Thạc Sĩ Nghiên cứu giải pháp neo giữ tấm lát bảo vệ mái đê biển

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014


Lê Mạnh Hùng – Cao học 17C2 Luận văn Thạc sĩ
MỤC LỤC
1T MỤC LỤC ẢNH MINH HỌA 1T . 5
1T MỤC LỤC BẢNG 1T 6
1T DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH 1T 7
1T MỞ ĐẦU 1T 8
1T 1. Tính cấp thiết của đề tài 1T . 8
1T 2. Mục đích của đề tài 1T 8
1T 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 1T 8
1T 4. Những kết qủa đạt được 1T . 9
1T 5. Nội dung của luận văn 1T 9
1T CHƯƠNG 1 1T 10
1T TỔNG QUAN CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN 1T 10
1T 1.1. Tình hình xây dựng lớp bảo vệ mái đê biển trên thế giới và ở Việt Nam 1T
. 10
1T 1.2. Các hình thức kết cấu lớp gia cố mái. 1T . 12
1T 1.2.1. Gia cố mái bằng trồng cỏ. 1T 12
1T 1.2.2. Kè lát mái bằng đá lát khan. 1T . 13
1T 1.2.3. Kè lát mái bằng đá xây - đá chít mạch 1T . 14
1T 1.2.3.1. Kè lát mái bằng đá xây: 1T . 14
1T 1.2.3.2. Kè lát mái bằng đá chít mạch: 1T . 14
1T 1.2.4. Kè bằng bê tông. 1T . 15
1T 1.2.4.1. Kè lát mái bằng bê tông đổ tại chỗ 1T 1T . 1T . 15
1T 1.2.4.2. Kè lát mái bê tông lắp ghép tấm bản nhỏ hình vuông. 1T 16
1T 1.2.4.3. Kè lát mái bê tông tấm lập phương. 1T 16
1T 1.2.4.4. Kè lát mái tấm bê tông lắp ghép có lỗ thoát nước. 1T 16
1T 1.2.4.5. Kè lát mái bằng bê tông lắp ghép có ngàm liên kết 1 chiều. 1T . 16
1T 1.2.4.6. Kè lát mái bằng bê tông lắp ghép có ngàm 2 chiều TAC - 2,
TAC - 3 1T . 16
1T 1.2.4.7. Kè lát mái bằng bê tông lắp ghép có ngàm 3 chiều TSC – 178 1T
. 17

3
Lê Mạnh Hùng – Cao học 17C2 Luận văn Thạc sĩ
1T 1.3. Đánh giá nguyên nhân hư hỏng. 1T 19
1T 1.3.1. Lớp gia cố chưa đủ kiên cố, đồng bộ. 1T 19
1T 1.3.2. Sóng và sóng leo cao hơn mức tính toán trong thiết kế. 1T 19
1T 1.4. Giới thiệu lớp bảo vệ mái có neo giữ. 1T . 20
1T 1.5. Kết luận chương 1. 1T 20
1T CHƯƠNG 2 1T 21
1T CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG NEO GIỮ 1T 21
1T LỚP BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN 1T . 21
1T 2.1. Các tính toán thiết kế và thi công lớp bảo vệ mái đê biển. 1T . 21
1T 2.1.1. Trình tự thiết kế. 1T . 21
1T 2.1.2. Các tính phương pháp thiết kế và thi công lớp bảo vệ mái. 1T . 22
1T a. Phương pháp bảo vệ bằng vật liệu tự nhiên. 1T 23
1T b. Phương pháp bảo vệ bằng đá hộc lát khan. 1T 23
1T c. Phương pháp bảo vệ bằng tấm lát bê tông. 1T . 24
1T 2.2. Giải pháp neo giữ 1T 26
1T 2.2.1. Neo vải Địa kỹ thuật. 1T 28
1T 2.2.2. Bố trí neo. 1T . 29
1T 2.2.3. Xác định lực neo giữ. 1T 30
1T 2.3. Các lựa chọn tính toán ổn định neo. 1T 31
1T 2.3.1. Tính toán trọng lượng tấm lát khi chưa có neo. 1T . 32
1T 2.3.2. Tính toán trọng lượng tấm lát khi có neo. 1T 32
1T 2.3.3. Tính toán hệ số ổn định tăng thêm của tấm lát khi có neo. 1T 33
1T 2.3.4. Tính toán chiều cao sóng mà tấm lát chịu được khi có neo. 1T 34
1T 2.4. Tính toán ổn định đê khi có neo 1T 35
1T 2.4.1. Giới thiệu phần mềm Geo-slope. 1T . 36
1T 2.4.2. Sơ lược về lý thuyết của modul SEEP/W. 1T . 36
1T 2.4.3. Sơ lược về lý thuyết của modul SOPE/W. 1T . 38
1T 2.5. Kết luận chương 2 1T . 39
1T ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHO TẤM LÁT BẢO VỆ MÁI ĐÊ
BIỂN HÀ NAM - TỈNH QUẢNG NINH 1T . 40

