Luận án tiến sĩ nghiên cứu vận tốc dòng chảy do sóng tại chân kè nông trong thiế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI PHẠM VĂN LẬP NGHIÊN CỨU VẬN TỐC DÒNG CHẢY DO SÓNG TẠI CHÂN KÈ NÔNG TRONG THIẾT KẾ CHÂN KÈ ĐÁ ĐỔ, ÁP DỤNG CHO ĐÊ BIỂN CÁT HẢI, HẢI PHÒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP&PTNN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI PHẠM VĂN LẬP NGHIÊN CỨU VẬN TỐC DÒNG CHẢY DO SÓNG TẠI CHÂN KÈ NÔNG TRONG THIẾT KẾ CHÂN KÈ ĐÁ ĐỔ, ÁP DỤNG CHO ĐÊ BIỂN CÁT HẢI, HẢI PHÒNG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy Mã số: 9580202 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Lê Xuân Roanh 2. Ngô Trí Viềng HÀ NỘI, NĂM 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.

Việc tham khảo các nguồn tài liệu được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo theo đúng quy định. Tác giả luận án Phạm Văn Lập LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Luận án ““Nghiên cứu vận tốc dòng chảy do sóng tại chân kè nông trong thiết kế chân kè đá đổ; áp dụng cho đê biển Cát Hải, Hải Phòng” được thực hiện từ 11/2014 và hoàn thành vào 11/2018. Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. Lê Xuân Roanh GS.

Ngô Trí Viềng đã dành nhiều công sức giúp đỡ và tận tình hướng dẫn tác giả hoàn thành luận án. Tác giả trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và cán bộ của Trường Đại học Thủy Lợi, đặc biệt là các thầy cô giáo trong Bộ môn Thủy công Khoa Công trình, bộ môn Kỹ thuật công trình biển thuộc khoa Kỹ thuật Biển, cán bộ thuộc phòng TNTL tổng hợp, Phòng Đào tạo đại học và sau đại học, các nhà khoa học từ các đơn vị trong và ngoài trường Đại học Thủy Lợi có nhiều đóng góp quý báu và đã giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận án này. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.

iii MỤC LỤC. i DANH MỤC HÌNH ẢNH. iv DANH MỤC BẢNG BIỂU .v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ. vi CÁC KÝ HIỆU CHỦ YẾU DÙNG TRONG LUẬN ÁN.

vii MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Cấu trúc của luận án .3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH CHÂN KÈ ĐÊ BIỂN ĐÁ ĐỔ .1 Kết cấu bảo vệ chân kè đê biển .1 Cấu tạo chung của đê biển .2 Khái quát lớp bảo vệ chân kè đê biển .3 Chân kè nông .2 Dòng chảy khu vực chân kè nông .1Hình thành dòng chảy khu vực gần chân kè.

Dòng chảy tiếp cận vùng sóng vỗ.1 Chuyển động quỹ đạo của phần tử nước .2 Lý thuyết sóng tuyến tính .3 Lý thuyết sóng bậc cao .4 Lý thuyết dòng chảy sóng bậc 2 .Dòng chảy do sóng tác động tới chân kè nông .3 Nghiên cứu ổn định của chân kè đá đổ .1 Nghiên cứu chân kè đá đổ trên thế giới .18 i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 Nghiên cứu ổn định chân kè tại Việt Nam .1 Nghiên cứu thử nghiệm và lý thuyết. Nghiên cứu ứng dụng .3 Những tồn tại của nghiên cứu chân kè hiện nay. Định hướng vấn đề nghiên cứu của luận án. Kết luận chương 1 .28 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH SỐ NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY TẠI CHÂN KÈ NÔNG .2 Hướng nghiên cứu dạng mô hình toán .1 Một số phần mềm thông dụng trong nghiên cứu sóng vùng ven bờ .2 Máng sóng số .1 Các phương trình cơ bản sử dụng trong lý thuyết máng sóng số .2 Cấu trúc của máng sóng số .3 Lựa chọn điều kiện biên cho chạy mô hình toán .1 Căn cứ thiết lập thông số tính toán.

