B
GIO DC V
O TO
B
XY DNG
TR
NG I HC KIN TRC H NI
Ngô đình thiện
tính toán, gia cố ổn định mái dốc trong
công trình cảng cá, phù hợp với điều
kiện địa chất ven sông, biển phú yên
LU
N VN
TH
C S
Chuyên ngành: Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp
H NI - 2011
B
GIO DC V
O TO
B
XY DNG
TR
NG I HC KIN TRC H NI
Ngô đình thiện
Khóa: 2008-2011 lớp: 2008x
tính toán, gia cố ổn định mái dốc trong
công trình cảng cá, phù hợp với điều kiện
địa chất ven sông, biển phú yên
LU
N VN THC S

Hỡnh 1.8: Biu hoa súng ngoi khi Tuy Ho
20
Hỡnh 1.9 : C bờ tụng ct thộp
23
Hỡnh 1.10 : T

ng ỏ xp
23
Hỡnh 1.11 : Kố ven sụng
24
Hỡnh 2.1: S

mt ct ngang mt mỏi dc
29
Hỡnh 2.2: S

cỏc dng mt trt theo mt phng góy khỳc
29
Hỡnh 2.3 : S

dng mt trt l cung trũn
30
Hỡnh 2.4 :

ng cong quan h Cgh = f (
gh
)
31
Hỡnh 2.5: S


ương pháp phân m
ảnh
62
Hình 3.1 : Mặt cắt ngang thiết kế kè tường đứng
80
Hình 3.2 : S
ơ đ
ồ áp lực sóng lên tường đứng
82
Hình 3.3 Biểu đồ áp lực sóng tính toán lên tường đứng
83
Hình 3.4 : S
ơ đ
ồ mô hình tính toán:
đ
ất nền và tường kè
86
Hình 3.5: Mô hình
đ
ất nền & tường kè và lưới phần tử hữu hạn
89
Hình 3.6 : S
ơ đ
ồ vị trí các điểm nút phần tử và vị trí của các kiểm tra ổn
định (trong vùng khối trượt) và ứng suất nền (tại đáy m
ũi c
ừ bản)
89
Hình 3.7 : Khả năng h
ình thành m

96
Hình 3.16: Hệ số an toàn ổn định trượt , tổ hợp tải trọng kiểm tra - chênh
lệch mực nước thượng lưu qua tường kè, K = 1,95
96
Hình 3.17: Khả năng h
ình thành m
ặt trượt sâu khi không có hàng cọc
thứ 2 – tổ hợp tải trọng thiết kế
97
Hình 3.18: Kh
ả năng hình thành mặt trượt sâu khi không có hàng cọc
th
ứ 2
– t
ổ hợp tải trọng thiết kế
98
Hình 3.19: H
ệ số an toàn ổn định trượt,
khi không có hàng c
ọc thứ 2
– t
ổ
h
ợp tải trọng kiểm tra K = 1,41
99
viii
Danh môc c¸c b¶ng biÓu
Trang
Bảng 1.1: Tần suất bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào Nam v
ĩ

hạn chế và thiếu sót. Tôi rất mong nhận đợc sự đóng góp của quý thầy cô,
bạn bè và đồng nghiệp.
Hà Nội, ngày tháng 02 năm 2011
Tác giả
Ngô Đình Thiện
1
M
Ở ĐẦU
* TÍNH C
ẤP THIẾT CỦA ĐỀ T
ÀI
Vi
ệt Nam l
à m
ột quốc gia nằm tr
ên b
ờ c
ủa Biển Đông thu
ộc Thái Bình
Dương, v
ới h
ơn 75% dân số sống dọc t
heo b
ờ biển d
ài hơn 3200 km, Việt
Nam thu
ộc v
ào loại các nước bị uy hiếp nhiều nhất bởi sự biến đổi khí hậu
toàn c
ầu

