bài tập đê chắn sóng

Bài 1: xác định nước dâng do gió biết: vt=35m/s , địa hình B, d=40m,
+ chuyển tốc độ gió sang điều kiện mặt nước:
k f = 0, 675 +

4,5
4,5
= 0, 675 +
= 0,804
vt
35

Địa hình B + Vt=35 => Kt=1,22
vw = k f .kt .vt = 0,804.1, 22.35 = 34,331 ( m / s )

+) Đà gió:
Lw = kvis .

v
10−5
= 5.1011
= 145640,97
vw
34, 331

+) Chiều cao nước dâng:
∆hset = k w .

vw2 .Lw
cosα w + ∆hb
g (d + 0,5∆hset )

Có vw=34,331 m/s => nội suy bảng 2.5 ta được:
Kw=3,39.10-6 ;
∆hb = 0
cosα w = cos30=

3
2

vw = 34,331 m / s
L w = 145640,97 (m)

⇔ ∆hset = 3,39.10−6.

34,331.145640,97 3
.
9,81 ( 40 + 0,5∆hset ) 2

Giải phương trình bậc hai tìm được
1

m ( tm )
∆hset =  1,264
−81,264 m ( loai )

α = 30o


⇒ ∆hset = 1, 264

( m)

Bài 2: Xác định tham số sóng khởi điểm. biết : t=21600 s, vw=30m/s , d=35 m, i%=2%
+) Theo thời gian gió thổi:
g .d 9,81.35
=
= 0,382
vw2
302
gt 9,81.21600
=
= 7063, 2
vw
30

Tra đồ thị 2.1 ta có:
g .hd1
vw2

0, 038.30 2
= 0, 038 → h1 =
= 3, 486
9,81

m

gT
2, 45.30
= 2, 45 → T1 =
= 7, 492 s
vw

9,81

Theo đà gió:

−5
v
11 10
L = k vis . = 5.10
= 166666, 67
vw
30

gT 9,81.166666, 67
=
= 1816, 67
vw2
302
gd 9,81.35
=
= 0,382
vw2
302

Tra đồ thị 2.1 ta có

2

( m)

ghd 2
0, 04.302
=
0,
04
→
h
=
= 3, 67 ( m )
2
vw2
9,81
gT
= 2, 6
vw

→ T=

2, 6.30
= 7,95 ( s )
9,81

Chọn giá trị nhỏ hơn

{

hd =3,486 ( m )
T = 7,492 ( s )

Chiều dài sóng khởi điểm

(λ )

:

gT 2 9,81.7, 492
λ=
=
= 87, 64 ( m )
2π
2π
-

Xác định chiều cao sóng h2%, theo đồ thị 2.2
+ Theo độ sâu: k2%=2,1

Mà h2% = k2%. hd=2,1.3,486=7,32 (m)
+ theo đà gió: k2%= 2,2
 h2%= k2%. hd= 2,2.3,486= 7,669 (m)

Chọn giá trị nhỏ hơn h2%=7,32 m
-

Độ cao vượt sóng :

ηc

d
35
=

= 0, 4
λd 87, 64
hi
7,32
=
= 0, 01
2
gT
9,81.7, 492

ηc = 0,565.7, 32 = 4,136 ( m )

=> tra đồ thị 2.3 =>
+) chiều cao sóng leo : theo tiêu chuẩn TC 222-95

3


krun1% = kr .k p .k sp .k run .h1%
Tra đồ thị 2.2

Bài 4: Xác định độ sau sóng đổ lần đầu- lần cuối:
Biết: dcr=8,5m , i0=0,2 ; T=7,8 s; i%=2% ;

λ = 90m

1) Vị trí sóng đổ lần đầu:

gT 2 9,81.7,82
=

= 94,99
2π
2π
d cr
8,5
=
= 0, 089
λd 94,99

λd =

( m)

hsur1%
= 0, 013 ⇒ hsur1% = 0, 013.9,81.7,82 = 7, 76 ( m )
2
gT

Tra đồ thị 2.5

=>

+) chiều cao sóng đổ tại 2%:
Tra bảng 2.11 với i%=2% =>ki=0,96.
 h2%=ki.hi(1%)=0,96.7,76=7,45 (m)
2) xác định độ sâu sóng đổ lần cuối:

