Nghiên cứu giải pháp bảo vệ bờ dạng đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật, ứng dụng bảo vệ khu vực bờ biển tỉnh Bạc Liêu

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học do chính tôi thực
hiện. Các kết quả, số liệu trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn


Đỗ Hữu Linh
ii

LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS Thiều
Quang Tuấn là ngƣời hƣớng dẫn trực tiếp tác giả thực hiện luận văn. Xin cám ơn
Thày đã dành nhiều công sức, trí tuệ và thời gian để tác giả hoàn thành luận văn
nghiên cứu đúng thời hạn.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới tập thể Thày, cô giáo khoa Kỹ thuật Biển
đã có những đóng góp quý báu giúp tác giả hoàn thiện luận văn một cách hoàn
chỉnh hơn.
Cuối cùng, tác giả xin chân thành cám ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã
động viên, khuyến khích để tác giả hoàn thành luận văn nghiên cứu.
Tác giả


Đỗ Hữu Linh


iii

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài. 1
2. Mục đích của đề tài. 1
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. 2
4. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu. 2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN BẰNG KẾT
CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT 3
1.1 Tổng quan về giải pháp bảo vệ bờ biển bằng kết cấu dạng bao địa kỹ thuật trên
thế giới. 3
1.2 Tổng quan về giải pháp bảo vệ bờ biển bằng kết cấu dạng bao địa kỹ thuật tại
Việt Nam. 7
CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC CHO TÍNH TOÁNỔN ĐỊNH
ĐÊ NGẦM KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT 11
2.1 Các tham số ảnh hƣởng. 11
2.1.1 Ảnh hƣởng của chiều cao lƣu không. 11
2.1.2 Ảnh hƣởng của tỷ lệ cát đƣợc đóng vào bao. 12
2.1.3 Ảnh hƣởng của độ dốc mái 15
2.1.4 Ảnh hƣởng của vật liệu vải 15
2.1.5 Ảnh hƣởng của ma sát giữa các bao địa kỹ thuật. 18
2.1.6 Ảnh hƣởng của sự sắp đặt bao địa kỹ thuật. 19
2.2 Xây dựng công thức tính ổn định đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật. 20
2.2.1 Sự cần thiết phải thiết lập công thức tính ổn định. 20
2.2.2 Các công thức ổn định thủy lực đang tồn tại. 20
2.3 Cơ sở xác định khả năng chiết giảm sóng của đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật. 25
2.3.1 Hệ số truyển sóng K
t
25
2.3.2 Các nghiên cứu xác định hệ số truyền sóng K
t
25

2.3.3 Mặt bằng bố trí và các đặc trƣng hình thái 27
iv

CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP ĐÊ NGẦM KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ
THUẬT BẢO VỆ ĐƢỜNG BỜ TỈNH BẠC LIÊU 30
3.1 Giới thiệu về đƣờng bờ tỉnh Bạc Liêu 30
3.1.1 Phạm vi nghiên cứu 30
3.1.2 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 30
3.1.2.1 Vị trí địa lý 30
3.1.2.2 Đặc điểm địa hình 31
3.1.2.3 Khí hậu 31
3.1.2.4 Điều kiện thủy văn 31
3.1.2.5 Điều kiện hải văn 32
3.1.2.6 Điều kiện địa chất 32
3.1.3 Phân tích đặc điểm hệ thống công trình đê, kè biển đã xây dựng 32
3.2 Tính toán thiết kế đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật 33
3.2.1 Mục đích của việc thiết kế 33
3.2.2 Các tài liệu thiết kế 33
3.2.2.1 Tài liệu các mực nƣớc 33
3.2.2.2 Tài liệu sóng nƣớc sâu 35
3.2.2.3 Tài liệu địa hình 36
3.2.2.4 Tài liệu địa chất 36
3.2.3 Các thông số thiết kế 37
3.2.3.1 Mực nƣớc thiết kế 37
3.2.3.2 Xác định sơ bộ độ sâu sóng vỡ 37
3.2.3.3 Lựa chọn vị trí đặt công trình 38
3.2.3.4 Lựa chọn chiều dài của đê ngầm và khoảng cách giữa các đê ngầm 38
3.2.3.5 Chiều cao sóng trƣớc chân công trình 39
3.2.4 Lựa chọn sơ bộ kích thƣớc hình học của đê ngầm 43
3.2.4.1 Hệ số mái đê ngầm 43

