Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Khoa: Kỹ thuật biển LỜI CẢM ƠN Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với nỗ lực phấn đấu thân hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS.TS. Thiều Quang Tuấn, thầy cô giáo khoa Kỹ thuật Biển - trường Đại học Thủy lợi, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “THIẾT KẾ ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN I” Thời gian làm đồ án tốt nghiệp khoảng thời gian có ích để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức học giúp em biết cách áp dụng lí thuyết vào thực tế, làm quen với công việc kỹ sư thiết kế công trình biển. Đây đồ án tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế công trình thủy lợi vận dụng tổng hợp kiến thức học. Dù thân cố gắng thời gian trình độ hạn chế nên đồ án tránh khỏi thiếu sót. Qua em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo Thiều Quang Tuấn tận tình bảo, hướng dẫn giúp đỡ em thời gian làm đồ án. Em xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể thầy cô giáo Khoa Kỹ Thuật Biển giúp đỡ, hướng dẫn em thời gian em làm đồ án 4.5 năm học qua. Xin cảm ơn toàn thể bạn sinh viên lớp 51B giúp đỡ thời gian qua để hoàn thành chương trình học hoàn thành tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2013 Sinh viên thực Lê Thị Hiền SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Khoa: Kỹ thuật biển MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .1 1.1.Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực .1 1.1.1.Vị trí địa lý 1.1.2.Đặc điểm địa hình địa mạo khu vực dự án 1.2.2. Điều kiện kinh tế – xã hội 1.3. Đặc điểm khí hậu- khí tượng, thủy hải văn 1.3.1. Đặc điểm khí hậu- khí tượng .4 1.4. Đặc điểm địa chất và điều kiện vật liệu xây dựng địa phương .7 1.5. Giao thông vận tải vận tải qua tuyến luồng .7 1.5.1. Hệ thống giao thông vận tải 1.5.2. Vận tải qua tuyến luồng 1.6. Sự cần thiết đê chắn cát/chắn sóng 1.7. Kết luận kiến nghị mở đầu 10 CHƯƠNG TÍNH TOÁN ĐIỀU KIỆN THỦY HẢI VĂN THIẾT KẾ .11 2.1. Xác định cấp công trình .11 2.2. Các mực nước tính toán mực nước thiết kế .12 2.2.1. Mực nước tính toán bao gồm: 12 2.2.2. Mực nước thiết kế .12 2.3. Tính toán tham số sóng nước sâu thiết kế 13 2.4. Xác định tham số sóng nước nông .15 15 CHƯƠNG BỐ TRÍ TUYẾN ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ CHẮN BÙN CÁT. 19 3.1. Đề xuất phương án bố trí tuyến 19 3.1.1. Định lượng quy luật vận chuyển bùn cát 19 3.1.2 . Xác định biên sóng đổ 25 3.1.4. Đề xuất phương án tuyến đê 27 3.2. Phân đoạn đê tham số sóng thiết kế cho đoạn đê .27 SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Khoa: Kỹ thuật biển 3.3. Phân tích lựa chọn tuyến đê 28 CHƯƠNG THIẾT KẾ ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ CHẮN BÙN CÁT 29 4.1. Các dạng đê chắn sóng phạm vi ứng dụng .29 4.2 Phân tích đề xuất sơ 02 phương án kết cấu bố trí kết cấu cho phân đoạn .33 4.3. Thiết kế ngang cho phương án đề xuất 34 4.3.1. Phương án : sử dụng lớp áo khối phủ là lớp tetrapod .34 4.3.2.Phương án : Sử dụng lớp áo khối phủ là lớp accropode 36 4.4. Phân tích so sánh phương án chọn theo tiêu chí kinh tế, kỹ thuật. 37 4.5. Tính toán thiết kế mặt cắt ngang chọn .38 4.5.1. Thiết kế mặt cắt ngang cho tuyến đê (số 1) 38 4.5.2. Thiết kế mặt cắt ngang cho tuyến đê số 49 4.5.3. Kích thước khối tetrapod phủ mái 53 4.6. Tính toán ổn định cho đê mái nghiêng tetrapod phủ mái phần mềm plaxis .54 4.6.1: Giới thiệu chung phần mềm plaxis .54 4.6.2: Tính ổn định cho phần đầu đê tuyến ( tuyến 1) .56 4.6.3: Tính ổn định cho tuyến đê số 59 CHƯƠNG 5. THI CÔNG ĐẬP CHẮN SÓNG .63 5.1 .