Tổng Quan Về Giải Pháp Bảo Vệ Mái Đê Biển Trên Thế Giới

thái dẻo mềm, dẻo chảy. Độ chặt đất đắp phải đạt theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển-2012 [6].

- Nghiên cứu ứng dụng, đánh giá hiệu quả và các ảnh hưởng phụ không mong muốn của phụ gia CONSOLID khi sử dụng để gia cường đất tại chỗ dùng làm vỏ bọc đê biển thay thế cho đất sét truyền thống. Chưa nghiên cứu cơ chế tương tác gia cường đất, thành phần hoá học và chế tạo vật liệu CONSOLID.

4. Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan các giải pháp gia cường bảo vệ mái đê biển trên thế giới và ở Việt Nam. Đánh giá tồn tại về kỹ thuật và chỉ ra vấn đề mà luận án tập trung giải quyết.

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của neo trong đất, thiết lập biểu thức sức chịu tải của neo xoắn mà tác giả đề xuất.

- Nghiên cứu thực nghiệm về sức chịu tải của neo trong phòng thí nghiệm và hiện trường, kiểm chứng biểu thức giải tích đã thiết lập và điều kiện ứng dụng.

- Nghiên cứu thực nghiệm gia cường đất khi sử dụng phụ gia CONSOLID.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 157 trang tài liệu này.

- Nghiên cứu ứng dụng cho đê biển Nam Định.

5. Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích lý thuyết neo trong đất và nguyên tắc thiết kế, xây dựng cơ sở lý thuyết cho giải pháp neo xoắn dùng tăng cường ổn định cho cấu kiện bê tông gia cố mái đê biển.

- Nghiên cứu thực nghiệm: Thí nghiệm mẫu vật liệu trong phòng thí nghiệm, thí nghiệm mô hình vật lý trong phòng, thí nghiệm hiện trường. Kiểm chứng cơ sở khoa học việc ứng dụng công nghệ.

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

a) Ý nghĩa khoa học:

- Phân tích tổng quan các dạng kè bảo vệ mái đê biển ở Việt Nam và trên thế giới. Đánh giá các ưu, nhược điểm các dạng gia cố mái đê hiện tại, phân tích điều kiện ứng dụng, từ đó đề xuất giải pháp khoa học công nghệ mới, gia tăng độ an toàn cho đê biển hiện tại.

- Làm rõ cơ sở khoa học của neo gia cố mái, đánh giá khả năng chịu tải của neo, xây dựng biểu thức tính toán, xác định được khoảng cách bố trí neo tối ưu.

- Các thí nghiệm trong phòng đã làm rõ đặc tính gia cường đất của phụ gia CONSOLID, đánh giá hiệu quả cũng như các ảnh hưởng phụ không mong muốn của phụ gia đến đất gia cường.

- Đề xuất tính ổn định mảng gia cố bằng cách xác định trực tiếp áp lực nước đẩy ngược lên mảng gia cố. Xét cân bằng áp lực này với trọng lượng viên gia cố và lực neo. Đề xuất này có ý nghĩa để mở rộng ứng dụng neo cho các kiểu gia cố khác nhau.

b) Ý nghĩa thực tiễn

Hiện tại đê biển của Việt Nam được đánh giá là thấp nên thường bị sóng leo tràn qua đỉnh đê và đê trực diện với biển nên kè mái phía biển không đảm bảo an toàn. Điều kiện kinh tế chưa cho phép xây dựng mới đê biển kiên cố hơn, kết quả nghiên cứu của luận án này sẽ được ứng dụng để tăng cường ổn định, gia tăng độ an toàn của đê biển hiện có, trước mắt sẽ ứng dụng cho đê biển Giao Thuỷ -Nam Định, đóng góp một phần khoa học công nghệ cho chương trình nâng cấp, xây mới hệ thống đê biển Việt Nam.

7. Những đóng góp mới của luận án

(1) Giải pháp neo gia cố cho tấm lát mái là giải pháp mới, có tác dụng gia tăng ổn định và hạn chế chuyển vị, xô lệch của mảng gia cố mái đê phía

biển dưới tác dụng của sóng. Tác giả luận án đã được cấp bằng độc quyền về sáng chế số 10096. Theo quyết định số 9903/QĐ-SHTT, ngày 29.02.2012 của Cục Sở hữu Trí tuệ-Bộ Khoa học Công nghệ.

