Thí nghiệm đánh giá khả năng giảm sóng của cấu kiện bê tông rỗng

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2021. 15 (3V): 44–54

THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GIẢM SĨNG
CỦA CẤU KIỆN BÊ TÔNG RỖNG
Lê Hải Trunga , Nguyễn Văn Tuấnb,∗, Trần Thanh Tùnga , Đặng Thị Linhc ,
Nguyễn Trường Duyc , Bạch Dươngd
a

Trung tâm Tư vấn và Kỹ thuật biển và phát triển cảng, Trường Đại học Thủy lợi,
175 đường Tây Sơn, quận Đống Đa, Hà Nội, Việt Nam
b
Khoa Vật liệu Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng, 55 Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
c
Viện Kỹ thuật cơng trình, Trường Đại học Thủy Lợi, 175 đường Tây Sơn, quận Đống Đa, Hà Nội, Việt Nam
d
Khoa Cơng trình thủy, Trường Đại học Xây dựng, 55 Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 02/05/2021, Sửa xong 21/06/2021, Chấp nhận đăng 23/06/2021
Tóm tắt
Bê tơng rỗng là bê tơng có cấu trúc rỗng thơng nhau được tạo lên từ các cấp phối hạt cốt liệu gián đoạn. Ở một
số nước, vật liệu này đã được áp dụng cho các cơng trình bảo vệ bờ biển do khả năng hấp thụ năng lượng sóng
theo cơ chế chủ động. Bài báo này trình bày nghiên cứu khả năng sử dụng bê tông rỗng phục vụ xây dựng đê
chắn sóng ngầm – một dạng cơng trình bảo vệ bờ biển được đánh giá là phù hợp đối với điều kiện Việt Nam.
Thí nghiệm mơ hình vật lý được thực hiện trên các mẫu cấu kiện bê tông rỗng có dạng hình hộp, được chế tạo
với các kích thước đá (5-10, 10-20 và 20-40 mm) và độ rỗng khác nhau (15-25%). Kết quả đo đạc cho thấy
chiều cao sóng giảm từ 21% đến 56% khi đi qua đê ngầm dạng thành đứng xếp bằng các mẫu cấu kiện.
Từ khoá: bê tơng rỗng; cấp phối hạt gián đoạn; giảm sóng; bảo vệ bờ biển; đê ngầm.
EXPERIMENTAL ASSESSMENT OF WAVE REDUCTION POSSIBILITY OF POROUS CONCRETE
BLOCKS
Abstract
Porous concrete, a special type of concrete with a porous structure, consists of a gap-graded aggregate system.
In some countries, this material has been applied to coastal protection works due to its ability to absorb wave

energy by active mechanism. This paper presents a study on the possibility of using porous concrete for the
construction of submerged breakwaters - a type of coastal protection work that is considered suitable for Vietnamese conditions. Physical modeling experiments were conducted using porous concrete samples made with
different crushed stone sizes and different designed porosities. The measurements show that the wave heights
were decreased significantly from 21% to 56% when propagating through a vertical breakwater constructed of
the porous concrete samples.
Keywords: porous concrete; gap-graded concrete; wave reduction; coastal protection; submerged breakwater.
© 2021 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)

1. Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, tình trạng biến đổi khí hậu đang có diễn biến rất phức tạp, ngày càng
xuất hiện nhiều hiện tượng thời tiết cực đoan, đặc biệt là ở vùng ven biển. Do vậy, các giải pháp bảo
vệ bờ biển, phòng chống lũ lụt đang được quan tâm nghiên cứu mạnh mẽ. Đối với các cơng trình bảo
∗

Tác giả đại diện. Địa chỉ e-mail: (Tuấn, N. V.)

44


Trung, L. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

vệ bờ biển, bê tông (BT) và bê tông cốt thép (BTCT) là hai loại vật liệu đang được sử dụng phổ biến
hiện nay.
Độ bền lâu thực tế của kết cấu BTCT phụ thuộc vào mức độ xâm thực của môi trường và chất
lượng vật liệu sử dụng thể hiện ở cường độ bê tông, mác chống thấm, khả năng chống ăn mòn, chủng
loại xi măng, phụ gia, loại cốt thép, chất lượng thiết kế, thi công và biện pháp quản lý, sử dụng cơng
trình... Trong mơi trường khơng có tính xâm thực, kết cấu BTCT có thể làm việc bền vững trên 100
năm. Tuy nhiên đối với các cơng trình biển, hiện tượng ăn mịn cốt thép và bê tông dẫn đến làm nứt
vỡ và phá huỷ kết cấu bê tơng và BTCT có thể xuất hiện sau 10 - 30 năm sử dụng [1]. Nguyên nhân
chính của thực trạng này là do tác động xâm thực mạnh của môi trường biển đối với BT và BTCT ở

hai dạng chính gồm tác dụng về mặt hóa học và cơ học như gây ăn mịn và xói mịn kết cấu, đặc biệt
khi có tác dụng của sóng biển.
Để khắc phục sự ăn mòn BT và BTCT của các cơng trình bảo vệ bờ biển, một số biện pháp thường
được áp dụng như tăng chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép, tăng mác bê tông so với quy phạm, sử
dụng phụ gia (khống, hóa), bọc lớp vật liệu chống ăn mịn hoặc giảm sóng ở bề mặt kết cấu, hoặc
thay thế cốt thép thành cốt phi kim, . . . Xét về mặt tương tác thì đây là cách tiếp cận bị động và mang
tính phịng bị, tức là tăng khả năng chống chịu của kết cấu bê tông. Một cách tiếp cận khác là chủ
động giảm năng lượng hay giảm tác động cơ học của sóng, dịng chảy tới các cơng trình biển nói
chung và kết cấu bê tơng nói riêng. Về mặt khơng gian – thời gian, sóng cần được tiêu tán một phần
trước và trong q trình tương tác với cơng trình.
Theo Viện bê tông Mỹ (ACI), bê tông rỗng (BTR) là loại bê tơng khơng có độ sụt, dùng cấp phối
hạt gián đoạn gồm có xi măng pooc lăng, cốt liệu lớn, một lượng nhỏ hoặc không cốt liệu nhỏ, nước
và phụ gia. Sau khi rắn chắc từ hỗn hợp vật liệu trên, bê tơng sẽ có hệ thống lỗ rỗng thơng nhau cho
phép nước chảy qua dễ dàng. Tính chất kỹ thuật, công nghệ thi công và bảo dưỡng BTR đã được
nghiên cứu một cách rộng rãi và hệ thống. Một số vấn đề đã được đánh giá như ảnh hưởng của lỗ rỗng
đến tính thấm của bê tơng rỗng [2], quan hệ giữa độ rỗng và cường độ trong bê tông rỗng [3], khả
năng sử dụng cốt liệu tái chế như như bê tông nghiền, tường xây nghiền làm bê tơng rỗng thốt nước
[4], tính chất của thốt nước sử dụng cốt liệu tái chế và chất kết dính geopolymer [5].
Độ rỗng của bê tơng có thể thay đổi từ 15% đến 35% (rất gần với đá đổ đống tự nhiên), cường
độ nén từ 2,8 MPa đến 28 MPa (tương tự bê tơng thường). Tốc độ thốt nước của BTR thay đổi tùy
theo kích thước cốt liệu và khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tơng, và thường vào khoảng từ 81 đến
730 lít/phút/m2 [6]. Khi gặp bề mặt kết cấu bê tơng thơng thường đặc chắc (Hình 1(a)), sóng sẽ bị
phản xạ ngược lại. Tương tác mạnh sẽ có xu hướng gây xói mịn và hư hỏng cấu trúc, chẳng hạn như
bong tróc các hạt cốt liệu. Ngược lại, đối với bê tơng có cấu trúc rỗng (Hình 1(b)) thì nước biển sẽ
được phân tán vào các lỗ rỗng với các hướng khác nhau. Đây chính là cơ chế chủ động giảm tác động
cơ học của sóng như phân tích trên đây.
Ở Việt Nam, bê tơng rỗng bước đầu đã được ứng dụng trong các cơng trình giao thơng với chức
năng thốt nước [7]. Trên thế giới, BTR đã được áp dụng cho các cơng trình bảo vệ bờ biển do khả
năng hấp thụ năng lượng sóng. Ví dụ, bê tơng với chất kết dính polyurethane được dùng để bảo vệ
mái đê biển Bắc, Liên bang Đức [8]. Theo số liệu thống kê tới năm 2005, châu Âu có tới hơn 1.200 đê