ải Trung bộ ngày càng không ổn định, các cơn lũ tràn và lũ quét
đ
ổ ra Biển Đông thường xuyên hơn. Lòng sông, địa mạo các cửa sông thay
đ
ổi nhiều sau mỗi mùa l
ũ, hậu quả của nó l
àm cho cơ sở hạ tầng vùng ven
sông bi
ển khá nặng nề. Những năm gần đây tình hình vùng ven sông biển bị
xâm th
ực xảy ra nhiều hơn do hiện tượng lũ quét và biển dầng.
Đ
ể bảo vệ cơ sở hạ tầng cảng cá trước hiện tượng lũ quét và biển dâng
phải sử dụng mái dốc. Thực tế cho thấy, mặc dù k
ết cấu k
è được thiết kế khá
kiên c
ố nh
ưng hàng năm số lượng mái dốc, kè chắn vẫn bị trượt lở gây thiệt
h
ại không nhỏ.
Tính toán và gia c
ố ổn định mái dốc trong công tr
ình cảng cá, phù hợp
v
ới địa chất ven sông,
bi
ển tỉnh Phú Y
ên là một việc làm cần thiết. Từ việc
nghiên c

ki
ện thi công mà v
ẫn đảm bảo các chỉ ti
êu thông số kinh tế, xã hội, kỹ thuật
h
ợp lý của dự án.
Nhi
ệm vụ:
Nghiên c
ứu áp dụng các lý thuyết tính toán về ổn định mái dốc
trong công trình c
ảng cá có xét đến sự làm việc đồng thời của các giải pháp
gia c
ố bằng các phương pháp phâ
n tích, t
ổng hợp.
S
ử dụng các phương pháp, lựa chọn giải pháp hợp lý.
Áp dụng phần mềm plaxis cho một công trình được áp dụng tại Phú
Yên.
* PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C
ỨU:
Phân tích các s
ố liệu thống kê.
Đi
ều tra, khảo sát các công trình xây dựng, tổng hợp các
tài li
ệu của các
tác gi
ả đã nghiên cứu về những vấn đề liên quan đến đề tài rút ra những vấn

ra nh
ững vấn đề về xử lý gia cố mái dốc công tr
ình xây dựng và những vấn đề
đ
ặt ra nhằm đáp ứng y
êu cầu ổ
n đ
ịnh của chúng. Từ đó, có giải pháp gia cố ổn
đ
ịnh mái dốc
trong công trình c
ảng cá, ph
ù hợp với địa chất ven sông, biển
t
ỉnh Phú Y
ên.
* HƯ
ỚNG KẾT QUẢ NGHI
ÊN C
ỨU
Đề xuất giải pháp và khả năng ứng dụng gia cố mái dốc trong công trình cảng
cá, phù h
ợp với địa chất ven sông, biển tỉnh Phú Yên.
4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU MÁI DỐC
TRONG CÔNG TRÌNH CẢNG CÁ
1.1.T
ổng quan v
à ổn định mái dốc trong công trình cảng cá Phú Yên.
+ C

dạng công trình giữ cho đư
ờng
bờ đư
ợc
ổn đ
ịnh
ho
ặc ph
át triển theo ý muốn
của con ngư
ời
, tránh sự tàn phá của sóng, gió, dòng chảy, triều, nư
ớc
dâng
+ Ổn đ
ịnh
mái dốc trong cảng cá nhằm bảo vệ bờ chống xói lở giữ đ
ất
, tạo
luồng lạch ra vào cảng neo đ
ậu
và cư trú khi gió bão.
1.2. Đ
ặc
thù c
ủa mái dốc trong công trình cảng cá
1.2.1. Kè ngang (Kè m
ỏ hàn)
[ 8 ]: Thiết kế trục kê vuông góc với đư
ờng

ờng
ven bờ.
Với chiều dài bản thân nhất đ
ịnh
đ
ủ
đ
ể
đ
ảm
bảo yêu cầu bảo vệ
Hình 1.2: Kè d
ọc bờ
[ 2 ]
V
ật
liệu kè này cũng giống kè mỏ hàn đư
ợc
cấu tạo, song phần áo kè
này phải lưu ý là các viên đá lớn sao cho đ
ả
m bảo việc ngăn cản sóng cũng
6
không làm cho lớp áo bị phá vỡ ổn đ
ịnh
. Loại kè này đư
ợc
sử dụng đ
ể
ổn đ

