hình 3.28: Quan hệ KL Hs ứng với m=1,33 Hình 3.29: Quan hệ KL Hs ứng với m=1,5 - Với mực nước thấp đỉnh đê MN2, hệ số tiêu tán lượng sóng khơng có biến thiên lớn điều vấu khuyết lõm tiêu tán lượng sóng đồng - Càng giảm mực nước (ứng với MN3), hệ số tiêu tán lượng sóng có xu hướng tăng kết việc sóng hầu hết bị chắn lại đê nghiêng nên mức độ tiêu tán sóng tăng lên.- Khi mực nước giảm khả tiêu tán lượng sóng tăng lên - Khi chiều cao sóng bé khả sóng vỡ mái đê lớn nên tượng tiêu tán lượng sóng ổn định, tăng chiều cao sóng KL giảm sóng tràn qua đỉnh đê lớn, dẫn đến giảm khả tiêu tán lượng sóng 3.3.3 Ảnh hưởng chu kỳ sóng đến tiêu tán lượng sóng - Với trường hợp mực nước thấp đỉnh đê MN2 MN3, hệ số KL có biến thiên khơng lớn Đặc biệt với mái dốc thoải KL có xu ổn định - Các kết cho thấy, hệ số KL phụ thuộc lớn vào mực nước mà phụ thuộc chiều cao sóng chu kỳ sóng 3.3.4 Ảnh hưởng độ dốc sóng đến tiêu tán lượng sóng 3.3.4.1 Tương quan độ dốc sóng hệ số tiêu tán lượng sóng mái dốc m=1 Kết tính tốn hồi quy Curve fitting MatLab thuật toán khoảng tin cậy đưa dạng phương trình hồi quy sau: 𝐾 = −0,0244 × + 0,0275 × + 0,2588 (3-7) Với thông số đánh giá độ tin cậy gồm SSE = 0,1247, RMSE = 0,109 R2 = 0,091 Hình 3.30 cho thấy phương trình (3-7) có độ tin cậy thấp 3.3.4.2 Tương quan độ dốc sóng hệ số tiêu tán lượng sóng m=1,33 Với m=1,33 kết tính tốn hồi quy Curve fitting MatLab thuật toán khoảng tin cậy đưa dạng phương trình hồi quy sau: 𝐾 = −0,0466 × − 0,0117 × + 0,3217 (3-8) 20 Các thông số đánh giá độ tin cậy gồm SSE = 0,2232, RMSE = 0,1364 R2 = 0,1819 Hình 3.31 phương trình (3-8) cho thấy kết tốt so với trường hợp m = 1, nhiên nhỏ nên có độ tin cậy thấp Điều giải thích bề mặt đê nghiêng có bố trí vấu kết hợp khuyết lõm tiêu giảm sóng nên sóng tương tác với đê tính phi tuyến lớn khó đưa quy luật chung Hình 3.30: Quan hệ KL độ dốc sóng với mái dốc m=1 Hình 3.31: Quan hệ KL độ dốc sóng với mái dốc m=1,33 3.3.4.3 Tương quan độ dốc sóng hệ số tiêu tán lượng sóng mái dốc nghiêng m=1,5 Với m=1,5 kết tính tốn hồi quy Curve fitting MatLab thuật toán khoảng tin cậy đưa dạng phương trình hồi quy sau: 21 𝐾 = −0,0007 × + 0,0285 × + 0,0891 (3-9) Các thông số đánh giá độ tin cậy gồm SSE = 0,1046, RMSE = 0,0933 R2 = 5694 cho thấy phương trình (3-9) có độ tin cậy tốt Như thấy với mái dốc thoải tính quan hệ KL độ dốc sóng rõ ràng Hình 3.32: Quan hệ KL độ dốc sóng với mái dốc m=1,5 3.4 Phân bố áp lực sóng nghiêng 3.4.1 Đặt vấn đề Để có sở xác định áp lực sóng tác dụng lên mái nghiêng đê, đề tài luận án xác định giá trị áp lực P cho đầu đo sóng thí nghiệm so sánh với lý thuyết 3.4.2 Phân bố áp lực sóng đê nghiêng cọc Hình 3.33 thể kết đo đạc tính tốn áp lực sóng theo lý thuyết từ Phụ lục F - TCVN 9901:2014 TCVN 12261:2018, rút số nhận xét đây: - Phân bố áp lực sóng tác dụng lên đê nghiêng (m=1,33 m=1,5) có xu tương tự áp lực sóng phân bố kè mái nghiêng Đặc điểm khác biệt áp lực lớn lớn so với kết thí nghiệm xuống sâu phân bố áp lực sóng đo lớn so với áp lực sóng tính tốn kè mái nghiêng 22 Hình 3.33: Phân bố áp lực sóng lên đê nghiêng cọc với mái dốc khác - Áp lực sóng tăng chiều