(2) Biểu thức (2.26) được tác giả luận án thiết lập theo phương pháp phân tích giới hạn kết hợp lý thuyết dẻo và điều kiện bền Coulomb. Đây là điểm khác biệt cơ bản nhất với các nghiên cứu về neo đất trước đây. Ứng dụng này mở rộng bài toán cân bằng giới hạn tĩnh sang bài toán động thông qua nguyên lý bảo toàn năng lượng giữa công ngoại lực và nội năng tiêu tan khi vật thể đạt trạng thái cân bằng giới hạn. Các thí nghiệm về sức chịu tải của neo xoắn đã chuẩn hoá được biểu thức giải tích (2.26) và điều kiện ứng dụng của biểu thức này.

(3) Đề xuất sử dụng phụ gia CONSOLID để gia cường đất hàm lượng cát cao đắp vỏ bọc đê biển thay thế đất sét cũng là đề xuất khoa học công nghệ mới, có tính hiệu quả cao khi nguồn đất sét đắp vỏ bọc đê biển ngày càng hạn hẹp.

(4) Tác giả đã xây dựng được phần mềm ‘Neo gia cố tấm lát mái bảo vệ đê biển-NTM-01’ tiện dụng, đơn giản giúp cho người tính toán có nhiều lựa chọn khi xác định các tham số thiết kế neo gia cố cho các tấm lát mái đê biển.

8. Bố cục của luận án

Lời cảm ơn Mở đầu

Chương I: Tổng quan giải pháp bảo vệ mái đê biển Chương II: Cơ sở lý thuyết tính toán tăng cường ổn định đê

Chương III: Thí nghiệm mô hình vật lý và thí nghiệm vật liệu đất đắp gia cường

Chương IV: Ứng dụng kết quả nghiên cứu, tính toán cho đê biển Nam Định

Kết luận và kiến nghị

Danh mục các tài liệu khoa học đã công bố Danh mục các tài liệu tham khảo

Phụ lục

Phụ lục 1: Tính áp lực nước đẩy ngược lên đáy bản gia cố mái Phụ lục 2: Mã nguồn phần mềm Neo-Tấm-Mái-01 (NTM-01) Phụ lục 3: Một số hình ảnh thí nghiệm

Phụ lục 4: Bằng độc quyền sáng chế 10096-Theo quyết định số 9903/QĐ- SHTT, ngày 29.02.2012 của Cục Sở hữu Trí tuệ-Bộ Khoa học Công nghệ.

Phụ lục 5: Mặt cắt thiết kế điển hình của đê biển Nam Định tại Km27+800

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN

1.1 Mở đầu

Đê biển là công trình ven biển làm nhiệm vụ bảo vệ các khu dân cư, các vùng đất canh tác để tránh các tác động của nước biển khi có bão, triều cường. Nước biển tràn vào trong đồng gây thiệt hại về tính mạng, tài sản của nhân dân, nhiễm mặn hệ thống đất canh tác, phá huỷ làng mạc hoa màu. Vì vậy trong mọi trường hợp, vấn đề đảm bảo an toàn đê biển nói riêng và hệ thống đê nói chung là đảm bảo an toàn về dân sinh, kinh tế, an ninh quốc phòng.

Các nước phát triển đã có nhiều đầu tư về nghiên cứu khoa học, công nghệ đảm bảo sự an toàn tuyệt đối cho đê biển. Các giải pháp gia cường, bảo vệ đê biển trước kia có thể được bóc bỏ, thay mới bằng giải pháp công nghệ an toàn vững chắc hơn. Việt Nam cũng có những chuyển biến tích cực, nhưng chưa thực sự đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của đê biển hiện tại. Các phần tổng quan về gia cường đê biển trên thế giới và của Việt Nam được trình bày sau đây cho toàn cảnh về cải tiến công nghệ cũng như những tồn tại về kỹ thuật. Từ đó sẽ phân tích, đánh giá rút ra được đề xuất khoa học công nghệ sao cho có tính sáng tạo, tăng thêm an toàn, kinh tế và Việt Nam.

