Nghiên cứu ứng dụng giải pháp công nghệ đê trụ rỗng giảm sóng gây bồi chống sạt lở đ

LỜI CAM ĐOAN Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu ứng dụng giải pháp công nghệ đê trụ rỗng tiêu sóng gây bồi chống sạt lở đê biển Việt Nam áp dụng xã Khánh Bình Tây, huyện Trần Văn Thời, tỉnh Cà Mau” Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học TS Trần Văn Thái Các nội dung nghiên cứu, kết Luận văn trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận văn cịn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Hà Nội, ngày tháng 04 năm 2017 Học viên cao học Nguyễn Duy Ngọc i LỜI CÁM ƠN Trong suốt năm học tập rèn luyện mái trường Đại học Thủy Lợi tư cách sinh viên học viên cao học nhận nhiều kiến thức bổ ích, bổ trợ cho thân khơng cơng việc mà cịn sống Luận văn thực cố gắng, nỗ lực thân Để hoàn thành luận văn nhận nhiều động viên, giúp đỡ nhiều cá nhân tập thể Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS.Trần Văn Thái hướng dẫn thực luận văn Xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới thầy cô giáo, người đem lại cho kiến thức bổ trợ, vô có ích năm học vừa qua Cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo đại học sau đại học, Trường Đại học Thủy Lợi tạo điều kiện cho q trình học tập Cuối tơi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, Ban lãnh đạo đơn vị công tác, đồng nghiệp, bạn bè, tập thể lớp Cao học 23C11 người bên cạnh, sát cánh, động viên khuyến khích tơi q trình thực luận văn mình./ Hà Nội, ngày tháng 04 năm 2017 Học viên cao học Nguyễn Duy Ngọc ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục đích đề tài 3 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Kết dự kiến đạt CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan giải pháp đê chắn sóng xa bờ giới 1.1.1 Đê chắn sóng xa bờ mặt cắt đá hộc Anh 1.1.2 Đê chắn sóng xa bờ mặt cắt đá hộc kết hợp Tetrapode 1.1.3 Đê chắn sóng xa bờ công nghệ Geotube 1.1.4 Đê tiêu sóng dạng Reefs ball 1.1.5 Đê tiêu sóng dạng WaveBlock .8 1.1.6 Đê tiêu sóng dạng BeachSaver 1.1.7 Đê tiêu sóng dạng nấm 1.2 Tổng quan đê chắn sóng xa bờ nước 10 1.2.1 Đê chắn sóng xa bờ kết cấu Tetrapode Nam Định 10 1.2.2 Đê chắn sóng xa bờ mặt cắt đá hộc lõi cát Trà Vinh 11 1.2.3 Đê chắn sóng xa bờ Quảng Ngãi 11 1.3 Tổng quan giải pháp bảo vệ bờ đê trụ rỗng bán nguyệt 12 1.3.1 Đê bán nguyệt cảng Nhật Bản 12 1.3.2 Đê bán nguyệt Dương Tử Trung Quốc 13 1.3.3 Đê bán nguyệt Lưu Hải Trung Quốc 14 1.4 Tổng quan giải pháp bảo vệ bờ biển áp dụng tỉnh Cà Mau 14 1.4.1 Bảo vệ bờ biển kè gỗ địa phương (dừa, tràm, bạch đàn,…) .15 1.4.2 Bảo vệ bờ biển kè rọ đá 16 1.4.3 Đê chắn sóng xa bờ đóng hàng cọc bê tông li tâm 17 1.4.4 Kè hàng rào tre 18 1.5 Vấn đề cần nghiên cứu .18 1.6 Kết luận chương I .19 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT KẾT CẤU VÀ TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH ĐÊ TRỤ RỖNG .20 iii 2.1 Đặt vấn đề - ý tưởng nghiên cứu 20 2.1.2 Nguyên lý đê trụ rỗng – tiêu sóng 21 2.1.3 Tổng kết kết nghiên cứu đê trụ rỗng bán nguyệt 22 2.2 Giải pháp đê trụ rỗng 24 2.2.1 Các hình thức kết cấu đê trụ rỗng kín khơng thấm 24 2.2.2 Các hình thức kết cấu đê trụ rỗng có lỗ thân 26 2.2.3 Lựa chọn kết cấu phù hợp 28 2.3 Nghiên cứu tính tốn ổn định đê trụ rỗng đất yếu 30 2.3.1 Các đặc trưng tiêu đất yếu 30 2.3.2 Các lực tác dụng lên kết cấu đê trụ rỗng 31 2.3.3 Tính tốn ổn định đê trụ rỗng 32 2.4 Các giải pháp tăng cường ổn định đê 34 2.4.1 Giải pháp kết cấu thân đê trụ rỗng 34 2.4.2 Giải pháp gia cố thượng hạ lưu 35 2.5 Kết luận chương 36 CHƯƠNG ỨNG DỤNG CHO CƠNG TRÌNH THUỘC XÃ KHÁNH BÌNH TÂY, HUYỆN TRẦN VĂN THỜI, TỈNH CÀ MAU 37 3.1 Tên cơng trình 37 3.2 Mục tiêu cơng trình 37 3.3 Các hạng mục cơng trình 37 3.4 Vị trí khu vực nghiên cứu 37 3.4.2 Điều kiện địa hình 38 3.4.3 Điều kiện địa chất 38 3.4.4 Đặc trưng lý đất 39 3.4.5 Đặc điểm khí tượng thủy văn 40 3.5 Thiết kế mặt cắt ngang đê 42 3.5.1 Cấp cơng trình tần suất thiết kế 42 3.5.2 Điều kiện biên tính tốn 43 3.5.3 Tính sóng thiết kế 44 3.5.4 Tính cao trình đỉnh đê [3] 47 3.5.5 Tính gia cố chân [1] 47 3.6 Tính toán ổn định đê trụ rỗng 49 3.6.1 Thông số tính ổn định đê trụ rỗng 49 3.6.2 Tải trọng sóng tác dụng [1] 50 3.6.3 Áp lực đất bị động 51 iv 3.6.4 Tổng hợp lực tác dụng lên kết cấu [5] 52 3.6.5 Kiểm tra ổn định kết cấu phần mềm ANSYS version 16 54 3.6.6 Kiểm tra ổn định chung [4] 61 3.6.7 Kiểm tra ứng suất [4] 61 3.6.8 Kiểm tra ổn định trượt hỗn hợp [4] 62 3.7 Phương án bố trí tổng thể, kết cấu đê trụ rỗng 64 3.7.1 Bố trí tổng thể tuyến đê .64 3.7.2 Kết cấu đơn nguyên đê 65 3.7.3 Mặt điển hình đoạn đê 66 3.8 Phương án xử lý móng cơng trình .67 3.9 Phương án thi công công trình 67 3.9.1 Tính tốn phương án cẩu lắp 67 3.9.2 Quy trình trình thi cơng 71 3.10 Kết luận chương 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .73 KẾT LUẬN 73 KIẾN NGHỊ .73 I TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT 75 PHỤ LỤC TÍNH TỐN .76 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình - 1: Đê chắn sóng ngồi khơi Elmer, West Sussex Hình - 2: Đê chắn sóng ngồi khơi bờ biển Alexandria Hình - 3: Đê chắn sóng xa bờ ống vải địa kĩ thuật Geotube Hà Lan Hình - 4: Kết cấu khối Reefs ball Hình - 5: Kết cấu khối WaveBlock Hình - 6: Kết cấu khối BeachSaver Hình - 7: Kết cấu tiêu sóng dạng nấm 10 Hình - 9: Đê chắn sóng xa bờ Trà Vinh 11 Hình - 10: Đê chắn sóng xa bờ Quảng Ngãi 12 Hình - 11: Đê tiêu sóng dạng bán nguyệt cảng Miyazaki Nhật Bản 12 Hình - 12: Đê tiêu sóng dạng bán nguyệt Dương Tử Trung Quốc 13 Hình - 13: Đê tiêu sóng dạng bán nguyệt Lưu Hải Trung Quốc 14 Hình - 14: Kè cừ tràm 15 Hình - 