cao sóng chu kỳ sóng tăng Giá trị áp lực lớn xuất vị trí P2 Áp lực sóng cực đại tính tốn lớn thí nghiệm từ 56 đến 97% - Áp lực sóng nhỏ xuất đáy nghiêng (điểm P6), điều giải thích phần áp lực sóng qua khe hở nghiêng đáy, mặt khác, xuống sâu sóng tương tác bị yếu nên áp lực sóng bị giảm đáng kể.Kết cho thấy, điều kiện khơng có thí nghiệm mơ hình vật lý để xác định áp lực sóng, áp dụng phương pháp tính tốn áp lực sóng lên kè mái nghiêng dẫn TCVN 12261:2018 TCVN 9901:2014 3.5 Phân bố vận tốc cực đại sóng gây chân đê nghiêng 3.5.1 Đặt vấn đề Để đánh giá vận tốc lớn trước chân đê nghiêng cọc, q trình thí nghiệm sử dụng đầu đo vận tốc để quan trắc lưu tốc sóng gây ra, kết lọc giá trị vận tốc lớn hướng vận tốc tương ứng 3.5.2 Phân bố vận tốc lớn sóng khoảng hở chân đê nghiêng đáy Từ chuỗi số liệu thí nghiệm trích rút vận tốc lớn dòng chảy hướng dòng chảy tương ứng với nguyên hình Kết thể Hình 3.34 cho thấy: - Vận tốc dòng chảy cực đại ứng với mái dốc nghiêng m = m = 1,33 có xu tương tự có xu hướng bé vận tốc cực đại theo lý thuyết - Với mái dốc m = 1,5 vận tốc cực đại đo có xu lớn nhiều so với vận tốc cực đại lý thuyết Điều giải thích tương tự nghiên cứu Yagci cộng mái dốc thoải khả sóng vỡ nghiêng xuất làm gia tăng vận tốc cực đại 8,0 Vmax Tinh toán (m/s) Vmax đo đạc (m/s) 7,0 V (m/s) 6,0 5,0 m=1 m=1,33 m=1,5 T thay đổi 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Phương án thí nghiệm Hình 3.34: Phân bố vận tốc cực đại sóng khoảng hở đê nghiêng cọc đáy 23 - Với chiều cao sóng khơng đổi thay đổi chu kỳ sóng, kết cho thấy vận tốc cực đại xuất ứng với phương án thí nghiệm PA44 có H=0,14m T=1,4 giây tương ứng với sóng ngun hình Hnh = 2,1 m Tnh = 5,42 giây với mái dốc nghiêng m = 1,5 Điều cho thấy khó xác định quy luật biến thiên vận tốc cực đại sóng gây tác động lên đê nghiêng cọc - Vận tốc cực đại sóng gây khoảng hở nghiêng đáy với mái dốc nghiêng lớn tương tự công thức lý thuyết Tuy nhiên mái dốc nghiêng thoải, tượng sóng vỡ xuất làm cho vận tốc cực đại tăng lên đáng kể Luận án khuyến nghị nên tiến hành thí nghiệm mơ hình vật lý để xác định vận tốc cực đại sóng gây 3.6 Kết luận chương - Hệ số truyền sóng xác định thơng qua quan hệ với độ dốc sóng ứng với mái dốc cụ thể, phương trình tương quan (3-1), (3-2) (3-3) xây dựng có độ tin cậy chấp nhận Mối tương quan rõ ràng mái dốc nghiêng thoải - Đê nghiêng cọc có vấu kết hợp khuyết lõm tiêu sóng có hệ số phản xạ sóng tương đương với đê mái nghiêng có khối phủ xác định thơng qua quan hệ với độ dốc sóng ứng với mái dốc cụ thể, phương trình tương quan (3-4), (3-5) (3-6) xây dựng có độ tin cậy chấp nhận - Q trình tiêu tán lượng sóng q trình phức tạp, có tính phi tuyến cao, kết thí nghiệm cho thấy khó xây dựng mối quan hệ hệ số tiêu tán lượng sóng độ dốc sóng đê có mái dốc lớn Khi mái dốc thoải tính phi tuyến giảm bớt sử dụng quan hệ theo phương trình (3-9) để xác định trình tiêu tán lượng sóng thơng qua độ dốc sóng - Kết thí nghiệm cho thấy, áp lực sóng có xu hướng tập trung sát mép nước phân bố tương tự lý thuyết theo TCVN 9901:2014 - Vận tốc cực đại sóng gây khoảng hở nghiêng đáy với mái dốc nghiêng