mỏ hàn mái nghiêng

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN ẢO VỆ BỜ BIỂN

1

I. MỤC TIÊU BẢO VỆ VÀ CẤP CÔNG TRÌNH.

1. Khu vực xây dựng: Bình Tiên – Ninh Thuận.

2. Loại công trình: Kè mỏ hàn mái nghiêng.

3. Cấp công trình: Cấp II

4. Mục đích: Ngăn cát, giảm sóng, bảo vệ luồng tàu.

II. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN * Hệ tọa độ và cao độ.

Hệ tọa độ và cao độ trong hồ sơ là hệ tọa độ VN-2000, hệ cao độ Hải đồ. Tương quan mực nước giữa hệ cao độ Hải đồ và hệ cao độ Hòn Dấu tại khu vực xây dựng Bình Tiên, Ninh Thuận được thể hiện trong hình vẽ dưới đây:

0.0m Hệ cao độ Hòn Dấu

1.3m

0.0m Hệ cao độ Hải đồ

Hình 1: Tương quan mực nước hệ cao độ Hải đồ và hệ cao độ Hòn Dấu

1. Điều kiện khí tượng.

1.1. Chế độ gió:

Mùa Đông ở Khánh Hoà chịu ảnh hưởng của tín phong Đông Bắc với không khí thịnh hành nhiệt đới Thái Bình Dương. Trong các tháng mùa Đông, gió thịnh hành nhất thường có hướng lệch Bắc.

Mùa Hạ, gió vào Khánh Hoà theo hai luồng: một luồng từ phía Tây, Tây Nam sang các tỉnh duyên hải miền Trung, trong đó có Khánh Hoà. Luồng thứ hai bắt nguồn từ nam Thái Bình Dương và một phần tín phong Nam Bán cầu tới theo hướng Đông hoặc Đông Nam.

Như vậy, có thể nói, chế độ gió ở Khánh Hoà thể hiện trong hai mùa rõ rệt: Mùa Đông thịnh hành theo các hướng Tây Bắc, Bắc và Đông Bắc; mùa Hạ là thời kỳ thịnh hành các hướng gió Đông Nam, Nam và Tây Nam.

Tốc độ gió trung bình tháng Max 4,9 đến 7,6m/s (Hướng Bắc & Đông Bắc tháng 12).

Vận tốc gió theo chu kỳ lặp 5; 10; 20; 30; 50 năm là 18; 20; 22; 23; 24 m/s.

Bão và áp thấp nhiệt đới thường xuất hiện vào tháng 10 và tháng 11, tốc độ gió khi giật lên tới 30m/s.

1.2. Nhiệt độ:


2

Nhiệt độ trung bình năm thường dao động trong khoảng 26oC-27oC, biên độ dao động nhiệt từ 4.5oC-4.8oC.

1.3. Chế độ mưa:

Hàng năm bắt đầy từ tháng 9, gió mùa Tây Nam hoạt động yếu dần, ở Khánh Hòa xuất hiện các đợt mưa trên diện rộng với lượng mưa ngày đạt trên 10mm và kéo dài trong nhiều ngày. Yếu tố mưa biến động mạnh theo thời gian, bắt đầu và kết thúc sớm muộn khác nhau ở từng vùng.

N¨m I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

97 4 2 2 3 8 8 8 9 14 15 14 10

Phân bố ngày mưa các tháng trong năm trạm Cam Ranh

2. Điều kiện thủy hải văn:

2.1. Chế độ mực nước:

a) Dao động triều:

Chế độ triều tại khu vực dự án là nhật triều không đều; số ngày nhật triều từ 18 đến 22 ngày/tháng.

Biên độ triều trung bình 1,1m đến 1,5m. Mức lớn nhất trong thời kỳ nước cường là 2,6m; mức nhỏ nhất trong thời kỳ nước kém là 0,60m.

Mực nước: Sử dụng số liệu quan trắc tại trạm Phú Lâm - Tuy Hoà (Giai đoạn 1977-2004); trạm Nha Trang (Giai đoạn 1975-2004) và số liệu quan trắc tại hiện trường trong 1 triều kỳ 15 ngày xác định được các thông số đặc trưng mực nước tại khu vực dự án như sau:

