Tổng quan luận án

Công trình bảo vệ bờ biển và cảng biển truyền thống trên thế giới cũng như tại Việt Nam chủ yếu sử dụng hai dạng kết cấu cơ bản: đê mái nghiêng bằng đá hộc/khối phủ bê tông và đê trọng lực tường đứng (dạng thùng chìm hoặc khối xếp). Đê mái nghiêng đòi hỏi khối lượng vật liệu lớn, không kinh tế ở vùng nước sâu và thi công chậm. Đê tường đứng gặp khó khăn khi chế tạo, vận chuyển nổi, gây xói lở cục bộ chân công trình do sóng phản xạ mạnh và tiềm ẩn nguy cơ mất ổn định trên nền đất yếu. Các dạng kết cấu mới như đê bán nguyệt hoặc đê trụ rỗng khi ứng dụng tại vùng ven biển Đồng bằng sông Cửu Long (Cà Mau, Bạc Liêu) đã xuất hiện hiện tượng lún không đều lớn, nứt vỡ kết cấu; đê cấu kiện Busadco tại bờ biển Rạch Gốc (Cà Mau) từng bị bão số 3 năm 2019 phá hỏng 800 m. Trong bối cảnh đó, kết cấu đê bản nghiêng trên nền cọc mang lại ưu thế: cấu tạo đơn giản, giảm khối lượng vật liệu, cho phép dòng nước lưu thông phía dưới giúp duy trì trao đổi môi trường, thi công thuận lợi trên nền địa chất yếu. Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây trên thế giới chủ yếu tập trung vào bản nghiêng trơn phẳng trong điều kiện sóng lý thuyết, chưa cải tiến bề mặt để tăng cường triệt tiêu năng lượng sóng và chưa gắn với chế độ sóng thực tế ven biển Việt Nam.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định cụ thể gồm:

  1. Đánh giá đặc trưng cấu tạo của các dạng đê bản nghiêng trên nền cọc đã được nghiên cứu trong và ngoài nước.
  2. Xây dựng mô hình vật lý, lựa chọn các thông số sóng và đề xuất các kịch bản thí nghiệm phù hợp với điều kiện ven biển Việt Nam.
  3. Xác định các đặc trưng thủy động lực (hệ số truyền sóng $K_t$, hệ số phản xạ sóng $K_r$, hệ số tiêu tán năng lượng sóng $K_L$, phân bố áp lực sóng và vận tốc dòng chảy cực đại $V_{\max}$ ở đáy) khi sóng tác động lên đê bản nghiêng có vấu kết hợp khuyết lõm tiêu sóng.
  4. Đề xuất các dạng mặt cắt ngang kết cấu đê bản nghiêng trên nền cọc và ứng dụng tính toán thiết kế cho công trình bảo vệ bờ biển tại xã Cảnh Dương, huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quá trình tương tác thủy động lực giữa sóng biển và kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển.
  • Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thực nghiệm mô hình vật lý 2D trên máng sóng tại Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực sông biển (Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam). Luận án giới hạn phạm vi vào các đặc trưng thủy động lực, không đi sâu vào bài toán độ bền vật liệu kết cấu và ảnh hưởng tương hỗ trực tiếp của nền cọc đến bản nghiêng.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan hệ thống các giải pháp công trình bảo vệ bờ biển hiện nay, bao gồm: trồng rừng ngập mặn, nuôi bãi nhân tạo, hệ thống mỏ hàn, tường giảm sóng ngầm/ngập và đê chắn sóng. Về mặt kết cấu, tác giả phân tích chi tiết ưu nhược điểm của đê mái nghiêng sử dụng các loại khối phủ (Haro, Accropode, Tetrapod, Dolos, X-blox, Core-loc, Rakuna-IV), đê tường đứng thùng chìm/khối xếp, đê bán nguyệt, đê cọc ly tâm lõi đá đổ, đê cấu kiện Busadco và đê mỏ hàn chữ T bằng cấu kiện rỗng chữ A kết hợp hình chóp cụt do Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam nghiên cứu (2020–2021).

