MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài. Mục đích của đề tài. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.
Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN BẰNG KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT .1 Tổng quan về giải pháp bảo vệ bờ biển bằng kết cấu dạng bao địa kỹ thuật trên thế giới.2 Tổng quan về giải pháp bảo vệ bờ biển bằng kết cấu dạng bao địa kỹ thuật tại Việt Nam. 7 CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC CHO TÍNH TOÁNỔN ĐỊNH ĐÊ NGẦM KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT .1 Các tham số ảnh hƣởng.1 Ảnh hƣởng của chiều cao lƣu không.2 Ảnh hƣởng của tỷ lệ cát đƣợc đóng vào bao.3 Ảnh hƣởng của độ dốc mái.4 Ảnh hƣởng của vật liệu vải.5 Ảnh hƣởng của ma sát giữa các bao địa kỹ thuật.6 Ảnh hƣởng của sự sắp đặt bao địa kỹ thuật.2 Xây dựng công thức tính ổn định đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật.1 Sự cần thiết phải thiết lập công thức tính ổn định.2 Các công thức ổn định thủy lực đang tồn tại.3 Cơ sở xác định khả năng chiết giảm sóng của đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật.1 Hệ số truyển sóng Kt .2 Các nghiên cứu xác định hệ số truyền sóng Kt.3 Mặt bằng bố trí và các đặc trƣng hình thái. 27 iv CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP ĐÊ NGẦM KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT BẢO VỆ ĐƢỜNG BỜ TỈNH BẠC LIÊU .1 Giới thiệu về đƣờng bờ tỉnh Bạc Liêu .1 Phạm vi nghiên cứu.2 Tổng quan về khu vực nghiên cứu .1 Vị trí địa lý.2 Đặc điểm địa hình .4 Điều kiện thủy văn .5 Điều kiện hải văn .6 Điều kiện địa chất .3 Phân tích đặc điểm hệ thống công trình đê, kè biển đã xây dựng .2 Tính toán thiết kế đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật .1 Mục đích của việc thiết kế .2 Các tài liệu thiết kế .1 Tài liệu các mực nƣớc .2 Tài liệu sóng nƣớc sâu.3 Tài liệu địa hình .4 Tài liệu địa chất.3 Các thông số thiết kế .1 Mực nƣớc thiết kế .2 Xác định sơ bộ độ sâu sóng vỡ .3 Lựa chọn vị trí đặt công trình .4 Lựa chọn chiều dài của đê ngầm và khoảng cách giữa các đê ngầm 38 3.5 Chiều cao sóng trƣớc chân công trình.4 Lựa chọn sơ bộ kích thƣớc hình học của đê ngầm .1 Hệ số mái đê ngầm .2 Bề rộng đỉnh đê ngầm .3 Cao trình đỉnh đê thiết kế .5 Thiết kế bao địa kỹ thuật.1 Tính toán chỉ số ổn định Ns theo chức năng .2 Kiểm tra chỉ số ổn định Ns trong điều kiện cực trị.3 Lựa chọn kích thƣớc của vỏ bao và tính toán lƣợng cát đóng vào bao.6 Thiết kế mặt cắt ngang điển hình .7 Tính toán độ lún ổn định của nền .1 Trƣờng hợp tính toán .2 Tài liệu phục vụ tính toán .3 Phƣơng pháp và phần mềm tính toán .4 Mô phỏng mặt cắt tính toán .5 Kết quả tính toán theo trạng thái giới hạn 1 .6 Kết quả tính toán theo trạng thái giới hạn 2.
58 CHƢƠNG 4: KIẾN NGHỊ QUY TRÌNH THIẾT KẾ ĐÊ NGẦM KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT .1 Đánh giá điều kiện biên áp dụng .2 Xác định chức năng đê ngầm .3 Bố trí tuyến xây dựng đê ngầm .4 Xác định kích thƣớc cấu tạo hình học và lựa chọn kết cấu mặt cắt ngang đê ngầm .5 Phƣơng án thi công .6 Công tác duy tu bảo dƣỡng đê ngầm. 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 67 vi HÌNH ẢNH Hình 1-1.
Bãi biển tại Sheraton Hotel, Jumeirah trƣớc khi xử lý. Bãi biển tại Sheraton Hotel, Jumeirah sau khi xử lý. Thi công bao địa kỹ thuật. Kè biển Stockton (2009).
