Nghiên cứu các giải pháp tăng cường ổn định bảo vệ mái đê biển tràn nước

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI HOÀNG VIỆT HÙNG NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP TĂNG CƯỜNG ỔN ĐỊNH BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN TRÀN NƯỚC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2012 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI HOÀNG VIỆT HÙNG NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP TĂNG CƯỜNG ỔN ĐỊNH BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN TRÀN NƯỚC Chuyên ngành: Địa kỹ thuật Xây dựng Mã số: 62-58-60-01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trịnh Minh Thụ 2.GS.TS Ngô Trí Viềng Hà Nội, 2012 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học thực Các kết quả, số liệu luận án trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận án Hoàng Việt Hùng iv LỜI CẢM ƠN Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trịnh Minh Thụ GS.TS Ngô Trí Viềng hai Thầy hướng dẫn trực tiếp tác giả thực luận án Xin cảm ơn hai Thầy dành nhiều công sức, trí tuệ hỗ trợ tài để tác giả hoàn thành luận án nghiên cứu thời gian Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới GS Nguyễn Công Mẫn, xin cảm ơn Giáo sư có đóng góp quý báu cho tác giả trình thực luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn GS.TS Nguyễn Quang Kim-Hiệu trưởng nhà trường có hỗ trợ kịp thời thiết bị thí nghiệm trình nghiên cứu tác giả luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn Vụ Đại học Sau Đại học-Bộ Giáo dục Đào tạo, Hội đồng Khoa học Đào tạo Khoa Công trình, Phòng Đào tạo Đại học Sau Đại học, Phòng Khoa học Công nghệ-Trường Đại học Thuỷ lợi, Cục Sở hữu Trí tuệ-Bộ Khoa học Công nghệ, nhà khoa học từ đơn vị có đóng góp, giúp đỡ quý báu cho tác giả trình thực nghiên cứu Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp gia đình động viên, khuyến khích để tác giả hoàn thành luận án nghiên cứu Tác giả Hoàng Việt Hùng v MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn .4 Những đóng góp luận án Bố cục luận án CHƯƠNG I TỔNG QUAN GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN 1.1 Mở đầu .7 1.2 Tổng quan giải pháp bảo vệ mái đê biển giới 1.2.1 Giải pháp bảo vệ mái đê phía biển 1.2.2 Giải pháp bảo vệ mái đê phía đồng 17 1.3 Tổng quan giải pháp bảo vệ mái đê biển Việt Nam .19 1.3.1 Một số hình thức kết cấu kè mái đê phía biển 19 1.3.2 Bảo vệ mái đê phía đồng 24 1.4 Một số vấn đề gây ổn định lớp bảo vệ mái đê biển thường gặp 24 1.4.1 Cơ chế phá huỷ đê sóng tràn 24 1.4.2 Một số tồn kỹ thuật kè bảo vệ mái đê phía biển ổn định xói mái đê đồng .27 1.4.3 Sự phá huỷ đê biển sóng tràn 29 1.4.4 Hướng tiếp cận lựa chọn giải pháp công nghệ .30 1.5 Kết luận chương I 31 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TĂNG CƯỜNG ỔN ĐỊNH BẢO VỆ MÁI ĐÊ 33 2.1 Đặc điểm neo đất nguyên tắc tính toán .33 2.1.1 Mục đích 33 2.1.2 Nguyên lý chống nhổ neo 33 2.