ngầm, chiếm hơn 60% trong tổng số các đê chắn sóng [9, 10]. Đê ngầm cũng được đánh giá là dạng
cơng trình phù hợp để bảo vệ bờ biển Việt Nam, dưới tác động ngày càng gia tăng trong điều kiện
biến đổi khí hậu [11]. Chính vì vậy, bài báo này nghiên cứu khả năng và hiệu giảm sóng qua đê ngầm
xếp bằng các mẫu cấu kiện BTR. Thí nghiệm mơ hình vật lý được thực hiện với cấu kiện hình hộp,
chế tạo từ các hệ đá kích thước hạt khác nhau, độ rỗng khác nhau.

45


79
80
80

81
81
82
82
83
83
84

hợp bê tông, và thường vào khoảng từ 81 đến 730 lít/phút/m [6]. Khi gặp bề mặt kết
cấu bê
bê tơng
tơng thơng
thơng thường
thường đặc
đặc chắc
chắc (Hình
(Hình1a),

1a),sóng
sóngsẽ
sẽbịbịphản
phảnxạ
xạngược
ngượclại.
lại.Tương
Tươngtác
tác
cấu
mạnh
sẽ
có
xu
hướng
gây
xói
mịn
và
hư
hỏng
cấu
trúc,
chẳng
hạn
như
bong
tróc
các
mạnh sẽ có xu hướng gây xói mịn và hư hỏng cấu trúc, chẳng hạn như bong tróc các

hạt cốt
cốt liệu.
liệu. Ngược
Ngược lại,
lại, đối
đối với
với bê
bê tơng
tơng có
có cấu
cấu trúc
trúc rỗng
rỗng (Hình
(Hình1b)
1b)thì
thìnước
nướcbiển
biểnsẽsẽ
hạt
được phân
phân tán
tán vào
vào các
các lỗ
lỗ rỗng
rỗng với
với các
các hướng
hướng khác
khác nhau.

nhau. Đây
Đâychính
chínhlàlàcơ
cơchế
chếchủ
chủ
Trung, L. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng
giảm tác
tác động
động cơ
cơ học
học của
của sóng
sóng như
nhưphân
phântích
tíchtrên
trênđây.
đây.
động giảm

(a)
(a)
bê
tơng
thường
(a)Bê
bêtơng
tơngthường
thường

(b)(b)
Bêbê
tơng
rỗng
tơng
rỗng
(b)
bê
tơng
rỗng

Hình
Ngun
giảm
sóng,
hấp
thụ
năng
lượng
sóng
của
tơng
rỗng.
Hình1.1.
1.Ngun
Ngunlýlý
lýgiảm
giảmsóng,
sóng,

hấp
thụ
năng
lượng
sóng
của
bê
tơng
rỗng.
Hình
hấp
thụ
năng
lượng
sóng
của
bêbê
tơng
rỗng
86
Ở Việt
Việt Nam,
Nam, bê
bê tơng
tơng rỗng
rỗng bước
bước đầu
đầu đã
đã được
được ứng

ứng dụng
dụngtrong
trongcác
cáccơng
cơngtrình
trình
87
giao thơng
thơng với
với chức
chức năng
năng thốt
thốt nước
nước [7].
[7]. Trên
Trênthế
thếgiới,
giới,BTR
BTRđã
đãđược
đượcáp
ápdụng
dụngcho
chocác
các
2. Phương pháp nghiên cứu
88
cơng trình
trình bảo
bảo vệ

vệ bờ
bờ biển
biển do
do khả
khả năng
năng hấp
hấp thụ
thụ năng
năng lượng
lượngsóng.
sóng.Ví
Vídụ,
dụ,bê
bêtơng
tơngvới
với
89
chất
kết
dính
polyurethane
được
dùng
để
bảo
vệ
mái
đê
biển
Bắc,

Liên
bang
Đức
[8].
polyurethane được dùng để bảo vệ mái đê biển Bắc, Liên bang Đức [8].
2.1. Cơng thức thựcdính
nghiệm
90
Theo số liệu
liệu thống
thống kê
kê tới
tới năm
năm 2005,
2005, châu
châu Âu
Âu có
có tới
tới hơn
hơn1.200
1.200đê
đêngầm,
ngầm,chiếm
chiếmhơn
hơn
Đê chắn sóng ngầm có chức năng giảm chiều cao sóng khi di chuyển qua đê nhằm bảo vệ một
91
60% trong
tổng
số

các
đê
chắn
sóng
[18,
19].
Đê
ngầm
cũng
được
đánh
giá
là
dạng
trong tổng số các đê chắn sóng [18, 19]. Đê ngầm cũng được đánh giá là dạng
đoạn bờ biển hay luồng tàu, tạo vùng nước yên tĩnh. Thông thường, hiệu quả làm việc của đê được
92
cơng trình
trình phù
phù hợp
hợp để
để bảo
bảo vệ
vệ bờ
bờ biển
biển Việt
Việt Nam,
Nam, dưới
dưới tác
tác động

độngngày
ngàycàng
cànggia
giatăng
tăng
đánh giá thơng qua hệ số truyền sóng Kt :
93
trong điều
kiện
biến
đổi
khí
hậu
[20].
Chính
vì
vậy,
bài
báo
này
nghiên
cứu
khả
năng
điều kiện biến đổi khí hậu [20]. Chính vì vậy, bài báo này nghiên cứu khả năng
94
và hiệu giảm
các
cấu kiện BTR. Thí nghiệm mơ hình
giảm sóng

sóng qua
qua đê
đê ngầm
ngầm xếp
xếp
bằng
các
mẫu
Kt bằng
= H s,t
/Hmẫu
(1)
s,i cấu kiện BTR. Thí nghiệm mơ hình
95
vật lý được
thực
hiện
với
cấu
kiện
hình
hộp,
chế
tạo
được thực hiện với cấu kiện hình hộp, chế tạotừ
từcác
cáchệ
hệđá
đákích
kíchthước

thướchạt
hạtkhác
khác
85

với H s,i và H s,t tương ứng là chiều cao của con sóng khi nó ở phía trước và phía sau đê ngầm. Nhìn
33
chung, q trình truyền sóng chịu ảnh hưởng bởi hình
dạng của đê ngầm bao gồm bề rộng đỉnh đê,
độ ngập của đỉnh đê dưới mực nước tĩnh và một phần mái dốc đê (Hình 2(a) và Hình 3). Tiêu biểu,
Ahren [13] đề xuất công thức mô tả sự phụ thuộc của Kt vào nhiều tham số trong đó có độ thấm của
đê, thể hiện qua kích cỡ của viên đá nhưng mức độ ảnh hưởng không lớn. Trong nghiên cứu này, tác