Cửa sông Maroonchy (2005). Hình ảnh tác động của sóng bão và thi công lắp bao địa kỹ thuật (2012). Mặt cắt ngang đại diện kết cấu bảo vệ bãi (Pauselli 2013). Bãi trƣớc Durban trƣớc và sau khi nâng cấp (Pauselli 2013).
Bãi ngầm nhân tạo đƣợc thi công bằng bao địa kỹ thuật (Trƣờng hợp nghiên cứu ở Australia,2000). Mặt cắt ngang của đê ngầm đƣợc xây dựng năm 1995. Kè bao quanh bởi bao địa kỹ thuật (Pianc,2011). Cắt dọc mỏ hàn.
Cắt ngang mỏ hàn. Cắt ngang mỏ hàn không neo. Cắt ngang mỏ hàn có neo. Sơ đồ bố trí các công trình Stabiplage.
Đƣờng cong ổn định thủy lực mới đối với một kết cấu ngầm (Dassanayake 2013). Sự tính toán của thể tích theo lý thuyết ban đầu của bao địa kỹ thuật. Vải địa kỹ thuật không dệt (Trái) và vải địa kỹ thuật (Phải) (Ảnh: Geosintex,2012). Sắp xếp bao địa kỹ thuật nghiêng 15o so với phƣơng nằm ngang(Dassanayake 2013).
Mặt bằng của các bao địa kỹ thuật liên quan với hƣớng sóng (Christophe Marc Eric Baret 2013). 19 Hình 2-6: Hình minh họa sự chiết giảm sóng tới qua đê ngầm. 25 Hình 2-7: Các định nghĩa đối với các công trình ngầm. 28 Hình 2-8: Các đặc trƣng đƣờng bở thông qua mô hình toán nhƣ là một hàm của sự truyền sóng và sự kiểm định tiếu chí đƣợc đề xuất theo Hanson & Kraus, 1990.
29 Hình 3-1: Đoạn đƣờng bờ nghiên cứu. 30 Hình 3-2: Hiện trạng một số công trình đê biển tại tỉnh Bạc Liêu. 33 Hình 3-3: Đƣờng tần suất mực nƣớc tổng hợp tại điểm 103 (105o29’, 9o05’) Long Điền Tây, Gia Rai, Bạc Liêu. 34 Hình 3-4: Hoa sóng khí hậu ở nƣớc sâu tại trạm Vũng Tàu.
35 Hình 3-5: Mặt cắt ngang bãi. 36 Hình 3-6: Độ sâu sóng vỡ của sóng khí hậu. 37 Hình 3-7: Tham số sóng cực trị nƣớc sâu. 40 Hình 3-8: Phân bố truyền sóng ngang bờ của sóng cực trị.
41 Hình 3-9: Phân bố chiều dài sóng với sóng cực trị. 41 Hình 3-10: Tham số sóng khí hậu nƣớc sâu. 42 Hình 3-11: Phân bố truyền sóng ngang bờ của sóng khí hậu. 42 Hình 3-12: Phân bố chiều dài sóng với khí hậu.
43 Hình 3-13: Kích thƣớc bao địa kỹ thuật dài 2. 50 Hình 3-14: Mặt cắt ngang đê ngầm. 51 Hình 3-15Mô phỏng mặt cắt tính toán. 54 Hình 3-16 Mặt trƣợt sâu vào trong nền.
55 Hình 3-17 Hệ số an toàn tổng thể SF. 55 Hình 3-18: Lực kéo trong vải địa kỹ thuật. 56 Hình 3-19 Chuyển vị đứng của các nền. 56 viii Hình 3-20 Chuyển vị tại các điểm trong lớp đất 2 trên đƣờng thẳng qua tâm đê.
57 Hình 3-21 Chuyển vị thẳng đứng của các điểm dƣới đáy móng. 57 Hình 3-22 Áp lực nƣớc lỗ rỗng dƣ trong nền. 57 ix BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Các đặc tính vật lý của polypropylene polymers (PP) (PIANC, 2011). 16 Bảng 2-2: Các cƣờng độ của các kiểu nối khác nhau (đƣợc tra từ PIANC, 2011).
16 Bảng 2-3: Các góc ma sát và các hệ số ma sát đƣợc xác định từ thí nghiệm cắt trực tiếp( Naue,2004; Reico,2007). 17 Bảng 2-4: Bảng các công thức tổng quát tính ổn định của đê ngầm. 22 Bảng 3-1: Các thông số kinh nghiệm Dassanayake (2013). 46 Bảng 3-2 Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất.
