Tiêu chuẩn và chú giải đối với các công trình cảng ở nhật bản Phần 10 pdf

- II.118 -

tờng đứng d/h, v tỷ số của bề rộng thềm lớp đệm đá với chiều di sóng tại chỗ đó B
M
/L. Nhớ rằng
chiều cao sóng H l chiều cao sóng tính toán (chiều cao sóng lớn nhất).
Hệ số áp lực sóng vỡ xung D, đợc biểu thị bằng tích số của D
10
v D
11
nh trong phơng trình sau:

Hình T.5.2.6 cho sự phân bố của D
11.
Nó đạt giá trị lớn nhất bằng 1 khi d/h l 0,4 v B
M
/L l 0,12.
Hệ số áp lực sóng vỡ xung D, có các giá trị giữa 0 v 2; giá trị D
1
cng lớn, lực sóng vỡ xung cng
lớn. Khi tính lực sóng bằng công thức Goda, ta phải dùng D
1
thay cho D
2
(phơng trình 5.2.6) nếu D
1

lớn hơn D
2
. Nhớ rằng phơng trình (5.2.13) cho D
1

đợc rút ra cho trờng hợp H/h bằng 0,60 hoặc
lớn hơn dựa trên các kết quả thí nghiệm trợt. Hệ số D
1
ny có thể dùng để xem xét vấn đề trợt
của một tờng thẳng đứng khi chịu các sóng tơng đối cao.
(b) ảnh hởng của chiều cao đỉnh tờng đứng.
Đỉnh cng cao, nguy cơ phát sinh lực sóng vỡ xung cng lớn. Đó l do mặt đầu sóng vỡ dốc tạo ra
một vách nớc gần nh thẳng đứng bên trên mực nớc tĩnh, v nếu có một tờng thẳng đứng tại
chỗ đó, sự va đập của mặt đầu sóng lm phát sinh một lực xung kích. Ví dụ, Mizuno v các cộng sự
đã chỉ ra rằng, khi đỉnh đê cao, sẽ sinh ra một lực sóng vỡ xung ngay cả khi lớp đệm đá tơng đối
thấp.
(c) ảnh hởng của hớng sóng
Theo các kết quả thí nghiệm trợt của Tanimoto v các cộng sự, ngay cả khi các điều kiện đủ để
phát sinh áp lực xung lớn khi góc E l 0 cờng độ lực sóng sẽ giảm nhanh khi E tăng tới 30
0
hoặc
45
0
. Xét đến sự dao động trong hớng sóng, sẽ hợp lý khi giả định điều kiện để sinh ra lực sóng
xung l E nhỏ hơn 20
0
(d) Phản ứng động lực học của một đoạn tờng thẳng đứng đối với một lực xung kích v sự trợt của
đoạn tờng thẳng đứng
Khi một áp lực xung do các sóng đang vỡ tác động vo một đoạn tờng thẳng đứng, áp lực cục bộ
tức thời có thể lên tới vi chục lần áp lực thuỷ tĩnh tơng ứng với chiều cao sóng, mặc dầu thời gian
của áp lực xung rất ngắn. áp lực xung đỉnh dao động đáng kể, nhng các dao động trong xung
không lớn. Cần đánh giá sự tham gia của lực sóng vỡ xung vo vấn đề trợt bằng phản ứng động
lực học, có xét đến biến dạng của lớp đệm đá v đất gốc. Goda cũng nh Takahashi v
Shimosako, đã tiến hnh tính toán lực cắt tại đáy một đoạn thẳng đứng bằng mô hình động lực.
Phán đoán qua các kết quả tính toán ny v các kết quả của các thí nghiệm trợt khác nhau, có vẻ

hợp lý nếu lấy cờng độ trung bình của áp lực sóng tơng đơng với lực cắt trợt bằng
(2,5~3,0)U
0
gH. Hệ số áp lực sóng xung D
1
đã đợc đa vo, dựa trên các kết quả thí nghiệm trợt
có xét đến ảnh hởng của phản ứng động lực học.
5.2.4. Lực sóng lên tờng thẳng đứng có phủ các khối bê tông tiêu sóng
Lực sóng tác động lên một tờng thẳng đứng có phủ một lăng thể các khối bê tông tiêu
sóng phải đợc đánh giá dựa trên các thí nghiệm mô hình thuỷ lực hoặc một phơng
pháp tính toán thích đáng, có xét đến chiều cao đỉnh v bề rộng của công trình hấp thụ
sóng cũng nh các đặc tính của các khối bê tông tiêu sóng
[Chú giải]
Nếu mặt trớc của một tờng thẳng đứng có phủ một lăng thể các khối bê tông đúc sẵn tiêu sóng, các
đặc điểm của lực sóng tác động lên tờng đã thay đổi. Mức độ thay đổi ny phụ thuộc vo các đặc trng
của sóng tới, cùng với chiều cao đỉnh v chiều rộng của công trình hấp thụ sóng, loại khối bê tông tiêu
sóng sử dụng, v thnh phần của công trình hấp thụ sóng. Nói chung, khi các sóng không vỡ tác động lên
một tờng thẳng đứng, sự thay đổi lực sóng lên tờng thẳng đứng có phủ các khối bê tông tiêu sóng
không lớn. Tuy nhiên khi một lực sóng vỡ xung lớn tác động, lực sóng có thể giảm đáng kể bằng cách che
tờng thẳng đứng bằng một lăng thể các khối bê tông tiêu sóng. Nhng một sự giảm nh thế trong lực
sóng chỉ đợc hon thnh khi công trình hấp thụ sóng có đủ bề rộng v chiều cao đỉnh; đặc biệt, nhớ rằng
www.Gia24.vn
- II.119 -

nếu đỉnh của công trình hấp thụ sóng nằm dới mực nớc tính toán, công trình hấp thụ sóng thờng hay
lm tăng thêm lực sóng.
[Chỉ dẫn kỹ thuật ]
(1) Công thức tính lực sóng đối với tờng đứng đợc che chắn đầy đủ bằng các khối bê tông tiêu sóng.
Lực sóng tác động lên một tờng thẳng đứng có che chắn bằng một lăng thể các khối bê tông tiêu
sóng thay đổi tuỳ thuộc vo cấu tạo của công trình hấp thụ sóng, v vì vậy, nó phải đợc đánh giá

bằng cách sử dụng các kết quả mô hình tơng ứng với các điều kiện thiết kế. Tuy nhiên, nếu cao độ
đỉnh của công trình hấp thụ sóng cao bằng đỉnh của tờng thẳng đứng v các khối bê tông tiêu sóng
đủ vững vng chống lại các tác động của sóng, lực sóng tác động lên tờng thẳng đứng có thể tính
theo công thức Goda mở rộng. Trong phơng pháp ny với công thức tiêu chuẩn cho trong 5.2.2.
Lực sóng đứng và sóng vỡ, ta sử dụng các giá trị của K

, p
1
v p
u
cho bởi các phơng trình (5.2.1),
(5.2.2) v(5.2.8) nhng cần lấy các giá trị thích đáng cho các hệ số hiệu chỉnh áp lực sóng O
1
, O
2
, v
O
3
phù hợp với các điều kiện thiết kế.
(2) Các hệ số hiệu chỉnh với công thức Goda mở rộng
Có thể áp dụng công thức Goda mỏ rộng bằng cách lấy các giá trị thích đáng cho các hệ số hiệu
chỉnh O
1
, O
2
, v O
3
. Các nghiên cứu đã đợc tiến hnh bởi Tanimoto,Takahashi v các cộng sự,
Sekino v Kakuno, v Tanaka, Abe trong cùng các cộng sự đã phát hiện nh sau:
(a) Các khối bê tông tiêu sóng lm giảm đáng kể áp lực sóng vỡ, do đó thờng có thể chấp nhận lấy

hệ số hiệu chỉnh áp lực sóng vỡ O
2
bằng không
(b) Chiều cao sóng cao, hệ số hiệu chỉnh O
1
cng nhỏ đối với áp lực loại sóng đứng v các hệ số hiệu
chỉnh O
3
đối với áp lực đẩy nổi cng nhỏ
(c) Tỷ số bệ rộng lớp đệm bằng các khối bê tông so với chều di sóng cng lớn, các hệ số hiệu chỉnh
O
1
v O
3
cng nhỏ
(d) Nếu chỉ một phần nhỏ phần trên của đoạn tờng không đợc che chắn, vẫn có nguy cơ lực sóng ở
đây trở thnh lực sóng vỡ xung kích. Dựa trên các kết quả thí nghiệm nh thế, Takashi v các
cộng sự đã tổng kết rằng nói chung khi tờng thẳng đứng đợc che chắn đầy đủ bởi các khối bê
tông tiêu sóng, hệ số giảm lực sóng O
2
có thể lấy bằng không, còn giá trị của O
1
v O
3
phụ thuộc
chủ yếu vo chiều cao sóng H (chiều cao sóng cao nhất). Từ đó, các ông đã kiến nghị các
phơng trình sau:


