Kết quả thớ nghiệm hàm lượng phụ gia 2% với đất thường dựng đắp đờ cho thấy rừ sự gia tăng về cường độ, giảm tớnh thấm nước, chịu được sự xúi mũn do dũng chảy. Đất ỏ cỏt dựng trong thớ nghiệm chớnh là đất được dựng cho giải phỏp này.
Vậy với mỏi phớa đồng, sử dụng đất tại chỗ kết hợp phụ gia để gia cường làm vỏ bọc đờ biển với cỏc thụng số sau:
- Sản phẩm phụ gia: CONSOLID-AG-CH-9467-FRϋSEN- Thuỵ Sỹ. - Chiều dày lớp đất cú phụ gia: 50 cm.
- Tỷ lệ pha trộn phụ gia: 2%.
- Đất đầm nện theo tiờu chuẩn thiết kếđờ biển 2012 [6] với K=0,95.
4.4 Xõy dựng phần mềm tớnh toỏn viờn gia cố mỏi đờ biển kết hợp neo 4.4.1 Mục đớch
Để thực hiện được cỏc bước tớnh toỏn như vớ dụ đó nờu ở trờn, người thiết kế mất khỏ nhiều thời gian. Vỡ vậy nhằm giảm khối lượng tớnh toỏn khi lựa chọn phương ỏn tối ưu, việc tớnh toỏn neo gia cố cho tấm lỏt mỏi được số
hoỏ trờn cơ sở lý thuyết tớnh toỏn [3] trực tiếp ỏp lực đẩy ngược lờn đỏy viờn gia cố.
4.4.2 Lựa chọn ngụn ngữ lập trỡnh
Bài toỏn “Neo gia cố cỏc tấm lỏt mỏi bảo vệ đờ biển” V1 (NTM-01) viết bằng ngụn ngữ Visual Basic 2005, đõy là ngụn ngữ lập trỡnh được dựng để
phỏt triển cỏc ứng dụng của Windows. Bài toỏn giới hạn ứng dụng cho viờn gia cố liờn kết kiểu hai chiều, phục vụ trực tiếp cho cụng tỏc thiết kế, nõng cấp đờ biển hiện tại. Trong tương lai sẽ mở rộng ứng dụng cho cỏc loại gia cố
và neo kờnh mương, cụng trỡnh thuỷ.
Visual Basic 2005 là ngụn ngữ lập trỡnh dễ học, dễ dựng, phỏt triển được nhiều cỏc ứng dụng mà trước đõy chỉ cú thể thực hiện bởi cỏc ngụn ngữ lập trỡnh phức tạp (C, C++). Giao diện của Visual Basic 2005 khỏ ngăn nắp, gọn gàng. Sau khi viết một ứng dụng của Windows bằng Visual Basic 2005 và biờn dịch chương trỡnh thành mó thực thi, ứng dụng cú thể tự chạy được mà khụng đũi hỏi bất kỳ điều gỡ khỏc ngoài hệ điều hành Windows đó được cài sẵn .NET Framework.
4.4.3 Cấu trỳc chương trỡnh
1. Với cấp độ súng yờu cầu tớnh được ỏp lực đẩy ngược lờn mảng cõn bằng với cỏc lực trọng lượng bản thõn mảng gia cố và neo từđú tớnh được mật
độ neo gia cố và tớnh ra lực gia tải neo trờn đơn vị diện tớch.
2. Với cấp độ súng yờu cầu, lực gia tải của neo tớnh được trọng lượng của viờn gia cố.
3. Với cấp độ súng yờu cầu, kớch thước viờn gia cốđó cú, tớnh được khối lượng yờu cầu ổn định, chọn được kớch thước neo và mật độ neo cần dựng gia cường thờm.
Sơ đồ tớnh toỏn được trỡnh bày ở hỡnh 4.1 dưới đõy.