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến lực chống nhổ neo 34 2.1.4 Các phương pháp xác định khả chịu lực kéo nhổ neo 36 2.2 Nghiên cứu neo gia cố cho lát mái đê biển .44 2.2.1 Đặt vấn đề 44 2.2.2 Bản chất kỹ thuật giải pháp 45 vi 2.3 Thiết lập biểu thức xác định sức chịu tải neo xoắn sử dụng gia cố lát mái đê biển .47 2.3.1 Những giả thiết định lý dùng phương pháp phân tích giới hạn 48 2.3.2 Lập biểu thức xác định sức chịu nhổ giới hạn 52 2.4 Kết luận chương II 57 CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CÁC GIẢI PHÁP TĂNG CƯỜNG ỔN ĐỊNH BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN 59 3.1 Mở đầu 59 3.2 Thí nghiệm xác định khả neo giữ neo xoắn 59 3.2.1 Nội dung thí nghiệm 59 3.2.2 Lập phương trình xác định Sêry thí nghiệm 60 3.2.3 Thiết kế neo xoắn 63 3.2.4 Thí nghiệm thử tải neo xoắn 65 3.2.5 Kiểm chứng biểu thức xác định sức chịu tải neo xoắn 74 3.2.6 Thí nghiệm mô hình vật lý để đánh giá mật độ bố trí neo gia cố 79 3.3 Nghiên cứu ứng dụng phụ gia CONSOLID 85 3.3.1 Giới thiệu sản phẩm phụ gia CONSOLID mục đích nghiên cứu 85 3.3.2 Các thí nghiệm với đất sét có phụ gia 85 3.3.3 Thí nghiệm với đất cát cát sử dụng phụ gia 98 3.3.4 Nhận xét kết thí nghiệm đất gia cường 103 3.4 Nghiên cứu khả xói bề mặt đất có phụ gia .103 3.4.1 Mục đích 103 3.4.2 Nội dung kết thí nghiệm 104 3.4.3 Nhận xét kết thí nghiệm xói bề mặt 106 3.5 Kết luận chương III .106 CHƯƠNG IV ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CHO ĐÊ BIỂN NAM ĐỊNH 109 4.1 Giới thiệu công trình 109 4.2 Tài liệu dùng thiết kế 109 4.2.1 Tài liệu địa hình .109 4.2.2 Tài liệu địa chất 109 4.3 Giải pháp kỹ thuật nâng cấp đê 111 4.3.1 Các thông số đê biển Giao Thuỷ-Nam Định 111 vii 4.3.2 Tăng cường ổn định bảo vệ mái đê phía biển theo tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đê biển-2012 kết hợp neo gia cố lát mái 111 4.3.3 Đề xuất tính toán gia cố mái đê kết hợp neo xét cân áp lực đẩy ngược sóng .113 4.3.4 Xử lý đất đắp vỏ bọc đê biển phía đồng phụ gia CONSOLID115 4.4 Xây dựng phần mềm tính toán viên gia cố mái đê biển kết hợp neo .116 4.4.1 Mục đích 116 4.4.2 Lựa chọn ngôn ngữ lập trình 116 4.4.3 Cấu trúc chương trình 116 4.5 Kết luận chương IV .121 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 122 I Kết luận 122 II Điều kiện áp dụng kết nghiên cứu 123 III Tồn 124 IV Kiến nghị 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 viii MỤC LỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG I Hình 1.1: Gia cường mái đê biển Hà Lan Hình 1.2: Cấu kiện bê tông lắp ghép Hình 1.3: Một dạng cấu kiện gia cố đê biển Nhật Bản Hình 1.4: Thiết bị thi công cấu kiện gia cố mái đê biển Hà Lan Hình 1.5: Cấu kiện bê tông gia cố dạng cột 10 Hình 1.6: Kè đê biển đá xếp phủ nhựa đường 11 Hình 1.7: Thảm bê tông liên kết dây cáp 12 Hình 1.8: Thảm bê tông sử dụng làm kè đê biển Hà Lan 12 Hình 1.9: Thảm gia cường hệ thống túi vải địa kỹ thuật 13 Hình 1.10: Mở rộng ứng dụng túi địa kỹ thuật 14 Hình 1.11: Ống địa kỹ thuật xây dựng đê kè 14 Hình 1.12: Mở rộng ứng dụng ống địa kỹ thuật 15 Hình 1.13: Ống địa kỹ thuật gia