TT Lo¹i mùc níc Ký hiÖu Mùc níc

1 Mực nước cao nhất HHWL + 2,40m

2 Mực nước cao trung bình HWL + 2,02m

3 Mực nước biển trung bình MSL + 1,31m

4 Mực nước thấp trung bình LWL + 0,41m

5 Mực nước thấp nhất LLWL + 0,02m Bảng 9: Mực nước điển hình

Năm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12


3

1990 230 “ “ 210 218 204 206 198 215 215 235

1991 226 204 192 202 213 201 200 188 192 217 223 218

1992 216 193 183 180 188 200 206 190 189 212 227 207

1993 200 183 179 196 192 181 183 179 187 203 206 219

1994 204 200 181 192 196 193 188 178 187 183 206 219

1995 220 179 184 186 194 192 199 180 189 210 215 231

1996 216 195 171 184 194 190 180 184 190 200 214 215

1997 216 205 175 189 193 193 188 184 189 188 200 205

1998 193 180 166 156 177 170 184 173 184 201 214 226

1999 216 190 189 188 196 197 188 190 184 209 214 234

2000 226 205 196 192 198 201 217 197 188 215 218 228

Bảng 10: Các đặc trưng mực nước biển max theo từng tháng trong năm (cm)

Năm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1990 38 “ “ 39 “ 30 15 28 46 56 34 36

1991 26 57 37 41 27 8 6 17 43 60 38 28

1992 35 35 19 40 22 12 22 20 52 60 44 33

1993 30 24 53 41 32 8 6 23 64 59 34 49

1994 39 43 54 28 19 19 18 34 67 61 76 55

1995 44 57 54 39 31 17 26 30 53 72 50 55

1996 46 41 51 52 34 14 9 36 68 80 83 34


4

1997 81 79 76 78 29 20 24 39 56 66 77 71

1998 70 69 67 16 22 4 6 16 41 71 65 65

1999 82 84 85 84 83 19 15 33 52 60 75 83

2000 82 82 76 76 80 21 23 25 72 80 65 75

Bảng 11: Các đặc trưng mực nước biển min theo từng tháng trong năm (cm)

Năm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1990 138 “ “ 124 “ 123 114 118 129 139 143 137

1991 134 133 122 127 120 110 104 115 127 135 139 130

1992 123 119 115 112 112 113 111 116 121 141 139 128

1993 126 114 118 119 113 99 106 109 125 139 136 141

1994 124 117 123 115 116 111 111 111 128 133 141 135

1995 131 129 122 118 116 108 114 119 132 138 137 142

1996 130 132 116 123 120 106 107 107 126 140 144 139

1997 128 127 118 116 113 108 108 113 123 130 130 128

1998 119 109 106 98 95 92 87 99 122 142 144 148

1999 139 132 130 133 127 113 107 112 123 138 151 153

2000 139 138 128 122 126 115 124 118 129 140 145 150

Bảng 12: Các đặc trưng mực nước biển trung bình theo từng tháng trong năm (cm)

Cao nhất Thấp nhất

Năm Thời gian Max(cm)

Trung

bình (cm) Thời gian Min (cm)


5

1990 00h/6/12/1990 235 129 17h/21/7/1990 15

1991 20h/29/01/1991 226 125 17h/11/7/1991 6

1992 22h/13/11/1992 227 121 01h/4/6/1992 12

1993 00h/18/12/1993 219 120 18h/16/7/1993 6

1994 22h/4/12/1994 218 122 19h/24/6/1994 19

1995 22h/23/12/1995 231 125 18h/14/6/1995 17

1996 20h/20/01/1997 216 124 19h/02/7/1996 9

1997 22h/10/01/1997 216 120 19h/7/6/1997 20

1998 22h/5/12/1998 226 113 18h/25/6/1998 4

1999 21h/23/12/1999 234 130 20h/13/7/1999 15

2000 22h/27/12/2000 228 131 19h/4/6/2000 21

Bảng 13: Các đặc trưng mực nước biển cực trị, trung bình theo từng năm (cm)

P% 99 98 97 96 95 90 85 80 70 60

H (cm) 34 47 54 62 70 78 88 99 112 121

P% 50 40 30 20 10 5 2 1 0,5 0,1

H (cm) 132 142 153 164 179 192 205 211 220 232 Bảng 14: Mực nước ứng với tần suất lũy tích mực nước giờ

b) Mực nước dâng cực đại:

Khu vực biển Khánh Hòa nằm trong vùng hoạt động mạnh của bão. Trị số nước dâng trong bão là tổng của hai thành phần: nước dâng do gió và nước dâng do chênh lệch khí áp. Kết quả tính toán do Trung tâm khí tượng thủy văn biển thực hiện cho các giá trị nước dâng ứng với tần suất xuất hiện 20%, 10%, 4%, 2%, 1% (tức là 1 lần trong 5 năm, 10 năm, 25 năm, 50 năm và 200 năm).