Trong vùng sóng vỡ, ở đó đê chắn sóng có che các khối bê tông tiêu sóng thờng đơc sử dụng, các

phơng trình trên cho O
1
= O
3
= 0,8
5.2.5 ảnh hởng của cách bố trí đê chắn sóng đến lực sóng
Trong trờng hợp sự phân bố của chiều cao sóng dọc theo tuyến mặt của một đê chắn
sóng không đều, phải tính lực sóng có xét đến dạng phân bổ chiều cao sóng ny
[Chú giải]
Khi đê chắn sóng không phải l di vô hạn, sự phân bổ chiều cao sóng dọc tuyến mặt của đê chắn sóng
không đồng đều do ảnh hởng của sóng phản xạ v nhiễu xạ. Lto v Tanimoto đã chỉ ra rằng các đê
chắn sóng bị h hại nhiều nhất do bị va đập bởi các sóng bão tơng đơng với các sóng tính toán cho
thấy một dạng phân bố uốn khúc của khoảng cách trợt (các tác giả gọi l "h hại uốn khúc" ) v một
trong nguyên nhân gây ra loại h hại ny l sự khác nhau của các lực sóng cục bộ do sự phân bổ chiều
cao sóng không đồng đều. Sự thay đổi chiều cao sóng dọc theo đê chắn sóng đặc biệt đáng chú ý khi đê
www.Gia24.vn
- II.120 -

chắn sóng có một góc lõm đối với hớng sóng tới (xem 4.5.4[3]. Biến dạng của sóng tại các góc lõm,
gần đầu đê chắn sóng, và xung quanh các đê chắn sóng tách rời)
Các sự thay đổi chiều cao sóng dọc theo đê chắn sóng cũng có thể xẩy ra gần đê chắn sóng.
Đặc biệt, đối với đê chắn sóng tách rời chỉ kéo di trên một đoạn ngắn, các sóng nhiễu xạ từ hai đầu có
thể gây ra các sự thay đổi trong chiều cao sóng.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Các phơng pháp tính lực sóng xem xét đến ảnh hởng của hình dạng tuyến đê chắn sóng không đạt
đợc mức độ tin cậy hợp lý. Do đó nên tiến hnh nghiên cứu có sử dụng thí nghiệm mô hình thuỷ lực. Tuy
nhiên, có một sự tơng quan tốt giữa sự tăng chiều cao sóng do hình dạng của tuyến đê chắn sóng v sự
tăng trong lực sóng. Do đó có thể chấp nhận tăng chiều cao sóng để tính toán phù hợp với mức độ ảnh
hởng của hình dạng tuyến đê chắn sóng nh trong phơng trình (5.2.18) v sau đó tính lực sóng dựa
trên công thức tính toán tiêu chuẩn

H
D
' = min {K
c
H
D
, K
cb
H
b
} (5.2.18)
Trong đó :
H
D
' : chiều cao sóng dùng trong tính toán lực sóng có xét đến ảnh hởng của hình dạng tuyến đê chắn
sóng
K
c
: hệ số xét đến sự tăng chiều cao sóng do ảnh hởng của hình dáng tuyến đê chắn sóng; K
c
t 1,0
K
cb
: giá trị giới hạn của hệ số độ tăng chiều cao do sóng vỡ giới hạn K
cb
=1,4
H
D
:chiều cao sóng dùng trong tính toán lực sóng khi không xét đến ảnh hởng của hình dạng tuyến
đê chắn sóng (m).

H
b
: chiều cao sóng đang vỡ tại vị trí xa bờ với khoảng cách bằng 5 lần chiều cao có ý nghĩa của các
sóng phát triển không ngừng kể từ tờng thẳng đứng.
Hệ số tăng chiều cao K
c
trong phơng trình (5.2.18) thờng đợc biểu thị nh trong phơng trình (5.2.19).
Nó phải đợc xác định một cách thích đáng dựa trên sự phân bổ chiều cao sóng đứng (xem 4.5.4[3] Biến
dạng của sóng tại các góc lõm, gần đầu đê chắn sóng và xung quanh các đê chắn sóng tách rời)
dọc theo tuyến mặt của đê chắn sóng nh đợc xác định trong điều kiện sóng không vỡ
K
c
= H
s
/ {H
I
(1 + K
R
)} (5.2.19)
Trong đó :
H
s
: chiều cao sóng đứng dọc tờng trớc của đê chắn sóng
H
I
: chiều cao sóng tới (m)
K
R
: Hệ số phản xạ đối với đê chắn sóng đang xét
Nếu các sóng đợc xem l từ các đợt sóng ổn định, hệ số tăng chiều cao sóng thay đổi đáng kể dọc theo

đê chắn sóng. Hơn nữa, hệ số tăng chiều cao rất nhạy cảm với chu kỳ của sóng tới v hớng tới. Do đó
sẽ hợp lý nếu xét đến tính không ổn định của chu kỳ v hớng tới của sóng. Cần nhớ rằng giá trị của K
c

có đợc trong cách ny thay đổi dọc theo đê chắn sóng v có thể có các vùng m K
c
< 1,0. Tuy nhiên,
chiều cao sóng dùng trong tính toán không đợc nhỏ hơn chiều cao nguyên thuỷ của sóng tới.
Giá trị giới hạn K
cb
của hệ số tăng chiều cao đối với sóng đang vỡ cha đợc lm sáng tỏ về chi tiết. Tuy
nhiên, có thể xem nó bằng khoảng 1,4 dựa trên các kết quả thí nghiệm ở thời điểm ny

5.2.6. ảnh hởng của sự thay đổi đột ngột trong chiều sâu nớc tới lực sóng
Với một tờng thẳng đứng nằm ở một vị trí m chiều sâu nớc thay đổi đột ngột do sự có
mặt của các đá ngầm v các thứ khác, nên tính lực sóng tác động lên một tờng thẳng
đứng dựa trên các thí nghiệm mô hình thuỷ lực, bằng cách xét đến biến dạng nhanh
chóng của sóng.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Ito v các cộng sự đã lm các thí nghiệm về lực sóng tác động lên một tờng thẳng đứng nằm trên hoặc
sau bãi đá ngầm, tại đó chiều sâu nớc ít nhiều đồng đều, với độ dốc phía xa bờ của bãi cạn khoảng
1/10.
www.Gia24.vn
- II.121 -

5.2.7. Lực sóng trên tờng thẳng đứng gần bờ hoặc trên bi
[1] Lực sóng tại phía biển của đờng bờ
Nên tính lực sóng tác động lên một tờng thẳng đứng trong nớc nông gần đờng bờ
dựa trên các thí nghiệm mô hình thuỷ lực, xét đến các ảnh hởng của sự thay đổi mực
nớc do phách sóng vỗ bờ v.v v quá trình phức tạp của sóng vỡ ngẫu nhiên