MENU CHíNH CủA CHƯƠNG TRìNH
Lựa chọn 1 Lựa chọn 2 Lựa chọn 3
Nhập điều kiện biên thuỷ lực Nhập điều kiện kỹ thuật của viên gia cố Nhập điều kiện biên thuỷ lực Nhập điều kiện biên địa
kỹ thuật và thông số neo Nhập điều kiện biên thuỷ lực Nhập điều kiện kỹ thuật của viên gia cố So sánh Pđn Wgia cố Nhập điều kiện biên địa
kỹ thuật và thông số neo So sánh Pđn Wgia cố + Fneo Lưu File Tính: Wgia cố = Pđn - Fneo Kích thước viên gia cố Tính: Fneo = Pđn - Wgia cố Nhập biên địa ki thuật Thông số neo Đỳng Sai Đỳng Sai Hỡnh 4.1: Cấu trỳc sơ đồ tớnh toỏn
Hỡnh 4.2 dưới đõy là một giao diện điển hỡnh của chương trỡnh NTM-01
Hỡnh 4.2: Giao diện chương trỡnh
Hỡnh 4.4: Giao diện chương trỡnh tớnh với lựa chọn 2
Kết quả tớnh toỏn được thể hiện ngay trờn giao diện của chương trỡnh hoặc lưu File dữ liệu dưới dạng bảng. Bảng 4.6 là kết quả tớnh toỏn bằng chương trỡnh sau khi chuyển kết quả sang bảng Excel.
Bảng 4.6: Kết quả tớnh toỏn bằng phần mềm NTM-01
I. Điều kiện biờn thuỷ lực Trị số Ghi chỳ
Chiều cao súng Hs (m) 1,69
Chiều dài súng λ (m) 29,49
Chiều cao nước trước cụng trỡnh (m) 3,45
Hệ số mỏi đờ m 4,0
Hệ số kn 0,8
II. Thụng số viờn gia cố
Kớch thước viờn gia cố (m) 0,4x0,4
Chiều dày viờn gia cố (m) 0,28
Trọng lượng riờng (t/m3) 2,50
III. Điều kiện biờn Địa KT
Gúc ma sỏt trong φ (độ) 16,00
Lực dớnh đơn vị c (kN/m2) 6,00
Trọng lượng riờng đẩy nổi (kN/m3) 11,90
Khoảng cỏch neo (tớnh theo số viờn gia cố) 5,00
Đường kớnh mũi neo (m) 0,14
Chiều dài mũi neo (m) 0,35
IV. Kết quả tớnh toỏn
Hợp lực đẩy nổi lờn viờn gia cố (kg) 135,0 A
Trọng lượng viờn gia cố (kg) 112,0
Lực cần gia tăng cho viờn gia cố (kg) 23,00
Tải trọng giới hạn của neo (kg) 706
Tải trọng neo phõn bố cho cỏc viờn gia cố (kg) 28
Tổng trọng lượng viờn gia cố + neo (kg) 140 B
Kết luận sựổn định B>A
Vậy với viờn gia cố hiện tại, kớch thước 0,4x0,4x0,28 (m) cú khối lượng 112 kg, cần gia cường thờm neo với cỏc thụng số sau:
Đường kớnh mũi neo: 0,14 m; Chiều dài mũi neo: 0,35 m;
Độ sõu cắm neo H: 1,12 m;
4.5 Kết luận chương IV
(1) Ứng dụng kết quả nghiờn cứu, tớnh cụ thể cho đoạn đờ biển Giao Thuỷ- Tỉnh Nam Định. Kết quả tớnh toỏn thể hiện cơ sở khoa học và mức độ chớnh xỏc của cỏc nghiờn cứu thực nghiệm.
(2) Tớnh toỏn ứng dụng tăng cường ổn định cho viờn gia cố mỏi đờ phớa biển
được trỡnh bày với hai nội dung: Nội dung 1 là sử dụng tiờu chuẩn kỹ thuật thiết kế đờ biển [6] kết hợp với giải phỏp neo giữ tấm lỏt mỏi. Kết quả tớnh toỏn khẳng định mức độ gia tăng an toàn rất tin cậy. Nội dung 2 là đề xuất tớnh toỏn trực tiếp ỏp lực đẩy ngược lờn viờn gia cố, so sỏnh ỏp lực này với trọng lượng viờn gia cố hiện tại để quyết định gia cường neo. Đõy là đề xuất
để so sỏnh đối chứng với cỏch tớnh của tiờu chuẩn ngành, kết quả tớnh cho thấy khỏ phự hợp. Đề xuất này cú thể mở rộng để tớnh toỏn với nhiều dạng gia cố khỏc nhau chẳng hạn gia cố bằng bản bờ tụng, nhiều dạng cấu kiện bờ tụng lắp ghộp.
(3) Kết quả tớnh toỏn cho thấy cần phải sử dụng giải phỏp tăng cường ổn định cho đờ biển hiện tại. Với mỏi đờ phớa biển, sử dụng giải phỏp neo gia cố cỏc tấm lỏt mỏi, với cỏc thụng số của neo gia cường ở bảng 4.5. Với mỏi phớa
đồng, sử dụng phụ gia CONSOLID trộn vào đất tại chỗ làm vỏ bọc đờ biển dày 50 cm với hàm lượng phụ gia 2%.