{

i = 0,02

dcr =8,5 m

=> ku =0,56 ; n=3 ( Tra bảng 2.8)
kun − 2 = 0,56 ; kun −1 = 3,14
d cr −u = kun −1.d cr = 0,314.8,5 = 2, 669 ( m )


Bài 8; Xác định độ vượt cao của sóng đứng lên tường đứng biết: h= 4m ,
7,34m.
4

λ = 70m

, d=


η = − h.cosω t-

k .h2
cthkd.cos 2ω t
2

Trong đó:
k=

2π 2π π
=
=
→ cthkd = 1, 73
λ

70 35

-

TH1: coswt=1

η max = −4.1 −

-

TH2:

0 < cosω t<1

cosω t=

Có

π .42
.1, 73.12 = −5, 24
35.2

λ
70
=
= −8 < −1
 8π .d

 8π .7,34 
π .h. 

− 3 ÷ π .4 
− 3÷
 λ

 70


d 7,34
=
= 0,1 < 0, 2
λ
70

=>Lấy giá trị coswt=-1
η px

π .42
= −4.(−1) −
.1, 73.(−1) 2 = 2, 76
35.2

-

TH3 :

( m)

cosω t= ( −1)
⇒ ηt = η px = 2, 76 ( m )

Bài 9: Xác định độ vượt cao của sóng và áp lực sóng ở độ sâu z=3m lên tường đứng theo 3
λ = 75m
TH biết :
, h=4,5m ; df=7m; db=9m; bbr=7m;
5


Có :

 d f = 7 =0,78
d 9
 bbbr = 7 =0,093
 λ 75

Tra đồ thị 3.13 => kbr=0,64

⇒ d = d f + kbr ( db − d f ) = 7 + 0, 64 ( 9 − 7 ) = 8, 28 ( m )

η = − h.cosω t-

Có
k=

Với
-

2π 2π
=
; h = 4,5
λ

75

TH1

cosω t=1

ηmax = −4,5.1 −

-

TH2

2π .4,52
 2π

cth 
8, 28 ÷.1 = −5,9 m
75.2
 75


cosω t=-1

ηt = −4,5.(−1) −

-

k .h 2
cthkd.cos 2ω t
2

TH3

2π .4,52
 2π

cth 
8, 28 ÷.( −1) = 3, 087 m
75.2
 75


0 < cosω t<1

 cosω t=  8λπ d  =  8π75.8,28  =−23,5<−1
π .h
−3 ÷ 4,5π 
−3÷

 λ

 75

 d = 8,28 =0,11<0,2
 λ 75

 Lấy

6

cosω t=-1


⇒ ηt = η px = 3, 087 ( m )
vb max

Bài 10: Tải trọng sóng nhiễu xạ tác dụng lên tường đứng và
điểm giữa của công trình , biết: l=25m ;

+) Có

l 25
=
= 0,36
λ 70

k=

Với

λ = 70 m

khi đỉnh sóng trùng với

hdif = 2m

;

; d=7,34; df=6m; db=8m

Tra bảng 3.5 => kl=0,814

2π 2π π
=
=
λ
75 35

z1 = η max =

−hdif
2

−

2
k .hdif

8

•

.cthkd=

−2 π 2 2
π

− . cth  .7,34 ÷ = −1, 08 m
2 35 8
 35



P1=0
•

z2=0
2
 hdif k .h dif

P2 = kl .ρ .g 
−
cth( kd) ÷
 2
÷
8


 2 π 22
π

= 0,814.1.9,81.  −
cth  .7,34 ÷÷ = 7,36
 35

 2 35 8

z 3 = d f = 6m
•
2
 hdif


k .h dif
P3 = kl ρ .g 
−
 2cth(kd) 4sh 2kd ÷
÷




2

÷
2
π
2

÷ = 6,1
= 0,814.1.9,81.
− .
 2ch  π .7,34  35 4.sh  2. π .7,34  ÷

÷

÷÷

 35

 35




-

7

Vận tốc đấy cực đại


vb1max =

2k sl .π .h
π
4π
.λ .sh .db
g
λ

Trong đó

λ
= ....
h

sau đó tra bảng 3.6 ra ksl thay vào công thức trên….

