Nghiên cứu ổn định cục bộ kết cấu bảo vệ chân kè biển trong điều kiện thiên tai miền Trung

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐÊ KÈ BIỂN Ở VIỆT NAM VÀ VÙNG DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG

1.1. Tình hình xây dựng đê kè biển ở Việt Nam

1.2. Đặc điểm bờ biển Việt Nam

1.3. Sự hình thành đê biển Việt Nam

1.4. Tình hình xây dựng và hiện trạng đê biển Việt Nam

1.5. Những vấn đề tồn tại của đê biển Việt Nam

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Tình hình thiên tai vùng duyên hải miền Trung

2.2. Sự làm việc của chân kè biển và nguyên nhân phá hoại chân kè

2.3. Các kiểu chân kè chủ yếu

2.4. Cơ sở lý thuyết của phương pháp phần tử hữu hạn trong phân tích ứng suất biến dạng chân kè

2.4.1. Phương pháp sức bền vật liệu

2.4.2. Phương pháp lý thuyết đàn hồi

2.4.3. Phương pháp sai phân hữu hạn

2.4.4. Phương pháp phần tử hữu hạn

2.5. Tính toán kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn

2.5.1. Khái niệm về phương pháp phần tử hữu hạn

2.5.2. Cơ sở của phương pháp phần tử hữu hạn

2.5.3. Các bước tính toán của phương pháp phần tử hữu hạn

2.5.4. Giải bài toán phân tích ổn định chân kè bằng phương pháp phần tử hữu hạn

2.5.4.1. Mô hình vật liệu dùng trong tính toán

2.5.4.2. Mô hình đàn hồi Duncan - Chang

2.5.4.3. Mô hình đàn hồi Izumi Kamemura

2.5.4.4. Mô hình dẻo Mises

2.5.4.5. Lựa chọn mô hình

2.5.4.6. Mô hình phần tử tiếp xúc trong tính toán

2.5.4.7. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN CHÂN KÈ TRONG ỔN ĐỊNH KẾT CẤU KÈ BIỂN

3.1. Giới thiệu phần mềm tính toán

3.1.1. Khái niệm APDL. Đặc điểm của APDL

3.1.2. Ứng dụng ANSYS-APDL trong tính toán

3.1.3. Phương pháp giải bài toán trong phần mềm ANSYS

3.2. Mô phỏng phần tử tiếp xúc

3.3. Nghiên cứu ổn định chân kè biển và ảnh hưởng của chân kè biển tới sự làm việc kết cấu kè cứng, chân kè 2 hàng ống buy

3.3.1. Mô hình tính toán

3.3.2. Kết quả tính toán chuyển vị

3.3.3. Kết quả tính toán ứng suất

3.3.4. Kết cấu kè mềm, mái kè cứng, chân kè 2 hàng ống buy

3.3.5. Phân tích chuyển vị, ứng suất trên mái kè

3.3.5.1. Sự thay đổi UX và UY theo chiều dài mái kè

3.3.5.2. Sự thay đổi S1 và S3 theo chiều dài mái kè

3.3.5.3. Phân tích ứng suất biến dạng tại chân ống buy

3.3.5.4. Sự thay đổi UX và UY tại chân ống buy

3.3.5.5. Sự thay đổi S1 và S3 tại chân ống buy

3.3.6. Nhận xét chung

3.3.7. Kết luận chương 3

4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CHÂN BIÊN HUYỆN SƠN TỊNH - QUẢNG NGÃI

4.1. Giới thiệu về công trình và khu vực nghiên cứu

4.2. Đặc điểm địa hình

4.3. Đặc điểm khí tượng thủy văn

4.4. Các thông số cơ bản của công trình. Tính toán sóng

4.4.1. Tính toán các thông số tại trong sóng tác dụng lên mái kè

4.4.2. Phân tích phần tử hữu hạn

4.4.3. Mô hình tính toán

4.4.4. Kết quả tính toán chuyển vị

4.4.5. Kết quả tính toán ứng suất

4.5. Kết luận chương 4

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tình hình xây dựng kết cấu bảo vệ chân kè biển ở Việt Nam và vùng duyên hải miền Trung

Việt Nam, với bờ biển dài khoảng 3260 km, thường xuyên chịu tác động của thiên tai, đặc biệt là bão và sóng lớn. Đặc điểm địa hình ven biển miền Trung có nhiều yếu tố bất lợi, dẫn đến việc xây dựng kết cấu bảo vệ chân kè biển trở thành nhiệm vụ cấp thiết. Các kè biển được xây dựng nhằm bảo vệ tài sản và sinh mạng của cư dân ven biển. Tuy nhiên, nhiều kè biển hiện nay không đảm bảo an toàn, thường xuyên bị hư hỏng do tác động của thiên tai. Việc nghiên cứu tình hình xây dựng và hiện trạng của các kè biển là rất cần thiết để đưa ra các biện pháp khắc phục hiệu quả.

1.1. Đặc điểm bờ biển Việt Nam

Bờ biển Việt Nam được chia thành ba miền: Bắc, Trung và Nam, mỗi miền có đặc điểm địa hình và khí hậu khác nhau. Miền Trung, từ Thanh Hoá đến Bình Thuận, là khu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng của bão và sóng lớn, với nhiều đoạn bờ biển có địa hình thấp, dễ bị xói lở. Các kè biển tại đây cần được thiết kế để chịu được sức ép từ sóng và triều cường. Sự hình thành và phát triển của các kè biển không chỉ nhằm bảo vệ tài sản mà còn giữ gìn sự ổn định cho các khu vực ven biển, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và sự gia tăng tần suất thiên tai.