3.2.4.2 Bề rộng đỉnh đê ngầm 44
3.2.4.3 Cao trình đỉnh đê thiết kế 45
v

3.2.5 Thiết kế bao địa kỹ thuật. 45
3.2.5.1 Tính toán chỉ số ổn định Ns theo chức năng 45
3.2.5.2 Kiểm tra chỉ số ổn định Ns trong điều kiện cực trị. 48
3.2.5.3 Lựa chọn kích thƣớc của vỏ bao và tính toán lƣợng cát đóng vào bao 49
3.2.6 Thiết kế mặt cắt ngang điển hình 50
3.2.7 Tính toán độ lún ổn định của nền 51
3.2.7.1 Trƣờng hợp tính toán 51
3.2.7.2 Tài liệu phục vụ tính toán 51
3.2.7.3 Phƣơng pháp và phần mềm tính toán 53
3.2.7.4 Mô phỏng mặt cắt tính toán 54
3.2.7.5 Kết quả tính toán theo trạng thái giới hạn 1 54
3.2.7.6 Kết quả tính toán theo trạng thái giới hạn 2 56
3.2.8 Kết luận 58
CHƢƠNG 4: KIẾN NGHỊ QUY TRÌNH THIẾT KẾ ĐÊ NGẦM KẾT CẤU
BAO ĐỊA KỸ THUẬT 59
4.1 Đánh giá điều kiện biên áp dụng 59
4.2 Xác định chức năng đê ngầm 61
4.3 Bố trí tuyến xây dựng đê ngầm 62
4.4 Xác định kích thƣớc cấu tạo hình học và lựa chọn kết cấu mặt cắt ngang đê
ngầm 62
4.5 Phƣơng án thi công 65
4.6 Công tác duy tu bảo dƣỡng đê ngầm 65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

vi

HÌNH ẢNH
Hình 1-1. Bãi biển tại Sheraton Hotel, Jumeirah trƣớc khi xử lý. 3
Hình 1-2. Bãi biển tại Sheraton Hotel, Jumeirah sau khi xử lý. 3
Hình 1-3. Thi công bao địa kỹ thuật 4
Hình 1-4. Kè biển Stockton (2009). 4
Hình 1-5. Cửa sông Maroonchy (2005). 5
Hình 1-6. Hình ảnh tác động của sóng bão và thi công lắp bao địa kỹ thuật (2012). . 5
Hình 1-7. Mặt cắt ngang đại diện kết cấu bảo vệ bãi (Pauselli 2013). 5
Hình 1-8. Bãi trƣớc Durban trƣớc và sau khi nâng cấp (Pauselli 2013). 6
Hình 1-9. Bãi ngầm nhân tạo đƣợc thi công bằng bao địa kỹ thuật (Trƣờng hợp
nghiên cứu ở Australia,2000). 6
Hình 1-10. Mặt cắt ngang của đê ngầm đƣợc xây dựng năm 1995. 7
Hình 1-11. Kè bao quanh bởi bao địa kỹ thuật (Pianc,2011). 7
Hình 1-12. Cắt dọc mỏ hàn. 8
Hình 1-13. Cắt ngang mỏ hàn. 8
Hình 1-14. Cắt ngang mỏ hàn không neo. 9
Hình 1-15. Cắt ngang mỏ hàn có neo. 9
Hình 1-16. Sơ đồ bố trí các công trình Stabiplage 9
Hình 2-1. Đƣờng cong ổn định thủy lực mới đối với một kết cấu ngầm
(Dassanayake 2013) 12
Hình 2-2. Sự tính toán của thể tích theo lý thuyết ban đầu của bao địa kỹ thuật 13
Hình 2-3. Vải địa kỹ thuật không dệt (Trái) và vải địa kỹ thuật (Phải) (Ảnh:
Geosintex,2012) 15
Hình 2-4. Sắp xếp bao địa kỹ thuật nghiêng 15
o
so với phƣơng nằm
ngang(Dassanayake 2013) 19
vii

Hình 2-5. Mặt bằng của các bao địa kỹ thuật liên quan với hƣớng sóng (Christophe
Marc Eric Baret 2013) 19
Hình 2-6: Hình minh họa sự chiết giảm sóng tới qua đê ngầm 25
Hình 2-7: Các định nghĩa đối với các công trình ngầm 28
Hình 2-8: Các đặc trƣng đƣờng bở thông qua mô hình toán nhƣ là một hàm của sự
truyền sóng và sự kiểm định tiếu chí đƣợc đề xuất theo Hanson & Kraus, 1990. 29
Hình 3-1: Đoạn đƣờng bờ nghiên cứu 30
Hình 3-2: Hiện trạng một số công trình đê biển tại tỉnh Bạc Liêu. 33
Hình 3-3: Đƣờng tần suất mực nƣớc tổng hợp tại điểm 103 (105
o
29’, 9
o
05’) Long
Điền Tây, Gia Rai, Bạc Liêu 34
Hình 3-4: Hoa sóng khí hậu ở nƣớc sâu tại trạm Vũng Tàu 35
Hình 3-5: Mặt cắt ngang bãi. 36
Hình 3-6: Độ sâu sóng vỡ của sóng khí hậu. 37
Hình 3-7: Tham số sóng cực trị nƣớc sâu. 40
Hình 3-8: Phân bố truyền sóng ngang bờ của sóng cực trị 41
Hình 3-9: Phân bố chiều dài sóng với sóng cực trị 41
Hình 3-10: Tham số sóng khí hậu nƣớc sâu. 42
Hình 3-11: Phân bố truyền sóng ngang bờ của sóng khí hậu. 42
Hình 3-12: Phân bố chiều dài sóng với khí hậu. 43
Hình 3-13: Kích thƣớc bao địa kỹ thuật dài 2.50m 50
Hình 3-14: Mặt cắt ngang đê ngầm. 51
Hình 3-15Mô phỏng mặt cắt tính toán 54
Hình 3-16 Mặt trƣợt sâu vào trong nền. 55
Hình 3-17 Hệ số an toàn tổng thể SF. 55
Hình 3-18: Lực kéo trong vải địa kỹ thuật 56

