TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC Môn học: Công trình bảo vệ bờ biển Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh Ngày giao đề: 10/03/2015 Ngày nộp: 19/05/2015 Đề tài: Tính toán đê chắn sóng mái nghiêng Mục đích: Xác định kích thước phân đoạn đê chắn sóng mái nghiêng: - Cao trình đê; - Kích thước chân khay, kích thước viên đá; - Kích thước khối phủ, lớp lót, đá lõi; - Kiểm tra ổn định trượt cung tròn I.Số liệu ban đầu - Bình đồ: 06 - Cấp công trình: 02 - Gió: + Vận tốc: 30m/s + Hướng: A + Loại địa hình: B - Mực nước TK: +0.5 - Mái dốc: - Vật liệu phủ: Khối Tetrapod - Địa chất: γ = 1,6 T/m3; C = 0,5 kg/cm2; α = 190 II.Yêu cầu: 1.Nội dung: STT Công việc Thời hạn (tuần thứ) Thực Photo, can lại bình đồ Tính toán thông số gió: - Chuyển vận tốc gió sang điều kiện mặt nước; - Xác định đà gió Xác định mực nước lan truyền sóng - Chiều cao nước dâng gió; - Mực nước lan truyền sóng Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN STT 10 Công việc Thời hạn (tuần thứ) Thực Xác định thông số sóng khởi điểm: - Xác định chiều cao, chu kỳ, chiều dài sóng trung bình; - Phân vùng sóng khởi điểm Xác định thông số sóng biến dạng: - Xác định chiều cao, chiều dài, độ vượt cao sóng i%; - Phân vùng sóng đổ Xác định thông số sóng đổ: - Xác định chiều cao, chiều dài, độ vượt cao sóng đổ i%; - Phân vùng sóng đổ lần cuối Xác định thông số sóng chân công trình: - Xác định chiều cao, chiều dài, độ vượt cao, trạng thái sóng i%; - Xác định thông số sóng nhiễu xạ Xác định cao trình đỉnh đê, kích thước chân khay: - Cao trình đỉnh đê; - Cao trình chân khay; - Kích thước chân khay Xác định kích thước đê mái nghiêng: - Xác định kích thước khối phủ bên bên ngoài; - Xác định kích thước viên đá lớp lót, lõi; - Xác định chiều dày lớp phủ lớp lót; - Xác định bề rộng đỉnh đê; Kiểm tra ổn định: - Xác định tải trọng lên đê mái nghiêng; - Kiểm tra ổn định trượt phẳng - Kiểm tra trượt cung tròn 2.Quy cách: Nêu ngắn gọn lý thuyết áp dụng trước tính Các hình vẽ minh họa, bảng biểu, đồ thị phải có tên, đánh số thứ tự Các công thức phải đánh số thứ tự Nếu áp dụng tin học tính toán, phải đưa vào phụ lục Thuyết minh khổ A4, bìa Nilon, đồ thị vẽ giấy kẻ ly (khuyến khích làm vi tính) bao gồm phần theo trình tự sau: - Bìa ngoài; - Nhiệm vụ TKMH; - Mục lục; - Nội dung tính toán; Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN - Phụ lục tính toán (nếu áp dụng tin học); - Tài liệu tham khảo Bản vẽ: gồm hai bản: kết cấu bố trí công trình bình đồ, tia khúc xạ - Kết cấu: mặt bằng, cắt dọc, cắt ngang, mặt cắt ngang gốc đê, kết cấu khối phủ, khối bê tông đỉnh, thống kê khối lượng vật liệu, thông số sóng dọc theo công trình; - Bố trí công trình: mặt bố trí công trình, sơ đồ tia khúc xạ, 3.Thưởng, phạt: - Áp dụng tin học: - Nộp sớm: - Trình bày đẹp, quy cách: - Lý khác: a) Phạt: - Không áp dụng tin học: - Chậm tiến độ: - Trình bày xấu, không quy cách: - Lý khác: b) Đánh giá giáo viên hướng dẫn: Giáo viên hướng dẫn Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Chương TÍNH TOÁN THÔNG SỐ GIÓ 1.1 Lý thuyết áp dụng Do sóng xét đến sóng gió gây không xét sóng nguyên nhân khác nên ta cần phải xác định thông số gió trước xác định thông số sóng Khi xác định tham số sóng nước dồn cần chuyển vận tốc gió sang điều kiện mặt nước Tốc độ gió 10m so với mực nước biển xác định theo công thức: v w = K f K t vt (1-1) Trong đó:ty vt : tốc độ gió độ cao 10m mặt đất, lấy khoảng 10’ với suất bảo đảm xác định Kf : hệ số tính đổi tốc độ gió máy đo gió, xác định theo công thức: K f = 0,675 + 4,5 vt (1-2) Kt : hệ số tính đổi tốc độ gió sang điều kiện mặt nước Khi