4
Lê Mạnh Hùng – Cao học 17C2 Luận văn Thạc sĩ
1T 3.1. Giới thiệu chung về công trình. 1T . 40
1T 3.1.1. Vị trí địa lý, điều kiện địa hình địa mạo. 1T 40
1T 3.1.2. Điều kiện địa chất công trình. 1T 43
1T 3.1.3. Điều kiện khí hậu và thủy văn. 1T . 46
1T 3.2. Phân tích ổn định của tấm lát. 1T . 48
1T 3.2.1. Tính toán sóng gió thiết kế. 1T 48
1T 3.2.1.1. Xác định mực nước biển tính toán. 1T . 48
1T 3.2.1.2. Mực nước dâng do bão. 1T . 48
1T 3.2.1.3. Gió và đà gió thiết kế: 1T . 48
1T 3.2.1.4. Tính toán sóng từ gió thiết kế: 1T . 49
1T 3.2.1.5. Kết quả tính toán sóng gió 1T . 50
1T 3.2.2. Tính toán tấm lát. 1T 50
1T 3.2.2.1. Trường hợp, yêu cầu tính toán. 1T . 50
1T 3.2.2.2. Tính toán trọng lượng tấm lát khi chưa có neo (gió cấp 12) 1T . 51
1T 3.2.2.3. Tính toán chiều dài neo vải để tấm lát chịu được gió cấp 14 1T 51
1T 3.3. Tính toán ổn định tổng thể của mái thượng lưu. 1T . 52
1T 3.3.1. Các đặc trưng cơ lý dùng cho tính toán. 1T . 52
1T 3.3.2. Mặt cắt tính toán, trường hợp tính và thông số đánh giá ổn định. 1T . 54
1T 3.3.3. Kết quả tính toán. 1T . 55
1T 3.4. So sánh kinh phí đầu tư giải pháp có neo và không có neo. 1T . 55
1T 3.5. Kết luận chương 3. 1T 60
1T CHƯƠNG 4 1T 62
1T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1T 62
1T 4.1. Những kết quả đạt được của luận văn. 1T 62
1T 4.2. Những tồn tại và hạn chế. 1T 63
1T 4.3. Kiến nghị. 1T 63
1T TÀI LIỆU THAM KHẢO 1T 64
1T PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 1T 65


5
Lê Mạnh Hùng – Cao học 17C2 Luận văn Thạc sĩ
MỤC LỤC ẢNH MINH HỌA
1TU Hình 1.1: Kết cấu bảo vệ mái bằng trồng cỏ U1T 13
1TU Hình 1.2: Kè lát mái bằng đá lát khan U1T . 13
1TU Hình 1.3: Kè đá xây liền khối ở Thái Bình U1T 14
1TU Hình 1.4: Kè bằng bê tông đổ tại chỗ ở Hải Phòng U1T 15
1TU Hình 1.5: Mái kè bằng cấu kiện TSC – 178 U1T . 17
1TU Hình 1.6: Một số hình ảnh về kết cấu bảo vệ mái ở đê biển Hà Nam U1T 18
1TU Hình 2.1: Quan hệ Hs∼d theo các phương pháp tính khác nhau U1T 26
1TU Hình 2.2: Tấm lát có liên kết U1T 27
1TU Hình 2.3: Tấm lát mái bị phá hủy do sóng biển U1T . 27
1TU Hình 2.4: Neo vải địa kỹ thuật gia cố U1T . 28
1TU Hình 2.5: Bố trí neo U1T 29
1TU Hình 2.6: Thí nghiệm xác định lực neo U1T 31
1TU Hình 2.7: Quan hệ giữa chiều dài neo vải và chiều cao sóng U1T 35
1TU Hình 3.1: Bản đồ vị trí công trình đê biển Hà Nam U1T . 40
1TU Hình 3.2: Quan hệ giữa chiều dài neo vải và chiều cao sóng U1T 52
1TU Hình 3.3: Mặt cắt tính ổn định khi không bố trí vải địa kỹ thuật U1T . 54
1TU Hình 3.4: Mặt cắt tính ổn định khi bố trí vải địa kỹ thuật U1T 54
1TU Hình PL1: Sơ đồ lưới phần tử -TH1-mặt cắt không neo vải ĐKT U1T . 67
1TU Hình PL2: Kết quả tính thấm-TH1-mặt cắt không neo vải ĐKT U1T . 67
1TU Hình PL3: Kết quả tính Hệ số ổn định Kat –TH1-mặt cắt không neo vải ĐKT U1T
. 67
1TU Hình PL4: Kết quả tính Hệ số ổn định Kat –TH1-mặt cắt neo vải ĐKT U1T . 67
1TU Hình PL5: Kết quả tính thấm -TH2-mặt cắt không neo vải ĐKT U1T 68
1TU Hình PL6: Kết quả tính Hệ số ổn định Kat –TH2-mặt cắt không neo vải ĐKT U1T
. 68
1TU Hình PL7: Kết quả tính Hệ số ổn định Kat –TH2-mặt cắt bố trí neo vải ĐKT U1T 68

6
Lê Mạnh Hùng – Cao học 17C2 Luận văn Thạc sĩ
MỤC LỤC BẢNG
1T Bảng 2.1: Hệ số K R D R phụ thuộc vào hình dạng khối phủ 1T 24
1T Bảng 2.2: Tính toán trọng lượng tấm lát khi chưa có neo 1T 32
1T Bảng 2.3: Tính toán lực neo 1T . 33
1T Bảng 2.4: Tính toán trọng lượng tấm lát khi có neo 1T 33
1T Bảng 2.5: Tính toán hệ số ổn định tăng thêm của tấm lát khi có neo 1T 34
1T Bảng 2.6: Tính toán chiều cao sóng mà tấm lát chịu được khi có neo 1T . 34
1T Bảng 3. 1: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 1 1T 43
1T Bảng 3. 2: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lớp 2 1T 44
1T Bảng 3.4: Phân cấp gió bão 1T 49
1T Bảng 3.5: Tính toán trọng lượng tấm lát đê Hà Nam khi chưa có neo 1T 51
1T Bảng 3.6: Tính toán lực neo 1T . 51
1T Bảng 3.7: Tính toán chiều cao sóng mà tấm lát chịu được khi có neo 1T . 51
1T Bảng 3.8: Tính chất của vải địa kỹ thuật 1T 53
1T Bảng 3.9: Tổng hợp kết quả tính toán ổn định mái 1T 55
1T Bảng 3.10: Tỏng hợp thông số 2 trường hợp tính toán kinh phí 1T 56
1T Bảng 3.11: Bảng khối lượng và dự toán phương án 1 1T . 56
1T Bảng 3.12: Bảng khối lượng và dự toán phương án 2 1T . 57
1T Bảng 3.12: Bảng khối lượng và dự toán phương án 3 1T . 58
1T Bảng PL1: Tính toán sóng gió 1T 66
1T Bảng PL2: Khối lượng đê Thiết kế mẫu – phương án 1 1T 69
1T Bảng PL3: Khối lượng đê Thiết kế mẫu – phương án 2 1T 72
1T Bảng PL4: Khối lượng đê Thiết kế mẫu – phương án 3 1T 76



7
Lê Mạnh Hùng – Cao học 17C2 Luận văn Thạc sĩ
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH
G Trọng lượng tối thiểu của khối phủ mái nghiêng
γ R d Trọng lượng riêng của vật liệu khối phủ
γ R n Trọng lượng riêng của nước biển
α Góc nghiêng của mái kè
Hs Chiều cao sóng thiết kế
Ls Chiều dài sóng
K R d
Hệ số ổn định phụ thuộc hình dạng, độ nhám vật liệu và cách thức
ghép đặt
d Chiều dày viên đá
C Lực dính đơn vị của đất



