NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU QUẢ TIÊU GIẢM SÓNG TRÀN CỦA KHỐI PHỦ RAKUNA IV CHO ĐÊ CHẮN SÓNG ĐÁ ĐỔ MÁI NGHIÊNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI





LÊ THỊ HƢƠNG GIANG







NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU QUẢ TIÊU
GIẢM SÓNG TRÀN CỦA KHỐI PHỦ RAKUNA IV CHO ĐÊ
CHẮN SÓNG ĐÁ ĐỔ MÁI NGHIÊNG








LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT
TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI




LÊ THỊ HƢƠNG GIANG





NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU QUẢ TIÊU
GIẢM SÓNG TRÀN CỦA KHỐI PHỦ RAKUNA IV CHO ĐÊ
CHẮN SÓNG ĐÁ ĐỔ MÁI NGHIÊNG





Chuyên ngành:

Xây dựng công trình thủy
Mã số:
62-58-40-01



NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS. Thiều Quang Tuấn

2. GS.TS. Hồ Sĩ Minh





HÀ NỘI, NĂM 2015

i
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 này là trung thực, và không sao chép từ
bất kỳ một nguồn nào và dƣới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu
(nếu có) đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo theo đúng quy định.

Tác giả luận án

Lê Thị Hƣơng Giang

ii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Thiều Quang
Tuấn, GS.TS. Hồ Sĩ Minh đã tận tình hƣớng dẫn tác giả trong suất thời gian nghiên
cứu và thực hiện luận án.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn Ban Giám hiệu, phòng Đào tạo ĐH&SĐH, khoa
Công trình, khoa Kỹ thuật biển, phòng Khoa học công nhệ và tập thể các thầy cô giáo
ở bộ môn Công nghệ – Khoa Công trình, Trƣờng Đại Học Thủy Lợi - Hà Nội, đã giúp
đỡ tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận án này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam, nơi tác
giả đang công tác, đã tạo điều kiện về thời gian và công việc cho tác giả hoàn thành
luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Công ty NIKKEN KOGAKU - NHẬT BẢN đã
tạo điều kiện cho tác giả trong quá trình nghiên cứu đặc biệt quý Công ty đã cho phép
tác giả đƣợc sử dụng loại khối phủ RAKUNA IV để công bố các kết quả nghiên cứu
trong luận án.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình luôn sát cánh động viên tác giả vƣợt
qua mọi khó khăn khi thực hiện luận án.
Tác giả luận án

Lê Thị Hƣơng Giang


iii
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU viii
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT ix
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục tiêu nghiên cứu 3
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3
4. Phƣơng pháp nghiên cứu 3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4
6. Những đóng góp mới của luận án 4
7. Cấu trúc của luận án 4
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU QUẢ
GIẢM SÓNG TRÀN CỦA KHỐI PHỦ 5
1.1 Sơ lƣợc lịch sử phát triển và phân loại khối phủ 5
1.1.1 Sơ lƣợc lịch sử phát triển khối phủ 5
1.1.2 Phân loại khối phủ 7
1.2 Ứng dụng khối phủ dị hình ở Việt Nam 8
1.3 Tổng quan nghiên cứu ổn định thủy lực của khối phủ 9
1.4 Tổng quan nghiên cứu sóng tràn qua đê chắn sóng đá đổ mái nghiêng và hiệu
quả giảm sóng tràn của khối phủ 14
1.4.1 Sóng tràn qua đê chắn sóng đá đổ mái nghiêng[5][9][12][14][16][17]

[26][29] [37] 14
1.4.2 Tính năng tiêu giảm sóng tràn của khối phủ thông qua hệ số chiết giảm
sóng tràn γ
r
15
1.5 Kết luận Chƣơng I 16
CHƢƠNG 2 NGHIÊN CỨU TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ VỀ ỔN ĐỊNH THỦY LỰC
CỦA KHỐI PHỦ RAKUNA IV KHI CÓ SÓNG TRÀN 18
2.1 Giới thiệu khối phủ RAKUNA IV 18
2.2 Cơ sở khoa học về ổn định thủy lực của khối phủ trên mái nghiêng [13] 19
2.2.1 Các cơ chế phá hỏng đê chắn sóng đá đổ mái nghiêng 21
2.2.2 Các hình thức dịch chuyển của khối phủ trên mái dốc 22

iv
2.2.3 Cơ sở đánh giá mức độ hƣ hỏng của lớp phủ 23
2.2.4 Đặc điểm ổn định của khối phủ trên mái dốc 24
2.2.5 Phân tích thứ nguyên theo định luật Pi - Buckingham về ổn định của khối
phủ khi có sóng tràn [2][10][11][28] 25
2.2.6 Xác định các tham số chi phối cơ bản 26
2.2.7 Cơ sở lý thuyết về phép phân tích thứ nguyên 26
2.2.8 Thiết lập phƣơng trình chung nhất về ổn định của khối phủ 28
2.3 Cơ sở khoa học xác định tính năng chiết giảm sóng tràn 29
2.4 Mô hình vật lý nghiên cứu ổn định và tính năng chiết giảm sóng tràn của khối
phủ 31
2.4.1 Lý thuyết tƣơng tự và tỉ lệ mô hình 31
2.4.2 Thiết kế mô hình và bố trí thí nghiệm 32
2.4.3 Chƣơng trình thí nghiệm 37
2.4.4 Trình tự thí nghiệm 38
2.4.5 Số liệu đo đạc 39
2.4.6 Đánh giá sai số kết quả đo 45