[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Một số các công thức lực sóng khác nhau đã đợc kiến nghị đối với tờng thẳng đứng gần bờ hoặc trên
bờ. Cần tiến hnh tính toán thoả đáng lực sóng phù hợp với các điều kiện thiết kế. Nói một cách đại khái,
công thức tiêu chuẩn trong 5.2.2 Lực của sóng đứng và sóng đang vỡ có thể áp dụng trong các vùng
đáy biển có độ dốc thoải v nớc tơng đối sâu. Công thức của Tominaga v Kutsumi có thể áp dụng cho
các vùng gần bờ biển. Công thức của Hom-ma, Horikawa v Hase áp dụng đợc ở các vùng đáy biển dốc
v nớc có chiều sâu trung bình.
Khi áp dụng công thức áp lực sóng tiêu chuẩn vo những nơi ở đó chiều sâu nớc nhỏ hơn một nửa chiều
cao sóng nớc sâu tơng đơng, có thể thoả đáng nếu sử dụng các giá trị đối với chiều di sóng v chiều
cao sóng tại chiều sâu nớc bằng một nửa chiều cao sóng nớc sâu tơng đơng trong tính toán
[2] Lực sóng tại phía hớng về đất liền của đờng bờ
Nên tính lực sóng tác động lên một tờng thẳng đứng nằm trên phía hớng về đất liền
của đờng bờ dựa trên các thí nghiệm mô hình thuỷ lực, có xét đến sự tăng mực nớc
do phách sóng vỗ bờ v sự điều chỉnh lại sóng v sóng leo
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Với một tờng thẳng đứng nằm trên phía đất liền của đờng bờ, có thể có đợc các công thức của CERC
(Trung tâm nghiên cứu xây dựng bờ biển của quan đội Mỹ). Hơn nữa ta có thể tham khảo nghiên cứu đã
đợc Tominaga v Kutsumi thực hiện về lực sóng tác động lên một tờng thẳng đứng nằm ở phía hớng
về đất liền của đờng bờ.
5.2.8. Lực sóng lên một thùng chìm thẳng đứng hấp thụ sóng
Lực sóng tác động lên một thùng chìm thẳng đứng hấp thụ sóng phải đợc tính dựa trên
các thí nghiệm mô hình thuỷ lực hoặc công thức tính toán thích hợp, có xét đến các thay
đổi trong lực sóng do kết cấu của ngăn hấp thụ sóng
[Chú giải]
Lực sóng tác động lên một thùng chìm thẳng đứng hấp thụ sóng (thùng chìm tờng có lỗ) thay đổi phức
tạp. Cụ thể nó thay đổi theo các đặc trng của sóng, mực nớc, chiều sâu nớc, địa hình đáy biển v hình
dạng lớp đệm nh với trờng hợp của một tờng thẳng đứng bình thờng, nhng nó cũng thay đổi theo
kết cấu của ngăn hấp thụ sóng. Do đó khó chỉ định một cách tính chung có thể sử dụng cho mọi trờng
hợp. Vì vậy, nếu phơng pháp tính toán đủ tin cậy cho kết cấu đang xem xét cha đợc kiến nghị, cần
tiến hnh các nghiên cứu có sử dụng thí nghiêm mô hình thuỷ lực phù hợp với các điều kiện riêng. Cần

nghiên cứu đầy đủ không chỉ lực sóng sử dụng trong nghiên cứu độ ổn định m cả lực sóng tác động lên
các bộ phận kết cấu. Hơn nữa, cần nhớ l lực sóng thay đổi đáng kể tuỳ theo đỉnh của buồng sóng có
đợc phủ một tấm trần hay không
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Lực sóng khi không có tấm trần trong buồng sóng
Lực sóng tác động lên một giếng chìm thẳng đứng hấp thụ sóng thay đổi tuỳ thuộc vo các điều kiện
kết cấu của ngăn hấp thụ sóng, v do đó không thể tính lực sóng cho tất cả mọi trờng hợp có liên
quan. Tuy nhiên, đối với trờng hợp bình thờng không có tấm trần trong buồng sóng, ta có thể dùng
công thức Goda mở rộng để tính lực sóng, với điều kiện có các sửa đổi cần thiết. Takahashi v các
cộng sự đã tiến hnh các thí nghiệm đối với thùng chìm tờng có rãnh thẳng đứng, v đã trình by
một phơng pháp để tính áp lực sóng tác động lên tờng có rãnh v tờng sau cho bốn pha đại diện,
trong đó áp lực sóng cho bởi công thức Goda mở rộng đợc nhân với một hệ số hiệu chỉnh O đối với
thùng chìm tờng có rãnh thẳng đứng. Các tác giả ny cho các giá trị đặc trng cho hệ số hiệu chỉnh
đối với tờng rãnh v tờng sau cho mỗi pha. Phơng pháp ny có thể sử dụng để cho không chỉ lực
www.Gia24.vn
- II.122 -

sóng nghiêm trọng nhất về trợt v lật đổ cuả giếng chìm, m cả lực sóng nghiêm trọng nhất đối với
việc thiết kế các bộ phận của tờng.
(2) Lực sóng với tấm trần trong buồng sóng
Khi đỉnh buồng sóng đợc đóng kín bằng một tấm trần, một áp lực xung sẽ phát sinh ngay khi lớp
không khí ở phần trên của buồng sóng bị kìm hãm lại do mặt nớc dâng lên. Do đó cần xét đến áp
lực xung ny, đặc biệt đối với áp lực sóng dùng trong thiết kế các bộ phận kết cấu. áp lực xung ny
có thể đợc giảm đi bằng cách bố trí các lỗ không khí. Tuy nhiên, cần nhớ rằng nếu các lỗ ny quá
lớn, mặt nớc khi dâng lên sẽ trực tiếp đập vo tấm trần không có đệm không khí, nghĩa l lực sóng
có thể thực sự tăng lên.
5.3. Trọng lợng tảng đá bảo vệ và khối bê tông
5.3.1. Đá bảo vệ trên mái dốc (Điều 48, Khoản 5 Thông báo)
Phải tính khối lợng tảng đá hộc hoặc khối bê tông cần thiết để che phủ mái dốc phía
trớc của một kết cấu có mái dốc chịu các lực sóng, bằng các thí nghiệm mô hình thuỷ

lực hoặc bằng phơng trình sau:

Trong đó :
M : trọng lợng tối thiểu của tảng đá hộc hoặc khối bê tông (t)
U
r
: dung trọng của đá hộc hoặc khối bê tông (t /m
3
)
H : chiều cao sóng dùng trong tính toán độ ổn định
N
s
: Hệ số ổn định
S
r
: Trọng lợng riêng của đá hoặc khối bê tông so với nớc biển
[Chú giải]
Lớp đá bảo vệ cho mái dốc của một đê chắn sóng bằng đá hộc l để bảo vệ cho các đá hộc nằm bên
trong v do đó cần đảm bảo rằng một tảng đá bảo vệ có một khối lợng đủ để ổn định chống đợc tác
động của sóng để cho nó không bị trôi đi. Khối lợng cần thiết để tạo ra độ ổn định nh vậy có thể tính
đợc bằng một công thức thích hợp. Ví dụ, với các tảng đá trên mái dốc một đê chắn sóng bằng đá hộc,
trớc đây khối lợng cần thiết đã đợc tính toán bằng công thức Hudson với một hệ số thích hợp (giá trị
K
D
), nhng hiện nay vọêc sử dụngcông thức Hudson với một hệ số ổn định trở nên thông dụng hơn. Cách
sau chung hơn ở chỗ nó cũng có thể áp dụng cho các trờng hợp khác, nh các tảng đá trên lớp đệm đá
của một đê chắn sóng hỗn hợp.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Công thức Hudson
Khối lợng cần thiết của một tảng đá bảo vệ trên một mái dốc có thể đợc biểu thị bằng cách sử

dụng công thức Hudson với một hệ số ổn định (việc ny cũng đợc xem nh công thức Hudson tổng
quát hoá)
24)
(xem phơng trình 5.3.1)
(2) Hệ số ổn định v đờng kính danh nghĩa
Hệ số ổn định trực tiếp tơng ứng với kích thớc cần thiết (đờng kính danh nghĩa) của đá bảo vệ
hoặc khối bê tông đối với một chiều cao sóng đã cho. Nói cách khác, bằng cách đa vo đờng kính
danh nghĩa D
n
= (M /U
r
)
1/3
v số hạng ' = S
r
- 1 v thay chúng vo trong phơng trình (5.3.1), ta có
phơng trình tơng đối đơn giản sau đây:
H / ('D
n
) = N
s
(5.3.2)
Có thể thấy l đờng kính danh nghĩa tỷ lệ thuận với chiều cao sóng với hằng số tỷ lệ bằng 1/ ' N
s