Bài 11: xác định tải trọng sóng lên tường đứng theo công thức GODA biết : hc=2m;
hdesign=5m; d=5m; hs=8m; hw=8m; Bm=6m; L=10m; h=6m; hb=10m;
• Ta có

β = 30o

2

+)



h
 4π . s

L

α1 = 0, 6 + 0,5 


 sinh  4π hs   = 0, 6 + 0,5  4π .8 /10  = 0, 6

÷

L  

 sinh ( 4π .8 /10 ) 
2

2

h − d  hdesign  10 − 5  5 
α = b


÷ =
 ÷ = 0,17
3hb  d 
3.10  5 
'
2

α 2'' =

2d
hdesign

=

2.5
=2
5

+)
α3 = 1 −

⇒ min ( α 2' ; α 2'' ) = α 2 = 0,17



hw − hc 
1
8−2 
1
1 −

 = 1−
1 −
 = 0, 26
hs  cos h ( 2π hs / L ) 
8  cos h ( 2π .8 / 10 ) 

+)
η * = 0, 75. ( 1 + cosβ ) .λ1.hdesign = 0, 75. ( 1 + cos30 ) .1.5 ≈ 7 m
P1 = 0,5. ( 1 + cosβ ) . ( λ1.α1 + λ2. .α 2 .cos 2β ) ρ .g .hdesign

= 0,5 ( 1 + cos30 ) . ( 1.0, 6 + 1.0,17cos 2 30 ) .1, 025.9,81.5 = 34,125 ( T )

η * = 7 m > hc = 2m

Vì
8

 h 
 2
⇒ P2 = 1 − c* ÷.P1 = 1 − ÷34,125 = 24,375 ( T )
 7
 η 


P3 = α 3 P1 = 0, 26.34,125 = 8,873 ( T )
pu = 0,5 ( 1 + cosβ ) α1.λ3α 3 ρ .g.H design

3
= 0,5 1 +
÷0, 6.1.0, 26.1, 025.9,81.5 = 7,32 ( T )

2 ÷



Bài 13 : Xác định khối lượng phủ Tetrapod ( sóng không vỗ, sóng không đô) biết:
ρ s = 2, 4 T / m3

ρ w = 1, 026 T / m3

m=2; hs=4m;
;
; số lớp phủ bằng 2, xếp tự do
1, Số lượng khối phủ tetrapod theo công thức hudson:
hs3 .ρ s
43.2, 4
3
W=

3

ρ

kd  s − 1÷ .m
 ρ


=

3

 2, 4

8. 
− 1÷ .2
 1, 026 

= 3,99 ( T / m

)

Trong đó : kd=8 ( tra bảng 4.10)
2, chiều dày lớp phủ

k∆ = 1, 04 ( trabang 4.10 ) ; W = 3, 99 ; Wα = ρ s = 2, 4 t / m3

Có : n=2;
Áp dụng công thức 4.32
1

1

 W 3
 3,99  3
r = n.k∆ 
÷ = 2.1, 04 
÷ = 2, 464m
 2, 4 
 Wα 

3)đường kính lớp lót- chiều dày lớp lót:

ρ s .H 3
2, 4.43
M 50 =

3

ρ

k D .  s − 1÷ cot α
ρ


=

3

 2, 4

2, 4. 
− 1÷ .2
 1, 026 

= 13,32

CT 4-8

M 50 = ρ s .D

3
n 50

→ Dn3 50 =

Mà

M 50 13,32
=
= 5,55 ( m )
ρs
2, 4

⇒ Dn 50 = 1, 77 ( m )