1.2 Tổng quan về giải pháp bảo vệ mái đê biển trên thế giới

1.2.1 Giải pháp bảo vệ mái đê phía biển

a) Đá lát khan, mảng bê tông, cấu kiện bê tông lắp ghép tự chèn

Phổ biến nhất vẫn là các hình thức bảo vệ mái bằng đá đổ, đá lát khan, cấu kiện bê tông đúc sẵn, cấu kiện bê tông lắp ghép với các dạng liên kết khác nhau. Hình 1.1 thể hiện một đoạn đê ở Hà Lan, mái đê được gia cường bằng các biện pháp là một đoạn đê dùng đá lát khan, một đoạn đê sử dụng kết cấu bê tông lắp ghép và phía trên cơ được trồng cỏ bảo vệ.

Hình 1.1: Gia cường mái đê biển ở Hà Lan

Cấu kiện bê tông tự chèn là dùng các cấu kiện bê tông có kích thước và trọng lượng đủ lớn đặt liên kết tạo thành mảng bảo vệ chống xói cho mái phía biển do tác động của sóng và dòng chảy. Để gia tăng ổn định và giảm thiểu kích thước cấu kiện người ta không ngừng nghiên cứu cải tiến hình dạng cấu kiện và kiên kết giữa các cấu kiện theo hình thức tự chèn. Kết cấu loại này dễ thoát nước, dễ biến dạng cùng với đê nên có độ ổn định của kết cấu tương đối cao.

Các cấu kiện bê tông gia cố đúc sẵn có xu hướng chuyển từ dạng “bản” như đang được sử dụng phổ biến hiện nay sang dạng “cột” để tăng ổn định và dễ sửa chữa khi có sự cố. Với các nước phát triển, vì có điều kiện kinh tế nên các cấu kiện gia cường trước kia không đảm bảo trọng lượng được bóc bỏ, thay thế bằng các cấu kiện dày hơn, nặng hơn. Hình 1.2 thể hiện so sánh giữa cấu kiện bảo vệ mái đê trước kia và cấu kiện đang thay mới (HydroBlock) ở một đoạn đê của Hà Lan.

a) Bóc bỏ cấu kiện gia cường cũ b) Thay thế bằng cấu kiện mới

Hình 1.2: Cấu kiện bê tông lắp ghép

Có rất nhiều dạng kết cấu bê tông gia cố, hình dạng của các kết cấu gia cố dựa trên tiêu chí liên kết mảng và giảm sóng. Hình 1.3 thể hiện một dạng kết cấu gia cố đê biển của Nhật Bản.

Hình 1.3: Một dạng cấu kiện gia cố đê biển Nhật Bản

Hình 1.4 là ảnh thiết bị thi công lắp ghép các cấu kiện bê tông khối lớn (basalton) gia cố mái đê phía biển [44].

Hình 1.4: Thiết bị thi công cấu kiện gia cố mái đê biển Hà Lan

Hình 1.5 thể hiện một cấu kiện gia cố dạng khối sáu mặt, kích thước lớn theo xu hướng chuyển từ dạng tấm sang dạng cột (cấu kiện kích thước 0,6 x 0,8 x 0,8) [44].

Hình 1.5: Cấu kiện bê tông gia cố dạng cột

Tính đến thời điểm hiện tại, gia cố mái đê biển bằng các cấu kiện bê tông đúc sẵn vẫn phổ biến nhất do các ưu điểm nổi trội về sự ổn định của mảng gia cố dưới tác động của sóng và dễ thi công, thuận tiện cả dùng thi công cơ giới. Tiêu chuẩn ổn định của cấu kiện gia cố mái đê thường dùng công thức ứng dụng của Pilarczyk (1990) đề xuất dựa trên cơ sở thí nghiệm mô hình tỷ lệ lớn:

Hs 

 cos



u b

m D p

(1.1)

Với p

là chỉ số sóng vỡ trên mái đê

 tanH / L 0.5  1,25T H 0.5 tan

(1.2)

p s o p s

Trong đó:

u : Hệ số ổn định cấu kiện (u =1 với bảo vệ mái bằng đá đổ và u >1 với các dạng cấu kiện khác);

: Hàm ổn định của cấu kiện ứng với thời điểm bắt đầu chuyển dịch;

H s : Chiều cao sóng (m);