2.5 Kết luận Chƣơng 2 45
CHƢƠNG 3 NGHIÊN CỨU SỰ ỔN ĐỊNH VÀ TÍNH NĂNG GIẢM SÓNG
TRÀN CỦA KHỐI PHỦ RAKUNA IV 46
3.1 Nội dung nghiên cứu 46
3.2 Phân tích kết quả thí nghiệm 46
3.2.1 Nghiên cứu sự ổn định của khối phủ RAKUNA IV khi có sóng tràn 46
3.2.2 Sóng tràn và tính năng chiết giảm sóng tràn của khối phủ RAKUNA IV 55
3.2.3 Nghiên cứu khả năng chiết giảm sóng tràn của khối phủ RAKUNA IV
bằng mô hình toán 60
3.3 Kết luận chƣơng 3 73
CHƢƠNG 4 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ LỚP PHỦ ĐÊ
CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN-THANH HÓA 74
4.1 Giới thiệu đê chắn sóng cảng Nghi Sơn - Thanh Hóa 74
4.1.1 Sơ lƣợc về cảng Nghi Sơn[3][4] 74
4.1.2 Điều kiện biên thiết kế 76
4.2 Thiết kế mặt cắt ngang đê chắn sóng 76
4.2.1 Cao trình đỉnh đê 77

v
4.2.2 Tính toán ổn định khối phủ 78
4.2.3 Chiều rộng đỉnh đê 80
4.3 So sánh khối lƣợng và chi phí xây lắp 80
4.4 Kết luận Chƣơng 4 81
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82
I. Tóm tắt kết quả đạt đƣợc của luận án. 82
II. Những đóng góp mới của luận án 84
III. Những tồn tại và hƣớng phát triển 84
IV. Kiến nghị 85
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

PHỤ LỤC 91
PHỤ LỤC A 91
PHỤ LỤC B 101



















vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Đê chắn sóng ở Cô Tô – Quảng Ninh [Nguồn: Internet] 9
Hình 1.2 Đê chắn sóng Tiên Sa-Đà Nẵng [Nguồn: Internet] 9
Hình 1.3 Khối phủ Accropod đƣợc sử dụng tại Đê chắn sóng cảng Dung Quất -
Quảng Ngãi [Nguồn: Internet] 9
Hình 2.1 Cấu kiện RAKUNA IV, Nhật Bản 18
Hình 2.2 Một số hình ảnh ứng dụng khối phủ RAKUNA IV tại Nhật Bản 19

Hình 2.3 Tác động của sóng lên khối phủ [13] 21
Hình 2.4 Các cơ chế phá hỏng đê chắn sóng đá đổ mái nghiêng [13] 21
Hình 2.5 Các hình thức dịch chuyển của khối phủ [13] 22
Hình 2.6 Sơ đồ xác định diện tích xâm thực tƣơng đối [13] 23
Hình 2.7 Đặc tính ổn định của khối phủ có liên kết và không có liên kết [13] 25
Hình 2.8 Xác định chiều cao lƣu không R
c
trong tính toán sóng tràn [16], [29] 30
Hình 2.9 Máng sóng sử dụng để thực hiện thí nghiệm 33
Hình 2.10 Mặt cắt ngang đê mô hình và mô hình đê trong máng sóng 34
Hình 2.11 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 35
Hình 2.12 Xếp khối thành 04 dải màu khác nhau để tiện cho việc phân tích ổn định . 35
Hình 2.13 Xếp khối phủ cho đê mô hình 36
Hình 2.14 Hiệu chỉnh các đầu đo sóng 36
Hình 2.15 Điều khiển máy tạo sóng trong phòng điều khiển 36
Hình 2.16 Đo thể tích nƣớc tràn bằng dụng cụ đo thể tích chuyên dụng 36
Hình 2.17 NCS trao đổi với hai thầy hƣớng dẫn về thí nghiệm 36
Hình 2.18 Đoàn công ty Nikken kiểm tra thí nghiệm 36
Hình 2.19 Hình ảnh các khối bị dịch chuyển tại các thời điểm N
z
khác nhau 40
Hình 3.1 Quan hệ giữa chỉ số ổn định N
s
với mức độ hƣ hỏng theo số con sóng và độ
dốc sóng (khi có sóng tràn) 48
Hình 3.2 Quan hệ giữa chỉ số ổn định N
s
với mức độ hƣ hỏng tại N
z
= 3000 con sóng

theo chiều cao lƣu không tƣơng đối R
c
/H
m0
49

vii
Hình 3.3 Ổn định của khối phủ khi có sóng tràn so với trƣờng hợp đê không sóng tràn
(Tuấn và nnk, 2012)[30] 51
Hình 3.4 Quan hệ giữa F
s
và chiều cao lƣu không tƣơng đối R
c
/H
m0
53
Hình 3.5 Số liệu thực nghiệm và đƣờng cong đặc tính ổn định của khối phủ
RAKUNA IV khi có sóng tràn 55
Hình 3.6 Biến thiên của 
r
so với 
m1,0
56
Hình 3.7 Hệ số chiết giảm sóng tràn của khối phủ Tetrapod 57
Hình 3.8 Kết quả sóng tràn đƣợc phân tích lại theo hệ số chiết giảm sóng tràn của
khối phủ Tetrapod 58
Hình 3.9 Hệ số chiết giảm sóng tràn của khối phủ RAKUNA IV 58
Hình 3.10 Kết quả sóng tràn đƣợc phân tích lại theo các hệ số chiết giảm sóng tràn
của khối phủ RAKUNA IV 59
Hình 3.11 Giá trị hàm mật độ F và mặt thoáng của chất lỏng [23] 61

Hình 3.12 Kiểm định tƣơng tác sóng với công trình đê ngầm đá đổ [22] 62
Hình 3.13 Sơ đồ bố trí thí nghiệm trong mô hình vật lý 64
Hình 3.14 Vị trí các đầu đo trong mô hình toán 64
Hình 3.15 Đê mô hình trong máng sóng vật lý (khối phủ RAKUNA IV) 64
Hình 3.16 Thông số sóng đầu vào cho mô hình IH2 - VOF 65
Hình 3.17 Kết quả kiểm định đƣờng quá trình sóng ở điều kiện mực nƣớc 0.52m 66
Hình 3.18 So sánh phổ sóng tính toán và thực đo 66
Hình 3.19 Ảnh hƣởng của hệ số cản phi tuyến β đến lƣu lƣợng sóng tràn 68
Hình 3.20 Ảnh hƣởng của hệ số cản tuyến tính α đến lƣu lƣợng sóng tràn 68
Hình 3.21 Trƣờng lƣu tốc dòng chảy theo phƣơng ngang với trƣờng hợp sóng dài
(H15T30), ∆t = 1,49s 70
Hình 3.22 Trƣờng lƣu tốc dòng chảy theo phƣơng ngang với trƣờng hợp sóng ngắn
(H15T20), ∆t = 0,8s 71
Hình 3.23 Trƣờng dòng chảy khi β = 0,8 (H15T30), ∆t = 1,1s 72
Hình 4.1 Mặt bằng khu cảng phục vụ Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn 75
Hình 4.2 Đƣờng tần suất mực nƣớc tổng hợp 76
Hình 4.3 Mặt cắt ngang đê chắn sóng khi có sóng tràn 80

viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Sơ lƣợc quá trình phát triển của các loại khối phủ 6
Bảng 1.2 Phân loại khối phủ theo hình dạng, cách xếp, số lớp và yếu tố ổn định [13] . 7
Bảng 1.3 Một số thông số chính về đê chắn sóng của một số cảng biển tiêu biểu 8
Bảng 1.4 Hệ số ổn định K
D
(SPM-1977) [31] 10
Bảng 1.5 Hệ số ổn định K
D
(SPM-1984) [32] 11
Bảng 1.6 Công thức tính toán ổn định khối phủ của Van der Meer (1988) [34][35][36]

12
Bảng 1.7 Công thức tính toán ổn định khối phủ của một số tác giả [13][25][30] 13
Bảng 1.8 Hệ số chiết giảm sóng tràn γ
r
của một số loại khối phủ phổ biến [16][29] 15
Bảng 2.1 Mức độ hƣ hỏng tiêu chuẩn N
od
với khối phủ bê tông [13] 24
Bảng 2.2 Tỉ lệ của một số đại lƣợng vật lý cơ bản [2] 31
Bảng 2.3 Kích thƣớc của khối phủ ngoài, lớp giữa và lớp lõi 32
Bảng 2.4 Tóm tắt chƣơng trình thí nghiệm 38
Bảng 2.5 Chƣơng trình thí nghiệm và kết quả đo sóng tràn 42
Bảng 2.6 Kết quả về thông số sóng và số khối dịch chuyển (Rakuna IV xếp 02 lớp) . 44
Bảng 3.1 Kết quả các số liệu tính toán biến đổi N
s
và N
od
theo N
z
47
Bảng 3.2 Quan hệ giữa chỉ số ổn định và mức độ hƣ hỏng theo thời gian (có sóng tràn)
50
Bảng 3.3 Quan hệ giữa hệ số gia tăng ổn định F
s
và chiều cao lƣu không tƣơng đối
R
c
/H
m0
52

Bảng 3.4 Sự ổn định khối phủ khi kể đến hệ số gia tăng ổn định Fs 54
Bảng 3.5 Các kịch bản thí nghiệm dùng cho kiểm định mô hình toán 63
Bảng 3.6 Tóm tắt kịch bản và kết quả kiểm định mô hình 67
Bảng 3.7 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định các thông số độ nhạy mô hình 69
Bảng 3.8 Kết quả đo đạc lƣu lƣợng tràn trong mô phỏng 69
Bảng 3.9 Các kịch bản xem xét sự hình thành đệm nƣớc 70
Bảng 4.1 Cao trình đỉnh đê cho phép sóng tràn 77
Bảng 4.2 Cao trình đỉnh đê không cho phép sóng tràn 78
Bảng 4.3 Trọng lƣợng khối phủ RAKUNA IV - trƣờng hợp sóng không tràn 79
Bảng 4.4 Trọng lƣợng khối phủ RAKUNA IV - trƣờng hợp sóng tràn 79
Bảng 4.5 So sánh khối lƣợng và chi phí xây lắp đê (tính cho 100 m dài) 80

ix
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT
1. Danh mục các ký hiệu
D
n
- Đƣờng kính danh nghĩa của khối phủ (m);
F
s
-Hệ số gia tăng ổn định khối phủ ở mái trƣớc do sóng tràn;
g - Gia tốc trọng trƣờng;
H
s
- Chiều cao sóng tại chân công trình (m);
H
m0
- Chiều cao tại mô men 0;
H
1/3

- Chiều cao sóng ý nghĩa (m);
K
D
- Hệ số ổn định Hudson.
K
C
- Hệ số Keulegan – Carpenter;
L
om
- Chiều dài sóng nƣớc sâu;
N
z
- Số con sóng (-);
N
od
- Số khối dịch chuyển tƣơng đối (khối);
N
omov
: Tổng số khối bị dịch chuyển theo các cơ chế hƣ hỏng xem xét.
N
s
- Chỉ số ổn định (-);
n - Độ rỗng của vật liệu;
Q
TAW
-Lƣu lƣợng không thứ nguyên tính theo TAW-2002;
Q
m
-Lƣu lƣơng không thứ nguyên thực đo;
q - Lƣu lƣợng tràn đơn vị (l/s/m hoặc m

3
/s/m);
R
c
- Độ cao lƣu không đỉnh đê;
r - Tỷ số eo của dolos;
om
S
- Độ dốc sóng;
T
m
- Chu kỳ sóng trung bình;
T
ovt
- Thời gian thí nghiệm sóng tràn.
T - Khoảng thời gian sóng lên và rút trong 1 chu kỳ (s);
t -Chiều dày lớp giữa;
U - Lƣu tốc dòng chảy (m/s);
V
ovt
- Thể tích nƣớc đo đƣợc sau mỗi thí nghiệm;

x
D - Khối lƣợng riêng tƣơng đối (-);
α - Góc nghiêng của mái dốc (
o
);

- Mật độ xếp khối;
γ

r
- Hệ số chiết giảm sóng tràn do độ nhám mái đê.
- Góc tới của sóng;
Z
đ
-Cao trình đỉnh đê;
Z
tkp
-Cao trình mực nƣớc thiết kế;
n - số lớp;
W
1
- Khối lƣợng đá lớp giữa.
γ
a
- Khối lƣợng riêng của đá;
"-" - Không thứ nguyên;
2. Danh mục các từ viết tắt
HAT - Mực nƣớc lớn nhất;
LAT - Mực nƣớc thấp nhất.
VOF - Volume Of Fluid
RAK - Rakuna IV


