Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình biển: Nghiên cứu ổn định cục bộ của kết cấu bảo vệ chân kè biển trong điều kiện thiên tai bất thường ở miền trung

NGHIÊN CỨU ON ĐỊNH CỤC BỘ CUA KET CAUBẢO VE CHAN KE BIEN TRONG DIEU KIỆN

THIEN TAI BAT THUONG Ở MIEN TRUNG

LUAN VAN THAC Si

DIEU KIỆN THIEN TAI BAT THUONG Ở MIEN TRUNG

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủyMã số : 60 - 58 - 40

LUẬN VĂN THẠC SĨNgười hướng dẫn khoa học:PGS.TS Nguyễn Quang Hùng

Luận văn thạc sĩ với dé tải “Nghiên cứu ồn định cục bộ của kết cầu bảo.VG chân kẻ biển rong điều kiện thiên tai bất thường ở miỄn Trung” được tác giả hoàn

thành tại tường Đại học Thủy Lợi với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ của các

thy cô giáo, bạn bê và đồng nghiệp

Tác giá xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học,các giảng viên Khoa Công tinh ~ Trường Dai học Thủy Loi đã giúp đỡ và truyền đạt

những kiến thức chuyên môn cần thiết trong quả trình tác giả học tập tại trường.

Đặc biệt tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS NguyQuang Hùng,

NCS Vũ Hoàng Hưng đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tinh tác giả hoàn thành luận.

“Tác giả xin gửi lòng biết on sâu sắc đến gia định, ban bé, ding nghiệp đã

luôn động viên và đóng góp những ý kiến quý báu trong quá tình tic giả thực hiệnluận văn

Do trinh độ hiểu biết và kinh nghiệm thực té còn hạn chế, luận văn khôngthể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rit mong nhận được sự chỉ bảo và những ý kiếnđồng gốp của các thủy cỗ, bạn bê và đồng nghiệp

Xin trần trọng cảm ơn !

Ha Nội, thắng 3 năm 2011

“Tác gia

Phan Mạnh Cường,

MỞ ĐẦU 9CHUONG 1 - TINH HÌNH XÂY DUNG Dé KẺ BIEN 6 VIỆT NAM VÀ VUNGDUYEN HAI MIỄN TRUNG u

1.1.Tình hình xây dựng dé kè biển ở Việt Nam i

1.1.1.Đặc điểm bar biển Việt Nam "1.1.2.Sự hình thành để biển Việt Nam "

1.14 Những vin đề u

1.2.Tinh hình xây dựng đê kẻ biển vùng duyên hai miễn Trung 16

L3 Các dạng hư hing của dé kỳ biển vùng duyên hãi min Trung và đánh giánguyên nhân gây hư hỏng 181.3.1 Các nhân 181.3.1.1 Sông và nước ding 8

duyên hii miễn Trung 2

21.1 Tĩnh hình thiên ti vùng duyên hải miễn Trung 24

2.1.2, Sự làm việc của chân kd biến và nguyên nhân phá hoại chân kè 282.1.2.1, Các kiểu chân kề chủ yếu 22.1.2.2 Sự làm việc của chân kè bin và nguyên nhân phi hoại 31

2.2.1 Các phương php nghiên cứu trạng th ứng suất bin dạng

2.2.1.1, Phương pháp Sức bên vật liệu2.2.1.2, Phương pháp Lý thuyết din hồi2.2.1.3, Phương pháp sai phân hữu hạn

2.2.1.4, Phường pháp phần tử hữu hạn2.2.15 Kết luận.

.2.2.Tính toán kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn2.2.2.1, Khái niệm về phương pháp phần tử hữu hạn.

2.2.2.2, Cơ sở của phương pháp phần tử hữu hạn

2.2.2.3, Các bước tính toán của phương pháp phin tử hữu hạn

2.3, Giải bài toán phân tích én định chân kè bằng phương pháp phần tử hữu hạn

2.3.1, Mô hình vật liệu dùng trong tính toán

2.3.1.1, Mô hình đàn hai Duncan - Chang

CHƯƠNG 3 - PHAN TÍCH PHAN TU HỮU HAN CHAN KE TRONG ON ĐỊNH.KET CAU KE BIEN.

3.1.Gi6i thiệu phần mềm tính toán

3.1.1 Khái niệm APDL.3.1.2 Đặc điểm của APDL,

3.1.3 Ứng dung ANSYS-APDL trong tính toán

3.1.4,Phyong pháp giải bài toán wong phin mm ANSYS.

3137061ao

3.2 Nghiên cứu én định chân kè biển và ảnh hưởng của chân kè biển tới sự làm việc.

sửa 6

3.2.1 Kết cấu kè cứng, chân kè 2 hàng ống buy 61

3.2.1.1, Mô hình tinh toán _3.2.1.2, Kết quả tính toán chuyển vi 6

3.21.3, Kết qua tính toán ứng suất s9

3.2.2, Kết cầu ké mềm, mái kề cứng, chân kề 2 hàng ông buy 103.2.2.1, Mô hình tính toán 703.2.22, Kết quả tính toán chuyển vị 10

3.2.2.3 Kết quả tính toán ứng suất 72

3.23 Kết cầu kỳ mềm, chân kè 2 hàng ông buy 7

3.2.3.1, Mô hình tinh toán 2B

3.2.3.3, Kết qui tính toán ứng suất 753.24, Kết cầu kỳ mềm, chân kè 1 hàng Ống buy T63.24.1, Mô hình tính toán 16

3.2.4.2, Kết quả tính toán chuyển vi 16

3.2.4.3 Kết quả tính toán ứng suất 78

3.2.5, Phân tích chuyển vị, ứng suất trên mái kè 79

3.2.5.1, Sự thay đổi UX và UY theo chiều di mái kè 19

3.2.5.2 Sự thay đổi S1 và S3 theo chiều đài mái ke 8153.2.6, Phân tích ứng sut biến dạng tại chân ống buy 3ã

3.26.1, Sự thay đổi UX và UY tại chân ống buy 83

3.2.62 Sự thay đổi SI và S3 tai chân ống buy $63.3 Nhận xét chung 89

3.31, Về chuyển vị `3.32 VỀ ứng suất 90

4.1.Gi6ithigu về công trình và khu vực nghiên cứu

4.1.4 Cle thông số cơ bản của công tình.4.1.5 Tinh toán sóng

102105106108

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hinh 1.1 Bán đồ đê biển Việt Nam.

Hình L2 Sóng lớn gây ra nguy cơ ạt để ke biểnTình 1.3 Sat mi ngoài đề ph biển

Hình 2.1 Nước lũ bao vây thị xã Hồng Lĩnh — Hà Tink (tháng 10-2010)

Hình 2.2 Đường Minh đoạn qua Hà Tĩnh trong lũ tháng 10/2010.

Tình 2.3 Chân kè kiểu hình khối lăng trụ

Hình 2.4 Chân kè kiểu cọc cửHình 2.5 Châniểu hỗn hợp.

Hình 26 Ke bị sụt tại Hậu Lộc ~ Thanh Hoá.

Hình 2.7 Ba mô hình tiếp xúc phần từ hầu hạn giữa hai mỗi trườngHình 3.1 Kết cấu chương trình ANSYS

Hình 32 Tinh tự giải ANSYS

Hinh 3.3 Đường ding chuyển vị theo phương X trong THỊHình 34 Đường đẳng chuyển vị theo phương Y trong THI

"Hình 3.5 Phin bổ ứng suất chính SI tong THỊ

Hình 36 Phân bổ ứng suất chính S3 rong THỊ

Hình 3.7 Dưỡng đẳng chuyển vị theo phương X trong TH2

inh 3.8 Đường ding chuyển v theo phương Y trong TH2in 3.9 Phân bổ ứng suất chính $1 trong TH2

THình 3.10, Phân bổ ứng suất chính S3 trong TH2

"Hình 3.11, Đường đẳng chuyển vị theo phương X trong TH3inh 3.12 Dường đẳng chuyển vị theo phương Y trong TH3

Hình 3.13 Phân bồ ứng suất chính SỈ trong THảHình 3.14, Phin bổ ứng suất chính S3 trong THS

inh 3.15 Đường đẳng chuyển vị theo phương X trong TH4

”686Cc)7071T27a”7477671

Hình 3.19 Sự thay đổi UX theo chiều dai mái kè

Hình 320 Sự thay đổi UY theo chiều dài mái kèHình 321 Sự thay đổi SI theo chiều dài má kè

Hình 3.22 Sự thay đối S3 theo chiều dài mái kè.