cường bảo vệ bờ Hà Lan 15 Hình 1.14: Một số biện pháp kỹ thuật gia cố mái đê 16 Hình 1.15: Vải địa kĩ thuật dùng gia cố lớp bảo vệ mái 16 Hình 1.16: Thảm cỏ chống xói mái đê 17 Hình 1.17: Sử dụng lưới sợi tổng hợp kết hợp trồng cỏ chống xói 18 Hình 1.18: Bể bê tông có bố trí ống tiêu nước 18 Hình 1.19: Bể bê tông có tính tiêu 19 Hình 1.20: Kè bảo vệ mái đá lát khan Hải Hậu-Nam Định 20 Hình 1.21: Kè đá xây liền khối Thái Bình 20 Hình 1.22: Kè lát mái bê tông đổ chỗ 21 Hình 1.23: Kè cấu kiện bê tông nhỏ 22 Hình 1.24: Kè cấu kiện bê tông khối lớn 22 Hình 1.25: Kè lát mái cấu kiện TSC-178 23 Hình 1.26: Kè cấu kiện BT liên kết chiều 23 Hình 1.27: Cơ chế phá huỷ đê sóng tràn 25 Hình 1.28: Lực tác dụng sóng lên mái kè dạng bê tông 25 Hình 1.29: Tấm lát mái đê biển bị lún sụt 28 Hình 1.30: Tấm lát mái đê biển bị bong tróc 28 Hình 1.31: Phá huỷ mái phía biển dẫn đến xói hỏng đê 28 Hình 1.32: Các viên gia cố không đủ trọng lượng 28 Hình 1.33: Mái đê biển phía đồng bị sóng tràn qua 29 ix Hình 1.34: Đê biển đắp đất có hàm lượng cát cao bị xói hỏng 29 Hình 1.35: Viên gia cố bị đẩy ngược 29 Hình 1.36: Đê biển Hải Phòng cứng hoá bề mặt-chống sóng tràn 30 Hình 1.37: Bão số 2-2005 mái hạ lưu bị phá huỷ toàn sóng tràn 30 CHƯƠNG II Hình 2.1: Nguyên lý chịu lực neo 33 Hình 2.2: Các hình thức mũi neo giữ 35 Hình 2.3: (a) Neo đất có dạng mở rộng đáy hình trụ tròn (b) Đáy mở rộng với nhiều hình nón cụt 35 Hình 2.4: Cấu tạo mũi cọc xoắn 39 Hình 2.5: Sơ đồ bố trí neo cho lát mái 45 Hình 2.6: Chi tiết dạng neo gia cố 46 Hình 2.7: Chi tiết liên kết với lát mái 47 Hình 2.8: Ứng dụng lý thuyết dẻo cho đất 48 Hình 2.9: Mô hình vật lý mô hướng chuyển vị đất bị cắt 49 Hình 2.10: Giả thiết mặt nón phá hoại mũi neo xoắn 52 Hình 2.11: Kết thí nghiệm mô hình đất tương tự với (H/D) ≤ ÷ 55 Hình 2.12: Kết thí nghiệm mô hình đất tương tự với (H/D) = 55 CHƯƠNG III Hình 3.1: Các chi tiết neo xoắn 64 Hình 3.2: Hai mũi neo điển hình thí nghiệm 64 Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm kéo neo 65 Hình 3.4: Sức chịu tải kéo nhổ mũi neo theo độ sâu 68 Hình 3.5: Sức chịu tải kéo nhổ mũi neo NĐ10-Đất đê Giao Thuỷ 69 Hình 3.6: Sức chịu tải kéo nhổ mũi neo NĐ11-Đất đê Giao Thuỷ 70 Hình 3.7: Sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn NĐ10 - Đất khu vực Đại học Thuỷ lợi 72 Hình 3.8: Sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn NĐ11 - Đất khu vực Đại học Thuỷ lợi 73 Hình 3.9: Thiết bị mô hình thí nghiệm 76 Hình 3.10: Sơ đồ bố trí thí nghiệm kéo mảng gia cố 80 Hình 3.11: Sơ đồ vị trí viên gia cố tính từ điểm đặt tải (điểm 0) 81 Hình 3.12: Diễn biến mẫu sau ngâm nước 88 Hình 3.13: Diễn biến mẫu sau 20 ngày ngâm nước 89 Hình 3.14: Thiết bị nén trục 90 x Hình 3.15: Quan hệ ứng suất biến dạng mẫu nén nở hông tự sau thời gian ngày 91 Hình 3.16: Quan hệ ứng suất biến dạng mẫu nén nở hông 91 tự sau thời gian 15 ngày 91 Hình 3.17: Quan hệ ứng suất biến dạng mẫu nén nở hông tự sau thời gian 30 ngày 92 Hình 3.18: Thiết bị nén ba trục 94 Hình 3.19: Kết thí nghiệm