lớn tương tự công thức lý thuyết Tuy nhiên mái dốc nghiêng thoải, tượng sóng vỡ xuất làm cho vận tốc cực đại tăng lên đáng kể CHƯƠNG ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KẾT CẤU ĐÊ BẢN NGHIÊNG TRÊN NỀN CỌC TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN Ở NƯỚC TA 4.1 Cơ sở lựa chọn giải pháp mặt cắt ngang đê nghiêng xây dựng cơng trình bảo vệ bờ biển Đối với mục tiêu bảo vệ bờ biển nhằm chống xói lở tôn tạo bãi biển, khuyến nghị lựa chọn giải pháp bố trí đê xa bờ mỏ hàn chữ T mỏ hàn cá phần cánh 24 chữ T cá áp dụng kết cấu đê nghiêng tiêu chí lựa chọn kết cấu cơng trình bảo vệ bờ gồm: (1) Các tiêu chí quy hoạch tuyến (2) tiêu chí hình dạng tuyến đê đảm bảo hiệu chống xói lở tốt 4.2 Đề xuất dạng mặt cắt ngang đê nghiêng với cơng trình bảo vệ bờ biển Trên sở kết nghiên cứu, luận án đề xuất dạng mặt cắt ngang đê nghiêng có vấu kết hợp với khuyết lõm tiêu giảm sóng áp dụng để xây dựng cơng trình bảo vệ bờ biển Hình 4.1 4.2 Các thông số cấu tạo lựa chọn Bản nghiêng; Tường đỉnh; Vấu chóp cụt; Khuyết lõm; Nền cọc; Lớp đệm đá; Khối gia cố chân đê; Đá hộc tuyển chọn gia cố chân đê Hình 4.1: Phối cảnh mặt cắt ngang đê nghiêng cọc có đáy kín Bản nghiêng Tường đỉnh Vấu chóp cụt Khuyết lõm Nền cọc Lớp đệm đá Khối gia cố chân đê Đá hộc gia cố chân đêHình 4.2: Phối cảnh mặt cắt ngang đê nghiêng cọc có đáy hở 4.2.1.1 Cao độ đỉnh đê Đỉnh đê bảo vệ bờ xác định dựa sau: - Đối với đê ngập, cao độ đỉnh đê ngang với mực nước trung bình; - Đối với đê ngầm, cao trình đỉnh đê đặt thấp mực nước trung bình khoảng khơng bé 0,3 lần chiều cao sóng thiết kế (Hs); 4.2.1.2 Chiều rộng chiều cao đê nghiêng: - Chiều rộng đê nghiêng lựa chọn bảo đảm ổn định sóng bão thiết kế - Để xác định chiều rộng hợp lý đê, khuyến nghị thực nghiên cứu mơ hình vật lý 25 - Để tăng trọng lượng đê khuyến nghị nên để phân đoạn đê đủ dài để đảm bảo ổn định tác dụng sóng bão thiết kế 4.3 Thiết kế đê nghiêng xây dựng công trình bảo vệ bờ biển Cảnh Dương, Quảng Bình 4.3.1 Giới thiệu chung bờ biển Cảnh Dương Xã Cảnh Dương hạ lưu cầu Rn, phía Đơng giáp biển Đơng, phía Tây Quốc lộ 1, phía Bắc giáp sơng Rn, Nam giáp xã Quảng Hưng Bờ biển phía Nam cửa sơng Rn thuộc xã Cảnh Dương từ vài chục năm lại có tượng bị sạt lở nghiêm trọng chiều dài lớn Tốc độ xói lở bờ vùng năm trước nhanh, có lên tới (1÷2)m/ngày đêm Một số đoạn bờ biển nước biển hàng ngày dâng sâu vào sát nhà dân, 4.3.2 Điều kiện biên thiết kế Luận án thu thập điều kiện biên để thiết kế từ tài liệu [26] 4.3.3 Xác định thông số đặc trưng kết cấu 4.3.3.1 Mặt tổng thể Để bảo vệ bờ biển Cảnh Dương, phương án bố trí bao gồm: - Phương án có tính chất "chủ thủ" biển tuyến kè bảo vệ bờ biển bám theo đường bờ biển hữu có chiều dài 1950m - Phương án phương án chọn, phương án có tính chất "cơng", "thủ" tồn diện gồm hạng mục sau (Hình 4.7): + Kè bảo vệ bờ biển A-B-C dài 258,0m; + Kè bảo vệ bờ CDEFGHK dài 1442,0m; + Mỏ hàn dạng T1 T2 có thân kè 150 m cánh kè dài 250m; + Đê ngăn cát giảm sóng L1 L2 có chiều dài đê 250 m; Trong luận án này, lấy đối tượng đê ngăn cát giảm sóng L1 L2 làm đối tượng thiết kế với dạng kết cấu đê nghiêng cọc 