chương I, khi nghiên cứu TPS ta cần quan tâm tới 13 tham số. Tuỳ vào điều kiện từng vùng ta sẽ đưa ra bộ tham số phù hợp nhất phát huy tối đa hiệu quả của TPS. Thông thường có hai phương pháp để nghiên cứu tác động của TPS, đó là sử dụng mô hình vật lí và mô hình toán.Mô hình vật lí giúp ta nghiên cứu chi tiết quá trình truyền sóng qua TPS, nghiên cứu quá trình ổn định của TPS và đặc biệt có thể nghiên cứu quá trình ổn định của TPS đối với từng loại cấu kiện.Còn mô hình toán, cho ta bức tranh tổng thể về quá trình động lực học và diễn biến hình thái xung quanh công trình, tuy nhiên với mô hình toán ta không thể nghiên cứu sự ổn định của TPS.Chính vì vậy, để có được những kết luận chính xác nhất cần có sự kết hợp cả mô hình toán và mô hình vật lí trong quá trình nghiên cứu tác động của TPS. Ảnh hưởng của các tham số tường phá sóng đến hệ số giảm sóng Hệ số giảm sóng của TPSkt là đại lượng đặc trưng cho khả năng giảm sóng của tường.kt được tính theo công thức: kt = ht/hi (0<kt<1).
Trong đó ht là chiều cao sóng sauTPS và hi là chiều cao sóng trướcTPS. Sóng truyền qua TPS Khả năng giảm sóng của TPS phụ thuộc vào ba nhóm yếu tố.Nhóm một là điều kiện động lực bao gồm sóng và mực nước trong đó mực nước ảnh hưởng tới khoảng lưu không Rc nên có thể bỏ qua và chỉ xét đến Rc thay cho mực nước.Nhóm hai bao gồm các chỉ số hình học của tường ở đây nêu ra hai chỉ số là Rc khoảng lưu không 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.Nhóm thứ ba là các yếu tố liên quan tới kết cấu của TPS.Trong mục này, lần lượt ta sẽ đánh giá ảnh hưởng của từng tham số trên thông qua các kết quả thí nghiệm trên mô hình vật lí.1 các tham số được mô tả cụ thể như sau: hi - độ cao sóng có nghĩa (trước công trình); ht – độ cao sóng có nghĩa phía sau công trình; Ar - diện tích mặt cắt ngang của đê chắn sóng, d50 - đặc trưng cho đường kính đá, Lp - độ dài bước sóng tương ứng với chu kỳ sóng ứng với đỉnh phổ, Lo - chiều dài sóng nước sâu; d - chiều cao của tường, h - độ sâu mực nước tại vị trí đặt tường, Rc - khoảng cách từ đỉnh tường tới mặt nước; B - bề rộng đỉnh đê; α - độc dốc mái đê. Ảnh hưởng của bề rộng TPS tới khả năng giảm sóng Kết quả nghiên cứu được công bố đầu tiên về ảnh hưởng của bề rộng TPS (B) đến khả năng giảm sóng của TPS Tanaka (1976) và Uda (1988). Để minh chứng rõ nét hơn ảnh hưởng này ta xét thêm seri thí nghiệm của d’Angremond- Meer-deJong, ’96.
Kết quả thí nghiệm quá trình truyền sóng qua TPS Test B(m) h(m) Hi(m) Tp(s) Rc(m) Lc(m) Lh(m) B/Lc B/Lh Kt 101 50 5.4 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Test B(m) h(m) Hi(m) Tp(s) Rc(m) Lc(m) Lh(m) B/Lc B/Lh Kt 301 40 5.1 ta có thể lập các quan hệ giữa chiều rộng TPS và hệ số giảm sóng Kt. Kết quả được trình bày trên đồ thị. Quan hệ giữa bề rộng TPS và hệ số giảm sóng trong hai trường hợp độ sâu h =5.2 thể hiện quan hệ đơn lẻ giữa Kt và B. Thực tế, hiệu quả giảm sóng của TPS phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nên khi ta lập quan hệ độc lập như trên tính chính xác không cao.