mẫu 0% phụ gia 95 Hình 3.20: Kết thí nghiệm mẫu 2% phụ gia 95 Hình 3.22: Thí nghiệm rã chân mẫu đất cát có sử dụng phụ gia 98 Hình 3.23: Thí nghiệm đánh giá độ rã chân-sập mẫu 100 Hình 3.24: Các mẫu sau 15 phút đổ nước 100 Hình 3.25: Các mẫu sau 30 ngày ngâm nước 100 Hình 3.26: Một số hình ảnh thí nghiệm mẫu điều kiện ngập-khô-ngập 102 Hình 3.27: Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 104 Hình 3.28: Điều chỉnh lưu lượng chảy qua mô hình 105 Hình 3.29: Một số mặt cắt điển hình trình thí nghiệm 106 CHƯƠNG IV Hình 4.1: Cấu trúc sơ đồ tính toán 117 Hình 4.2: Giao diện chương trình 118 Hình 4.3: Giao diện chương trình tính với lựa chọn 118 Hình 4.4: Giao diện chương trình tính với lựa chọn 119 xi MỤC LỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG I CHƯƠNG II Bảng 2.1: Giá trị tham khảo cường độ chống cắt đất [20] 37 Bảng 2.2: Cường độ chống cắt đất [20] 37 Bảng 2.3: Hệ số điều kiện làm việc m 40 Bảng 2.4: Các hệ số A, B tính sức chịu tải kéo cọc xoắn 41 Bảng 2.5: Các giá trị M, N ứng với α = φ α = φ 43 CHƯƠNG III Bảng 3.1: Các kích thước thực tế hai neo xoắn 64 Bảng 3.2: Chỉ tiêu lý đất thí nghiệm 66 Bảng 3.3: Ảnh hưởng độ sâu cắm neo đến sức chịu tải 67 Bảng 3.4: Quan hệ tải trọng theo thời gian neo xoắn NĐ10 (H/D=8) 69 Bảng 3.5: Quan hệ tải trọng theo thời gian neo xoắn NĐ11 (H/D)=8 71 Bảng 3.6: Quan hệ tải trọng theo thời gian neo xoắn NĐ10 (H/D=8) 72 Bảng 3.7: Quan hệ tải trọng theo thời gian neo xoắn NĐ11 (H/D=8) 73 Bảng 3.8: Kết đo trực tiếp góc mở α hố đào cắt ngang nón phá hoại 75 Bảng 3.9: Các thông số tính toán kết kiểm nghiệm 78 Bảng 3.10: Tổng hợp xác định sức chịu tải neo xoắn (kN) 78 Bảng 3.11: Kết kéo mảng mô hình-Trường hợp không neo 81 Bảng 3.12: Kết kéo mảng mô hình-Trường hợp có neo 84 Bảng 3.13: Các tiêu đất sét 86 Bảng 3.14: Sức kháng nén không hạn hông mẫu - qu (kN / m ) 92 Bảng 3.15: Kết thí nghiệm cắt trực tiếp đất sét 93 Bảng 3.16: Kết thí nghiệm cắt ba trục 96 Bảng 3.17: Tổng hợp kết thí nghiệm với đất cát 103 Bảng 3.18: Kết thí nghiệm xói tràn máng thí nghiệm 105 CHƯƠNG IV Bảng 4.1: Chỉ tiêu lý lớp đất 110 Bảng 4.3: Các thông số thiết kế mũi neo xoắn 113 Bảng 4.4: Khối lượng viên gia cố tính theo phương pháp 114 Bảng 4.5: Sức chịu tải kéo neo xoắn 115 Bảng 4.6: Kết tính toán phần mềm NTM-01 120 xii BẢNG CÁC KÝ HIỆU W50 : Trọng lượng viên gia cố Hs : Chiều cao sóng thiết kế ρs : Khối lượng riêng vật liệu ρw : Khối lượng riêng nước biển ∆ : Hệ số dung trọng α : Góc mái dốc KD : Hệ số ổn định ξ : Hệ số sóng vỡ Dn50 : Kích thước viên gia cố P : Thông số xét đến tính thấm nước lõi thân đê S : Hệ số tổn thất N : Số sóng ψu : Hệ số nâng cấp ổn định φ : Hàm ổn định σ : Ứng suất pháp mặt trượt xét τ : Ứng suất tiếp mặt trượt xét τ0 : Cường độ chống cắt đất c : Lực dính đơn vị đất φ : Góc ma sát đất σc : Ứng suất tứ phía, tương đương tính liên kết giả θ max σ1 : Góc lệch lớn tổng tải trọng với pháp tuyến mặt trượt : Ứng suất lớn σ3 : Ứng suất nhỏ Pgh : Lực chống nhổ giới hạn neo Cu : Sức chống cắt