(a) Mơ hình thí nghiệm của Goda (1969)

(b) (b)
Đồ(b)
thị
xác
định
hệđịnh
sốhệ hệ
ĐồĐồ
thị thị
xácxác
định
số số
β 

(a) Mơ hình thí nghiệm của Goda (1969)

HìnhHình
2. Mơ2.hình
nghiệm
của Goda
Mơ thí
hình
thí nghiệm
của [13]
Goda [13]
Hình 2. Mơ hình thí nghiệm của Goda [12]
122 122
Seebrook
và
Hall
[14]
tiến
hành
thí
nghiệm
trên
mơ
hình
ngầm
liệuvật liệu
Seebrook và Hall [14] tiến hành thí nghiệm trên mơđêhình
đê bằng
ngầmvật
bằng
123 123rời rạc

có
tính
thấm
cao
(Hình
3).
Trên
cơ
sở
kết
quả
của
nhiều
thí
nghiệm,
hai
Tác
giảTác giả
rời rạc có tính thấm cao (Hình 3). Trên
46cơ sở kết quả của nhiều thí nghiệm, hai
124
đã đưa ra cơng thức xác định hệ số truyền sóng theo các thơng số của sóng tới và các
124
đã đưa ra cơng thức xác định hệ số truyền sóng theo các thơng số của sóng tới và các
125
thơng số kỹ thuật của đê ngầm như sau:
125
thông số kỹ thuật của đê ngầm như sau:
121 121

  





Kt  1  EXP 0.65  ds / H s,i  1.09   H s,i / B  0.047  B  ds /  L  D50a   0.067  ds  H s,i /  B  D50a 
Kt  1  EXP 0.65  ds / H s,i  1.09   H s,i / B  0.047  B  ds /  L  D50a   0.067  ds  H s,i /  B  D50a 
với: 0  B.d / L.D  7.08






122
123
124
125

Seebrook và Hall [14] tiến hành thí nghiệm trên mơ hình đê ngầm bằng vật liệu
rời rạc có tính thấm cao (Hình 3). Trên cơ sở kết quả của nhiều thí nghiệm, hai Tác giả
đã đưa ra cơng thức xác định hệ số truyền sóng theo các thơng số của sóng tới và các
Trung,
H., vànhư
cs. / sau:
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
thông số kỹ thuật của
đê L.
ngầm

 





giả chưa
ảnh hưởng
tiếp
của bề rộng đỉnh đê. Biểu đồ được xây dựng thể hiện tương quan
Kt  1xét
 EXP
0.65  dtrực
s / H s ,i 
 1.09   H s,i / B  0.047  B  ds /  L  D50a   0.067  ds  H s,i /  B  D50a 
giữa hệ số truyền sóng với bề rộng tương đối của đê và chỉ số sóng vỡ Iribarren [14]. Van der Meer
với:trường
0  B.d
L.Drộng
s / bề
50 a  
xem xét
hợp
đê7.08
nhỏ nên hệ số truyền sóng chỉ phụ thuộc theo quan hệ tuyến (3)
tính với
chiều cao lưu
(hoặc độ ngập) tương đối [15]. Sau đó, các tác giả Van der Meer và Daemen cho
0  dkhông

s .H s ,i /  B.D50 a   2.14
rằng ảnh hưởng của độ thấm của đê cần được xét tới thơng qua kích thước vật liệu như đường kính đá
L là
B làcứu
126
đó, H
là chiều
cao sóng
chiều
chiều
đê;được
[16]. trong
Tuy nhiên
đối
cơng trình
dạngtới;
tường
đứng
nhưdài
mơsóng
hìnhtới;
nghiên
của rộng
Godađỉnh
(1969)
s ,i với
xem làd tương
phùcủa
hợpđỉnh
với đê;

mơ hình
nghiệm.
127
là độđối
ngập
là đường
kính quy đổi của viên đá phủ mặt đê.
D thí
s

50a

128
129

Hình
3. 3.
Mơ
củaSeabrook
Seabrook
Hình
Mơhình
hìnhthí
thínghiệm
nghiệm của
và và
HallHall
[17][14]

2.2 Mơ hình thí nghiệm trong máng sóng

Goda [12] đã đề xuất các phương trình sau để xác định hệ số truyền sóng cho các đê chắn sóng
131
Nghiên
cứuthấm:
tiến hành các thí nghiệm mơ hình vật lý nhằm đánh giá khả năng
dạng thẳng đứng,
khơng
132
giảm sóng của BTR khi được sử dụng làm vật liệu cho đê ngầm.
Thí nghiệm được tiến
0,5
Kt = 0,25 × 1 − sin (π/α) × Rc /H s,i + β 2 + 0,01 × (1 − d/h)2 , với β − α < Rc /H s,i < α − β
130

Kt = 0,1 × (1 − d/h) , với Rc /H s,i ≥ α − β,

5

(2)
trong đó, Kt hệ số truyền sóng, α = 2,2 và β nhận được bằng cách sử dụng đồ thị ở Hình 2(b); d là
khoảng cách từ mực nước tĩnh đến đỉnh của lớp đệm; h là độ sâu nước; Rc là khoảng cách từ mực nước
tĩnh đến đỉnh đê; H s,i là chiều cao sóng tới.
Seebrook và Hall [17] tiến hành thí nghiệm trên mơ hình đê ngầm bằng vật liệu rời rạc có tính
thấm cao (Hình 3). Trên cơ sở kết quả của nhiều thí nghiệm, hai tác giả đã đưa ra cơng thức xác định
hệ số truyền sóng theo các thơng số của sóng tới và các thơng số kỹ thuật của đê ngầm như sau:
Kt = 1 − EXP −0,65 × d s /H s,i − 1,09 × H s,i /B + 0,047 (B × d s / [L × D50a ]) − 0,067 d s × H s,i / [B × D50a ] ,
với: 0 ≤ Bd s / (LD50a ) ≤ 7,08,

0 ≤ d s H s,i / (BD50a ) ≤ 2,14

(3)
trong đó, H s,i là chiều cao sóng tới; L là chiều dài sóng tới; B là chiều rộng đỉnh đê; d s là độ ngập của
đỉnh đê; D50a là đường kính quy đổi của viên đá phủ mặt đê.
2.2. Mơ hình thí nghiệm trong máng sóng
Nghiên cứu tiến hành các thí nghiệm mơ hình vật lý nhằm đánh giá khả năng giảm sóng của BTR
khi được sử dụng làm vật liệu cho đê ngầm. Thí nghiệm được tiến hành trong máng sóng Hà Lan
thuộc Phịng thí nghiệm Thủy lực tổng hợp, Trường Đại học Thủy lợi. Máng có chiều dài 45 m, cao
1,2 m và rộng 1,0 m (Hình 4) [18]. Máy tạo sóng dạng piston tiên tiến cùng hệ thống hấp thụ sóng
phản xạ chủ động (ARC = Active Reflection Compensation) cho phép tạo sóng với độ chính xác cao.
Các mẫu cấu kiện BTR được sắp xếp tạo thành một khối đơn trên bệ nằm ngang, mơ phỏng đáy
biển (Hình 5). Thí nghiệm được thực hiện với 2 nhóm cấu kiện mẫu CK1 và CK2 có cấp phối đá và
47


hành
trong
máng
sóng
thuộc
Phịng
nghiệm
Thủy
tổng
hợp,
Trường
133133 hành
trong
máng
sóng
Hà Hà

LanLan
thuộc
Phịng
thí thí
nghiệm
Thủy
lựclực
tổng
hợp,
Trường
Thủy
Máng
chiều
rộng
(Hình
[15].
134134 ĐạiĐại
họchọc
Thủy
lợi.lợi.
Máng
có có
chiều
dàidài
45 45
m, m,
caocao
1,21,2
mm
và và

rộng
1,01,0
mm
(Hình
4) 4)
[15].
Máy
sóng
dạng
piston
cùng
thống
sóng
phản
động
135135 Máy
tạotạo
sóng
dạng
piston
tiêntiên
tiếntiến
cùng
hệ hệ
thống
hấphấp
thụthụ
sóng
phản
xạ xạ

chủchủ
động
Trung,
L.
H.,
và
cs.
/
Tạp
chí
Khoa
học
Cơng
nghệ
Xây
dựng
136
(ARC
= Active
1 Reflection Compensation) cho phép tạo sóng với độ chính xác cao.
136
(ARC
= Active
1 Reflection Compensation) cho phép tạo sóng với độ chính xác cao.
WG6
WG6

CK bê tơng rỗng
CK bê tơng rỗng

WG5-WG4-WG3-WG2
WG5-WG4-WG3-WG2

45m
45m

1m

1m

Máng
Mángsóng
sóng
Hệ thống thu
Hệ thống
thuliệu
thập dữ
thập dữ liệu

137
137
138
138

2

2

Hình 4. Máng
sóng Hà

và bố
bố tríthiết
thiết
bị
nghiệm
4. Máng
HàLan
Lan
bị thí
thí thí
nghiệm
Hình 4.Hình
Máng
sóng sóng
Hà Lan
và và
bố trítríthiết
bị
nghiệm

139
139
140
Hình 5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu khả năng giảm sóng qua đê ngầm sắp xếp
140
Hình 5. Sơ
đồ 5.bốSơtríđồthí
nghiên
cứucứu
khảkhả

năng
quađêđêngầm
ngầm
Hình
bốnghiệm
trí thí nghiệm
nghiên
nănggiảm
giảm sóng
sóng qua
sắpsắp
xếp xếp
141
bằng các mẫu cấu kiện BTR
bằng
các
mẫu
cấu
kiện
BTR
141
bằng các mẫu cấu kiện BTR
142
Các mẫu cấu kiện BTR được sắp xếp tạo thành một khối đơn trên bệ nằm
142
Các mẫu cấu kiện BTR được sắp xếp tạo thành một khối đơn trên bệ nằm
143độ rỗng
ngang,
mơnhau
phỏng

đáy6).biển
(Hình các
5). Thí nghiệm
thực hiện
vớiba
2 nhóm
kiện20%,
(Hình
Trong
cấu kiệnđược
theo
độ rỗngcấu
15%,
143
ngang, khác
mơ phỏng
đáy biển
(Hìnhđó,
5). Thímẫu
nghiệm
đượcđược
thựcthiết
hiệnkếvới
2 nhóm
cấu kiện
14425%mẫu
và loại
CK2đácó
đá5-10,
và độ10-20

rỗngvàkhác
nhau
; sử CK1
dụng ba
cócấp
các phối
cấp hạt
20-40
mm(Hình
(Bảng 6).
1). Trong đó, các mẫu
144
mẫu CK1 và CK2 có cấp phối đá và độ rỗng khác nhau (Hình 6). Trong đó, các mẫu
145
cấu kiện được thiết kế theo ba độ rỗng 15%, 20%, 25% ; sử dụng ba loại đá có các cấp
145
cấu kiện được thiết kế theo ba độ rỗng 15%, 20%, 25% ; sử dụng ba loại đá có các cấp
146
hạt 5-10, 10-20 và 20-40 mm (Bảng 1).
146
hạt 5-10, 10-20 và 20-40 mm (Bảng 1).

6

6

147
148

Hình 6. Các mẫu cấu kiện BTR với cấp hạt đá và độ rỗng khác nhau

Hình 6. Các mẫu cấu kiện BTR với cấp hạt đá và độ rỗng khác nhau
Bảng 1. Cấp hạt đá và độ rỗng của các mẫu cấu kiện BTR

149

Nhóm mẫu loại 1 (CK1)
Mẫu

3,1

Cấp hạt
10-20
đá (mm)

Nhóm mẫu loại 2 (CK2)

48

3,2

2,2

3,5

3,4

3,3

2,3

2,1

10-20

10-20

20-40

5-10

5-10

10-20

5-10


Trung, L. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Bảng 1. Cấp hạt đá và độ rỗng của các mẫu cấu kiện BTR

Nhóm mẫu loại 1 (CK1)
Mẫu
Cấp hạt đá (mm)
Độ rỗng (%)

Nhóm mẫu loại 2 (CK2)

3.1

3.2

2.2

3.5

3.4

3.3

2.3

2.1

10-20
15

10-20
20

10-20
25

20-40
20

5-10
20

5-10
25

10-20
20

5-10
15

Trong mỗi thí nghiệm, bốn mẫu cấu kiện trong một nhóm mẫu được xếp song song, cạnh nhau và
chồng thành hai lớp (Hình 7). Các mẫu cấu kiện đều có dạng hình hộp, kích thước 50 × 50 × 10 cm.
Như vậy, hai cấu kiện xếp cạnh nhau vừa khít trong lịng máng thí nghiệm. Mỗi nhóm mẫu gồm 04
mẫu cấu kiện với độ rỗng khác nhau tạo thành một đê ngầm giảm sóng dạng tường đứng. Thí nghiệm
được thiết kế với tỷ lệ dài là 1/20.
LẮP ĐẶT CẤU KIỆN LOẠI 1 (CK1)
Hình chiếu đứng

Hình chiếu bằng

156
157

1

Hình chiếu cạnh

LẮP ĐẶT CẤU KIỆN LOẠI 2 (CK2)
Hình chiếu đứng

Hình chiếu cạnh

Hình chiếu bằng

Đơn vị trong bản vẽ là cm

Hình
7. Sơ
đồđồbốbốtrítrícác
kiệnBTR
BTRtrong
trong
máng
sóng
Hình
7. Sơ
cácmẫu
mẫu cấu
cấu kiện
máng
sóng

158
Tổng cộng 06 thiết bị đo sóng được bố trí dọc theo phương truyền sóng từ phải
Tổng cộng 06 thiết bị đo sóng được bố trí dọc theo phương truyền sóng từ phải qua trái (Hình 4
159
tráiđó,
(Hình
vàsóng
5). Trong
đó,

WG1
đo WG3,
sóng WG4
đầu vào;
cụm dùng
WG2,
WG4
vàtới và
và 5).qua
Trong
WG14đo
đầu vào;
cụm
WG2,
và WG5
đểWG3,
phân tách
sóng
160
WG5xạ
dùng
đểnhóm
phân mẫu;
tách sóng
sóng
xạtruyền
trước nhóm
mẫu;mẫu.
WG6
đo máng

sóng sau
sóng phản
trước
WG6tới
đo và
sóng
sauphản
khi đã
qua nhóm
Cuối
phía trái
161
nhómđể
mẫu.
máng
phíasóng.
trái bố
tríphân
khốitích
đá đổ
mái để
nghiêng
đểthành
bố tríkhi
khốiđãđátruyền
đổ máiqua
nghiêng
hấp Cuối
thụ năng
lượng

Việc
số liệu
xác định
phần
sóng
tới
và
sóng
phản
xạ
trước
cơng
trình
sử
dụng
phương
pháp
của
Zelt
và
Skjelbreia
[19].
162
hấp thụ năng lượng sóng. Việc phân tích số liệu để xác định thành phần sóng tới và
tham
số xạ
sóng
được
thiết
lập sử

chodụng
hai trường
sóng
ngẫu nhiên
163 Các
sóng
phản
trước
cơng
trình
phươnghợp
pháp
củađều
Zeltvàvàsóng
Skjelbreia
[17].(JONSWAP)
với số lượng con sóng thí nghiệm được tạo ra là 500 cho mỗi lần đo. Bảng 2 tổng hợp 12 kịch bản thí
164
sóngmẫu,
đượcchiều
thiếtsâu
lậpnước,
cho chiều
hai trường
sóng
đều
sóng
ngẫu
nghiệm, mỗiCác
kịch tham

bản cósốnhóm
cao và hợp
chu kỳ
sóng
tới và
khác
nhau.
Với mỗi
165
nhiên
(JONSWAP)
với
số
lượng
con
sóng
thí
nghiệm
được
tạo
ra
là
500
cho
mỗi
lần
kịch bản, thí nghiệm được thực hiện 02 lần để đảm bảo sự hội tụ của kết quả đo và phát hiện những
sai sótđo.
(nếu
có).2Chiều

thí nghiệm
máng
là 75
hoặc
đảmmẫu,
bảo đỉnh
166
Bảng
tổng sâu
hợpnước
12 kịch
bản thí trong
nghiệm,
mỗi
kịch
bản85cócm,
nhóm
chiềunhóm
sâu mẫu
ln ngập
số kỳ
giữa
chiều
nhóm
mẫuVới
với mỗi
độ sâu
nước
ngay
nhóm

mẫu dao
167
nước,nước,
chiềuthỏa
caomãn
và tỷ
chu
sóng
tớicao
khác
nhau.
kịch
bản,
thítrước
nghiệm
được
động
từ
0,6
đến
0,8.
Đây
là
tỷ
số
hợp
lý
để
nhóm
mẫu

đạt
hiệu
quả
giảm
sóng
khi
chúng
làm
việc với
168
thực hiện 02 lần để đảm bảo sự hội tụ của kết quả đo và phát hiện những sai sót (nếu
169
170
171
172

có). Chiều sâu nước thí nghiệm trong máng
49 là 75 hoặc 85 cm, đảm bảo đỉnh nhóm
mẫu ln ngập nước, thỏa mãn tỷ số giữa chiều cao nhóm mẫu với độ sâu nước ngay
trước nhóm mẫu dao động từ 0,6 đến 0,8. Đây là tỷ số hợp lý để nhóm mẫu đạt hiệu
quả giảm sóng khi chúng làm việc với vai trị là đê ngầm (Harris (1996) [21], Armono


Trung, L. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng

vai trị là đê ngầm (Harris (1996) [20], Armono và Hall (2003) [21]).
3. Kết quả và thảo luận
Thí nghiệm được thực hiện theo 12 kịch bản liệt kê trong Bảng 2.
Bảng 2. Các kịch bản thí nghiệm đánh giá khả năng giảm sóng qua đê ngầm BTR
TT

Kịch bản

Chiều sâu
nước D (m)

Chiều cao sóng
tới H s (m)

Chu kỳ sóng
tới T p (s)

Loại sóng

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

CK1_D75H10T16
CK1_D75H12T18
CK1_D75H10T16_Re

CK1_D75H12T18_Re
CK1_D85H10T16
CK1_D85H12T18
CK1_D85H10T16_Re
CK1_D85H12T18_Re
CK2_D85H10T16
CK2_D85H12T18
CK2_D85H10T16_Re
CK2_D85H12T18_Re

0,75
0,75
0,75
0,75
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85

0,10
0,12
0,10
0,12
0,10
0,12
0,10

0,12
0,10
0,12
0,10
0,12

1,6
1,8
1,6
1,8
1,6
1,8
1,6
1,8
1,6
1,8
1,6
1,8

Ngẫu nhiên
Ngẫu nhiên
Đều
Đều
Ngẫu nhiên
Ngẫu nhiên
Đều
Đều
Ngẫu nhiên
Ngẫu nhiên
Đều

Đều

Bảng 3. Kết quả thí nghiệm đánh giá hiệu quả giảm sóng qua đê ngầm BTR
TT

Kịch Bản

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

24

CK1_D75H10T16_1
CK1_D75H10T16_3
CK1_D75H12T18_1
CK1_D75H12T18_2
CK1_D75H10T16_1_Re
CK1_D75H10T16_2_Re
CK1_D75H12T18_1_Re
CK1_D75H12T18_2_Re
CK1_D85H10T16_1
CK1_D85H10T16_2
CK1_D85H12T18_1
CK1_D85H12T18_2
CK1_D85H10T16_1_Re
CK1_D85H10T16_2_Re
CK1_D85H12T18_1_Re
CK1_D85H12T18_2_Re
CK2_D85H10T16_1
CK2_D85H10T16_2
CK2_D85H12T18_1
CK2_D85H12T18_2
CK2_D85H10T16_1_Re
CK2_D85H10T16_2_Re
CK2_D85H12T18_1_Re
CK2_D85H12T18_2_Re

Thực đo

Tính tốn

H s,i

T p,i

H s,t

T p,t

Kt_đo

Kt,Goda

Kt,Seabrook

0,129
0,128
0,123
0,123
0,178
0,180
0,116
0,116
0,145
0,148
0,156
0,150
0,181
0,181
0,205

0,206
0,149
0,149
0,150
0,150
0,186
0,186
0,205
0,208

1,63
1,63
1,73
1,73
1,63
1,63
1,84
1,84
1,54
1,63
1,73
1,73
1,63
1,63
1,84
1,84
1,63
1,63
1,75
1,73

1,63
1,63
1,84
1,84

0,057
0,057
0,061
0,063
0,095
0,096
0,069
0,070
0,105
0,106
0,117
0,116
0,141
0,142
0,145
0,146
0,101
0,100
0,111
0,111
0,131
0,129
0,140
0,143

1,63
1,63
1,84
1,84
0,8
0,8
1,84
1,84
1,63
1,63
1,84
1,84
1,63
1,63
1,84
1,84
1,63
1,63
1,84
1,84
1,63
1,63
1,84
1,84

0,442
0,445
0,496
0,512
0,534

0,533
0,595
0,603
0,724
0,716
0,750
0,773
0,779
0,785
0,707
0,709
0,678
0,671
0,740
0,740
0,704
0,694
0,683
0,688

0,527
0,529
0,540
0,540
0,451
0,449
0,558
0,558
0,915
0,906

0,883
0,900
0,816
0,816
0,759
0,757
0,903
0,903
0,900
0,900
0,803
0,803
0,759
0,753

0,444
0,444
0,443
0,443
0,483
0,485
0,443
0,443
0,732
0,739
0,746
0,744
0,755
0,755
0,787

0,788
0,853
0,853
0,866
0,865
0,913
0,913
0,971
0,977

Ghi chú: Kt,Goda là hệ số truyền sóng tính theo cơng thức (2) của Goda [12]; Kt,Seabrook là hệ số truyền sóng tính
theo cơng thức (3) của Seabrook và Hall [17].

50


thể hiện
lượng
sauxử
khilýxử
số sóng
liệu sóng
đo được
tại hai
188 188
HìnhHình
8 thể8 hiện
phổ phổ
năngnăng
lượng

sóngsóng
sau khi
sốlýliệu
đo được
tại hai
đo WG5
và WG6.
có dạng
rất nhọn
đối trường
với trường
thể hiện
189 189đầu đầu
đo WG5
và WG6.
Phổ Phổ
có dạng
rất nhọn
đối với
hợp hợp
sóngsóng
đều, đều,
thể hiện
lượng
tập trung
ở một
tần ứng
số, ứng
với một
chu Quanh

kỳ. Quanh
190 190năngnăng
lượng
sóngsóng
chủ chủ
yếu yếu
tập trung
ở một
tần số,
với một
chu kỳ.
vị trívị trí

đỉnh,
đường
hạ thấp
tương
đốiràng
rõ ràng
đối cả
vớisóng
cả sóng
đềusóng
và sóng
191 191đỉnh,
đường
phổ phổ
sóngsóng
hạ thấp
tương

đối rõ
đối với
đều và
ngẫungẫu
nhiên.
Ở đạc
phía
nhóm
mẫu
(đầu
đosóng,
WG6),
phổ
có
một
số sóng.
đỉnh
(nhiễu).
Trong
Kết
quả
đo
phân
tích
gồm
chiều
caosóng
sóng
vàsố
chuđỉnh

kỳ
Bảng
3 trình
bày
192 192nhiên.
Ở phía
sauvàsau
nhóm
mẫubao
(đầu
đophổ
WG6),
phổ
sóng
có
một
(nhiễu).
Trong
đặc
sóngđỉnh
đo
đạc
ởcóphía
nhóm
đầulượng
đokhơng
WG5);
phía
sau
(tại

đầulệch
đo WG6);
hệ số
đó,
chính
cótrước
giámật
trị mật
độ(tại
năng
khơng
sựđêchênh
lớn. Hình
193 193
đó,trưng
hai hai
đỉnh
chính
giá
trị
độmẫu
năng
lượng
có
sựcó
chênh
lệch
lớn.
Hình
truyền

sóng
K
thực
đo
tính
theo
cơng
thức
(1).
Để
so
sánh
hệ
số
truyền
sóng
của
thí
nghiệm
với
các
t tương tự như sau khi đã trải qua quá trình sóng vỡ nhiều lần. Điều này thể
194 194dạngdạng
phổ phổ
tương
tự như sau khi đã trải qua q trình sóng vỡ nhiều lần. Điều này thể
cơng trình nghiên cứu trước đây, Bảng 3 cũng thể hiện hệ số truyền sóng tính tốn theo Goda (1969)
lượng sóng
đã phần
được

tán truyền
khi truyền
qua nhóm
mẫutơng
bê tơng
195 195
hiệnhiện
năngnăng
lượng
đãSeebrook
phần
nàovànào
được
tiêu tiêu
tánbằng
khi
qua
mẫu
bằng
cơng
thức
(2), sóng
và theo
Hall (1998)
cơng thức
(3).nhóm
Vì mỗi
kịchbêbản
được thí
rỗng.

Lưu
ý rằng
chu
kỳ
sóng
trước
và
saulànhóm
mẫu
khơng
sự thay
đổi
đáng
196 196
rỗng.
Lưu
ý rằng
chu số
kỳthí
sóng
trước
và
sau
nhóm
mẫu
khơng
có thí
sựcó
thay
đổi

kể,
nghiệm
hai lần
nên
tổng
nghiệm
đã
thực
hiện
24.
Trong
đó,
16
nghiệm
vớiđáng
nhóm
CK1kể,
và
197
cụ
thể
đỉnh
phổ
sóng
của
đầu
đo
WG5
và
WG6

đều
có
chung
giá
trị
trục
hồnh,
tức
nghiệm
197 08cụthíthể
đỉnh với
phổnhóm
sóng CK2.
của đầu đo WG5 và WG6 đều có chung giá trị trục hồnh, tức
tầnf.số f.
198 198tần số
Trung, L. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng

Sóng
đều đều
(a)(a)sóng
đều
(a)
sóng

(b) Sóng ngẫu nhiên

(b) sóng
ngẫu ngẫu
nhiênnhiên

(b) sóng

Hình 8. Phổ sóng điển hình ở phía trước (WG5) và phía sau (WG6) nhóm mẫu

Hình 8 thể hiện phổ năng lượng sóng sau khi
10 xử
10lý số liệu sóng đo được tại hai đầu đo WG5 và
WG6. Phổ có dạng rất nhọn đối với trường hợp sóng đều, thể hiện năng lượng sóng chủ yếu tập trung
ở một tần số, ứng với một chu kỳ. Quanh vị trí đỉnh, đường phổ sóng hạ thấp tương đối rõ ràng đối
với cả sóng đều và sóng ngẫu nhiên. Ở phía sau nhóm mẫu (đầu đo WG6), phổ sóng có một số đỉnh
(nhiễu). Trong đó, hai đỉnh chính có giá trị mật độ năng lượng khơng có sự chênh lệch lớn. Hình dạng
phổ tương tự như sau khi đã trải qua q trình sóng vỡ nhiều lần. Điều này thể hiện năng lượng sóng
đã phần nào được tiêu tán khi truyền qua nhóm mẫu bê tơng rỗng. Lưu ý rằng chu kỳ sóng trước và
sau nhóm mẫu khơng có sự thay đổi đáng kể, cụ thể đỉnh phổ sóng của đầu đo WG5 và WG6 đều có
chung giá trị trục hồnh, tức tần số f . Để trực quan, Hình 9 thể hiện hệ số truyền sóng Kt theo thí
nghiệm và tính tốn theo [12] và [17] cho 24 kịch bản thí nghiệm như đã nêu trong Bảng 3.
Từ số liệu thí nghiệm trong Bảng 3 và các hệ số truyền sóng nhận được biểu thị dưới dạng biểu
đồ phân tán trên Hình 9, có thể rút ra một số nhận xét như sau:
- Đối với các kịch bản có độ sâu nước 75 cm (Hình 9(a)), tức tỷ số giữa chiều cao nhóm mẫu
với độ sâu nước ngay trước nhóm mẫu h s /h = 0,8 và độ sâu ngập 5,0 cm, thì cả ba phương pháp: thí
nghiệm, phương pháp theo [12] và [17] đều đạt hiệu quả giảm sóng với hệ số truyền sóng dưới 0,6, có
nghĩa chiều cao sóng giảm ít nhất 40%. Hệ số giảm sóng của ba phương pháp cơ bản là tương đồng
và xấp xỉ với nhau, thí nghiệm có Kt dao động từ 0,44 đến 0,60; phương pháp [12] có Kt từ 0,45 đến
0,56; phương pháp [17] có Kt ổn định chỉ từ 0,44 đến 0,49. Như vậy kết quả thu được phù hợp với kết
luận của nhiều cơng trình nghiên cứu về tính hiệu quả của đê ngầm khi tỷ số h s /h = 0,8, tức độ ngập
nhỏ. Theo số liệu ở Bảng 3, thấy rằng cùng một độ sâu ngập, kịch bản có chiều cao sóng tới lớn hơn
thì hiệu quả giảm sóng lại giảm đi (tức Kt lớn hơn).
51

99

00

01

02

03

04

05

06

07

08

Hình 8. Phổ sóng điển hình ở phía trước (WG5) và phía sau (WG6) nhóm mẫu
Để trực quan, Hình 9 thể hiện hệ số truyền sóng K t theo thí nghiệm và tính tốn

Trung, L. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng

theo [13] và [14] cho 24 kịch bản thí nghiệm như đã nêu trong Bảng 3.

209
(b) Các
bảncócómực

mực nước
85 cm
(b) Các
kịchkịch
bản
nướcthíthínghiệm
nghiệm
85 cm

210
(a) Các
kịchbản
bảncó
có mực
mực nước
75 cm
(a) Các
kịch
nướcthíthínghiệm
nghiệm
75 cm

Hình 9. So sánh hệ số truyền sóng Kt giữa thí nghiệm và tính tốn theo [13] và [14]

211

Hình 9. So sánh hệ số truyền sóng
và tính
tốn
theo

212 Kt giữaTừthí
số nghiệm
liệu thí nghiệm
trong
Bảng
3 và[12]
các hệvàsố[17]
truyền sóng nhận được biểu thị
213

dưới dạng biểu đồ phân tán trên Hình 9, có thể rút ra một số nhận xét như sau:

214



Đối với các kịch bản có độ sâu nước 75 cm (Hình 9a), tức tỷ số giữa chiều cao

- Đối với các kịch bản có độ sâu nước
(Hình
tứcnước
tỷ số
giữa
cao hnhóm
/ h  0,8mẫu
21585 cmnhóm
mẫu9(b)),
với độ sâu
ngay
trướcchiều

nhóm mẫu
và độvới
sâu ngập 5,0
độ sâu nước ngay trước nhóm mẫu h s /h 216
= 0,57 và
độ
sâu
ngập
tăng
lên
15
cm,
thì
cả
ba
phương
cm, thì cả ba phương pháp: thí nghiệm, phương pháp theo [13] pháp
và [14] đều đạt
217 đi đáng
hiệukể
quảvới
giảmhệ
sóng
hệ số truyền
0,6,0,65,
có nghĩa
đều cho thấy hiệu quả giảm sóng đã giảm
sốvới
truyền
sóngsóng

đềudưới
trên
vàchiều
thấycaorõsóng giảm
218 có tính
ít nhấtphân
40%. Hệ
giảm sóng
củatương
ba phương
phápvới
cơ bản
là tương
nhất là hệ số giảm sóng của ba phương pháp
tánsốkhơng
cịn
đồng
nhau
nữa.đồng
Cụ và xấp xỉ
219
với nhau, thí nghiệm có K dao động từ 0,44 đến 0,60; phương pháp [13] có K từ
thể, thí nghiệm có Kt dao động từ 0,67 đến 0,79; phương pháp [12] có Kt dao động từ 0,75 đến 0,92;
220
0,45 đến 0,56; phương pháp [14] có K ổn định chỉ từ 0,44 đến 0,49. Như vậy kết
phương pháp [17] có Kt dao động từ 0,73 đến 0,98. Có thể thấy, thí nghiệm cung cấp hệ số truyền
221
quả thu được phù hợp với kết luận của nhiều cơng trình nghiên cứu về tính hiệu
sóng khá ổn định, trong khi phương pháp
[12] vàquả[17]

có hệ số truyền sóng với biên độ dao động lớn
222
của đê ngầm khi tỷ số h / h  0,8 , tức độ ngập nhỏ. Theo số liệu ở Bảng 3,
hơn nhiều. Như vậy đê càng ngập sâu thì
sóng
nhận
này
223hiệu quả
thấy giảm
rằng cùng
một càng
độ sâu thấp,
ngập, kịch
bản định
có chiều
caophù
sóng hợp
tới lớnvới
hơn thì hiệu
kết luận của tác giả Tiến [10] về độ ngập
trên
đỉnh
224 nước quả
giảm
sóngcơng
lại giảmtrình
đi (tứctỷK lệlớnnghịch
hơn). với hiệu quả giảm
sóng khi dựa trên hàng loạt thí nghiệm 225
với đê

ngầm đỉnh rộng. Một chi tiết cần lưu ý là khi độ sâu
 Đối với các kịch bản có độ sâu nước 85 cm (Hình 9b), tức tỷ số giữa chiều cao
ngập lớn thì chiều cao sóng tới cũng gần226
như khơng
đến
hiệu
giảm
nhóm ảnh
mẫu hưởng
với độ sâu
nước
ngayquả
trước
nhómsóng.
mẫu h / h  0,57 và độ sâu ngập
- Ngồi ảnh hưởng của
độ
sâu
ngập,
có
thể
thấy
yếu
tố
độ
nhám
bề
mặt
đỉnh
cơng

trình
có ảnh
227
tăng
lên
15
cm,
thì
cả
ba
phương
pháp
đều
cho
thấy hiệu
quả giảm
sóng đã giảm
11
228
đi
đáng
kể
với
hệ
số
truyền
sóng
đều
trên
0,65,

và
thấy
rõ
nhất
là
hệ
số giảm sóng
hưởng đến hiệu quả giảm sóng, tức năng lượng sóng bị tiêu tán do ma sát với đỉnh cơng trình. Hình 9(a)
cho thấy hệ số Kt của thí nghiệm và [17] nói chung nhỏ hơn Kt tính theo [12], thậm chí ngay cả với
12
trường hợp độ ngập lớn (Hình 9(b)) cũng phản ánh kết quả tương tự. Nguyên
nhân là công thức của
[12] không đề cập đến độ nhám đỉnh công trình, các thí nghiệm của [12] chỉ áp dụng cho thùng chìm
có đỉnh nhẵn.
- Trong cùng một điều kiện thí nghiệm về sóng và độ sâu nước, kết quả thí nghiệm và tính theo
[17] cho thấy các cấu kiện có cùng hệ số rỗng, nhưng nhóm cấu kiện CK1 có cỡ hạt trên bề mặt đê
lớn hơn (tức nhám hơn) nhóm cấu kiện CK2 thì hiệu quả giảm sóng cũng ít nhiều cao hơn (hệ số Kt
nhỏ hơn).
Ngoài các yếu tố về độ ngập đỉnh đê, chiều cao sóng tới và độ nhám bề mặt đỉnh đê như đã nhận
xét ở trên, rõ ràng để tăng hiệu quả giảm sóng thì yếu tố bề rộng đỉnh đê cần được quan tâm nghiên
cứu như đã khẳng định trong một số nghiên cứu khác [10, 14].
s

t

t

t

s

t

s

52


Trung, L. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng

4. Kết luận
Bài báo đã trình bày kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng giảm sóng của vật liệu bê tơng rỗng.
Mơ hình thí nghiệm được thiết kế và tiến hành nhằm mơ phỏng q trình truyền sóng qua cơng trình
bảo vệ bờ biển dạng đê ngầm giảm sóng. Đê được xếp bởi tổ hợp các mẫu cấu kiện bê tơng rỗng hình
hộp, chia thành 02 nhóm cấu kiện CK1 và CK2 có độ rỗng khác nhau 15%, 20% và 25%, sử dụng
các cấp hạt đá khác nhau 5-10, 10-20 và 20-40 mm. Số liệu đo đạc từ thí nghiệm mơ hình vật lý được
thực hiện trên máng sóng cho thấy chiều cao sóng có khả năng giảm từ 21 - 56% khi đi qua mẫu cấu
kiện. Ngồi ra, kết quả thu được từ thí nghiệm cũng được so sánh với kết quả tính tốn theo hai cơng
trình nghiên cứu của Goda [12] và Seabrook & Hall [17] đã đưa ra những nhận xét quan trọng có ý
nghĩa khoa học và thực tiễn. Các nghiên cứu tiếp theo cần làm sáng tỏ ảnh hưởng của hai tham số độ
rỗng và bề rộng đỉnh đê tới quá trình truyền sóng qua vật liệu BTR. Kết quả nghiên cứu bước đầu này
khẳng định tiềm năng của việc ứng dụng bê tông rỗng trong xây dựng đê ngầm giảm sóng nói riêng
và cơng trình biển nói chung.
Lời cảm ơn
Các tác giả xin chân thành cảm ơn Bộ Xây dựng đã cấp kinh phí cho Đề tài “Nghiên cứu chế tạo
bê tơng rỗng có tác dụng giảm sóng bảo vệ bờ đảo, bờ biển”, Mã số RD78-19, thuộc chương trình
Nghiên cứu và phát triển VLXD phục vụ các cơng trình ven biển và hải đảo đến năm 2025 theo Quyết
định 126/QĐ-TTg ngày 25/1/2019.
Tài liệu tham khảo
[1] Khoan, P. V., Thắng, N. N. (2010). Tình trạng ăn mịn bê tơng cốt thép ở vùng biển Việt Nam và một số

kinh nghiệm sử dụng chất ức chế ăn mịn canxi nitrít,. Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, (2):38–43.
[2] Neithalath, N., Sumanasooriya, M. S., Deo, O. (2010). Characterizing pore volume, sizes, and connectivity in pervious concretes for permeability prediction. Materials Characterization, 61(8):802–813.
[3] Lian, C., Zhuge, Y., Beecham, S. (2011). The relationship between porosity and strength for porous
concrete. Construction and Building Materials, 25(11):4294–4298.
[4] Bhutta, M. A. R., Hasanah, N., Farhayu, N., Hussin, M. W., bin Md Tahir, M., Mirza, J. (2013). Properties of porous concrete from waste crushed concrete (recycled aggregate). Construction and Building
Materials, 47:1243–1248.
[5] Sata, V., Wongsa, A., Chindaprasirt, P. (2013). Properties of pervious geopolymer concrete using recycled
aggregates. Construction and Building Materials, 42:33–39.
[6] Dong, N. V., Hanh, P. H., Tuan, N. V., Minh, P. Q., Phuong, N. V. (2019). The effect of mineral admixture on the properties of the binder towards using in making pervious concrete. Lecture Notes in Civil
Engineering, Springer Singapore, 367–372.
[7] Chánh, N. V. (2008). Bê tông rỗng cho các cơng trình đơ thị cơng cộng - Một vật liệu thân thiện với mơi
trường. Hội nghị tồn quốc: vật liệu xây dựng - thiết bị - sử dụng đảm bảo an tồn, thiết bị năng lượng,
thân thiện mơi trường trong cơng trình xây dựng (05-2008) - Bộ Xây dựng - Hội Vật liệu Xây dựng.
[8] .
[9] Kramer, M., Zanuttigh, B., van der Meer, J. W., Vidal, C., Gironella, F. X. (2005). Laboratory experiments
on low-crested breakwaters. Coastal Engineering, 52(10-11):867–885.
[10] Lamberti, A., Archetti, R., Kramer, M., Paphitis, D., Mosso, C., Risio, M. D. (2005). European experience
of low crested structures for coastal management. Coastal Engineering, 52(10-11):841–866.
[11] Tiến, N. V. (2015). Nghiên cứu hiệu quả của đê ngầm đến quá trình tiêu hao năng lượng sóng tác động
vào bờ biển Việt Nam. Luận văn Tiến sỹ kỹ thuật, trường Đại học Thủy lợi.

53


Trung, L. H., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

[12] Goda, Y. (1969). Re-analysis of laboratory data on wave transmission over breakwaters. Rept. Port and
Harbour Res. Inst, 8(3):3–18.
[13] Ahrens, J. P. (1987). Characteristics of reef breakwaters. CERC, Vicksburg, Technical report CERC-8717.
[14] Pina, G. G., de Alarcón, J. V. F. (1991). Experiments on coastal protection submerged breakwaters: a way

to look at the results. 22nd International Conference on Coastal Engineering, 1592–1605.
[15] van der Meer, J. M. Stability and transmission at low-crested structures. Delft Hydraulics Publication
453.
[16] van der Meer, J. W., Daemen, I. F. R. (1994). Stability and Wave Transmission at Low-Crested RubbleMound Structures. Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, 120(1):1–19.
[17] Seabrook, S. R., Hall, K. R. (2002). Wave transmission at submerged breakwaters. Coastal Engineering.
[18] Trung, L. H., Hoàng, N. T., Tùng, T. T., Thọ, T. X. (2020). Nghiên cứu phân bố áp lực sóng lên tường biển
có mũi hắt sóng bằng mơ hình số và mơ hình vật lý. Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD)
- ĐHXD, 14(4V):87–95.
[19] Zelt, J. A., Skjelbreia, J. E. (1993). Estimating incident and reflected wave fields using an arbitrary
number of wave gauges. Coastal Engineering, 777–789.
[20] Harris, L. E. (1996). Wave Attenuation by Rigid and Flexible-Membrane Submerged Breakwaters. Doctoral Thesis of Philosophy in Ocean Engineering. Florida Atlantic University.
[21] Armono, H. D., Hall, K. R. (2003). Wave transmission on submerged breakwaters made of hollow hemispherical shape artificial reefs. Canadian Coastal Conference, 313–322.

54