φ Góc ma sát trong của đất
ξ Hệ số sóng vỡ
T’, T Lực neo
σ Ứng suất
τ R neo Cường độ chống kéo tụt neo
Lneo Chiều dài neo
F R S Hệ số ổn định tăng thêm khi có neo
Kat Hệ số an toàn cho phép
U Áp lực nước kẽ rỗng
D Đà gió thiết kế
H Độ sâu mực nước trước công trình
u Vận tốc gió thiết kế

Chú ý: Các ký hiệu sử dụng trong các phụ lục được giải thích rõ trong từng
trường hợp cụ thể, không hoàn toàn theo quy định trong bảng trên.



8
Lê Mạnh Hùng – Cao học 17C2 Luận văn Thạc sĩ
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Là một nước có bờ biển dài trên 2000km, hệ thống đê, kè biển ở Việt Nam
được hình thành từ lâu đời. Do ảnh hưởng của nền kinh tế chậm phát triển, hệ thống
đê, kè biển chủ yếu được đắp bằng thủ công, cao trình đỉnh đê và mặt cắt ngang của
chúng không đủ để chống bão lũ đặc biệt dưới tác dụng của biển đổi khí hậu như
ngày nay. Vấn đề nền đê ở nước ta cũng rất đáng được quan tâm: do không có công
nghệ thiết kế cũng như thi công hiện đại nên nền đê biển hầu như không được xử lý,
gây lún sụt thân đê cũng như kết cấu bảo vệ mái rất nhiều. Như vậy cần phải có các
giải pháp nhằm tăng cường sự ổn định của các bộ phận cấu thành nên đê kè đặc biệt
là các tấm lát phía biển.
Một trong những giải pháp hợp lý để khắc phục những sự cố kể trên là neo giữ
các tấm lát bằng lưới thép, vải địa kỹ thuật. Với tính năng chịu kéo tốt của vải, tải
trọng kéo của sóng biển truyền vào các tấm lát sẽ được triệt tiêu bởi lực ma sát tạo
nên sự ổn định.
Giải pháp nêu trên thi công đơn giản, các vật liệu chính được sản xuất nhiều ở
Việt Nam nên giá thành hạ. Vì vậy cần thiết phải nghiên cứu sự mất ổn định của
tấm lát để có những kiến nghị khi ứng dụng giải pháp này trong thực tế làm mới
cũng như cải tạo hệ thống đê biển. Đề tài “Nghiên cứu giải pháp neo giữ tấm lát bảo
vệ mái đê biển” có tính khoa học và thực tiễn cao.
2. Mục đích của đề tài
- Nghiên cứu các biện pháp tăng cường ổn định tấm lát bảo vệ mái đê biển
- Tìm giải pháp thích hợp bằng biện pháp neo giữ tăng cường ổn định tấm lát.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
- Sử dụng phương pháp thống kê các tài liệu lý thuyết và thực tế ứng dụng cho
các tấm lát bảo vệ mái đê biển.
- Phân tích bằng mô hình số để áp dụng cho tính toán ổn định tấm lát khi sử

9
Lê Mạnh Hùng – Cao học 17C2 Luận văn Thạc sĩ
dụng neo gia cường.
4. Những kết qủa đạt được
- Xác định phương pháp tính toán ổn định hợp lý cho tấm lát khi dùng giải
pháp neo giữ;
- Ứng dụng phần mềm để tính toán ổn định tấm lát trường hợp có neo và
không có neo;
- Ứng dụng phần mềm Geo Slope để tính toán ổn định tổng thể của mái đê
trường hợp có neo và không có neo.
- Áp dụng tính toán cho tấm lát bảo vệ đê biển Hà Nam-tỉnh Quảng Ninh và
có những kết luận có cơ sở khoa học.
5. Nội dung của luận văn
- Mở đầu
- Chương 1: Tổng quan các biện pháp bảo vệ mái đê biển
- Chương 2: Cơ sở khoa học ứng dụng neo giữ lớp bảo vệ mái đê biển
- Chương 3: Ứng dụng tính toán ổn định cho tấm lát bảo vệ mái đê biển Hà
Nam - tỉnh Quảng Ninh
- Chương 4: Kết luận và kiến nghị
- Tài liệu tham khảo
- Các phụ lục tính toán