Định vị công trình .63 5.2. Phương tiện và thiết bị thi công 63 5.3. Trình tự thi công hố móng .63 5.4 Trình tự thi công chân đê 64 5.5 Trình tự thi công lớp lót, lõi đê 64 5.6 Trình tự thi công lắp đặt khối Tetrapod .65 CHƯƠNG 6. CHUYÊN ĐỀ TÍNH ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH KHI CÓ ÁP LỰC SÓNG TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG ĐỈNH 67 6.1 Tính toán tải trọng tác dụng lên tường đỉnh cho phần đầu đập tuyến (tuyến 1) .67 6.2 Tính toán tải trọng tác dụng lên tường đỉnh cho tuyến phụ (tuyến 2) 70 6.3: Ứng dụng phần mềm Plaxis V.8.2 để tính ổn định cho tường đỉnh .71 6.3.1: Tính toán ổn định cho phần đầu đê tuyến đê ( tuyến 1) 71 SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Khoa: Kỹ thuật biển 6.3.2: Tính toán ổn định cho tuyến đê phụ( tuyến 2) .75 KẾT LUẬN .79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Khoa: Kỹ thuật biển DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .1 1.1.Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực .1 1.1.1.Vị trí địa lý 1.1.2.Đặc điểm địa hình địa mạo khu vực dự án 1.2.2. Điều kiện kinh tế – xã hội 1.3. Đặc điểm khí hậu- khí tượng, thủy hải văn 1.3.1. Đặc điểm khí hậu- khí tượng .4 Hình 1-3: Hoa sóng khu vực nghiên cứu 1.4. Đặc điểm địa chất và điều kiện vật liệu xây dựng địa phương .7 1.5. Giao thông vận tải vận tải qua tuyến luồng .7 1.5.1. Hệ thống giao thông vận tải 1.5.2. Vận tải qua tuyến luồng 1.6. Sự cần thiết đê chắn cát/chắn sóng 1.7. Kết luận kiến nghị mở đầu 10 CHƯƠNG TÍNH TOÁN ĐIỀU KIỆN THỦY HẢI VĂN THIẾT KẾ .11 2.1. Xác định cấp công trình .11 2.2. Các mực nước tính toán mực nước thiết kế .12 2.2.1. Mực nước tính toán bao gồm: 12 2.2.2. Mực nước thiết kế .12 2.3. Tính toán tham số sóng nước sâu thiết kế 13 Hình 2-2: Đường phân phối tần suất Weibull độ cao sóng 14 2.4. Xác định tham số sóng nước nông .15 15 CHƯƠNG BỐ TRÍ TUYẾN ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ CHẮN BÙN CÁT. 19 3.1. Đề xuất phương án bố trí tuyến 19 3.1.1. Định lượng quy luật vận chuyển bùn cát 19 3.1.2 . Xác định biên sóng đổ 25 3.1.4. Đề xuất phương án tuyến đê 27 SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Khoa: Kỹ thuật biển 3.2. Phân đoạn đê tham số sóng thiết kế cho đoạn đê .27 3.3. Phân tích lựa chọn tuyến đê 28 CHƯƠNG THIẾT KẾ ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ CHẮN BÙN CÁT 29 4.1. Các dạng đê chắn sóng phạm vi ứng dụng .29 4.2 Phân tích đề xuất sơ 02 phương án kết cấu bố trí kết cấu cho phân đoạn .33 4.3. Thiết kế ngang cho phương án đề xuất 34 4.3.1. Phương án : sử dụng lớp áo khối phủ là lớp tetrapod .34 4.3.2.Phương án : Sử dụng lớp áo khối phủ là lớp accropode 36 4.4. Phân tích so sánh phương án chọn theo tiêu chí kinh tế, kỹ thuật. 37 4.5. Tính toán thiết kế mặt cắt ngang chọn .38 4.5.1. Thiết kế mặt cắt ngang cho tuyến đê (số 1) 38 Hình 4-9: Sơ mở rộng đầu đê .49 4.5.2. Thiết kế mặt cắt ngang cho tuyến đê số 49 4.5.3. Kích thước khối tetrapod phủ mái 53 4.6. Tính toán ổn định cho đê mái nghiêng tetrapod phủ mái phần mềm plaxis .54 4.6.1: Giới thiệu chung phần mềm plaxis .54 4.6.2: Tính ổn định cho phần đầu đê tuyến ( tuyến 1) .56 4.6.3: Tính ổn định cho tuyến đê số 59 CHƯƠNG 5. THI CÔNG ĐẬP CHẮN SÓNG .63 5.1 .Định vị công trình .63 5.2. Phương tiện và thiết bị thi công 63 5.3. Trình tự thi công hố móng .63 5.4 Trình tự thi công chân đê 64 5.5 Trình tự thi công lớp lót, lõi đê 64 5.6 Trình tự thi công lắp đặt khối Tetrapod .65 CHƯƠNG 6. CHUYÊN ĐỀ TÍNH ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH KHI CÓ ÁP LỰC SÓNG TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG ĐỈNH 67 6.1 Tính toán tải trọng tác dụng lên tường đỉnh cho phần đầu đập tuyến (tuyến 1) .67 6.2 Tính toán tải trọng tác dụng lên tường đỉnh cho tuyến phụ (tuyến 2) 70 SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Khoa: Kỹ thuật biển 6.3: Ứng dụng phần mềm Plaxis V.8.2 để tính ổn định cho tường đỉnh .71 6.3.1: Tính toán ổn định cho phần đầu đê tuyến đê ( tuyến 1) 71 6.3.2: Tính toán ổn định cho tuyến đê phụ( tuyến 2) .75 KẾT LUẬN .79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .1 1.1.Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực .1 1.1.1.Vị trí địa lý 1.1.2.Đặc điểm địa hình địa mạo khu vực dự án 1.2.2. Điều kiện kinh tế – xã hội 1.3. Đặc điểm khí hậu- khí tượng, thủy hải văn 1.3.1. Đặc điểm khí hậu- khí tượng .4 Hình 1-3: Hoa sóng khu vực nghiên cứu 1.4. Đặc điểm địa chất và điều kiện vật liệu xây dựng địa phương .7 1.5. Giao thông vận tải vận tải qua tuyến luồng .7 1.5.1. Hệ thống giao thông vận tải 1.5.2. Vận tải qua tuyến luồng 1.6. Sự cần thiết đê chắn cát/chắn sóng 1.7. Kết luận kiến nghị mở đầu 10 CHƯƠNG TÍNH TOÁN ĐIỀU KIỆN THỦY HẢI VĂN THIẾT KẾ .11 2.1. Xác định cấp công trình .11 2.2. Các mực nước tính toán mực nước thiết kế .12 2.2.1. Mực nước tính toán bao gồm: 12 2.2.2. Mực nước thiết kế .12 SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Khoa: Kỹ thuật biển 2.3. Tính toán tham số sóng nước sâu thiết kế 13 Hình 2-2: Đường phân phối tần suất Weibull độ cao sóng 14 2.4. Xác định tham số sóng nước nông .15 15 CHƯƠNG BỐ TRÍ TUYẾN ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ CHẮN BÙN CÁT. 19 3.1. Đề xuất phương án bố trí tuyến 19 3.1.1. Định lượng quy luật vận chuyển bùn cát 19 3.1.2 . Xác định biên sóng đổ 25 3.1.4. Đề xuất phương án tuyến đê 27 3.2. Phân đoạn đê tham số sóng thiết kế cho đoạn đê .27 3.3. Phân tích lựa chọn tuyến đê 28 CHƯƠNG THIẾT KẾ ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ CHẮN BÙN CÁT 29 4.1. Các dạng đê chắn sóng phạm vi ứng dụng .29 4.2 Phân tích đề xuất sơ 02 phương án kết cấu bố trí kết cấu cho phân đoạn .33 4.3. Thiết kế ngang cho phương án đề xuất 34 4.3.1. Phương án : sử dụng lớp áo khối phủ là lớp tetrapod .34 4.3.2.Phương án : Sử dụng lớp áo khối phủ là lớp accropode 36 4.4. Phân tích so sánh phương án chọn theo tiêu chí kinh tế, kỹ thuật. 37 4.5. Tính toán thiết kế mặt cắt ngang chọn .38 4.5.1. Thiết kế mặt cắt ngang cho tuyến đê (số 1) 38 Hình 4-9: Sơ mở rộng đầu đê .49 4.5.2. Thiết kế mặt cắt ngang cho tuyến đê số 49 4.5.3. Kích thước khối tetrapod phủ mái 53 4.6. Tính toán ổn định cho đê mái nghiêng tetrapod phủ mái phần mềm plaxis .54 4.6.1: Giới thiệu chung phần mềm plaxis .54 4.6.2: Tính ổn định cho phần đầu đê tuyến ( tuyến 1) .56 4.6.3: Tính ổn định cho tuyến đê số 59 CHƯƠNG 5. THI CÔNG ĐẬP CHẮN SÓNG .63 5.1 .Định vị công trình .63 SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Khoa: Kỹ thuật biển 5.2. Phương tiện và thiết bị thi công 63 5.3. Trình tự thi công hố móng .63 5.4 Trình tự thi công chân đê 64 5.5 Trình tự thi công lớp lót, lõi đê 64 5.6 Trình tự thi công lắp đặt khối Tetrapod .65 CHƯƠNG 6. CHUYÊN ĐỀ TÍNH ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH KHI CÓ ÁP LỰC SÓNG TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG ĐỈNH 67 6.1 Tính toán tải trọng tác dụng lên tường đỉnh cho phần đầu đập tuyến (tuyến 1) .67 6.2 Tính toán tải trọng tác dụng lên tường đỉnh cho tuyến phụ (tuyến 2) 70 6.3: Ứng dụng phần mềm Plaxis V.8.2 để tính ổn định cho tường đỉnh .71 6.3.1: Tính toán ổn định cho phần đầu đê tuyến đê ( tuyến 1) 71 6.3.2: Tính toán ổn định cho tuyến đê phụ( tuyến 2) .75 KẾT LUẬN .79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang Khoa: Kỹ thuật biển CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1.Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực. 1.1.1.Vị trí địa lý Tĩnh Gia là một huyện miền biển thuộc tỉnh Thanh Hóa. Diện tích tự nhiên: 450 km2, dân số 220.000 người,tốc độ tăng trưởng kinh tế: 11% năm( năm 2002). Địa hình bán sơn địa bao gồm những hang động, đồng bằng và có đường bờ biển dài, huyện cũng có một số hòn đảo nhỏ, cửa lạch,2 cảng biển lớn. Tĩnh Gia là huyện cực nam của tỉnh Thanh Hóa: + Phía Nam giáp tỉnh Nghệ An + Phía Đông giáp biển + Phía Bắc giáp huyện Quảng Xương +Phía Tây giáp huyện Nông Cống và huyện Như Thanh Hình 1-1: Bản đồ hành chính tỉnh Thanh Hóa. 1.1.2.Đặc điểm địa hình địa mạo khu vực dự án Khu Kinh tế Nghi Sơn (KKT) nằm phía Nam tỉnh Thanh Hóa, trục giao lưu Bắc - Nam đất nước, cách Thủ đô Hà Nội 200 km phía Nam, cầu nối vùng Bắc Bộ với Trung Bộ, cách thành phố Hồ Chí Minh 1.500 km phía bắc, phía Đông giáp biển Đông, phía Tây giáp Như Thanh. SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 68 Khoa: Kỹ thuật biển Công thức tính số sóng vỡ: ξ m −1,0 = (6.5) 0,5 = 2, 64 0, 064 Chiều cao sóng leo thiết kế theo tiêu Ru ,2%  1, = H S .γ β .γ f  4,3 −  ξm −1,0  chuẩn TAW,2000.  ÷(6.6) ÷   1,  Ru ,2% = 5, 69.0,38.1 4,3 − ÷ = 7,17(m) 2, 64 ÷   u,2% * Công thức chuyển đổi R Rn = 0,71Ru , 2% ln(n) −1 u,0.1% sang R (6.7) Trong đó: Ru ,0.1% : chiều cao sóng leo với suất bảo đảm 0.1% Ru ,0,1% = 0, 71.7,17 ln(0, 001) y= −1 = 9, 46(m) Ru ,0.1% − Ac sin 150 sin α cos(α − 150 ) Khi y >0 y=0 (6.8) Khi y ≤ đó: Ac : khoảng cách từ mực nước MWL đỉnh khối tiêu sóng. α : góc nghiêng mái đê y= 9, 46 − 3,52 sin150 . = 3,51 m sin 26,560 cos(26,560 − 150 ) y yeff = min( , f c ) SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 ( 6.9) GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 69 Khoa: Kỹ thuật biển Trong : fc : chiều cao tường không bảo vệ c c c eff eff Ta có A = R nên f =0 => y = (1,75 ;0) => y = 0. pm = ρ m g ( Ru , 0.1% − Ac ) (6.10) Trong : ρm : trọng lượng riêng nước 1025 (kg/m ) g: gia tốc trọng trường g= 8,81 m/s pm = 1, 025.9,81(9, 46 − 3,52) = 59, 72( KN / m ) A=min(A2/A1;1), với A1, A2 diện tích hình vẽ. A1 = Ac B + Ac . cot α (6.11) A1 = 3,52.6,9 + 3,52 2.2 = 36,68( m ) A2 = R u ,0.1% . cot β − R u , 0.1% . cot α 2 (6.12) 1 A2 = .9, 46 2.cot(11,560 ) − .9, 46 2.cot(26,56 ) = 42,95(m ) 2 Ta có: A=min(A2/A1;1) = (1,17 ; 1) => A = m2 B: bề rộng thềm khối tiêu sóng trước tường B = Gc = 3.2,3 = 6,9 m h’ : chiều cao tường bảo vệ khối tiêu sóng h’ = 4,8 m. Áp dụng công thức (6.1) tính áp lực ngang tác dụng lên tường đỉnh: Fh ,0.1% = 0, 21 88, 45  59, 72  .4,8 ÷ = 134,5( KN / m) 1, 0.59, 72.0 + 1. 6,9   pb ,0.1% = 1.0 Apm (6.13) Trong đó: SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 70 Khoa: Kỹ thuật biển pb , 0.1% Áp lực đẩy ngược đơn vị với suất bảo đảm 0.1%. Áp dụng công thức (6.13) tính áp lực đẩy ngược : Pb,0.1% = Pm = 59,72 KN/ m2 6.2 Tính toán tải trọng tác dụng lên tường đỉnh cho tuyến phụ (tuyến 2). Thiết kế theo trường hợp Rc = Ac = m Hs = 5,07 m , Chu kì sóng nước sâu Tm = 7,53 s Chiều dài sóng tới Lom = 88,45 m Áp dụng công thức (6.4) ta S m −1,0 = 5, 07 = 0, 057 88, 45 0, 67 Áp dụng công thức (6.5) ta ξ m−1,0 = 0, 057 = 2, 79 u,2% : Dùng công thức (6.6) ta tính R Áp dụng công thức (6.7) ta Ru ,0,1%  1,6  Ru ,2% = 5, 07.0,38.1 4,3 − ÷ = 6, 44(m) 2, 79 ÷   có: −1 = 0, 71.6, 44 ln(0, 01) = 8, 5( m) Áp dụng công thức (6.8) ta có: y = 8, − sin150 = 2, 71(m) sin 33, 690 cos(33, 690 − 150 ) Áp dụng công thức (6.9): c c c eff eff Ta có A = R nên f =0 => y = (1,35 ;0) => y = 0. Áp dụng công thức (6.10) ta có: pm = 1, 025.9,81(8,5 − 3) = 55,3 (KN/m2) Áp dụng công thức ( 6.11 ), (6.12) diện tích hình tính sau: A1 = 3.6,03 + 33.1,5 = 24,84 m2 1 A2 = .8,52.cot(18, 690 ) − .8,52.cot(33, 690 ) = 52,73( m ) 2 Ta có: A= min(A2/A1;1) = (2,12 ; 1) => A = m2 Áp dụng công thức (6.1) tính áp lực ngang tác dụng lên tường đỉnh: SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 71 Fh ,0.1% = 0, 21 Khoa: Kỹ thuật biển 88, 45  55,  .4,8 ÷ = 124,52( KN / m) 1, 0.55,3.0 + 1. 