Tuy nhiên, nó lại là phương pháp thể hiện mối tương quan giữa B và Kt trực quan nhất, dễ hiểu nhất. Có thể thấy khi B tăng thì Kt giảm trong trường hợp độ sâu h = 5.8 thì phương trình giảm có dạng y = -0. Khi độ sâu h giảm xuống 4.7m thì phương trình tương quan giữa B và Kt có dạng y = -0. Hệ số góc âm của phương trình thể hiện quy luật B tăng, Kt giảm.
13 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Ảnh hưởng khoảng lưu không Rc tới khả năng giảm sóng Trong đề tài cấp nhà nước “ Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp tổng thể để ổn định đường bờ biển Nam Định từ cửa Ba Lạt đến cửa Đáy” có sử dụng phương pháp mô hình vật lí để xác định khả năng giảm sóng của TPS. Bãi thí nghiệm là bãi thực tế tại khu vực nghiên cứu.TPS được chế tạo bằng vật liệu gỗ thông.Quá trình thí nghiệm được thực hiện trên máng sóng Flander (Bỉ) tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc Gia về ĐLH sông biển. Kết quả thí nghiệm quá trình giảm sóng qua TPS Mực nước h Chiều cao ht d/h Rc hiW3(m) Hệ số kt (m) tường (m) W4(m) 2.406 Hai phương trình tương quan lập được ứng với mực nước tần suất khác nhau đều có hệ số góc dương điều này thể hiện quy luật khi Rc tăng thì Kt tăng.5 Rc (m) Mực nước 3.
Quan hệ thực nghiệm giữa Kt và Rc trong seri thí nghiệm trên mô hình vật lí với bãi và các điều kiện thủy lực tại Nam Định 14 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Ảnh hưởng của Rc còn có thể được thay thế bằng tỉ lệ độ cao TPS và độ sâu mực nước tại điểm đặt công trình (d/h). Dưới đây là một kết quả thí nghiệm do Armono, K. Hall thí nghiệm tại phòng thí nghiệm QUCERL trường đại học Queen. Kết quả cho thấy, để tường phá sóng có hiệu quả tỉ lệ d/h cần phải thỏa mãn điều kiện: d/h≥0.
Do vậy, có thể kết luận nếu lấy mực nước trung bình nhiều năm làm chuẩn thì chiều cao công trình(d) cần đảm bảo điều kiện sao cho d/h≥0. Kết quả được trình bày ở hình 2.8 Hệ số giảm sóng (Kt) 0.01 Tỉ số Hi/gT² Hình 2. Quan hệ giữa Kt và độ dốc sóng khi tỉ lệ d/h thay đổi 2. Ảnh hưởng của kết cấu tới khả năng giảm sóng của TPS Như đã đề cập ở trên, về mặt kết cấu ta có thể phân loại TPS ra thành các dạng chính: TPS được kết cấu hoàn toàn bằng cấu kiện, TPS có lõi bê tông lát cấu kiện, TPS hoàn toàn bằng bê tông.
Công nghệ hiên nay đã phát triển thêm loại TPS phá sóng có lõi Geotube lát cấu kiện. Có thể thấy, chính lớp cấu kiện ở mặt tường làm tiêu tan năng lượng sóng năng lượng sóng bởi lẽ lúc này chuyển thành năng lượng rối.Chính cơ chế này, làm tăng hiệu quả giảm sóng của công trình. 15 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Các kết cấu TPS với cấu kiện Hình 2.
Kết cấu TPS có lõi Geotube a. Sự thay đổi hệ số giảm sóng khi có cấu kiện Để nghiên cứu sự thay đổi này, tôi sử dụng kết quả thí nghiệm của ArmonoK. Hall, thí nghiệm được thực hiện tại Queens University Coastal Engineering Research Laboratory (QUCERL).Lựa chọn cấu kiên Reef Balls™ (Hình 2. Các trường hợp sắp xếp cấu kiện thí nghiệm Điều kiện thí nghiệm tiến hành như sau: Đê ngầm được xây 3 lớp, lớp trên cùng là cấu kiện Reef Balls™, lớp thứ 2 là đá với tham số D50 = 36.6mm, độ dốc mái tường là 1:2, cao trình đỉnh tường +1,5m.