1.2. Tình hình xây dựng và hiện trạng kè biển

Hệ thống kè biển tại miền Trung đã được xây dựng từ lâu, nhưng nhiều đoạn đã xuống cấp nghiêm trọng. Các cơn bão lớn trong những năm gần đây đã làm hư hỏng nhiều đoạn kè, dẫn đến tình trạng sạt lở nghiêm trọng. Việc đầu tư nâng cấp và sửa chữa các kè biển là cần thiết nhằm đảm bảo an toàn cho người dân và tài sản ven biển. Các dự án nâng cấp kè biển cần được thực hiện đồng bộ, kết hợp với việc nghiên cứu các biện pháp bảo vệ khác như trồng cây chắn sóng và xây dựng các công trình phụ trợ.

II. Cơ sở lý thuyết của phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu ổn định cục bộ của kết cấu bảo vệ chân kè biển trong điều kiện thiên tai miền Trung dựa trên các phương pháp phân tích hiện đại. Các phương pháp này bao gồm phân tích ứng suất và biến dạng của kết cấu, nhằm đánh giá khả năng chịu lực và độ ổn định của kè biển. Việc áp dụng các phương pháp phần tử hữu hạn là một trong những cách hiệu quả để mô phỏng và phân tích hành vi của kết cấu dưới tác động của các yếu tố ngoại lực.

2.1. Phương pháp phần tử hữu hạn

Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) cho phép phân tích chi tiết về ứng suất và biến dạng trong kết cấu chân kè biển. Qua việc chia nhỏ kết cấu thành các phần tử, FEM giúp xác định chính xác các điểm yếu và khả năng chịu lực của kè. Nghiên cứu này sẽ sử dụng phần mềm ANSYS để mô phỏng các điều kiện làm việc thực tế của kè biển, từ đó đưa ra các giải pháp cải thiện hiệu quả hơn.

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của kè biển

Sự ổn định của kè biển chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như điều kiện địa hình, chế độ thủy triều, và tác động của sóng. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng những kè biển không được thiết kế phù hợp thường gặp phải tình trạng sạt lở và hư hỏng nghiêm trọng. Do đó, việc phân tích các yếu tố này là cần thiết để đưa ra các biện pháp bảo vệ hiệu quả cho kè biển.

III. Phân tích ổn định chân kè biển

Việc phân tích ổn định chân kè biển là một trong những nội dung quan trọng trong nghiên cứu này. Các mô hình tính toán được xây dựng nhằm đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sự ổn định của kè. Kết quả tính toán sẽ cung cấp thông tin cần thiết để cải thiện thiết kế và thi công các kè biển trong tương lai.

3.1. Kết quả tính toán ứng suất và biến dạng

Kết quả tính toán cho thấy rằng các kè biển chịu tác động mạnh từ sóng và triều cường, đặc biệt là trong các điều kiện thiên tai khắc nghiệt. Các thông số như ứng suất chính và biến dạng tại chân kè cần được theo dõi thường xuyên để đảm bảo an toàn cho công trình. Những dữ liệu này cũng sẽ là cơ sở để đề xuất các biện pháp bảo vệ và nâng cấp kè biển.

3.2. Đề xuất giải pháp cải thiện

Dựa trên các kết quả phân tích, nghiên cứu đề xuất một số giải pháp cải thiện cho kè biển như tăng cường lớp bảo vệ, sử dụng vật liệu chống xói lở, và cải thiện thiết kế mái kè. Các giải pháp này không chỉ giúp nâng cao khả năng chịu lực của kè mà còn đảm bảo an toàn cho các khu vực ven biển trong bối cảnh thiên tai ngày càng gia tăng.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng việc ổn định cục bộ kết cấu bảo vệ chân kè biển là rất cần thiết, đặc biệt trong điều kiện thiên tai miền Trung. Các kết quả phân tích cho thấy rằng cần có sự đầu tư nâng cấp và cải thiện các kè biển hiện tại. Kiến nghị các cơ quan chức năng cần có các chính sách hỗ trợ và đầu tư cho việc bảo vệ bờ biển, nhằm đảm bảo an toàn cho cộng đồng và phát triển kinh tế bền vững.

4.1. Đề xuất chính sách

Cần có các chính sách hỗ trợ tài chính cho các dự án nâng cấp kè biển, đồng thời khuyến khích nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mới trong xây dựng kè biển. Việc phối hợp giữa các cơ quan địa phương và trung ương trong việc quản lý và bảo vệ bờ biển là rất quan trọng.

4.2. Tăng cường công tác giám sát

Cần tăng cường công tác giám sát và đánh giá định kỳ tình trạng của các kè biển, nhằm phát hiện kịp thời các dấu hiệu xuống cấp và có biện pháp khắc phục. Việc này không chỉ bảo vệ tài sản mà còn đảm bảo an toàn cho cuộc sống của người dân ven biển.

Luận văn thạc sĩ: Ổn định cục bộ kết cấu bảo vệ chân kè biển trong thiên tai miền Trung