7
Cấu tạo:
(I) Lõi đê: Thư
ờng
là sét, sét pha
(II) Lớp lót ngập nư
ớc
: Là lớp chuyển tiếp vật liệu nhỏ của thân đê sang lớp
bảo vệ. Nó cớ chức năng tầng lọc ngư
ợc
cho phép thoát nư
ớc
từ thân đê có
giảm áp lực lên đê.
(III) Lớp áo mái đê: Có thể bằng đá hộc hoặc bê tông đúc sẵn
(IV) Cơ mái đê: Mục đích giảm chiều cao thực tế của đê. Đ
ồng
thời tạo điều
kiện thay đổi độ dốc đê
(V) Chân khay: Chống trư
ợt
cho mái đê và áo đê.
(VI) Mặt đê.
(VII) Mái đê phía sau.
1. 3. Các thông s
ố môi
trư
ờng ven sông biển Miền Trung và
Phú Yên) [ 15 ]
1.3.1. Đ

hạ do sóng, bão.
a./ Mực nư
ớc
triều: Mực nư
ớc
tại các vùng ven sông, biển luôn có sự biến
đ
ộng
phức tạp, phụ thuộc vào chế đ
ộ
thủy triều ở từng vùng. Đ
ể
biết đư
ợc
thủy triều thì sử dụng phương pháp thống kê tần suất luỹ tích mực nư
ớc
triều:
+ Từ số liệu mực nư
ớc
đ
ã
chọn, biết đư
ợc
chỉ số đ
ỉnh
triều hoặc chân
triều hàng ngày.
+ Phân cấp mực nư
ớc
đ

gió bão ở trong bờ thổi ra biển khơi, mực n
ứ
ơc ở ven bờ có thể hạ xuống thất
thường. Hiện tượng đó gọi là nước dâng, nước hạ.
Khi xuất hiện nư
ớc
dâng, đ
ộ
dốc mặt biển thoải. Lúc ban đ
ầu
, dòng
chảy mặt chảy vào vùng bờ, sau đó dòng chảy đáy cũng đi về vùng bờ. Nếu
nư
ớc
dâng xuất hiện lúc triều cư
ờng
gây ra mực nư
ớc
cao đ
ặc
biệt.
Khi xuất hiện nư
ớc
hạ, đ
ầu
tiên là mực nư
ớc
biển thấp, khiến tốc đ
ộ
dòng chảy vùng ven bờ tăng lên, năng lực gây ra xói của dòng chảy tăng lên.

ờng
bờ và có hư
ớng
từ xích đ
ạo
về 2 cực trái đ
ất
. Ngư
ợc
lại, khi triều xuống, hư
ớng
của dòng triều chuyển từ 2 cực về xích đ
ạo
. Ở bờ
biển Việt Nam, nói chung dòng triều có hư
ớng
từ Nam đ
ến
Bắc khi triều lên
và ngư
ợc
lại khi triều xuống.
9
1
2
3
4
5
6
1. Ngọn sóng

ờng
trung bình sóng.
Hình 1.5 : Sóng [ 4 ]
Thơng thư
ờng
ngọn sóng tương đ
ối
nhọn, bụng sóng tương đ
ối
thoải,
đ
ộ
cao ngọn sóng thư
ờng
lớn hơn đ
ộ
sâu bụng sóng, vì vậy, đư
ờng
trung bình
sóng thư
ờng
cao hơn đư
ờng
mặt nư
ớc
tĩnh. Đ
ộ
cao chênh lệch đó ký hiệu là
Δ. Thời gian đ
ể

10
vùng sóng leovùng sóng leo
vùng sóng vô bờ
vùng sóng nước nôngvùng sóng nước sâu
R
Phân vùng sóng
vào đư
ợc
chia thành 4 vùng: Vùng nư
ớc
sâu; vùng nư
ớc
nơng; vùng nư
ớc
vỗ
bờ ; vùng nư
ớc
leo.
Phân vùng sóng [ 4 ]
b./ Xác đ
ịnh
phạm vi tác đ
ộng
của sóng:
Khi tính tốn cơng trình bảo vệ bờ, nếu u cầu thiết kế là khơng cho
sóng vượt qua thì ta phải xác định sóng leo, tức xác định chiều cao thẳng
đ
ứng
của sóng có thể leo lên bề mặt kết cấu. Sóng leo phụ thuộc vào các yếu
tố như: hình dạng và đ

