Luận án tiến sĩ: Hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển

• Người hướng dẫn: Pgs. Nguyễn Viết Thanh
• Trường học: Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình đặc biệt
• Đề tài: Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC KÝ HIỆU
• MỞ ĐẦU
• 1. Tính cấp thiết của đề tài
• 2. Mục đích nghiên cứu
• 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 4.1. Ý nghĩa khoa học
• 4.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 5. Bố cục của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ KẾT CẤU VÀ TƯƠNG TÁC GIỮA SÓNG VỚI CÔNG TRÌNH ĐÊ NGĂN CÁT GIẢM SÓNG
• 1.1. Tổng quan các nghiên cứu về các giải pháp bảo vệ bờ biển
• 1.1.1. Giới thiệu chung
• 1.2. Kết cấu công trình bảo vệ bờ biển
• 1.2. Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến hướng nghiên cứu của luận án
• 1.2.1. Tổng quan các công trình nghiên cứu trên thế giới
• 1.2.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu tương tác giữa sóng và công trình trong nước
• 1.3. Tổng quan các phương pháp nghiên cứu tương tác giữa sóng và kết cấu đê ngăn cát giảm sóng
• 1.4. Những vấn đề tồn tại luận án cần giải quyết
• 1.5. Mục tiêu và nội dung của đề tài nghiên cứu
• 1.5.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.5.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.5.3. Dự kiến kết quả mang lại
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC GIỮA SÓNG VÀ ĐÊ DẠNG BẢN NGHIÊNG TRÊN NỀN CỌC
• 2.1. Cơ sở nghiên cứu tương tác giữa sóng và kết cấu đê bản nghiêng
• 2.1.1. Cơ sở về lý thuyết tương tự
• 2.2. Xây dựng, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình vật lý
• 2.2.1. Lựa chọn tỷ lệ mô hình
• 2.2.2. Chế tạo mẫu đê bản nghiêng
• 2.3. Thiết bị đo đạc và bố trí các vị trí đo đạc số liệu trên mô hình thí nghiệm
• 2.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình nghiên cứu
• 2.3.1. Kiểm định độ chính xác của mẫu thí nghiệm
• 2.3.2. Kiểm định độ chính xác sóng trong máng sóng
• 2.3.3. Hiệu chỉnh và kiểm định đầu đo sóng
• 2.3.4. Hiệu chỉnh và kiểm định đầu đo áp lực
• 2.4. Xây dựng các kịch bản nghiên cứu
• 2.4.1. Thông số sóng thí nghiệm của các tác giả trước đây
• 2.4.2. Xây dựng các kịch bản nghiêng cứu
• 2.5. Phương pháp đo đạc và xử lý số liệu thí nghiệm
• 2.5.1. Phương pháp đo đạc sóng phản xạ
• 2.5.2. Phương pháp tính toán sóng truyền
• 2.5.3. Phương pháp tính toán sóng phản xạ
• 2.5.4. Phương pháp tính toán hệ số tiêu tán năng lượng sóng
• 2.5.5. Phương pháp phân tích số liệu sóng thu được
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG THỦY ĐỘNG LỰC KHI SÓNG TƯƠNG TÁC VỚI KẾT CẤU ĐÊ BẢN NGHIÊNG
• 3.1. Đặc trưng truyền sóng
• 3.1.1. Kết quả tính toán hệ số truyền sóng
• 3.1.2. Ảnh hưởng của mực nước đến truyền sóng
• 3.1.3. Ảnh hưởng của mái dốc bản nghiêng tới sóng truyền
• 3.1.4. Ảnh hưởng của chu kỳ sóng
• 3.1.5. Ảnh hưởng của độ dốc sóng
• 3.2. Đặc trưng phản xạ sóng
• 3.2.1. Tổng hợp kết quả thí nghiệm
• 3.2.2. Ảnh hưởng của mực nước đến phản xạ sóng
• 3.2.3. Ảnh hưởng của mái dốc bản nghiêng đến phản xạ sóng
• 3.2.4. Ảnh hưởng của chu kỳ sóng đến phản xạ sóng
• 3.2.5. Ảnh hưởng của độ dốc sóng đến phản xạ sóng
• 3.3. Đặc trưng tiêu tán năng lượng sóng
• 3.3.1. Ảnh hưởng của mực nước đến tiêu tán năng lượng sóng
• 3.3.2. Ảnh hưởng của mái dốc bản nghiêng đến tiêu tán năng lượng sóng
• 3.3.3. Ảnh hưởng của chu kỳ sóng đến tiêu tán năng lượng sóng
• 3.3.4. Ảnh hưởng của độ dốc sóng đến tiêu tán năng lượng sóng
• 3.4. Phân bố áp lực sóng trên bản nghiêng
• 3.4.1. Phân bố áp lực sóng trên đê bản nghiêng trên nền cọc
• 3.5. Phân bố vận tốc cực đại do sóng gây ra tại chân đê bản nghiêng
• 3.5.1. Phân bố vận tốc lớn nhất do sóng gây ra ở khoảng hở giữa chân đê bản nghiêng và đáy
• 3.6. Kết luận chương 3
• 4. 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
• 4.1. Cơ sở lựa chọn giải pháp mặt cắt ngang đê bản nghiêng trong xây dựng công trình bảo vệ bờ biển
• 4.2. Đề xuất các dạng mặt cắt ngang đê bản nghiêng đối với công trình bảo vệ bờ biển
• 4.3. Thiết kế đê bản nghiêng trong xây dựng công trình bảo vệ bờ biển cảnh dương, quảng bình
• 4.3.1. Giới thiệu chung về bờ biển Cảnh Dương
• 4.4. Điều kiện biên thiết kế
• 4.5. Xác định các thông số đặc trưng của kết cấu
• 4.6. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
• 1. Kết quả đạt được của luận án
• 1.1. Nghiên cứu tổng quan
• 1.2. Nghiên cứu trên mô hình vật lý
• 1.3. Nghiên cứu ứng dụng vào công trình thực tế
• 2. Những đóng góp mới của luận án
• 3. Hướng nghiên cứu tiếp theo
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu và tính cấp thiết của đề tài

Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của đê bản nghiêng trên nền cọc trong bảo vệ bờ biển là một đề tài quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật xây dựng công trình biển. Các công trình bảo vệ bờ biển truyền thống như đê mái nghiêng và đê tường đứng thường gặp nhiều hạn chế về chi phí, độ ổn định và tác động môi trường. Đê bản nghiêng trên nền cọc được xem là giải pháp tiềm năng, giúp giảm chi phí vật liệu, tăng hiệu quả giảm sóng và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này nhằm xác định các đặc trưng thủy động lực khi sóng tương tác với đê bản nghiêng, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp cho việc xây dựng công trình bảo vệ bờ biển tại Việt Nam.

1.1. Mục đích nghiên cứu

Mục đích chính của nghiên cứu là đánh giá hiệu quả giảm sóng của đê bản nghiêng trên nền cọc thông qua các thí nghiệm mô hình vật lý. Nghiên cứu tập trung vào việc xác định các thông số thủy động lực như hệ số truyền sóng, hệ số phản xạ sóng và hệ số tiêu tán năng lượng sóng. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở để đề xuất các giải pháp kỹ thuật tối ưu cho việc xây dựng công trình bảo vệ bờ biển, đặc biệt là trong điều kiện nền đất yếu và chế độ sóng phức tạp.

1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là kết cấu đê bản nghiêng trên nền cọc và tương tác của nó với sóng trong điều kiện thí nghiệm mô phỏng các chế độ sóng thực tế. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc sử dụng mô hình vật lý máng sóng để đánh giá các đặc trưng thủy động lực, không bao gồm nghiên cứu về độ bền kết cấu hoặc ảnh hưởng của nền cọc đến bản nghiêng.

II. Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết tương tự và các phương pháp thực nghiệm để xây dựng, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình vật lý. Các thông số sóng được lựa chọn phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam. Quá trình nghiên cứu bao gồm việc chế tạo mẫu đê bản nghiêng, thiết lập các kịch bản thí nghiệm và đo đạc các thông số thủy động lực như áp lực sóng, vận tốc sóng và hệ số tiêu tán năng lượng.

2.1. Xây dựng mô hình vật lý

Mô hình vật lý được xây dựng với tỷ lệ tương tự phù hợp, sử dụng máng sóng để mô phỏng các điều kiện sóng thực tế. Các thông số sóng như chiều cao sóng, chu kỳ sóng và độ dốc sóng được điều chỉnh để phù hợp với các kịch bản thí nghiệm. Mẫu đê bản nghiêng được chế tạo với các mái dốc khác nhau để đánh giá hiệu quả giảm sóng.

2.2. Phương pháp đo đạc và xử lý số liệu

Các thiết bị đo đạc như đầu đo sóng và đầu đo áp lực được sử dụng để thu thập dữ liệu. Phương pháp xử lý số liệu bao gồm tính toán hệ số truyền sóng, hệ số phản xạ sóng và hệ số tiêu tán năng lượng sóng. Các kết quả được phân tích để đánh giá hiệu quả giảm sóng của đê bản nghiêng trong các điều kiện khác nhau.

III. Kết quả nghiên cứu và đánh giá

Kết quả nghiên cứu cho thấy đê bản nghiêng trên nền cọc có hiệu quả cao trong việc giảm sóng, đặc biệt là trong các điều kiện sóng lớn. Các thông số như mực nước, mái dốc và chu kỳ sóng có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả giảm sóng. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng đê bản nghiêng có khả năng tiêu tán năng lượng sóng tốt, giảm thiểu tác động của sóng lên bờ biển.

3.1. Đặc trưng truyền sóng

Kết quả cho thấy hệ số truyền sóng giảm đáng kể khi mái dốc của đê bản nghiêng tăng. Điều này chứng tỏ đê bản nghiêng có khả năng hấp thụ và tiêu tán năng lượng sóng hiệu quả. Các thí nghiệm cũng chỉ ra rằng mực nước và chu kỳ sóng có ảnh hưởng lớn đến hệ số truyền sóng.

3.2. Đặc trưng phản xạ sóng

Hệ số phản xạ sóng tăng khi mái dốc giảm, điều này cho thấy đê bản nghiêng có khả năng giảm thiểu sóng phản xạ, giúp bảo vệ bờ biển tốt hơn. Các kết quả cũng cho thấy độ dốc sóng và mực nước là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hệ số phản xạ sóng.

IV. Ứng dụng và đề xuất giải pháp

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp kỹ thuật cho việc xây dựng đê bản nghiêng trên nền cọc trong các công trình bảo vệ bờ biển tại Việt Nam. Các giải pháp bao gồm việc lựa chọn mái dốc phù hợp, thiết kế nền cọc đảm bảo độ ổn định và tối ưu hóa hiệu quả giảm sóng. Nghiên cứu cũng đề xuất áp dụng đê bản nghiêng trong các khu vực có nền đất yếu và chế độ sóng phức tạp.

4.1. Thiết kế đê bản nghiêng

Các dạng mặt cắt ngang của đê bản nghiêng được đề xuất dựa trên kết quả nghiên cứu. Các thông số như mái dốc, chiều cao đê và khoảng cách giữa các cọc được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu quả giảm sóng và độ ổn định của công trình.

4.2. Ứng dụng thực tế

Nghiên cứu đề xuất áp dụng đê bản nghiêng trên nền cọc trong các công trình bảo vệ bờ biển tại Cảnh Dương, Quảng Bình. Các thông số thiết kế được xác định dựa trên điều kiện thực tế của khu vực, bao gồm chế độ sóng, mực nước và đặc điểm địa chất.