Hình 3-19 Chuyển vị đứng của các nền. 56
viii

Hình 3-20 Chuyển vị tại các điểm trong lớp đất 2 trên đƣờng thẳng qua tâm đê 57
Hình 3-21 Chuyển vị thẳng đứng của các điểm dƣới đáy móng 57
Hình 3-22 Áp lực nƣớc lỗ rỗng dƣ trong nền. 57

ix

BẢNG BIỂU
Bảng 2-1: Các đặc tính vật lý của polypropylene polymers (PP) (PIANC, 2011) 16
Bảng 2-2: Các cƣờng độ của các kiểu nối khác nhau (đƣợc tra từ PIANC, 2011) 16
Bảng 2-3: Các góc ma sát và các hệ số ma sát đƣợc xác định từ thí nghiệm cắt trực
tiếp( Naue,2004; Reico,2007) 17
Bảng 2-4: Bảng các công thức tổng quát tính ổn định của đê ngầm 22
Bảng 3-1: Các thông số kinh nghiệm Dassanayake (2013) 46
Bảng 3-2 Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất 51
Bảng 4-1: Các thông số kinh nghiệm Dassanayake (2013) 64


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Trƣớc thực trạng xói lở bờ biển ngày một nghiêm trọng, để khai thác hết các
tiềm năng của biển và hạn chế những tác hại của biển gây ra, Nhà nƣớc ta đã đầu tƣ
cho nhiều dự án, công trình bảo vệ bờ biển. Bên cạnh phƣơng án truyền thống là đê,
kè bảo vệ bờ biển bằng kết cấu và vật liệu truyền thống nhƣ bê tông, đá… nhiều nơi
đã xây dựng thử nghiệm bằng các công nghệ mới, đó là bằng vải địa kỹ thuật chứa
cát ở trong tạo ra những giải pháp mềm chống xói lở bờ biển.

Những kết cấu kè mềm này ngoài nhiệm vụ chống xói lở bờ biển có nhiều ƣu
điểm nhƣ thân thiện với môi trƣờng, tạo cảnh quan môi trƣờng, sử dụng vật liệu sẵn
có tại địa phƣơng là cát để bảo vệ bờ biển, giảm giá thành các công trình xây dựng.
Xuất phát từ những nhiệm vụ đó bằng các nguồn vốn khác nhau, các dự án thử
nghiệm một số hệ thống kè mỏ hàn mềm sử dụng công nghệ của Pháp, Hà Lan, Đài
Loan… tại những bờ biển bị xói lở nhƣ: tại Phú Thuận – Phú Vang- Thừa Thiên
Huế, tại Tam Hải – Núi Thành – Quảng Nam, tại Đồi Dƣơng – Phan Thiết - Bình
Thuận, tại cửa Lộc An - Đất Đỏ- Bà Rịa – Vũng Tàu. Tuy nhiên, những kết cấu trên
trong quá trình sử dụng thực tế đã bộc lộ nhiều khuyết điểm. Chính vì thế, việc
nghiên cứu thêm các giải pháp để bảo vệ đƣờng bờ là cần thiết để khác phục những
khiếm khuyết của những phƣơng pháp khác. Trong luận văn, tác giả đã đi sâu vào
nghiên cứu và ứng dụng giải pháp đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật nhƣ là một giải
pháp bảo vệ đƣờng bờ hiệu quả.
2. Mục đích của đề tài.
Trong nội dung của luận văn, tác giả tập trung vào việc nghiên cứu giải pháp
đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật theo các khía cạnh: cách xác định các điều kiện
biên thiết kế cho tuyến đê ngầm, cách bố trí mặt bằng đê ngầm, các yếu tố ảnh
hƣởng đến sự ổn định của đê ngầm vv Từ đó mục đích cuối cùng của luận văn cần
đạt đƣợc đó là:
- Xây dựng các kiến nghị cho thiết kế đê ngầm kết cấu bao địa kỹ thuật.
- Áp dụ ng các kết quả nghiên cứu đạt đƣợc vào điều kiện thực tế của đƣờng
bờ tỉnh Bạc Liêu.
2

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.
Các khu vực có đặc điểm địa chất mềm yếu, các điểu kiện sóng thiết kế là
tƣơng đối nhỏ. Cỡ dƣới 2.0m nhằm đặc bảo cho kích thƣớc bao địa kỹ thuật là khả
thi trong quá trình thiết kế cũng nhƣ thi công.
Phạm vi nghiên cứu cụ thể là khu vực đƣờng bờ tỉnh Bạc Liêu và cá c đƣ ờng
bờ lân cậ n.

4. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu.
Để giải quyết đƣợc các yêu cầu trên đây, tác giả đã lựa chọn các hƣớng tiếp
cận một cách toàn diện, đa chiều, từ đánh giá, kế thừa các kết quả, phƣơng pháp
nghiên cứu đã thực hiện, đến phân tích đầy đủ các cơ sở khoa học vững chắc để xây
dựng các kiến nghị thiết kế. Trên cơ sở đó ứng dụng vào các điều kiện thực tế của
đƣờng bờ nhằm giải quyết đƣợc các mục đích cụ thể. Cụ thể, các hƣớng tiếp cận đã
bao gồm:
- Kế thừa: Đề tài thu thập, phân tích và đánh giá các nghiên cứu, đề tài, dự
án liên quan để có cách nhìn tổng quan nhất về các vấn đề liên quan đã và đang
đƣợc nghiên cứu.
- Thực tế: Đề tài đã đi sâu phân tích các tham số ảnh hƣởng đến sự ổn định
của kết cấu đê ngầm kết hợp với phân tích các điều kiện hải văn, địa hình đƣờng bờ
khu vực Tỉnh Bạc Liêu để từ đó tính toán giải pháp đê ngầm kết cấu bao địa kỹ
thuật cho phù hợp với điều kiện cụ thể.
- Tổng hợp: Đề tài đã tổng hợp các nghiên cứu từ trƣớc về các giải pháp bảo
vệ bờ nói chung và giải pháp bảo vệ bờ bằng bao địa kỹ thuật nói riêng để từ đó đƣa
ra một giải pháp bảo vệ mới đó là giải pháp bảo vệ bờ bằng đê ngầm kết cấu bao địa
kỹ thuật.
- Dựa trên cơ sở khoa học: Hƣớng tiếp cận dựa trên một cơ sở khoa học
vững chắc sẽ tạo điều kiện định hƣớng đúng đắn cho mọi nghiên cứu. Đề tài đã
dựa vào các tham số ảnh hƣởng để đƣa ra phƣơng pháp tính toán ổn định cho bao
địa kỹ thuật.

3

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN BẰNG
KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT
1.1 Tổng quan về giải pháp bảo vệ bờ biển bằng kết cấu dạng bao địa kỹ thuật
trên thế giới.
Giải pháp bảo vệ bờ biển bằng kết cấu bao địa kỹ thuật đã đƣợc tiến hành

đầu tiên cách đây 50 năm ở một số nƣớc nhƣ Mỹ, Australia… Những dự án tiêu
biểu đã thực hiện trên thế giới đƣợc kể tên dƣới đây.
Dự án “Các công trình bảo vệ bãi biển khẩn cấp” tại Sheraton Hotel,
Jumeirah. Chủ đầu tƣ là Waagner Biro Gulf LLC. Đơn vị thi công là Ecocoast .
Hiện trạng công trình là bãi nơi làm sân chơi bị xói mạnh. Giải pháp đƣa ra:
Ecocoast đã thi công tƣờng dài 40m với 5 hàng tùi cát 5T. Giải pháp này là lâu bền
hơn và thiết kiệm hơn với việc nuôi bãi.

Hình 1-1. Bãi biển tại Sheraton Hotel, Jumeirah trƣớc khi xử lý.

Hình 1-2. Bãi biển tại Sheraton Hotel, Jumeirah sau khi xử lý.
4

Dự án “Các hạng mục cải tạo bãi và bảo vệ biển”. Chủ đầu tƣ là Nhà đầu tƣ
khách sạn Tanzania. Đơn vị thi công là Ecocoast . Hiện trạng công trình là đƣờng
bờ đá dài 300m, bãi phía trƣớc đƣợc tạo bởi việc nuôi bãi bị xói nghiêm trọng . Giải
pháp đƣa ra: Ecocoast đã thi công tƣờng bằng tùi cát 5T. Giải pháp này kết hợp với
các groyne.

Hình 1-3. Thi công bao địa kỹ thuật.
Bãi biển Stockton tại Newcastle, Australia, thiết kế kè bao địa kỹ thuật dài
48m, cao 4.5m với hai hàng bao địa kỹ thuật, hệ số mái dốc kè m= 1.5. Bao địa kỹ
thuật có thể tích danh nghĩa là 0.75m
3
.

Hình 1-4. Kè biển Stockton (2009).
Bãi biển Maroochydore ở Queenland, Australia, hệ thống 3 groyne đƣợc thi
công để bảo vệ lối vào cửa sông. Cửa sông trực diện với biển với chiều cao sóng có
nghĩa nƣớc sâu tới 8m trong suốt thời gian bão và chiều cao sóng giới hạn độ sâu

trƣớc chân công trình là 3.0m. Các groyne dài 100m, rộng 2.5m, đƣợc thi công với
các bao địa kỹ thuật 2.5m
3
.
5


Hình 1-5. Cửa sông Maroonchy (2005).
Dự án nâng cấp bãi trƣớc Durban, tỉnh KwaZulu-Natal, miền Đông Nam Phi
dài 7km và rộng 17m đƣợc bắt đầu từ tháng 6 năm 2009 và kết thúc vào tháng 7
năm 2013. Các bao địa kỹ thuật đƣợc sử dụng có kích thƣớc 2.1 x 1.8 x 0.55m, gồm
hai lớp bao.

Hình 1-6. Hình ảnh tác động của sóng bão và thi công lắp bao địa kỹ thuật (2012).