(3) Chiều cao sóng tính toán
www.Gia24.vn
- II.123 -

Công thức Hudson đã đợc kiến nghị dựa trên các kết quả thí nghiệm sử dụng sóng ổn định. Khi áp

dụng nó cho các tác động của sóng thực tế (chúng không ổn định), khi đó có vấn đề l phải xác định
chiều cao sóng. Tuy nhiên, với các kết cấu đợc lm bằng đá hộc v khối bê tông, h hại có xu thế
xảy ra không phải khi có một sóng đơn có chiều cao sóng lớn nhất H trong các đợt tấn công của
sóng không ổn định vo lớp bảo vệ, m h hại tiến triển dần dần dới tác động liên tục của các sóng
có chiều cao khác nhau. Xét vấn đề ny v các thí nghiệm đã qua, đã quyết định phải sử dụng chiều
cao sóng có ý nghĩa của các sóng tới tại chỗ có mái dốc cần bảo vệ lm chiều cao sóng H trong
phơng trình (5.3.1), vì chiều cao sóng có ý nghĩa l đại diện cho ton bộ phạm vi của một đợt sóng
không ổn định. Do đó, cũng cần sử dụng chiều cao sóng có ý nghĩa khi sử dụng công thức Hudson
tổng quát hoá. Tuy nhiên, cần nhớ rằng ở những nơi chiều sâu nớc nhỏ hơn một nửa chiều cao
sóng nớc sâu tơng đơng, phải sử dụng chiều cao sóng có ý nghĩa nơi chiều sâu nớc bằng một
nửa chiều cao sóng nớc sâu tơng đơng.
(4) Các thông số ảnh hởng đến hệ số ổn định
Nh đã thấy trong phơng trình (5.3.1), khối lợng cần thiết của đá bảo vệ hoặc khối bê tông thay đổi
theo chiều cao sóng v dung trọng của các khối đá bảo vệ v vo hệ số ổn định N
s
. Giá trị N
s
l một
hệ số đại diện ảnh hởng các đặc trng của kết cấu, của khối đá bảo vệ, đặc trng sóng v các yếu
tố khác về ổn định. Các yếu tố chính ảnh hởng đến giá trị N
s
l những yếu tố sau đây:
(a) Đặc trng của kết cấu
(1) Loại kết cấu (đê chắn sóng đá hộc, đê chắn sóng che chắn bằng các khối bê tông tiêu sóng ,
đê chắn sóng hỗn hợp v.v )
(2) Độ dốc của mái dốc cần bảo vệ
(3) Vị trí của các khối đá bảo vệ (đầu đê, thân đê, vị trí so với mực nớc tĩnh, mặt trớc v đỉnh
mái dốc, mặt sau, thềm v.v )
(4) Chiều cao đỉnh v chiều rộng đỉnh, hình dạng của thợng tầng kiến trúc
(5) Lớp bên trong (hệ số thấm, bề dầy v độ gồ ghề bề mặt)

(b) Đặc trng của khối đá bảo vệ
(1) Hình dạng của khối bảo vệ (hình dạng của khối đá hoặc khối bê tông; đối với đá bảo vệ, sự
phân bổ đờng kính của chúng)
(2) Cách sắp xếp khối đá bảo vệ (số lớp, xếp đều đặn hoặc đổ hỗn độn v.v )
(3) Cờng độ của vật liệu bảo vệ
(c) Đặc trng của sóng
(1) Số sóng tác động lên các lớp bảo vệ
(2) Độ dốc của sóng
(3) Hình dáng đáy biển (độ dốc đáy, đá ngầm v.v )
(4) Tỷ số chiều cao sóng với chiều sâu nớc (chỉ số của điều kiện sóng không vỡ hoặc sóng vỡ,
loại sóng vỡ v.v )
(5) Hớng sóng, phổ sóng, đặc trng của nhóm sóng.
(d) Mức độ h hại (tỉ lệ h hại, mức độ h hại, h hại tơng đối)
Từ đó, giá trị N
s
sử dụng trong thiết kế phải xác định một cách thích đáng dựa trên các thí nghiệm
mô hình thuỷ lực phù hợp với các điều kiện thiết kế tơng ứng. So sánh các kết quả thí nghiệm
sóng ổn định với các kết quả thí nghiệm sóng không ổn định, ta thấy tỷ số chiều cao sóng điều ho
với chiều cao quan trọng của sóng không điều ho khi tỷ số ny cho cùng một tỷ số h hại (sai số
trong vòng 10%) sẽ thay đổi trong phạm vi từ 1,0 đến 2,0 (tuỳ theo điều kiện). Nói cách khác, có xu
hớng sóng không ổn định phá hoại nhiều hơn sóng ổn định. Vì vậy tốt hơn l dùng sóng không ổn
định trong thí nghiệm.
(5) Hệ số ổn định N
s
v giá trị K
D

Năm 1959, Hudson công bố công thức Hudson, thay cho công thức Iribarren - Hudson trớc đó.
Hudson triển khai phơng trình (5.3.1), sử dụng K
D

cotgD thay cho N
s
, nghĩa l :
N
s
3
= K
D
cotD (5.3.3)
www.Gia24.vn
- II.124 -

Trong đó :
D : góc của mái dốc (tính từ đờng nằm ngang)
K
D
: Hằng số xác định chủ yếu từ hình dạng của khối bảo vệ v tỷ số h hại
Công thức Hudson dựa vo các kết quả của một phạm vi rộng các thí nghiệm v tỏ ra sử dụng tốt
trong thiết kế mẫu đầu tiên. Trong quá khứ, công thức ny (nghĩa l công thức sử dụng giá trị K
D
) đã
đợc dùng trong tính toán khối lợng cần thiết của khối bảo vệ trên mái dốc
Tuy nhiên, công thức Hudson tổng quát hoá sử dụng hệ số ổn định (phơng trình (5.3.1) đã đợc sử
dụng để tính khối lợng cần thiết của khối bảo vệ trên lớp đệm đá của đê chắn sóng hỗn hợp (sẽ
thảo luận sau) v cũng dùng cho các khối bảo vệ của các kết cấu khác nh đê chắn sóng ngập. Do
đó ngy nay nó thông dụng hơn công thức cũ với giá trị K
D
, do đó công thức Hudson tổng quát hoá
với hệ số ổn định có thể đợc xem l phơng trình tiêu chuẩn để tính khối lợng cần thiết của các
khối bảo vệ trên mái dốc.

Hệ số ổn định N
s
có thể rút ra từ giá trị K
D
v góc D của mái dốc tính từ đờng nằm ngang bằng cách
sử dụng phơng trình (5.3.3). Không có vấn đề với quá trình ny vì giá trị K
D
l một giá trị đã đợc
xác lập v góc nghiêng D ở trong phạm vi thiết kế thông thờng. Tuy nhiên, hầu hết các giá trị K
D
có
đợc tới lúc ny không kết hợp đợc đủ các yếu tố khác nhau, nh đặc trng của kết cấu v của
sóng. Do đó, phơng pháp ny xác định hệ số ổn định từ giá trị K
D
không thể luôn đảm bảo lúc no
thiết kế cũng kinh tế. Để tính các giá trị của khối lợng cần thiết hợp lý hơn, nên sử dụng các kết quả
thí nghiệm phù hợp với các điều kiện đã cho, hoặc sử dụng các công thức tính toán (biểu đồ tính
toán) bao gồm các yếu tố có liên quan khác nhau nh dới đây.
(6) Công thức Van der Meer cho khối đá bảo vệ
Năm 1987, Van der Meer tiến hnh các thí nghiệm có hệ thống liên quan đến đá bảo vệ mái dốc của
một đê chắn sóng đá hộc có đỉnh cao. Ông kiến nghị công thức tính toán sau với hệ số ổn định,
không chỉ xét độ dốc mái dốc m cả độ dốc sóng, số lợng sóng, v mức độ h hại. Tuy nhiên, cần
nhớ công thức dới đây đã đợc thay đổi một chút so với công thức Van der Meer nguyên thuỷ để
lm cho tính toán dễ hơn. Ví dụ, chiều cao sóng H
2%
với xác suất vợt quá l 2% đợc thay đổi bởi
H
1/20

Trong đó :
N
spl
: hệ số ổn định đối với đê chìm
N
ssr
: hệ số ổn định đối với đê cao trên mặt nớc
I
r
: số Irbarren (tanD /S
om
0,5
) (cũng gọi l hệ số đồng dạng sóng xô)
S
om
: độ dốc sóng (H
1/3
/L
0
)
L
o
: chiều di sóng nớc sâu (L
0
= gT
1/3
2
/ 2S , g = 9,81 m/ s
2
)