Mực nước không đổi +2.0m, chiều cao sóng Hs tại biên từ 1.0m, chu kỳ sóng T từ 5. Phương trình quan hệ giữa Kt và độ dốc sóng trường hợp (TH001): y = 0. 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Qua trực quan đồ thị cũng như phương trình tương quan thu được có thể nhận thấy trong 4 kiểu sắp xếp cấu kiện thì kiểu thứ 2 có khả năng giảm sóng tốt nhất, và trường hợp thứ 3 (không có cấu kiện) khả năng giảm sóng kém nhất.010 Hi/gT² Hình 2.Quan hệ giữa độ dốc sóng và kt trong các PA sắp xếp cấu kiện b. Sự thay đổi hệ số giảm sóng khi thay đổi lõi TPS Hình 2.
Minh họa hai loại TPS phá sóng với lõi được làm bằng công nghệ GeoTube và lõi được làm bằng bê tông Vì sao ta nên thay lõi bê tông bằng lõi Geotube?Bởi lẽ công nghệ này tiết kiệm chi phí hơn, lõi Geotube có thể sử dụng phế thải xây dưng, cát được bọc trong vải địa kĩ thuật. TPS được bao bởi lớp đá có D50 = 2.7cm với cả hai loại tường. Lõi tường thường được làm từ đá có D50 = 2.3cm, lõi tường sử dụng Geotube được làm từ vải địa kỹ thuật (0,26 mx 0,13 mx 0,052 m). 17 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Điều kiện thủy lực sóng phổ (JONSWAP) với Hs = 0,08-0,20 m và Tp = 1,7- 2,55 s, độ sâu d = 0,25-0,75 m.
Qua kết quả thí nghiệm, rõ ràng nhận thấy trường hợp lõi công trình bằng Geotube có khả năng giảm sóng tốt hơn trường hợp lõi công trình bằng bê tông cứng. Kết quả thí nghiệm về hệ số giảm sóng Kt cho thấy, trong trường hợp ta xây tường với lõi Geotube, hệ số giảm sóng Kt nhỏ hơn, chứng tỏ khả năng giảm sóng của TPS tốt hơn. Kết quả và quan hệ giữa Kt với Rc trong hai trường hợp được thể hiện trên hình 2.3 Rc/Hmo Lõi bê tông Lõi Geotube Hình 2. Hệ số giảm sóng trong hai trường hợp tường thường và tường có lõi sử dụng công nghệ Geotube Phương trình quan hệ giữa Kt và khoảng lưu không (Lõi bê tông): y = 0.
Tiếp theo, luận văn sẽ tổng hợp các công thức tính hệ số giảm sóng Kt qua TPS từ các seri thí nghiệm đã được công bố trên thế giới cũng như tại châu Á. Đây là cơ sở để ta có thể lựa chọn các công thức tính toán Kt sao cho phù hợp với khu vực cần đặt công trình. 18 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Qua các kết quả nghiên cứu này, tác giả đê xuất việc sử dụng cấu kiện lát mái cho TPS đồng thời kết hợp với việc sử dụng công nghệ GeoTube nhằm tăng hiệu quả và giảm chi phí thi công cho công trình. Trên đây là các đánh giá độc lập của từng tham số công trình ảnh hưởng tới hệ số giảm sóng Kt.
Tuy nhiên, trên thế giới đã có khá nhiều công trình nghiên cứu về cách tính Kt. Dưới đây là một vài công thức điển hình. Nghiên cứu hệ số giảm sóng qua TPS Trên thế giới, cũng như ở châu Á đã có rất nhiều các nghiên cứu về hệ số giảm sóng Kt này. Tại châu Á điển hình là Viện Nghiên cứu Khoa học Thủy lợi Nam Kinh đã nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình vật lý và đưa ra các công thức tính toán hệ số giảm sóng Ktứng với trường hợp tường hình chữ nhật 1 ht 1 R 3 h 12 h 3 B 2 c i -5 Kt = h = 1- (1- ) ( ) ( ) ( ) 5 i 2 h Lo Lo Lo Công thức này thích hợp cho trường hợp 0,46 h/d 1,0.