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nghị quyết 03-NQ/TW của Bộ chính trị (ngày 6-5-1993) đã chỉ rõ: "Xây dựng quốc
gia Việt Nam mạnh về biển và phát triển kinh tế biển thành một bộ phận mũi nhọn của

nền kinh tế quốc dân là một mục tiêu chiến lƣợc, đồng thời là nhiệm vụ bức bách đang
đặt ra cho dân tộc ta trƣớc thử thách lớn trên biển Đông".
Với chủ chƣơng của Đảng đặt ra nhƣ vậy, các loại hình kinh tế biển đƣợc phát triển và
trở thành mũi nhọn trong nền kinh tế quốc dân. Để đáp ứng yêu cầu về cơ sở hạ tầng
phục vụ cho các ngành kinh tế trọng điểm nói trên, các loại công trình biển phát triển
ngày càng nhiều về số lƣợng, càng lớn về quy mô, càng phong phú đa dạng về chức
năng. Trong số đó, công trình bảo vệ cảng - đê chắn sóng đóng vai trò quan trọng
trong việc bảo vệ các khu nƣớc bể cảng và tuyến luồng nhằm đảm bảo sự đi lại và neo
đậu an toàn của tàu bè trong các tình huống bất lợi của điều kiện hải văn biển.
Kết cấu các công trình đê chắn sóng rất đa dạng: đê tƣờng đứng, đê mái nghiêng, đê
hỗn hợp, vv… Trong đó, dạng đê chắn sóng đá đổ mái nghiêng đã đƣợc sử dụng phổ
biến trên Thế giới từ xa xƣa vì tận dụng đƣợc các vật liệu địa phƣơng, dễ thi công và
yêu cầu địa chất nền không cao. Ở nƣớc ta với lợi thế sẵn có về nguồn vật liệu đá,
dạng đê chắn sóng mái nghiêng đƣợc sử dụng khá phổ biến ở các cảng nhƣ Phú Quý,
Bạch Long Vĩ, Phan Thiết, Vũng Áng, Chân Mây, Dung Quất, Nghi Sơn, Lạch
Huyện…
Ngày nay điều kiện áp dụng của đê chắn sóng mái nghiêng ngày càng đƣợc mở rộng
cùng với sự ra đời và phát triển của nhiều dạng khối phủ bê tông dị hình cải tiến có
hiệu quả tiêu giảm sóng tốt hơn và do đó mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Sự ra đời của khối phủ Tetrapod (bởi SOGREAH) vào năm 1950 thay thế cho dạng
khối phủ truyền thống nhƣ đá và khối lập phƣơng đã đánh dấu một bƣớc ngoặt khởi
đầu cho sự nghiên cứu và phát triển các dạng cấu kiện tiêu sóng mới ở nhiều nƣớc trên
Thế giới. Những dạng khối phủ đƣợc phát triển và cải tiến có tính năng phù hợp với
những điều kiện sóng khác nhau, đáp ứng ngày càng tốt hơn những yêu cầu thực tế
khó khăn và đa dạng của công tác xây dựng cảng nƣớc sâu và công trình bảo vệ bờ
biển.
2

Có thể đánh giá tính năng ổn định của các khối phủ dị hình hiện nay thông qua hệ số
đặc trƣng cho mức độ ổn định. Một trong những mục tiêu cơ bản của việc phát triển

hoặc cải tiến một dạng khối phủ là nhằm nâng cao hệ số ổn định của khối phủ và do
vậy có thể tiết kiệm vật liệu và đem lại hiệu quả kinh tế lớn hơn.
Trên cơ sở tính năng ổn định và điều kiện ứng dụng có thể phân các dạng khối phủ
thành hai loại dựa trên hệ số ổn định Hudson đó là loại có hệ số ổn định nhỏ (K
D
< 10)
và loại có hệ số ổn định lớn (K
D
 10). Loại có hệ số ổn định nhỏ thƣờng đƣợc áp
dụng trong điều kiện sóng ở vùng nƣớc trung gian không quá lớn. Khi sóng quá lớn thì
việc áp dụng dạng khối phủ có K
D
nhỏ sẽ dẫn đến trọng lƣợng khối phủ quá lớn, giảm
hiệu quả kinh tế. Khi đó để đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao hơn thì cần phải sử
dụng dạng khối phủ có K
D
lớn. Loại khối phủ này có cấu tạo thanh mảnh và vì vậy
tính năng ổn định đƣợc đem lại do chính sự liên kết giữa các khối phủ là chủ yếu. Hơn
nữa, khi đê cho phép sóng tràn thì ổn định của khối phủ sẽ đƣợc gia tăng do một phần
năng lƣợng sóng truyền qua đỉnh đê và mái phía trong, trọng lƣợng khối phủ và cao
trình đỉnh đê giảm đáng kể, điều này sẽ làm giảm giá thành xây dựng tăng hiệu quả
kinh tế. Mức độ gia tăng về ổn định này phụ thuộc vào tính năng chiết giảm sóng tràn
của mỗi loại khối phủ thông qua hệ số nhám γ
r
. Đây là một đặc trƣng quan trọng của
khối phủ trong tính toán thiết kế đê chắn sóng và đã đƣợc các học giả nghiên cứu cho
một số loại khối phủ phổ biến đƣa vào các tiêu chuẩn nhƣ: TAW-2002, EurOtop-2007.
Ở Việt Nam các công trình đê chắn sóng bảo vệ bể cảng đƣợc xây dựng chủ yếu trong
thời gian gần đây. Do hạn chế về kinh tế và kỹ thuật nên sự đầu tƣ phát triển, cải tiến
và ứng dụng các dạng khối phủ mới ở nƣớc ta còn rất nhiều hạn chế. Hầu hết các công

trình đê chắn sóng và bảo vệ bờ hiện nay đều sử dụng các dạng khối phủ truyền thống
Tetrapod. Ƣu điểm của dạng khối phủ truyền thống này là dễ chế tạo nhƣng tính năng
ổn định thấp nên hiệu quả kinh tế chƣa cao. Trong bối cảnh hội nhập và chiến lƣợc
quốc gia về tăng trƣởng về kinh tế biển nhƣ hiện nay thì việc ứng dụng các dạng cấu
kiện tiêu sóng mới, có tính năng ổn định tốt đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao hơn
và phù hợp với điều kiện ở nƣớc ta do vậy là hết sức cần thiết.
Nằm trong xu thế phát triển chung của công tác nghiên cứu phòng chống thiên tai và
bảo vệ bờ biển ở thế giới, khối phủ RAKUNA IV là dạng kết cấu mới của Nhật Bản
đƣợc phát minh vào năm 2007. Ở Nhật Bản, RAKUNA IV đã đƣợc nghiên cứu ứng
dụng cho nhiều công trình đê chắn sóng và bảo vệ bờ biển nhƣng tất cả đều ở dạng đê
hỗn hợp ngang (kết hợp với thùng chìm), điều kiện sóng vỡ và không tràn. Hiện nay
3

