(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của dòng ven bờ tới ổn định của vật liệu đá hộc trong bảo vệ chân kè, ứng dụng cho công trình đê Cát Hải Hải Phòng

LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu ảnh hưởng của dòng ven bờ tới ổn định của
vật liệu đá hộc trong bảo vệ chân kè, ứng dụng cho cơng trình đê Cát Hải-Hải
Phịng" được hồn thành nhờ sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Lê Xuân Roanh.
Tác giả xin chân thành cảm ơn trường Đại học Thủy lợi trong suốt thời gian nghiên
cứu vừa qua, đã trang bị thêm những kiến thức cần thiết về các vấn đề kỹ thuật. Cùng
sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cơ trong trường đã giúp tác giả hồn thiện mình
hơn về trình độ chun mơn. Đặc biệt, tác giả xin chân thành cảm ơn tới thầy giáo
PGS.TS.Lê Xuân Roanh đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tác giả tận tình trong suốt q
trình nghiên cứu và hồn thành luận văn. Đồng thời, tác giả cũng xin chân thành cảm
ơn các thầy cơ giáo trong Khoa Cơng trình đã cung cấp những kiến thức về chuyên
ngành, giúp tác giả có đủ cơ sở lý luận và thực tiễn để hoàn thành luận văn này.
Cảm ơn sự động viên giúp đỡ, chia sẻ, cổ vũ tinh thần của người thân, gia đình và bạn
bè để tác giả có thể hồn thành luận văn.
Do trình độ, kinh nghiệm cũng như thời gian nghiên cứu cịn hạn chế nên luận văn
khơng thể tránh được những thiếu sót nên tác giả rất mong nhận được ý kiến chia sẻ,
đóng góp của các thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp để luận văn đáp ứng được những mục
tiêu đề ra.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, tháng 05 năm 2016
Tác giả luận văn

Bùi Đức Trung

i


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan, đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân, được xuất phát từ yêu
cầu phát sinh trong thực tế để hình thành hướng nghiên cứu. Các số liệu có nguồn gốc
rõ ràng tuân thủ đúng nguyên tắc và các kết quả trình bày trong luận văn được thu

thập trong quá trình nghiên cứu là trung thực, chưa từng được ai công bố trước đây.
Hà Nội, Tháng 05 năm
2016 Tác giả Luận văn

Bùi Đức Trung


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN......................................................................................................... ii
MỤC LỤC.................................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................................. v
DANH MỤC BẢNG BIỂU........................................................................................ viii
PHẦN MỞ ĐẦU............................................................................................................ 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU........................................... 3
1.1. Thực trạng hư hỏng cơng trình đê biển khu vực Cát Hải.................................... 3
1.2. Giới thiệu các loại kêt cấu bảo vệ chân kè đã áp dụng ở Việt Nam....................4
1.2.1. Chân kè bằng lăng thể đá hộc....................................................................... 4
1.2.2. Chân kè bằng các loại ống buy..................................................................... 4
1.2.3. Chân kè bằng cọc, cừ................................................................................... 5
1.2.4. Chân kè nhơ cao........................................................................................... 6
1.3. Phân tích chung về kết cấu gia cố chân kè.......................................................... 6
1.3.1. Những vấn đề về thiết kế.............................................................................. 6
1.3.2. Những vấn đề về thi công............................................................................. 6
1.4. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về bảo vệ chân kè..................................... 7
1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước................................................................. 7
1.4.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước............................................... 13
1.5. Kết luận chương................................................................................................ 18
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU DÒNG CHẢY VEN BỜ
VÀ ỔN ĐỊNH VẬT LIỆU ĐÁ HỘC BẢO VỆ CHÂN KÈ...............19

2.1. Lý thuyết nghiên cứu về dòng chảy.................................................................. 19
2.1.1. Khái niệm về dòng ven bờ.......................................................................... 19
2.1.2. Dịng chảy hình thành do sóng ở vùng gần bờ........................................... 19
2.1.3. Dịng tiêu và dịng tuần hồn...................................................................... 21
2.1.4. Dịng chảy dọc bờhình thành do sóng tác dụng theo hướng xiên góc với
đường bờ.................................................................................................... 23
2.2. Lý thuyết nghiên cứu ổn định chân kè.............................................................. 30
2.2.1. Khái niệm về xói chân kè........................................................................... 30


2.2.2. Phân loại............................................................................................ 30
2.2.3. Xác đinh phạm vi hố xói chân kè....................................................... 31
2.2.4. Kích thước và sự ổn định của đá bảo vệ............................................ 35
2.3. Kết luận chương....................................................................................... 44
CHƯƠNG III. NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN XÓI LỞ BỜ BIỂN CÁT HẢI................45
3.1. Giới thiệu khu vực nghiên cứu.......................................................................... 45
3.1.1. Đặc điểm tự nhiên của biển Cát Hải........................................................... 45
3.1.2. Đặc điểm khí tượng.................................................................................... 46
3.1.3. Đặc điểm thủy hải văn................................................................................ 52
3.2. Nghiên cứu chế độ dòng chảy tại khu vực đê biển Cát Hải qua mơ hình tốn
Delft 3D................................................................................................................... 64
3.2.1. Thiết lập mơ hình tốn................................................................................ 64
3.2.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình.............................................................. 67
3.2.3. Tính tốn các kịch bản sóng, dịng chảy tổng hợp trong điều kiện mùa và
cực trị.......................................................................................................... 73
3.3. Kết luận chương................................................................................................ 97
CHƯƠNG IV. ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH TRONG ĐIỀU KIỆN DỊNG CHẢY
XĨI CHÂN CHO ĐÊ CÁT HẢI HẢI PHÒNG..................................98
4.1. Đặc điểm địa chất cơng trình đê Cát Hải.......................................................... 98
4.2. Quan hệ vật liệu và vận tốc dịng...................................................................... 99

4.2.1. Cơng thức ổn định của Izbash.................................................................... 99
4.2.2. Công thức của Gerding (1995)................................................................. 100
4.2.3. Công thức của Vandemeer........................................................................ 101
4.2.4. Ứng dụng xây dựng quan hệ vật liệu và vận tốc dịng.............................. 102
4.3. Tính tốn ổn định kiểm tra kết cấu trong điều kiện xói chân..........................108
4.3.1. Ổn định trong điều kiện xói chân............................................................. 108
4.3.2. Ổn định đá lăn.......................................................................................... 109
4.4. Kết luận chương.............................................................................................. 110
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................... 111
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 112