Hiệu chỉnh mô hình máng sóng số MSS-2D .3 Kiểm định mô hình trường hợp mái không có mố nhám .4 Kiểm định mô hình trường hợp mái có mố nhám .4 Nghiên cứu khả năng tiêu giảm năng lượng khi có mố nhám .5 Mối quan hệ giữa các tham số .6 Kết luận chương 2 .46 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU VẬN TỐC DÒNG CHẢY DO SÓNG Ở CHÂN KÈ NÔNG BẰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ .2 Hướng nghiên cứu bằng mô hình vật lý .1 Quá trình phát triển hướng nghiên cứu .2 Lý thuyết chuyển đổi thông số tương quan trong mô hình .2 Tính tương tự trong nghiên cứu mô hình vật lý .3 Giới thiệu mô hình vật lý .3 Cơ sở lựa chọn biên thí nghiệm .1 Chọn biên thí nghiệm .54 ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 Máng sóng thí nghiệm .4 Kịch bản thí nghiệm .5 Kết quả thí nghiệm máng sóng vật lý .6 Xây dựng công thức thực nghiệm .2 Giải và tìm hàm phiếm phụ .3 Bài toán tổng quát.4 Tính toán vận tốc chân kè .7 Kết luận chương 3 .65 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN SO SÁNH KHỐI LƯỢNG VIÊN ĐÁ BẢO VỆ CHÂN KÈ ÁP DỤNG CHO ĐÊ BIỂN CÁT HẢI, HẢI PHÒNG .1 Giới thiệu chung về đê Cát Hải, Hải Phòng .1 Hiện trạng công trình trước khi sửa chữa .2 Thông tin chung phục vụ tính toán thiết kế .2 Hiện tượng hư hại mái kè do vật rắn chà xát .3 Thiết kế mố nhám chân kè .4 Đề xuất quy trình kiểm tra điều kiện ổn định viên đá tại chân kè .5 Tính toán lựa chọn cấu kiện bảo vệ .1 Nhận xét về các lần sửa chữa và nâng cấp gần đây tại tuyến đê nghiên cứu .2 Thiết kế chi tiết mố nhám cản đá và hình dáng cấu kiện tạo nên mố nhám .3 Kết quả quan trắc mố nhám thiết kế .6 So sánh tính toán khối lượng viên đá tại chân kè .7 Nhận xét chung về phương án đề xuất .8 Kết luận chương 4 .79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Kết quả đạt được của luận án. Những đóng góp mới của luận án. Tồn tại và hướng phát triển .82 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .83 TÀI LIỆU THAM KHẢO .84 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cấu tạo mặt cắt ngang điển hình của đê biển .2: Cấu tạo một số chân kè đại diện trong kết cấu đê biển .1: Sơ đồ cấu trúc máng sóng số [34] .2: Kiểm định mô hình-Vận tốc thực đo và vận tốc tính toán trường hợp không đặt mố nhô .3: Kiểm định mô hình-Vận tốc thực đo và vận tốc tính toán trường hợp có mố nhô .4: Tỷ lệ tiêu giảm vận tốc so sánh khi có và không có mố nhám.1: Bố trí đầu đo một thí nghiệm máng sóng [43],[44],[45] .2: Máng sóng tại phòng thí nghiệm thủy lực tổng hợp - Đại học Thủy lợi.3: Đo mực nước tĩnh trước khi thí nghiệm .4: Theo dõi số liệu hiện thị trên màn hình .5: Phòng điều khiển trung tâm của hệ thống máng .6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm .7: Đá xử dụng trong thí nghiệm rải tại chân kè, (a) sàng đá kích cỡ 2x4, (b) phun sơn đá 1x2 .8: Cấu kiện sử dụng thí nghiệm .9: Lắp đặt cấu kiện thí nghiệm .10: Ghi chép kết quả kịch bản thí nghiệm tại Phòng TNTLTH – Đại học Thủy lợi .11: So sánh vận tốc dòng chảy lớn nhất của công thức tổng quát với kết quả thí nghiệm, công thức lý thuyết tuyến tính của Van Rijn và theo tiêu chuẩn TCVN 9901-2014.1: Mái kè hư hại toàn tuyến do đá hộc mài mòn .2: Một số hình ảnh sự mài mòn cấu kiện mái kè khi vật rắn chà xát .3: Viên đá qua khe hàng thứ nhất và bị giữ lại tại hàng thứ hai .4: Sơ họa bố trí mặt bằng và hình ảnh thí nghiệm mố nhám cản đá trên mái kè .5: Bố trí cấu kiện trên mái kè .6 : Mặt cắt đứng bố trí mố nhám cản đá .7: Bố trí mặt bằng mố nhám sửa chữa .8: Chi tiết cấu tạo cấu kiện chèn chân mố nhám ( h =50cm) .77 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Thống kê thông số thí nghiệm .2: Các thông số sử dụng chạy máng sóng số MSS-2D .3: Kịch bản thí nghiệm trường hợp đê mái nghiêng .4: Kết quả kiểm định vận tốc ngang lớn nhất (U max) giữa mô hình máng sóng số và mô hình vật lý .5: Kịch bản thí nghiệm trường hợp đê mái nghiêng có mố nhám .6: Kết quả thí nghiệm cho 12 kịch bản mái kè đặt mố nhô .7: Kết quả kiểm định vận tốc Umax giữa mô hình máng sóng số và mô hình vật lý .8: Kịch bản thí nghiệm trường hợp đê mái nghiêng có mố nhám .9: Vận tốc theo phương ngang U và phương đứng V của tính toán .10: So sánh hai phương án khi có và không có mố nhám .11: Kết quả tính toán thay đổi hệ số mái với Hs = 0,8m và T(s) = 5,06s .12: Kết quả tính toán thay đổi hệ số mái với Hs = 1,0m và T(s) = 6,96s .1: Ký hiệu và đơn vị của của thứ nguyên cơ bản [49] .2: Kịch bản thí nghiệm .3: Kết quả thí nghiệm đo vận tốc lớn nhất .4: Kết quả đo đạc vận tốc lớn nhất tại chân kè, mái không có mố nhám .1: Thông số tính toán biên thủy hải văn thiết kế .2: Chiều cao sóng tại chân kè tại 10 mặt cắt đặc trưng .3: Tính toán chiều dày lớp bảo vệ dạng cột .75 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ ARC (Active Reflection Compensation): Hấp thụ sóng phản xạ chủ động; BT: Bê tông; BTCT: Bê tông cốt thép; CUR/CIRIA, Construction Industry Research and Information Association- Liên kết thông tin và nghiên cứu công nghệ xây dựng; CWPRS: Phòng thí nghiêm thuỷ lợi, thuỷ điện trung ương của Ấn Độ; ĐHBK TP.