việc phát hiện các tính năng ổn định của RAKUNA IV trong các điều kiện thủy lực
khác nhau cũng đang thu hút đƣợc nhiều mối quan tâm nghiên cứu ở nhiều nơi trên thế
giới nhƣ Việt Nam, Hàn Quốc Tuy nhiên, chƣa có công trình nghiên cứu nào về
đánh giá ổn định và hiệu quả tiêu giảm sóng tràn của khối phủ RAKUNA IV cho đê
chắn sóng đá đổ mái nghiêng.
Xuất phát từ những lý do nêu tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá ổn định và
hiệu quả tiêu giảm sóng tràn của khối phủ RAKUNA IV cho đê chắn sóng đá đổ
mái nghiêng” hoàn toàn mang tính thời sự và cấp thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu sự ổn định và hiệu quả tiêu giảm sóng tràn của khối phủ RAKUNA IV cho
đê đá đổ mái nghiêng trong điều kiện sóng tràn bằng mô hình vật lý. Từ đó đề xuất
ứng dụng loại khối phủ này trong xây dựng đê chắn sóng mái nghiêng ở Việt Nam.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tƣợng nghiên cứu: Khối phủ RAKUNA IV trên đê chắn sóng đá đổ mái
nghiêng khi có sóng tràn.
 Phạm vi nghiên cứu: Ổn định của khối phủ RAKUNA IV 02 lớp ở mái phía
biển của đê chắn sóng đá đổ mái nghiêng khi có sóng tràn.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Để giải quyết mục tiêu nghiên cứu ở trên, luận án sử dụng tổng hợp một số phƣơng
pháp nghiên cứu sau đây:
 Phƣơng pháp thống kê: phân tích hệ thống các tài liệu đã có nhằm tổng kết và
kế thừa các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về vấn đề ổn định của khối phủ
trên đê đá đổ mái nghiêng;
 Phƣơng pháp thí nghiệm mô hình vật lý trong máng sóng về 02 vấn đề: ổn định
của khối phủ RAKUNA IV ở mái đê phía biển trong điều kiện có sóng tràn và tính
năng chiết giảm sóng tràn của khối phủ RAKUNA IV;
 Phƣơng pháp mô hình toán;
 Phƣơng pháp chuyên gia.
4

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
 Ý nghĩa khoa học:
Luận án đã tiến hành nghiên cứu thí nghiệm mô hình vật lý đánh giá đƣợc mức độ ảnh
hƣởng của sóng tràn đến sự gia tăng ổn định của khối phủ RAKUNA IV ở mái đê phía
biển. Kết hợp mô hình toán làm sáng tỏ bản chất vật lý về tính năng chiết giảm sóng
tràn của khối phủ RAKUNA IV thông qua hệ số chiết giảm sóng tràn.
 Ý nghĩa thực tiễn:
Kết quả nghiên cứu của luận án có thể áp dụng để tham khảo tính toán thiết kế các
công trình biển nói chung và các công trình đê chắn sóng đá đổ mái nghiêng nói riêng
nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế, kỹ thuật.
6. Những đóng góp mới của luận án
- Xây dựng đƣợc công thức thực nghiệm (công thức 3.6) để tính toán mức độ gia tăng
ổn định của khối phủ RAKUNA IV trên đê mái nghiêng khi có sóng tràn;
- Xác định đƣợc hiệu quả và đặc tính tiêu giảm sóng tràn của khối phủ RAKUNA IV
thông qua hệ số chiết giảm γ
r
(công thức 3.8) và sự liên hệ của nó với số Iribaren


m1,0
;
- Lý giải đƣợc bản chất vật lý của hiệu ứng "đệm nƣớc" ảnh hƣởng đến tính năng tiêu
giảm sóng tràn.
7. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận án gồm 4 chƣơng:
Chƣơng 1: Tổng quan nghiên cứu về ổn định và hiệu quả giảm sóng tràn của khối
phủ;
Chƣơng 2: Nghiên cứu trên mô hình vật lý về ổn định thủy lực của khối phủ
RAKUNA IV khi có sóng tràn;
Chƣơng 3: Nghiên cứu sự ổn định và tính năng giảm sóng tràn của khối phủ
RAKUNA IV;
Chƣơng 4: Ứng dụng kết quả nghiên cứu thiết kế lớp phủ đê chắn sóng cảng Nghi
Sơn - Thanh Hóa.
5

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU
QUẢ GIẢM SÓNG TRÀN CỦA KHỐI PHỦ
1.1 Sơ lƣợc lịch sử phát triển và phân loại khối phủ
1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển khối phủ
Trƣớc những năm 1950, khối phủ dùng cho đê chắn sóng đá đổ mái nghiêng là
các khối đá hộc hoặc khối bê tông hình hộp. Các công trình bảo vệ cảng lúc đó
thƣờng có mái dốc thoải, trọng lƣợng của khối phủ lớn và chúng ổn định đƣợc chủ
yếu là nhờ trọng lƣợng bản thân, loại khối này có ƣu điểm là độ bền cao, giá
thành rẻ, dễ chế tạo, lƣu trữ và thi công. Tuy nhiên, độ ổn định thủy lực của chúng
thấp và thƣờng chỉ ứng dụng cho một loại hình công trình nhất định. Các khối gần
nhƣ đƣợc xếp thành lớp đặc cứng gây ra áp lực dƣ lỗ rỗng và có xu hƣớng bị nhấc
ra khỏi vị trí ban đầu.
Sau năm 1950, nhiều trung tâm thí nghiệm thủy lực trên thế giới đã nghiên cứu và