Hình 1-7. Mặt cắt ngang đại diện kết cấu bảo vệ bãi (Pauselli 2013).
6


Hình 1-8. Bãi trƣớc Durban trƣớc và sau khi nâng cấp (Pauselli 2013).
Dự án “Bãi ngầm Narrowneck” ở Australia. Để bảo vệ chức năng của bãi
biển dọc theo mặt cắt ngang quan trọng cũng nhƣ cải thiện các điều kiện sóng vỗ,
một bãi ngầm nhân tạo đã đƣợc thi công với 400 bao địa kỹ thuật đƣợc đặt ở đáy
biển. Bãi ngầm này đƣợc thi công trong năm 2000 và đã chứng minh tính hiệu quả
trong việc bảo dƣỡng chức năng của bãi.

Hình 1-9. Bãi ngầm nhân tạo đƣợc thi công bằng bao địa kỹ thuật (Trƣờng hợp
nghiên cứu ở Australia,2000).
Dự án “Đê ngầm bằng túi cát bảo vệ bờ biển dọc theo vùng ven biển Emilia

Romagna, Biển Adriatic, Italy”.
7


Hình 1-10. Mặt cắt ngang của đê ngầm đƣợc xây dựng năm 1995.
Dự án “Kè bao quanh bằng bao địa kỹ thuật”, ở Kliffende Haus, Đức. Ngƣời
ta cho rằng một trong những ứng dụng của bao địa kỹ thuật là ở Kliffende Haus.
Một bề mặt bờ đá đang xói nhanh đặt ngôi nhà cổ kính trong sự nguy hieenmr của
việc rơi xuống biển. một công trình kè bao quanh bởi bao địa kỹ thuật đƣợc xây
dựng năm 1990 để tạm dừng sự xói lở mũi đá. Điều này chứng tỏ sự hiệu quả cũng
nhƣ có thể đƣợc trong bức ảnh bên dƣới.

Hình 1-11. Kè bao quanh bởi bao địa kỹ thuật (Pianc,2011).
1.2 Tổng quan về giải pháp bảo vệ bờ biển bằng kết cấu dạng bao địa kỹ thuật
tại Việt Nam.
Giải pháp bảo vệ bờ biển bằng kết cấu dạng bao địa kỹ thuật vẫn chƣa đƣợc
xem xét một cách đấy đủ cả về đặc tính cũng nhƣ chức năng giảm sóng, tạo bãi và
tạo cảnh quan môi trƣờng.
8

Hin ti Vit Nam vn ang chỳ trng gii phỏp bo v b bng kt cu m
hn dng geotube c thit k v thi cụng bng cỏch bm cỏt vo cỏc ng a k
thut ó c nh tuyn trờn lp vi lút.
Mt s cụng trỡnh dng kt cu m hn dng geotube ó c thit k v thi
cụng cú th c k n nh sau:
- H thng m hn mm ti Cỏt Hi Hi Phũng. Cụng trỡnh cú lý trỡnh t
K5+306 n K6+566 do S Nụng nghip v Phỏt trin nụng thụn Hi Phũng lm
ch u t, Trung tõm T vn k thut v ờ iu Cc qun lý ờ iu v phũng
chng lt bóo thit k v thi cụng th nghip.

Hỡnh 1-12. Ct dc m hn.

Hỡnh 1-13. Ct ngang m hn.
-1.49
-1.40
-1.49
-1.40
-1.01
-0.71
-0.57
-0.06
0.19
0.39
7.00 5.00 4.00 8.00 6.00 10.00 15.00 10.40 8.00
Bao bơm cát
Tỷ lệ: 1/200
5000
Cọc phi lao D=15cm; L=3m; a=1m
Tỷ lệ: 1/100
Dây thép buộc D=6mm xoắn 2 lần; a=1m
Đóng ngập d-ới thềm cát 1,5m
Cát
Bao l-ơn cát bên trong có khung tre
Bè đệm 1/2 cây tre
200
40
120
40
20
130

150
9

- Công trình xử lý khẩn cấp chống sạt lở bờ biển khu vực Phú Thuận – Tỉnh
Thừa Thiên Huế do Chi cục Phòng chống lụt bão và quản lý đê điều tỉnh Thừa
Thiên Huế làm chủ đầu tƣ, Công ty Espace pur - Pháp là đơn vị thiết kế, thi công và
chuyển giao công nghệ.

Hình 1-14. Cắt ngang mỏ hàn không neo.

Hình 1-15. Cắt ngang mỏ hàn có neo.
- Công trình: Thí điểm xử lý chống xói lở bờ biển bằng công nghệ Stabiplage
tại vùng Lộc An – huyện Đất Đỏ do do Sở Khoa học và Công nghệ Bà Rịa Vũng
Tàu làm chủ đầu tƣ, công ty TNHH tƣ vấn xây dựng làm đơn vị thiết kế. Công trình
song song với đƣờng bờ: Dài 80m, rộng 5m và cao 2m bằng vật liệu Geocomposit 2
lớp: vỏ bọc bảo vệ bằng Polyester với lƣới lọc bên trong kiểu không dệt bằng
Polypropylene.

