Luận án – Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê dạng bản nghiêng trên nền cọc trong công trình bảo vệ bờ biển

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA KẾT CẤU ĐÊ DẠNG BẢN NGHIÊNG TRÊN NỀN CỌC TRONG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN

Ngành:

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ĐẶC BIỆT

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA KẾT CẤU ĐÊ DẠNG BẢN NGHIÊNG TRÊN NỀN CỌC TRONG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN" tập trung vào việc phát triển các giải pháp kết cấu đê chắn sóng tối ưu, bền vững và thân thiện môi trường, đặc biệt cho các khu vực có nền đất yếu ở Việt Nam. Đê dạng bản nghiêng trên nền cọc với vấu và khuyết lõm được đánh giá là một loại hình tiềm năng nhờ cấu tạo đơn giản, chi phí vật liệu thấp, khả năng lưu thông nước tốt và hiệu quả giảm sóng.

Mục đích nghiên cứu là làm rõ các đặc trưng thủy động lực khi sóng tương tác với đê bản nghiêng có vấu kết hợp khuyết lõm trên nền cọc, từ đó đề xuất dạng kết cấu phù hợp cho công trình bảo vệ bờ biển và bể cảng. Đối tượng nghiên cứu là tương tác giữa sóng và kết cấu đê chắn sóng dạng bản nghiêng trên nền cọc trong điều kiện sóng thí nghiệm được lựa chọn phù hợp với điều kiện nước ta. Phạm vi nghiên cứu sử dụng mô hình vật lý máng sóng, không xét đến độ bền kết cấu hay ảnh hưởng của nền cọc đến bản nghiêng.

Luận án đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình vật lý trong máng sóng với tỷ lệ 1:15, sử dụng 45 kịch bản thí nghiệm khác nhau về chiều cao sóng, chu kỳ sóng, mực nước và mái dốc bản nghiêng. Dữ liệu thu được về truyền sóng, phản xạ sóng, tiêu tán năng lượng sóng, phân bố áp lực sóng và vận tốc dòng chảy cực đại được xử lý bằng các phương pháp chuyên biệt như phương pháp ba đầu đo sóng của Mansard và Funke, tính toán hệ số tiêu tán năng lượng sóng theo Shih và cộng sự, và công cụ WSWAT trong MIKE 21.

Kết quả nghiên cứu đã xác định các mối quan hệ giữa độ dốc sóng với hệ số truyền sóng, phản xạ sóng và tiêu tán năng lượng sóng cho từng mái dốc cụ thể với độ tin cậy chấp nhận được. Luận án đề xuất hai dạng mặt cắt ngang đê bản nghiêng trên nền cọc có vấu kết hợp khuyết lõm tiêu giảm sóng, đã được đăng ký sở hữu trí tuệ. Kết cấu này có mặt cắt ngang kinh tế, phù hợp với nền đất yếu và công nghệ thi công đơn giản. Các phân tích chỉ ra rằng đê bản nghiêng có vấu và khuyết lõm tiêu giảm sóng có khả năng giảm sóng truyền tốt hơn so với kết cấu đê bản nghiêng tương tự không có vấu. Áp lực sóng cực đại tính toán lớn hơn thí nghiệm, và vận tốc dòng chảy cực đại tại chân đê phụ thuộc vào độ dốc mái.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được đề xuất bao gồm việc khảo sát các dạng cấu tạo và bố trí vấu, khuyết lõm khác nhau, cũng như thực hiện thí nghiệm trên mô hình bể sóng để đánh giá toàn diện hơn trong điều kiện sóng bão.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1 Tính cấp thiết của đề tài
  • 2 Mục đích nghiên cứu
  • 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
    • 3.1 Đối tượng nghiên cứu
    • 3.2 Phạm vi nghiên cứu
  • 4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
    • 4.1 Ý nghĩa khoa học
    • 4.2 Ý nghĩa thực tiễn
  • 5 Điểm mới của Luận án
  • 6 Bố cục của luận án

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU KẾT CẤU VÀ MỐI TƯƠNG TÁC GIỮA SÓNG VỚI CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG

  • 1.1 Tổng quan các nghiên cứu về kết cấu đê chắn sóng
    • 1.1.1 Kết cấu công trình bảo vệ bờ biển
  • 1.2 Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến hướng nghiên cứu đề tài luận án
    • 1.2.1 Tổng quan các công trình nghiên cứu trên thế giới
    • 1.2.2 Tổng quan các nghiên cứu tương tác giữa sóng và công trình trong nước
  • 1.3 Tổng quan các phương pháp nghiên cứu tương tác giữa sóng và kết cấu đê
  • 1.4 Những vấn đề tồn tại luận án cần giải quyết
  • 1.5 Mục tiêu và nội dung của đề tài nghiên cứu
    • 1.5.1 Mục tiêu nghiên cứu
    • 1.5.2 Nội dung nghiên cứu
    • 1.5.3 Dự kiến kết quả mang lại
  • 1.6 Phương pháp nghiên cứu
  • 1.7 Kết luận chương 1

• CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC GIỮA SÓNG VÀ ĐÊ BẢN NGHIÊNG TRÊN NỀN CỌC

  • 2.1 Cơ sở nghiên cứu tương tác giữa sóng và kết cấu đê bản nghiêng
    • 2.1.1 Cơ sở về lý thuyết tương tự
  • 2.2 Xây dựng, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình vật lý
    • 2.2.1 Lựa chọn tỷ lệ mô hình
    • 2.2.2 Chế tạo mẫu đê bản nghiêng
    • 2.2.3 Thiết bị đo đạc và bố trí các vị trí đo đạc số liệu trên mô hình thí nghiệm
  • 2.3 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình nghiên cứu
  • 2.4 Xây dựng các kịch bản nghiên cứu
  • 2.5 Phương pháp đo đạc và xử lý số liệu thí nghiệm
    • 2.5.1 Phương pháp đo đạc sóng phản xạ
    • 2.5.2 Phương pháp tính toán sóng phản xạ
    • 2.5.3 Phương pháp tính toán hệ số tiêu tán năng lượng sóng
    • 2.5.4 Phương pháp phân tích số liệu sóng thu được
  • 2.6 Kết luận chương 2

• CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG THỦY ĐỘNG LỰC KHI SÓNG TƯƠNG TÁC VỚI KẾT CẤU ĐÊ BẢN NGHIÊNG

  • 3.1 Đặc trưng truyền sóng
    • 3.1.1 Kết quả tính toán hệ số truyền sóng
    • 3.1.2 Ảnh hưởng của mực nước đến truyền sóng
    • 3.1.3 Ảnh hưởng của mái dốc bản nghiêng tới sóng truyền
    • 3.1.4 Ảnh hưởng của chu kỳ sóng
    • 3.1.5 Ảnh hưởng của độ dốc sóng
  • 3.2 Đặc trưng phản xạ sóng
    • 3.2.1 Tổng hợp kết quả thí nghiệm
    • 3.2.2 Ảnh hưởng của mực nước đến phản xạ sóng
    • 3.2.3 Ảnh hưởng của mái dốc bản nghiêng đến phản xạ sóng
    • 3.2.4 Ảnh hưởng của chu kỳ sóng đến phản xạ sóng
    • 3.2.5 Ảnh hưởng của độ dốc sóng đến phản xạ sóng
  • 3.3 Đặc trưng tiêu tán năng lượng sóng
    • 3.3.1 Ảnh hưởng của mực nước đến tiêu tán năng lượng sóng
    • 3.3.2 Ảnh hưởng của mái dốc bản nghiêng đến tiêu tán năng lượng sóng
    • 3.3.3 Ảnh hưởng của chu kỳ sóng đến tiêu tán năng lượng sóng
    • 3.3.4 Ảnh hưởng của độ dốc sóng đến tiêu tán năng lượng sóng
  • 3.4 Phân bố áp lực sóng trên bản nghiêng
    • 3.4.1 Đặt vấn đề
    • 3.4.2 Phân bố áp lực sóng trên đê bản nghiêng trên nền cọc
  • 3.5 Phân bố vận tốc cực đại do sóng gây ra tại chân đê bản nghiêng
    • 3.5.1 Đặt vấn đề
    • 3.5.2 Phân bố vận tốc lớn nhất do sóng ở khoảng hở giữa chân đê bản nghiêng và đáy
  • 3.6 Kết luận chương 3

• CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KẾT CẤU ĐÊ BẢN NGHIÊNG TRÊN NỀN CỌC TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN Ở NƯỚC TA

  • 4.1 Cơ sở lựa chọn giải pháp mặt cắt ngang đê bản nghiêng trong xây dựng công trình bảo vệ bờ biển
  • 4.2 Đề xuất dạng mặt cắt ngang đê bản nghiêng với công trình bảo vệ bờ biển
    • 4.2.1 Cao độ đỉnh đê
    • 4.2.2 Chiều rộng và chiều cao đê bản nghiêng:
  • 4.3 Thiết kế đê bản nghiêng trong xây dựng công trình bảo vệ bờ biển Cảnh Dương, Quảng Bình
    • 4.3.1 Giới thiệu chung về bờ biển Cảnh Dương
    • 4.3.2 Điều kiện biên thiết kế
    • 4.3.3 Xác định các thông số đặc trưng của kết cấu
  • 4.4 Kết luận chương 4

• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

  • 1. Kết quả đạt được của luận án
    • 1.1. Nghiên cứu tổng quan
    • 1.2. Nghiên cứu trên mô hình vật lý
    • 1.3. Nghiên cứu ứng dụng vào công trình thực tế
  • 2. Những đóng góp mới của luận án
  • 3. Hướng nghiên cứu tiếp theo