sáng chế ra những loại khối phủ mới có hệ số ổn định cao cho đê chắn sóng đá đổ
mái nghiêng nhằm giảm trọng lƣợng khối phủ và giá thành xây dựng.
Sự ra đời của khối phủ Tetrapod (bởi SOGREAH) tại phòng thí nghiệm thủy lực
Dauphinois ở Grenoble vào năm 1950 khởi đầu cho sự nghiên cứu và phát triển
các dạng cấu kiện tiêu sóng mới ở nhiều nƣớc trên thế giới nhƣ: Tribar (1958),
Stabit (1961), Tripod (1962), Akmon (1962), Dolosse (1963), Anifer Cube
(1973), Accropode (1981, SOGREAH), Core-loc (1994), X-block (2003),
RAKUNA IV (2007), Những dạng khối phủ này có tính năng phù hợp với
những điều kiện sóng khác nhau, đáp ứng ngày càng tốt hơn những yêu cầu thực
tế khó khăn và đa dạng của công tác xây dựng cảng nƣớc sâu và công trình bảo vệ
bờ biển. Quá trình phát triển các loại khối phủ đƣợc tóm tắt ở Bảng 1.1 [13].
6

Bảng 1.1 Sơ lƣợc quá trình phát triển của các loại khối phủ

7

1.1.2 Phân loại khối phủ
Khối phủ dị hình có thể đƣợc phân loại dựa vào hình dạng khối, cách xếp khối, số
lớp và yếu tố ổn định. Phân loại loại khối phủ theo các tiêu chí này đƣợc thống kê
ở Bảng 1.2.
Bảng 1.2 Phân loại khối phủ theo hình dạng, cách xếp, số lớp và yếu tố ổn định [13]
Kiểu xếp
Số lớp
Hình dạng
Yếu tố ổn định
Tự trọng
Liên kết
Ma sát
Xếp rối

02
Đơn giản
Lập phƣơng;
Antifer; Lập
phƣơng cải biên


Phức tạp
Tetrapod; Akmon; Tribar; Tripod


Stabit; Dolos
01
Đơn giản
Lập phƣơng
A-Jack;
Accropode; Core -
loc

Phức tạp

Accropode

Xếp đều
01
Đơn giản


Seabee; Hollow
square;

Phức tạp


Cob; Shed
- Theo hình dạng gồm khối thanh mảnh và khối rỗng. Với khối thanh mảnh, độ ổn
định thủy lực chủ yếu là nhờ tính cài nối giữa chúng. Đối với loại khối rỗng thì ổn
định thủy lực chủ yếu nhờ vào trọng lƣợng bản thân của khối.
- Theo cách xếp: khối phủ có thể đƣợc xếp rối hoặc xếp đều. Xếp rối dùng cho các
khối lớn để đảm bảo đƣợc độ rỗng giữa các lớp, dễ thi công do không phải định vị
chính xác vị trí từng khối. Xếp đều dùng cho các khối có hình dạng đơn giản.
- Theo số lớp: khối phủ có thể đƣợc xếp 01 lớp hoặc 02 lớp. Van der Meer (1988) [34]
dựa trên các kết quả thí nghiệm mô hình tỉ lệ nhỏ đã so sánh đặc tính ổn định của khối
phủ 01 lớp và 02 lớp. Với khối phủ 01 lớp có ổn định ban đầu cao nhƣng một khi xuất
hiện hƣ hỏng thì hƣ hỏng lại phát triển rất nhanh theo kiểu lan truyền do không có tính
tự hàn gắn (phá hoại giòn). Ngƣợc lại, với khối phủ 02 lớp mặc dù ổn định ban đầu
thấp nhƣng khoảng cách từ lúc bắt đầu hƣ hỏng đến lúc hƣ hỏng khá xa bởi có tính tự
hàn gắn cao. Do vậy, có thể nói khối phủ 02 lớp có đặc tính làm việc đem lại sự an
toàn cao hơn cho công trình. Trong thực tế, khối phủ 01 lớp tiết kiệm bê tông hơn
8

nhƣng lại tốn nhiều đá hơn thậm chí khối lƣợng viên đá cần phải lớn hơn nhiều. Do
vậy, khi nguồn cung cấp đá bị hạn chế thì việc sử dụng khối phủ 02 lớp vẫn chiếm ƣu
thế. Ngoài ra, đê chắn sóng với khối phủ 01 lớp không cho phép sóng tràn qua. Trong
phạm vi nghiên cứu của luận án, tác giả chủ yếu đề cập đến đặc tính ổn định của khối
phủ 02 lớp.
1.2 Ứng dụng khối phủ dị hình ở Việt Nam
Phần lớn các cảng nƣớc sâu và cảng đảo nằm xa đất liền ở nƣớc ta đều có hệ
thống đê chắn sóng bảo vệ khu nƣớc bên trong nhƣ cảng Nghi Sơn; Cửa Lò; Vũng
Áng; Tiên Sa; Dung Quất Một số công trình đê chắn sóng tiêu biểu với những
thông số kết cấu chính đƣợc thể hiện trong bảng 1.3.

Bảng 1.3 Một số thông số chính về đê chắn sóng của một số cảng biển tiêu biểu
Cảng
Thông số
Sóng thiết kế
Cao trình
đỉnh đê (m)
Dạng kết cấu
Chiều
cao đê
trung
bình (m)
Chiều cao
H
s
(m)
Chu kì
T
p
(s)
Lạch Huyện
5,8-9,6
13,3
+2.0; +6,5
Mái nghiêng - Tetrapod (4,4 ÷ 13)T
6,0; 6,5
Nghi Sơn
6,5-7,8
10,1
+6,0; +9,0
Mái nghiêng - Tetrapod (11 ÷ 15)T

9,0
Của Lò
7,0-8,0
9,5
+3,0
Mái nghiêng - Tetrapod 7T
6,0
Vũng Áng
5,0-6,0
8
+8,5
Mái nghiêng - Tetrapod (11 ÷ 31)T
20,0
Thuận An
6,9
8,4
+1,0; +2,7
Mái nghiêng - Tetrapod 20T; Haro 6,4T
6 ÷ 7
Chân Mây
7,2
9,5-12
+7,0
Mái nghiêng-Accropode (11 ÷ 40)T
20,0
Tiên Sa
6,0-7,5
10,1
+5,2; +6,2
Mái nghiêng - Tetrapod (16 ÷ 25)T