51 Bảng 4-1: Các thông số kinh nghiệm Dassanayake (2013). Tính cấp thiết của đề tài. Trƣớc thực trạng xói lở bờ biển ngày một nghiêm trọng, để khai thác hết các tiềm năng của biển và hạn chế những tác hại của biển gây ra, Nhà nƣớc ta đã đầu tƣ cho nhiều dự án, công trình bảo vệ bờ biển. Bên cạnh phƣơng án truyền thống là đê, kè bảo vệ bờ biển bằng kết cấu và vật liệu truyền thống nhƣ bê tông, đá… nhiều nơi đã xây dựng thử nghiệm bằng các công nghệ mới, đó là bằng vải địa kỹ thuật chứa cát ở trong tạo ra những giải pháp mềm chống xói lở bờ biển.
Những kết cấu kè mềm này ngoài nhiệm vụ chống xói lở bờ biển có nhiều ƣu điểm nhƣ thân thiện với môi trƣờng, tạo cảnh quan môi trƣờng, sử dụng vật liệu sẵn có tại địa phƣơng là cát để bảo vệ bờ biển, giảm giá thành các công trình xây dựng. Xuất phát từ những nhiệm vụ đó bằng các nguồn vốn khác nhau, các dự án thử nghiệm một số hệ thống kè mỏ hàn mềm sử dụng công nghệ của Pháp, Hà Lan, Đài Loan… tại những bờ biển bị xói lở nhƣ: tại Phú Thuận – Phú Vang- Thừa Thiên Huế, tại Tam Hải – Núi Thành – Quảng Nam, tại Đồi Dƣơng – Phan Thiết - Bình Thuận, tại cửa Lộc An - Đất Đỏ- Bà Rịa – Vũng Tàu. Tuy nhiên, những kết cấu trên trong quá trình sử dụng thực tế đã bộc lộ nhiều khuyết điểm. Chính vì thế, việc nghiên cứu thêm các giải pháp để bảo vệ đƣờng bờ là cần thiết để khác phục những khiếm khuyết của những phƣơng pháp khác.
Trong luận văn, tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu và ứng dụng giải pháp đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật nhƣ là một giải pháp bảo vệ đƣờng bờ hiệu quả. Mục đích của đề tài. Trong nội dung của luận văn, tác giả tập trung vào việc nghiên cứu giải pháp đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật theo các khía cạnh: cách xác định các điều kiện biên thiết kế cho tuyến đê ngầm, cách bố trí mặt bằng đê ngầm, các yếu tố ảnh hƣởng đến sự ổn định của đê ngầm vv. Từ đó mục đích cuối cùng của luận văn cần đạt đƣợc đó là: - Xây dựng các kiến nghị cho thiết kế đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật.
- Áp dụng các kết quả nghiên cứu đạt đƣợc vào điều kiện thực tế của đƣờng bờ tỉnh Bạc Liêu. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Các khu vực có đặc điểm địa chất mềm yếu, các điểu kiện sóng thiết kế là tƣơng đối nhỏ.0m nhằm đặc bảo cho kích thƣớc bao địa kỹ thuật là khả thi trong quá trình thiết kế cũng nhƣ thi công. Phạm vi nghiên cứu cụ thể là khu vực đƣ ờng bờ tỉnh Bạc Liêu và các đƣ ờng bờ lân cận.
Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu. Để giải quyết đƣợc các yêu cầu trên đây, tác giả đã lựa chọn các hƣớng tiếp cận một cách toàn diện, đa chiều, từ đánh giá, kế thừa các kết quả, phƣơng pháp nghiên cứu đã thực hiện, đến phân tích đầy đủ các cơ sở khoa học vững chắc để xây dựng các kiến nghị thiết kế. Trên cơ sở đó ứng dụng vào các điều kiện thực tế của đƣờng bờ nhằm giải quyết đƣợc các mục đích cụ thể. Cụ thể, các hƣớng tiếp cận đã bao gồm: - Kế thừa: Đề tài thu thập, phân tích và đánh giá các nghiên cứu, đề tài, dự án liên quan để có cách nhìn tổng quan nhất về các vấn đề liên quan đã và đang đƣợc nghiên cứu.