T
1/3
: chu kỳ sóng có ý nghĩa
C
H
: hệ số hiệu chỉnh do sóng vỡ [ = 1,4 / (H
1/20
/ H
1/3
)]
( = 1,0 trong vùng không xẩy ra sóng vỡ)
H
1/3
: chiều cao sóng có ý nghĩa
H
1/20
: chiều cao sóng một phần hai mơi cao nhất (xem Hình T.5.3.1)
D : góc mái dốc tính từ đờng nằm ngang (
0
)
D
n50
: đờng kính danh nghĩa của tảng đá bảo vệ = (M
50
/ U
r
)
1/3
)
M

50
: giá trị 50% của đờng cong phân bổ khối lợng của một tảng đá bảo vệ (khối lợng cần thiết
của đá bảo vệ)
P : hệ số thấm cuả lớp bên trong (xem Hình T.5.3.2)
www.Gia24.vn
- II.125 -

S : mức độ biến dạng (S = A /D
n50
2
) (xem Bảng T.5.3.1)
A : diện tích xói mòn của tiết diện ngang (xem Hình T.5.3.3)
N : số lợng sóng (trong thời hạn bão)
Chiều cao sóng H
1/20
trong Hình T.5.3.1 l đối với một điểm ở một khoảng cách 5 H
1/3
kể từ đê chắn sóng,
v H
0
' l chiều cao sóng nớc sâu tơng đơng.
Mức biến dạng S l một chỉ số đại diện cho lợng biến dạng của đá bảo vệ, v nó l một loại tỷ số h hại.
Nó đợc xác định bằng kết quả của diện tích A bị xói mòn bởi sóng (xem Hình T.5.3.3) chia cho bình
phơng của đờng kính danh nghĩa D
n50
của đá bảo vệ. Nh đã nêu trong Bảng T.5.3.1, ba giai đoạn
đợc xác định đối với mức độ biến dạng của đá bảo vệ: h hại ban đầu, h hại trung gian v hỏng. Với
thiết kế tiêu chuẩn, thông thờng sử dụng mức độ biến dạng cho giai đoạn h hại ban đầu với N = 1000
sóng. Tuy nhiên, với thiết kế cho phép một lợng biến dạng no đó, có thể xem xét sử dụng giá trị đối với
h hại trung gian.

Bảng T.5.3.1 Mức độ biến dạng cho giai đoạn hỏng với hai lớp bảo vệ
Đ
ộ dốc H hại ban đầu H hại trung gian Hỏng
1 : 1,5
1 : 2
1 : 3
1 : 4
1 : 6
2
2
2
3
3
3 ~ 5
4 ~ 6
6 ~ 9
8 ~ 12
8 ~ 12
8
8
12
17
17

(7) Hệ số ổn định đối với khối bê tông bảo vệ đê chắn sóng đá hộc
Van der Meer đã tiến hnh các thí nghiệm mô hình trên một số loại khối bê tông đúc sẵn, v kiến
nghị các công thức tính hệ số ổn định. Ngoi ra các tác giả khác cũng tiến hnh nghiên cứu để thnh
lập các công thức tính toán các khối bê tông đúc sẵn. Ví dụ Burcharth v Liu đã kiến nghị một công
thức tính toán. Tuy nhiên, phải nhớ rằng các công trình đó dựa vo các kết quả thí nghiệm cho một
đê chắn sóng đá hộc có đỉnh cao.

(8) Hệ số ổn định đối với khối bê tông của lớp đệm bằng các khối bê tông tiêu sóng trớc tờng thẳng
đứng (đê chắn sóng hỗn hợp - nằm ngang)
Lớp đệm bằng các khối bê tông tiêu sóng của một đê chắn sóng hỗn hợp - nằm ngang có thể có
nhiều dạng tiết diện ngang khác nhau. Đặc biệt, khi ton bộ mặt trớc của một tờng thẳng đứng
đợc che phủ bởi các khối bê tông tiêu sóng, độ ổn định sẽ cao hơn đối với trờng hợp thông thờng
l các khối bê tông bảo vệ che chắn một đê chắn sóng đá hộc vì tính thấm cao. ở Nhật, nhiều
nghiên cứu đã đợc tiến hnh đối với tính ổn định của đê chắn sóng phủ các khối bê tông tiêu sóng.
Ví dụ Tanimoto v các cộng sự, Kajima, v Hanzewa đã tiến hnh nghiên cứu một cách hệ thống về
độ ổn định của các khối bê tông hấp thụ sóng. Ngoi ra Takahashi đã kiến nghị phơng trình sau
cho các khối bê tông tiêu sóng đặt hỗn độn thnh đống che chắn ton bộ tờng thẳng đứng
N
s
= C
H
{a (N
0
/ N
0,5
)
0,2
+ b} (5.3.7)
Trong đó :
N
o
: h hại tơng đối (một loại tỷ số h hại đại diện cho mức độ h hại: nó đợc định nghĩa l số
khối bê tông đã dịch chuyển trong một bề rộng D
n
theo hớng tuyến đê chắn sóng, ở đây
D
n

l đờng kính danh nghĩa của khối bê tông : D
n
= (M/P
r
)
1/3
, ở đây M l khối lợng của
một khối bê tông)
C
H
: hệ số hiệu chỉnh do sóng vỡ; C
H
= 1,4(H
1/20
/ H
1/3
) (Trong vùng không xảy ra sóng vỡ,
H
1/20
/ H
1/3
= 1,4 v do đó C
H
= 1,0)
a,b : hệ số phụ thuộc vo hình dạng khối bê tông v góc mái dốc (đối với khối bê tông với giá trị
K
D
bằng 8,3 , a = 2,32 v b = 1,33 nếu cotD = 4,3; a

= 2,32 v b = 1,42 nếu cotD = 1,5)

Takahashi đã giới thiệu thêm một phơng pháp để tính h hại tơng đối cộng dồn (h hại tơng đối
dự kiến) trong thời gian tuổi thọ của đê chắn sóng. Trong tơng lai, các phơng pháp thiết kế độ tin
www.Gia24.vn
- II.126 -

cậy có xét đến mức h hại tơng đối dự kiến sẽ trở thnh quan trọng trong phơng pháp luận thiết kế
tiên tiến.
Trong vùng không xẩy ra sóng vỡ, nếu số lợng sóng l 1000 v h hại tơng đối N
o
l 0,3,
khối lợng tính toán đợc theo phơng pháp Takahashi v các cộng sự ít nhiều cũng giống nh tính
bằng cách dùng giá trị K
D
trong thời gian trớc đây. Giá trị của N
o
= 0,3 tơng ứng với tỷ số h hại
thờng sử dụng theo truyền thống l 1%
(9) Đầu đê chắn sóng
Các sóng tấn công đầu đê chắn sóng từ ton bộ góc của các hớng, v có nguy cơ lớn các khối bảo
vệ trên đỉnh mái dốc rơi không phải về phía trớc m về phía sau. Đá hoặc khối bê tông dùng ở đầu
đê chắn sóng do đó phải có khối lợng lớn hơn giá trị cho bởi phơng trình (5.3.1). Hudson gợi ý tăng
khối lợng thêm 10% trong trờng hợp đá hộc v 30% trong trờng hợp khối bê tông. Tuy nhiên, có
thể vẫn cha đủ. Nên sử dụng khối lợng ít nhất bằng 1,5 lần giá trị cho bởi phơng trình (5.3.1) đối
với cả hai loại đá v bê tông
www.Gia24.vn
- II.127 -


Hình T.5.3.1. Tỷ số của H
1/20

với H
1/3
(giá trị H
1/20
l ở khoảng cách
5 H
1/3
từ đê chắn sóng).
Độ dốc đáy biển 1/100
Độ dốc đáy biển 1/50
Độ dốc đáy biển 1/30
H
0
' : chiều cao sóng
nớc sâu tơng đơng
Hình T.5.3.2. Hệ số thấm P
Đ
ờng kính danh nghĩa đá bảo vệ
Đờng kính danh nghĩa vật liệu lọc
Đờng kính danh nghĩa vật liệu lõi.
Lớ
p
bảo v
ệ
Lớ
p
bảo v
ệ
Lớ
p

bảo v
ệ
Lớ
p
bảo v
ệ
Lớp lọc
Lớp lọc
Lớp vỏ
Không lớp lọc, không lớp vỏ
Hình T.5.3.3. Diện tích xói mòn A
(
diện tích b
ị
xói mòn
)
www.Gia24.vn
- II.128 -