Bài 14: xác định khối lượng khối phủ Tetrapod cho đê mái nghiêng, sóng vỗ đầu đê;
ρ s = 2, 4 T / m3 ; ρ = 1, 026 (T / m3 )

m=3m ; hs=5;
tự do.
1) Khối lượng phủ:
9

số lớp phủ mái nghiêng bằng 2, xếp


Có : m=3; sóng vỗ đầu đê, n=2, phủ tetrapod => kd=3,5 ( Tra bảng 4.10)
W=

hs3 .ρ s
3

ρ

k d  s − 1÷ .m
 ρ


=

53.2, 4
3

 2, 4

3,5. 
− 1÷ .3
 1, 026 

= 11,896 ( T / m3 )

2) Chiều dày lớp phủ:

n=2

W = 11,896

k∆ = 1, 04

Wα = 2, 4 T / m 3

Có :

Áp dụng công thức:
1

1

 W 3
 11,986  3
r = n.k∆ 
÷ = 2.1, 04 
÷ = 3,546 m
 2, 4 
 Wα 
3) Đường kính ( kD tra bảng 4.5)

M 50 =

ρ s .H 3
3

ρ

k D .  s − 1÷ cot α
ρ


=

2, 4.53
3

 2, 4

3. 
− 1÷ .3
 1, 026 

= 13,879 ( m )

M 50 = ρ s .Dn3 50

Mà
⇒ Dn3 50 =

M 50 13,879
=
= 5, 78 ( m ) ⇒ Dn 50 = 3 5, 78 = 1, 79 ( m )
ρs
2, 4

Bài 16: Xác định đường kính khối phủ chân khay đê mái nghiêng biết: hb=5m; hs=7m;
ρ = 1, 026 T / m3

H=4m;

Có

ρ s = 2, 4 T / m3

hb 5
= = 0, 71

hs 7

Tra đồ thị 4.39 có

10

N s3 = 42 ⇒ N s = 3 42 = 3, 476


Ns =

Mà

H
H
H
4
=
⇒ Dn 50 =
=
= 0,86
∆.Dn 50  ρ s 
 ρs 
 2, 4

 ρ − 1÷.Dn 50
 ρ − 1 ÷.N s  1, 026 − 1÷.3, 476








(m)

Bài 17 : Xác định tải trọng sóng tác dụng lên đê hỗn hợp tại vị trí ngoài vùng sóng đổ, biết:
hc=2m, d=5m, Hdesign =4m ; hs= 8m; hw=8m; Bm=6m; L=10m; h=6m;
Áp dụng công thức 3.49:
H design
hs

Có

=

H
4
= 0,5 ⇔ 0,3 < design < 0, 6
8
hs

→ λ1 = λ3 = 1, 2 − 0, 67(

H design
hs

) = 1, 2 − 0, 67.0,5 = 0,865

λ2 = 0

η * = 0, 75 ( 1 + cos β ) λ1.H design
= 0, 75 ( 1 + cos 20 ) 0,865.4 = 5, 034
P1 = 0,5. ( 1 + cosβ ) . ( λ1.α1 + λ2. .α 2 .cos 2β ) ρ .g.hdesign
2

Trong đó:

2





h
8
 4π . s

 4π .

10
L
 = 0, 6 + 0,5 
 = 0, 6
α1 = 0, 6 + 0,5 
 sinh  4π hs  
 sinh  4π 8  

÷




L÷
 10  

 
2

2

h − d  hdesign  11 − 5  4 
α = b

÷ =
 ÷ = 0,116
3hb  d 
3.11  5 
2d
2.5
α 2'' =
=
= 2,5
hdesign
4
'
2

Thay giá trị trên vào công thức ta có :
11

⇒ min ( α 2' ; α 2'' ) = α 2 = 0,116

β = 20o

hb=11m.