Thùng chìm - (20x18 x10,5)m
16,0
Dung Quất
9,86
9,32
+8,0; +10,0
Mái nghiêng - Accropode (4,6 ÷ 27,6)T
24,0
Vĩnh Tân
6,0-7,2
10,2
+6,8
Mái nghiêng - Tetrapod (5,0 ÷9,7)T
14,0
Bình Thuận
5,5-7,0
9,8
+7,0
Mái nghiêng - Accropode 36T
20,0
Nguồn: Tổng công ty Tư vấn Thiết kế Giao thông Vận tải TEDI.
9

Từ bảng 1.3 cho thấy phần lớn khối phủ sử dụng ở nƣớc ta là loại khối phủ Tetrapod
có trọng lƣợng từ 4 đến 31 tấn hoặc đƣợc sử dụng kết hợp với một số loại khối phủ
khác nhƣ Haro (đê chắn sóng Thuận An); thùng chìm (đê chắn sóng Tiên Sa). Đây là
loại khối phủ truyền thống, có tính ổn định thấp nhƣng vẫn đƣợc sử dụng rộng rãi
trong thiết kế và thi công các công trình đê chắn sóng bởi ƣu điểm cơ bản là dễ chế tạo
và không mất phí tác quyền (Hình 1.1 và Hình 1.2). Chỉ có 03 công trình đã sử dụng
cấu kiện Accropode bảo vệ mái cho đê chắn sóng đó là: Cảng Chân Mây – Thừa Thiên

Huế, cảng Dung Quất – Quảng Ngãi, cảng Kê Gà – Bình Thuận (Hình 1.3).
Hình 1.1 Đê chắn sóng ở Cô Tô – Quảng Ninh
[Nguồn: Internet]
Hình 1.2 Đê chắn sóng Tiên Sa-Đà Nẵng
[Nguồn: Internet]


Hình 1.3 Khối phủ Accropod đƣợc sử dụng tại Đê chắn sóng cảng Dung Quất -
Quảng Ngãi [Nguồn: Internet]
1.3 Tổng quan nghiên cứu ổn định thủy lực của khối phủ
Iribarren (1938) đã đặt nền móng cho việc nghiên cứu ổn định thủy lực của khối phủ
trên mái dốc từ sự cân bằng đơn giản giữa các lực tác dụng [13].
(tan cos sin )

n
H
K
D
  

(1.1)
10

Với  là góc nội ma sát của lớp phủ, α là góc nghiêng của mái dốc, và K là hệ số phụ
thuộc chủ yếu vào hình dạng của khối phủ và mức độ hƣ hỏng, H là chiều cao sóng.
Kể từ đó, hàng loạt các nghiên cứu về ổn định của khối phủ trên đê mái nghiêng phát
triển và cho ra các công thức khác nhau nhƣ: Tyrel (1949), Mathews (1951), Rodolf
(1951), Iribarren và Nogales (1950), Larras (1952), Hedar (1953) [13].
Xuất phát từ nghiên cứu của Iribarren, Hudson (1959) đƣa ra công thức tính toán ổn
định cho viên đá dƣới tác động của sóng đều, trong đó ổn định của viên đá đƣợc miêu

tả thông qua một hệ số ổn định K
D
(gọi là hệ số Hudson) [13]:
3
3
w
W
1 cot
s
s
D
H
K










(1.2)
SPM (1977) [31] đã mở rộng công thức Hudson thành dạng tổng quát áp dụng cho
khối phủ nói chung (đá và khối bê tông dị hình) với sóng ngẫu nhiên, trong đó kích
thƣớc của khối phủ đƣợc biểu thị thông qua một đại lƣợng đó là đƣờng kính danh
nghĩa D
n
.

 
1/3
1/3
N cot
sD
n
H
K
D




(1.3)
Trong đó: N
s
- Chỉ số ổn định (-); H
1/3
- Chiều cao sóng ý nghĩa (m); D - Khối lƣợng
riêng tƣơng đối (-); D
n
- Đƣờng kính danh nghĩa của khối phủ (m); α - Góc nghiêng
của mái dốc (
o
); K
D
- Hệ số ổn định Hudson đã đƣợc thống kê cho nhiều loại khối phủ
bê tông dị hình khác nhau (Bảng 1.4).
Bảng 1.4 Hệ số ổn định K
D

(SPM-1977) [31]
Khối phủ
Số lớp
Thân đê
Đầu đê
K
D

K
D

Sóng vỡ
không vỡ
Sóng vỡ
không vỡ
Đá góc cạnh
1
**
2,9
**
2,3
Đá góc cạnh
2
3,5
4,0
2,5
*

2,8
*

Đá góc cạnh
3
3,9
4,5
3,7
*

4,2
*

Tetrapod
2
7,2
8,3
5,5
*

6,1
*

Dolos
2
22,0
25,0
15,0
16,5
*

Cube

2
6,8
7,8
-
5,0
** không nên dùng * giá trị có thay đổi theo độ dốc mái đê
11

Nhằm nâng cao mức độ an toàn cho công trình, SPM (1984) [32] đã đề xuất lấy chiều
cao sóng tính toán trong công thức Hudson là H
1/10
thay cho H
1/3
. Hệ số ổn định
Hudson K
D
theo đó mà cũng đƣợc cập nhật lại (Bảng 1.5).
Bảng 1.5 Hệ số ổn định K
D
(SPM-1984) [32]
Khối phủ
Số lớp
Thân đê
Đầu đê
K
D

K
D

Sóng vỡ
Không vỡ
Sóng vỡ
không vỡ
Đá góc cạnh
1
**
2,9
**
2,2
Đá góc cạnh
2
2,0
4,0
1,6
*

