Thiết kế môn học Công Trình Bảo Vệ Bờ và Chắn Sóng
Phần 1:
Nhiệm vụ thiết kế môn học
Đề tài: Tính toán đê chắn sóng mái nghiêng.
Mục đích: Xác định kích thớc cơ bản của một phân đoạn đê chắn sóng mái
nghiêng:
- Cao trình đê.
- Kích thớc chân khay, kích thớc viên đá.
- Kích thớc khối phủ, lớp lót, đá lõi.
- Kiểm tra ổn định trợt cung tròn.
1.1. Số liệu ban đầu
- Bình đồ : 1
- Cấp công trình : 1
- Gió :
+ Vận tốc : 15m/s
+ Hớng : A
+ Loại địa hình : A
- Mực nớc:
+ Mực nớc cao thiết kế : 0,5m
+ Mực nớc thấp thiết kế : -1 m
- Địa chất :
d

=1,6T/m
3
, C = 0,5kg/cm
2
, = 19
0
1.2. Yêu cầu
1.2.1. Nội dung

8. Xác định cao trình đỉnh đê, kích thớc thềm đá:
- Cao trình đỉnh đê.
- Cao trình thềm đá.
- Kích thớc kích thớc thềm đá.
- Đờng kính viên đá hoặc khối phủ
9. Xác định tải trọng lên tờng đứng:
- Xác định tải trọng sóng tới.
- Xác định tải trọng sóng nhiễu xạ
10. Xác định kích thớc thing chìm:
- Xác định bề rộng thing chìm theo điều kiện
ổn định trợt.
- Xác định bề rộng thing chìm theo điều kiện
ổn định lật
- Chọn bề rộng thing chìm.
1.2.2. Quy cách
1. Nêu ngắn gọn lý thuyết áp dụng trớc khi tính.
2. Các hình vẽ minh hoạ, bảng biểu, đồ thị phải có tên, đánh số thứ tự.
3. Các công thức phải đợc đánh số thứ tự.
4. Nếu áp dụng tin học trong tính toán, phải đa vào phụ lục.
5. Thuyết minh khổ A
4
, bìa Nilon, các đồ thị vẽ trên giấy kẻ ly (khuyến khích
làm bằng vi tính) bao gồm các phần theo trình tự sau:
- Bìa ngoài.
- Nhiệm vụ thiết kế môn học.
- Mục lục.
- Nội dung tính toán.
- Phụ lục tính toán (nếu áp dụng tin học).
- Tài liệu tham khảo.
6. Bản vẽ: gồm hai bản: kết cấu và bố trí công trình trên bình đồ, tia khúc xạ.

sóng.
Khi xác định tham số sóng và nớc dồn cần chuyển vận tốc gió sang điều kiện
mặt nớc. Tốc độ gió trên 10m so với mực nớc trên biển đợc xác định theo công
thức:
ttfw
vKKv =
(1-1)
Trong đó:
v
t
: tốc độ gió ở độ cao 10m trên mặt đất, lấy trong khoảng 10 với suất bảo
đảm đã xác định.
K
f
: hệ số tính đổi tốc độ gió bằng máy đo gió, xác định theo công thức:
t
f
v
K
5,4
675,0 +=
(1-2)
K
t
: hệ số tính đổi tốc độ gió sang điều kiện mặt nớc.
Khi xác định sơ bộ các thông số sóng thì giá trị của đà gió đối với vận tốc gió
tính toán cho trớc đợc xác định theo công thức:
Sinh viên: Hoàng Quốc Bình
Lớp : CTT46 - ĐH2 4
Thiết kế môn học Công Trình Bảo Vệ Bờ và Chắn Sóng

f
đợc xác định nh sau:
975,0
15
5,4
675,0
5,4
675,0 =+=+=
t
f
v
K
Với địa hình loại A và tốc độ gió v
t
= 15m/s tra bảng 2-3 ta đợc: K
t
= 1,1.

1,1615.1,1.975,0 ==
w
v
(m/s)
1.4.2. Xác định đà gió
Giá trị của đà gió đợc xác định theo công thức:
w
visw
v
KL

.=

w
= 310,8 (Km)
Chơng 2:
Xác định mực nớc lan truyền sóng
2.1. Lý thuyết áp dụng
Khi xác định thông số sóng và tính tải trọng sóng cũng nh cao trình đỉnh công
trình ta cần xác định mực nớc lan truyền sóng. Để có mực nớc này ta cần xác định
mực nớc tính toán và nớc dâng do gió.
Sinh viên: Hoàng Quốc Bình
Lớp : CTT46 - ĐH2 5
Thiết kế môn học Công Trình Bảo Vệ Bờ và Chắn Sóng
Mực nớc tính toán đợc lấy không lớn hơn :
1% (1 lần trong 100 năm) đối với công trình cấp I.
5% (1 lần trong 20 năm) đối với công trình cấp II, III.
10% (1 lần trong 10 năm) đối với công trình cấp IV.
Chiều cao nớc dâng do gió (h
sét
) đợc xác định qua quan trắc thực tế. Nếu
không có số liệu quan trắc thực tế thì có thể xác định h
sét
theo phơng pháp đúng
dần (coi độ sâu đáy biển là hằng số).
bw
set
ww
wset
h
hdg
Lv
Kh +

h
hdg
Lv
Kh +
+
=

cos
).5,0.(
.
.
2
Trong đó:
h
b
: Nớc dâng do bão (chênh lệch áp suất).Do không xét đến ảnh hởng của
bão nên h
b
= 0.

n
= 1,025T/m
3
: trọng lợng riêng của nớc biển.
h
sét
: nớc dâng do nớc dồn và bão.
L
w
= 310,8 Km : đà gió

8,310.1,16
.10.1,2
set
set
h
h
+
=

Sinh viên: Hoàng Quốc Bình
Lớp : CTT46 - ĐH2 6
Thiết kế môn học Công Trình Bảo Vệ Bờ và Chắn Sóng
=
set
h
0,77 m
2.2.2. Mực nớc lan truyền sóng
lan truyền sóng = MNCTK + h
sét
= 0,5 + 0,77 = 1,27 m
Chơng 3 :
Xác định thông số sóng khởi điểm
3.1. Lý thuyết áp dụng
3.1.1. Thông số sóng trong vùng không ảnh hởng của đờng bờ
Chiều cao trung bình
d
h
(m) và chu kỳ trung bình của sóng
T
(s) ở vùng nớc

bao trên thì sóng khởi điểm là sóng nớc nông.
Khi tốc độ gió thay đổi dọc theo đà gió thì cho phép lấy
d
h
theo kết quả xác
định liên tiếp chiều cao sóng cho các đoạn có tốc độ gió không đổi.
3.1.2. Thông số sóng trong vùng ảnh hởng đờng bờ
Hình dạng đờng bờ đợc coi là phức tạp nếu tỷ số
2
min
max

L
L
, trong đó L
max
và L
min
tơng ứng là tia ngắn nhất và dài nhất trong số các tia vẽ từ điểm tính toán trong
phạm vi hình quạt 45
0
hai bên hớng gió cho đến điểm giao cắt với đờng bờ phía
đầu gió, trong đó các chớng ngại vật với góc mở 22,5
0
không cần xét đến.
Đối với vùng mà thông số sóng hình thành do có sự ảnh hởng của đờng bờ thì
thông số sóng khởi điểm
d
h
,

4
2
4
2
3
2
3
2
2
2
2
2
1
5,3132125.1,0

++++++= hhhhhhhh
d
(3.1)
Sinh viên: Hoàng Quốc Bình
Lớp : CTT46 - ĐH2 7
Thiết kế môn học Công Trình Bảo Vệ Bờ và Chắn Sóng
Chu kỳ sóng xác định theo phơng pháp 7 tia đợc xác định từ giá trị
d
h
.


.2

2

(m) phải xác định bằng cách
nhân chiều cai trung bình của sóng với hệ số k
i
lấy từ hình 2.2 ứng với đại lợng
không thứ nguyên
2
.
w
V
Lg
. Khi đờng bờ có hình dạng phức tạp thì trị số
2
.
w
V
Lg
phải xác
định theo đại lợng
2
.
w
d
V
hg
và đờng cong bao trên cùng của hình 2.1.
Các thông số của sóng với suất đảm bảo 1; 2; 4% phải lấy theo các hàm phân
bố đợc xác định theo các số liệu hiện trờng, còn nếu không có hoặc không đủ các
số liệu đó thì lấy theo kết quả xử lý các bản đồ khí tợng. Khi sóng khởi điểm là nớc
nông thì tra theo L, d sau đó lấy giá trị nhỏ nhất.
3.1.5. Độ vợt cao của sóng

phơng pháp nội suy).
3.2. Tính toán
3.2.1. Xác định chiều cao, chu kỳ, chiều dài sóng trung bình
Sinh viên: Hoàng Quốc Bình
Lớp : CTT46 - ĐH2 8
Thiết kế môn học Công Trình Bảo Vệ Bờ và Chắn Sóng
Do các tia lấy về hai bên của hớng gió chính không bị chắn bởi đờng bờ. Nên
ta tính toán với trờng hợp thông số sóng không nằm trong vùng ảnh hởng của đờng
bờ.
(hình vẽ)
Do không có số liệu về thời gian gió thổi nên lấy t = 21600s.
Ta có:
5,13171
1,16
21600.81,9.
==
w
V
tg
8,11780
1,16
310800.81,9.
22
==
w
V
Lg
777,0
1,16
5,20.81,9.

====
g
VT
V
Tg
w
w
(s)
Chiều dài trung bình của sóng khởi điểm xác định theo công thức:
56,54
.2
91,5.81,9
.2
.
22
===


Tg
d
(m)
Với sóng nớc nông ta có:
376,0
56,54
5,20
==
d
d

3.2.2. Phân vùng sóng khởi điểm

cr2

d
n
h
in
d
crn
5.1.2. Chiều cao sóng đổ.
Chiều cao sóng đổ h
sur,1%
phảI xác định đối với các độ đcs đáy I cho trớc theo
các đờng 2,3,4 trên đồ thị 2.5. Các xác định nh sau: dựa vào d
cr
/

d
để tìm
h
sur,1%
/gT
2
từ đó tính ra h
sur,1%
Chiều cao sóng đổ h
i
đợc xác định bằng cách nhân với
hệ số k
i
tra trong bảng 2.11.

u
0,75 0,63 0,56 0,5 0,45 0,42 0,4 0,37 0,35
n - số lần sóng đổ lấy từ n=2,3,4 với điều kiện thoả mãn bất phơng trình:
43,0
2

n
u
k
và
43,0
1
<
n
u
k
Khi i>0,05 thì d
cr
=d
cr,u
.
Sinh viên: Hoàng Quốc Bình
Lớp : CTT46 - ĐH2 10
Thiết kế môn học Công Trình Bảo Vệ Bờ và Chắn Sóng
Kẻ đờng song song với mực nớc lan truyền sóng, cách một khoảng d
cr,u
, cắt đờng
đáy tại vị trí nào thì đó là vị trí sóng đổ lần cuối.
5.2 . Tính toán.
5.2.2. Chiều cao sóng đổ.

94,3
==
d
d

Ta có độ dốc i=
=
50
5
0,1 nên tra đồ thị 2.5 theo đờng số 3
Ta đợc
2
%1,sur
Tg
h
=0,011

h
sur,1%
.=0,011.9,81.5,91
2
=2,769 m
Chiều cao sóng đổ với suất bảo đảm i% đợc xác định bằng cách nhân thêm hệ số
k
i
=1,1 tra theo bảng 2.11.Do đó h
sur,5%
=3,77.1,1=3,147m
5.2.3. Chiều dài sóng đổ.
Chiều dài vùng sóng đổ

Hình 2.3. Đồ thị xác định
c,sur
Ta có
375,0
56,54
5,20
==

d
d
2
%1
.Tg
h
= 0,016
Suy ra tra đồ thi ta đợc
)(658,3717,5.64,0.64,064,0
%1
,
%1
,
mh
surc
surc
h
====


5.2.5. Độ sâu sóng đổ lần cuối, phân vùng mép nớc.
Độ sâu lâm giới ứng với sóng đổ lần cuối d

u
k
và
43,0
1
<
n
u
k
= 0.75 0.563 >0.43 n= 4
= 0.75 0.422 <0.43
Nh vậy với k
u
=0,75 thì n=4 là thoả mãn
Khi đó ta có
)(413,34,8.
75,0
)14(
,
m
d
ucr
==

Sinh viên: Hoàng Quốc Bình
Lớp : CTT46 - ĐH2 14
2

n
u

1.
idifdif
h.kh
=
(2- 0)
Trong ú:
dif
k
- h s nhi u x ;
i
h
- chi u cao súng t i v i su t b o m i%,
i
h
ph i l y ngay v trớ b t u
nhi u x . (v trớ chõn cụng trỡnh v i d=6.4m;h
i
=3.1m)
Chi u d i tớnh toỏn c a súng c l y b ng chi u d i súng kh i i m


c a v o c a khu n c.
Xỏc nh h s nhi u x trong tr ng h p nhi u x qua 2 ờ.
Sinh viên: Hoàng Quốc Bình
Lớp : CTT46 - ĐH2 15
ThiÕt kÕ m«n häc C«ng Tr×nh B¶o VÖ Bê vµ Ch¾n Sãng
G i:ọ
b- b r ng c a v o theo ph ng vuông góc h ng sóng;ề ộ ử à ươ ướ
21
,



=
3
1,1.
i
i
ii
th
r
tg
rl
ϕ
λ
λλ
Ho c theo 22TCN 222-95 (t ng ng nhau)ặ ươ đươ
Cho r
i
m t v i giá tr ta s xác nh c biên nhi u x t ng ngộ à ị ẽ đị đượ ễ ạ ươ ứ
Xác nh BNX1 đị r
1
=172,6m
(r
1
=O1A ) l→
1
=144,7m

Xác nh BNX2đị r
2

2
21
3
1
2
1

1 1,1








+








−





=76,3
0
;φ
2
=72,4
0
; r
1
=172.6m; r
2
=287,4m x=41,6 m→
- Xác nh giao i m c a tia chính v ng m t sóng ( i m B).đị đ ể ủ à đườ ặ đ ể
B n m trên ng tròn tâm O1 cách BKS1 105m, c xác nh b ng cách vằ đườ đượ đị ằ ẽ
hình nh hvư
- Xác nh i l ng đị đạ ượ






+
+
= 1
b
ll
.
2
1
d

r
.7,0th5,0a








ϕ
λ
β+ϕ






λ
=

=37. /180 ; =-27. /180;r=236.3m a=1,21.10φ π β π →
-3

K
dif,φ
=0,451
- Xác nh h s đị ệ ố
c




+
−++
=
b
ll
KK
difdif
c
ϕϕ
ϕ
=0,653
Ta o trên hv7.2 có lđ
1
=124,7m; l
2
=205,4 m
- Xác nh h s đị ệ ố
ρ
,dif
K
cho i m A: gi ng nh tr ng h p 1 p, l y p mđ ể ố ư ườ ợ đậ ấ đậ à
i m A n m trong vùng khu t sóng, n u A n m ngo i BKS c a c hai p thìđ ể ằ ấ ế ằ à ủ ả đậ
có th l y 1 p b t k tính.ể ấ đậ ấ ỳ để
Tính t ng t nh i m B ta có a=2,31.10ươ ự ư đ ể
-3
K→
dif,s

+ ∇HWL (3-0)
HWL - m c n c trung bình c a tháng cao nh t.ự ướ ủ ấ
-Chi u cao nh ê tho mãn l ng n c tr n qua không gây phá ho i côngề đỉ đ ả ượ ướ à ạ
trình trên m t ê.ặ đ
Chi u cao c n thi t c a k t c u trên m c n c t nh ph thu c nhi u v oề ầ ế ủ ế ấ ự ướ ĩ ụ ộ ề à
chi u cao sóng leo v sóng tr n. Chi u cao sóng leo v sóng tr n ph thu c v oề à à ề à à ụ ộ à
nh n v hình d ng k t c u, sâu n c t i chân công trình, d c áyđộ ẵ à ạ ế ấ độ ướ ạ độ ố đ
phía tr c công trình v các c tr ng c a sóng t i. Vì ph thu c v o nhi uướ à đặ ư ủ ớ ụ ộ à ề
bi n s nên không th mô t to n b hi n t ng sóng leo v tr n trong i uế ố ể ả à ộ ệ ượ à à đ ề
ki n c a t t c các ph m vi có th c a các bi n s hình h c v i u ki nệ ủ ấ ả ạ ể ủ ế ố ọ à đ ề ệ
sóng. Nhi u tác gi ã nghiên c u trong phòng v th c a xác nh cácề ả đ ứ à ự đị để đị
thông s sóng leo v sóng tr n cho các i u ki n k t c u v i sóng khác nhau vố à à đ ề ệ ế ấ ớ à
cho các k t qu theo d ng bi u có th s d ng thu n ti n trong thi t k .ế ả ạ ể đồ để ể ử ụ ậ ệ ế ế
Sóng tr n qua nh ê khi chi u cao sóng leo l n h n v t cao c a côngà đỉ đ ề ớ ơ độ ượ ủ
trình so v i m c n c l ng Rớ ự ướ ặ
C
.
Hình 3-1. Độ vượt cao của công trình
L u l ng tr n ph thu c v o t ng d ng công trình c th , ta c n xác như ượ à ụ ộ à ừ ạ ụ ể ầ đị
i l ng n y m b o an to n cho các công trình trên m t ê khi thi t kđạ ượ à để đả ả à ặ đ ế ế
ê ch n sóng, ch n cát. Giá tr gi i h n l u l ng tr n trên m t ê c nêuđ ắ ắ ị ớ ạ ư ượ à ặ đ đượ
trong b ng sau:ả
Sinh viªn: Hoµng Quèc B×nh
Líp : CTT46 - §H2 20
ThiÕt kÕ m«n häc C«ng Tr×nh B¶o VÖ Bê vµ Ch¾n Sãng
Hình 3-2. Lưu lượng tràn giới hạn
- Theo quy ph m Nh t B n :ạ ậ ả
∇ nh ê = 0,6 Hđỉ đ
1/3
+ ∇HWL

- L m ph ng b m t cho k t c u bên trên;à ẳ ề ặ ế ấ
- Gia t i l m t ng n nh tr t cung tròn.ả à ă ổ đị ượ
Trong tr ng h p t n n l y u thì l p m có th bao g m l p g i cát,ườ ợ đấ ề à ế ớ đệ ể ồ ớ ố
t ng l c ng c v l ng th á.ầ ọ ượ à ă ể đ
Trong tr ng h p n u ê ch n sóng c t trên n n á thì l p m ph iườ ợ ế đ ắ đượ đặ ề đ ớ đệ ả
có b d y >0,5m b ng v t li u á ho c 0,25m b ng v a BT ng trong cácề à ằ ậ ệ đ đổ ặ ằ ữ đự
túi l m b ng v t li u có b n cao.à ằ ậ ệ độ ề
Khi n n t l t ng i ch t thì c u t o c a l p m ph i bao g m t ngề đấ à ươ đố ặ ấ ạ ủ ớ đệ ả ồ ầ
l c ng c d y > 0,5m i v i các v t li u r i c ng có th s d ng v t li uọ ượ à đố ớ ậ ề ờ ũ ể ử ụ ậ ệ
nh v i a k thu t. ư ả đị ĩ ậ
L p m á k c chi u d y t ng l c ng c có chi u d y t i thi u tớ đệ đ ể ả ề à ầ ọ ượ ề à ố ể ừ
1,5÷2m. Tuy nhiên l p m á không c có cao cao quá l m t ng khớ đệ đ đượ độ à ă ả
n ng sóng b v khi tác d ng v o công trình . Do ó cao trình c a l p m áă ị ỡ ụ à đ ủ ớ đệ đ
ph i n m d i m c n c tính toán m t kho ng không nh h n 1,25 chi u caoả ằ ướ ự ướ ộ ả ỏ ơ ề
sóng tính toán t i chân công trình.ạ
Trong tr ng h p ê ch n sóng dùng l m n i neo u t u thì cao trình l pườ ợ đ ắ à ơ đậ à ớ
m á ph i tho mãn i u ki n v neo u t u. N u nh cao trình c a tđệ đ ả ả đ ề ệ ề đậ à ế ư ủ đấ
n n v ch tiêu c lí không tho mãn chi u d y l p m á khi ó l p m áề à ỉ ơ ả ề à ớ đệ đ đ ớ đệ đ
s ph i có m t ph n n m trong t ho c to n b n m trong t.ẽ ả ộ ầ ằ đấ ặ à ộ ằ đấ
Sinh viªn: Hoµng Quèc B×nh
Líp : CTT46 - §H2 22
ThiÕt kÕ m«n häc C«ng Tr×nh B¶o VÖ Bê vµ Ch¾n Sãng
Hình 3 Kết cấu đệm đá.
Khi ch n s b kích th c c a công trình thì chi u r ng c a l p m áọ ơ ộ ướ ủ ề ộ ủ ớ đệ đ
tr c c l y b ng 0,5ướ đượ ấ ằ ÷0,6 chi u r ng t ng nh ng không nh h n 6m.ề ộ ườ ư ỏ ơ
Chi u r ng c a th m sau l y t 0,3ề ộ ủ ề ấ ừ ÷0,4 chi u r ng t ng v không nh h nề ộ ườ à ỏ ơ
3m.
N u t c c a dòng áy l n có nguy c l m xói t n n thì ph i thi công 1ế ố độ ủ đ ớ ơ à đấ ề ả
l p b o v ch ng xói tr c m t công trình d y t 1ớ ả ệ ố ở ướ ặ à ừ ÷1,5m n m trong kho ngằ ả
t 0,25ừ ÷0,4λ (λ l chi u d i sóng tính toán), ph thu c v o l n c a á và ề à ụ ộ à độ ớ ủ đ à

Ta ch n mỏi d c ngo i 1:2,5 mỏi d c trong 1:2
8.3.2.Chi u r ng th m ỏ.
Xỏc nh theo cụng th c:
( )
STK
dHb 4,0;2max=
=max(7,84;0,4.(3+1,5))=7,84 m (3- 0)
H
TK
- chi u cao súng thi t k .
d
S
- chi u sõu ngang tr c th m ỏ.
Chọn chiều rộng thềm trớc b
1
= 8m > 6m
Chiều rộng thềm sau b
2
= 4 m >3m
8.3.3.Chi u cao th m ỏ.
Khi n n t l t ng i ch t thỡ c u t o c a l p m ph i bao g m t ng
l c ng c d y > 0,5m i v i cỏc v t li u r i c ng cú th s d ng v t li u
nh v i a k thu t.
L p m ỏ k c chi u d y t ng l c ng c cú chi u d y t i thi u t
1,5ữ2m. Tuy nhiờn l p m ỏ khụng c cú cao cao quỏ l m t ng kh
n ng súng b v khi tỏc d ng v o cụng trỡnh . Do ú cao trỡnh c a l p m ỏ
ph i n m d i m c n c tớnh toỏn m t kho ng khụng nh h n 1,25 chi u cao
súng tớnh toỏn t i chõn cụng trỡnh.
theo tiêu chuẩn và số liệu dịa chất thuỷ văn ta chọn chiều dày lớp đệm 1m
8.3.4. đờng kính viên đá.


=
(3- 0)
i u ki n ỏp d ng:
0,5<h
b
<h
S
<0,8 ; 7,5< h
b
/D
n50
<17,5; 0,3<B
m
<h
S
<0,55 ; = 1,65.
Trong ú:
h
b
- chi u sõu th m ỏ = 5,9m
h
s
- chi u sõu n c = 6,9m
B
m
- chi u r ng trờn nh th m ỏ =6m.
N
od
= 1

25,.1
4,2

=1,34
Chơng 4 :
Xác định thông số sóng biến dạng
4.1. Lý thuyết áp dụng
4.1.1. Chiều cao sóng biến dạng
Chiều cao sóng có suất đảm bảo i% ở vùng nớc nông với độ dốc đáy 0,001
đợc xác định theo công thức:
Sinh viên: Hoàng Quốc Bình
Lớp : CTT46 - ĐH2 25