Hình 1-16. Sơ đồ bố trí các công trình Stabiplage
10

Nhìn chung, dạng kết cấu bảo vệ bờ mềm Stabiplage sau một thời gian sử
dụng xuất hiện một số hạn chế nhƣ: lớp geosynthetic bị phá hủy dƣới tác động của
môi trƣờng biển, ánh sáng mặt trời. Mặt khác, theo đặc điểm thi công thì sẽ phải để
lại các lỗ trên các khoang của kè mềm để bơm cát vào nên khi các lỗ này sau này rất
xảy ra sự dò rỉ cát gây hƣ hỏng cho toàn bộ hệ thống mỏ hàn. Những hạn chế của
kết cấu bảo vệ bờ mềm Stabiplage sẽ đƣợc giải quyết bằng kết cấu bảo vệ bờ dạng
bao địa kỹ thuật. Trong chƣơng tiếp theo chúng ta sẽ đi vào việc nghiên cứu sự ổn
định của dạng kết cấu này.
11

CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC CHO TÍNH TOÁN
ỔNĐỊNH ĐÊ NGẦM KẾT CẤU BAO ĐỊA KỸ THUẬT
2.1 Các tham số ảnh hƣởng.
2.1.1 Ảnh hưởng của chiều cao lưu không.
Phù hợp với Oumeraci và cộng sự (2003), sự ổn định thủy lực của các bao
địa kỹ thuật trên đỉnh phụ thuộc ban đầu vào chiều cao lƣu không tƣơng đối



=




ngƣợc lại sự ổn định thủy lực trên mái dốc của các bao địa kỹ thuật lại phụ
thuộc cơ bản vào chỉ số tƣơng tự sóng vỡ. Tuy nhiên, dữ liệu từ các kết quả thí
nghiệm hiện tại chỉ ra rằng các bao địa kỹ thuật trên đỉnh của các công trình đỉnh
thấp hoặc ngập trong nƣớc là phụ thuộc một cách mạnh mẽ vào cả chiều cao lƣu
không và cả thông số tƣơng tự sóng vỡ. Do đó, các đƣờng cong ổn định thủy lực đối
với các chiều cao lƣu không khác nhau đƣợc phát triển dựa trên một thể loại hƣ
hỏng; “sự dịch chuyển ban đầu”.
Một cách lý tƣởng, một đƣờng cong ổn định thủy lực đơn nên đƣợc tìm ra
thứ mà có thể mô tả ứng xử của các công trình bao địa kỹ thuật đỉnh thấp hoặc ngập
trong nƣớc với các chiều cao lƣu không lớn hơn 0 hoặc nhỏ hơn 0 khác nhau. Vidal
và cộng sự (1992) đã chỉ ra một mối quan hệ với chiều cao lƣu không tƣơng đối và
chỉ số ổn định (


=




50
)của đê chắn sóng đá đổ mái nghiêng bằng cách cân nhắc
bốn loại hƣ hỏng khác nhau. Khả năng phát triển một mối liên hệ tƣơng tự đối với
các công trình bao địa kỹ thuật đỉnh thấp hoặc ngập trong nƣớc cũng đã đƣợc kiểm
tra một cách chi tiết trong các nghiên cứu hiện nay. Dựa trên sự phân loại hƣ hỏng
mới, Dassanayake (2013) đã phát triển một đƣờng cong ổn định thủy lực mới. hơn
thế nữa, các vùng khác nhau đƣợc phân chia để đánh giá các hƣ hỏng mong muốn
tới các kết cấu bao địa kỹ thuật, khi các điều kiện sóng thiết kế vƣợt quá.
12


Hình 2-1. Đƣờng cong ổn định thủy lực mới đối với một kết cấu ngầm
(Dassanayake 2013)
Nhìn trên Hình 2-1 chúng ta có thể thấy rằng ở mức độ “hƣ hỏng” là “sự dịch
chuyển mới bắt đầu” thì chiều cao lƣu không hiệu chỉnh 

=








là nằm trong
khoảng -0.25 đến -0.2.

2.1.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ cát được đóng vào bao.
Tỷ số cát đƣợc đóng vào bao địa kỹ thuật đã đƣợc định nghĩa nhƣ là một
thông số quan trọng đối với sự ổn định thủy lực của các công trình kết cấu bao địa
kỹ thuật (Venis 1967, Grune 2006, Oumeraci và cộng sự 2007, Oumeraci và Reico
2010, Wilms và cộng sự 2011). Nó ảnh hƣởng khả năng biến dạng của các bao địa
kỹ thuật, sự dịch chuyển của cát trong bao, và sức kháng chống lại sự trƣợt, thứ mà
ảnh hƣởng một cách trực tiếp đến sự ổn định thủy lực của một công trình kết cấu
bao địa kỹ thuật. Oumeraci và cộng sự (2007) đã trình bày một nghiên cứu tính hệ
thống để xác định tỷ lệ cát tối ƣu đối với bao địa kỹ thuật đƣợc sử dụng cho bảo vệ
hố xói của cọc đơn ngoài khơi để chống lại sóng bão trong máng sóng lớn
Hannover, Đức. Phù hợp với những gì họ tìm đƣợc, sự ổn định tăng lên với việc
tăng lên của tỷ lệ cát trong bao. Một ứng xử tƣơng tự của bao địa kỹ thuật cũng
đƣợc trình bày bởi Wilms và cộng sự (2011) đƣợc dựa trên một loạt các thí nghiệm
tỷ lệ lớn trên máng sóng. Do đó, không chỉ trọng lƣợng của bao địa kỹ thuật mà tỷ
lệ cát cũng ảnh hƣởng đáng kể đến sự ổn định của sự ổn định thủy lực của một bao
địa kỹ thuật nằm trên đáy biển.
13

