Nghiên cứu mô hình liên kết neo với tấm lát mái hai chiều để đảm bảo ổn định đê biển

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTTN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI PHẠM HÙNG NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH LIÊN KẾT NEO VỚI TẤM LÁT MÁI HAI CHIỀU ĐỂ ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH ĐÊ BIỂN CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY MÃ SỐ : 60-58-40 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS NGƠ TRÍ VIỀNG Hà Nội - 2011 PHẠM HÙNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTTN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI * PHẠM HÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH LIÊN KẾT NEO VỚI TẤM LÁT MÁI HAI CHIỀU ĐỂ ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH ĐÊ BIỂN * LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2011 Hà Nội - 2011 Trường Đại Học Thủy Lợi MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC HÌNH THỨC VÀ KẾT CẤU BẢO VỆ MÁI ĐÊ PHÍA BIỂN 1.1 Một số kết cấu kè lát mái đê biển sử dụng nước 1.1.1 Kè lát mái đá lát khan 1.1.2 Kè lát mái đá xây - đá chít mạch 1.1.3 Kè bê tông 1.1.4 Các hình thức kè lát mái sử dụng Nam Định 12 1.1.5 Một số tồn hệ thống kè biển 17 1.2 Tổng quan vấn đề hư hỏng , ổn định kết cấu bảo vệ mái đê biển 18 1.2.1 Những hư hỏng thường gặp 18 1.2.2 Phá hoại vị trí đá lát khan bị bong xô 23 1.2.3 Phá hoại từ mái đê phía đồng 23 1.3 Tổng hợp trạng hư hỏng thường gặp 1.4 Nhận xét kết luận CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH LỚP GIA CỐ BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN 24 25 26 2.1 Các phương pháp tính tốn ổn định kết cấu lớp bảo vệ mái đê biển 26 2.1.1 Trọng lượng đá, cấu kiện lớp phủ 26 2.1.2 Tính tốn ổn định cơng trình gia cố mái đê 33 2.1.3 Tác động sóng vào gia cố bê tông 35 2.2 Những vấn đề cần nghiên cứu 40 2.2.1 Cơ sở khoa học gia cường lát mái 40 2.2.2 Nội dung nghiên cứu mơ hình liên kết neo gia cường cho viên gia cố kiểu hai chiều 42 2.2.3 Kết luận 44 Học viên : Phạm Hùng Trường Đại Học Thủy Lợi CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM MƠ HÌNH XÁC ĐỊNH MẬT ĐỘ VÀ KHẢ NĂNG NEO GIỮ CỦA NEO 45 3.1 Cơ sở thí nghiệm mơ hình 45 3.1.1 Khái niệm mơ hình vật lý 45 3.1.2 Những khái niệm lý thuyết tương tự 45 3.2 Giới thiệu mơ hình thí nghiệm 47 3.3 Các thao tác thí nghiệm 3.4 Các trường hợp thí nghiệm 3.5 Kết thí nghiệm 52 52 55 3.5.1 Trường hợp kéo không neo 55 3.5.2 Trường hợp kéo có neo 58 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CHO ĐÊ BIỂN NAM ĐỊNH 4.1 Giới thiệu cơng trình 64 64 4.2 Tài liệu địa hình 64 4.3 Tài liệu địa chất 64 4.3.1 Các tiêu lý đất 4.3.2 Vật liệu xây dựng 4.4 Tính tốn thiết kế 4.4.1 Các tiêu thiết kế 64 72 72 72 4.4.2 Tính tốn xác định cao trình đỉnh đê 72 4.4.3 Xác định mực nước biển tính tốn 73 4.4.4 Gió đà gió thiết kế 73 4.4.5 Tính tốn sóng từ gió thiết kế 75 4.4.6 Kết tính tốn cao trình đỉnh đê 77 4.4.7 Tính tốn kết cấu lát mái kè 77 4.4.8 Tính tốn thiết kế chân khay 79 4.4.9 Thiết kế lớp lọc 80 4.4.10 Kiểm tra ổn định mái đê phía đồng phía biển 4.5 Ứng dụng neo viên gia cố hai chiều bảo vệ mái thượng lưu đê biển 4.6 Nhận xét đánh giá 81 83 87 Kết luận kiến nghị 88 Tài liệu tham khảo 89 Học viên : Phạm Hùng Trường Đại Học Thủy Lợi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Hình vẽ Hình 1.1 Kè đá xếp hình lục lăng Hà Lan, xây dựng năm 1953, sửa