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Kết cấu chân kè bằng ống buy......................................................................5
Hình 1.2. Hình ảnh chân kè bằng cọc BTCT................................................................5
Hình 1.3. .Chân kè dạng tường nhơ..............................................................................6
Hình 1.4. Lực tác dụng của dịng chảy lên hạt.............................................................9
Hình 1.5. Độ nhám tương đối của hạt........................................................................10
Hình 1.6. Phân bố tải trọng và cường độ - Ngoại suy chuyển động...........................11
Hình 1.7. Ngưỡng chuyển động.................................................................................12
Hình 1.8. Cấu tạo chân khay kè biển..........................................................................17
Hình 2.1. Trường dịng chảy quan trắc ở gần bờ, phụ thuộc phần lớn vào góc sóng vỡ
(αb).............................................................................................................................. 20
Hình 2.2. Hệ thống dịng chảy tuần hồn...................................................................21
Hình 2.3. Mơ hình biểu diễn dịng do sóng tác động vào bờ......................................22
Hình 2.4. Phân bố lưu tốc dọc bờ...............................................................................30
Hình 2.5. Sơ đồ tính kích thước hố xói theo phương pháp McDougal.......................32
Hình 2.6. Biểu đồ tính kích thước hố xói theo Xie.....................................................33
Hình 2.7. Biểu đồ tính kích thước hố xói theo Sumer & Fredsoe...............................34
Hình 2.8. Mơ hình và thơng số tính tốn xói mái nghiêng.........................................36

Hình 2.9. Biểu đồ mối quan hệ giữa độ ổn định và độ sâu tương đối của chân kè.....37
Hình 2.10. Biểu đồ mối quan hệ giữa Hs/∆.dn50 và ht/dn50................................................37
Hình 2.11. Biểu đồ tra giá trị Ns thiết kế chân kè cho loại tường đứng..........................38
Hình 2.12. Mặt cắt thí nghiệm trong mơ hình máng sóng (tác giả stephan baart& nnk).....39
Hình 2.13. Quan hệ giữa chiều sâu tương đối ht/h và chỉ số ổn định Ns (có xét đến số
khối dịch chuyển Nod) với các độ dốc bãi khác nhau..................................................40
Hình 2.14. Quan hệ giữa số khối dịch chuyển Nod và hệ số ổn định có xét đến chỉ số
Iribaren (khi ht/hm< 0.4).............................................................................................41
Hình 2.15. Quan hệ giữa phần trăm mất ổn định N% với hệ số ổn định có xét đến chỉ
số Iribaren (khi ht/hm> 0.4).........................................................................................41
Hình 2.16. Đường cong quan hệ phần trăm mất ổn đinh N% và hệ số ổn định có xét
đến chỉ số Iribaren.......................................................................................................42
Hình 2.17. Quan hệ giữa hệ số ổn định và chiều cao sóng Hs với các kích thước đá
khác nhau..................................................................................................................... 43
Hình 2.18. Quan hệ giữa chiều cao sóng và kích thước viên đá với các hệ số ổn định
khác nhau..................................................................................................................... 43


Hình 2.19. Quan hệ ổn định và ht/hm..........................................................................44
Hình 3.1. Hoa gió thống kê trong giai đoạn 2000-2011 tại Hịn Dấu.........................48
Hình 3.2. Hoa gió tháng 1 (mùa khơ) tại Hịn dấu 1976-1995...................................49
Hình 3.3. Hoa gió trung bình mùa khơ 2000-2011 tại Hịn Dấu.................................49
Hình 3.4. Hoa gió tháng 7 (mùa mưa) 1976-1995 tại Hịn dấu..................................50
Hình 3.5. Hoa gió trung bình mùa mưa 2000-2011 tại Hịn Dấu................................50
Hình 3.6. Hoa gió trung bình năm 1976-1995 tại Bạch Long Vĩ...............................51
Hình 3.7. Mực nước tính theo hải đồ khu vực Hải phịng 2004-2007........................55
Hình 3.8. Xu thế mực nước tính theo hải đồ trong năm 2004-2007...........................55
Hình 3.9. Sơ họa miền tính tốn.................................................................................64
Hình 3.10. Lưới tính tốn............................................................................................65
Hình 3.11. Địa hình miền tính của mơ hình.................................................................66

Hình 3.12. Các biên tính của mơ hình.........................................................................67
Hình 3.13. Vị trí trạm kiểm tra....................................................................................69
Hình 3.14. Kết quả hiệu chỉnh mực nước trong tháng 3/2009 tại Bến Gót.......................70
Hình 3.15. Kết quả hiệu chỉnh mực nước trong tháng 3/2009 tại KT1..............................70
Hình 3.16. Kết quả kiểm đinh mực nước trong tháng 8/2009 tại Bến Gót........................71
Hình 3.17. Kết quả kiểm định mực nước trong tháng 8/2009 tại KT1..............................72
Hình 3.18. Địa hình miền tính tốn.............................................................................74
Hình 3.19. Vị trí điểm trích rút sóng và tốc độ dịng chảy...........................................74
Hình 3.20. Tốc độ dòng chảy tại khu vực Cát Hải vào mùa Đơng....................................75
Hình 3.21. Thống kê kết quả tính sóng tại Lạch Huyện (điểm LH)...................................76
Hình 3.22. Trường sóng mùa khơ khi triều lên (Miền tính lớn).........................................81
Hình 3.23. Trường sóng mùa khơ khi triều lên (Miền tính nhỏ)........................................81
Hình 3.24. . Trường dịng chảy mùa khơ khi triều lên.................................................82
Hình 3.25. Trường dịng chảy mùa khơ khi triều xuống..............................................82
Hình 3.26. Chiều cao sóng tại 5 điểm gần bờ..............................................................83
Hình 3.27. Trường sóng mùa mưa khi triều lên (Miền tính lớn)........................................89
Hình 3.28. Trường sóng mùa mưa khi triều lên (Miền tính nhỏ).......................................89
Hình 3.29. Trường dịng chảy mùa mưa khi triều lên..................................................90
Hình 3.30. Trường dịng chảy mùa mưa khi triều xuống.............................................90
Hình 3.31. Trường sóng với tần suất 1% (a- Miền lớn, b- Miền nhỏ)...............................91
Hình 3.32. Trường dịng chảy và tốc độ dòng tại khu vực Cát Hải (a- Trường dòng
chảy, b- tốc độ)............................................................................................................92


Hình 3.33. Trường sóng với tần suất 2% (a- Miền lớn, b- Miền nhỏ).............................93
Hình 3.34. Trường sóng với tần suất 5% (a-Miền lớn, b-Miền nhỏ)...............................95
Hình 3.35. Trường dịng chảy và tốc độ dòng tại khu vực Cát Hải (a- Trường dịng
chảy, b- tốc độ)............................................................................................................96
Hình 4.1. Quan hệ giữa vận tốc dịng theo tiêu chuẩn TCN14-2002 và mơ hình hóa.....
Hình 4.2. Quan hệ trọng lượng nhỏ nhất của vật liệu và vận tốc dịng.....................104