xác định sơ thông số sóng giá trị đà gió vận tốc gió tính toán cho trước xác định theo công thức: Lw = K vis υ vw (1-3) Trong đó: Kvis = 5.1011 : hệ số υ = 10-5 m2/s : hệ số nhớt động học không khí Giá trị đà gió lớn cho phép lấy theo bảng 2-4 vận tốc gió tính toán cho trước 1.2 Tính toán 1.2.1 Chuyển tốc độ gió sang điều kiện mặt nước Tốc độ gió 10m so với mực nước biển: v w = K f K t vt Trong đó: vt = 30 m/s K f = 0, 675 + 4,5 4,5 = 0, 675 + = 0,825 vt 30 Với địa hình loại B tốc độ gió vt = 30m/s tra bảng 2-3 ta được: Kt = 1,24 → vw = 0,825.1, 24.30 = 30, 69 (m/s) Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN 1.2.2 Xác định đà gió Giá trị đà gió xác định theo công thức: Lw = K vis υ vw Trong đó: Kvis = 5.1011 υ = 10-5 m2/s :hệ số nhớt động học không khí vw = 30,69 m/s → Lw = 5.1011 10−5 = 162919 (m) =162,919(Km) 30, 69 Tra bảng 2- với giá trị vw = 30,69 m/s ta Lmax = 572,4 (Km) Vậy Lw = 162,919 (Km) Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Chương XÁC ĐỊNH MỰC NƯỚC LAN TRUYỀN SÓNG 2.1 Lý thuyết áp dụng Khi xác định thông số sóng tính tải trọng sóng cao trình đỉnh công trình ta cần xác định mực nước lan truyền sóng Để có mực nước ta cần xác định mực nước tính toán nước dâng gió Mực nước tính toán lấy không lớn : 1% (1 lần 100 năm) công trình cấp I 5% (1 lần 20 năm) công trình cấp II, III 10% (1 lần 10 năm) công trình cấp IV Chiều cao nước dâng gió (∆hsét) xác định qua quan trắc thực tế Nếu số liệu quan trắc thực tế xác định ∆hsét theo phương pháp dần (coi độ sâu đáy biển số) ∆hset = K w v w2 Lw cos α w + ∆hb g.(d + 0,5.∆hset ) (2-1) Trong đó: nước dâng bão ∆hb xác định: ∆hb = ∆P γn (2-2) Cao trình mực nước lan truyền sóng xác định theo công thức: ∇ lan truyền sóng = ∇MNTT + ∆hsét (2-3) 2.2 Tính toán 2.2.1 Chiều cao nước dâng gió ∆hset = K w v w2 Lw cos α w + ∆hb g.(d + 0,5.∆hset ) Trong đó: ∆hb : Nước dâng bão (chênh lệch áp suất).Do không xét đến ảnh hưởng bão nên ∆hb = γn = 1,025T/m3 : trọng lượng riêng nước biển ∆hsét : nước dâng nước dồn bão Lw = 162919 m : đà gió vw = 30,69 m/s : vận tốc gió tính toán d : độ sâu trung bình đà gió (d=20-25m) Chọn d = 25 m Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Kw : hệ số lấy theo bảng 2-5 với vw = 30,69m/s Tra bảng kết hợp nội suy ta được: Kw = 3,06.10-6 αw : Góc hợp hướng gió với pháp tuyến đường bờ Từ bình đồ với gió hướng A ta xác định αw = 330 30, 692.162919 → ∆hset = 3, 06.10 cos 330 9,81.(25 + 0,5.∆hset ) −6 Giải phương trình ta có: ∆hset = 1,56 m 2.2.2 Mực nước lan truyền sóng ∇ lan truyền sóng = ∇MNTT + ∆hsét = 0,5 + 1,56 = +2,06m Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Chương XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ SÓNG KHỞI ĐIỂM 3.1 Lý thuyết áp dụng 3.1.1 Thông số sóng vùng không ảnh hưởng đường bờ Chiều cao trung bình hd (m) chu kỳ trung bình sóng T (s) vùng nước sâu phải xác định theo đường cong bao đồ thị 2.1 Căn vào gía trị đại lượng không thứ nguyên gt gL gd gT gh , , để xác định trị số 2d , lấy giá Vw Vw Vw Vw Vw trị bé tìm để tính chiều cao chu kỳ trung bình sóng Thời gian gió thổi lấy 21600s số liệu Nếu điểm tra nằm vùng đồ thị tra đường cong bao khẳng định sóng khởi điểm sóng nước sâu, điểm tra nằm đường cong bao sóng khởi điểm sóng nước nông Khi tốc độ gió thay đổi dọc theo đà gió cho phép lấy hd theo kết xác định liên tiếp chiều cao sóng cho đoạn có tốc độ gió không đổi 3.1.2 Thông số sóng vùng ảnh hưởng đường bờ Hình dạng đường bờ coi phức tạp tỷ số Lmax ≥ , Lmax Lmin Lmin tương ứng tia ngắn dài số tia vẽ từ điểm tính toán phạm vi hình quạt ±450 hai bên hướng gió điểm giao cắt với đường bờ phía đầu