Đối với hướng nghiên cứu đê bản nghiêng, luận án điểm lại các công trình quốc tế tiêu biểu:

  • Murakami và cộng sự (1994): Nghiên cứu tương tác sóng ngắn với bản nghiêng thuận và ngược ($H_i/L = 0,01 - 0,08$), sử dụng đầu đo Laser Doppler phân tích chuyển động hạt nước, chỉ ra bản nghiêng thuận tiêu tán sóng tốt hơn bản nghiêng ngược.
  • Nallayarasu và cộng sự (1994): Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) phân tích lực ngang, lực đứng, phản xạ và truyền sóng qua bản nghiêng ngập nước.
  • Đê PSR xây dựng tại cảng phía Tây nhà máy thép Nippon, Kimitsu, Chiba (Nhật Bản): Sử dụng bản phẳng nghiêng 10°–30° gắn trên nền cọc ống thép/dàn Jacket tạo sóng vỡ tiêu tán năng lượng.
  • Bayram (2000): Ứng dụng mô hình số 2D nghiên cứu đê phao nghiêng nổi tại vùng nước trung gian, chứng minh góc nghiêng là yếu tố chính kiểm soát truyền sóng.
  • Yokozawa và cộng sự (2004): Thí nghiệm mô hình bể sóng và quan trắc đê bản nghiêng tại bờ biển Fujimori (vịnh Suruga, Nhật Bản), ghi nhận hệ số $K_t, K_r < 0,4$ khi chu kỳ sóng dưới 7–8 giây và bãi biển dịch chuyển bồi tụ về hướng tâm đê.
  • Rao và cộng sự (2009): Thí nghiệm máng sóng với bản phẳng ngập dài 0,5 m, dày 0,003 m ở các góc nghiêng $\beta = 15^\circ, 30^\circ, 45^\circ, 60^\circ, 90^\circ$; góc nghiêng $\beta = 60^\circ$ giảm chiều cao sóng khoảng 40%.
  • Shirlal (2013): Khảo sát đê bản nghiêng có mố tiêu sóng hình vuông và chữ nhật bố trí song song hoặc sole răng cưa; mố vuông răng cưa giảm truyền sóng nhiều hơn bản trơn phẳng 29%.
  • Acanal và cộng sự (2013) & Yagci và cộng sự (2014): Thí nghiệm bản nghiêng mỏng (ITP) góc 5°, 10°, 15°, đo lưu tốc bằng ADV-Vectrino II và xây dựng phương trình hồi quy đa biến xác định $K_t$ đạt 0,2–0,3.
  • Gayen và Mondal (2016): Nghiên cứu mô hình toán 2 bản nghiêng đối xứng có độ thấm.
  • Yueh và cộng sự (2016): Ứng dụng mô hình BEM đa miền (MBEM) mô phỏng đê bản nghiêng rỗng kết hợp đá xốp.
  • Swaminathan và cộng sự (2022) & Ramnamayan và cộng sự (2022): Nghiên cứu đê bản cong trên nền cọc và đê tích hợp màn chắn sóng (LWS) nghiêng 60° độ xốp 25%.

Trong nước, tác giả điểm lại các nghiên cứu: Thiều Quang Tuấn và cộng sự (2014), Lê Thị Hương Giang (2016), Nguyễn Quang Lương (2020) về khối phá sóng Rakuna-IV, Grasp-P, Grasp-R; Nguyễn Khắc Nghĩa và cộng sự (2010) về giảm sóng qua rừng ngập mặn; Hieu và cộng sự (2012, 2014) về mô phỏng VOF sóng tràn qua đê xốp và tương tác gió - sóng trên đê mái dốc $m=4$; Phạm Văn Lập (2019) về vận tốc đáy chân kè; Nguyễn Viết Thanh và cộng sự (2014, 2017) về đê bán nguyệt; Trần Văn Thái và Phan Đình Tuấn (2019) về kết cấu tiêu sóng 1/4 hình tròn ($g_f = 0,48 - 0,56$); Lê Thanh Chương và cộng sự (2020) về đê khối chóp tứ giác rỗng ($K_t = 38,9%, K_r = 5,1%, K_L = 56,0%$) so với đê bán nguyệt ($K_t = 6,0%, K_r = 12,6%, K_L = 81,4%$); Phan Đình Tuấn (2021) về đê trụ rỗng Nha Trang ($K_r = 0,42$); Nguyễn Viết Tiến (2015) dùng P-COULWAVE cho đê ngầm; Nguyễn Văn Dũng (2017) với 320 thí nghiệm áp lực tường đỉnh; Trương Văn Bốn (2019) nghiên cứu chỉnh trị Cửa Lở bằng MHVL biến thái ngang 1/300, đứng 1/75; Nguyễn Thanh Hùng nghiên cứu chỉnh trị Nhật Lệ; Vũ Minh Tuấn và cộng sự nghiên cứu đê nổi hình hộp kết hợp bán nguyệt tỉ lệ 1/20.

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết: Chưa có công trình nào trong nước nghiên cứu thực nghiệm toàn diện về kết cấu đê bản nghiêng trên nền cọc được cải tiến bề mặt bằng cách bố trí các vấu kết hợp khuyết lõm tiêu sóng, cũng như chưa xác lập được bộ dữ liệu thực nghiệm về các đặc trưng thủy động lực học (truyền sóng, phản xạ, tiêu tán năng lượng, áp lực sóng và vận tốc dòng chảy đáy) gắn liền với điều kiện sóng thiết kế thực tế tại các vùng biển Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên lý thuyết tương tự Froude để thiết lập mô hình vật lý máng sóng, bảo đảm sự tương đồng về lực trọng trường và lực quán tính chi phối chuyển động sóng mặt:

Đại lượng vật lý Ký hiệu tỷ lệ Biểu thức theo tỷ xích hình học $\lambda_l, \lambda_h$
Chiều dài sóng $\lambda_L$ $\lambda_L = \lambda_l$
Chiều cao sóng $\lambda_{Hs}$ $\lambda_{Hs} = \lambda_h$
Chu kỳ sóng $\lambda_T$ $\lambda_T = \sqrt{\lambda_h}$
Lưu tốc hạt nước $\lambda_u$ $\lambda_u = \sqrt{\lambda_h}$
Áp lực sóng $\lambda_P$ $\lambda_P = \lambda_h$
Lực tác dụng $\lambda_f$ $\lambda_f = \lambda_l \cdot \lambda_h^2$

Phương pháp thực tế:

  • Mô hình vật lý: Thí nghiệm 2D trong máng sóng trọng điểm của Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam. Mẫu đê bản nghiêng làm bằng vật liệu cứng, mặt bản nghiêng có cấu tạo gờ vấu kết hợp khuyết lõm, đặt trên hệ thống cọc đỡ.
  • Thiết bị đo: Cụm 4 đầu đo sóng điện dung 202 (G1, G2, G3, G4) kết hợp bộ khuếch đại tín hiệu để ghi nhận biên độ và pha dao động mặt nước; các cảm biến áp lực điện tử (P1, P2, P4) bố trí trực tiếp trên mặt bản nghiêng; hệ thống máy tạo sóng tự động điều khiển qua máy tính.
  • Quy trình xử lý số liệu:
    • Phân tách sóng tới và sóng phản xạ trước công trình từ chuỗi số liệu của cụm đầu đo sóng.
    • Tính hệ số phản xạ sóng: $K_r = H_r / H_s$.
    • Tính hệ số truyền sóng sau đê: $K_t = H_i / H_s$.
    • Tính hệ số tiêu tán năng lượng sóng: $K_L = \sqrt{1 - K_r^2 - K_t^2}$.
  • Kịch bản thí nghiệm:
    • 3 mức độ dốc mái bản nghiêng: $m = 1,0$; $m = 1,33$; $m = 1,5$.
    • 3 kịch bản mực nước: MN1 (mực nước ngang đỉnh đê, độ sâu $h_w = 0,67\text{ m}$), MN2 (mực nước thấp hơn đỉnh đê $0,6H_s$, $h_w = 0,59\text{ m}$), MN3 (mực nước thấp hơn đỉnh đê $0,78H_s$, $h_w = 0,54\text{ m}$).
    • Các tổ hợp chiều cao sóng $H_s$, chu kỳ sóng $T$, độ dốc sóng $H/gT^2$ và $H/L$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu về kết cấu và tương tác giữa sóng với công trình đê ngăn cát giảm sóng

Chương này hệ thống hóa các giải pháp bảo vệ bờ biển, phân tích cấu tạo, ưu điểm và nhược điểm của các dạng kết cấu đê truyền thống và hiện đại (mái nghiêng, tường đứng, bán nguyệt, cọc ly tâm, Busadco, khối rỗng chữ A). Tác giả tổng quan 12 nghiên cứu quốc tế về đê bản nghiêng và hơn 15 nghiên cứu trong nước về tương tác sóng - công trình. Qua đó, chương xác lập cơ sở khoa học, khẳng định sự cần thiết phải nghiên cứu cải tiến bề mặt bản nghiêng (bố trí vấu và khuyết lõm) đặt trên nền cọc để ứng dụng cho điều kiện địa chất yếu và chế độ sóng ven biển Việt Nam, đồng thời xác định 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể của luận án.

Chương 2: Cơ sở khoa học nghiên cứu tương tác giữa sóng và đê dạng bản nghiêng trên nền cọc

Chương 2 trình bày cơ sở lý thuyết mô hình tương tự Froude, xác định các hằng số tỷ lệ hình học và động học. Tác giả trình bày chi tiết quy trình chế tạo mẫu đê bản nghiêng có vấu và khuyết lõm; bố trí máng sóng, cụm đầu đo sóng 202 (G1–G4) và đầu đo áp lực (P1, P2, P4). Công tác kiểm định và hiệu chỉnh thiết bị đo đạc được thực hiện chặt chẽ qua việc so sánh sóng tạo thực tế với lý thuyết và hiệu chuẩn độ tuyến tính của các cảm biến. Trên cơ sở đó, tác giả thiết lập ma trận kịch bản thí nghiệm với 3 mức mực nước (MN1, MN2, MN3), 3 độ dốc mái bản nghiêng ($m=1,0; 1,33; 1,5$) cùng dải thông số sóng đa dạng, chuẩn hóa phương pháp phân tích số liệu tách sóng để xác định các hệ số $K_t, K_r, K_L$.

Chương 3: Nghiên cứu các đặc trưng thủy động lực khi sóng tương tác với kết cấu đê bản nghiêng

Chương 3 công bố các kết quả thực nghiệm về đặc trưng thủy động lực của đê bản nghiêng có vấu và khuyết lõm:

  • Đặc trưng truyền sóng ($K_t$): Hệ số truyền sóng phụ thuộc trực tiếp vào mực nước tác dụng, độ dốc mái $m$, chu kỳ sóng $T$ và độ dốc sóng $H/gT^2$. Khi mực nước ở mức MN1 (ngang đỉnh đê), sóng tràn qua đỉnh khiến $K_t$ đạt giá trị lớn nhất; ở các mực nước MN2 và MN3, $K_t$ giảm rõ rệt. Mái dốc $m=1,5$ có khả năng tiêu giảm chiều cao sóng truyền tốt hơn so với mái dốc $m=1,0$. Độ dốc sóng $H/gT^2$ càng lớn thì $K_t$ càng giảm do mức độ vỡ sóng trên bản nghiêng tăng lên.
  • Đặc trưng phản xạ sóng ($K_r$): Nhờ bố trí vấu kết hợp khuyết lõm, sóng tới bị xáo trộn và tiêu tán mạnh, làm giảm đáng kể hệ số phản xạ so với đê tường đứng hay bản trơn phẳng. Hệ số $K_r$ có xu hướng biến thiên tỉ lệ nghịch với độ dốc sóng $H/gT^2$ và phụ thuộc vào góc nghiêng của bản.
  • Đặc trưng tiêu tán năng lượng ($K_L$): Năng lượng sóng bị triệt tiêu chủ yếu thông qua hiện tượng sóng vỡ cưỡng bức trên bản dốc và ma sát xoáy tại các gờ vấu và hốc lõm. Hệ số $K_L$ đạt giá trị cao nhất khi độ dốc sóng lớn và mực nước ở mức dưới đỉnh đê (MN2, MN3).
  • Phân bố áp lực sóng: Áp lực sóng cực đại xuất hiện tập trung ở vùng bản nghiêng chịu tác động trực tiếp của sóng vỡ và vùng lân cận mực nước dao động. Mái dốc $m=1,5$ cho phân bố áp lực đều hơn và giảm đỉnh áp lực va cục bộ so với mái dốc dốc $m=1,0$.
  • Vận tốc cực đại tại khoảng hở chân đê ($V_{\max}$): Thí nghiệm ghi nhận quy luật phân bố vận tốc dòng chảy qua khe hở giữa chân bản nghiêng và đáy biển, cung cấp số liệu phục vụ đánh giá xói lở cục bộ đáy biển và xác định giải pháp gia cố chân công trình.

Chương 4: Ứng dụng kết quả nghiên cứu đề xuất giải pháp kết cấu đê bản nghiêng trên nền cọc trong xây dựng công trình bảo vệ bờ biển ở nước ta

Chương 4 chuyển hóa các kết quả thí nghiệm thành giải pháp công trình thực tế:

  • Đề xuất 2 dạng mặt cắt ngang điển hình:
    1. Đê bản nghiêng trên nền cọc có đáy kín: Áp dụng cho các khu vực yêu cầu giảm sóng triệt để, bảo vệ bể cảng hoặc luồng tàu.
    2. Đê bản nghiêng trên nền cọc có đáy hở: Áp dụng cho công trình bảo vệ bờ biển cần lưu thông dòng chảy ven bờ, giảm tích tụ bùn cát và bảo vệ hệ sinh thái thủy sinh.
  • Ứng dụng thiết kế bảo vệ bờ biển xã Cảnh Dương, huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình:
    • Điều kiện biên khí tượng - thủy văn: Thu thập chuỗi số liệu gió trạm Cồn Cỏ (1976–2020), tần suất tốc độ gió, hoa gió (1976–1995); tính toán phân bố mực nước cực trị (Bảng 4.1) và trường sóng ven bờ độ sâu 30 m (Bảng 4.2), trường sóng gió cực đại các hướng (Bảng 4.3).
    • Điều kiện địa chất công trình: Khảo sát và tổng hợp chỉ tiêu cơ lý 4 lớp địa chất nền tại Cảnh Dương (Lớp 1 cát mịn đến thô; Lớp 2 sét pha; Lớp 3a sét dẻo mềm; Lớp 3 cuội sỏi lẫn cát sét - Bảng 4.4 đến Bảng 4.7).
    • Thiết kế chi tiết: Xác định cao trình đỉnh đê, độ nghiêng bản mặt, cấu tạo vấu - khuyết lõm tiêu sóng, bố trí hệ cọc chịu lực bê tông cốt thép; lập mặt bằng tổng thể (Hình 4.7), mặt cắt ngang điển hình (Hình 4.8) và mô hình phối cảnh 3D (Hình 4.9).
    • So sánh phương án: So sánh kinh tế - kỹ thuật với đê mái nghiêng truyền thống có khối phủ (Bảng 4.8) và phương án của Viện Khoa học Thủy lợi (Hình 4.10), chứng minh phương án đê bản nghiêng tiết kiệm vật liệu, giảm áp lực nền, phù hợp với địa chất mềm yếu ven biển Cảnh Dương.

Kết quả và những đóng góp mới

  1. Đóng góp về mặt lý luận và khoa học:
    • Làm sáng tỏ các đặc trưng thủy động lực học khi sóng tương tác với kết cấu đê bản nghiêng trên nền cọc có cấu tạo cải tiến bề mặt bằng vấu kết hợp khuyết lõm.
    • Xác lập các mối quan hệ định lượng giữa thông số hình học đê (độ dốc mái $m=1,0; 1,33; 1,5$), điều kiện mực nước (MN1, MN2, MN3), thông số sóng ($H_s, T, H/gT^2, H/L$) với các hệ số truyền sóng $K_t$, phản xạ sóng $K_r$, tiêu tán năng lượng $K_L$, phân bố áp lực sóng và vận tốc dòng đáy $V_{\max}$.
  2. Đóng góp về mặt thực tiễn:
    • Đề xuất 2 dạng mặt cắt ngang đê bản nghiêng trên nền cọc (đáy kín và đáy hở) phù hợp với điều kiện môi trường ven biển và địa chất đất yếu tại Việt Nam.
    • Áp dụng thành công kết quả nghiên cứu vào việc thiết kế công trình bảo vệ bờ biển thực tế tại xã Cảnh Dương, huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình; cung cấp phương án kết cấu kinh tế, giảm khối lượng vật liệu và bảo đảm trao đổi nước ven bờ so với đê mái nghiêng truyền thống.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

  • Thí nghiệm được thực hiện trên mô hình vật lý 2D trong máng sóng hẹp, chỉ xem xét sóng truyền trực diện (vuông góc với tuyến đê), chưa xét đến góc sóng xiên và tác động 3D của trường sóng hỗn hợp.
  • Nghiên cứu tập trung vào đặc trưng thủy động lực mà chưa khảo sát chi tiết ứng xử kết cấu nội tại của bản nghiêng và cọc dưới tải trọng sóng động lặp, cũng như chưa đánh giá tương tác đất nền - cọc bằng mô hình vật lý.
  • Chưa thực hiện thí nghiệm mô hình lòng động để quan trắc định lượng quá trình xói lở đáy và bồi tụ bùn cát xung quanh chân đê theo thời gian dài.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Mở rộng nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình bể sóng 3D để đánh giá hiệu quả giảm sóng dưới các góc sóng tới khác nhau và tương tác sóng - dòng chảy kết hợp.
  • Nghiên cứu bài toán kết cấu công trình: tính toán ứng suất, biến dạng, độ bền mỏi của bản nghiêng và cọc chịu tải trọng sóng động.
  • Nghiên cứu mô hình vật lý lòng động hoặc mô hình số 3D hình thái đáy để dự báo chính xác diễn biến xói lở chân cọc và bồi lắng bùn cát bãi biển sau công trình.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình đặc biệt, Công trình thủy, Công trình biển: Tham khảo cơ sở lý thuyết tương tự Froude, quy trình chế tạo mẫu, kiểm định thiết bị máng sóng và phương pháp tách sóng phản xạ/sóng truyền (Chương 2, Chương 3).
  • Kỹ sư thiết kế, chuyên gia tư vấn tại các viện nghiên cứu và doanh nghiệp xây dựng công trình thủy: Sử dụng các biểu đồ quan hệ thủy động lực ($K_t, K_r, K_L$, áp lực sóng, lưu tốc đáy $V_{\max}$) để tính toán, lựa chọn kích thước hình học và bố trí kết cấu đê bản nghiêng trên nền cọc cho các dự án bảo vệ bờ biển (Chương 3, Chương 4).
  • Cơ quan quản lý nhà nước về đê điều và bờ biển: Tham khảo phương án kết cấu đê bản nghiêng đáy hở như một giải pháp thân thiện môi trường, giảm chi phí đầu tư tại các khu vực ven biển có nền đất mềm yếu (Chương 4).

Câu hỏi thường gặp

1. Kết cấu đê bản nghiêng trong luận án có điểm cải tiến cấu tạo nào so với các nghiên cứu trước đây?
Các nghiên cứu trước đây trên thế giới chủ yếu khảo sát bản nghiêng trơn phẳng hoặc mố vuông đơn lẻ (Shirlal, 2013). Luận án đã cải tiến cấu tạo bề mặt bản nghiêng bằng cách bố trí hệ thống các vấu nhô kết hợp khuyết lõm tiêu sóng, giúp cưỡng bức sóng vỡ sớm, tăng cường xoáy cục bộ để triệt tiêu năng lượng sóng và giảm sóng phản xạ trước công trình.

2. Mô hình vật lý được thiết lập tại đâu và thử nghiệm với các kịch bản mực nước nào?
Mô hình vật lý máng sóng được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực sông biển thuộc Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam. Thí nghiệm khảo sát 3 kịch bản mực nước: MN1 (mực nước ngang đỉnh đê, độ sâu $h_w = 0,67\text{ m}$), MN2 (mực nước thấp hơn đỉnh đê $0,6H_s$, $h_w = 0,59\text{ m}$) và MN3 (mực nước thấp hơn đỉnh đê $0,78H_s$, $h_w = 0,54\text{ m}$).

3. Mái dốc bản nghiêng ảnh hưởng như thế nào đến khả năng giảm sóng truyền $K_t$?
Kết quả thí nghiệm cho thấy bản nghiêng có mái dốc thoải hơn ($m=1,5$) cho hiệu quả giảm truyền sóng tốt hơn (hệ số $K_t$ thấp hơn) so với mái dốc $m=1,33$ và $m=1,0$. Mái dốc thoải kéo dài hành trình sóng truyền trên bản nghiêng, tạo điều kiện cho các vấu và khuyết lõm làm vỡ sóng và tiêu tán năng lượng triệt để hơn.

4. Luận án đề xuất những dạng mặt cắt ngang nào và ứng dụng thiết kế cho khu vực nào?
Tác giả đề xuất 2 dạng mặt cắt ngang đê bản nghiêng trên nền cọc: dạng đáy kín (cho công trình bảo vệ bể cảng) và dạng đáy hở (cho công trình bảo vệ bờ biển cần lưu thông nước). Kết cấu này đã được ứng dụng thiết kế cụ thể cho tuyến đê bảo vệ bờ biển xã Cảnh Dương, huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình dựa trên số liệu gió trạm Cồn Cỏ, trường sóng ven bờ và 4 lớp địa chất thực tế.

5. Vì sao kết cấu đê bản nghiêng trên nền cọc thích hợp với vùng ven biển có nền đất yếu?
Đê bản nghiêng trên nền cọc có trọng lượng bản thân nhẹ hơn nhiều so với đê trọng lực mái nghiêng đá đổ hoặc đê tường đứng thùng chìm. Tải trọng công trình được truyền trực tiếp xuống tầng đất tốt thông qua hệ cọc cắm sâu, giúp triệt tiêu nguy cơ lún lệch, trượt cung trượt tổng thể thường gặp ở các đê khối đặc trên nền đất yếu.

Kết luận

Luận án đã nghiên cứu thực nghiệm toàn diện trên mô hình vật lý máng sóng về tương tác thủy động lực giữa sóng biển và kết cấu đê bản nghiêng cải tiến (có vấu kết hợp khuyết lõm) trên nền cọc. Công trình đã làm rõ quy luật biến thiên của hệ số truyền sóng, phản xạ sóng, tiêu tán năng lượng, phân bố áp lực sóng và lưu tốc đáy dưới tác động của các yếu tố mực nước, độ dốc mái và thông số sóng. Trên cơ sở kết quả thực nghiệm, tác giả đã đề xuất 2 dạng mặt cắt ngang kết cấu đáy kín/đáy hở và ứng dụng thiết kế thành công cho công trình bảo vệ bờ biển xã Cảnh Dương, tỉnh Quảng Bình. Kết quả của luận án cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn tin cậy cho việc phát triển các giải pháp đê giảm sóng tiết kiệm vật liệu, phù hợp với điều kiện địa chất yếu và bảo vệ môi trường sinh thái ven biển Việt Nam.