4.3.3.2 Xác định thông số kết cấu đê nghiêng cọc (1) Cao trình đỉnh đê: Kết tính tốn CTĐĐ = 2,36m, khuyến nghị chọn CTĐĐ = 2,5m, Cao trình đáy biển khu vực cơng trình -3,0m nên tổng chiều cao cơng trình 5,5m (2) Chiều rộng mái dốc đê nghiêng: - Lựa chọn cao độ mép đê -1,5, mái dốc nghiêng m = 1,50 Như chiều rộng nghiêng 6,0m - Để chống xói chân cọc, thiết kế kết cấu bảo vệ chân đê lớp đệm đá hỗn hợp có chiều dày 75cm 26 Hình 4.7: Mặt tổng thể bố trí hạng mục cơng trình bảo vệ bờ biển Dạng mặt cắt ngang điển hình cho cho cánh mỏ hàn chữ T Hình 4.8 Hình 4.8: Mặt cắt ngang điển hình đê nghiêng bảo vệ bờ biển Cảnh Dương 4.3.3.3 So sánh kết cấu đê nghiêng cọc với đê mái nghiêng có khối phủ Luận án so sánh ưu nhược điểm phân tích đánh giá so sánh với giải pháp kết cấu đê dạng mái nghiêng khối phủ Tetrapode tư vấn thiết kế lựa chọn, kết cho thấy đê nghiêng có ưu điểm vượt trội mặt kinh tế, kết cấu đê nghiêng cọc cần xem xét ứng dụng để đem lại hiệu cao 4.3.3.4 Đánh giá hiệu giảm sóng Để đánh giá hiệu giảm sóng kết cấu đê nghiêng có vấu kết hợp khuyết lõm giảm sóng so với kết cấu đê mái nghiêng có khối phủ, Luận án tiến hành tính tốn hệ số Kt, Kr, Kl Kết cho thấy, so với đê mái nghiêng có khối phủ đê nghiêng cọc có tỷ lệ sóng truyền cao nhiều có khoảng hở đáy đê; hệ số phản xạ tỷ lệ chênh lệch 20,2% tức đê nghiêng phản xạ so với đê mái nghiêng có khối phủ; tiêu tán lượng sóng thi đê mái nghiêng chắn hồn tồn sóng nên mức độ tiêu tán lớn đê nghiêng 23% 4.4 Kết luận chương - Luận án đề xuất dạng kết cấu đê nghiêng cọc ứng dụng xây dựng cơng trình ổn định bảo vệ bờ biển 27 - Đã đề xuất giải pháp đê giảm sóng bảo vệ bờ biển xã Cảnh Dương, huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình kết cấu đê nghiêng cọc KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Kết đạt luận án 1.1 Nghiên cứu tổng quan Nghiên cứu cải tiến dạng kết cấu đê vừa có độ bền cao, mang lại hiệu kinh tế lớn khai thác cơng trình ven biển bảo vệ bờ biển đề tài thu hút nhiều nhà khoa học giới Các giải pháp cơng trình bảo vệ bờ nước ta xây dựng tồn số hạn chế định, đặc biệt với điều kiện đất yếu Từ kết tổng quan cho thấy giải pháp đê nghiêng cọc có vấu kết hợp khuyết lõm tiêu sóng có ưu điểm mặt cắt ngang kinh tế, phù hợp địa chất yếu, cơng nghệ thi cơng đơn giản, có tính thân thiện với môi trường Đối với tương tác sóng đê nghiêng cọc chủ yếu sử dụng mơ hình vật lý, kết nghiên cứu mô tả đặc trưng thủy động lực gồm tượng truyền sóng, phản xạ sóng phân tán lượng sóng Một số nghiên cứu phân bố lưu tốc chân đê chưa có nghiêng cứu phân bố áp lực sóng tác dụng lên đê nghiêng 1.2 Nghiên cứu mơ hình vật lý Từ kết thí nghiệm đáng tin cậy máng sóng, luận án tiến hành khảo cứu ảnh hưởng số tham số đầu vào mực nước; mái dốc nghiêng; chu kỳ sóng độ dốc sóng đến thay đổi đặc trưng trưng thủy động lực gồm trình truyền sóng, tượng phản xạ sóng mức độ tiêu tán lượng sóng sóng tương tác với kết cấu đê nghiêng cọc có vấu kết hợp khuyết lõm tiêu giảm sóng Đã xây dựng mối quan hệ độ dốc sóng hệ số truyền sóng theo cơng thức (3-1), (3-2) (3-3); độ dốc sóng với hệ số phản xạ sóng theo cơng thức (3-4), (3-5) (3-6); độ dốc sóng với hệ số tiêu tán lượng sóng theo cơng thức (3-7), (3-8), (3-9) 1.3 Nghiên cứu ứng dụng vào cơng trình thực tế Luận án đề xuất hai dạng kết cấu đê nghiêng cọc ứng dụng xây dựng cơng trình bảo vệ bờ biển (Hình 4.1 4.2) Dạng cơng trình đăng ký sở hữu trí tuệ giải pháp hữu ích Cục Sở hữu trí tuệ chấp nhận đơn số 494w/QĐSHTT ngày 12/01/2021 Đã đề xuất giải pháp đê giảm sóng xa bờ để ổn định bảo vệ bờ biển xã Cảnh Dương, huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình kết cấu đê nghiêng cọc Các tính tốn cho thấy kết cấu đê đảm bảo an tồn làm việc điều kiện sóng thiết kế Những đóng góp luận án - Đã khảo cứu ảnh hưởng số tham số đầu vào mực nước; mái dốc nghiêng; chu kỳ sóng độ dốc sóng tới thay đổi đặc trưng trưng thủy động lực gồm truyền sóng, phản xạ sóng tiêu tán lượng sóng sóng tương tác với kết cấu đê 28 nghiêng cọc có vấu kết hợp khuyết lõm tiêu giảm sóng Đã xây dựng số mối quan hệ độ dốc sóng với sóng truyền, sóng phản xạ, tiêu tán lượng sóng - Đã đề xuất khả ứng dụng kết cấu đê nghiêng cọc có vấu kết hợp khuyết lõm tiêu giảm sóng xây dựng cơng trình bảo vệ bờ biển nước ta Đã đề xuất đặc trưng kỹ thuật kết cấu cơng trình bảo vệ bờ biển xã Cảnh Dương, huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình Hướng nghiên cứu - Luận án nghiên cứu cho đối tượng đê nghiêng cọc có vấu kết hợp khuyết lõm tiêu giảm sóng vấu khuyết lõm bố trí song song Thực tế cho thấy cấu tạo vấu khuyết lõm đóng vai trị lớn q trình tiêu tán lượng sóng Do đó, cần nghiên cứu hướng cải tiến dạng cấu tạo cách bố trí vấu khuyết lõm để tìm dạng tối ưu kỹ thuật lẫn kinh tế - Mặc dù đưa 45 kịch nghiên cứu chưa bao trùm hết điều kiện thực tế khai thác Đặc biệt, hạn chế thiết bị tạo sóng mơ hình máng sóng nên chưa thể thực kịch sóng bão tương tác với đê nghiêng Do đó, hướng nghiên cứu mơ hình bể sóng phù hợp đánh giá hiệu tổng thể cơng trình DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ [1] [2] [3] [4] [5] Đỗ Minh Đạt, Nghiên cứu thực nghiệm đặc trưng phản xạ sóng đê nghiêng cọc Tạp chí Giao thơng vận tải, số tháng 3/2018, p 90-92, ISSN 23540818 Nguyen Viet Thanh, Do Minh Dat, Experiment study on the performance of a submerged modified pilesupported inclined breakwater Proceedings of the 10th International Conference on Asian and Pacific Coasts, APAC 2019, p 1007-1011, 2020, DOI:10.1007/978-981-15-0291-0_138 Trần Việt Kiên, Đỗ Minh Đạt, Nguyễn Thị Ly, Nguyễn Viết Thanh, Nghiên cứu ứng dụng kết cấu chống xói chân cơng trình thảm bê tơng cho cơng trình ven biển Tạp chí Biển Bờ, số tháng năm 2018, p 36-41 Viet Thanh Nguyen, Minh Dat Do, Chi Zhang, Effectiveness of Maintenance Dredging in the Navigation Channel of Cua Lo Port, Vietnam Proceedings of the 3rd International Conference on Sustainability in Civil Engineering (ICSCE 2020), November 26-27th, 2020, Hanoi, Vietnam ISBN: 978-604-76-2284-9 Nguyen Viet Thanh, Do Minh Dat, Vu Minh Tuan Back siltation in Bach Dang navigation channel, Nam Trieu Estuary, Vietnam In River Sedimentation – Wieprecht et al (Eds),p 1222-1228, 2016 Taylor & Francis Group, London, ISBN 978-1-138-02945-3