gió, chướng ngại vật với góc mở ≤ 22,50 không cần xét đến Đối với vùng mà thông số sóng hình thành có ảnh hưởng đường bờ thông số sóng khởi điểm h d , T xác định theo cách sau: Lấy hướng gió Lấy thêm hai bên ba tia (3 phương truyền sóng), góc hợp tia 22,5 Xác định đà gió theo tia : kéo dài tia cho cắt đường bờ L Đà gió tia Li = min[ L b Xác định Lni : hình chiếu Li tia Dựa vào chiều sâu trung bình di, Lni, thời gian gió thổi t xác định hi ( ) ( ) ( hd = 0,1 25h12 + 21 h22 + h−22 + 13 h32 + h−23 + 3,5 h42 + h−24 ) (3.1) Chu kỳ sóng xác định theo phương pháp tia xác định từ giá trị hd hd → g.h g T g T → → T → λ = d Vw 2.π Vw2 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN 3.1.3 Chiều dài sóng khởi điểm Chiều dài trung bình λ d sóng xác định theo công thức sau: λd = g T 2.π (3.2) 3.1.4 Chiều cao sóng với suất đảm bảo i% Chiều cao sóng với suất đảm bảo i% hệ h d,i (m) phải xác định cách nhân chiều cai trung bình sóng với hệ số ki lấy từ hình 2.2 ứng với đại lượng không thứ nguyên lượng g L g.L phải xác định theo đại Khi đường bờ có hình dạng phức tạp trị số Vw Vw2 g hd đường cong bao hình 2.1 Vw2 Hình 1.1 Đồ thị xác định chiều cao, chu kỳ sóng Các thông số sóng với suất đảm bảo 1; 2; 4% phải lấy theo hàm phân bố xác định theo số liệu trường, không đủ số liệu lấy theo kết xử lý đồ khí tượng Khi sóng khởi điểm nước nông tra theo L, d sau lấy giá trị nhỏ 3.1.5 Độ vượt cao sóng Độ cao đỉnh sóng mực nước tính toán ηc (m) phải tính toán theo trị số định từ hình 2.3 ứng với giá trị hi g T cho, lấy ηc xác hi d = 0,5 với sóng nước sâu, λd với sóng nước nông tra theo giá trị cụ thể Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN 3.1.6 Phân vùng sóng khởi điểm Khi xác định tham số sóng khởi điểm sóng nước sâu, sóng nước nông, ta cần xác định ranh giới vùng sóng khởi điểm Vẽ mặt cắt dọc theo phương gió λ Nếu sóng nước nông : ranh giới sóng khởi điểm vùng độ dốc i < 0,001 (Trong trường hợp giá trị suất bảo đảm nằm đường cong dùng phương pháp nội suy) - Nếu sóng nước sâu lấy từ MNTT đoạn 3.2 Áp dụng tính toán 3.2.1 Xác định chiều cao, chu kỳ, chiều dài sóng trung bình,chiều dài sóng khởi điểm * Xác định chiều cao, chu kỳ, chiều dài sóng trung bình Ta tính toán với trường hợp thông số sóng không nằm vùng ảnh hưởng đường bờ Do số liệu thời gian gió thổi nên lấy t = 21600s Chiều dài đà gió Lw = 162919m Vận tốc gió tính toán Vw = 30,69m/s Độ sâu trung bình đà gió d = 25m Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2 Ta có: g t 9,81.21600 = = 6904 Vw 30, 69 g L 9,81.162919 = = 1697 Vw2 30, 692 g d 9,81.25 = = 0, 26 Vw2 30, 692 → Điểm tra nằm đường cong bao nên Sóng khởi điểm sóng nước nông Tra đồ thị 2.1 ta được: - Với g d gt g T g hd = 0, 26 = 6904 ta có = 2, 27 = 0, 032 Vw Vw Vw Vw2 - Với g d gL g.T g hd = 0, 26 = 1697 ta có = 2,16 = 0, 029 Vw Vw Vw Vw2 Chọn cặp giá trị nhỏ để tính toán ta có: g T 2,16.30, 69 = 2,16 ⇒ T = = 6, 76 s Vw 9,81 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: 10 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN - Tiêu hao lượng sóng qua lớp phủ; - Bảo vệ vật liệu lõi có sóng vừa phải thi công Chiều dày lớp lót xác định là: W  r = n.K ∆  ÷  Wa  Trong đó: + n = 2: Số lớp + KΔ: hệ số, tra bảng 4-20/SGT, ta có KΔ = 1,04 với khối Tetrapod + W: trọng lượng lớp lót + Wa = 2,4 T/m3: Trọng lượng riêng lớp lót Bảng 1.2 Chiều dày lớp lót W (lớp phủ) W (lớp lót) Đầu đê (T) 3.521 (T) 0.352 r (m) 1.097 Thân đê 1.092 0.109 0.743 Vị trí Gốc đê 0.316 0.032 0.491 Lưu ý: Lớp lót có chiều dày lần chiều dày đá W50 không nhỏ 0,23m, từ kiện ta đối chiếu lên thấy thỏa mãn 3> Tính toán viên đá lớp lõi: - Khối