TrÞ sè níc d©ng TÇn suÊt xuÊt hiÖn


6

(m) 20 10 4 2 1

hg 0,05 0,07 0,11 0,2 0,3

hkp 0,19 0,23 0,36 0,52 0,72

hnd,max 0,24 0,3 0,47 0,72 1,02

Bảng 15: Trị số nước dâng tính toán

2.2. Chế độ sóng:

- Chế độ sóng ngoài khơi vùng biển Khánh Hoà có những đặc điểm sau:

- Tần suất lặng sóng tương đối cao (41%)

- Sóng hướng Đông - Bắc và Đông - Nam có tần suất xuất hiện cao nhất (13,2% và 13,6%), đó là những hướng đại diện cho 2 trường gió mùa chủ yếu của khu vực nghiên cứu.

- Tần suất sóng có độ cao hữu hiệu Hs > 2,0 m là 11,4% ; Hs > 3,0m là 1,4% tập trung chủ yếu ở hướng Đông Bắc, Bắc, Đông và Đông - Nam.

3. Điều kiện địa hình:

- Năng lượng sóng bị phân hoá mạnh khi truyền sâu vào vũng, vịnh. - Địa hình cồn cát cổ màu xám trắng nằm chuyển tiếp giữa địa hình đồng bằng trũng chân núi với bãi cát ven biển, trải dài theo chiều dọc thôn Bình Tiên. Chiều dài của dải cồn cát vào khoảng 1.400 m, chiều rộng tính từ mặt chân cồn vào khoảng 40 m, chỗ rộng nhất có thể lên tới 50 m và chỗ hẹp nhất vào khoảng 15 m. Cồn cát có chiều cao trung bình khoảng 5-8m. Lớp phủ thực vật trên mặt thưa thớt, đa phần là cỏ hoang.

- Địa hình cồn cát di động tiền tiêu nằm kề bãi biển Bình Tiên. Quá trình thổi mòn diễn ra liên tục dưới tác động của gió nên các cồn cát này vẫn di động liên tục, đặc biệt là ở phía Nam dải cồn.

- Địa hình trũng giữa hai cồn cát trên, cao độ trung bình 3-4m. Dải trũng giữa cồn cát này hiện là khu dân cư tập trung của thôn Bình Tiên, vì phía dưới có chứa lượng nước ngầm đủ để dùng cho sinh hoạt của dân cư.

4. Điều kiện địa chất:

Dựa theo tài liệu theo dõi ngoài hiện trường và kết quả chỉnh lý trong phòng, địa tầng

khu đất khảo sát theo thứ tự từ trên xuống độ sâu 15.0m gồm các lớp như sau:

Lớp 1:


7

Bề dày lớp biến đổi từ 1.7m (K28) đến 2.4m (K38), trung bình 2.06m. Giá trị xuyên tiêu

chuẩn N30 nhỏ nhất là 5, giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 lớn nhất là 15, trung bình là 10. Lớp

đất này có khả năng chịu tải trung bình, biến dạng trung bình. Trong lớp này thỉnh thoảng

có gặp đá tảng lăn granit.

STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB Thành phần hạt (mm): P % Từ: 10 - 5 0.6 Từ: 5.0 - 2.0 1.7 Từ: 2.0 - 1.0 1.5 Từ: 1.0 - 0.5 5.1 Từ: 0.5 - 0.25 29.8 Từ: 0.25 - 0.1 51.6

1

Từ: 0.1 - 0.05 9.7 2 Độ ẩm tự nhiên W % 15.8 3 Khối lượng riêng ∆ g/cm3 2.65 4 Góc nghỉ khô αk độ 30°18' 5 Góc nghỉ ướt αư độ 20°52' 6 Hệ số rỗng lớn nhất emax độ 1.076 7 Hệ số rỗng nhỏ nhất emin độ 0.619 8 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 1.20 9 Modun tổng biến dạng E0 kG/cm2 80

Lớp 2:

Lớp này gặp tại các hố khoan K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8, K9, K11, K12, K16, K19, K21, K24, K25, K26, K27, K30, K31, K32, K33, K34, K39 và nằm dưới lớp (1). Thành phần là cát hạt nhỏ, có chỗ hạt trung xám trắng, xám vàng, có kẹp cát pha, lẫn vỏ sò, ốc, mảnh vỡ san hô, kết cấu chặt vừa, có chỗ chặt. Bề dày lớp đã khoan được biến đổi từ 9m (K21) đến 15.0m (K31, K32, K33), trung bình 12.5m. Giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 nhỏ nhất là 13, giá trị xuyên tiêu chuẩn N30 lớn nhất là 20, trung bình là 17. Lớp đất này có khả năng chịu tải tốt, biến dạng nhỏ.