Do đó, Oumeraci và Recio (2010) đã khuyến nghị thêm nghiên cứu mang
tính hệ thống để khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ cát trên các cơ chế hƣ hỏng thủy lực
của bao địa kỹ thuật. Hơn thế nữa, tỷ lệ cát ảnh hƣởng một cách cân nhắc sự thể
hiện một cách lâu dài của các kết cấu bao địa kỹ thuật. Từ đó, nghiên cứu tƣơng lai
nên đƣợc trực triếp hƣớng vào việc xác định một tỷ lệ cát tối ƣu bằng việc tính toán
đối với các đặc tính biến dạng của vải địa kỹ thuật và bằng việc cân bằng giữa ƣu
điểm và hạn chế của tỷ lệ cát cao và trung bình. Do đó nó đƣợc cân nhắc một cách
tới hạn ảnh hƣởng trên sự ổn định thủy lực và sự thực hiên một cách lâu dài, các
tiêu chuẩn tƣơng lai và các chỉ dẫn nên xử lý các vấn đề tỷ lệ cát của bao địa kỹ
thuật một cách rõ ràng (Oumeraci và Recio, 2010, Wisniewski và cộng sự 2012)
Mặc dù vậy tỷ lệ cát đƣợc tìm thấy là một hệ số chủ yếu kiểm soát sự ổn định
thủy lực của bao địa kỹ thuật, không có một công thức nào trong số các công thức

ổn định đang tồn tại dành cho thiết kế bao địa kỹ thuật mà đề cập đến tỷ lệ cát. Hơn
thế nữa, các định nghĩa hiện tại đối với tỷ lệ cát là rất mơ hồ và không đáp ứng một
cách thích đáng trong tính toán thực hành. Để vƣợt qua những trở ngại của các định
nghĩa đang tồn tại về tỷ lệ cát, một định nghĩa mới đƣợc phát triển dựa trên thể tích
ban đầu của một bao vải địa đƣợc thổi phồng và khối lƣợng thể tích khô của cát.
Hình dạng của bao địa kỹ thuật ban đầu là phẳng và hai chiều. Nó đƣợc thêm cát và
trở thành một cái gối ba chiều. Hình dạng cuối cùng của bao địa kỹ thuật có một
hình dạng phức tạp thứ mà thực sự khó khăn để lý tƣởng hóa bằng một hình dạng
đơn giản. Do đó, sự tính toán thể tích lớn nhất của một bao địa kỹ thuật đƣợc thêm
cát đầy đủ đang là thách thức.

Hình 2-2. Sự tính toán của thể tích theo lý thuyết ban đầu của bao địa kỹ thuật
14

Phù hợp với Robin (2004), khi các kích thƣớc của một bao chữ nhật
phẳng, thứ mà chịu dãn cũng nhƣ chịu cắt, với các kích thƣớc a, b, các ranh giới
cho thể tích lớn nhất (V
max
) của một cái bao đƣợc đóng đạt đƣợc bằng làm phồng
bao một cách đầy đủ đƣợc đƣa ra xấp xỉ bởi:


= 
3



0.142(1 10




)
Trong đó:
- a = chiều dài của bao địa kỹ thuật [m]
- b = bề rộng của bao địa kỹ thuật [m]
Thể tích thực sự (V
thực sự
) của một bao địa kỹ thuật riêng biệt đƣợc tính toán
dựa trên khối lƣợng của nó và khối lƣợng thể tích của vật liệm thêm. Tỷ lệ cát đƣợc
thêm có thể đƣợc diễn tả nhƣ:
  á ê =

 

ý 
 100
Trong đó:
- 
 
=
  ú   



- 

= khối lƣợng thể tích của vật liệu thêm vào (kg/m
3
)
Dassanayake và Oumeraci (2012) đã thực hiện các thí nghiệm vật lý để thiết

lập tỷ lệ thêm vật liệu tối ƣu đối với sự ổn định thủy lực của bao địa kỹ thuật. Các
thí nghiệm đã đƣợc thiết kế để kiểm tra sự ổn định thủy lực của các bao địa kỹ thuật
với các tỷ lệ thêm vật liệu khác nhau. Qua các thí nghiệm mô hình này họ đã tìm ra
rằng tỷ lệ cát thêm vào tối ƣu là nằm giữa 90%-100%. Điều này dẫn tới chống lại
các nghiên cứu trƣớc đây thứ mà đƣợc khuyến nghị rằng tỷ lệ cát không nên vƣợt
quá 80% nhƣ vậy bao địa kỹ thuật sẽ quá cứng và do đó sẽ không có khả năng điều
chỉnh theo nền cát hoặc các bao địa kỹ thuật xung quanh (PIANC, 2011).
Dassanayake và Oumeraci (2012) giải thích rằng nguyên nhân đằng sau sự ổn định
thủy lực lớn hơn của các bao địa kỹ thuật với tỷ lệ cát lớn hơn (100%) so với tỷ lệ
cát thông thƣờng (80%) là có thể do ƣu điểm của việc tăng trọng lƣợng và khả năng
thấm quan trọng hơn so với nhƣợc điểm và chiều dài và diện tích tiếp xúc giảm
xuống.
15