Trang chữa lại Hình 1.2 Kè lát đá đê biển Cát Hải – Hải Phịng Hình 1.3 Kè lát mái đá lát khan 5 Hình 1.4 Kè lát mái đá xây Hình 1.5 Kè đá xây liền khối Thái Bình Hình 1.6 Kè bê tơng đổ chỗ Hải Phịng 7 Hình 1.7 Kè mái đê biển Hải Hậu – Nam Định 8 Hình 1.8 Kè lát mái bê tơng lắp ghép có ngàm hai chiều Hình 1.9 Sản xuất cấu kiện có ngàm hai chiều 10 10 10 Hình 1.10 Mái kè cấu kiện TSC – 178 11 11 Hình 1.11 Sản xuất cấu kiện TSC – 178 11 12 Hình 1.12 Kè lát mái đá lát khan 12 13 Hình1.13 Kè đá lát khan chiều dày thay đổi 13 14 Hình 1.14 Kè cấu kiện hình bao diêm lát khan 14 15 Hình1.15 Chân kè ống buy đê biển Hải Hậu 15 16 Hình1.16 Kè cấu kiện bê tơng khối lớn 15 16 18 Hình1.17 Kè khối đá xây (1x1x0,5)m cấu kiện bao diêm Hình 1.18 Mái kè có Táo Khoai 19 Hình 1.19 Kè lát mái cấu kiện T2(dương) Nghĩa Hưng 16 17 20 Hình 1.20 Minh hoạ tương tác tải trọng bên ngồi bên 19 21 20 22 Hình 1.21 Nước xâm nhập qua kè vào đất chuyển động theo hướng tác động sóng Hình 1.22 Sơ đồ sóng phá hoại kè gầy trượt cục mái đê 23 Hình 1.23 Lún sụt mảng gia cố 20 24 Hình 1.24 Các cấu kiện viên đá bị bong xơ 21 25 Hình 1.25 Cơ chế phá hoại từ phần cấu kiện bị vỡ hỏng 22 17 Học viên : Phạm Hùng 20 Trường Đại Học Thủy Lợi 26 Hình 1.26 Cơ chế phá hoại từ phần đá lát khan bị bong xơ 27 Hình 1.27 Cơ chế phá hoại từ phía đồng 23 24 28 Hình 2.1 Quan hệ H s W 50 , D 50 27 Hình 2.2 Quan hệ H s W 50 theo hệ số mái 29 Hình 2.3 Quan hệ H s với W 50 theo công thức Pilarczyk 32 Hình 2.4 Sơ đồ tính tốn ổn định tổng thể cơng trình gia cố mái 33 32 Hình 2.5 Sơ đồ tính tốn trượt nội cơng trình gia cố mái 34 33 34 Hình 2.6 Sơ đồ sóng vỡ vào mái Hình 2.7 Áp lực sóng lên mái theo N.N.Djuncốpxki 36 38 35 Hình 2.8 Sơ đồ áp lực sóng lên mái theo Theo M.I.Buriacốp 39 36 Hình 2.9 Phá hủy đê biển sóng đê biển Hậu Lộc, Thanh Hóa 41,42 37 Hình 2.10 Bố trí neo cho lát mái 1) Mũi neo 2) Dây neo 3) Chốt liên kết 43 38 Hình 2.11 Chi tiết dạng mũi neo gia cố 43 39 Hình 3.1 Mặt cắt ngang mơ hình thí nghiệm 49 40 Hình 3.2 Mơ hình thí nghiệm phịng 49 41 Hình 3.3 Bản vẽ kích thước cấu kiện gia cố kiểu hai chiều(tỉ lệ 1:10) 50 42 Hình 3.4 Viên gia cố kiểu hai chiều có lỗ để đặt thước quan sát chuyển vị 51 43 Hình 3.5 Viên gia cố kiểu hai chiều có lỗ để cắm neo(tỉ lệ 1:10) 51 44 Hinh 3.6 Các thiết bị đấu nối cho thí nghiệm 45 Hinh 3.7 Thước quan sát chuyển vị 52 53 46 Hình 3.8 Sơ đồ bố trí điểm lực kéo mảng gia cố(điểm vị trí đặt tải) 54 47 Hình 3.9 Sơ đồ bố trí neo cho vị trí viên số viên số 54 48 Hình 3.10 Sơ đồ bố trí neo cho vị trí vùng ảnh hưởng 55 49 Hình 3.11 Phạm vi ảnh hưởng trường hợp kéo khơng neo 56 50 Hình 3.12 Sơ đồ bố trí thước đo chuyển vị 56 51 Hình 3.13 Mặt cắt ngang qua vùng ảnh hưởng 57 52 Hình 3.14 Phạm vi ảnh hưởng ứng với tải trọng kéo 6kg 53 Hình 3.15 Phạm vi ảnh hưởng ứng với tải trọng kéo 8kg 29 30 31 Học viên : Phạm Hùng 57 57 Trường Đại Học Thủy Lợi 54 Hình 3.16 Phạm vi ảnh hưởng ứng với tải trọng kéo 10kg 58 55 Hình 3.17 Mảng bắt đầu bị phá hoại với tải trọng kéo 12kg 58 56 57 Hình 3.18 Phạm vi ảnh hưởng ứng với tải trọng kéo 12kg khoảng cách neo 4d Hình 3.19 Phạm vi ảnh hưởng ứng với tải trọng kéo 12kg khoảng cách neo 6d Hình 3.20 Phạm vi ảnh hưởng ứng với tải trọng kéo 28kg 58 59 60 61 khoảng cách neo 6d Hình 3.21 Phạm vi ảnh hưởng ứng với tải trọng kéo 29kg khoảng cách neo 4d Hình 3.22 Mảng bắt đầu bị phá hoại Hình 3.23 Sơ đồ bố trí neo mặt cắt ngang cho