lượng viên đá lớp lõi lấy Chọn viên đá lớp lõi có khối lượng W W ÷ 200 4000 W 100 - Khối lượng đá lớp lõi đầu đê W 3,521 = = 0,0352T 100 100 - Khối lượng đá lớp lõi thân đê W 1,092 = = 0,0109T 100 100 - Khối lượng đá lớp lõi gốc đê W 0,316 = = 0,0032T 100 100 Vì kích thước viên đá nhỏ trọng lượng thay đổi không nhiều ta coi đá cấp phối đổ tự Do cần phải chọn thành phần đá cho hệ số k gr nằm khoảng gạch chéo đồ thị Hình 4-18/SGT- Miền khống chế kgr 6.4 Xác định số khối phủ mét vuông Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: 29 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Số khối phủ xếp đơn vị diện tích xác định theo công thức sau: 2/3 Na P   Wa   = n.K ∆ 1 − ÷  ÷ A  100   W  Trong đó: + n = 2: Số lớp; + KΔ: hệ số, tra bảng 4-20/SGT, ta có KΔ = 1,04 với khối Tetrapod + Na: Số khối phủ đơn vị diện tích A = 1m2 + Wa = 2,4 T/m3 + P: Hệ số rỗng vật liệu phủ mái, với Tetrapode tra bảng 4-20/SGT, ta đươc P = 50 Ta có bảng tính toán sau: Bảng 1.1 Số khối phủ đơn vị diện tích Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê W Na W Na W Na (lớp phủ) 3.521 1.092 0.316 (lớp phủ) 0.81 1.76 4.02 (lớp lót) 0.352 0.109 0.032 (lớp lót) 3.74 8.17 18.5 (lớp lõi) 0.0352 0.0109 0.0032 (lớp lõi) 17.36 37.92 85.85 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: 30 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Chương XÁC ĐỊNH BỀ RỘNG ĐỈNH ĐÊ KÍCH THƯỚC ĐÁ CHÂN KHAY 7.1 Xác định bề rộng đỉnh đê 7.1.1 Bề rộng đỉnh đê Bề rộng đỉnh đê tính theo công thức: W B = n.K ∆   Wa 3   Trong đó; + B: Bề rộng đỉnh đê; + n = 4: Số khối phủ; + KΔ = 1,04 - Hệ số tra bảng 4-20/SGT với khối Tetrapod + W: Trọng lượng khối phủ +Wa = 2,4T/m3: Khối lượng riêng khối phủ Bảng 1.1 Bề rộng đỉnh đê Vị trí k∆ W B (m) 4.73 Đầu đê 1,04 (T) 3.521 Thân đê 1,04 1.092 3.20 Gốc đê 1,04 0.316 2.12 7.1.2 Tính toán đầu đê - Kích thước, cấu tạo đầu đê: + Cao trình đầu đê lấy cao cao trình thân đê – 2m, ta chọn 1,2m ∇đầu đê = 1,2 ∇thân đê = 1,43.1,2 = 1,72m + Chọn bề rộng đầu đê 1,5 bề rộng thân đê: Bd = 1,5.3,2 = 4,8m - Kích thước khối lượng đầu đê kéo dài đoạn 20m cho mái dốc sau nhằm tăng mức độ ổn định cho đầu đê -Thành phần cấp phối cho đá lớp lõi theo đồ thị xác định sau: Như nói ta chọn đá cấp phối đổ tự do, ta kiểm tra với số suất đảm bảo (tỉ lệ khối lượng chiếm): k gr = Mi M Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: 31 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Trong đó: Mi : khối lượng viên đá lớn nhỏ khối lượng tính toán M : khối lượng viên đá tiêu chuẩn Bảng 1.1 Thành phần cấp phối đá lớp lõi STT Trọng lượng viên đá lớp lõi tính toán (T) Suất đảm bảo (%) Hệ số kgr Trọng lượng viên đá lớp lõi tương ứng với suất đảm bảo (T) 0,0352 0,0352 0,0352 0,0352 0,0352 20 40 60 80 100 0,3 0,6 1,3 1,5 0.00095 0.0076 0.0352 0.0773 0.1188 7.2 Tính toán chân khay Khi tính toán chiều rộng chân khay ta phải tính toán cho trường hợp bất lợi mực nước xuống thấp Khi phần trọng lượng nằm mặt nước không chịu tác động áp lực đẩy lớn Để tính toán ổn định ta cắt 1m dài dọc theo thân đê Chiều dày đá chân khay không nhỏ 0,5 lần bề dày lớp gia cố Mái dốc bên 1÷1,5 7.2.1 Cao trình chân khay ∇chân khay < ∇MNLTS - 1,25 hTK Trong : ∇MNLTS = 2,06m hTK= hi : chiều cao sóng vị trí tính toán Ta có bảng cao trình chân khay vị trí tính toán sau: Bảng 1.1 Cao trình chân khay Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê d htk (m) 4.06 3.31 2.06 (m) 3.39 2.6 1.72 MNLTS-1,25htk -2.178 -1.19 -0.09 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 dck (m) -2.5 -2 -1.5 Trang: 32 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN 7.2.2 Kích