STT Các chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị Giá trị TB

1 Thành phần hạt (mm): P %


8

VL ν1110.5=

> 10 0.2 Từ: 10 - 5 0.2 Từ: 5.0 - 2.0 1.5 Từ: 2.0 - 1.0 2.4 Từ: 1.0 - 0.5 6.3 Từ: 0.5 - 0.25 30.1 Từ: 0.25 - 0.1 47.0 Từ: 0.1 - 0.05 12.3

2 Độ ẩm tự nhiên W % 16.2 3 Khối lượng riêng ∆ g/cm3 2.65 4 Góc nghỉ khô αk độ 30°11' 5 Góc nghỉ ướt αư độ 20°46' 6 Hệ số rỗng lớn nhất emax độ 1.116 7 Hệ số rỗng nhỏ nhất emin độ 0.616 8 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 2.00 9 Modun tổng biến dạng E0 kG/cm2 150

III. XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG VEN BIỂN

1. Gió tính toán. 1.1. Vận tốc gió tính toán. Việc xác định vận tốc gió tính toán cần tính toán theo chu kỳ lặp theo luật phân bố weibull dựa vào thống kê các cơn bão trong chuỗi số liệu. Trong đồ án có thể chấp nhận gần đúng cách lấy vận tốc gió như sau:

Công trình cấp II có thể tính toán với cấp gió bão cấp 11, V= 29m/s.

1.2. Hướng gió tính toán.

Hướng gió bão được coi như hướng thẳng góc với đường bờ, hướng gió mùa theo số liệu điều tra. Theo số liệu điều tra hướng gió chính là hướng SE (Đông Nam ). 1.3. Đà gió tính toán. Trong vùng biển thoáng, đà gió được xác định theo công thức

(1)


9

Trong đó: ν- hệ số nhớt động học của không khí ν=10-5(m2/s) V- Tốc độ gió tính toán (m/s) Vậy: L = 172,413 Km 2. Mực nước tính toán.

Trong tính toán thiết kế các công trình bảo vệ bờ người ta thường quan tâm đến một số loại mực nước sau: + MNTB: Mực nước trung bình Z = (1/n)ΣZi với (i=1 đến n) + MNTC: Mực nước triều cao - Mực nước đỉnh triều trong một chu kỳ triều + MNTT: Mực nước triều thấp - Mực nước chân triều trong một chu kỳ triều Ngoài các khái niệm mực nước trên trong tính toán thiết kế các công trình bảo vệ bờ người ta phải xét đến các mực nước thiết kế. Mực nước cao thiết kế (MNCTK) xác định theo công thức: MNCTK = MNTC + Hnd Trong đó: + MNTC: Mực nước triều cao thiết kế (m) + Hnd: Chiều cao nước dâng do bão (m) Mực nước triều cao thiết kế và chiều cao nước dâng do bão được lấy theo suất đảm bảo và phụ thuộc vào cấp công trình (căn cứ theo các quy định hiện hành). 2.1. Mực nước triều tính toán. Mực nước triều tính toán (MNTTT) được xác định phụ thuộc vào loại hình công trình và cấp công trình. MNTTT được xác định theo tần suất tích luỹ Pi%. Tần suất tích luỹ i% của mực nước triều là tổng số % của số lần xuất hiện các mực nước từ trị số thứ i trở lên đến m so với tổng số mực nước trong liệt tính toán n và được xác định theo công thức:

Pi% = (m/n)x100 (3)

Trong đó m là số lần mực nước triều xuất hiện cao hơn hoặc bằng lần thứ i. Hoàn kỳ (chu kỳ lặp) T = 100/P Suất đảm bảo mực nước triều cao tính toán thiết kế cỏ thể lấy theo bảng 5. Bảng 5: Suất đảm bảo mực nước triều tính toán cao nhất tương ứng với cấp công trình

Cấp công trình Đặc biệt I và II III và IV

Tần suất mực nước biển thiết 1 2 5


10

kế (%)

Tính theo phương pháp phân tích tần suất dạng cực trị (14TCn130-2002): n=1,2,…,11

Sai số quân phương của mực nước Zi trong n năm:

Trị số mực nước cao tương ứng với tần suất 2% là:

Tính toán như trên ta có kết quả: - Các đặc trưng nước biển:

Max Trung bình Min Năm

cm cm cm 1990 235 129 15 1991 226 125 6 1992 227 121 12 1993 219 120 6 1994 218 122 19 1995 231 125 17 1996 216 124 9 1997 216 120 20 1998 226 113 4 1999 234 130 15 2000 228 131 21