không thoát nước α : Góc mở hình nón phá hoại giả thiết kéo neo xoắn xiii ε& p : Tốc độ biến dạng dẻo pháp hướng γ& p : Tốc độ biến dạng dẻo tiếp tuyến Ti , Fi ε ij* : Ngoại lực tác động lên bề mặt vật thể lực thể tích thân vật thể : Tốc độ biến dạng u ij* : Tốc độ chuyển vị V1 : Thể tích hình nón phá hoại giả thiết V : Véctơ tốc độ chuyển vị hình nón phá hoại giả thiết S : Diện tích xung quanh hình nón phá hoại giả thiết H : Độ sâu từ mặt đất đến cánh xoắn cùng-công thức 2.26 L : Chiều dài mũi xoắn-công thức 2.26 NĐ10 : Neo xoắn sô 10 NĐ11 : Neo xoắn sô 11 H/D : Tỷ số độ sâu cắm neo đường kính neo K : Hệ số thấm tính toán đất a : Diện tích ống đầu nước thay đổi L : Chiều dài mẫu thí nghiệm t : Thời gian nước thấm qua mẫu A : Tiết diện mẫu thí nghiệm thấm ω cb : Độ ẩm chế bị ρ : Khối lượng riêng ướt chế bị ρk : Khối lượng riêng khô chế bị ∆ : Tỷ trọng đất ε : Hệ số rỗng n : Độ lỗ rỗng S : Độ bão hoà LL : Giới hạn chảy PL : Giới hạn dẻo xiv PI : Chỉ số dẻo LI : Chỉ số chảy ρkmax : Khối lượng riêng khô lớn ω tn : Độ ẩm tối ưu MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Việt Nam quốc gia có đường bờ biển dài, có nhiều tỉnh, thành phố tiếp giáp với biển với dân số vùng ven biển khoảng 40 triệu người Ven biển Việt Nam có hệ thống đê biển với quy mô khác hình thành qua nhiều hệ Hệ thống đê biển tài sản lớn đất nước, tu bổ, nâng cấp thường xuyên hệ thống đê biển sở vững chắc, tạo đà phát triển kinh tế, phục vụ công nghiệp hoá, đại hoá đất nước Theo xu phát triển chung, vùng ven biển nước ta vùng kinh tế trọng điểm động, ngày đóng góp vai trò quan trọng kinh tế quốc dân an ninh quốc phòng Đê biển không chống bão, ngăn mặn mà phải kết hợp đa mục tiêu giao thông, du lịch Các nước phát triển giới có nhiều đầu tư công nghệ, nhân lực, vật lực, sách pháp luật để cải tạo, nâng cấp đê biển Tuy nhiên Việt Nam, phần lớn đê biển đảm bảo an toàn với gió bão cấp 8, dự án đê biển hỗ trợ dự án PAM, dự án ADB chống với gió bão cấp mức nước triều 5% Cũng theo báo cáo Cục Quản lý đê điều Phòng chống lụt bão[9], trạng đê biển số tồn là: (1) Đất đắp đê chủ yếu đất cát pha (á cát) có độ chua lớn (pHKCL=3,5-4,5) nên khó trồng cỏ chống xói hầu hết mái đê phía đồng chưa có biện pháp bảo vệ thoả đáng nên thường bị xói, sạt sóng leo vượt tràn đỉnh đê có bão mưa lớn kéo dài dẫn đến nguy vỡ đê cao [9] (2) Phần lớn đê biển có đê trực diện với biển (350 km tổng số 484 km thống kê riêng cho đê biển Bắc Bộ) [9], số đoạn đê trước có rừng chắn sóng đến rừng chắn sóng không dẫn đến đê trở thành trực diện với biển, nhiều nơi xa vùng cửa sông trồng chắn sóng kè bảo vệ mái trở thành kết cấu quan trọng để bảo vệ đê biển Hiện tại, kè mái phía biển thường bị bong tróc, lún sụt tác dụng sóng, giải pháp tăng cường ổn định kè bảo vệ mái có nguy vỡ đê lúc Do tăng cường ổn định kè mái phía biển ổn định không xói mái đê phía đồng mưa lớn sóng tràn giải pháp cần thiết cấp bách để nâng cao khả phòng chống thiên tai hệ thống đê biển, tạo tiền đề thúc đẩy phát triển kinh tế, đảm bảo