thước viên đá chân khay Ns = HS ∆D50% Trong đó: + HS: Chiều cao sóng chân công trình  ρS  − 1÷  ρW  + ∆ = Với ρs = 2,4T/m3: Khối lượng riêng đá; ρW = 1,025T/m3: Khối lượng riêng nước biển ρ   2,  ⇒ ∆ =  S − 1÷ =  − 1÷ = 1,341  ρ W   1, 025  + D50%: Đường kính viên đá tiêu chuẩn 50% + hb: Độ sâu nước đỉnh chân khay + hs: Độ sâu khu nước điểm xét Ta có bảng tính toán sau: Với N S3 tra đồ thị 4-39/SGT – Đồ thị xác định kích thước viên đá chân khay Bảng 1.1 Tính toán viên đá chân khay Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê hb hs (m) 2.5 1.5 (m) hb hs N S3 4.06 3.31 2.06 0.616 0.604 0.728 20 19.1 37 h D50% (m) (m) 3.39 2.6 1.72 0.93 0.73 0.38 7.2.3 Chiều rộng chân khay Chiều rộng chân khay phải tối thiểu chứa khối gia cố Dựa vào đường kính viên đá chân khay, ta có bảng sau: Bảng 1.1 Tính toán chiều rộng chân khay Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê d50% Bmin B (m) 0.93 0.73 0.38 (m) 3.72 2.92 1.52 (m) 3.7 2.9 1.5 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: 33 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Chương KIỂM TRA ỔN ĐỊNH 8.1 Xác định tải trọng tác dụng lên đê mái nghiêng Đối với mái dốc gia cố lắp ghép đổ chỗ có mái dốc: 1,5 ≤ ctg (ϕ ) ≤ biểu đồ áp lực tĩnh lấy sau: Hình 1.1 Sơ đồ tính áp lực lên mái nghiêng Trong Pd xác định theo công thức: Pd = k s k f Prel ρ.g h Trong đó: + ks: xác định theo công thức: k s = 0,85 + 4,8 h h  + ctg ( ϕ )  0, 028 − 1,15 ÷ λ λ  + kf: Được xác định theo bảng 6.9- Xác định Kf (trang 179, sách giáo trình) + Prel: Giá trị áp lực sóng tương đối, xác định theo bảng 6.10 – Xác định P rel (trang 179, sách giáo trình) Ta có bảng tính toán sau: Bảng 1.1 Bảng tính toán giá trị Pd Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê h λ (m) 3.39 2.6 1.72 (m) 51.83 45.44 35.5 ks 1.07 1.049 1.026 kf 1.159 1.224 1.306 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Prel Pd 1.761 1.88 2.212 (kN/m2) 74.408 63.110 50.985 Trang: 34 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Cao độ z2(m) tính theo công thức: z2 = A + ) ( − 2ctg (ϕ ) + ( A + B ) c tg (ϕ ) + A B đại lượng tính m, xác định theo công thức sau:  λ  + ctg (ϕ ) A = h  0, 47 + 0, 023 ÷ h  ctg (ϕ )  h  B = h 0,95 − ( 0,84ctg (ϕ ) − 0, 25 )  λ  Ta lập bảng tính toán sau: Bảng 1.2 Tính toán giá trị z2 Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê h λ A B Z2 (m) 3.39 2.6 1.72 (m) 51.83 45.44 35.5 (m) 3.482 2.834 2.031 (m) 2.903 2.257 1.515 (m) 0.289 0.288 0.258 + z3: Độ cao ứng với chiều cao sóng leo lên mái dốc, z3 = hrun Với hrun1% = kr k p k sp krun h1% Với: + hrun1%: Chiều cao sóng leo lên mái dốc với suất đảm bảo 1% + kr; kp: Các hệ số nhám hệ số cho nước thấm qua mái dốc, lấy theo bảng 29/SGT – Xác định hệ số kr kp ứng với độ nhám r/h1% + ksp: Lấy theo bảng 2-10/SGT – Xác định hệ số k p, với ctg(φ)=2, vận tốc gió=30m/s, tra bảng ta ksp= 1,4 + krun: Hệ số lấy theo đồ thị 2-8/SGT – Đồ thị xác định k run, phụ thuộc vào độ thoải λd sóng nước sâu hd 1% Khi độ nước trước công trình d1,5) tan α Hs Lom α - góc nghiêng mái dốc; Ac - khoảng cách từ mực nước MWL đỉnh khối tiêu sóng; A = min( A2 ,1) , A1 A2 diện tích; A1 y yeff = min( , f c )  Ru ,0,1% − Ac sin15 ( y > 0) Ru ,0,1% =  0( ysin≤ 0)α cos(α −15 )  Trong đó: h' - chiều cao tường bảo vệ khối tiêu sóng; f c - chiều cao tường không bảo vệ; Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: 37 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Bảng 1.1 Bảng tính áp lực nâng Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê fc Lom B m h (m) 2.365 1.88 ξm Ru,0.1% A2 A1 Ac y A yeff Pm Fh 0,1% kN M 0,1% Pb 0,1% m2 m2 m kN.m kN/m 6.971 4.303 79.21 1.21 3.407 1.2 57.927 96.811 117.141 57.927 51.83 1.2 45.44 1.6 2.06 5.357 2.337 50.282 0.93 2.618 1 44.512 74.722 82.195 44.512 35.5 0.9 1.06 2.23 3.725 1.023 27.862 0.62 1.837 0.9 31.225 53.127 55.518 31.225 8.3 Ổn định khối bê tông đỉnh chống trượt lật 8.3.1 Ổn định trượt khối bê tông đỉnh ( FG − Fu ).