15: Bố trí kè rọ đá 16 Hình - 1: Sóng tác dụng lên tường đứng 20 Hình - 2: Các thông số mặt cắt đê 22 Hình - 3: Đê trụ rỗng dạng vịm khơng thấm 24 Hình - 4: Kết cấu đê trụ rỗng kín, tường đỉnh phía tường đứng phía 25 Hình - 6: Kết cấu đê trụ rỗng có bố trí lỗ phía biển 26 Hình - 7: Kết cấu đê trụ rỗng có bố trí lỗ toàn mặt cong 27 Hình - 8: Mặt kết cấu đê trụ rỗng 29 Hình - 9: Cắt ngang kết cấu 29 Hình - 10: Mặt cắt điển hình tuyến đê 30 Hình - 11: Sơ đồ lực tác dụng lên kết cấu 31 Hình - 12: Mặt kết cấu đê trụ rỗng 34 vi Hình - 13: Cắt ngang kết cấu 35 Hình - 15: Cắt ngang gia cố thượng hạ lưu 36 Hình - 1: Vị trí cơng trình .38 Hình - 2: Khu vực tính tham số sóng nước sâu 44 Hình - 3: Vị trí mặt cắt tính tốn 46 Hình - 4: Sơ đồ hiệu chỉnh áp lực 50 Hình - 5: Sơ đồ lực tác dụng lên đê trụ rỗng 52 Hình - 6: Mơ hình hóa kết cấu 55 Hình - 7: Mơ hình hóa kết cấu làm việc có gia cố đá thượng hạ lưu .56 Hình - 8: Chuyển vị theo phương X .56 Hình - 9: Ứng suất thứ 57 Hình - 10: Ứng suất Von Mises 57 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng - 1: Chỉ tiêu lý đặc trưng lớp đất Error! Bookmark not defined Bảng - 2: Lượng mưa tháng trung bình nhiều năm (Trạm Cà Mau) Error! Bookmark not defined Bảng - 3: : Bảng đặc trưng độ ẩm vùng công trình Error! Bookmark not defined Bảng - 4: Kết tính sóng nước sâu Error! Bookmark not defined Bảng - 5: Tổng hợp kết tính từ mặt cắt Error! Bookmark not defined Bảng - 6: Hệ số chiều cao đỉnh tương đương Error! Bookmark not defined Bảng - 7: Kết tính khối lượng đá bảo vệ chân Error! Bookmark not defined Bảng - 8: Tổng hợp kết tính tải trọng sóng Error! Bookmark not defined viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ Chữ viết tắt Diễn giải ĐHTL Đại học Thủy lợi CKTS Cấu kiện tiêu sóng ĐTR Đê trụ rỗng BĐKH Biến đổi khí hậu MNTK Mực nước thiết kế MNTB Mực nước trung bình ix dÉn xà lan -1.00 +1.40 Nạo vét hố móng lắp dựng đê rỗng +1 40 Nạo vét hố móng lắp dựng đê rỗng -1.00 -1 00 BÃi neo xà lan -1.00 Khoảng cách từ đê tới bờ Khoảng cách từ đê tíi bê Hình - 16: Bố trí tổng thể cơng trình 3.7.2 Kết cấu đơn ngun đê Kết cấu đơn nguyên đê trụ rỗng bê tông M400 chiều dày 15cm vịm nửa hình trịn Trên mặt cong phía trước phía sau bố trí lỗ tiêu sóng, chi tiết sau: Hình - 17: Mặt kết cấu đê trụ rỗng 65 Chiều dài đơn nguyên dài 3m, bề rộng thân đê tính từ mép mặt trước tới mép mặt sau rộng 3.5m Trên mặt bên thân đê bố trí khớp nối âm dương với chiều sâu khớp nối dày 5cm làm nhiệm vụ liên kết đơn nguyên riêng lẻ với Hình - 18: Cắt ngang kết cấu Trên đáy đê bố trí dạng kết cấu hình sóng với chiều rộng bước sóng làm tăng diện tích tiếp xúc kết cấu đê cơng trình Chiều dày lớn đáy đê tính từ mép xuống đỉnh liên kết dày 30cm, chiều dày mỏng đáy dày 15cm 3.7.3 Mặt điển hình đoạn m=2 m=2 m=2 Đá thả rối D