(10) Các khối bảo vệ ngập trong nớc
Vì tác động của sóng vo một đê chắn sóng đá hộc thì yếu hơn trong nớc hơn l xung quanh đờng ngấn
nớc, có thể sử dụng đá hoặc khối bê tông có khối lợng giảm bớt ở các độ sâu lớn hơn 1,5 H
1/3
dới mực nớc
tĩnh
(11) ảnh hởng của hớng sóng
Mức độ m góc tới của sóng ảnh hởng tới độ ổn định của đá bảo vệ cha đợc nghiên cứu đầy đủ. Tuy nhiên,
theo các kết quả thí nghiệm do Van de Kreeke tiến hnh, trong đó góc sóng đợc thay đổi giữa 0
o
(nghĩa l

hớng tới của sóng vuông góc với tuyến đê chắn sóng) 30
o
, 45
o
, 60
o
, v 90
o
tỷ lệ h hại vơí một hớng sóng
bằng 45
o
hoặc nhỏ hơn thì không ít thì nhiều giống nh khi hớng sóng l 0
o
; khi hớng sóng lớn hơn 60
o
, tỷ lệ
ny giảm đi. Dựa trên các kết quả ny, có thể cho rằng khi góc sóng E (xem Hình T.5.2.2. trong 5.2.2[1] Lực
sóng dới đỉnh sóng) bằng 45
o
hoặc nhỏ hơn, khối lợng tối thiểu không phải hiệu chỉnh theo hớng sóng.
Hơn nữa Christensen v các cộng sự đã cho biết độ ổn định tăng khi sự lan truyền theo hớng của các sóng
ngẫu nhiên lớn.
(12) Khối bê tông bảo ton đợc nguyên vẹn
Với một khối bê tông đúc sẵn, không chỉ cần đảm bảo khối bê tông có một khối lợng đủ để ổn định chống lại
các sóng tính toán, m còn phải khẳng định bản thân khối đó có đủ cờng độ kết cấu
(13) Khối bảo vệ nơi có đá ngầm
Nói chung, đá ngầm nhô lên ở một đáy biển dốc từ biển tơng đối sâu, v tạo thnh một đáy biển tơng đối
bằng phẳng v nông. Do đó khi có một sóng lớn tới vùng đá ngầm nh vậy, nó vỡ ra xung quanh đỉnh đá ngầm,
v sau đó các sóng tái tạo lại sẽ lan truyền trên bãi đá ngầm dới dạng sóng cồn xung. Các đặc trng của sóng
trên một bãi đá ngầm phụ thuộc nhiều không chỉ các điều kiện sóng tới m cả chiều sâu nớc trên bãi đá ngầm

v khoảng cách tới đỉnh đá ngầm. Độ ổn định của các khối bê tông tiêu sóng đặt trên một bãi đá ngầm cũng
thay đổi lớn do cũng các lý do đó lm cho tình trạng phức tạp hơn nhiều các trờng hợp chung khác. Do đó độ
ổn định của các khối bê tông tiêu sóng nằm trên bãi đá ngầm phải đợc nghiên cứu dựa trên các thí nghiệm mô
hình phù hợp với các điều kiện đang xét hoặc dựa vo kinh nghiệm hiện trờng đối với các địa điểm có điều kiện
tơng tự.
(14) Khối bảo vệ đê chắn sóng đỉnh thấp
Với một đê chắn sóng đá hộc có đỉnh thấp, cần chú ý rằng các khối bê tông xung quanh đỉnh đê (đặc biệt phía
hớng vo bờ) dễ bị phá hoại. Ví dụ với đê chắn sóng tách rời có các khối bê tông tiêu sóng, không giống nh
một đê chắn sóng giếng chìm che chắn bởi các khối bê tông tiêu sóng, đê không có tờng đỡ phía sau v đỉnh
không cao. Điều đó có nghĩa l các khối bê tông gần đỉnh (đặc biệt ở phía sau) dễ bị h hại, v quả vậy các
trờng hợp h hại nh vậy đã đựoc báo cáo.
(15) ảnh hở
ng của đáy biển dốc
Khi đá
y biển dốc v sóng vỡ dới dạng lao xuống, một lực sóng lớn có thể tác động lên các khối bê tông, tuỳ
thuộc vo hình dạng cuả chúng. Do đó cần tiến hnh các nghiên cứu thích đáng trong khi xem xét khả năng có
thể có một lực sóng lớn (xem Takeda v các cộng sự)
(16) Các khối có dung trọng cao
Khối lợng tối thiểu của các khối đợc lm từ cốt liệu dung trọng cao cũng có thể xác định đợc bằng công thức
Hudson với hệ số ổn định (phơng trình (5.3.1)). Nh đã thấy trong phơng trình, các khối dung trọng cao có độ
ổn định lớn, do đó có thể lm một lớp bảo vệ ổn định vững chắn bằng các khối tơng đối nhỏ dung trọng lớn
(17) ảnh hởng của cách đặt các khối
Độ ổn định của các khối bê tông tiêu sóng cũng thay đổi theo phơng pháp đặt các khối (đặt hỗn độn hay xếp
đều đặn). Theo các kết quả thí nghiệm đợc tiến hnh để so sánh cách đặt hỗn độn trên ton bộ tiết diện ngang
với cách đặt hai lớp đều đặn trên một lõi đá, độ ổn định của cách đặt đều đặn với các liên kết tốt đợc cải thiện
rõ rng trong hầu hết các trờng hợp thử nghiệm. Hơn nữa độ ổn định cũng bị ảnh hởng bởi chiều cao đỉnh v
chiều rộng của lớp đệm khối bê tông tiêu sóng. Theo các kết quả của một số thí nghiệm, có xu thế độ ổn định
lớn hơn khi đỉnh cao v rộng
(18) Phơng pháp tiêu chuẩn: thí nghiệm mô hình thuỷ lực
Độ ổn định của các khối bê tông bị ảnh hỏng bởi một số rất lớn yếu tố, do đó, nó cha đợc lm sáng tỏ đầy

đủ. Điều đó có nghĩa l cần tiến hnh các nghiên cứu sử dụng thí nghiệm mô hình để thiết kế các đê chắn sóng
nguyên mẫu, v cần thu thập dần dần kết quả của các thí nghiệm đó. Cần phải ghi nhớ các điểm sau đây khi
tiến hnh nghiên cứu có sử dụng thí nghiệm mô hình
(a) Phải thí nghiệm với các sóng không ổn định
(b) Với mỗi nhóm điều kiện riêng, thí nghiệm phải lập lại ít nhất ba lần (nghĩa l với ba đợt sóng khác nhau). Tuy
nhiên, khi thí nghiệm đợ
c ti
ến hnh bằng cách thay đổi có hệ thống khối lợng v các yếu tố khác v có thể
thu đợc một khối lợng lớn dữ liệu, chỉ cần với mỗi điều kiện thí nghiệm chạy một lần l đủ
www.Gia24.vn
- II.129 -

(c) Cần nghiên cứu tác động của 1000 sóng trong tổng số ba lần cho mỗi mức chiều cao sóng. Ngay cả với các
thí nghiệm có hệ thống, nên áp dụng nhiều hơn 500 sóng
(d) Để miêu tả mức độ h hại, ngoi tỷ số h hại thờng đợc sử dụng trong quá khứ, cũng có thể sử dụng mức
độ biến dạng hoặc mức độ h hại. Mức độ biến dạng thích hợp khi khó đếm số lợng đá hoặc khối bê tông
đã dịch chuyển còn mức độ h hại thích hợp khi ta muốn biểu hiện sự h hại theo khối bê tông tiêu sóng. Tỷ
số h hại l tỷ số khối bảo vệ bị h hại trong một diện tích kiểm tra so với tổng số lợng các khối bảo vệ có
trong cùng diện tích kiểm tra đó. Diện tích kiểm tra đợc lấy từ độ cao sóng leo tới độ sâu bằng 1,5 H bên
dới mực nớc tĩnh hoặc tới độ cao đáy của lớp bảo vệ (lấy chiều sâu nông hơn), ở đây chiều cao sóng H
đợc rút ra từ công thức Hudson với khối lợng của khối bảo vệ lm số liệu đầu vo. Tuy nhiên, đối với mức
độ biến dạng v mức độ h hại, không cần xác định diện tích kiểm tra. Để đánh giá tỷ số h hại, một khối
bảo vệ đợc xem l bị h hại nếu nó đã dịch chuyển một khoảng cách lớn hơn khoảng 1/2 đến 1.0 lần chiều
cao của nó.
5.3.2 Khối bảo vệ trên lớp đệm móng của đê chắn sóng hỗn hợp (Điều 48, khoản
5 Thông báo)
Cần tính khối lợng của các đá bảo vệ hoặc khối bê tông cho lớp đệm móng một đê
chắn sóng hỗn hợp, bằng các thí nghiệm mô hình thuỷ lực thích đáng hoặc phơng trình
sau:

Trong đó :
M : khối lợng tối thiểu của đá hộc hoặc khối bê tông (t)
U
r
: dung trọng của đá hộc hoặc khối bê tông (t/m
3
)
H : chiều cao sóng dùng trong tính toán độ ổn định
N
s
: hệ số ổn định
S
r
: trọng lợng riêng của đá hộc hoặc khối bê tông so với nớc biển
[Chú giải]
Khối lợng cần thiết đối với một khối bảo vệ phủ một lớp đệm móng của một đê chắn sóng hỗn hợp thay
đổi theo các đặc trng sóng, chiều sâu nớc, hình dạng lớp đệm (độ dy, bề rộng thềm, góc mái dốc
v.v ) v loại khối bảo vệ, phơng pháp đặt, v vị trí của nó (đầu đê chắn sóng, thân đê v.v ), đặc biệt
ảnh hởng của các đặc trng sóng v hình dạng lớp đệm nổi bật hơn so với trờng hợp các khối bảo vệ
phủ bề mặt của đê chắn sóng dốc trong 5.3.1 Khối bảo vệ trên mái dốc. Do đó cần xác định thích đáng
khối lợng, có xét đến các kết quả nghiên cứu đã có trớc đây, nghiên cứu v kinh nghiệm thực tế ở hiện
trờng, v tiến hnh thí nghiệm mô hình nếu cần. Hơn nữa, cần chú ý đầy đủ đến ảnh hởng của tính
chất không ổn định của sóng.
Tuy nhiên, cần nhớ rằng độ ổn định của các khối bảo vệ phủ lớp đệm móng của đê chắn sóng hỗn hợp
không nhất thiết đợc xác định đơn thuần bằng kich thớc của chúng. Tuỳ thuộc vo kết cấu v cách bố
trí các khối bảo vệ, có thể đạt đợc độ ổn định ngay cả khi các khối bảo vệ tơng đối nhỏ.
[Chỉ dẫ kỹ thuật]
(1) Công thức Hudson tổng quát hoá để tính khối lợng cần thiết
Tơng tự nh với khối lợng ổn định của các khối bảo vệ trên mái dốc, khối lợng cần thiết của khối
bảo vệ phủ lớp đệm móng một đê chắn sóng hỗn hợp có thể tính đợc bằng cách dùng công thức

Hudson tổng quát hoá (công thức Hudson với hệ số ổn định), nghĩa l phơng trình (5.3.1). Từ khi
Brebner v Donnelly dùng nó lm phơng trình cơ bản để tính khối lợng cần thiết của đá bảo vệ của
lớp đệm đá cho một tờng thẳng đứng, công thức Hudson tổng quát hoá đã đợc sử dụng rộng rãi v
ở Nhật nó cũng đợc biết với tên công thức Brebner- Donnelly. Vì có một mức độ giá trị no đó ngay
từ quan điểm lý thuyết, công thức Hudson tổng quát hoá cũng có thể sử dụng lm công thức cơ bản
để tính khối lợng tối thiểu của khối bảo vệ cho lớp đệm đê chắn sóng. Cần nhớ l hệ số ổn định N
s

thay đổi không chỉ với chiều sâu nớc, đặc trng sóng, hình dáng lớp đệm v các đặc trng của khối
bảo vệ, m còn với vị trí của chúng (thân đê chắn sóng, đầu đê chắn sóng v.v ). Do đó cần lấy hệ
www.Gia24.vn
- II.130 -

số N
s
sao cho thích đáng thông qua thí nghiệm mô hình tơng ứng với các điều kiện thiết kế. Hơn
nữa, chiều cao sóng dùng trong tính toán thờng l chiều cao sóng có ý nghĩa, v các sóng dùng
trong thí nghiệm mô hình phải l sóng không ổn định
(2) Hệ số ổn định đối với đá bảo vệ
Hệ số ổn định N
s
có thể xác định theo phơng pháp Inagaki v Katayama. Phơng pháp ny dựa
trên công trình của Brebner v Donnnelly v kinh nghiệm h hại đã qua. Tuy nhiên, các công trình
sau đây của Tanimoto v các cộng sự dựa trên vận tốc dòng chảy gần lớp đệm v đa vo một loạt
các điều kiện, v chúng đợc mở rộng bởi Takahashi, Kimura v Tanimoto để đa vo các ảnh
hởng của hớng sóng. Công thức Tanimoto mở rộng do đó đã đợc dùng lm công thức tiêu chuẩn
(a) Công thức Tanimoto mở rộng:

Trong đó :
h' : chiều sâu nớc trên đỉnh lớp đệm móng (không kể lớp bảo vệ) (m) (xem hình T.5.3.4)

l : trong trờng hợp sóng tới pháp tuyến, bề rộng thềm B
M
(m)
Trong trờng hợp sóng tới xiên, hoặc B
M
hoặc B
M
' , lấy giá trị no cho giá trị của (K
2
)
B
lớn hơn
L : chiều di sóng tơng ứng với chu kỳ sóng có ý nghĩa tính toán tại chiều sâu nớc h' (m)
D : hệ số hiệu chỉnh khi lớp bảo vệ nằm ngang (= 0,45)
E : góc sóng tới (xem hình 5.3.5)
H
1/3
: chiều cao sóng có ý nghĩa tính toán(m)
Hiệu lực của các công thức trên đã đợc kiểm tra đối với thân đê chắn sóng khi sóng tới xiên với một
góc tới lên tới 60
o



Hình T.5.3.4. Tiết diện ngang tiêu chuẩn của một đê chắn sóng hỗn hợp

(b) Hệ số ổn định khi cho phép một khối lợng h hại no đó
Sudo v các cộng sự đã tiến hnh các thí nghiệm ổn định đối với trờng hợp đặc biệt trong đó lớp
đệm thấp v không xẩy ra sóng vỡ. Ông nghiên cứu mối quan hệ giữa số lợng sóng N v tỷ số h
hại, v kiến nghị phơng trình sau đây, nó cho hệ số ổn định N

s
* đối với một số lợng sóng đã cho N
bất kỳ v một tỷ số h hại D
N
(%) đã cho bất kỳ


Phía biển
Phía bờ
Khối bảo vệ chân
Vật liệu bảo vệ
Đ
ệm đá hộc
Vật liệu bảo vệ
Khối bảo vệ chân
Mặt cắt
thẳng đứng
www.Gia24.vn
- II.131 -

Trong đó N
s
l hệ số ổn định cho bởi công thức Tanimoto khi N = 500 v tỷ số h hại l 1%. Trong
thiết kế, cần lấy N = 1000 có xét đến sự tiến triển của h hại, trong khi tỷ số h hại cho phép đối với
hai lớp bảo vệ l 3% tới 5%. Nếu N = 1000 v D
N
= 5%, từ đó N
s
* = 1,44N
s