µ ≥ FH Trong đó: µ - hệ số ma sát; FG - trọng lượng khối bê tông đỉnh; Fu - lực nâng; FH - tải trọng ngang sóng; Bảng 1.1 Bảng tính ổn định trượt khối bê tông đỉnh FG Fu ( FG − Fu ).µ FH Đầu đê 346 68.50 138.751 96.811 Thân đê Gốc đê 260 210 35.61 112.195 74.722 16.55 96.725 53.127 8.3.2 Ổn định lật khối bê tông đỉnh M FG ≥ M FU + M FH Trong đó: M FG - momen chống lật trọng lượng thân; M FU - momen lật lực nâng; M FH - momen lật lực ngang sóng Bảng 1.1 Bảng tính ổn định lật khối bê tông đỉnh M FG Đầu đê Thân đê Gốc đê 1321 702 308.7 M FH M FU 117.141 82.195 55.518 108 37.984 11.695 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: 38 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN 8.4 Ổn định trượt phẳng Xuất phát từ lý thuyết trạng thái giới hạn sở lý thuyết Terzaghi ta có công thức tổng quát để tính ổn định cho khía cạnh đê chắn sóng mái nghiêng, viết dạng quen thuộc nc n.md Rt ≤ m R Kn Trong đó: + nc - hệ số tổ hợp tải trọng, nc = 1,0 - tổ hợp tải trọng bản; + n - hệ số vượt tải lấy 1,25 đê chắn sóng mái nghiêng; + md - hệ số phụ thuộc vào điều kiện làm việc, xét đặc điểm chịu lực thực tế cấu kiện số giả thiết sơ đồ tính toán (lấy theo 22TCN207-92), md=0,95; + m - hệ số điều kiện làm việc, m=1,15 cho đê mái nghiêng; + Kn - hệ số đảm bảo xét đến tầm quan trọng cấp công trình, Kn = 1,2 - đê mái nghiêng cấp II; + Rt - tổng lực gây trượt tổng momen gây trượt + Rg - tổng lực gây ổn định tổng momen giữ Hình 1.1 Sơ đồ tính ổn định trượt phẳng Rt - tổng lực gây trượt: Rt = H.sinα Rg - tổng lực gây ổn định: Rg = (W1 + H.cosα + G).fms + CI.li Với: + α – góc nghiêng mái dốc = 26O33' ; + H – tải trọng sóng leo tác dụng; + G – trọng lượng thân công trình; + W1 – trọng lượng khối nước phía mái dốc + fms – hệ số ma sát, fms = 0,6; + C1 - lực dính đất lấy theo qui định trạng thái giới hạn I, CI = 0,5 kG/cm2; + li - chiều dài đoạn trượt tương ứng Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: 39 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Xét ổn định cho 1m dài công trình Kết tính toán lập thành bảng: Bảng 1.1 Bảng tính trượt phẳng mái nghiêng Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê H W1 G l Ci.li (T) (T) (T) (m) (T) 37.320 27.331 17.171 9.231 6.41 4.103 131.312 81.755 45.485 21.259 16.663 12.384 nc.n.md.Rtr 125.4281 19.810103 98.3117 14.507454 73.0656 9.1146954 m Rg Kn 220.199 158.959 107.361 Ta thấy đê đảm bảo điều kiện ổn định trượt phẳng mặt trượt qua chân công trình 8.5 Ổn định trượt cung tròn 8.5.1 Tính ổn định trượt cung tròn Hình 1.1 Sơ đồ tính ổn định trượt cung tròn Tương tự công trình thuỷ công khác, phương pháp trượt cung tròn áp dụng tính ổn định trượt sâu cho đê chắn sóng mái nghiêng Song cung trượt có ý nghĩa cho riêng mái (trong ngoài) Tâm trượt O phải chọn cho mặt trượt không vượt mép đối diện đỉnh đê 8.5.2 Xác định vùng tâm trượt nguy hiểm Để tính toán ổn định trượt cung tròn, trước hết cầc phải xác định tâm trượt ban đầu O phương pháp gần viện sĩ Fađeec sau : Tại điểm K trung điểm mái đê kẻ đường với mái đê góc 85 o đường thẳng đứng Theo phương pháp tâm trượt nguy hiểm nằm vùng dẻ quạt giới hạn tia KB KC hai cung tròn có bán kính R R2 Giá trị R1 R2 phụ thuộc vào mái dốc m lấy theo Bảng 4-24./SGT – Xác định bán kính cung trượt R Với m = 2, ta có: R1 R = 0,75, = 1,75 H H Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: 40 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN R2 B R1 C m 90° H K Hình 1.1 Sơ đồ xác định vùng tâm trượt 8.5.3 Xác định bán kính trượt cung tròn Dựa vào kinh nghiệm thực tế Xo-kon-x-ki cho mặt trượt mái dốc thường ăn sâu xuống đất không 1,5H (H: chiều cao mái dốc) O R m H t Hình 1.1 Sơ đồ mặt trượt cung tròn Tỷ số bán kính cung trượt chiều cao mái dốc phụ thuộc vào chiều sâu mặt trượt t cho Bảng 4-25/SGT – Xác định bán kính cung trượt R Với mái dốc m = 2, t/H = 0,5, có: R/H = 1,8÷2,6 Ta có bảng sau: Bảng 1.1 Bảng xác định bán kính trượt cung tròn Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê H R1 R2 R/H R (m) 4.211 3.43 2.614 (m) 3.158 2.572 1.960 (m) 7.369 6.003 4.575 2 10 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: 41 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN 8.5.4 Kiểm tra ổn định trượt cung tròn Các công thức kiểm tra trượt cung tròn viết hai dạng đây: K= R ∑ ( CI li + W ' cosα i tgϕ1 ) ∑W x + ∑ H a i i ∑ (C l + W ' cosα tgϕ ) sin α K= ∑W sin α + R ∑ H a i I i i i i Trong đó: + K - hệ số ổn định, đê mái nghiêng K>1,3; + R - bán kính cung tròn trượt; + C1 - lực dính đất lấy theo qui định trạng thái giới hạn I; + ϕI - góc nội ma sát lấy theo qui định trạng thái giới hạn I; + li - chiều dài đoạn cung tròn trượt tương ứng với nguyên tố chia nhỏ thứ i; + xi - khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm nguyên tố chia nhỏ thứ i tới tâm trượt; + αi - gradien đường đáy nguyên tố thứ i; + H - ngoại lực tối đa theo phương nằm ngang tác động lên khối vật liệu đê cung trượt (áp lực thuỷ tĩnh, áp lực sóng, áp lực đất vv ); + a - cánh tay đòn ngoại lực h tâm trượt O; + W - tổng trọng lượng thực nguyên tố chia nhỏ thứ i; + W’ - tổng trọng lượng hữu hiệu nguyên tố chia nhỏ thứ i (bao gồm trọng lượng vật liệu gia tải, vật liệu ngâm nước tính với dung trọng đẩy nổi) Sử dụng phương pháp phân mảnh để tính toán, chia lăng thể trượt làm nhiều mảnh nhỏ, xác định đại lượng tương úng công thức (9-10) hệ số ổn định K Kết tính toán lập thành bảng: Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: 42 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Bảng 1.1 Bảng tính hệ số ổn định K Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Tâm trượt Toạ độ O O1 O2 O3 O4 O5 O' O'1 O'2 O'3 O'4 O'5 O” O”1 O”2 O”3 O”4 O”5 k X Y (m) 3.48 3.96 1.46 1.46 4.70 1.73 2.44 3.18 1.16 1.27 3.50 1.20 1.85 2.41 0.8 0.92 2.43 0.86 (m) 5.65 7.23 5.76 4.72 6.18 5.26 4.56 5.76 4.64 3.70 4.79 4.22 3.47 4.37 3.54 2.89 3.71 3.21 2.072 1.898 2.212 2.287 1.937 2.238 2.231 2.098 2.313 2.446 2.196 2.234 2.415 2.269 2.498 2.532 2.331 2.508 Từ kết ta tìm tâm trượt nguy hiểm hệ số K Kết tính toán lập thành bảng: Bảng 1.2 Bảng tính toán hệ số kmin Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê Tâm trượt Toạ độ Kmin X Y Omin O'min O”min (m) 3.96 3.18 2.41 (m) 7.23 5.76 4.37 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 1.898 2.098 2.269 Trang: 43 [...]... hướng sóng đã tính toán, ta thấy sóng nhiễ xạ qua 1 đê (đê 2) Chiều cao sóng nhiễu xạ hdif (m) trong khu nước được che chắn xác định theo công thức: hdif = kdif.hi Trong đó : Kdif : hệ số nhiễu xạ hi : chiều cao sóng tới với suất bảo đảm i%, h i phải lấy ở ngay vị trí bắt đầu nhiễu xạ Công trình có hai đê nên ta tính toán cho trường hợp sóng nhiễu xạ qua hai đê Sơ đồ tính toán sóng nhiễu xạ qua hai đê. .. trí sóng đổ lần cuối Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: 21 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Chương 5 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ SÓNG TẠI CHÂN CÔNG TRÌNH Để tính toán ta chia công trình thành 3 phần: Phần đầu đê Phần thân đê Phần gốc đê 5.1 Xác định thông số sóng tại đầu đê 5.1.1 Xác định chiều cao sóng Đầu đê nằm trong vùng sóng. .. 