(4) Xõy dựng được phần mềm tớnh ổn định tấm lỏt mỏi đơn giản, tiện dụng, giảm được khối lượng tớnh toỏn đỏng kể cho người thiết kế. Cho phộp cỏc lựa chọn phương ỏn neo, mật độ neo theo yờu cầu tiờu chuẩn kinh tế, kỹ thuật.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I. Kết luận
1. Luận ỏn đó nghiờn cứu, phõn tớch, đỏnh giỏ cỏc giải phỏp gia cường bảo vệ mỏi đờ biển ở trong và ngoài nước liờn quan mật thiết đến đề tài luận ỏn, nờu những vấn đề cũn tồn tại và chỉ ra được vấn đề mà luận ỏn tập trung giải quyết. Nờu rừ tớnh cấp thiết của việc tăng cường ổn định bảo vệ mỏi đờ biển trước hai tồn tại chớnh là mỏi đờ trong đồng thường bị xúi hỏng do nước tràn và kết cấu bảo vệ mỏi đờ phớa biển thường chịu tỏc động trực tiếp của súng biển nờn thường bị bong trúc, lỳn sụt. Hai tồn tại trờn cú nguy cơ phỏ vỡ đờ bất cứ lỳc nào vỡ vậy cần phải được gia tăng độ an toàn trỏnh nguy cơ vỡ đờ.
2. Luận ỏn đó làm rừ cơ sở khoa học cho giải phỏp dựng neo xoắn gia tăng độ an toàn lớp bảo vệ mỏi phớa biển. Đõy là giải phỏp khoa học cụng nghệ mới để tăng cường ổn định bảo vệ mỏi cho đờ biển hiện cú, tỏc giả luận ỏn đó được cấp bằng độc quyền về sỏng chế số 10096. Theo quyết định số
9903/QĐ-SHTT, ngày 29.02.2012 của Cục Sở hữu Trớ tuệ-Bộ Khoa học Cụng nghệ.
3. Thiết lập cơ sở lý thuyết khi dựng neo xoắn gia cố tấm lỏt mỏi bằng bờ tụng đỳc sẵn kiểu hai chiều và kiểm chứng bằng cỏc nghiờn cứu thực nghiệm. Biểu thức (2.26) được tỏc giả luận ỏn thiết lập theo phương phỏp phõn tớch giới hạn kết hợp lý thuyết chảy dẻo và điều kiện bền Coulomb. Đõy là điểm khỏc biệt cơ bản nhất với cỏc nghiờn cứu về neo đất trước đõy. Ứng dụng này mở rộng bài toỏn cõn bằng giới hạn tĩnh sang bài toỏn động thụng qua nguyờn lý bảo toàn năng lượng giữa cụng ngoại lực và nội năng tiờu tan khi vật thể đạt trạng thỏi cõn bằng giới hạn. Cỏc thớ nghiệm về sức chịu tải của neo xoắn
đó chuẩn hoỏ được biểu thức giải tớch (2.26) và điều kiện ứng dụng của biểu thức này.
4. Thớ nghiệm keo mảng gia cố mỏi kiểu hai chiều trờn mụ hỡnh vật lý tỷ
lệ nhỏđó mụ phỏng được cơ chế phỏ hoại của mảng gia cố dưới tỏc dụng của súng. Rỳt ra được khoảng cỏch bố trớ neo hợp lý 4d < c < 10d với c là khoảng cỏch giữa cỏc neo và d là kớch thước viờn gia cố.
5. Đề xuất sử dụng phụ gia CONSOLID để gia cường đất hàm lượng cỏt cao đắp vỏ bọc đờ biển thay thế đất sột cũng là đề xuất khoa học cụng nghệ
mới, cú tớnh hiệu quả cao khi khụng cú nguồn đất sột đắp vỏ bọc đờ biển. Với khối lượng thớ nghiệm lớn về gia cường đất trộn phụ gia CONSOLID, luận ỏn Kết quả thớ nghiệm của luận ỏn cho thấy hiệu quả của phụ gia CONSOLID và cú cơ sở ứng dụng.
6. Kết quả nghiờn cứu của luận ỏn được tớnh ứng dụng với thụng số cụ
thể, rừ ràng, thể hiện cơ sở khoa học và mức độ chớnh xỏc của cỏc nghiờn cứu thực nghiệm.