6, 03   Áp dụng công thức (6.13) tính áp lực đẩy ngược : Pb,0.1% = Pm = 55,3 (KN/ m2) 6.3: Ứng dụng phần mềm Plaxis V.8.2 để tính ổn định cho tường đỉnh. Bảng 6-1: Các tiêu lý cấu kiện, đá đất nền. Góc ma Lực dính Trọng lượng Trọng lượng Lớp sát đơn vị riêng riêng bão Cấu kiện trong(φ0) 41 (KN/m3) khô(KN/m3) 12 hòa(KN/m3) 17,1 Đá lớp 35 15,9 20 Đá lõi 35 18,02 21,3 Sét 18,5 15,3 18,4 Cát 30 16 19 STT 6.3.1: Tính toán ổn định cho phần đầu đê tuyến đê ( tuyến 1). a. Thiết lập điều kiện ban đầu Tiến hành thiết lập mô hình toán mặt cắt ngang đê.Bài toán xét điều kiện có tải trọng: áp lực ngang tác dụng lên tường đỉnh áp lực đẩy ngược hình (6-2) đây: Hình 6-2: Thiết lập điều kiện ban đầu SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 72 Khoa: Kỹ thuật biển Tạo lưới tính toán: Plaxis có khả tự chia lưới tính toán với mức độ thô (very coarse), thô (coarse), trung bình (medium), mịn (fine) mịn (very fine) tùy vào lựa chọn tính toán. Hình 6-3: Lưới chia phần tử hữu hạn mô hình *Tính toán ổn định tường đỉnh với mực nước biển mực nước thiết kế (MNTK = +4,13 m). b. Thiết lập điều kiện biên Sau thiết lập điều kiện tính toán, chia lưới tính toán ta tiến hành thiết lập điều kiện biên cho toán. Khai báo mực nước thiết kế, bước đầu tính toán đường thấm qua lớp đất. Tạo áp lực nước ban đầu với mực nước tính toán với mực nước thiết kế (MNTK = +4,13), đồng thời tạo áp lực nước lỗ rỗng điều kiện biên cố kết. Hình 6-4 : Biểu đồ áp lực nước c.Tính toán ổn định Sau tính toán đường thấm áp lực đất tiến hành tính toán ổn định ta có biểu đồ cung trượt hệ số ổn định K sau: SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 73 Khoa: Kỹ thuật biển Hình 6-5: Biểu đồ cung trượt Hình 6-6: Biểu đồ hệ số ổn định K Kết luận: ta thấy xuất mặt trượt mái phía trong, mặt trượt trượt đến hết lớp phủ. Hệ số ổn định chống trượt K= 1,38 “Tiêu chuẩn thiết kế đê biển 2013” Hệ số an toàn ổn định chống trượt cho mái đê thuộc công trình cấp III tính toán với tổ hợp tải trọng kiểm tra là: [K] = 1,3 Ta thấy K tính toán thỏa mãn yêu cầu: K = 1,38 > [K] = 1,3. Vậy mái đê ổn định, hệ số ổn đinh chống trượt lớn hệ số tổ hợp tải trọng kiểm tra, ta ứng dụng kết vào thiết kế thi công. *Tính toán ổn định tường đỉnh với mực nước biển mực nước triều thấp (MNTK = -1,57 m). Các bước tính toán ta được: SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 74 Khoa: Kỹ thuật biển Hình 6-7: Biểu đồ áp lực nước Hình 6-8: Biểu đồ cung trượt Hình 6-9: Biểu đồ hệ số ổn định K Kết luận: ta thấy xuất mặt trượt mái phía phía chút ít, mặt trượt trượt đến hết lớp phủ phía trong. Hệ số ổn định chống trượt K= 1,54“Tiêu chuẩn thiết kế đê biển 2013” Hệ số an toàn ổn định chống trượt cho mái đê thuộc công trình cấp III tính toán với tổ hợp tải trọng kiểm tra là: [K] = 1,2 Ta thấy K tính toán thỏa mãn yêu cầu: K = 1,54> [K] = 1,2. Vậy mái đê ổn định, hệ số ổn đinh chống trượt lớn hệ số tổ hợp tải trọng kiểm tra, ta ứng dụng kết vào thiết kế thi công. SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 75 Khoa: Kỹ thuật biển 6.3.2: Tính toán ổn định cho tuyến đê phụ( tuyến 2). Theo bước tính toán tuyến ta có: a.Thiết lập điều kiện ban đầu Hình 6-10: Thiết lập điều kiện ban đầu Tạo lưới tính toán Hình 6-11: Lưới chia phần tử hữu hạn mô hình *Tính toán ổn định tường đỉnh với mực nước biển mực nước thiết kế (MNTK = +4,13 m). SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 76 Khoa: Kỹ thuật biển b. Thiết lập điều kiện biên Sau thiết lập điều kiện tính toán, chia lưới tính toán ta tiến hành thiết lập điều kiện biên cho toán. Khai báo mực nước thiết