phát triển bền vững vùng ven biển Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu luận án tìm giải pháp khoa học, kinh tế, đại phù hợp với điều kiện Việt Nam để tăng cường ổn định bảo vệ mái cho đê biển có Các mục đích cụ thể là: - Nghiên cứu tăng thêm ổn định cho kết cấu bảo vệ mái đê phía biển kiểu bê tông lắp ghép hai chiều ổn định không xói mái đê đồng đê biển có điều kiện tác động sóng leo vượt tràn đỉnh đê - Nghiên cứu sở khoa học cho giải pháp neo xoắn tăng cường ổn định mảng gia cố bảo vệ mái đê phía biển mà không cần bóc bỏ, thay cấu kiện - Nghiên cứu đặc trưng vật lý, học đất có trộn phụ gia, làm rõ đặc tính, ưu nhược điểm, hàm lượng tối ưu phụ gia dùng gia cường cho đất cát để đắp đê đảm bảo điều kiện không xói nước tràn đê - Kết nghiên cứu tính ứng dụng cho công trình thực tế Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu neo xoắn dùng tăng cường ổn định mảng gia cố cấu kiện bê tông lắp ghép kiểu hai chiều cho mái đê phía biển Neo chịu lực kéo vuông góc với mái đê Vật liệu đắp đê không dùng loại đất dính trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy Độ chặt đất đắp phải đạt theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển-2012 [6] - Nghiên cứu ứng dụng, đánh giá hiệu ảnh hưởng phụ không mong muốn phụ gia CONSOLID sử dụng để gia cường đất chỗ dùng làm vỏ bọc đê biển thay cho đất sét truyền thống Chưa nghiên cứu chế tương tác gia cường đất, thành phần hoá học chế tạo vật liệu CONSOLID Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan giải pháp gia cường bảo vệ mái đê biển giới Việt Nam Đánh giá tồn kỹ thuật vấn đề mà luận án tập trung giải - Nghiên cứu sở lý thuyết neo đất, thiết lập biểu thức sức chịu tải neo xoắn mà tác giả đề xuất - Nghiên cứu thực nghiệm sức chịu tải neo phòng thí nghiệm trường, kiểm chứng biểu thức giải tích thiết lập điều kiện ứng dụng - Nghiên cứu thực nghiệm gia cường đất sử dụng phụ gia CONSOLID - Nghiên cứu ứng dụng cho đê biển Nam Định Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích lý thuyết neo đất nguyên tắc thiết kế, xây dựng sở lý thuyết cho giải pháp neo xoắn dùng tăng cường ổn định cho cấu kiện bê tông gia cố mái đê biển - Nghiên cứu thực nghiệm: Thí nghiệm mẫu vật liệu phòng thí nghiệm, thí nghiệm mô hình vật lý phòng, thí nghiệm trường Kiểm chứng sở khoa học việc ứng dụng công nghệ 4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn a) Ý nghĩa khoa học: - Phân tích tổng quan dạng kè bảo vệ mái đê biển Việt Nam giới Đánh giá ưu, nhược điểm dạng gia cố mái đê tại, phân tích điều kiện ứng dụng, từ đề xuất giải pháp khoa học công nghệ mới, gia tăng độ an toàn cho đê biển - Làm rõ sở khoa học neo gia cố mái, đánh giá khả chịu tải neo, xây dựng biểu thức tính toán, xác định khoảng cách bố trí neo tối ưu - Các thí nghiệm phòng làm rõ đặc tính gia cường đất phụ gia CONSOLID, đánh giá hiệu ảnh hưởng phụ không mong muốn phụ gia đến đất gia cường - Đề xuất tính ổn định mảng gia cố cách xác định trực tiếp áp lực nước đẩy ngược lên mảng gia cố Xét cân áp