Hình 4.3. Quan hệ đường kính vật liệu theo giả thiết hình dạng lập phương và vận tốc
dịng........................................................................................................................... 105
Hình 4.4. Quan hệ đường kinh Dn50 theo Vandermeer và vận tốc dịng..................105
Hình 4.5. Quan hệ đường kinh D theo Izbash và vận tốc dịng................................106
Hình 4.6. So sánh quan hệ V- D đối với các phương pháp khác nhau......................106
Hình 4.7. Quan hệ Hs- D..........................................................................................107
Hình 4.8. Ổn định trượt mái cơng trình khi xói chân (K=1.1)..................................109
Hình 4.9. Sơ họa q trình đá lăn.............................................................................109


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Thơng số kịch bản thí nghiệm...................................................................40
Bảng 3.1. Tốc độ gió TB(m/s) tại một số trạm thuộc khu vực Hải Phòng.................47
Bảng 3.2. Một số đặc trưng chế độ gió ven biển.......................................................47
Bảng 3.3. Tốc độ gió cực đại có thể xẩy ra 1 lần trong T năm tại khu vực Hải Phòng52
Bảng 3.4. Lưu lượng chảy trung bình của các sơng Hải Phịng, 2009.......................53
Bảng 3.5. Mực nước triều đặc trưng tại Hòn Dáu (cm).............................................56
Bảng 3.6. Mực nước thực đo trạm Hòn Dấu từ năm 1988-2007...............................57
Bảng 3.7. Mực nước thực đo trạm Cửa Ông từ năm 1986-2007...............................58
Bảng 3.8. Tần suất bão hoạt động phân bố các tháng trong năm...............................60
Bảng 3.9. Tần suất hoạt động của bão phân bố theo vĩ độ.........................................60
Bảng 3.10. Thống kê tần suất nước dâng (%) vùng bờ biển bắc vĩ tuyến 16...............61
Bảng 3.11. Thông số biên tính tốn trong mơ hình......................................................66
Bảng 3.12. Kết quả đánh giá sai số hiệu chỉnh mơ hình..............................................71
Bảng 3.13. Kết quả đánh giá sai số kiểm định mơ hình...............................................72
Bảng 3.14. Bộ tham số mơ hình..................................................................................73
Bảng 3.15. Trường hợp tính tốn.................................................................................73
Bảng 3.16. Thống kê kết quả tính sóng tại Hịn Dấu (điểm HD).................................77
Bảng 3.17. Thống kê kết quả tính sóng tại Đình Vũ (điểm ĐV).................................78
Bảng 3.18. Thống kê kết quả tính sóng tại Cát Hải (điểm CH)...................................79

Bảng 3.19. Thống kê kết quả tính sóng tại Bạch Đằng (điểm BĐ)..............................80
Bảng 3.20. Thống kê kết quả tính sóng tại Lạch Huyện (điểm LH)............................84
Bảng 3.21. Thống kê kết quả tính sóng tại Hịn Dấu (điểm HD).................................85
Bảng 3.22. Thống kê kết quả tính sóng tại Đình Vũ (điểm ĐV).................................86
Bảng 3.23. Thống kê kết quả tính sóng tại Cát Hải (điểm CH)...................................87
Bảng 3.24. Thống kê kết quả tính sóng tại Bạch Đằng (điểm BĐ)..............................88
Bảng 3.25. Trường dòng chảy và tốc độ dòng tại khu vực Cát Hải (a- Trường dòng
chảy, b- tốc độ)............................................................................................................94
Bảng 3.26. Kết quả tính tốn mơ hình thủy lực...........................................................97
Bảng 4.1. Giới hạn biên tham số áp dụng................................................................101
Bảng 4.2. Tính tốn xây dựng quan hệ vận tốc dòng và vật liệu.............................102


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài
Hệ thống đê biển Hải Phịng được hình thành từ lâu, trải qua các quá trình tu
bổ hàng năm tạo thành một hệ thống đê có quy mơ như hiện nay. Do vậy q trình hình
thành kết cấu thân đê khơng đồng nhất, vào nhiều thời điểm khác nhau. Có đoạn đê đã
được xây dựng từ lâu, có đoạn mới được xây dựng do nhu cầu mở rộng diện tích bảo
vệ. Tất cả các tuyến đê biển hiện tại đều được xây dựng trên nền trầm tích trẻ mềm yếu
và bằng nhiều loại vật liệu khác nhau. Mặt khác, đê biển Hải Phòng trực tiếp chịu tác
động của mưa, bão, thủy triều, sóng và nước dâng nên tình hình sạt lở cũng diễn ra rất
phức tạp, nhiều nơi đã và đang xuống cấp nghiêm trọng do chưa được đầu tư đồng bộ
như: kè mái bảo vệ đê phía biển thuộc tuyến đê biển I, II, III, đê biển Cát Hải.
Đê biển Cát Hải là một trong 6 tuyến đê biển và đê sơng của thành phố Hải
Phịng. Về tình hình xói lở, hiện tượng xói lở bờ bãi ngồi đê biển Cát Hải diễn ra
thường xuyên, liên tục do tác động của các yếu tố thủy động lực như sóng, dịng chảy
làm cho cao độ bãi bị hạ thấp, gia tăng mức độ tác động của sóng, dịng chảy lên cơng
trình đê điều, làm suy giảm khả năng ổn định cơng trình. Ngồi ra trên hầu hết các tuyến
đê biển đều có hiện tượng bồi, xói cục bộ theo mùa do quá trình vận chuyển bùn cát ven

bờ gây ảnh hưởng bất lợi đối với an toàn đê điều và cống lấy nước phục vụ nông
nghiệp, thủy sản. Đặc biệt trong thời gian gần đây đê biển Cát Hải có hiện tượng xói
chân kè, do đá hộc thi cơng trong bảo vệ chân kè bị dịng chảy và sóng tác động
mạnh làm vận chuyển lệch khỏi vị trí ban đầu, gây nguy hiểm tới ổn định chân đê. Vì
vậy, các biện pháp làm ổn định chân kè cơng trình đê bằng các giải pháp cơng trình và
phi cơng trình rất cần được quan tâm thực hiện.
2. Mục tiêu của luận văn
 Nghiên cứu các ảnh hưởng của dịng ven bờ tới xói lở bờ biển và các tác
động lên kè, đê biển.
 Xây dựng các phương án sử dụng đá hộc nhằm bảo vệ chân kè của đê biển
Cát Hải, Hải Phòng trên cơ sở các kết quả nghiên cứu về chế độ thủy động
lực từ mơ hình tốn và ngun nhân xói lở kè biển Cát Hải.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

9


•Thu thập tài liệu số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, chế độ khí
tượng và thủy hải văn khu vực biển Cát Hải - Hải Phịng;
•Phân tích các quy luật diễn biến và ngun nhân xói lở chân kè;
•Sử dụng mơ hình tốn để xác định được vận tốc dòng chảy ven bờ làm cơ sở
cho việc lựa chọn vật liệu đá hộc hợp lý;
•Xây dựng và tính tốn vận tốc, kích thước đá hộc cần thiết để sử dụng làm
vật liệu bảo vệ chân kè.
4. Phạm vi nghiên cứu
Khu vực bãi biển Cát Hải, Hải Phòng.
5. Nội dung của luận văn
Phần mở đầu
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết nghiên cứu dòng chảy ven bờ và ổn định vật lệu đá hộc bảo

vệ chân kè.
Chương 3: Nghiên cứu diễn biến xói lở bờ biển Cát Hải.
Chương 4: Đánh giá ổn định trong điều kiện dịng chảy xối chân cho đê Cát Hải – Hải
Phòng.
Kết luận và kiến
nghị Tài liệu tham
khảo Phụ lục


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Thực trạng hư hỏng cơng trình đê biển khu vực Cát Hải
Tồn đảo Cát Hải có 20,6 km đê bao quanh, trong đó có tuyến đê xung yếu từ Bến Gót
đến Hồng Châu nằm ở phía Nam đảo chịu tác động trực tiếp của sóng, gió nơi có
dịng chảy ven bờ mạnh nhất và dải bờ đang bị xâm thực.
Hình thức kết cấu cơng trình đê đắp bằng đất, riêng đoạn đê Bến Gót - Gia Lộc có kết
cấu hồn tồn bằng đá hộc. Mái đê phía biển có kè lát mái bảo vệ ở những đoạn xung
yếu thường xuyên chịu tác động của sóng triều. Ngồi ra, cịn có hệ thống 11 mỏ hàn
được xây dựng từ những năm 90 của thế kỷ trước. Hiện trạng cụ thể từng đoạn như sau:
- Đoạn Bến Gót- Gia Lộc: Dài 3.100 m, cao trình đỉnh ở +4m ÷ +4.5m, bề rộng mặt đê 2
m, hệ số mái dốc phía sơng m= 2,5 ~ 3, phía đồng m= 1.
Thân đê bằng đá hộc kích thước đá nhỏ, thường xun bị sóng đánh tung. Với triều
cường và gió cấp 5, cấp 6,sóng biển đã có thể tràn qua mặt đê và hất đá ra phía sau. Bãi
biển gần chân đê bị xói lở mạnh càng làm cho kè kém ổn định. Trong cơn bão 2005,
mặt cắt ngang đê gần như khơng cịn định hình, mặt đê nhỏ, đá sắp xếp tựnhiên ngổn
ngang, gần như là bãi đá. Năm 2008, có dự án cải tạo, nâng cấp cho đoạn đê này,
nhưng việc nâng cấp tuyến đê biển hiện tại chỉ mang tính tạm thời trong thời gian chờ
dự án cảng Lạch Huyện đi vào khai thác. Kết cấu cơng trình bằng hình thức kè đá lát
khan trong khung ô BTCT. Trong các tháng 5, 6 và đầu tháng 7 năm 2011, Cát Hải có
4 đợt triều cường, và chịu ảnh hưởng của các cơn bão số 2 (cơn bão HAIMA), số 3
(bão Nock-ten), với sức gió đo được tại Hịn Dấu là cấp 7, cấp 8, giật cấp 9 vào lúc

triều cường đã làm mái kè bị xô sạt nặng.
- Đoạn Gia lộc – Văn Chấn - Hoàng Châu: Tổng chiều dài khoảng 1.500m, cao trình
+4,2m – +4,8m; bề rộng mặt đê Gia Lộc -Văn Chấn là 2,5 m; đoạn Văn Chấn- Hoàng
Châu 5 m; hệ số mái sông/mái đồng là 3,5/ (1,5- 2,5);
Sau khi bị tàn phá trong bão 2005 đến nay đoạn đê này đã được nâng cấp có thể coi là
hồn thiện.


1.2. Giới thiệu các loại kêt cấu bảo vệ chân kè đã áp dụng ở Việt Nam
Chống xói chân kè biển thường gọi là chân khay. Đây là 1 bộ phận cực kỳ quan trọng
trong cơng trình kè biển, nhiều trường hợp nó có ý nghĩa thành bại của cả cơng trình.
Chống xói chân kè có nhiều loại được giới thiệu trong 14TCN130-2002: Lăng thể nhơ,
lăng thể thấp, móng sâu, móng rộng và vừa sâu và vừa rộng. Nhưng trong thực tế,
trước đây chỉ đơn giản là 1 lăng thể đá hộc, sau đó phổ biến sử dụng ống buy.
1.2.1. Chân kè bằng lăng thể đá hộc
Đây là loại chân kè phổ biến sử dụng trong thời kỳ trước 1975. Lăng thể đá hộc hình
thang ngược thường sâu khơng q 0,6m, rộng không quá 2,0m. Đá gia cố cũng chỉ
loại d= (0,3÷0,35)m, nên rất dễ bị hư hỏng, dẫn đến sạt sụt mái kè. Hiện nay chỉ còn
thấy sử dụng ở một số kè bảo vệ mái đê vùng khuất sóng như một số cơng trình ở
Quảng Ninh, đê phá ở Thừa Thiên Huế.
1.2.2. Chân kè bằng các loại ống buy
Ống buy gia cố chân kè thường là ống buy BT (có cốt thép hoặc khơng cốt thép) hình
trụ trịn, lục lăng hay hình hộp, một hàng hoặc 2 hàng. Đường kính ống buy thường
khoảng 1,0m÷1,2m, vách dày 0,15m, cao 1,0 ÷ 2,0m. Trong ống buy chứa đá hộc,
thường thiết kế có nắp đậy. Phía ngồi ống buy thường là lăng thể đá hộc hoặc thảm rọ
đá, sâu 1-2 m, rộng 1-2 m.

Chân kè Cẩm Nhượng, Hà Tĩnh Chân kè Cát Hải

Chân kè ống buy hình hộp, kè Cửa Lị. Chân kè ống buy hình lục lăng
Hình 1.1. Kết cấu chân kè bằng ống buy
1.2.3. Chân kè bằng cọc, cừ.
Tại đoạn đê Táo Khoai (Hải Hậu – Nam Định), năm 2006 sửdụng loại chân kè có kết
cấu cọc vng BTCT có kích thước (35x35x900)cm, đóng cách nhau 1m. Cao trình
đỉnh cọc ở -0,5m. Khoảng giữa 2 cọc được chắn bởi bản BTCT kích thước
(200x100x15) cm. Phía ngồi cọc là rọ đá (200x100x100)cm, phía trong là lăng thể
đá hộc có sắp xếp, được bảo vệ phía trên bằng loại cấu kiện loại 2 là tấm BTCT
M200#, kích thước (40x40x40)cm.

Hình 1.2. Hình ảnh chân kè bằng cọc BTCT


1.2.4. Chân kè nhô cao
Chân kè bằng tường nhô cao, hoặc bằng ống buy, hoặc bằng khối tetrapod. Chân kè
nhô cao có thể có tác dụng giảm sóng, nếu cao hơn sẽ có tác dụng ngăn chặn hiện
tượng đá quăng do sóng vứt lên làm hỏng mái kè.

Chân kè Hải Hịa, Hải Hậu Chân kè Nghĩa Phúc, Nghĩa Hưng
Hình 1.3. Chân kè dạng tường nhơ
1.3. Phân tích chung về kết cấu gia cố chân kè
1.3.1. Những vấn đề về thiết kế
- Tất cả các loại gia cố chân kè trong vùng nghiên cứu đều quá hẹp, không đủ
rộng, đá gia cố phía ngồi q nhỏ, do đó chân kè là bộ phận dễ bị hư hỏng sớm..
- Cao trình đỉnh chân kè quá cao, nằm trên mực nước thấp, nên dễ bị moi xói và
làm sập mái kè.
- Các loại ống buy hình dạng khác nhau khơng cải thiện được tình hình xói chân kè.
- Một số nơi thiết kế tấm giằng ống buy bằng đổ BT tại chỗ, không cốt thép,
thảm đá ngoài ống buy cũng đổ vữa BT trực tiếp lên thảm là không hợp lý.
1.3.2. Những vấn đề về thi cơng

- Độ kín giữa các ống buy, cho dù là loại ống tròn, lục lăng... nhiều trường hợp đều
không bảo đảm.
- Nếu gia cố chân kè biển bằng hệ cọc, bản, thì vừa có giá thành cao, vừa khó khăn
trong thi cơng hạ cọc trong điều kiện sóng gió, nhất là ở vùng đất cát.


1.4. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về bảo vệ chân kè
1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước
Trong thiết kế cơng trình biển nói chung cũng như cơng trình bảo vệ bờ nói riêng một
trong những vấn đề quan trọng cần quan tâm đó là bảo vệ chân cơng trình trước diễn
biến xói lở bãi và sự xuất hiện các hố xói cục bộ trước cơng trình. Xói trước chân cơng
trình thường xuất hiện dưới tác động của dịng, sóng và tương tác của chúng với cơng
trình. Để đảm bảo cơng trình làm việc an tồn trước sự xuất hiện xói lở nêu trên thì kết
cấu bảo vệ chân cơng trình cần phải được thiết kế có kích thước đủ lớn (chiều sâu và
phạm vi bảo vệ). Việc lựa chọn kích thước thiết kế trở nên hợp lý hơn nếu nó được
dựa trên cơ sở dự báo kích thước hố xói trước chân cơng trình, ổn định của vật liệu
bảo vệ chân đê, kè biển. Khi viên vật liệu bảo vệ chân mất ổn định, thì việc phát triển
các hố xói chân diễn ra mạnh mẽ hơn dưới các tác động của sóng và dịng chảy. Mối
quan hệ giữa dịng chảy, bề rộng bãi, kích thước và loại vật liệu bảo vệ chân kè ln là
bài tốn phức tạp trong kỹ thuật biển. Để nghiên cứu các mối quan hệ này trên thế giới
có rất nhiều các tác giả đi sâu tìm hiểu và chia thành những bài tốn nhỏ hơn.
Nghiên cứu về mối quan hệ giữa chân công trình và bãi biển: có thể kể đến những
nghiên cứu của: Kraus, 1988; Kraus và McDougal, 1996; Plant and Griggs, 1992 về
mặt cắt bãi biển và ảnh hưởng của nó tới cơng trình bảo vệ bờ. Nghiên cứu của Miles
et al. (2001) đã chỉ ra rằng cơng trình “cứng” có thể gây ra sóng lớn do sự phản xạ và
tạo ra sự lặp lại và quá trình vận chuyển bùn cát dẫn đến xói quá mức đáy biển ở vùng
ven bờ (Dean, 1987; Lee và Ryu, 2008). Komar và McDougal (1988) đã giả thiết rằng:
những bãi biển liền kề công trình bảo vệ bờ có thể bị xói rất lớn và được gọi là ảnh
hưởng chân tường đứng (Basco, 2006; Dean, 1987). Các cơ chế có thể với ảnh hưởng
tường đứng có thể do bẫy bùn cát (Dean, 1987), chặn dòng ven bờ (Griggs and Tait,

1988) hoặc dòng rip và dịng chảy hướng trở lại phía biển (McDougal & nnk., 1987).
Mặc dù thực tế rằng nhiều nghiên cứu về sự ổn định của các loại đá trong bảo vệ đáy
dưới dòng nước chảy đã được tiến hành, kiến thức của chúng ta vẫn còn xa với độ tin
cậy và sự tiến bộ đạt được. Các vấn đề như làm thế nào để xác định các tải trọng về
thủy lực tác động trên những viên đá trên đáy biển và làm thế nào để đánh giá sự ổn


định của các loại đá là chủ yếu và thách thức nhất trong nghiên cứu độ ổn định viên
đá.


Thứ nhất, điều quan trọng là các lực về thủy lực tác dụng lên viên đá trên một nền
được định lượng đầy đủ. Một tham số ổn định - đã thể hiện như một mối quan hệ
không thứ nguyên giữa tải trọng của nước và cường độ của nền - thường là sử dụng để
định lượng ảnh hưởng của các lực đó lên trên nền. Khi có sự dao động lên xuống bất
thường của dịng chảy thì tầm quan trọng đối với sự ổn định của viên đá, các ảnh
hưởng của chúng được đưa vào tính tốn, đặc biệt là cho những dịng chảy khơng đồng
nhất (Hoffmans và Ackermann, 1998; Pilarczyk, 2001; Jongeling et al., 2003; Hofland,
năm 2005, những người khác). Trong một vài nghiên cứu có sẵn, các tham số không
ổn định được chứng minh đầy đủ trong việc định lượng ảnh hưởng của tải trọng lên
trên nền với dịng chảy khơng đồng nhất.
Thứ hai, phương pháp mà sự ổn định của các loại đá được đánh giá cũng đóng một vai
trị quan trọng. Cơng thức ổn định có được sử dụng để xác định đá kích thước và trọng
lượng chủ yếu được dựa trên khái niệm về chuyển động của vật liệu đáy (Buffington
và Montgomery, 1997). Do tính chất ngẫu nhiên của sự dịch chuyển vật liệu đáy, một
điều kiện dịng chảy mạnh mẽ trong đó những viên đá bắt đầu để dịch chuyển thì
khơng tồn tại. Vì vậy, ngưỡng dịch chuyển là một vấn đề khá chủ quan và phương
pháp đánh giá sự ổn định viên đá dựa vào tiêu chuẩn thiết kế bất định (Paintal, 1971;
WL | Delft Hydraulics, 1972; Hofland, 2005). Ngược lại, các phương pháp đánh giá sự
ổn định dựa trên khái niệm vận chuyển đá dẫn đến một kết quả với một mối quan hệ

giữa nguyên nhân và hệ quả, giữa các thông số dòng chảy và các phản ứng của đáy,
nền. Một mối quan hệ cung cấp cho việc tiêu chuẩn thiết kế phù hợp và đáng tin cậy
hơn, cho phép ước tính thiệt hại tích lũy qua thời gian mà là quan trọng đối với việc ra
quyết định liên quan đến tần suất duy trì và phân tích vịng đời của cơng trình thủy
(Mosselman et al, 2000;. Hofland, 2005). Đáng ngạc nhiên, hầu hết các nghiên cứu
trước đây về sự ổn định viên đá bị hạn chế khái niệm ngưỡng ổn định và ít cố gắng để
lấy được cơng thức vận chuyển đá. Kết quả là, khơng có mối quan hệ vật lý giữa tải
trọng thủy lực và phản ứng của đáy cho dịng chảy khơng đồng nhất.
Mặc dù đã có rất nhiều nghiên cứu và rất nhiều báo cáo, những kiến thức về ứng xử
của các hạt khi chịu tác động của dòng chảy vẫn chỉ là kinh nghiệm. Trong sự nỗ lực
để hiểu được tính ổn định của các hạt rời, điều quan trọng là ta phải biết được những


lực nào tác dụng gây nên chuyển động của viên đá. Chúng ta sẽ xét một dòng chảy rối
và đáy gần như nằm ngang.

Hình 1.4. Lực tác dụng của dịng chảy lên hạt

ρ - ρ  g d = ∆ g

∝
u
s
w d
ρw 
2
c

→
d

c
2

u =K∆g

(1.1)

Năm 1930, Izbash đã tìm ra quan hệ giữa đường kính vật liệu và vận tốc dịng chảy.
Thực ra Izbash khơng xác định vị trí của vận tốc và cũng khơng nói rõ xác định đường
kính hạt bằng cách nào. Công thức Izbash chủ yếu dùng để ước tính trong trường hợp
đã biết vận tốc sát đáy nhưng tương quan độ sâu dòng chảy chưa xác định, giống như
dòng tia chảy vào trong một khối nước. Các trường hợp khác, thường tính theo cơng
thức của Shields.
Cơng thức cơ bản nhất về dịng đều chỉ có cơng thức Shields từ năm 1936. Shields đã
đưa ra mối quan hệ giữa ứng suất tiếp không thứ nguyên và số thực nghiệm Reynolds.
Đã có rất nhiều nỗ lực trong việc tính tốn hệ số tỉ lệ trong cơng thức (1). Ví dụ như hệ
cân bằng theo phương nằm ngang và lập cơng thức lực ma sát có thể đối với hệ số ma
sát trong của vật liệu ΣFH = W.tgφ.


Hình 1.5. Độ nhám tương đối của hạt
Với tgφ ≈ 1 đối với đá, dẫn tới giá trị vận tốc tới hạn cao hơn nhiều, thậm chí khi vận
tốc cực trị của dòng rối được thay cho giá trị trung bình.
Tương tự cũng đúng cho cân bằng mơ men xung quanh điểm A như trên Hình 1-5.
Điều này cịn phức tạp hơn do trong thực tế các phần nhô ra của từng viên đá tính tốn
lớn hơn lớp bảo vệ bằng đá xếp xung quanh cho nên càng ổn định hơn. Trên hình vẽ
cho thấy ảnh hưởng của phần nhơ ra đối với giá trị ψ c xác định bằng thí nghiệm
(Breusers/Raudkivi, 1991, hoặc xem Wiberg/Smith, 1987). Sự khác nhau giữa phần
nhơ ra của viên đá ở dưới đáy dịng chảy nói riêng và sự khác nhau giữa kích thước và

hình dạng của vật liệu tự nhiên nói chung đã làm nảy sinh phương pháp phân tích sự
ổn định của viên đá. Thực tế, toàn bộ khái niệm về vận tốc giới hạn là khái niệm chưa
chắc chắn.
Trên đây có đề cập đến vận tốc giới hạn có liên quan đến sự ổn định của hạt, tuy
nhiên, việc xác định được giá trị giới hạn là rất khó khăn ngay cả khi tiến hành trong
máng thí nghiệm. Khi vận tốc nhỏ, một vài hịn đá có thể chuyển động một chút có thể
do nhơ ra cao hơn mặt bằng hoặc ở vị trí khơng thuận lợi. Khi đến vị trí mới những
viên đá này sẽ thôi dịch chuyển, nên rất khó có thể thấy ngưỡng của chuyển động trên
tồn bộ bề mặt đáy. Khi vận tốc dòng chảy tăng lên, một vài hòn đá sẽ dịch chuyển từ
chỗ này tới chỗ kia với khoảng cách nhất định nào đó, lớn hơn nữa sẽ gây ra sự chuyển
của các viên đá ở khắp nơi. Điều này rõ ràng phụ thuộc vào ngưỡng chuyển động. Vậy
làm thế nào để xác định ngưỡng này?


Hình 1.6. Phân bố tải trọng và cường độ - Ngoại suy chuyển động
Trên thực tế không tồn tại giá trị vận tốc giới hạn! Do hình dạng của viên đá trong tự
nhiên, vị trí của viên đá, độ nhơ ra phía dịng chảy là bất kỳ nên rất khó tìm được bản
chất và sự ổn định của tất cả các viên đá ở dưới đáy. Bản thân dòng chảy chuyển động
hỗn loạn, điều đó nghĩa là các vận tốc cực trị và ứng suất có thể lớn hơn giá trị trung
bình. Về mặt lý thuyết khơng tồn tại một giới hạn nào cả. Hình 1-6 cho thấy phân bố
xác suất của sự xuất hiện chuyển động và ứng suất tiếp giới hạn tại một vị trí xác định.
Ta thấy ứng suất tiếp trung bình của dịng chảy nhỏ hơn ứng suất tiếp giới hạn trung
bình. Do sự phân tán từ giá trị tải trọng và cường độ trung bình, nên vẫn xuất hiện
chuyển động của các viên đá. Chúng ta có thể thấy khơng có giá trị nào thấp hơn giá
trị giới hạn làm cho viên đá chuyển động.
Ngưỡng của sự chuyển động là vấn đề chính khi tiến hành thí nghiệm. Hình 1-7 là đồ
thị Shields là kết quả nghiên cứu sự khởi đầu chuyển động (Viện thủy lực Delft,
1969). Có thể phân loại thành 7 trạng thái chuyển động:
0. Khơng có chuyển động nào.
1. Rất ít chuyển động.

2. Một số chuyển động tại một vài nơi.
3. Chuyển động tại một số vị trí.
4. Chuyển động tại nhiều nơi.
5. Chuyển động ở mọi nơi.
6. Chuyển động liên tục ở khắp nơi.
7. Sự vận chuyển của các hạt.


Tiêu chuẩn Shields phù hợp với trạng thái 6 hơn cả. Shields tìm ra các giá trị này bằng
cách ngoại suy các giá trị đo sự vận chuyển của vật liệu tính tới 0. Hình 1-7 (a) cho ta
một ý tưởng về trạng thái vận chuyển và trình bày kết quả đạt được trong thí nghiệm
của Shields.

Hình 1.7. Ngưỡng chuyển động
Ngoại suy vận chuyển tính tới 0 (a) và theo Paintal (b)
Năm 1971, Paintal đã tiến hành một thí nghiệm tương tự (đối với vật liệu thơ hơn) như
thí nghiệm của Shields, nhưng không ngoại suy các giá trị đo đạc tới 0. Thay vào đó,
ơng xác định sự vận chuyển trên 1m chiều rộng và qs .
Những nhận xét thú vị về Shields và ngưỡng của chuyển động được viết trong cuốn
Buffington/ Montgomery năm 1997 và Buffington năm 1999.
Đối với độ ổn định và tính xói của cơng trình, kích thước đá hay cát là thơng số rất
quan trọng. Tuy nhiên, có rất nhiều điều vấn đề khơng rõ ràng khi xác định kích thước
từng viên đá hay kích thước của hạt, chưa kể đến lực dịch chuyển vật liệu. Chúng ta đã
biết vật liệu trong tự nhiên gần như có dạng khối cầu, hình tấm, hình lập phương hay
hình trụ với bề mặt trơn nhẵn hoặc gồ ghề, định nghĩa về một kích thước là vấn đề vơ
cùng phức tạp. Sự phức tạp khác đó là cách xác định kích thước các hạt trong thực tế.
Với những hạt có kích thước nhỏ, chúng ta có thể dùng sàng, nhưng khơng thể thực
hiện được với đá có kích thước lớn. Với đá lớn có thể cân, nhưng lại khơng dùng cách
này với đá nhỏ. Chúng ta có thể hình dung rằng trọng lượng viên đá là nhân tố quyết
định đến sự ổn định của chúng. Điều này dẫn tới việc sử dụng đường kính đặc trưng

trong thủy lợi trong những thập kỷ gần đây. Điều này đơn giản là đường kính viên đá
được lấy bằng cạnh của một khối lập phương có cùng thể tích:
dn = 3 V =

3

M/

(1.2)

Sự phức tạp thứ 3 là do trong thực tế các hạt trong tự nhiên khác nhau cả về kích thước
và cấp phối hạt. Cát có kích thước nhỏ hơn, hạt thơ có kích thước lớn hơn, cịn đá khai
thác từ các mỏ đá có nhiều loại kích cỡ khác nhau. Ta có thể biểu diễn đường cấp phối
hạt hay dạng đường cong phân phối khác như trong phụ lục A. Người ta thường dùng
giá trị trung bình để biểu thị phân loại hạt. Với d 50 hay dn50 là 50% khối lượng của các
hạt có kích thước nhỏ hơn hoặc lớn hơn giá trị lọt sàng. Bởi vì các hạt lớn hơn sẽ đóng
phần làm tăng tổng khối lượng, số lượng các hạt nhỏ hơn sẽ lớn hơn số lượng các hạt
lớn.
Năm 1998, Boutovski đã nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng và cấp phối hạt đến sự
ổn định của viên đá bên trong dòng chảy. Với đá có cấp phối hẹp hoặc rộng (d 85/d15 =
1.4 - 3.1) ơng thấy rằng khơng có sự khác nhau về mặt ổn định khi sử dụng d

n50

làm

kích thước đặc trưng. Đối với vật liệu pha trộn 80% đá với vật liệu dạng tấm hay dạng
trụ, sự ổn định cũng giống như đá thường, và ta vẫn sử dụng giá trị d n50. Việc sử dụng

giá trị d50 ngày càng phổ biến trong thực tế tính tốn với vật liệu bảo vệ tự nhiên. Đối
với hạt có kích thước nhỏ, như cát chẳng hạn, đường kính sàng được chọn làm tiêu
chuẩn giống như d50. Đường kính d thường lớn hơn 20% so với d n .
Có thể nói cho đến nay việc nghiên cứu ổn định của vật liệu đá bảo vệ chân cơng trình
vẫn đang cịn nhiều tranh cãi, các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu chi tiết
hơn cho từng bài toán cụ thể xoay quanh vấn đề này.
1.4.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam nghiên cứu các ảnh hưởng của dòng ven bờ đến ổn định của viên đá bảo
vệ chân rất ít và hầu như chủ yếu nghiên cứu ở một số khía cạnh liên quan đến bài
tốn này.
Mái đê, bờ sông, bờ biển thường xuyên chịu tác động của sóng và dịng chảy… Các
tác động này là ngun nhân chính gây ra xói lở bờ sơng, bờ biển, phá vỡ hệ thống đê
điều gây ra thảm hoạ cho những người sống ven sông, ven biển. Hàng năm nhà nước


phải bỏ ra một khoản kinh phí lớn để khắc phục hậu quả do xói lở bờ sơng, bờ biển và
ngập lụt do vỡ đê. Nhằm hạn chế thấp nhất những thiệt hại do thiên tai, nhà nước Việt
Nam đã có những chiến lược và những dự án cụ thể nhằm thích ứng với những kịch
bản về biến đổi khí hậu toàn cầu ảnh hưởng đến nước ta. Để giải quyết những vấn đề
ấy, trong xây dựng người ta sử dụng kết cấu bảo vệ mái dốc được gọi là kè bảo vệ mái
dốc (KBVMD). Kè có hai bộ phận chính chịu tác động trực tiếp của sóng và dịng
chảy là thân kè và chân kè. Trong nhiều năm qua Việt Nam đã sử dụng công nghệ
truyền thống, nghiên cứu sáng chế và ứng dụng nhiều cơng nghệ nước ngồi nên hiện
nay kết cấu KBVMD tồn tại ở nước ta tương đối phong phú và đa dạng. Tuy nhiên có
thể khái quát kết cấu thân kè thành một số dạng kết cấu chính. Dạng thứ nhất là kết
cấu tơi rời như kè đá đổ, đá xếp, cấu kiện bê tông không liên kết… Dạng thứ hai là kết
cấu liền khối như đá xây, bê tông, bê tông cốt thép liền khối. Dạng thứ ba là kết cấu
mảng mềm như các mảng bằng cấu kiện bê tông tự chèn, cấu kiện bê tông cài vào lưới
thép, các cấu kiện bê tông xâu dây ni lông… Dạng thứ tư là các kết cấu mềm nhưtúi
cao su cát… Kết cấu chân kè cũng có nhiều dạng. Dạng thứ nhất là các khối đá xếp,

khối bê tông xếp liền kề… Dạng thứ hai là kết cấu cứng như các tường đá xây, tường
bê tông, bê tông cốt thép… Dạng thứ ba là các ống bê tơng đúc sẵn có chu vi trịn hoặc
đa giác trong bỏ đá hộc… Tuỳ từng điều kiện cụ thể các kết cấu trên cũng đã bộc lộ rõ
ưu nhược điểm sau những lần gặp bão lũ.
Tuỳ thuộc vào tầm quan trọng và quy mô của dự án, KBVMD được thiết kế ở những
mức đảm bảo về an toàn khác nhau. Phần lớn các dự án tính tốn theo tiêu chuẩn kỹ
thuật mới chỉ làm việc đến bão cấp 9 cấp 10. Liên tiếp hai năm 2005 và 2006 bão đã
đổ bộ trực tiếp vào Thanh Hoá và Nam Định với cấp độ lớn hơn cấp độ thiết kế, đê
biển bị tràn, KBVMD bị hư hỏng, có kè bị phá huỷ hoàn toàn. Trên cùng đoạn đê
được sử dụng nhiều kiểu kết cấu thì kết cấu kè mảng mềm bằng các kết cấu kiện bê
tông tự chèn, chân kè bằng các ống bêtơng trong đổ đá hộc thì mức độ hư hỏng ít hơn
so với các hình thức kết cấu khác, KBVMD chống xói lở bờ sơng ở khu vực Sài Gòn
và đồng bằng Nam Bộ cũng tương đối đa dạng.
Các nghiên cứu cải tiến và phát triển kè bảo vệ mái dốc có kết cấu mảng
mềm và chân khay bằng đá đổ trong ống bê tông, từ những năm 70 của thế kỉ 20 trở
lại


đây đã có những đóng góp đáng kể về mặt thực tiễn và lí luận trong kỹ huật đê kè ở
nước ta. Các tác giả đã cung cấp các thông tin về tình hình nghiên cứu và phát triển
hai loại kết cấu này, đồng thời giới thiệu kết quả phân tích kết cấu mảng mềm CM
5874 và chân kè HWRU-TOE-2001 bằng chương trình tính tốn ABAQUS. Các
nhận định từ những kết quả tính tốn mới phù hợp với những nhận đinh của các
nghiên cứu bằng mơ hình thực nghiệm và các mơ hình tính tốn khác về tính bền
vững, về khả năng giảm thiểu chiều dày cấu kiện nhưng vẫn đảm bảo được điều kiện
an tồn theo thiết kế đó. Điều đó đã tạo ra triển vọng mới cho việc nghiên cứu tối ưu
kết cấu để thích ứng được với những tác động ngày một phức tạp hơn của thiên
nhiên. Trong nhiều năm qua kết cấu mảng mềm bằng các khối bê tơng tự chèn trợ
giúp bằng lưới thép có nhiều thuận lợi trong thi công và bền vững trước tác động
của các dịng chảy gây xói của sơng đã được ứng dụng vào nhiều dự án ở đồng bằng

sông Cửu Long…Kết cấu KBVMD bằng các cấu kiện bê tông như T1, T2, T3, TSC178 đã được đưa vào xây dựng ở nước ta từ những năm cuối thập kỉ 70 của thế kỉ 20,
trong đó đáng chú ý là kết cấu TSC-178, tác giả là Phan Đức Tác có liên kết tự chèn
để tạo thành mảng mềm, đã được cấp băng độc quyền sáng chế. Tuy vậy mãi đến
những năm đầu của thập kỉ 90 sau khi kết thúc đề tài khoa học công nghệ cấp nhà
nước “Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ kết cấu TSC-178”, kết cấu được kiểm chứng
bằng những thí nghiệm thực hiện ở phịng thí nghiệm vật rắn biến dạng trường đại học
Thuỷ Lợi và phịng thí nghiệm thuỷ lực của Viện Khoa Học Thuỷ Lợi, kết cấu TSC178 mới có sức thuyết phục về cơ sở khoa học và thực tiễn.Các nội dung nghiên cứu
chính về kết cấu KBVMD mảng mềm và kết cấu TSC-178 thời kì này đã được cơng
bố trong luận án tiến sĩ Phan Đức Tác, Hà Nội 1996. Năm 2006 TS Phan Đức Tác
lại đề xuất kết cấu PĐT-CM 5874 có khả năng tạo mảng mềm có độ linh hoạt và mềm
dẻo hơn các kết cấu đã có trước đây.
Như vậy, ở Việt Nam mặc dù có nghiên cứu vật liệu bảo vệ chân, mái đê, kè biển tuy
nhiên tập trung nhiều hơn vào các dạng cấu kiện với các kiểu liên kết nhằm ổn định
đê, kè. Việc phát triển nghiên cứu vẫn còn tiếp tục, tuy vậy, trong thiết kế cơng trình
chúng ta vẫn tn theo những hướng dẫn của tiêu chuẩn Việt Nam.


Trong tiêu chuẩn TCVN 9901-2014: Tiêu chuẩn thiết kế đê biển có đưa ra cơng thức
kinh nghiệm trong việc xác định kích thước viên đá chân khay, trong đó có xác định
thơng qua vận tốc cực đại của dịng chảy do sóng tạo ra ở chân đê.
 .Hs
π .L4h
s .sinh.
gLs

(1.3)

Vmax =

Trong đó:

Vmax

- Vận tốc cực đại của dịng chảy (m/s);
Ls, Hs - Chiều dài và chiều cao sóng thiết kế (m);
h

- Độ sâu nước trước đê (m);

g

- Gia tốc trọng lực (m/s2);

Với việc xác định được vận tốc cực đại cho phép xác định được kích thước viên đá
chân khay tương ứng được quy định trong tiêu chuẩn này.