trường hợp 60 60 60 61 61 62 62 khoảng cách neo 6d Hình 4.1 Kết tính tốn ổn định 63 Hình 4.2 Chi tiết mũi neo xoắn gia cố 84 64 Hình 4.3 Sơ đồ bố trí neo 85 Học viên : Phạm Hùng 83 Trường Đại Học Thủy Lợi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Bảng biểu Bảng 2.1: Hệ số K D phụ thuộc vào hình dạng khối phủ Trang 26 Bảng 2.2: Kết tính tốn viên cấu kiện bảo vệ mái theo công thức 32 Bảng 3.1 Chỉ tiêu lý đất thí nghiệm 48 Bảng 3.2 Thành phần hạt đất thí nghiệm 48 Bảng 3.3 Bảng kết thí nghiệm với cấp tải trọng khác 55 Bảng 3.4 Bảng kết thí nghiệm với cấp tải trọng khác 59 Bảng 4.1: Giá trị trung bình tiêu lý lớp đất 66 Bảng 4.2: Giá trị trung bình tiêu lý lớp đất 1b 67 Bảng 4.3: Giá trị trung bình tiêu lý lớp đất 68 10 Bảng 4.4: Giá trị trung bình tiêu lý lớp đất 69 11 Bảng 4.5: Giá trị trung bình tiêu lý lớp đất 70 12 Bảng 4.6: Giá trị trung bình tiêu lý lớp đất 71 13 Bảng 4.7: Phân cấp gió bão 74 14 Bảng4.8: Kết tính tốn với gió bão cấp 10 & cấp 12 77 15 Bảng 4.9: Kết tính toán kết cấu lát 79 16 Bảng 4.10: Kết tính tốn kết cấu lát 84 17 Bảng 4.11: Kết tính tốn kết cấu lát khơng neo 86 18 Bảng 4.12: Kết tính tốn kết cấu lát bố trí neo 86 19 Bảng 4.13: Kết tính chiều cao sóng bố trí neo 87 Học viên : Phạm Hùng Trường Đại Học Thủy Lợi LỜI CẢM ƠN Trong thời gian tháng nghiên cứu, xây dựng mơ hình thí nghiệm viết luận văn hướng dẫn tận tình GS.TS Ngơ Trí Viềng, giúp đỡ NCS.Hồng Việt Hùng, cán bộ, giảng viên làm việc phịng thí nghiệm Địa Kỹ Thuật Trường Đại Học Thủy Lợi, đến tơi hồn thành luận văn thạc sĩ với đề tài : “Nghiên cứu mơ hình liên kết neo với lát mái hai chiều để bảo vệ đảm bảo ổn định đê biển” Nội dung luận văn đạt kết sau: Tổng hợp, đánh giá tổng quan gia cường bảo vệ đê biển, thực trạng kỹ thuật đề xuất giải pháp khắc phục Đề xuất giải pháp kỹ thuật làm tăng ổn định phương pháp neo gia cường cho viên gia cố kiểu hai chiều Kết tính ứng dụng cho đê biển Nam Định Trong suốt thới gian làm luận văn giúp tơi rèn luyện đức tính kiên trì, cẩn thận, tỉ mỉ việc xây dựng mơ hình thí nghiệm, đồng thời giúp tơi có phương pháp tiếp cận với mơ hình vật lý Tơi học phương pháp nghiên cứu, cách thức, cách trình bày kết thí nghiệm mơ hình rèn luyện tư phân tích, đánh giá kết thí nghiệm Tơi xin chân thành cảm ơn GS.TS Ngơ Trí Viềng, NCS Hồng Việt Hùng tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình làm luận văn phịng thí nghiệm Địa Kỹ Thuật Trường Đại Học Thủy Lợi tạo điều kiện cho tơi mặt trang thiết bị thí nghiệm điều kiện cần thiết để hoàn thành luận văn Do thời gian có hạn cịn thiếu nhiều kinh nghiệm nên đề tài có mặt hạn chế Kính mong Giáo Sư, Tiến Sĩ nhà khoa học đóng góp ý kiến để đề tài hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày 24 tháng 11 năm 2011 Học viên cao học Phạm Hùng Học viên : Phạm Hùng ... Thủy Lợi Đề tài: ? ?Nghiên cứu mơ hình liên kết neo với lát mái hai chiều để bảo vệ đảm bảo ổn định đê biển ’ nhằm giải gắn kết bảo vệ mái với thân đê để tăng cường ổn định lớp bảo vệ có ý nghĩa... thạc sĩ với đề tài : ? ?Nghiên cứu mơ hình liên kết neo với lát mái hai chiều để bảo vệ đảm bảo ổn định đê biển? ?? Nội dung luận văn đạt kết sau: Tổng hợp, đánh giá tổng quan gia cường bảo vệ đê biển, ... pháp liên kết bảo vệ mái nâng cao khả ổn định mái IV Kết đạt - Tổng kết đánh giá ưu nhược điểm loại kết cấu bảo vệ mái đê biển - Kết ứng dụng biện pháp liên kết neo viên gia cố kiểu chiều lát với