lực với trọng lượng viên gia cố lực neo Đề xuất có ý nghĩa để mở rộng ứng dụng neo cho kiểu gia cố khác b) Ý nghĩa thực tiễn Hiện đê biển Việt Nam đánh giá thấp nên thường bị sóng leo tràn qua đỉnh đê đê trực diện với biển nên kè mái phía biển không đảm bảo an toàn Điều kiện kinh tế chưa cho phép xây dựng đê biển kiên cố hơn, kết nghiên cứu luận án ứng dụng để tăng cường ổn định, gia tăng độ an toàn đê biển có, trước mắt ứng dụng cho đê biển Giao Thuỷ -Nam Định, đóng góp phần khoa học công nghệ cho chương trình nâng cấp, xây hệ thống đê biển Việt Nam Những đóng góp luận án (1) Giải pháp neo gia cố cho lát mái giải pháp mới, có tác dụng gia tăng ổn định hạn chế chuyển vị, xô lệch mảng gia cố mái đê phía biển tác dụng sóng Tác giả luận án cấp độc quyền sáng chế số 10096 Theo định số 9903/QĐ-SHTT, ngày 29.02.2012 Cục Sở hữu Trí tuệ-Bộ Khoa học Công nghệ (2) Biểu thức (2.26) tác giả luận án thiết lập theo phương pháp phân tích giới hạn kết hợp lý thuyết dẻo điều kiện bền Coulomb Đây điểm khác biệt với nghiên cứu neo đất trước Ứng dụng mở rộng toán cân giới hạn tĩnh sang toán động thông qua nguyên lý bảo toàn lượng công ngoại lực nội tiêu tan vật thể đạt trạng thái cân giới hạn Các thí nghiệm sức chịu tải neo xoắn chuẩn hoá biểu thức giải tích (2.26) điều kiện ứng dụng biểu thức (3) Đề xuất sử dụng phụ gia CONSOLID để gia cường đất hàm lượng cát cao đắp vỏ bọc đê biển thay đất sét đề xuất khoa học công nghệ mới, có tính hiệu cao nguồn đất sét đắp vỏ bọc đê biển ngày hạn hẹp (4) Tác giả xây dựng phần mềm ‘Neo gia cố lát mái bảo vệ đê biển-NTM-01’ tiện dụng, đơn giản giúp cho người tính toán có nhiều lựa chọn xác định tham số thiết kế neo gia cố cho lát mái đê biển Bố cục luận án Lời cảm ơn Mở đầu Chương I: Tổng quan giải pháp bảo vệ mái đê biển Chương II: Cơ sở lý thuyết tính toán tăng cường ổn định đê Chương III: Thí nghiệm mô hình vật lý thí nghiệm vật liệu đất đắp gia cường Chương IV: Ứng dụng kết nghiên cứu, tính toán cho đê biển Nam Định Kết luận kiến nghị Danh mục tài liệu khoa học công bố Danh mục tài liệu tham khảo Phụ lục Phụ lục 1: Tính áp lực nước đẩy ngược lên đáy gia cố mái Phụ lục 2: Mã nguồn phần mềm Neo-Tấm-Mái-01 (NTM-01) Phụ lục 3: Một số hình ảnh thí nghiệm Phụ lục 4: Bằng độc quyền sáng chế 10096-Theo định số 9903/QĐSHTT, ngày 29.02.2012 Cục Sở hữu Trí tuệ-Bộ Khoa học Công nghệ Phụ lục 5: Mặt cắt thiết kế điển hình đê biển Nam Định Km27+800 ... TỔNG QUAN GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN 1.1 Mở đầu .7 1.2 Tổng quan giải pháp bảo vệ mái đê biển giới 1.2.1 Giải pháp bảo vệ mái đê phía biển 1.2.2 Giải pháp bảo vệ mái đê. .. Tổng quan giải pháp bảo vệ mái đê biển Việt Nam .19 1.3.1 Một số hình thức kết cấu kè mái đê phía biển 19 1.3.2 Bảo vệ mái đê phía đồng 24 1.4 Một số vấn đề gây ổn định lớp bảo vệ mái. .. sóng kè bảo vệ mái trở thành kết cấu quan trọng để bảo vệ đê biển Hiện tại, kè mái phía biển thường bị bong tróc, lún sụt tác dụng sóng, giải pháp tăng cường ổn định kè bảo vệ mái có nguy vỡ đê lúc