7. Đề xuất phương ỏn tớnh toỏn ổn định viờn gia cố bằng phương phỏp tớnh trực tiếp ỏp lực đẩy ngược lờn đỏy viờn gia cố. Đề xuất này cú ý nghĩa để
mở rộng tớnh toỏn cho nhiều kiểu gia cố mỏi đờ biển, mỏi cụng trỡnh thuỷ lợi. 8. Tỏc giảđó xõy dựng được bộ phần mềm ‘Neo gia cố tấm lỏt mỏi bảo vệ đờ biển-NTM-01’ tiện dụng, đơn giản giỳp cho người tớnh toỏn cú nhiều lựa chọn khi xỏc định cỏc tham số thiết kế neo gia cố cho cỏc tấm lỏt mỏi đờ biển.
II. Điều kiện ỏp dụng kết quả nghiờn cứu
1. Cụng thức (2.26) được sử dụng xỏc định sức chịu tải của neo xoắn (dạng của tỏc giảđề xuất) và được ỏp dụng cho tấm gia cố mỏi đờ biển. Gúc
φ
α =0,5 ỏp dụng trong cụng thức (2.26) chỉ đỳng với đất đắp thõn đờ được
đầm chặt tốt theo quy định của tiờu chuẩn thiết kế đờ biển-2012 [6], hoặc
trạng thỏi dẻo mềm, dẻo chảy hoặc đất đắp chưa được đầm chặt tốt cú ρk< 1,4 (t/m3) chưa được kiểm chứng trong luận ỏn này.
2. Với neo xoắn gia cố tấm lỏt mỏi cần lưu ý vỡ neo tương đối nhỏ và xoỏy vào đất ở độ sõu khụng lớn lắm nờn để phỏt huy hiệu quả của neo phải chỳ ý neo được xoắn vuụng gúc với mỏi đờ và ở độ sõu sao cho tỷ số (H/D)= (7ữ8).
3. Với ứng dụng phụ gia, khụng nờn sử dụng phụ gia vượt quỏ 2% vỡ cú những ảnh hưởng phụ khụng mong muốn chẳng hạn như nứt nẻ theo thời gian mà kết quả nghiờn cứu của luận ỏn đó trỡnh bày. Khi sử dụng vượt quỏ 2% phải cú thớ nghiệm minh chứng. Khụng nờn sử dụng dưới 1% phụ gia, vỡ lượng phụ gia quỏ ớt sẽ dẫn đến khú trộn đều trong thi cụng.
4. Loại đất ỏ cỏt đang dựng đắp đờ khi trộn 2% phụ gia chỉ tương đương
đất sột, đất ỏ sột vẫn làm vỏ bọc đờ biển theo kiểu truyền thống của cỏc thiết kế từ trước đến nay, vỡ vậy khi ỏp dụng bảo vệ mỏi phớa đồng cần tuõn thủ lưu lượng tràn theo quy định của tiờu chuẩn thiết kếđờ biển-2012 [6].
5. Phụ gia CONSOLID khụng cú hiệu quả với đất rời, vỡ vậy nếu đất cú hàm lượng sột ớt hơn 5% cần bổ xung thờm hàm lượng sột tới mức tối thiểu 10%.
III Tồn tại
Kết quả nghiờn cứu chỉ tập trung cho đờ biển Nam Định và cho một kiểu viờn gia cố phổ biến nhất là viờn gia cố kiểu hai chiều. Chưa mở rộng được cho cỏc kiểu gia cố khỏc.
Kết quả nghiờn cứu chỉ mới tập trung nghiờn cứu ứng dụng neo xoắn cho tấm gia cố mỏi đờ phớa biển, khi chịu lực kộo nhổ vuụng gúc với mỏi đờ. Chưa nghiờn cứu neo xoắn cho cỏc ứng dụng khỏc của cụng trỡnh thuỷ lợi núi chung và trong trường hợp neo bị kộo bởi lực nghiờng với gúc nghiờng lớn hơn 300.
Chưa nghiờn cứu cơ chế tương tỏc của phụ gia CONSOLID với thành phần khoỏng vật của đất vỡ vậy chưa phõn tớch được thành phần phụ gia và
định hướng sản xuất vật liệu thay thế.
IV Kiến nghị
Cần sớm đưa nghiờn cứu vào ứng dụng trong thực tếđể tăng cường bảo vệ mỏi hệ thống đờ biển, gia tăng thờm độ an toàn cho đờ biển.