2,8
*

Đá góc cạnh
3
2,2
4,5
2,1
*

4,2
*

Tetrapod
2
7,0
8,0
4,5
*

5,5
*

Dolos
2
15,8
31,8
8,0
16,0
*

Cube
2
6,5
7,5
-
5,0
Akmon
2
8
9
-
-

Accropode
1
12
15
-
-
** không nên dùng * giá trị có thay đổi theo độ dốc mái đê
Ƣu điểm của công thức Hudson là đơn giản, dễ sử dụng nhƣng chƣa đề cập đến độ
thấm của lõi đê, chu kì sóng, thời gian bão Để khắc phục nhƣợc điểm của Hudson,
Van der Meer (1988) [33][34][35] [36] đã tiến hành thí nghiệm với sóng ngẫu nhiên
và đề xuất công thức thực nghiệm tính ổn định cho đá và một số loại khối phủ dị
hình có kể đến chu kì sóng, tính thấm và thời gian bão (Bảng 1.6). Trong nghiên cứu
về ổn định của khối phủ, Van der Meer luôn tìm thấy sự phụ thuộc chặt chẽ giữa chỉ
số ổn định N
s
với mức độ hƣ hỏng thông qua diện tích xâm thực tƣơng đối S (khối
phủ là đá) hoặc số khối dịch chuyển tƣơng đối N
od
(khối phủ là các khối bê tông dị
hình), thời gian bão thông qua số con sóng N
z
và chu kì sóng hay độ dốc sóng s
om
.
12

Bảng 1.6 Công thức tính toán ổn định khối phủ của Van der Meer (1988) [34][35][36]
Loại khối
Công thức
Phạm vi áp dụng

Đá đổ 02 lớp,
không tràn
0.2
0.18 0.5
50
6.2







s
n
z
H
S
P
D
N



Sóng nhảy vỡ
0.2
0.13
50
1.0 cot








P
s
n
z
H
S
P
D
N



Sóng dâng (không
vỡ
Khối lập phƣơng
02 lớp, không
tràn
0.4 0,3 0,1
(6,7 / 1,0)
s
s od z om
n
H
N N N s

D

  



Sóng không vỡ
Tetrapod 02 lớp,
không tràn

0,5 0,25 0,2
(3,75 / 0,85)
s
s od z om
n
H
N N N s
D

  



Sóng không vỡ,
không kể đến cơ
chế đá nhảy
0,5 0,25 0,2
(3,75 / 0,85) 0,50
s
s od z om

n
H
N N N s
D

   



Sóng không vỡ, có
kể đến cơ chế đá
nhảy
Trong đó: N
s
- Chỉ số ổn định (-); H
s
- Chiều cao sóng tại chân công trình (m); D -
Khối lƣợng riêng tƣơng đối (-); D
n
- Đƣờng kính danh nghĩa (m); α - Góc nghiêng
của mái dốc (
o
); N
od
- Số khối dịch chuyển tƣơng đối (khối); S: Diện tích xâm thực
tƣơng đối (-); N
z
- Số con sóng (-);
om
S

- Đại lƣợng mang ý nghĩa độ dốc
sóng:
om
S
om
L
H
S 
; L
om
- Chiều dài sóng nƣớc sâu tính theo chu kỳ trung bình T
m
.
Ngoài ra còn có một số học giả khác cũng nghiên cứu ổn định của khối phủ dị hình
trong điều kiện áp dụng nhất định nhƣ Burcharth (1992) [13], Hanzawa (1996)
[13][18], Mase và nnk (2011) [25], Tuấn và nnk (2012) [30], các công thức đƣợc
thống kê ở Bảng 1.7. Qua đó cho thấy, với đê hỗn hợp ngang thì Hanzawa [13] và
Mase [25] không tìm thấy sự phụ thuộc của chỉ số ổn định N
s
với chu kỳ sóng T
m
,
còn sự phụ thuộc vào N
od
/N
z
0,5
thì tƣơng tự nhƣ Van der Meer.
13

Bảng 1.7 Công thức tính toán ổn định khối phủ của một số tác giả [13][25][30]
Tác giả
Loại khối
Công thức
Phạm vi áp
dụng
Burcharth
(1992)
Dolos phủ
02 lớp
   
1,03/13/2
2
1,03/1
2
26177247







zodnzn
n
S
S
NNrNDr
D
H

N


Sóng vỡ và
không vỡ
Hanzawa
(1996)
Tetrapod02
lớp
33,132,2
2,0
5,0












z
od
n
S
S
N

N
D
H
N

Dùng cho
đê hỗn hợp
ngang
Mase
(2011)
Rakuna IV
02 lớp
0.2
0.5
2.46 1.38
s od
nz
HN
DN






Sóng không vỡ
Đê hỗn
hợp ngang
0.2
0.5

s od
nz
HN
ab
DN






Sóng vỡ, a và b là các
hệ số xác định từ các số
liệu thí nghiệm
Tuấn và
nnk
(2012)
Rakuna IV
02 lớp
0.5
0.2
0
3.73 1.39
s od
m
n
z
HN
s
D

N












Đê mái
nghiêng,
không kể
đến cơ chế
đá nhảy
Trong đó: r - Tỷ số eo của dolos;

- Mật độ xếp khối; D - Số khối tƣơng đối bị dịch
chuyển một khoảng bằng chiều cao khối (với 2% thì D = 0,02).
Các công thức trong Bảng 1.6 và Bảng 1.7 đều áp dụng trong trƣờng hợp đê chắn sóng
không có sóng tràn. Khi đê có sóng tràn thì một phần năng lƣợng sóng sẽ chuyển qua
đỉnh đê và mái phía sau làm cho mái phía trƣớc trở nên ổn định hơn. Mức độ gia tăng
này đã đƣợc De jong (1996) [15] nghiên cứu với khối Tetrapod phủ 02 lớp trên đê
chắn sóng đá đổ mái nghiêng bằng các thí nghiệm mô hình máng sóng. Cũng kế thừa
công thức tính toán ổn định cho Tetrapod của Van der Meer (1988) [34], De jong
(1996) [15] đƣa ra công thức nhƣ sau:
 

0,5 0,25 0,2
(3,75 / 0,85) /

  

s
s od z om c n
n
H
N N N s f R D
D

(1.4)
Trong đó: f(R
c
/D
n
) là hệ số gia tăng ổn định khối phủ ở mái trƣớc do sóng tràn,
f(R
c
/D
n
) là một hàm số phụ thuộc vào R
c
/D
n
, f(R
c
/D
n

) ≥ 1 và đƣợc xác định nhƣ sau: