Luận án: Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng kết cấu đê bản nghiêng trên nền cọc BV bờ biển

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA KẾT CẤU ĐÊ DẠNG BẢN NGHIÊNG TRÊN NỀN CỌC TRONG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội – 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA KẾT CẤU ĐÊ DẠNG BẢN NGHIÊNG TRÊN NỀN CỌC TRONG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình đặc biệt Mã số: 9580206 LUẬN ÁN TIẾN SĨ Người hướng dẫn khoa học: Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. Nguyễn Viết Thanh Người hướng dẫn khoa học 2: PGS. Phùng Đăng Hiếu Hà Nội – 2023 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các nội dung và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào.

TÁC GIẢ 2 LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ của quý thầy cô ở Trường Đại học Giao thông vận tải, tôi đã hoàn thành luận án tiến sĩ kỹ thuật: “Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng kết cấu đê chắn sóng dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển”, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Giao thông vận tải, Phòng đào tạo Sau đại học, Khoa Công trình, Bộ môn Công trình giao thông Thành phố và Công trình thủy, các cán bộ và toàn thể quý thầy cô tham gia giảng dạy đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án. Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, đến quý thầy hướng dẫn đã tận tình hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Luận án. Xin cảm ơn quý thầy cô giáo, các nhà khoa học, các chuyên gia trong và ngoài trường và các bạn đồng nghiệp đã đóng góp nhiều ý kiến thiết thực để tác giả hoàn thiện luận án. Cuối cùng tôi xin cám ơn gia đình đã luôn ở bên, động viên, khích lệ và ủng hộ trong suốt quá trình nghiên cứu và học tập.

Xin trân trọng cảm ơn! TÁC GIẢ 3 MỤC LỤC Lời cam đoan 1 Lời cảm ơn 2 Danh mục hình vẽ 7 Danh mục bảng biểu 12 Danh mục từ viết tăt 13 Danh mục ký hiệu 14 Mở đầu 1 1 Tính cấp thiết của đề tài. 1 2 Mục đích nghiên cứu. 2 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .1 Đối tượng nghiên cứu 2 3.2 Phạm vi nghiên cứu 2 4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .1 Ý nghĩa khoa học 2 4.2 Ý nghĩa thực tiễn 3 5 Bố cục của luận án. Tổng quan nghiên cứu về kết cấu và tương tác giữa sóng với công trình đê ngăn cát giảm sóng 4 1.1 Tổng quan các nghiên cứu về các giải pháp bảo vệ bờ biển.1 Giới thiệu chung 4 1.2 Kết cấu công trình bảo vệ bờ biển 5 1.2 Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến hướng nghiên cứu của luận án .1 Tổng quan các công trình nghiên cứu trên thế giới 11 1.2 Tổng quan các công trình nghiên cứu tương tác giữa sóng và công trình trong nước 19 4 1.3 Tổng quan các phương pháp nghiên cứu tương tác giữa sóng và kết cấu đê ngăn cát giảm sóng .4 Những vấn đề tồn tại luận án cần giải quyết .5 Mục tiêu và nội dung của đề tài nghiên cứu .1 Mục tiêu nghiên cứu 32 1.2 Nội dung nghiên cứu 33 1.3 Dự kiến kết quả mang lại 33 1.6 Phương pháp nghiên cứu .7 Kết luận chương 1.

Cơ sở khoa học nghiên cứu tương tác giữa sóng và đê dạng bản nghiêng trên nền cọc 36 2.1 Cơ sở nghiên cứu tương tác giữa sóng và kết cấu đê bản nghiêng .2 Cơ sở về lý thuyết tương tự 36 2.2 Xây dựng, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình vật lý .1 Lựa chọn tỷ lệ mô hình 39 2.2 Chế tạo mẫu đê bản nghiêng 40 2.3 Thiết bị đo đạc và bố trí các vị trí đo đạc số liệu trên mô hình thí nghiệm 41 2.3 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình nghiên cứu .1 Kiểm định độ chính xác của mẫu thí nghiệm 46 2.2 Kiểm định độ chính xác sóng trong máng sóng 46 2.3 Hiệu chỉnh và kiểm định đầu đo sóng 47 2.4 Hiệu chỉnh và kiểm định đầu đo áp lực 48 2.4 Xây dựng các kịch bản nghiên cứu .1 Thông số sóng thí nghiệm của các tác giả trước đây 49 2.2 Xây dựng các kịch bản nghiêng cứu 50 5 2.5 Phương pháp đo đạc và xử lý số liệu thí nghiệm .1 Phương pháp đo đạc sóng phản xạ 53 2.2 Phương pháp tính toán sóng truyền 55 2.3 Phương pháp tính toán sóng phản xạ 55 2.4 Phương pháp tính toán hệ số tiêu tán năng lượng sóng 55 2.5 Phương pháp phân tích số liệu sóng thu được 55 2.6 Kết luận chương 2. NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG THỦY ĐỘNG LỰC KHI SÓNG TƯƠNG TÁC VỚI KẾT CẤU ĐÊ BẢN NGHIÊNG 57 3.1 Đặc trưng truyền sóng .1 Kết quả tính toán hệ số truyền sóng 57 3.2 Ảnh hưởng của mực nước đến truyền sóng 58 3.3 Ảnh hưởng của mái dốc bản nghiêng tới sóng truyền 60 3.4 Ảnh hưởng của chu kỳ sóng 63 3.5 Ảnh hưởng của độ dốc sóng 64 3.2 Đặc trưng phản xạ sóng.1 Tổng hợp kết quả thí nghiệm 69 3.2 Ảnh hưởng của mực nước đến phản xạ sóng 70 3.3 Ảnh hưởng của mái dốc bản nghiêng đến phản xạ sóng 73 3.4 Ảnh hưởng của chu kỳ sóng đến phản xạ sóng 76 3.5 Ảnh hưởng của độ dốc sóng đến phản xạ sóng 77 3.3 Đặc trưng tiêu tán năng lượng sóng .1 Ảnh hưởng của mực nước đến tiêu tán năng lượng sóng 81 3.2 Ảnh hưởng của mái dốc bản nghiêng đến tiêu tán năng lượng sóng 84 3.3 Ảnh hưởng của chu kỳ sóng đến tiêu tán năng lượng sóng 87 3.4 Ảnh hưởng của độ dốc sóng đến tiêu tán năng lượng sóng 88 3.4 Phân bố áp lực sóng trên bản nghiêng .2 Phân bố áp lực sóng trên đê bản nghiêng trên nền cọc 91 3.5 Phân bố vận tốc cực đại do sóng gây ra tại chân đê bản nghiêng .2 Phân bố vận tốc lớn nhất do sóng gây ra ở khoảng hở giữa chân đê bản nghiêng và đáy 94 3.6 Kết luận chương 3. 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 97 4.1 Cơ sở lựa chọn giải pháp mặt cắt ngang đê bản nghiêng trong xây dựng công trình bảo vệ bờ biển .2 Đề xuất các dạng mặt cắt ngang đê bản nghiêng đối với công trình bảo vệ bờ biển .3 Thiết kế đê bản nghiêng trong xây dựng công trình bảo vệ bờ biển cảnh dương, quảng bình .1 Giới thiệu chung về bờ biển Cảnh Dương 101 4.2 Điều kiện biên thiết kế 102 4.3 Xác định các thông số đặc trưng của kết cấu 111 4.4 Kết luận chương 4. 116 Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo 117 1.

Kết quả đạt được của luận án. Nghiên cứu tổng quan 117 1. Nghiên cứu trên mô hình vật lý 117 1. Nghiên cứu ứng dụng vào công trình thực tế 117 2.

Những đóng góp mới của luận án. Hướng nghiên cứu tiếp theo. 118 Danh mục công trình đã công bố 119 Tài liệu tham khảo 120 7 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các loại dạng bố trí các tuyến đê ngăn cát giảm chắn sóng trong công trình bảo vệ bờ [1] 4 Hình 1.2: Cấu tạo đê mái nghiêng 5 Hình 1.3: Kết cấu đê ngăn cát giảm sóng dạng thùng chìm kích thước nhỏ 6 Hình 1.4: Kết cấu đê khối xếp 7 Hình 1.5: Mặt cắt ngang đê bán nguyệt có lỗ tiêu sóng 8 Hình 1.6: Đê giảm sóng tường cọc ly tâm 8 Hình 1.7: Đê giảm sóng bằng cấu kiện Busadco 9 Hình 1.8: Đê giảm sóng bằng cấu kiện Busaco 10 Hình 1.9: Mỏ hàn chữ T bằng cấu kiện chữ A và hình chóp 10 Hình 1.10: Sơ đồ thí nghiệm của Murakami et al.11: Sơ đồ thí nghiệm của Nallayarasu et al.12: Đê PSR xây dựng ở Kimitsu, Chiba, Nhật bản 13 Hình 1.13: Sơ đồ kết cấu đê chắn sóng dạng phao nghiêng [16] 13 Hình 1.14: Đê bản nghiêng ở bờ biển Fujimori, Vịnh Suruga Bay, Nhật Bản 14 Hình 1.15: Sự truyền sóng và phản xạ sóng 14 Hình 1.16: Diễn biến đường bờ biển 14 Hình 1.17: Sơ đồ thí nghiệm của Rao và cộng sự [18] 15 Hình 1.18: Sơ đồ thí nghiệm và kết cấu bản nghiêng của Shirlal [19] 15 Hình 1.19: Sơ đồ thí nghiệm của Acanal và cộng sự 16 Hình 1.20: Sơ đồ bố trí thí nghiệm ITP của Yagci et al.21: Sơ đồ nghiêng cứu 2 bản nghiêng đặt đối xứng [22] 17 Hình 1.22: Sơ đồ bố trí thí nghiệm của Yueh et al.23: Sơ đồ thí nghiệm tương tác giữa sóng và đê mái nghiêng [25] 20 8 Hình 1.24: Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu đánh giá ổn định và hiệu quả tiêu giảm sóng tràn của khối phủ RAKUNA IV [26] 20 Hình 1.25: Sơ đồ thí nghiệm tương tác giữa sóng và đê nghiêng Rakuna-IV [27] 21 Hình 1.26: Sơ đồ nghiên cứu tương tác giữa sóng và kết cấu đê có độ xốp 22 Hình 1.27: Sơ đồ máng sóng nghiên cứu tương tác giữa sóng và kè biển 23 Hình 1.28: Bố trí thí nghiệm nghiên cứu thực nghiệm tương tác giữa sóng và kết cấu đê bán nguyệt [39] 24 Hình 1.29: Sơ đồ bố trí thí nghiệm mặt cắt đê có cấu kiện tiêu sóng tại đỉnh 24 Hình 1.30: Sơ đồ nghiên cứu tương tác giữa sóng và các loại kết cấu đê [36] 25 Hình 1.31: Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của đê ngầm bằng kết cấu đê mái nghiêng [38] 26 Hình 1.32: Sơ đồ bố trí thí nghiệm mô hình vật lý trên máng sóng để nghiên cứu áp lực sóng tác dụng lên kết cấu tường đỉnh của đê kè biển [40] 27 Hình 1.33: Mô hình vật lý cửa Lở, Quảng Ngãi [41] 28 Hình 1.34: Sơ đồ bố trí không gian công trình bảo vệ bờ biển và chỉnh trị cửa Nhật Lê, Quảng Bình 28 Hình 1.35: Sơ đồ nghiên cứu tương tác giữa sóng và các loại kết cấu đê nổi 29 Hình 2.1: Chế tạo đê bản nghiêng 41 Hình 2.2: Mặt cắt ngang đê bản nghiêng hoàn thiện 41 Hình 2.3: Máng sóng của Phòng Thí nghiệm trọng điểm về động lực sông biển, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam 42 Hình 2.4: Phòng điều khiển và giao diện điều khiển 42 Hình 2.5: Đầu đo sóng 202 43 Hình 2.6: Bộ khuếch đại sóng 43 Hình 2.