P1 = 0,5. ( 1 + cosβ ) . ( λ1.α1 + λ2. .α 2 .cos 2β ) ρ .g .hdesign

= 0,5 ( 1 + cos20 ) . ( 0,865.0,6 + 0.0,116cos 2 20 ) .1, 026.9,81.4 = 20, 265 ( T )

Vì

 h 
2 

η * > hc ⇒ p2 = 1 − c* ÷ p1 = 1 −
÷20, 265 = 12, 21
 5, 034 
 η 

P3 = α 3 P1

Trong đó :
α3 = 1 −



hw − hc 
1

8−2 
1
1 −
 = 1−
1 −
 = 0, 26
hs  cosh ( 2π .hs / l ) 
8  cosh ( 2π .8 /10 ) 

Thay vào ta có p3=0,26.20,265=5,267 (T)
pu = 0,5 ( 1 + cosβ ) α1.λ3α 3 ρ .g .H design
= 0,5 ( 1 + cos20 ) 0, 6.0,865.0, 26.1, 026.9,81.4 = 5, 268 ( T )

Bài18 : xác định khối lượng chiều dày khối phủ biết:hs=4m; m=2,5;
a) Chiều dày:

ρ s = 2, 4

D = k w kt kl hs / ∆

Trong đó : kw=1,14
kt =

∆=

kh
0, 78
=
= 0, 67
k m + kl 0,984 + 0, 27

ρ s − ρ 2, 4 − 1, 026
=
= 1,34
ρ
1, 02

⇒D=

12

các giá trị kh, km, kl tra bảng 6.5, 6.6, 6.7

1,14.0, 67.0, 27.4
= 0, 6156 (m)
1,34

ρ = 1, 026


b) Trọng lượng khối phủ

G=

ku .ρ s .h 3s 0, 007.2, 4.43
=
= 0,179
∆ 3 cot α
1,343.2,5

Bài 19: xác định tải trọng lên kè ốp bờ biết:

λ = 70m

; h=4m;

ϕ = 30o ρ = 1, 026

Pd = ks k f Prel ρ gh

Áp dụng công thức
k s = 0,85 + 4,8

Trong đó:

h
h
4
4 


+ ctg  0, 028 − 1,15. ÷ = 0,85 + 4,8. + 3  0, 028 − 1,15 ÷ = 1, 06
λ
λ
70
70 



kf xác định theo bảng 6.9 , nội suy ta được kf=1,225

krel=1,7 tra bảng 6.10
Pd = 1, 06.1, 225.1, 7.9,81.1, 026.4 = 88,87 ( T )

thay vào công thức trên ta được
cao độ z2 được xác định theo công thức
z2 = A +

)

(

1
1 − 2ctg 2ϕ + 1 ( A + B )
2
ctg ϕ

Trong đó :
λ  1 + ctg 2ϕ
70  1 + 3


A = h  0, 47 + 0, 023 ÷
= 4  0, 47 + 0, 023 ÷
4, 653 ( m )
2
h  ctg ϕ
4 3



(

)

h
4 


B = h  0,95 − (0,84ctgϕ − 0, 25) ÷ = 4  0,95 − 0,84. 3 − 0, 25
÷ = 3,525 ( m )
λ
70 



Thay các giá trị trên vào công thức ta có:
z 2 = 4, 653 +

13

(

)

1
1 − 23 + 1 ( 4, 653 + 3,525 ) = 0,167
3

( m)

Bài 20. Xác định giá trị phản áp lực của tấm gia cố . Biết
ϕ = 30

o

ρ = 1, 026

, bf=3m; x1=1m: x2=4m.

ADCT (6-16) ; Pc=ks.kf.pc,rel.ρ.g.h
k s = 0,85 + 4,8.

Trong đó : +
= 0,85 + 4,8.

(kpa)

h
h
+ ctgϕ (0, 028 − 1,15. )
λ
λ

4
4 

+ 3  0, 028 − 1,15. ÷
70
70 



=4,653

+ kf= 1,2259(nội suy bảng 6.9)
+ pc,rel : tra đồ thị 6-19
bf

λ

=

3
= ...... < 0,1
70
bf

Giao của

λ

x
λ

và

Với x1=1m =>

Với x2=4m=>

x1
λ
x2
λ

lấy = 0,1

là giá trị Pc,rel

=0,01 => Pc,rel 1 = 0,221(T)

=0,06 => Pc,rel 2= 0,24(T)

 Pc1=4,653.1,225.0,221.1,026.9,81.4=…….
 Pc2=4,653.1,225.0,24.1,026.9,82.4=…….

14

λ = 70m

; h=4m;