kế, bước đầu tính toán đường thấm qua lớp đất. Tạo áp lực nước ban đầu với mực nước tính toán với mực nước thiết kế (MNTK = +4,13), . Đồng thời tạo áp lực nước lỗ rỗng điều kiện biên cố kết. Hình 6-12 : Biểu đồ áp lực nước c.Tính toán ổn định Sau tính toán đường thấm áp lực đất tiến hành tính toán ổn định ,ta có biểu đồ cung trượt hệ số ổn định K sau: Hình 6-13: Biểu đồ cung trượt Hình 6-14 :Biểu đồ hệ số ổn định K SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 77 Khoa: Kỹ thuật biển Kết luận: ta thấy xuất mặt trượt mái phía trong, mặt trượt trượt đến hết lớp phủ đá chân khay. Hệ số ổn định chống trượt K= 1,37 “Tiêu chuẩn thiết kế đê biển 2013” Hệ số an toàn ổn định chống trượt cho mái đê thuộc công trình cấp II tính toán với tổ hợp tải trọng kiểm tra là: [K] = 1,3 Ta thấy K tính toán thỏa mãn yêu cầu: K = 1,37 > [K] = 1,3. Vậy mái đê ổn định, hệ số ổn đinh chống trượt lớn hệ số tổ hợp tải trọng kiểm tra, ta ứng dụng kết vào thiết kế thi công. *Tính toán ổn định tường đỉnh với mực nước biển mực nước triều thấp (MNTK = -1,57 m). Các bước tính toán ta được: Hình 6-15: Biểu đồ áp lực nước Hình 6-16: Biểu đồ cung trượt Hình 6-17 : Biểu đồ hệ số ổn định K SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 78 Khoa: Kỹ thuật biển Kết luận: ta thấy xuất mặt trượt mái phía mặt trượt trượt đến hết lớp phủ phía trong. Hệ số ổn định chống trượt K= 1,4“Tiêu chuẩn thiết kế đê biển 2013” Hệ số an toàn ổn định chống trượt cho mái đê thuộc công trình cấp II tính toán với tổ hợp tải trọng kiểm tra là: [K] = 1,2 Ta thấy K tính toán thỏa mãn yêu cầu: K = 1,4> [K] = 1,2. Vậy mái đê ổn định, hệ số ổn đinh chống trượt lớn hệ số tổ hợp tải trọng kiểm tra, ta ứng dụng kết vào thiết kế thi công. SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 79 Khoa: Kỹ thuật biển KẾT LUẬN Sau 14 tuần làm đồ án, với cố gắng thân hướng dẫn nhiệt tình, khoa học thầy giáo PGS.TS. Thiều Quang Tuấn em thực đồ án thiết kế đê chắn sóng đê chắn bùn cát cho cảng Nghi Sơn với nội dung sau: - Tổng quan khu vực xây dựng tài liệu bản. - Tính toán điều kiện thủy hải văn thiết kế - Bố trí tuyến đê chắn sóng chắn bùn cát - Thiết kế đê chắn sóng chắn bùn cát - Giải pháp thi công - Chuyên đề kỹ thuật: ứng dụng plaxis để tính toán ổn định cho công trình xét đến trường hợp áp lực sóng tác dụng lên tường đỉnh. • Các kết đạt đồ án: Đồ án hoàn thành yêu cầu thiết kế đê chắn sóng chắn bùn cát cho cảng Nghi Sơn. Trong tính toán, thiết kế đê chắn sóng chắn bùn cát, từ tài liệu địa hình, địa chất, thủy văn chọn vị trí tuyến đê, để tiến hành thi công công trình thuận lợi, kinh tế ảnh hưởng đến dân cư quanh vùng nhất. Tính toán mực nước: MNTK, MNTTB, MNTN, MNCN từ xác định cao trình đê. Chọn phương án kết cấu tốt kinh tế kỹ thuật đảm bảo cho công trình hoạt động tốt nhất. Thiết kế đê chắn sóng chắn bùn cát để bảo vệ khu vực cảng Nghi Sơn nơi cư trú cho tàu thuyền neo đậu có bão . Chuyên đề ứng dụng plasix để tính toán ổn định cho công trình có áp lực sóng tác dụng lên tường đỉnh. Đồ án sử dụng tiêu chuẩn hành giúp cho công trình cập nhập số liệu để công trình phát huy hiệu làm việc. Qua đồ án em nắm công việc phải làm thiết kế công trình thủy lợi phạm vi đồ án đề cập đến bước khởi đầu cho kỹ sư thủy lợi tương lai. • Các vấn đề hạn chế: Bên cạnh kết đạt đồ án số hạn chế sau đây: SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 80 Khoa: Kỹ thuật biển Do nước ta điều kiện đo đạc số liệu hạn chế nên số liệu chưa thật hoàn toàn xác. Một lần em xin chân thành cảm ơn toàn thể thầy cô khoa kỹ thuật biển đặc biệt thầy PGS.TS Thiều Quang Tuấn hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp mình. Em xin chân thành cảm ơn tới tất thầy, cô giáo trường Đại Học Thủy Lợi tận tâm giúp đỡ, tạo điều kiện giảng dạy để em có hội trau dồi kiến thức, tri thức đạo đức 4,5 năm học trường. Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2013 Sinh viên Lê Thị Hiền SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 81 Khoa: Kỹ thuật biển TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển – 14TCN tháng 9/2012) 2. TCXDVN 285– 2002 Các quy định chủ yếu thiết kế công trình thuỷ lợi (NXB - Xây dựng). 3. Giáo trình “Công trình bảo vệ bờ biển” (10/2003), Trường đại học Thủy Lợi - Dự án nâng cao lực đào tạo nghành Kỹ thuật bờ biển. 4. Giáo trình “Hình thái bờ biển” (10/2003), Trường đại học Thủy Lợi - Dự án nâng cao lực đào tạo nghành Kỹ thuật bờ biển. 5. Giáo trình “Sóng gió” (10/2003) - PGS.TS Vũ Thanh Ca. 6. Giáo trình Nền Móng- Đại học Thuỷ Lợi. 7. Giáo trình thi công tập I– Bộ môn thi công– Trường Đại Học Thủy Lợi. 8. Giáo trình thi công tập II– Bộ môn thi công– Trường Đại Học Thủy Lợi. 9. Báo cáo tổng hợp dự án quy hoạch Khu bảo tồn biển Đảo Mê Do Viện Địa lýViện Khoa học Công nghệ Việt nam thực năm 2011) 10. Báo cáo khí tượng thủy văn tỉnh Thanh Hóa 1964 đến năm 2011– Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn Thanh Hóa). 11 http://dongson.gov.vn/459/Cong-bo-luong-hang-hai-cho-tau-30-000-DWT-vaocang-Nghi-Son.html). 12. www.ptsc.com.vn/vie/TTSK/PTSC/HD/CangNghiSon). SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư Trang 82 Khoa: Kỹ thuật biển PHỤ LỤC PL 1-1: Chiều cao sóng quan trắc tại trạm Hòn Ngư-Nghệ An 1961-2009 Height ENE 0.05 0.1 0.2 0.25 12 0.3 0.35 0.4 14 0.5 325 0.6 41 0.7 0.75 177 0.8 48 0.9 97 1.1 25 1.2 1.25 18 1.3 22 1.4 1.5 47 1.6 1.7 11 1.75 1.8 1.9 13 12 2.1 2.2 2.25 2.3 2.5 2.6 2.7 2.75 2.8 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.8 ESE N NE 0 0 0 35 44 31 0 72 29 35 662 176 881 119 18 67 29 32 275 119 602 116 27 85 20 11 11 128 76 673 39 48 24 32 199 18 57 20 46 360 26 38 0 2 52 33 181 37 21 0 18 17 84 0 0 15 41 0 0 0 0 0 2 Wave height (m) at Hòn Ngư Years 1961 - 2009 NNE NNW NW S SE SSE SSW SW W WNW WSW 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 44 66 66 30 13 4 10 0 0 0 0 0 0 0 0 9 55 60 114 19 109 774 810 53 45 321 19 29 11 10 94 76 16 11 81 68 10 0 75 33 333 361 13 11 134 16 25 16 140 123 1 10 75 30 12 0 71 33 164 137 16 20 3 40 25 12 32 2 22 27 24 3 23 12 3 1 27 5 74 32 26 1 16 2 1 6 1 15 2 26 5 1 0 17 0 0 10 1 0 0 1 SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghiệp kĩ sư SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 Trang 83 Khoa: Kỹ thuật biển GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn [...]... thuật biển Hb,rms (m) Q(CERC) Q (-) (m3/s) 1 0,25 5,2 10 ,1 0 ,17 7,5 0 ,12 02082 0,0002 818 2 ,11 4E-05 2 0,75 6,2 13 ,76 0,44 5,2 0, 311 127 3 1, 25 6,73 15 , 81 0,69 1, 6 0,4879037 0, 014 2 014 0,0002272 4 1, 75 7 ,1 17,43 0,92 0,08 0,6505382 0,0 317 826 2,543E-05 5 2,25 7,4 18 ,75 1, 15 0,04 0, 813 1728 6 2,75 7,63 19 ,83 1, 38 0 0,9758074 0,0977985 0 7 3,25 7,84 20,77 1, 6 0 1, 1 313 708 0 ,14 70847 0 8 3,75 8,02 21, 66 1, 82 0 1, 2869343... Hiền – Lớp 51B1 P% Hb,rms Q(CERC Q (-) (m) ) (m3/s) GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghi p kĩ sư Trang 23 1 0,25 5,2 10 ,65 2 0,75 6,2 14 ,6 3 1, 25 6,73 16 ,84 4 1, 75 7 ,1 18,49 5 2,25 7,4 19 ,9 6 2,75 7,63 21, 11 7 3,25 7,84 22 ,16 8 3,75 8,02 23,03 0,2 Khoa: Kỹ thuật biển 7,5 0 ,14 14 214 5,2 0,3606245 0,8 1, 6 0,5656854 1, 0 0,0 8 1, 3 8 0,0 5 1, 6 4 0,5 1 1 1, 8 7 2 ,1 3 0,7636753 0,9545942 0 1, 1384 419 ... xác định được chiều d i tuyến đê, thuận l i cho việc thiết kế đê chắn sóng/ đê chắn bùn cát − G i độ sâu t i i m sóng vỡ: db SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghi p kĩ sư Trang 26 Khoa: Kỹ thuật biển − Chiều cao t i i m sóng vỡ: Hb H b − Chỉ số sóng vỡ: γ = d b − Các bước xác định độ sâu t i i m sóng vỡ: + Bước 1: giả thiết: Hb + Bước 2: chỉ số sóng vỡ: γ = 0.78... vực thi công trình thuộc cấp III và theo thông số kỹ thuật của tàu công trình thuộc cấp I => chọn cấp công trình là cấp II rất phù hợp vơ i tiêu chuẩn đê biển thường thiết kê nghi ng về khả năng bảo vệ dân Theo tiêu chuẩn thiết kế vơ i cấp công trình là cấp II thì chu kỳ lặp la i là T= 10 0 năm => P = 1/ T = 1/ 100= 1 % 2.2 Các mực nước tính toán và mực nước thiết kế... cấp đê biển ) thì MNTK được xác định theo Đường tần suất mực nước tổng hợp tra t i Phụ lục A Đê chắn sóng Nghi Sơn thuộc Tĩnh Ha i - Tĩnh Gia - Thanh Hóa ta i mặt cắt 20 v i tọa độ (10 5°49', 19 °34') SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghi p kĩ sư Trang 13 Khoa: Kỹ thuật biển Hình 2 -1: Đường tần suất mực nước tổng hợp t i i m MC20 (10 5°49', 19 °34') H i Ninh,... 4 0,8 8 1, 3 8 1, 8 6 2,3 3 2,7 8 3,2 3 3,6 Hb,rms Q(CERC (m) ) 0,240 416 3 0,0 011 09 0,622254 0, 016 0672 0,0 018 638 5,5 0,9758074 0,0564555 0,00 310 51 2,4 1, 315 218 6 0 ,12 93762 1, 3 1, 6475588 0,2425586 0,00 315 33 0,5 1, 9657569 0,39655 51 0,0 019 828 0 ,1 2,2839549 0,602 912 1 0,0006029 2,60 215 3 0,8642 712 0,00043 21 P% 7,5 11 , 6 0,0 8 5 Tổng Q (m3/s) 8, 318 E-05 0,00 310 5 0, 014 32 81 Hướng sóng Đông Nam (SE), vơ i góc... cát ta i mặt cắt 3 theo hướng NE STT Hs (m) Tp(s) αb (độ) Hb (m) P% Hb,rms (m) Q(CERC) Q (m3/s) 1 0,25 5,2 1, 28 0,35 7,5 0,2474874 0,0002 217 1, 663E-05 11 , 2 0,75 6,2 1, 72 0,92 0,6505382 0,0033363 0,000387 6 3 1, 25 6,73 1, 97 1, 44 5,5 1, 018 2338 0, 011 71 0,00064 41 4 1, 75 7 ,1 2 ,16 1, 94 2,4 1, 3 717 872 0,0270442 0,00064 91 5 2,25 7,4 2, 31 2,43 1, 3 1, 718 2695 0,05077 91 0,00066 01 6 2,75 7,63 2,43 2, 91 0,5 2,0576807... của sóng đ i v i đê, trong tương lai ở khu vực này sẽ có một cảng biển nên việc làm đập chắn sóng vừa làm giảm tác động của sóng vào đê, ngăn chặn lượng bùn cát bô i lắng mà còn SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghi p kĩ sư Trang 10 Khoa: Kỹ thuật biển làm cho các tàu thuyền di chuyển thuận l i khi ra vào cảng và cũng như việc phát triển thuận l i cho mục tiêu... cấp tạo thành khu vực sinh tha i SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghi p kĩ sư Trang 11 Khoa: Kỹ thuật biển CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN I ̀U KIỆN THỦY HA I VĂN THIẾT KẾ 2 .1 Xác định cấp công trình (Theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển m i – 14 TCN tháng 9/2 012 ) Thiết kế trên cơ sở n i dung và quy tắc của Nghị định số 209/2004/NĐ-CP ngày 16 /12 /2004 của Chính phủ về quản... t i từ 10 .000 DWT đến 30.000 DWT v i tổng chiều d i hai bến là 290m, năng lực xếp dỡ hàng hóa 1, 4 triệu tấn/năm Hệ thống thiết bị, kho b i được trang bị khá đồng bộ đảm bảo việc bốc xếp hàng Từ vị trí cảng nước sâu Nghi Sơn: SVTH: Lê Thị Hiền – Lớp 51B1 GVHD: PGS.TS Thiều Quang Tuấn Đồ án tốt nghi p kĩ sư Trang 8 Khoa: Kỹ thuật biển Ø đến cảng H i Phòng: 11 9 h i lý Ø đến cảng TP Hồ Chí Minh: 700 hải . vực 1 1. 1 .1. Vị trí địa lý 1 1. 1.2.Đặc i ̉m i a hình i a mạo khu vực dự án 1 1. 2.2. i ̀u kiện kinh tế – xã hô i 3 1. 3. Đặc i ̉m khí hậu- khí tượng, thủy ha i văn 4 1. 3 .1. . cô giáo trong khoa Kỹ thuật Biển - trường Đ i học Thủy l i, em đã hoàn thành đồ án tốt nghi p của mình v i đề t i: “THIẾT KẾ ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN I Th i gian làm đồ án tốt nghi p là. thuật biển DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG 1 GI I THIỆU CHUNG VỀ KHU VỰC NGHI N CỨU 1 1. 1.Vị trí địa lý, đặc i m địa hình, địa mạo của khu vực 1 1. 1 .1. Vị trí địa lý 1 1. 1.2.Đặc i ̉m i a hình i a