ường ven sơng biển Phú n
) [ 15 ]
a./ Ch
ế độ thủy triều
:
Th
ủy triều Phú Y
ên nằm trong đặc điểm chung của thủy triều từ Quảng
Ngãi
đ
ến Nha Trang. Chế độ thủy triều chủ yếu là nhật triều khơng đều. Số
ngày nh
ật triều trong tháng từ 17
- 26 ngày, vào các ngày nư
ớc kém th
ường
có thêm m
ột con n
ước nhỏ trong ngày.
11
Th
ời gian triều dâng thường lâu hơn thời gian triều rút 1
- 2 gi
ờ, đây là
đi
ểm dặc biệt của chế độ triều v
ùng này. Nó thuận lợi cho việc sử dụng nước
dâng đ
ể t
ưới ruộng và đưa tàu thuyền

max
= + 1,95 m
- M
ực nước triều thiên văn thấp nhất:
H
min
=  0,40 m
b./ Nư
ớc dâng
:
S
ố liệu về đường đi của các cơn bão từ năm 1970 đến 2008 của Trung
tâm Liên h
ợp cảnh báo bão Hoa
K
ỳ (JTWC), kết quả tính toán nước dâng
đư
ợc xây dựng thành đường tần suất cho khu vực T
uy Hòa
được thể hiện trên
hình 1.6.
12
FFC 2008 © Nghiem Tien Lam
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6

. Nguyên nhân ch
ủ yếu là do yếu tố địa hình: thềm lục địa khu vực này dốc,
nư
ớc sâu và đường bờ có hình cung
l
ồi hạn chế khả năng lũy tích nước dâng
gây ra b
ởi lực tương tác giữa gió bão và nước.
c./ Bão và sóng bão: Có th
ể nói, Phú Yên tuy là một trong những tỉnh ven
bi
ển nằm trong khu vực đón bão, song bão không nhiều như Bắc Trung Bộ và
mi
ền Bắc, và xen kẽ
có năm không có b
ão.
Mùa bão
ở Phú Yên trùng với mùa
mưa (tháng IX đ
ến tháng XII) nhưng có năm cuối tháng VI đầu tháng VII đã
có bão
đ
ổ bộ vào khu vực này (năm 1978), cho nên vào giữa mùa gió Tây khô
nóng c
ũng không loại trừ khả năng b
ão đổ bộ.
D
ựa v
ào bộ
s

ào các
vùng lân c
ận nh
ư Bình Định, Khánh Hòa, Ninh Thuận, có khi cả
Quảng Ngãi hoặc Bình Thuận, nhưng vẫn gây ra mưa gió lớn ở các vùng của
Phú Yên, gây l
ũ lớn làm thiệt hại đôi khi rất nghiêm trọng về người và tài sản.
Bão ho
ạt động trên biển là một tại họa đối
v
ới ngư dân vì gió to, sóng lớn dữ
d
ội đánh đắm và cuốn trôi tàu thuyền như cơn bão số 9 ngày 7/XI/1984 làm
hai tàu b
ị đắm (một tàu Cam Ranh II bị đắm tại Phù Mỹ Bình Định và một
chi
ếc khác bị đắm tại sông Cầu, làm tổn thất 60 tấn muối). Bão còn gây ra
sóng th
ần phủ nước biển vào các vùng duyên hải. Cơn bão số 12 ngày
15/X/1979 đã gây ra sóng thần phủ nước vào phường VI (thị xã Tuy Hòa), An
Ninh, An H
ải (Tuy An) làm ngập hoa màu và nhiều nhà cửa. Bão còn làm
nư
ớc mặn tràn vào đồng trũng ven biển, gây ra ún
g ng
ập nước mặn, nhất là
khi tri
ều dâng kết hợp.
Trên quan đi
ểm thống kê, theo dõi từ năm 1977

ận (trung bình
2,0 tr
ận/năm).
14
B
ảng
1.1: T
ần suất bão và
áp th
ấp nhiệt đới đổ bộ vào Nam vĩ tuyến
17°N và t
ỉnh Phú Yên
[ 15 ]
Tháng/Khu v
ực
Nam v
ĩ tuyến 17°
Ảnh h
ưởng Phú Yên
III
0,1
IV
0,1
V
0,1
0,1
VI
0,1
-
VII

trận nào như các năm 82, 85, 86, 89, 91.
T
ừ năm 1976 đến nay mới quan sát được tốc độ gió bão đạt trên 40 m/s
(tương
ứng tr
ên cấp 12)
t
ại t
r
ạm miền Tây (Tân L
ương) khi tr
ận bão s
ố 2 ng
ày
30/VI/1978 đ
ổ bộ v
ào khu vực Nam Nghĩa Bình Bắc Phú Khánh cũ, và mộ
t
l
ần tại trạm Tuy H
òa trong tr
ận bão s
ố 10 đổ bộ v
ào Phú Yên
- Khánh Hòa
ngày 23/X/1998. Th
ời kỳ tr
ước giải phóng miền Nam tốc độ gió b
ão m
ạnh

1 tr
ận/ 25 năm). Tuy nhi
ên trung bình chưa đến 50 % trong số này (50/128
trận) có sức gió mạnh từ cấp 12 trở lên. Vì vậy có thể kết luận rằng xác suất
xu
ất hiện
bão c
ấp 12 trở lên đổ bộ trực tiếp vào Phú Yên là khoảng 1,6 ~ 2 %.
Trong bão gió m
ạnh nhất khi đổ bộ có thể ở bất kỳ hướng nào, tuy nhiên
thư
ờng quan sát được các hướng từ Bắc đến Đông Nam nếu như bão hoặc
ATNĐ đ
ổ bộ vào các tỉnh lân cận phía Nam (từ Khá
nh Hòa tr
ở vào) và hướng
Tây đ
ến Tây Tây Nam nếu vào các tỉnh lân cận phía Bắc (từ Bình Định trở
ra). N
ếu bão, ATNĐ đổ bộ vào Phú Yên, gió mạnh nhất có hướng thiên về
Bắc đến Đông và Tây đến Tây Tây Nam.
T
ừ chuỗi số liệu JTWC về đường đi của các cơn bão từ
1970-2008, s
ử
d
ụng phương pháp SPM 1984 với trường khí áp trong bão được tính toán theo
mô hình Fujita (1952) và tr
ường khí áp trong bão được tính toán theo mô hình
xoáy Rankine c

ực trị trong b
ão sử dụng phân bố Weibull bằng phần mềm FFC 2008 được
các k
ết quả thể hiện tr
ên Hình
1.7.
FFC 2008 © Nghiem Tien Lam
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.1 1 10 100
ĐƯỜNG TẦN SUẤT SÓNG CỰC TRỊ NƯỚC SÂU - BIỂN TUY HOÀ
Chiều cao sóng, Hs(m)
Tần suất, P(%)
Chiều cao sóng lớn nhất
TB=5.91, Cv=0.26, Cs=-0.53
Phân bố Weibull
TB=5.91, Cv=0.26, Cs=-0.53
© FFC 2008
Hình 1.7. Đư
ờng tần suất chiều cao sóng cực trị nước sâu cho Tuy Hòa tính
toán theo SPM 1984 [ 15 ]
B

1981
5.04
1991
4.69
2001
5.81
1972
3.81
1982
6.27
1992
5.95
2002
3.27
1973
6.49
1983
6.37
1993
7.02
2003
3.49
1974
7.83
1984
7.18
1994
4.29
2004
5.43

2008
7.66
1979
6.71
1989
1.34
1999
5.62
d./ Sóng khí h
ậu
:
Trong đi
ều kiện thời tiết b
ình thường, khu vực ngoài khơi cửa Đà Rằng
có đ
ộ cao sóng trung b
ình vào khoảng 0,6 m. Chế độ sóng phụ thuộc vào chế
đ
ộ gió m
ùa và có 2 hướng sóng thịnh hành trong một năm: Sóng hướng Đông
B
ắc (NE) thịnh h
ành từ tháng I
X đ
ến tháng đầu tháng IV với độ cao sóng
trung bình 0,7 m. Sóng h
ư
ớng Tây (W) thịnh hành từ tháng V đến tháng IX
v
ới độ cao trung bình 0,5 m. Thời kỳ có độ cao sóng trung bình lớn nhất là

30%
40%
40%
Tháng 2
>=4
3.5-4
3-3.5
2.5-3
2-2.5
1.5-2
1-1.5
0.5-1
<=0.5
Hs (m)N
E
S
W
NE
SESW
NW
10%
10%
20%
20%
30%
30%
40%
40%
18
Tháng 3

1.5-2
1-1.5
0.5-1
<=0.5
Hs (m)N
E
S
W
NE
SESW
NW
10%
10%
20%
20%
30%
30%
40%
40%
Tháng 5
>=4
3.5-4
3-3.5
2.5-3
2-2.5
1.5-2
1-1.5
0.5-1
<=0.5
Hs (m)N

NW
10%
10%
20%
20%
30%
30%
40%
40%
Tháng 7
>=4
3.5-4
3-3.5
2.5-3
2-2.5
1.5-2
1-1.5
0.5-1
<=0.5
Hs (m)N
E
S
W
NE
SESW
NW
10%
10%
20%
20%