Tiếp tục nghiờn cứu ứng dụng neo xoắn (dạng neo của tỏc giả luận ỏn đề
xuất) khi kộo xiờn với gúc xiờn lớn hơn 300 và neo xoắn làm việc trong đất dớnh ở trạng thỏi dẻo mềm, dẻo chảy để mở rộng thờm ứng dụng neo xoắn dạng này cho một số kiểu cụng trỡnh khỏc, chẳng hạn bảo vệ mỏi kờnh mương qua cỏc vựng đất yếu hoặc tường kố biển dạng mặt phớa biển thẳng đứng chịu tải trọng lớn.
CÁC CễNG TRèNH KHOA HỌC ĐÃ CễNG BỐ
1. Hoàng Việt Hựng-Trịnh Minh Thụ (2008)-Vật liệu đất cú cốt và vấn đề ứng dụng cho xõy dựng đờ biển trờn nền đất yếu-Tạp chớ Nụng nghiệp và PTNT, 8-2008 trang 74-78.
2. Hoàng Việt Hựng-Trịnh Minh Thụ-Ngụ Trớ Viềng-Nguyễn Hoà Hải (2009)- Một số vấn đề tớnh toỏn thiết kế thi cụng và ứng dụng tỳi vải địa kỹ
thuật- Tạp chớ Khoa học kỹ thuật Thuỷ lợi và mụi trường số 27-2009-Trang 15.
3. Hoàng Việt Hựng (2009)- Tổng hợp cỏc giải phỏp gia cường đờ biển tràn nước- Tạp chớ Địa kỹ thuật -Trang 32 số 2 /2009.
4. Hoàng Việt Hựng-Trịnh Minh Thụ-Ngụ Trớ Viềng (2010)-Kết quả nghiờn cứu về ứng dụng phụ gia CONSOLID gia cường đất đắp đờ biển-Tạp chớ Nụng nghiệp và PTNT số thỏng 7 năm 2010.
5. Hoàng Việt Hựng (2010)-Qui trỡnh xử lý đất cú phụ gia CONSOLID trong xõy dựng đờ biển-Tạp chớ Địa kỹ thuật số 3-2010.
6. Hoàng Việt Hựng-Trịnh Minh Thụ-Ngụ Trớ Viềng (2011)-Nghiờn cứu ứng dụng neo gia cố cỏc tấm lỏt mỏi bảo vệ đờ biển-Tạp chớ Khoa học kỹ thuật Thuỷ lợi và mụi trường số 32-2011.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. Tiếng Việt
[1] Lờ Quý An-Nguyễn Cụng Mẫn-Hoàng Văn Tõn (1998)-Tớnh toỏn nền múng theo trạng thỏi giới hạn-Nhà xuất bản Xõy dựng.
[2] Lờ Quý An-Nguyễn Cụng Mẫn-Nguyễn Văn Quỳ (1976)-Cơ học
Đất-Nhà xuất bản GD và THCN.
[3] A.D. SABANOP (1976)-Gia cố mỏi đất chịu ỏp lực-Nhà xuất bản Nụng thụn- Bản dịch của tỏc giả Đồng Mạnh Quỳnh-Hiệu đớnh Nguyễn Xuõn Thi.
[4] BSi-BS 8081:1989 Neo trong đất-Nhà xuất bản xõy dựng-2008, Bản dịch của TS. Nguyễn Hữu Đẩu.
[5] Bộ Nụng nghiệp và PTNT-Vụ Khoa học Cụng nghệ và Chất lượng sản phẩm (2000)- Tiờu chuẩn thớ nghiệm đất trong phũng thớ nghiệm-Từ SD 128-001-84 đến SD 128-019-84-Hà nội 2000.
[6] Bộ Nụng nghiệp và Phỏt triển Nụng thụn (2012)-Tiờu chuẩn thiết kế đờ biển- Ban hành kốm theo quyết định 1613/QĐ-BNN-KHCN ngày 9/7/2012 của Bộ trưởng Bộ Nụng nghiệp và Phỏt triển Nụng thụn.
[7] BS 1377:1990-Tiờu chuẩn Anh-Cỏc phương phỏp thớ nghiệm đất xõy dựng-2 tập-Nhà xuất bản giỏo dục-1999.
[8] PGS.TS.Nguyễn Ngọc Bớch, TS Nguyễn Việt Dương (2004)-Địa kỹ
thuật biển và múng cỏc cụng trỡnh ngoài khơi-Nhà xuất bản Xõy