, nghĩa l khối lọng cần
thiết đợc giảm xuống khoảng 1/3 của khối lợng yêu cầu với N = 500 v D
N
=1%
(3) Hệ số ổn định đối với khối bê tông
Hệ số ổn định đối với khối bê tông thay đổi theo
hình dáng của khối v phơng pháp đặt chúng. Do
đó nên đánh giá hệ số ổn định bằng thí nghiệm mô
hình thuỷ lực. Khi tiến hnh các thí nghiệm ny, tốt
nhất l sử dụng sóng không ổn định
(4) Điều kiện để áp dụng hệ số ổn định đối với đá bảo
vệ trên lớp đệm móng
Khi nớc trên các khối đá bảo vệ phủ trên lớp đệm
nông, sóng đang vỡ thờng lm cho đá bảo vệ mất
ổn định. Do đó chỉ thích đáng khi sử dụng hệ số ổn
định đối với đá bảo vệ phủ trên lớp đệm khi
h' / H
1/3
t 1; khi h'/ H
1/3
< 1, sẽ tốt hơn nếu dùng hệ
số ổn định đối với đá bảo vệ trên một mái dốc của
đê chắn sóng đá hộc. Hiệu lực của hệ số ổn định
đối với đá bảo vệ trong công thức Tanimoto không
đợc kiểm tra bằng thí nghiệm khi h' / H
1/3
nhỏ, khi
h' / H
1/3
bằng khoảng 1 hoặc nhỏ hơn, nên xem xét

hiệu lực của nó bằng cách sử dụng thí nghiệm mô
hình thuỷ lực.
(5) Bề dầy lớp bảo vệ
Cần dùng hai lớp đá bảo vệ. Tuy nhiên, có thể chấp
nhận chỉ dùng một lớp, miễn l có xét đến các kinh
nghiệm của các đê chắn sóng đã có trớc. Trong
trờng hợp ny, ta có thể bù vo việc chỉ sử dụng một lớp bằng cách lấy tỷ số h hại trong phơng
trình nói trên (3.5.12) thấp xuống, D
N
= 1% với N = 1000 sóng tác động. Đối với khối bê tông, thờng
chỉ cần dùng một lớp, dù rằng có thể đặt hai lớp nếu hình dạng của khối thuận lợi cho việc đặt hai lớp
v các điều kiện sóng tính toán nghiêm trọng
(6) Khối bảo vệ đối với đầu đê chắn sóng
ở đầu đê chắn sóng, các dòng chảy mạnh thờng xuất hiện cục bộ gần các góc ở mép tiết diện
thẳng đứng, có nghĩa l khối bảo vệ có thể bị dịch chuyển. Do đó cần kiểm tra mức độ m khối lợng
của khối bảo vệ phải tăng tại đầu đê chắn sóng bằng cách tiến hnh thí nghiệm mô hình thuỷ lực.
Nếu không lm thí nghiệm mô hình thuỷ lực, cần tăng khối lợng lên ít nhất 1,5 lần khối lợng ở thân
đê
Khối lợng của đá bảo vệ ở đầu đê chắn sóng cũng có thể tính bằng công thức Tanimoto mở rộng.
Cụ thể, đối với đầu đê chắn sóng, thông số vận tốc dòng chảy k trong phơng trình (5.3.9) phải viết
lại nh sau :

Tuy nhiên, nên nhớ rằng nếu khối lợng tính toán đợc nhỏ hơn 1,5 lần khối lợng ở thân đê, nên lấy
khối lợng đó bằng 1,5 lần khối lợng ở thân đê.
5.4. Lực sóng tác động lên các cấu kiện hình trụ và kết cấu riêng lẻ lớn
5.4.1. Lực sóng lên cấu kiện hình trụ
Lực sóng tác động lên một cấu kiện hình trụ có thể đợc tính nh tổng của một lực cản
tỷ lệ với bình phơng của vận tốc hạt nớc dới sóng v một lực quán tính tỷ lệ với gia
tốc hạt nớc.

Hình T.5.3.5. Hình dạng tuyến đê chắn
sóng v ảnh hởng của
hớng sóng
Thân đê chắn sóng
Đ
ầu đê chắn són
g
www.Gia24.vn
- II.132 -

[Chú giải]
Cấu kiện kết cấu nh cọc có đờng kính nhỏ so với chiều di sóng không gây xáo động nhiều cho sự lan
truyền của sóng. Lực sóng tác động lên các cấu kiện nh vậy có thể có đợc bằng cách sử dụng phơng
trình Morison, trong đó lực sóng đợc biểu thị bằng tổng của một lực cản tỷ lệ với bình phơng của vận
tốc của các hạt nớc v một lực quán tính tỷ lệ với gia tốc. Tuy nhiên, nhớ rằng với phơng trình Morison,
cần tìm các giá trị chính xác cho vận tốc v gia tốc hạt nớc của sóng, cũng nh độ cao mặt sóng. Cũng
cần đánh giá thoả đáng hệ số cản v hệ số quán tính bằng các thí nghiệm mô hình hoặc kết quả đo đạc
hiện trờng. Cần ghi nhớ thêm rằng sự va đập của mặt đầu sóng có thể lm phát sinh một lực sóng xung
nếu cấu kiện nằm gần mực nớc tĩnh hoặc nếu sóng đang vỡ đập vo cấu kiện, v một lực đẩy nổi có thể
tác động vo cấu kiện, phụ thuộc vo hình dạng v vị trí của cấu kiện
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Phơng trình Morison
Lực sóng tác động lên một cấu kiện kết cấu đợc tính dựa trên phơng trình sau :

Trong đó :
: lực tác động lên một chiều di nhỏ '
s
(m) theo hớng dọc trục của cấu kiện, hớng của lực ny
nằm trong mặt phẳng chứa trục cấu kiện v hớng chuyển động của các hạt nớc v vuông góc với trục
cấu kiện (kN)

: thnh phần của vận tốc (m/s) v gia tốc (m/s
2
) của hạt nớc, trong hớng vuông góc với trục
cấu kiện, trục ny nằm trong mặt phẳng chứa trục cấu kiện v hớng chuyển động của các hạt nớc
(nghĩa l cùng hớng với ) ( các thnh phần ny l đối với sóng tới không bị xáo động bởi sự có mặt
của cấu kiện)
: giá trị tuyệt đối của (m/s)
C
D
: hệ số cản
C
M
: hệ số quán tính
D : bề rộng của cấu kiện trong hớng vuông góc vơí trục cấu kiện nhìn từ hớng của (m)
A : diện tích tiết diện ngang của cấu kiện trong mặt phẳng vuông góc với trục cấu kiện (m
2
)
U
o
: dung trọng nớc biển (thờng l 1,03 t/ m
3
)
Phơng trình (5.4.1) l một dạng tổng quát hoá của phơng trình do Morison v các cộng sự giới
thiệu, cho ta lực sóng tác động lên một đọan có chiều di rất nhỏ 's của một cấu kiện hớng theo
một hớng đã cho no đó. Mũi tên trên đầu ký hiệu chỉ rằng lực, vận tốc v gia tốc l các thnh phần
trong hớng vuông góc với cấu kiện. Số hạng đầu ở phía tay phải biểu thị lực cản, còn số hạng thứ
hai biểu thị lực quán tính. Cả hai thnh phần vận tốc v gia tốc hạt nớc trong phơng trình thay đổi
theo thời gian v không gian. Cần chú ý đầy đủ đến các biến đổi ny v cần nghiên cứu sự phân bổ
của lực sóng nghiêm trọng nhất cho cấu kiện hoặc kết cấu đang nghiên cứu
(2) Thnh phần vận tốc v gia tốc hạt nớc

Các thnh phần vận tốc v gia tốc hạt nớc v trong phơng trình (5.4.1) đại diện cho các
thnh phần chuyển động của hạt nớc tại tâm cấu kiện. Các thnh phần ny nằm trong hớng vuông
góc với trục cấu kiện, v đợc đánh giá với giả định các sóng không bị xáo động bởi sự có mặt của
kết cấu đang xét. Khi tính lực sóng, cần ớc tính các thnh phần ny cng chính xác cng tốt, dựa
trên các dữ liệu thí nghiệm hoặc dự báo lý thuyết. Đặc biệt, thnh phần vận tốc hạt nớc tham gia
vo
lực
sóng với luỹ thừa hai, có nghĩa l khi chiều cao sóng lớn, một cách tính gần đúng sử dụng lý
thuyết sóng biên độ nhỏ trở thnh không đủ để cho các kết quả tin cậy. Hơn nữa, khi cấu kiện vơn
lên trên mực nớc trung bình, cần xem xét đầy đủ đến phạm vi m lực sóng tác động, nghĩa l độ
cao của đỉnh sóng. Khi đánh giá các số hạng đó theo các giá trị lý thuyết, nên sử dụng lý thuyết sóng
biên độ hữu hạn, nó phù hợp với các đặc trng của sóng tính toán, dựa trên 4.1.3. Tính chất của
sóng. Cũng cần nhớ rằng cần thiết phải quan tâm đầy đủ đến tính chất không ổn định của sóng đối
với chiều cao sóng v chu kỳ sóng dùng trong tính toán lực sóng, v nghiên cứu các đặc trng của
www.Gia24.vn