2.1.3 Ảnh hưởng của độ dốc mái.
Christophe Marc Eric Baret (2013) đã tiến hành thí nghiệm mô hình vật lý
trong máng sóng để khảo sát ảnh hƣởng của độ dốc mái đê đến sự ổn định thủy lực
của kết cấu kè dạng bao địa kỹ thuật. Kết quả thí nghiệm với các mái dốc khác
nhau: m =1.0; m = 1.5; m = 2.0 đã chỉ ra độ dốc của mái là m = 1.0 cho độ ổn định
thủy lực là cao nhất.
2.1.4 Ảnh hưởng của vật liệu vải.
Vật liệu vải địa kỹ thuật thƣờng đƣợc sử dụng để sản xuất bao địa kỹ thuật.
các vật liệu vải địa kỹ thuật có thể đƣợc phân chia thành ba nhóm chính (PIANC,
2011):
- Vải địa kỹ thuật đƣợc dệt: đƣợc sản xuất bởi việc đan vào nhau hai hoặc
nhiều sợi nhỏ, thƣờng xuyên tại các góc phải.
- Các vải địa kỹ thuật không dệt: đƣợc sản xuất bởi các sợi đƣợc định hƣớng
một cách ngẫu nhiên, thứ mà đƣợc liên kết một cách cơ học, nhiệt học hoặc hóa học
hoặc là một cách kết hợp các loại đó.
- Các vải địa kỹ thuật đƣợc đan chặt: đƣợc sản xuất bởi một hoặc các sợi nhỏ.

Hình 2-3. Vải địa kỹ thuật không dệt (Trái) và vải địa kỹ thuật (Phải) (Ảnh:
Geosintex,2012)
Phần lớn vải địa kỹ thuật đƣợc làm từ polypropylene polymers (PP) thứ mà
các đặc tính vật lý đƣợc chỉ ra trong Bảng 2-1bên dƣới. Các vải địa kỹ thuật đƣợc
dệt và đƣợc gắn chặt đƣợc sử dụng khi cƣờng độ kéo cao là đƣợc yêu cầu và các vải
địa kỹ thuật không đƣợc dệt đƣợc sử dụng khi khả năng biến dạng, tính thô và độ
16

thấm đối với hiệu quả tầng lọc đƣợc yêu cầu (PIANC, 2011). Các đặc tính của vải
địa kỹ thuật không đƣợc dệt làm cho nó lý tƣởng đối với việc sử dụng trong ứng
dụng bao địa kỹ thuật.
Bảng 2-1: Các đặc tính vật lý của polypropylene polymers (PP) (PIANC, 2011)
Đặc tính
(PP)
Các đơn vị
Khối lƣợng riêng
900
kg/m
3

Cƣờng độ chịu kéo
400-600
N/mm
2

Tính đàn hồi
2000-5000
N/mm
2

Biến dạng tại thời điểm
phá hoại
10-40
%
Điểm tan chảy
160
o
C

Nhƣ là sự rõ ràng từ Bảng 2-1 bên trên, độ căng (biến dạng) điều mà một vải
địa kỹ thuật có thể chống lại trƣớc khi bị phá hoại là tƣơng đối cao. Đặc tính căng
này ảnh hƣởng đến biến dạng của bao địa kỹ thuật thứ mà quay lại gây ra hạ thấp tỷ
lệ cát.
Cƣờng độ hiệu quả của một vải địa kỹ thuật phụ thuộc vào mức độ kéo lớn,
sự liên kết của các đƣờng nối. Cƣờng độ các đƣờng nối phụ thuộc vào kiểu may vải
địa (PIANC, 2011). Trong trƣờng hợp của bao địa kỹ thuật , thứ mà thƣờng xuyên
đƣợc thêm và bịt kín ngoài công trƣờng, cƣờng độ của điểm khâu có thể khác nhau
từ 30-70% của cƣờng độ của vải địa kỹ thuật. Một tổng quan các kiểu đƣờng nối và
các hiệu quả của nó đƣợc chỉ ra trong Bảng 2-2.
Bảng 2-2: Các cƣờng độ của các kiểu nối khác nhau (đƣợc tra từ PIANC,
2011)
Kiểu đƣờng nối
Mô tả
Cƣờng độ của một đƣờng nối,
đƣợc khâu ở phía mép vải

Đƣờng nối kiểu Prayer
30-50 % cƣờng độ của vải

Đƣờng nối kiểu bƣớm
40-70 cƣờng độ của vải