Hin 3.23, Sự thay đổi UX theo chiỄurộng chân ống buy phía trênHình 3.24, Sự thay đổi UX theo chiều rộng chân ống buy phía dưới.Hình 325, Sự thay đỗi UY theo chiều rộng chân ống buy phía trên

Hình 3.26 Sự thay đổi UY theo chiễu rộng chân ống buy phía dưới.

Hình 3.27, Sự thay đôi SI theo chié

Hình 3.28 Sự thay đổi S1 theo chiều rộng chân ống buy phía dướirộng chan ống buy phía

Hình 3.29 Sự thay đối S3 theo chiéu rộng chân ống buy phía trêninh 3.30, Sự thay đổi S3 theo chiều rộng chân ống buy phía dưới

Hình 4.6 Sự thay đổi UX tại chân ống buy phía trên và phía đưới.

Hình 4.7 Đường đẳng chuyển vi theo phương Y.

Hình 4.8 Sự thay đổi UY tại chân ống buy phía trên và phía dưới.

100101101102103104104

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 3.1 Dữ liệu đầu vào phin từ TARGE169

Bảng 32 Dữ liệu đầu vào phin từ CONTAI72

Bang 4.1 Các thông scơ bản của mặt cắt ngàng điển hình kèBang 4.2 Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu

Bang 4.3, Dặc trừng sóng ving nước nông

Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đối giỏ mia Đông Nam A, chịu ảnhhưởng của khí hậu lục địa Trung Án từ phía Bắc và phía Tây, lại vừa chịu ảnh hưởng.của khí hậu biển Đông từ phía Đông và phía Nam, noi giao giữa 2 biển lớn là Thái

Bình Dương và Án Độ Dương, đồng thời nằm giữa ổ bão biển Đông là 1 trong 5 6 bão

lớn nhất th giới

Nước ta có đường bir biển dài khoảng 3260 km, kéo di 13 độ vĩ tuyển từ

Móng Cải đến Hà Tiên.Vùng ven biển nước ta có địa hình tự nhiên thấp tring, thườngxuyên chịu tác động của thuỷ tiều có biện độ lớn, bão với nước biển dâng cao, gió lớn

sy ảnh hưởng đến đồi sống sinh hoạt sn xuất của nhân đân

Duyên hai miền Trung Việt Nam bao gồm 13 tinh thành từ Thanh Hoá tớiBình Thuận nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa có chế độ gió mùa hoạt động rất đặc

hệ thống thời tiết cùng địa hình bị chia cắtbiệt Hàng năm có sự tranh chấp của nhỉ

phúc tạp, mạng lưới sông subi day đặc đã gây ra diễn biển bit thường của thời tiết vàchế độ thủy vin

Duyên hải min Trung là nơi húng chịu nhiều tác động của bão trong khu

vực, theo những thống kê từ năm 1972 đến năm 2005 cho thấy khu vực này chịu tác

động của 49 % số cơn bảo Các cơn bio đỗ bộ vào“Trung gây ra mưa lớn, giómạnh và đặc biệt là sóng do gió gây ra có tác động mạnh mẽ đến công trình thủy lợi

nói chung và kè bảo vệ mái dốc nói riêng Các tác động này thường gây ra những hư.lẫn đến mắt an toàn én định.

hỏng mái và chân kè

‘Chan kè có vai trò hết sức quan trọng trong việc giữ gìn ôn định mái kè

và én định tổng thé của toàn bộ kè Từ thực tế cũng như các kết quả nghiên cứu tổngkết đã cho thấy rõ sự phá hoại chân kè kéo theo sự phá hoại tổng thể toàn bộ kè Cấu.

tạo chin kè không hợp lý dẫn tới không chi mắt ổn định chân kè mà cồn gây mắt én

định lớp bảo vệ, dẫn tới mat ôn định tong thể toàn công trình.

Với những nhận định như vậy, tgiả định hướng tập trung di sâu nghiên.

cứu ổn định cục bộ của kết cấu chân kè nhằm đảm bảo an toàn én định cho kè bảo vệ

mái trong điều kiện thiên tai bắt thường của vùng đuyên hái miễn Trung.

2 Mục đích của đề tài

Nghiên cứu trường ứng suất biến dạng trong kết cầu chân kè biển nhằm,

bước đầu đánh giá an toàn ôn định cục bộ của chân kè

3 Nội dung của đề tài

Nghiên cửu trường ứng suất biển dang trong kết cấu chân ké biển trong

điều kiện thiên tai bắt thường vùng duyên hải miễn Trung Từ đó có những đánh giá

bước đầu về ôn định cục bộ của chân kè.4 Phương pháp nghiên cứu

~ Phương pháp thu thập số liệu.

- Phương pháp nghiên cia ý thuyết

Sử dụng phương pháp số để phân tích trường chuyển vị, ứng suất

VA VUNG DUYEN HAI MIEN TRUNG

1.1.Tinh hình xây dựng đê kè biễn ở Vi

1.1.1 Đặc điểm bờ biển Việt Nam

Bờ biển Việt Nam theo 3 miễn Bắc Trung Nam được phân chia như sau:~ Miễn Bắc : từ vĩ độ 22" N~ 17” N

- Miễn Trung : từ vì độ 17° N ~ LIÊN

-MiNam : phần còn lại

Dit đã vũng bở biển Việt Nam gồm 2 nhóm : Nhóm đá cũng và Nhóm

đất đã bở rời Hầu hết để kẻ được dip để bảo về vũng đắt thấp nên nén để và nỀn kề

chủ là loại dat đá ba rời được tạo nên bởi các tim tích bở rời thuộc hệ Đệ tứ, chủếu là cát, bùn, bọt sét cub, sạn sỏi phân bổ tại các vàng cửa sông và đồng bằng ven

biển Bo biển có loại đất bở rời chiếm khoảng 80 % chiều dài của đường bờ biển nướcụ

1.12 Sự hình thành để biển Việt Nam

Vang ven biển nước ta có địa hình thấp tring, thường xuyên chịu tácđộng của thủy triều có biên độ lớn, gió bão với nước biển dâng cao gây ảnh hưởng đếnsản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân Do đó hệ thống dé biển được hình thànhtừ nh cầu tt yếu bảo vệ khu dn cư và khu sản xuất vùng ven biển Các tuyển để biển

có nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt, bảo vệ sinh mạng và tài sản của nhân dan ven biển,bio Ệ khu vực sản xuất Do tính chất và biên độ thủy tiểu, mức độ anh hưởng của bão

và hình thái địa bình của từng vùng khác nhau mà quy mô về dé biỂn ở từng vùng cũngkhác nhau.

biên độ thủy triều cao và nước dâng do bão cũng rit lớn Day là khu vực tập trùng đông,

dân cư là trung tâm kinh t chính tị của cả nước Do vậy để bảo vệ đồi sống sinh hoạt

và sản xuất của nhân dân, đê biển và đê cửa sông ở khu vực này được hình thành từ rit

sớm, Để biển ven biển Bắc Bộ được đắp từ thời nhà Trần (thé kỹ 13) Đ biển một sốtuyển các tính Bắc khu IV cũ được xây dựng từ những năm 1950.

(Con li phần lớn để biển, để cửa sông các tỉnh miễn Trung được đắp sau

năm 1975 Sự phát tiển để biển miễn Nam gắn liền với quá tình khai thie mộng đắtvà phát triển nông nghiệp của dải đắt ven biến từ Bà Ria ~ Vũng Tau tới Kiên Giang,phát triển từ năm 1975 và mạnh nhất là giai đoạn 1975 ~ 1985.

"Để biển nước ta đa số là công tình bằng đắt, mái được bảo vệ bằng cỏ,

Những đoạn dé biển chịu tác động trực tiếp tác dụng của song được lát mái Ở các

tuyển đề vũng cửa sông nhân dân tring các loại cây sứ vạt chắn sóng bảo vệ để

Dé biển nước ta Không lién tuyến do bị chia cất bằng nhiều cửa sông lớnnhỏ, các tuyển dé biển thường nỗi tiẾp với các uyễn để cửa sông tạo thành các tuyển

khép kín bảo vệ vùng ven biển,

Hình 1.1 Ban đồ để biển Việt Nam

1.1.3 Tỉnh hình xây dựng và hiện trạng để biễn Vi

Dec theo ven bién, cho đến nay hệ hống để bién đã được xây dụng vớitổng chiều dài trên 1400 km, với nhỉ quy mô khác nhau đồng vai trò quan trọng

trong việc bảo vệ bở biển chống gió bão, góp phần phát triển kinh tế xã hội, tăngcường an ninh quốc phòng, bảo vệ cuộc sống của nhân dân

Đề đồng bằng Bắc Bộ từ Ninh Bình trở ra có thể chống được mức.

Viễn cáo sống ng với 6 cấp 1À Một số ayn quan tron như để in Hỗ Phòng,

‘Nam Dinh có khả năng chéng được gió bão cắp cao hơn Dé bién miền Trung từ Thanh.

Hoá đến Bình Thuận có thể chống được mức tiểu trung bình, sóng ứng với gió cắp 6,7

được mức triều cao.

Từ năm 1993 đến năm 1998, dự án PAM 4617 đã tập trung khôi phục và

nâng cấp 456 km đê và xây dựng 224.3 km kè thuộc các tình ven biển miễn Trung gồm“Thanh Hoá, Nghệ An, Hi Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Đã Nẵng,

Quang Nam.

Từ năm 1996 đến 2000, một số tuyển đề biển xung yếu thuộc các tỉnh“Quảng Ninh, Hai Phòng, Thái Binh, Nam Dinh, Ninh Binh tẾp tục được đầu tr nângcấp thông qua dự án PAM 5325 Tổng chiều dii đã được khôi phục và nâng cấp là

307,98 km để và xây dựng được 75,61 km kề tại một số tuyển trong điểm

Sau cơn bão số 4 năm 2000, một số tuyển dé biển tại Hà Tĩnh bị hư hỏng.

năng cũng đã được đầu tr ning cắp sửa chữa bing nguồn vốn ngân sách địa phươngnguồn vin Trung wong và sự hỗ tro của Ngân hàng phát iển Châu A nhằm khắc phục

hậu quả bão lụt

Nam 2005, liên tiếp 3 cơn bão với sức gió mạnh đã đỗ bộ vào Việt Nam,

đặc biệt là cơn bão số 7 với sức gió mạnh duy tì trong thời gian dài trùng với triều

cường đã gây nước ing 3,Š đến 4.5 m làm vỡ 1465 m và sat lờ 54055 m đê thuộc cáctinh Hải Phòng, Nam Định, Thái Bình, Ninh Bình Thanh Hoá, Nghệ An Chính phủ đã

phê duyệt chương trình đầu tư nâng cấp đê biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam.

Ngoài ra với sự hỗ tợ của các tổ chức quốc tế thông qua các dự ấn như

CARE, CEC,OXFAM, khoảng 200 km dé biển, để cửn sông thuộc khu vục miễn

‘Trang cũng đã được đầu tư ning cắp

1.14 Những vấn để tổn tại của đ biển Việt Nam

Hệ thong dé biển Việt Nam hiện nay mới chi đảm bảo an toàn ở mức độ.

nhất định tuỹ theo tim quan trọng của khu vục được bảo vệ Thông qua các dự án hỗtrợ của PAM và ADB, nhiều tuyển đê đã được đầu tư sửa chữa và nâng cấp, có thểchống được site gió cắp 9 và mức tiểu tn suit 5% Tuy nhi xẵn còn rit nhiều tuyển

Do sự thay đổi khí hậu toàn edu, số cơn bảo, lũ lớn xây ra ngày càng

nhiều hơn vio các năm gin diy đã y ảnh hướng xấu đến bờ sông và bở biển Theofe ti liệu thủ thập được, nhiễu khu vực bờ biển trên cả nước đã bị xói lữ bờ trong:

những năm gin đây

Min Bắc có 168 điểm sat lở với tổng chiễu dài 252 km.

Miền Trung có 307 điểm spt 1 với tổng chiều dài 555 km

Miễn Nam có 265 điểm sạt lờ với tổng chiễu di 450 km,

“Có khoảng 800 km để biễn, để cửa sông thuộc các tinh ven biển từ QuảngNinh đến Quảng Nam chưa được đầu tư cải tạø cạnh đó, một số đoạnnâng cấp,

để mặc dù đã được đầu tư nhưng chưa di kiên cổ, Ini chịu tác động của bão lớn gây har

Nhiễu vùng biển nước ta thuộc dạng biển tin, do tác động của sóng gi,

đồng ven nên bãi biển ngày càng bị thủ hợp, đây cũng là một nguyên nhân gay mắt ổn

định một số đoạn kè để biển.áo vệ mái để đã được đầu ư bởi dự án PAM như ayHậu Lộc (tinh Thanh Hoá) Do đó dé bảo vệ và phát huy những thành quả của dự án

PAM cẳn thiết phải có biện pháp giảm sóng, giảm dong ven bằng cách xây dựng các hệ

thống kè mỗ hàn bảo vệ bãi

Mặt dé dù đã được bọc bởi lớp đất thịt hoặc lớp cấp phối nhưng do

thường xuyên chịu tác động của mưa lớn và sóng leo nên lớp bề mat bị cuốn rồi làmcác phương tiện cơ giới không thể di lại được gây can trở giao thông, khó khăn choviệc hộ để trong miia mưa bão.

Thân để chủ yếu được đắp bằng đất cát pha có độ chua lớn không trồng.

tuyển để như ở Hậu Lộc (Thanh Hoá) được để

166 được, đặc biệt một

eo nên mái đê và mặt dé xây ra hiện tượng xói.

Tại nhiều nơi mái dé đã được bảo vệ bằng các cấu kiện nhưng vẫn bị hư

hông do bão như: lát mái bằng đá hộc dầy 05 đến 1 m (đê Hải Hậu - Nam Định): đá

Hải — Thái Binh); bêtông đúc sẵn (đê biển Quảng Ninh) ;bétOng đỗ tại chỗ tim lớn chiều dầy từ 15 em đến 20 cm (Thanh Hoá).

vữa ximăng (để

Dai cây chắn sóng trước dé biển ở nhiễu nơi chưa có Có nơi đã có nhưng.do công tác quân lý, bảo vệ không tốt nên dai cây chắn sóng bi ph hoại, nhiều nơi ở

vũng xa cửa sông không thé trồng được cây chin sóng Vì vậy để biển da phần chịu tác

động trực tiếp của sóng gây sat

Các cổng dưới đê nhiều về số lượng nhưng đã được xây dựng tử nhiều

năm về rtớe, một số Không còn phù hợp với quy hoạch phát triển sản xuất, hầu hết đã

bị xuống cấp nghiêm trọng chưa được tu sửa VẤn đ đặt ra à cần phải quy hoạch xây

dựng mới và cải tạo hệ thống cổng dưới đề để đảm bảo an toàn cho đề, kiểm soát mặn.

phục vụ sản xuất của vùng ven biển.

1.2.Tình hình xây dựng đê kè

Vang duyên hải mi

iễn vùng duyên hải miễn Trung

Trung có diện ch nhỏ hẹp, phn lớn các tuyển đểbiển đu ngn, b chin cit bởi các sông, rch, dia hình đồi cát ven biển Một số tuyển

biên độ thủy tr

bao điện tích canh tác nhỏ hẹp dọc theo dim phá Đây là vùng

thấp nhất thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên rủ, Khác với vàng cửa sông đồng

bằng Bắc Bộ chủ yếu là bồi, các cửa sông miễn Trung có thể thay đổi uỷ theo tính chất

ccủa từng con lũ, do vậy tuyển dé được đắp theo một tuyển, không có tuyến đề quai lần

biển hoặc tuyển đê dự phòng

"Để biển, để cửa sông khu vục Trung Bộ có tổng chiều dài khoảng 1000

im bảo vệ sản xuất.kam với nhiệm vụ ngăn mặn, gif ngọt, chống lũ iễu man hoc lũ

2 vụ lúa Đông Xu hủ, đồng thời phải đảm bảo tiêu thot nhanh lồchính vụ Một số ít tuyển đ bảo vệ các khu nuôi trồng thủy sản và đồng muỗi Da số

ng cin dip cao nhưng cần phải gia cổ 3 mật để chống hư hỏng khi có lũ tràn qua.

được dip bằng đt thịt nhẹ pha cát, một số tuyển nằm sâu so với

cửa sông và đầm Bit thân dé là dit sét pha cát như đê Tả Gianh (Quảng Bình) hay để

Vinh Thái (Quảng Trị) Một số đoạn dé đã được bảo vệ 3 mặt hoặc 2 mặt bằng timbitông để cho Ii trần qua như tuyến để phá Tam Giang (Hue), đề hữu Nhật Lệ (Quảng

Méts tại chính của dé biển duyên bải miễn Trung như sau

= C6 nhiều để biển, đê cửa sông chưa được đầu tư tu bổ, nâng cấp nên

chưa đâm bao cao độ thiết

- Chiều rộng mặt dé hẳu như đưới 3 m, trong đó có đến 2km mặt dé

chi rộng từ 1,5 đến 3 m Chiều rộng mặt đê nhỏ gây khó khăn lớn trong việc giao thông.

và hộ đề.

= Mặt để chưa được gia cổ cứng hoá, về mùa mưa bão mặt đ thường biLy lội nhiều đoạn không thé đi lại được

nay mới có khoảng 160 km trong tổng số hơn 500 km đê được xây.

dựng kè bảo vệ mái, phi lớn mái dé phía biển chưa được bảo vệ, một số nơi đã được

bảo vệ nhưng chưa đồng bộ hoặc chưa đủ kiên cố nên vẫn thường xuyên bị sat lở de

dọa đến an toàn của các tuyến đề biển.

- Ngoài 22,5 km để thuộc Thừa Thiên Huế và một số đoạn đề thuộc

“Quảng Nam được gia cổ 3 mặt, còn lại da số mặt để và mái dé phía đồng chưa được gia

lễ bị sat lờ khi có bão lũ.

nguyên nhân gây hư hong

1.3.1 Các nhân.ính ảnh hưởng tới sự làm việc của đề kẻ biển13.1.1 Song và nước dâng

Sóng là 1 trong những yếu tố tác động mạnh mẽ đến dé kè biển Trong.

thực tẾcó 2 loại sóng cần phân biệt rõ là- Sóng được tạo do gió.

- Sóng làng là sóng xay ra sau cơn bão, hoặc được tạo bởi Ì cơn bão nào

đồ ngoài đại dương cch xa khu vực Sóng lừng có bước sống khí dài và có khả năng

vượt qua được một khoảng cách lớn Khi vào gin ba biên độ sóng được tăng đáng kệ

và gây nguy hiểm hơn sóng do gió gây ra trong khu vực

“Các đặc trumg động lực và thủy mạch động lực của trường sống ven birphụ thuộc rit nhiều vio độ dốc của sóng Thông thưởng sông do gió địa phương tạo

nên là các sóng có độ dốc sóng lớn với chu kỳ ngắn Ngay cả trong trường hợp gidmạnh, chu kỹ của sóng hữu hiệu cũng chỉ từ 6 đến 8 giây Sau khi lan truyỄn qua một

Khoảng cách nhất định, sóng gió biển thành sóng lừng có độ dốc sóng nhỏ hơn với chủ

kỳ dài hơn (tử 13 đến 15 giây).

“Tác dụng của gió bão làm mặt biển dâng hạ khác thường Khí gió bão từ

ngoài khơi thối vào bờ, có thé xuất hiện sự tăng lên đột ngột của mực nước ven bờ Lúcở ven bờ có thé hạ xuống bất thường Hiện

gió bão từ trong bờ thdi ra biển, mực nu

tượng đó gọi là nước dâng, nước hạ Nếu nước dang trong triều cường sẽ tạo ra mực.nước đặc biệt cao Thời gian tổn tai nước ding từ I2 đến 30 giờ Thời gian duy ti đình

nước dâng từ 2 đến 3 giờ Nước dâng và nước hạ đều gây ảnh hưởng tiêu cực đến bờ

biển do khi dâng mực nước tăng cao gây ting lụt tạo sóng lớn và khi rút thi tao vận tốcđồng chảy lớn gây xói lờ bờ.

"Nước dâng vùng ven bién xây ra do sự hạ của khí áp, do ảnh hướng cũa

sóng và ấp lực gi Độ cao nước dâng thay đổi khi đi từ điểm này đến điểm khác

gian nước lớn chi từ 6 đến 8 giờ nên khả nước nước dâng trùng với triều cường là

không cao Tuy nhiên đối với nước ding do sóng, vì thời gian nước dâng có thể kéo dàitối vài ngày nên khả năng nước dâng trùng với triều cường là khá lớn Nước dâng do

sóng tùng vớ tiểu cường sề gây x6i lở bờ rit nghiêm tong Nếu có sóng phản xạ từkê bờ khi ma kẻ được thiết kế không chuẩn hoặc khi có hiện tượng thiểu hụt tong cân

bằng bùn cất vận chuyển doc bờ, quá trình xói lở này sẽ gây ra sự xâm lấn liên tục của.

"biển vào đất liên.

Dao động mite nước ving ven bờ chủ yêu do thủy riễu gây ra và các yếu

tổ khí tượng thủy văn như áp suất khí quyển, sóng, gió Thuỷ tiểu nước ta thay đổi từ

tính chất nhật triều đều tại Cửa Ông, Hòn Gai tới bán nhật triều không đều tại Kiên

Giang, Phú Quốc Độ cao thủy triều cũng thay đổi khá mạnh Tai vùng bién phía Bắc,

49 cao thủy triều trung bình trong kỳ triều cường tại Cửa Ông là 4,2 m Độ cao thủy.trêu giảm khi đi vào miễn Trung Tại Quy Nhơn, giá trị độ cao thủy tru trung

binh trong kỳ triều cường đạt 2.4 m Độ cao thủy triễu lại tăng din khi đi vào vùng

biển phía Nam Tại Vũng Tâu, giá tị trên đạt 37 mì

Phân bố tru dục theo bờ biển Việt Nam ngoài sự chỉ phối chung của chế.độ triều biển Đông còn có tính đặc thù của vùng biển và dai bở Bo biển Việt Nam trảilà tên nhiều vĩ độ, có nhiều sông ngồi đổ ra Dưỡng bờ lồi lõm, khúc khuya là nhữngnhân tố tạo nên bức tranh phân bố đa dạng dọc theo dai bờ.

13.1.3 Déng ven bờ

Dong ven bờ được hình thành bởi gió, sóng và thủy triểu Dòng ven bờ.

không đồng nhất với đồng chảy ngoài khơi về hướng cũng như tốc độ Dòng chảy hình

thành do gió ở vịnh Bắc Bộ, khi cổ gió Đông Bắc cấp 7, dong doc theo bờ hướng Bắc

Nam tại cửa Ba Lạt là 0,35 m/s ; trường gió Đông Nam, vận tốc dong trung bình từ 5

«én 7 emis, Dòng chảy do sóng được hình thành twong đổi giếng với dong chảy do gis

về hướng và tốc độ Khi sóng truyền vào bờ có hướng Đông Bắc và hướng Đông cấp 4

thì của Đây và cửa Ba Lạt xuất hiện đồng ven v tốc độ trung bình tử 0,15 đến 0.2 mvs.Với trường song Đông Nam, đoạn từ bờ biển Thái Bình ~ Nam Hà, dòng chảy dọc theo

bờ có hướng Tây Nam đến Đông Bắc với vận tố én 0,6 mis.cực đại từ 0,41.3.2.Danh giá về hiện trang hư hong nói chung của đề kè biển miễn Trung.

"Để biển vùng duyên hãi miễn Trung ổn định trong điều kiện khí tượng

hãi văn bình thường với mục nước triều từ trung bình đến cao khi có gió dưới cắp 7 và

không có mưa lũ nội đồng.

Dé biển vùng duyên hải miễn Trung hư hỏng nặng trong các điều kiện

sau đây

~ Với mức tiểu từ trung bình đến cao gặp gió bão trên cắp 9, các dạng hưhỏng thường gặp là

+ Sat mái để phía biển đọc theo tuyển đê, đặc biệt là các đoạn tiếp xúc

trực tiếp với sóng gid.

++ Sat mái để phía bin và cả phi

+ Sat mái dé phía biển do sóng cao hoặc chủ yêu do nước lũ trần qua đỉnh

để vì trên và cổng không đã diện tiều thoát nước lũ Có trường hợp mái sat sập và‘song nước cuốn mắt một nửa thân đê Sat sập mái đê phía biển trong gió bão là hiện

tượng phổ biến không chỉ đối với các tuyển để đất mà ngay cả những tuyển để có lát kềbằng đá nhỏ bio vệ mái

1.3.3 Đánh gi nguyên nhân

Sự thay đổi khí hậu toàn cầu dẫn đến các trận bão lũ lớn xảy ra ngày càng.nhiều hơn vào các năm gin diy đã gây ảnh hưởng tiêu cực đến bở biển

Cong tác điều tra khảo sit chưa diy đủ và chính xác nên các ti iệu cơ

"bản bị hạn chế ảnh hướng đến việc thiết kế,

“Chất lượng và công nghệ thi công chưa đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

„ cấu kiện bêlông )

chưa đạt yêu cầu gây ra lún nễn sau một thời gian công trình

‘Ting lọc không tốt, đắt phía trong chân kè bị xói gây hư hỏng chân kè.

“Tại khu vực có cổng qua để, chỗ iếp giáp giữn các công trình bêtông vớiđất (đường ông trong thân đề, tường biên các công trình) thường có dang thắm tập

trung Nếu thiết kế không đúng hoặc thi công không đảm bảo, sự phí hoại rit

tai những vị trí này.

L4, Kết luận chương 1

Nước ta có đường ba biển dai là thuận lợi và cũng là thách thức tong

việc pht triển kính tế và ổn định đồi sống nhân dân trong khu vực Doc theo ven biễn,

cho đến nay hệ thông để biển đã được xây dựng với tổng chu dài tên 1400 km, với

nhiều quy mô khác nhau đóng vai trồ quan trọng trong việc bảo vệ bờ bin, chống gió

góp phần phát triển kinh tế xã hội, tăng cường an ninh quốc phòng, bảo vệ cuộc

sống của nhân dan.

Vigt Nam nằm tong vùng nhiệ đồi giỏ mia Đông Nam A, chịu ảnhhưởng của khí hậu lục địa Trung Án từ phía Bắc và phía Tay, lại vừa chịu ảnh hưởngcủa khí hậu biển Đông từ phía Đông và phía Nam, noi giao giữa 2 biển lớn la T

Bình Dương và Án Độ Dương, đồng thời nằm giữa ổ bão biển Đông là 1 trong 5 6 bão

lớn nhất thé giới Duyên hai miễn Trung là nơi hig chịu nhiều tác động của bo trong

khu vục,Các cơn bão đỗ bộ vào miễn Trung gây ra mưa lớn, gió mạnh và đặc biệt là

sóng tác động tiêu cực đến dé kẻ biển nói chung và chân kè nói riêng, gây ra những hư.

hỏng mái và chân kề dẫn đến mắt an toần công tình.

Do tim quan trong của dé kế biển đối với sự phát triển kinh tế - xã hội,ninh quốc phòng và dim bảo én định đồi sống cho nhân din ven biển, trong nhiều năm

«qua Đảng và Nhà nước đã đầu tư xây dựng, nâng cắp nhiều tuyển đê biển, dé cửa sônghiễu tổ chức nước ngoài như CEC, CARE, OXFAM cũng đã ti trợ cho việc phit

triển đê kể big, Chính phủ đã phê duyệt chương trinh đầu tr củng cổ và nâng cấp để

$8/2006/QD - TT.

Vi vây dé ti nghiên cứu ổn định cục bộ chân kè biển nhằm đảm bảo anbiển miễn Trung tại quyết định

toàn ổn định cho kẻ trong điều kiện thiên tai bắt thường của vùng duyên hải miễn

“Trung là cần thiết thiết thực cho giai đoạn hign nay cũng như trong tương lai

CƠ SỞ LÝ THUYET

2.1 Sự làm việc của chân kè biển trong điều kiện thiên tai bất thường của vùng.duyên hai miễn Trung

2.1.1, Tỉnh hình thiên tai ving duyên hải miễn Trung

Ving duyên hải miền Trung có diện tích nhỏ hẹp, phần lớn các tuyến đê:

biển đều ngắn, bị cha cất bi các sông, rạch, địa hình đồi cất ven biển Duyên hãi miễn

‘Trung nằm trong khu vục nhiệt đói gió mùa có chế độ gió mùa hoạt động rit dae biệt

động của 49 % số cơn bio Mùa bão tring với mùa mua, cộng thêm địa hình phức tp.

đẳng bằng hep và thấp tring, núi cao sườn dốc, tình trạng phá rừng ngày càng trim

trọng làm lũ bão luôn có chiều hướng gia tăng trong những thập kỷ gần đây.

"Những cơn bao lớn gần đây đã xây ra ở duyên hải miễn Trung như

~ Bão Shirley đỗ bộ vào Quy Nhơn 1978.

- Bão Nancy đỗ bộ vào Nghệ Tĩnh (18 ~ 12 ~ 1982),

~ Bio Kim đổ bộ vào Thuận Hai năm 1983

- Bão Anges đổ bộ vào Nghĩa Bình năm 1988 với sức gi từ cắp 12 ~ 13

- Bao Cecil 46 bộ vào Binh Trị Thiên (16 ~ 10 = 1985)

Những năm gần đây, do ảnh hưỡng của biển động thời tiết trên toàn thé

giới như El Nino và La Nina, những tận bão biển và mưa lớn xủy ra cing khốc liệt

hơn, đã có những trận lũ lụt lớn chưa từng thấy xảy ra ở các tỉnh ven biển Đặc biệt làhai cơn lũ liên tếp từ đầu tháng 11 đến đầu tháng 12 năm 1999 được gọi cơn lĩ thể kỷ:

Những trận mưa liên tụ từ ngày 18/10 đến ngày 6/11/1999 đã nẵng mục nước cácsông lớn ở miền Trung lên cao trình chưa từng thấy Gan 1,4 m (1384 mm) nước mưa.

đã đỗ suống thành phố Huế trong vòng 24 giờ (tt giờ sing ngày 2/11 đến 7 giờ singngày 3/11/1999), làm mực nước sông Hương lên cao gần 6 m, cao hơn mực nước trận

lụt năm 1953 a0.46 m Lượng nước mưa vào ngày 2/11/1999 tại Hu là lượng nước

mưa lớn thứ nhì trên thể giới, sau kỳ lục 1870 mm đo được tại Claos, đảo Réunion vàongày 16/3/1952 Tiếp đến là các tận mưa lớn đã ign tiếp xảy ra tử ngày 1/12 đến ngày7/12/1999, nhất là ở hai tỉnh Quảng Nam và Quảng Ngãi Lượng nước mưa lên đến

2192 mm ở thượng lưu Sông Tam Kỷ và 2011 mm ở gin Ba Tơ Đặc điểm của trận lụt

1999 là nước là đăng co rt mau nhưng xuống chim, lim nhiều noi bị ngập lụt

đến 3 -4nWy Cơn lũ này đã làm gin 750 người thiệt mạng và tổn thất tài sản, mùa.

ining lên đến 300 triệu USD Bão lạt đã làm tiệt mạng gin 450 nguời năm 1998 và

400 người năm 1996 Ngoà

mùa màng, cầu cống và đường xá, làm cho một xứ đã nghèo về phương điện kinh té lại

a, lũ lụt cũng đã gây nên những thiệt hại to tất về nhà cửa,

cảng nghéo hơn Miễn Trung ở trong một vòng luẫn quin vì thiên ti bão lụt xảy ra

thưởng xuyên nên việc phát triển kinh tế ôn định gặp rất nhiều khó khăn

‘Theo số liệu thống kê của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thông, hậu‘qua của thiên tai đem lại cho các tinh duyên hải miỀn Trung trong vòng 20 năm qua(1980 ~ 1999) là rất nặng n&

- Có $894 người

~ Hơn 1000 người bị thương.

- Tổng thiệt hại vật chất ước tính 1304 tỷ USD.

Hình 2.1 Nước lũ bao vay thị xã Hồng Lĩnh ~ Ha Tĩnh (tháng 10-2010)

Hình 2.2 Đường Hỗ Chí Minh đoạn qua Hà Tinh trong lũ tháng 10/2010

Ngoài nguyên nhân chính là các trận mưa bão lớn, còn có nhiều lý do

thường được nhắc đến như nạn phá rừng, việc khai thác cát bừa bãi của con người.Ảnh hưởng của nạn phi rồng đối với lũ lụt đ và đang được tranh luận

trên khắp thé giới Theo Cơ quan Lương Nông của Liên Hiệp Quốc (FAO), mức độ.

phá rừng ở A Châu từ 9.5% trong thập niền 1960 đã lên đến 11% trong thập niễn 1980,Nếu như hiện nay trên thé giới, tốc độ phá rừng dang diễn ra ở mức độ phi mã : mỗinăm có tới 180.000 km? rừng nhiệt đới bị xoá số khiến hàng nghìn ha đất trồng trot bị

sa mặc hoá, thi theo thông kế của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, điện ch

rừng tự nhiên của nước ta cũng đang suy giảm với tốc độ chóng mặt Vào những năm.40 của thé kỹ trước, điện tích rừng tự nhiên là trên 14 triệu ha, thì đến năm 1990 chỉ

còn trên 93 tri ha, rong đó diện ích rừng đầu nguồn bị tần phá nặng n nhất Diện

tích đắt hổng, đôi núi trọc nay đã vượt điện ích rừng tự nhiền Khu vực Tây Bắc - mộtphần mái nhà của châu thổ sông Hồng, độ che phủ chỉ cồn 14%, Tây Nguyên ở những

năm 1960 có 90% diện tích được che phủ bởi rừng, nhưng từ năm 1996 đến nay, mỗinăm Tây Nguyên mắt di 10.100ha rừng Cũng như nhiễu noi khác ở Việt Nam, rồng ở

các tỉnh miễn Trung đang bị tin phá một cách nghiêm trọng Hiện nay diện tích rùngchỉ còn khoảng 40%, Các cuộc nghiê cứu và điều tra ở Hoa Kỳ cũng như nhiễu nơi

Khác trên thế giới đã chứng mình ring nguyên nhân hàng đầu của lũ lụt là có quá nhiễu

mưa xây ra trong một thời gian ngắn ngủi, và việc phá rừng có thé gây ảnh hướng quantrọng đối với là lụt trong các lưu vực hạn hẹp như ở miền Trung Cây cối có khả năng

giữ nước cũng như giảm thiểu việc đất đại sụt lở Lượng nước lũ ở một vùng có nhiều

cây efi sẽ thom lượng nước lồ từ một ving trở ti Nạn phá rừng không chỉ di ravới những cánh rừng đại ngàn, rừng phòng hộ, rừng đầu nguồn để lấy gỗ mà còn cả

những cánh rừng ngập mặn ở các tinh ven biển Rừng ngập mặn của nước ta đứng

trước nguy cơ bị khai thác quá mức để phục vụ phát tiện kinh t - xã hội, dn tới bị tầnpha nặng nẻ Số liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cho thấy, năm 1943

diện tích rừng ngập mặn Việt Nam trên 400.000 ha, đến năm 1996 giảm còn 290.000

ha và 219.000 ha vào năm 2006 Những hạn chế bộc lộ thời gian qua trong quản lý vàsử dụng rùng ngập mặn là nhận thức xã hội còn thấp, ngay cả việc nghiên cứu khoahọc cũng chưa tương xứng quản lý chưa thống nhất Vì vậy, néu không gắn kết giữa

hệ sinh thái rừng ngập mặn với việc phát triển bên vững, sẽ khó có thể tiếp tục giữ diện

tích rimg hiện cỏ nhằm giảm bớt thiệt hại do thiên tại gây ra Quan sắt của các nhà

khoa học đã cho thấy, những năm qua, nhiễu cơn bão lớn đổ bộ vio nước ta, nhưng nơi

nao rừng ngập mặn được trồng và bảo vệ tốt thi các dé biển vùng đó vẫn vững vàng.trước sóng gió lớn, di là để biển được dip từ đắt sé, rong khi những tuyển dé biểnđược xây dựng kiên có bằng bê tông hoặc kè đá nhưng do rừng ngập mặn bị chặt phá

để chuyển sang nuôi tôm như tai Hậu Lộc (Thanh Hóa) thi bị vỡ Theo hảo sắt của

GS.TSKH Phan Nguyên Hồng (Trung tâm Nghiên cứu hệ sinh thải rimg ngập mặn

-DH Sư phạm Hà Nội), độ cao sóng biển giảm mạnh khi di qua dai rừng ngập mặn vớimức biển đổi từ 75% đến 85% (tir 1,3m xuống 0.2m - 03m).

Việc khai thác bừa bãi cát sỏi ở các dòng sông cũng gia tăng mức độ.

nguy hiểm của lũ lụt Tình trang này làm cho nhiều đoạn bở sông bị sụt lớ nghiêm

trong Việc sục lở các bir sông cũng như việc bồ lắp các cửa sông cản trở việc thoát lũ,

làm cho lũ lụt lớn hơn vàhơn, Điễn Hình là vụ su lở bở sông Vu Gia (Quảng Nam)làm cho một khu dân cư ở huyện Đại Lộc tỉnh Quảng Nam bị cuốn ôi trong cơn lũnăm 1999 vừa qua,

2.1.2 Sự lâm việc của chân kè biển va nguyên nhân phá hoại chân kẻ

21.2.1 Các kiểu chân kề chủ yếu

2) Chân kỳ kiểu hình khối lãng trụ

(Chin kỳ khối ling trụ có thé xuôi hoặc ngược nằm chìm ngang với mặtbai hay dưới mặt bãi Vật liệu cho loại chân kể này là đá đổ, đá xếp, cấu kiện bétong

cđúc sẵn, Chân kè loại này sứ dụng thích hợp cho n và vùng biển có mức độ xâm

thực nhỏ, Chân kè chủ yếu chí chống đỡ đồng chấy do sóng tạ ở chân mái dé bién,

Khối lãng thể xuôi Khối lãng thể ngượcHình 2.3 Chân kè kiểu hình khối lãng trợ

(1); Khối lãng trụ bằng vật liệu rồi(2) Ting lạc ngược

b) Chân kè kiểu cọc.

Chân số thể có 1 hàng cọc hay nhiều hàng cọc Coe có thé làm bằngnhiễu loi : cọc te, cọc bêtông cốt thép, có những trường hợp có th là khối xây nhưtường chin đất Chân kè loại này thường áp dụng cho vùng biển bị xâm thực mạnh để

tránh hiện tượng moi hãng khi mặt bãi trước chân kè bị xi sấu Trong những năm gần

đây, nhiễu nơi đã sie dụng Sng buy cho chân kè biển Bên trong ống buy có đỗ dé hộc

fe cỡ tạo thành cầu kiện độc lập có trọng lượng lớn và duy t ổn định chân kỳ Nhờ đã

đổ và các loại kết cấu ti rời bên trong mà cấu kiện có khả năng điều chính gi vị trí

trong khối kè Ngoài ra, do ma sit của đá hộc bên trong nhỏ hơn ma sắt giữa các ống

nên các ống buy ít bị lún hơn so với đá hie.

@ 0)

Loại 1 hàng cọc Loại 2 hàng cọc

Hình 2.4 Chân kè kiểu cọc ctr

(1): Coc

(2): Vật liệu rời(3); Ông buy

(4): Khối xây

(6): Tầng lọc ngược.©) Chân kè kiểu hỗn hop

"Đây là chân kẻ kết hợp giữa 2 kidu trên Chân kè kiểu này gồm 3 bộ phậnchủ yếu là chân khay, khối lãng trụ và

hay nằm ngoài chân khay.Chân kè này có thể chiu được tác động cia sóng mạnh và

(1): Coe cừ

(2): Khi

(3) Ting lọc ngược

lăng trụ

2.1.2.2, Sự làm việc của chân ké biển và nguyên nhân phá hoại

Khôi lượng của chân kè so với toàn bộ kè nằm trong khoảng từ 20 đến

-40% Trong số những kề làm việc én định thi khối lượng chin kè chiếm từ 35 đến 40%:khối lượng toàn bộ kè Những kè có bề rộng chân kè lớn làm việc tương đối tốt.

“Chân ke biển chiu ảnh hưởng của sóng bão, sóng đổ, thùy triều, đôi khi

6 sự trùng hợp của nhiều yếu tố Chân kè có thể bị hư hồng do hiện tượng sụt sat mái

gây mà

Một số chân kè làm bằng đá đổ có bé rộng hợp lý Hiện nay chúng vẫn

làm việc an toàn do phù hợp với tinh hình địa chất nén móng, dim bảo được vai trò bảo

CChân kè có các chu kiện bọc như cầu kiện tông lá kẻ Trên cơ sở chân

kẻ đảm bao én định phù hợp với địa chất i lớp bọc mặt chống lại tác dụng của.

đồng mat và sống

Điều kiện địa chất nền, kiểu đường bờ có liên quan trực tiếp đến sự hư

hỏng của chân kè Nền đắt bở rời được tạo nên bởi các trim tích bở rời thuộc hệ Đệ Tứ,

chủ yếu là cát, bàn, bọt sét, cuội và san sôi phân bổ tại các ving cửa sông, các vùngđẳng bing ven biển chiếm khoảng 80% chiều dài đường bờ biễn nước ta, Nhìn chung

Khả năng chịu lục của nền này không lớn, dễ bị bào mòn do sóng và ảnh hưởng tới sự

‘én định của chân kè Kiểu đường bờ đa dạng cũng làm thay đổi chế độ sóng, dòng ven.

bở và ảnh hưởng tới bãi và sự làm việc của chân kỳ.

“Chân kè thường sặp những phá hoại như sau

~ Chân kè bị lún sụt kéo theo mái kè bị sập gay.

~ Mãi kè bị sat lở kéo theo chân kè bị sụt lún.

= Chân kè bị in tách rời khỏi mái ke Vi dụ như kè Hậu Lộc — Thanh Hoá.

~ Chân kề bị sóng và đồng ven bở tác động làm phá vỡ kết cấu Trong

mùa mưa bão, sóng lớn kết hợp với tiểu cường lim bãi trước kè bị xi, các cấu kiệnlàm chân kè mắt ổn định dẫn tới chân kè bị sụt, trượt Ví dụ như kè Bàu Tró ~ Quang

= Chân kè bị hư hong khi bãi bị hạ thấp, do tác động của sóng bùn cát từ

trong thân kè gây hiện tượng sụt lún Ví dụ như kè Xuân Hội ~ Hà Tình.

3:2 Cơ sở lý thuyết của phương pháp phần tử hữu hạn dùng trong phân tích ứngsuất biến dạng chân kề

2.2.1, Các phương pháp nghiên cứu trang thái ứng suit biến dang

"Để giải bài toán xác định ứng suất và biến dạng ta phải giải các phương.

trình cơ bản dựa vào điễu kiện biện Có thể thực hiện theo các phương pháp sau:

- Phương pháp giải tich: là tim nghiệm giải tich thỏa man các phương

trình vi phân tại mọi thời điểm trong thân tường và thỏa mãn các điều kiện biên trên bẻ.mặt (Phương pháp Sức bền vật liệu phương pháp Lý thuyết din hồ)

~ Phương pháp số: là xác định gần đúng giá trị rời rac của hàm dn tại một

thời điểm bên trong và trên biên của vật thể xét (Phương pháp Phin từ hữu han,

phương pháp Sai phân hữu hạn).

“Các phương pháp giải tích chỉ có thể giải được một số bài toán nào đó.Với những kết cầu có hình ding da dang và điều kiện biên phức tạp thi phương pháp

giải tích tỏ ra kém hiệu qua và đôi khi không thé giải được.

Những nhược điểm của các phương pháp giải tích hoàn toàn có thé được

giải quyết bằng phương pháp số với sự trợ giúp của các phương tiện tính toán Phương.

pháp số hay còn gọi là phương pháp rời rae hoá có thể chia thành hai nhóm chính

phương pháp rồi rac kiểu toán học và phương pháp rời rac kiểu vật lý.

Trong phương pháp rời rac kiểu toán học, nghiệm của bài toán không.

cược mô tả qua các him mà được thay bing nghiệm gin đúng mô ta qua một s6 hữu

hạn số với việc chọn tương ứng hệ hàm xép xi Điễn hình của phương pháp nay là

phương pháp sai phân hầu hạn Phương pháp này tương đối đơn giản nhưng không

thuận tiện trong việc lập trình.

Bin chit của phương pháp rồi rac kiểu vt I là ở chỗ ta thay thé hệ thực(hệ lên tục) bằng một mô hình vật lý gin đúng bằng một số hữu hạn các phần con gọilà các phần tử Kết quả nhận được từ phương pháp này cũng không phải là các hàm

chính xác mà là các giá tì số tại các nút của các phần tứ Đại diện cho phương pháp,này là phương pháp phan tử hữu hạn.

2.2.1.1, Phương pháp Sức bên vật liệu

Phương pháp này dựa trên cơng thức tính ứng suất biển dạng trong sứ

bvật liệu, nơ tính được ứng stại mép cơng trình và xác định cả quy luật phân bổ.‘ing suất trong thân cơng trình, Cơ sở của phương pháp là xem phân bổ ứng suất pháp.

trên mặt phẳng nằm ngang theo quy luật đường thẳng và trị số của nĩ tại mép biên

cơng trình được xác định theo cơng thức nén lộch tâm

* Ưu điểm của phương pháp:

Phương pháp Sứcvật liệu được cọ là phương pháp tính tốn cơ bản,

giúp ta tính tốn ứng suất biện dạng đơn giản, đễ dàng Tinh được các giá tị Øụ, ,„ tại

các điểm đang xét, từ đĩ xác định được ứng suất chính va phương chính tại mọi điểm

trong tưởng kề

* Nhược điểm của phương pháp:

Kết quả tinh tốn cĩ sai số rất lớn, khơng phan ánh đúng trang thái ứng

suất biến dang trong cơng tình Nguyên nhân là do khi tinh theo Sức bÈn vật iệu ta đã

coi ké như một thanh được ngàm chặt vào nên, chịu uốn và kéo nén đồng thời; giả thiết

sur phân bổ ứng suất pháp trên mặt phẳng nằm ngang là đường thing, tr sti biên củakề được xác định theo cơng thức nến lệch tâm; vật liệu đồng chất ding hướng MatKhác, khơng thể giải quyết được các bài tốn phức tạp như cĩ biến dạng nn, ứng suất

tập trung, ứng suất tại lỗ khoét, ứng suất nhiệt, tính dị hướng, khơng xét được trong

giả đoạn th cơng

2.2.1.2 Phương pháp Lý thuyết din hồi

“Cách tinh độ bền như phương pháp Sức bồn vật liệu là cách tính don

giản, quan niệm ứng suất trong thân cơng trình phân bổ theo quy luật bậc nhất, điều

này chưa phản ánh ứng xử thực của kết cấu, Để có lời giải chính xác hơn, ta thường

dùng lời giải của lý thuyết đàn hồi.

* Uu điểm của phương pháp:

Giải quyết được những vấn để như ứng suất tập trung, ứng suất lỗ khoet,

ứng suit nhiệt mã phương pháp Sức bồ không giải quyết được Tính toán

ương đối đơn giản, áp dụng dễ dàng, độ chính xác cao

C6 thể nói giải theo Lý thuyết đàn hồi chính là lời giải trực tiếp từ cácphương tinh vi phân, ching vita thoả mãn diễu kiệ lên tục của biến dang vừa thoả

mãn điều kiện biên

* Nhược điểm của phương pháp:

Lý thuyết đàn hồi rit khó thực hiện được với những trưởng hợp tải trọng.

ay nỗi áp lực bin cát, động đắc ảnh hướng của nỄ

húc tạp, như dp lực thắm và „nền

di hướng Kết quả tinh toán chưa sắt với thực tổ lầm việc của vật liệu là không đồng

chất, đẳng hướng Không xét được ảnh hưởng biến dạng của nén, các lớp xen kẹp, đứt

sấy, nên có tinh dị hướng, không tinh được trong giải đoạn thi công, ảnh hướng động

2.2.1.3, Phường pháp sai phân hữu hạn

Phương pháp sai phân hữu hạn là phương pháp rời rực kiễu toán học, nólưới

không thay đổi gì min tính toán mà chi phú lên miễn tính toán một lưới ( có thể là

hình vuông, hình chữ nhật, tam giác, tử giác cong ) và nó thay thé một ham xác định

trong một miễn liên tục bằng một him lưới gồm tập hợp rời rae hữu hạn các điểm, ở đó

đạo him được thay thé bing các ty sai phân, do đồ bãi toin biên của phương trình viphân được thay thể bởi một hệ phương trình đại số tuyển tính

* Ưu điểm của phương pháp: Phương pháp nay tương đối đơn giản.

* Nhược điểm của phương pháp

Không thuận lợi trong việc lập tình tính toán ứng suất biển dạng vớikhối lượng lớn, chưa phân ánh được slam việc của nén và vật liệu, Phương pháp sai

hân hữu hạn không giải quyết được các bài toán có điều kiện biên phúc tạp Không

phân tích được bài toán dị hướng và trong giai đoạn thing công trình2.2.14, Phương pháp phần tử hữu hạn

Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) là một thuật toán để giải những.phương tình vi phân đạo hàm riêng trước hết bằng việc rồi rạc hoá phương trình nàytheo các phương không gian nghiền cứu

* Ưu điểm của phương pháp:

Phương pháp Phin từ hữu hạn là một phương phip đặc biệt có hiệu quảđể tìm dạng gần đúng của một hàm chưa biết trong miễn xác định của nó Phương pháp.

này đã giải được bài toán có xét đến anh hưởng biển dang, tính di hướng của nn, xét

đến nên có lớp xen kẹp, đứt gãy và giải được bài toán có điều kiện biến phức tap Phân

đánh đúng thụ tế ự làm việc của vật liệu là không đồng nhất, không đẳng hướng Phân

tích được trang thái ứng suất biển dạng quanh lỗ khoét, ứng suất tập trung, ứng suất

nhiệt mà các phương pháp như Sức bén vật liệu, Lý thuyết đản hdi không giải quyết

được Cơ sở của phương pháp là thay kết cầu, môi trường liên tục bằng một mô hình

bao gồm một số hữu hạn phần từ riêng lẻ liên kết với nhau chỉ ở một số hữu hạn điểm

tt các điểm nút tổn tại các lực hoặc các đại lượng ditrưng khác tuy theo bài toán.

Các đại lượng tính toán bên trong phần từ được biểu diễn thông qua các t số tai các

điểm nút của phần tứ Cùng với sự phát triển khoa học công nghệ, việc giải quyết các

i toán có khối lượng lớn, phức tạp được giải quyẾt và cho kết quả có độ chính xác

* Nhược êm của phương pháp:

Khôi lượng tính toán lớn, phức tạp không thể thực hiện bằng thủ công,

mặt khác phải phân tích kết cầu thực tế đưa về kết cầu tinh toán sao cho hợp lý và chokết quá đúng, sát với thự tẾ nhất

2.2.1.5 Kết luận

Giới hạn trong luận văn nay tác giả sử dụng phương pháp phan tử hữu.

hạn để giải bài toán ứng suất biến dạng chân kè Phương pháp này có thể cho lõi giải

tới bất kỳ độ chính xác edn thiết nào, đồng thời nó có thể xét đến các hình dạng phức

tạp, các điều kiện biên phúc tạp Mặc di khối lượng tinh toán lớn, nhưng với sự trợ

siúp của máy tinh điện tử đã giúp ta giải bài toán một cách dễ dàng, thuận tiện hơn

Hon nữa, phương pháp nảy ngày cảng được sử dụng rộng rãi vì những ưu việt của nó,

‘i miễn tính toán bao gồm các loại vit liệu khắc nhau và có hình dáng kích thước bắt

kỳ, biên của bài toán có thể phúc tạp

2.2.2.Tinh toán kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn

2.2.2.1 Khái niệm về phương pháp phần tử hữu hạn

Phương pháp Phin tử hữu hạn (PTHH) là một thuật toán để giải những

phương trình vi phân đạo him riêng trước hết bằng việc rồi rac hoa phương trình này

theo các phương không gian nghiên cứu Việc rời rạc hoá được tiến hành bằng cáchphủ lên miễn xét các miỄn nhỏ đơn giản có hình dang tuỷ ý (phần tử hữu hạn) chuyển

các phương trình của bai toán thành các phương trình ma trận liên hệ giữa số liệu vào.

tại các điểm định sẵn trong các phan từ (các điểm nat), với tra tại chính các điểm.ay Miễn V được chia thành một số hữu hạn các mién con (V.) gọi là các phần tử Các

nối với nhau tại

phần tử này được kí phần tứ gọi là nút

“Trong phạm vi mỗi phan tử, đại lượng cần tìm (như ứng suất, bién dạng) được lấy xip

xi trong một him đơn giản được gọi là các hàm xap xỉ Các hàm xắp xi này được biểudiễn qua các giá tri của hàm (và có khi cả đạo him của nổ) tại các điểm nút trên phần

tử Các giá tị này được gọi là các bậc tự do của phần tử và được xem là ấn số edn tìm

của bài toán

“Tuỳ theo ý nghĩa vật lý của hàm xắp xi, người ta có thể phân bài toántheo ba loại mô hình sau:

= Mô hình tương thích lấy chuyển vị làm dn số và lập hàm xắp xi chuyển vị

~ Mô hình cân bằng : lấy ứng suất làm dn số, lập hàm sắp xi của ứng suất~ Mô hình hỗn hop : him xắp xi bao gdm cả chuyển vị và ứng suất

“Trong ba mô hình trén thi mô hình tương thích là cổ tỉnh wa việt hơn cả.

Phuong pháp phần tử hữu hạn (PTHH) ra đời vào cuối những năm 1950

nhưng rất ít được ứng dụng vi công cụ tinh toán còn chưa phát tiễn Vio cuối những

năm 1960, phương pháp PTHH đặc iệt phát tiễn nhờ sự phát rin nhanh chồng và sử

dụng rộng rãi của máy tính điện tử Đến nay có thể coi phương pháp PTHH là mộtphương pháp có hiệu quả nhất đễ giải các bài toán kỹ thuật khác nhau, từ bài toán phântích trang thái ứng suất biển dạng trong kết cấu các công trình thuỷ lợi, xây dựng dândụng, giao thông đến các bài toán của lý thuyết trường như: Ly thuyết truyền nhiệt, cơ

học chất lồng, thuỷ đản hồi, khí đàn hồi, điện - từ trường.

'Ư điểm nỗi bật của phương pháp PTHH làlễ dàng lập chương trình để

giải trên máy tính, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hoá tính toán hàng loạt kết

cấu với những kích thước, hình dang, mô hình vật liệu và điều kiện biên khác nhau.2.2.22 Cơ sử của phương pháp phần tử hữu hạn

a Nguyên lý công khả đi

Giả sử một vật có thé tích V với bè mặt §:

Chiu tải trọng là lực thé tích: P=[X.Y/ZJ”biên SP: PV=[XV,YV,ZVỊ,“Trên biên SU có các chuyển vị: U=[lu+v+wjt

Với điều kiện SP và SƯ không giao nhau: S=SP +SU

Lực bề tu

Giả sử có chuyển vị kha di 40 = (6, 6,6) 1)

Không làm nhiễu các điều kiện rang buộc trên biên SU, nghĩa là trên biên

này có

ou =0 62)