3.521 Thân đê 1,04 1.092 3.20 Gốc đê 1,04 0.316 2.12 7.1.2 Tính toán đầu đê - Kích thước, cấu tạo đầu đê: + Cao trình đầu đê có thể lấy cao hơn cao trình thân đê 1 – 2m, ta chọn 1,2m ∇đầu đê = 1,2 ∇thân đê = 1,43.1,2 = 1,72m + Chọn bề rộng đầu đê bằng 1,5 bề rộng thân đê: Bd = 1,5.3,2 = 4,8m - Kích thước khối lượng đầu đê được kéo dài một đoạn 20m cho mái dốc sau nhằm tăng mức độ ổn định cho đầu đê -Thành... đỉnh đê được xác định sao cho thoả mãn điều kiện thông số sóng ở sau đê Tuỳ thuộc vào chức năng của đê mà xác định giới hạn của thông số sóng sau đê với thông số sóng đã biết, giả định các cao trình đỉnh đê, ta xác định được thông số sóng sau đê Chọn cao trình đỉnh đê với thông số sóng tạo thành thoả mã điều kiện cho phép Có thể xác định cao trình đỉnh đê theo công thứ tiêu chuẩn của Nhật Bản như đê. .. TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN g hd 0, 029.30, 692 = 0, 029 ⇒ h = = 2, 78m d Vw2 9,81 *Chiều dài sóng khởi điểm Chiều dài trung bình λ d của sóng xác định theo công thức sau: 2 gT 9,81.6, 762 λd = = = 71m 2π 2π Ta có: λd 71 = = 35,5 (m) > d = 25m 2 2 Vậy sóng tính toán là sóng nước nông 3.2.2 Phân vùng sóng khởi điểm Khi đã xác định được tham số sóng khởi điểm có thể là sóng nước sâu, có thể sóng. .. 45.44 Bảng 1.3 Độ vượt cao sóng đổ tại thân đê d d λd ηc , sur hi = 2% H2% ηc , sur 3.31 0.05 0.87 2.6 2.26 5.3 Xác định thông số sóng tại gốc đê Tính toán đối với phần gốc đê nằm trong vùng sóng đổ Độ sâu nước tại gốc đê là d =2,06m Bảng 1.1 Chiều cao sóng đổ tại gốc đê d 2.06 d λd hsur,1% 0.03 0.004 hsur,1% Ki=2% hsur,2% 1.79 0.96 1.72 gT 2 Bảng 1.2 Chiều dài sóng đổ tại gốc đê d d λd λsur λd λsur 2.06... khi tính toán ổn định trượt, lật cho công trình thì cần thiết phải tiến hành xác định tổ hợp nguy hiểm nhất của sóng tới và sóng nhiễu xạ Nhiệm vụ chính trong quá trình tính sóng nhiễu xạ là xác định được hệ số nhiễu xạ Hệ số nhiễu xạ được xác định tuỳ thuộc vào tính chất của sóng nhiễu xạ là nhiễu xạ qua 1 đê hay 2 đê chắn, điều này tuỳ thuộc vào hướng sóng và bình đồ tuyến đê Từ bình đồ tuyến đê và... ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Cao độ z2(m) được tính theo công thức: z2 = A + ) ( 1 1 − 2ctg 2 (ϕ ) + 1 ( A + B ) 2 c tg (ϕ ) + A và B là các đại lượng tính bằng m, xác định theo công thức sau:  λ  1 + ctg 2 (ϕ ) A = h  0, 47 + 0, 023 ÷ h  ctg 2 (ϕ )  h  B = h 0,95 − ( 0,84ctg (ϕ ) − 0, 25 )  λ  Ta lập được bảng tính toán sau: Bảng 1.2 Tính toán giá trị z2 Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê. .. : chiều cao sóng tại các vị trí tính toán Ta có bảng cao trình chân khay tại các vị trí tính toán như sau: Bảng 1.1 Cao trình chân khay Vị trí Đầu đê Thân đê Gốc đê d htk (m) 4.06 3.31 2.06 (m) 3.39 2.6 1.72 MNLTS-1,25htk -2.178 -1.19 -0.09 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 dck (m) -2.5 -2 -1.5 Trang: 32 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO... Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2 Trang: 33 TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN Chương 8 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH 8.1 Xác định tải trọng tác dụng lên đê mái nghiêng Đối với mái dốc được gia cố bằng những tấm lắp ghép hoặc đổ tại chỗ và có mái dốc: 1,5 ≤ ctg (ϕ ) ≤ 5 thì biểu đồ áp lực tĩnh được lấy như sau: Hình 1.1 Sơ đồ tính áp lực lên mái nghiêng Trong đó Pd được xác định theo công thức: Pd = k