-Max:

Ztb (Zi)^2 (Ztb)^2 S λp Zp cm cm2 cm2 cm cm

225.09 557804 50665.92 6.5983 3.516 248.29 -Trung bình:


11


123.64 168422 15285.95 5.014 3.516 141.27 -Min:

2.2. Chiều cao nước dâng cực đại (hnd,max). Trị số nước dâng trong bão bao gồm hai thành phần : do gió và do chênh lệch khí áp

Hnd,max = Hg + Hkp

Trong đó : Hg – nước dâng do gió

Hkp – nước dâng do khí áp

Theo số liệu khu vực biển Khánh Hòa, với công trình cấp II, tần suất xuất hiện là 20% ta có: Hnd,max= 0,24m

Theo 14TCN130-2002-với công trình đê cấp II,vĩ tuyến từ 16 đến 11, tần suất mực nước dâng :

Hnd,max = 0,8m

Ta chọn: Hnd,max= 0,8m

Vậy mực nước tính toán: ( so với cốt “0” hải đồ) MNCTK = 2,5 + 0,8 = 3,3m. Quy về cốt “0” lục địa:

0.0m Hệ cao độ Hòn Dấu

1.3m

0.0m Hệ cao độ Hải đồ => MNCTK = 3,3 – 1,3 = 2,0 m.

3. Tính toán các thông số sóng thiết kế.


13.091 2254 171.3719 5.7911 3.516 33.453


12

Trong phạm vi tài liệu này chỉ giới hạn ở việc tính toán các thông số sóng hình thành do tác dụng của gió ở vùng nước sâu. Sóng tại chân công trình là kết quả của quá trình lan truyền sóng từ vùng nước sâu vào bờ do trọng lực - quán tính. Việc xác định các thông số sóng trong quá trình lan truyền sóng có thể được thực hiện theo nhiều cách như sử dụng các chương trình phần mềm tính toán lan truyền sóng 3D hoặc tính toán theo bài toán phẳng dựa theo các lý thuyết sóng. Trong tài liệu tính toán theo tiêu chuẩn 22-TCN 222-95.

Hình 2: Sơ đồ phân vùng sóng lan truyền vào bờ. 3.1.Các thông số sóng (L,T,H) tại vùng nước sâu.

Chiều cao sóng trung bình (Htb, m), chu kỳ sóng trung bình (Ttb, s): Chiều cao sóng trung bình và chu kỳ sóng trung bình có thể xác định theo cách tra đồ thị hoặc sử dụng công thức tính toán. Chiều cao sóng trung bình Htb và chu kỳ sóng trung bình Ttb phải tính theo hai yếu tố là đà gió và thời gian gió thổi sau đó chọn cặp số liệu có giá trị nhỏ hơn. 3.1.1.Tính theo đà gió. Căn cứ vào đại lượng gL/V2, tra đồ thị hình H2.3 giáo trình Công trình bảo vệ bờ biển xác định được gHtb/V2 và gTtb/V từ đó tính được chiều cao sóng trung bình Htb và chu kỳ sóng trung bình Ttb . Chiều cao sóng trung bình, chu kỳ sóng trung bình cũng có thể tính theo công thức:

Ta có:

2

2

32

10.16 11 6 10

tbVHg gL

V−

= −

+ ×

0.625

219.5 tbtb

gHVTg V

=


13

L gL/V2w V2w/g Htb

172413.8 2011.2 85.7288 5.2

Vw/g gHtb V2w gHtb/V2w Ttb 2.956167 51.011 841 0.06066 10.0

3.1.2.Tính theo thời gian gió thổi. Căn cứ vào đại lượng gt/V, tra đồ thị hình H2.3 Giáo trình công trình bảo vệ bờ biển xác định được gHtb /V2 và gTtb/V từ đó tính được chi ều cao sóng trung bình Htb và chu kỳ sóng trung bình Ttb. Chiều cao sóng trung bình cũng có thể tính theo công thức:

(4.4)

Thời gian gió thổi lấy theo các quy định tiêu chuẩn,thong thường: -Đối với biển t = 12h. -Đối với Đại dương t = 18h. -Đối với ven bờ t = 6h. => Lấy t = 6h = 6.3600 = 21600s để tính toán.

gt/Vw Htb gHtb gHtb/V2w Ttb 7306.759 5.5433 54.3796 0.0647 10.40911

Vậy chọn cặp số liệu dùng để tính toán có giá trị bé hơn: Htb = 5,2 m. Ttb = 10 s. 3.1.3. Chiều dài sóng trung bình:

(4.5)

λdtb= 156,17 m

2

2

0.6353

10.16 11 1.04 10

tbVHg gt

V−

= − + ×

)(2

2

mgT tbdtb π

λ =


14

3.2.Các thông số sóng lan truyền vào vùng nước nông. Địa hình đáy biển m = 0,031 > 0,002 áp dụng tính toán như sau: Chiều cao sóng với suất đảm bảo i% (hi%) xác định theo công thức: hi% = kt.ki.kl.kr.Htb (4.7) Trong đó:

kt- Hệ số biến hình xác định theo đường cong 1 trên hình H-5 ki- Hệ số xác định theo đồ thị trên hình H2.3 kl- Hệ số tổng hợp các tổn thất xác định theo bảng 2.7 kr- Hệ số khúc xạ Trong tính toán gần đúng công thức 4.7 có thể viết dưới dạng:

hi% = kiklksHtb (4.8)

Trong đó:

Hệ số biến hình và khúc xạ ks (ks = kt kr ) có thể tra theo bảng. Bảng 2.7: Hệ số tổng hợp các tổn thất kl

d/ λdtb 0,01 0,03 0,06 0,08 0,1 0,2 0,3 0,4 .≥0,5

m≥0,003 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

m=0,025 0.82 0.87 0.90 0.92 0.93 0.96 0.98 0.99 1

m=0,02-0,002 0.66 0.76 0.81 0.84 0.86 0.92 0.95 0.98 1

Bảng 2.8: Hệ số biến hình và khúc xạ ks

Hệ số ks đối với góc giữa hướng sóng và pháp tuyến đường bờ α (độ) d/λdtb

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0.02 1.26 1.24 1.21 1.17 1.10 1.02 0.94 0.75 0.53

0.04 1.06 1.05 1.04 1.00 0.96 0.88 0.79 0.64 0.47

0.06 1.00 0.99 0.98 0.95 0.91 0.85 0.76 0.63 0.46

0.08 0.96 0.96 0.94 0.92 0.88 0.84 0.75 0.63 0.46

0.10 0.93 0.93 0.92 0.90 0.87 0.82 0.74 0.64 0.46

0.15 0.92 0.91 0.91 0.89 0.87 0.84 0.78 0.69 0.50

0.20 0.92 0.92 0.91 0.91 0.89 0.86 0.81 0.72 0.55

0.25 0.93 0.93 0.93 0.92 0.91 0.86 0.86 0.79 0.62


15

0.30 0.95 0.95 0.95 0.94 0.94 0.92 0.90 0.85 0.70

0.40 0.98 0.98 0.98 0.98 0.97 0.97 0.96 0.94 0.86

0.50 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.98 0.98 0.95

0.60 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.99

H×nh H2.5. §å thÞ x¸c ®Þnh chiÒu dµi sãng λ

Chiều dài sóng trung bình λtb (m) xác định theo đồ thị hình 3.

Cao độ đỉnh sóng η (m) trên mực nước tính toán xác định theo đồ thị hình 4.


16

H×nh H2.6. §å thÞ x¸c ®Þnh cao ®é ®Ønh sãng

Tính toán theo gió bão vuông góc với đường bờ thì góc α = 90 (độ). Công trình cấp II có suất đảm bảo i = 5%. Kết quả tính toán thể hiện trong bảng sau:

d d/λd gd/v2 kl ks k1% H1% H5% m m 25 0.160 0.292 1 0.92 2.27 10.859 9.7735 20 0.128 0.233 1 0.925 2.25 10.822 9.7401 15 0.096 0.175 1 0.93 2.21 10.687 9.6186 13 0.083 0.152 1 0.937 2.2 10.719 9.6472 12 0.077 0.140 1 0.958 2.19 10.909 9.8185 11 0.070 0.128 1 0.972 2.18 11.018 9.9165 10 0.064 0.117 1 0.98 2.15 10.956 9.8606 7 0.045 0.082 1 1.054 2.13 11.674 10.506 6 0.038 0.070 1 1.06 2.12 11.685 10.517 5 0.032 0.058 1 1.2 2.1 13.104 11.793 4 0.026 0.047 1 1.25 2.06 13.390 12.051

3.3.Các thông số sóng vỡ.


17

Khi sóng lan truyền vào gần bờ, đến một độ sâu nước nào đó sóng sẽ bị vỡ. Sóng có thể bị vỡ một hoặc nhiều lần, vùng nước giới hạn bởi vị trí sóng vỡ lần đầu đến vị trí sóng vỡ lần cuối gọi là vùng sóng vỡ. 3.3.1.Độ sâu sóng vỡ lần đầu. Độ sâu sóng vỡ lần đầu xác định theo các bước sau: Bước 1: Chọn một dãy các giá trị của độ sâu nước di (m)cho truớc, tính toán chiều cao sóng tại các độ sâu nước đó với suất đảm bảo 1% theo các công thức tính sóng trong vùng nước nông. Bước 2: Từ các giá trị h1% tính được ở bước 1, xác định được các giá trị h1%/gT2 tương ứng. Rồi theo các đường cong 2,3 và 4 trên hình H-5 tính được các trị số dcr/λdtb từ đó tính được các giá trị dcr tương ứng. Bước 3: Độ sâu sóng vỡ lần đầu dcr (m) là độ sâu dcr tính được mà có giá trị gần đúng nhất với một giá trị độ sâu nước di chọn trước đó.

H×nh H5: §å thÞ x¸c ®Þnh hÖ sè kt

Kết quả tính toán thể hiện trong bảng sau:

d d/λd gd/v2 H1% H1%/gT2 m dcr/λd dcr m m m


18

25 0.160 0.292 10.8595 0.0111 0.031 0.072 11.244 20 0.128 0.233 10.8223 0.0110 0.031 0.073 11.401 15 0.096 0.175 10.6874 0.0109 0.031 0.075 11.713 13 0.083 0.152 10.7191 0.0109 0.031 0.076 11.869 12 0.077 0.140 10.9095 0.0111 0.031 0.076 11.869 11 0.070 0.128 11.0184 0.0112 0.031 0.077 12.025 10 0.064 0.117 10.9562 0.0112 0.031 0.078 12.181 7 0.045 0.082 11.6739 0.0119 0.031 0.08 12.494 6 0.038 0.070 11.6852 0.0119 0.031 0.082 12.806 5 0.032 0.058 13.1037 0.0134 0.031 0.083 12.962 4 0.026 0.047 13.3897 0.0136 0.031 0.084 13.118

Vậy độ sâu lâm giới tại vị trí sóng đổ lần đầu: dcr = 12m.

3.3.2.Độ sâu sóng vỡ lần cuối.

Độ sâu sóng vỡ lần cuối dcru (m) khi độ dốc đáy biển không đổi xác định theo: (4.10)

Trong đó: ku- Hệ số phụ thuộc vào độ dốc đáy m và được lấy theo bảng 6.

n- số lần sóng đổ (n>=2) và thoả mãn điều kiện:

(4.11)

Bảng 6: Hệ số ku

m 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045

ku 0.75 0.63 0.56 0.50 0.45 0.42 0.40 0.37

Khi độ dốc đáy biển 0.2 > m > 0,05 thì n =1; dcru = dcr Khi độ dốc đáy biển 0.01 > m > 0,001 thì dcru = 0,43 dcr Kết quả tính toán thể hiên trong bảng sau:

crn

ucru dkd 1−=

<−

≥−

43.0143.02

nuk

nuk


19

n m ku ku^(n-2)

ku^(n-1) dcru

m 2 0.031 0.45 1 0.45 5.4 3 0.031 0.45 0.45 0.2025 2.43 4 0.031 0.45 0.2025 0.0911 1.0935

Vậy độ sâu sóng vỡ lần cuối: dcru = 2,43m.

dcr=12mdcr=2.43m

MNTC=1.2m

3.3.3. Chiều cao sóng vỡ hsu1%r:

Chiều cao sóng vỡ hsur1% (m) xác định theo hình H-5 ứng với các độ sâu đáy khác nhau và các đại lượng không thứ nguyên d/λdtb tìm được hsur 1%.

Chiều cao sóng vỡ hsur 1% cũng có thể tính theo công thức: (4.12)

Trong đó: ai = 4.3 khi 0.001 < m ≤ 0.033

ai = 5.4 khi 0.033 < m ≤ 0.049

ai = 6.3 khi 0.05 ≤ m ≤ 0.2 Chiều cao sóng vỡ với suất đảm bảo i% được xác định theo công thức:

hsuri% = ki hsur 1% (4.13)

Trong đó hệ số ki xác định theo bảng 7:

Suất đảm bảo chiều cao sóng i% 0.1 1 5 13

Hệ số ki 1.15 1.0 0.9 0.85

dcr dcr/λdtb i gT2

tb Hsur1% Hsur1%/gT2tb Hsur5% Hsur13% λtbsur/λdtb λtbsur

2

1% 2

20.182

tbsur i

tb

gTdh th agTπ

π

=


20

12 0.077 0.031 981.253 8.964 0.009 8.068 7.620 0.740 115.56676 11 0.070 0.031 981.253 8.263 0.008 7.437 7.023 0.700 109.3199 10 0.064 0.031 981.253 7.550 0.008 6.795 6.418 0.700 109.3199 8 0.051 0.031 981.253 6.094 0.006 5.484 5.180 0.670 104.63477 7 0.045 0.031 981.253 5.352 0.005 4.817 4.549 0.580 90.57935 5 0.032 0.031 981.253 3.846 0.004 3.461 3.269 0.530 82.770785 4 0.026 0.031 981.253 3.084 0.003 2.775 2.621 0.480 74.96222

2.43 0.016 0.031 981.253 1.878 0.003 1.6 1.54 0.400 62.468517

IV. THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG MỎ HÀN DẠNG MÁI NGHÊNG

1. Thông số tính toán:

Theo yêu cầu của đồ án, chọn vị trí đặt chân mỏ hàn tại cao độ là -5m. Vậy độ sâu nước tại vị trí chân công trình:

d= MNCTK + 5 = 2,0 + 5 = 7m

Chia mỏ hàn thành 3 đoạn, có các thông số như sau:

Các thông số sóng (m) Phân đoạn Độ sâu nước

d (m) Hsur1% Hsur5% Hsur13% λtbsur

I d ≤ 2 1,88 1,6 1,54 62,5

II 2 < d ≤ 4 3,1 2,8 2,6 75

III 4 < d ≤ 7 5,4 4,8 4,56 90,6

2. Hình dạng và kích thước mặt cắt.

2.1. Chiều rộng và kết cấu đỉnh:

a) Chiều rộng đỉnh:


21

Thường lấy theo cấu tạo lớp gia cố mái, chiều rộng thường không nhỏ hơn 03 lần chiều rộng khối gia cố mái phía biển.

Với chiều rộng khối gia cố mái phía biển là 1,9m, vậy chiều rộng đỉnh là 6,0m.

b) Kết cấu đỉnh:

+ Đỉnh mỏ hàn không phục vụ cho giao thông

+ Gia cố đỉnh lấy theo gia cố mái phía biển. Xếp 2 lớp Tetrapod lên mặt.

2.2. Mái mỏ hàn:

Độ dốc mái m = ctgα , với α là góc giữa mái mỏ hàn và đường nằm ngang.

Chọn độ dốc mái mỏ hàn m=2 xếp Tetrapod 2 lớp.

2.3. Thân mỏ hàn:

Vật liệu đắp thân mỏ hàn là đá hộc đổ rối, khối lượng từ 10 đến 100kg.

3. Các bài toán tính toán thiết kế

3.1. Cao trình đỉnh mỏ hàn:

Công trình chỉ ngăn cát và giảm sóng nên ta lấy:

CTĐ = MNTC = 1,2 m

3.2. Cao trình gốc mỏ hàn:

CTG = MNCTK + Hs = 2,0 + 1,6 = 3,6 m

Hs: Chiều cao sóng tính toán ứng với tần suất thiết kế. (H5%)

3.3. Thiết kế lớp gia cố:

*Trọng lượng khối gia cố có thể tính theo công thức Hudson:

(4.16)

Trong đó: hs – Chiều cao sóng đáng kể (có thể lấy gần đúng bằng chiều sao sóng với suất

đảm bảo 13% - h13%)

( ) αγγγ

gkhW

db

sb

cot1/ 3

3

−=


22

kd – Hệ số ổn định phụ thuộc loại hình gia cố, số lớp gia cố, hệ số cho phép mất ổn định n% và được lấy theo bảng 19. Bảng 19: Hệ số ổn định kd

Khối bảo vệ Cấu tạo n% kd Đá xẻ Xếp đứng 1 lớp 0 ÷ 1 5.5 Đá hộc Đổ 2 lớp (xếp

khan) 1 ÷ 2 4.0

Tấm bê đúc sẵn

ghép 1 ÷ 2 3.5-4

Khối hộp Đổ 2 lớp 1 ÷ 2 5.0 Tetrapod Xếp 2 lớp 0 ÷ 1 6-8

Chọn khối phủ là Tetrapod, ta có:

γb (T/m3) γ (T/m3) hs (m) kd m W (T)

2.4 1.025 4.04 7 2 4.7

Ta có thể tích khối Tetrapod: V= 0,28H3

Vậy chiều rộng khối Tetrapod là 1,9m

* Chiều dày khối gia cố:

Δf = n.Cf. Trong đó:

n= 2: số lớp khối phủ.

Cf: hệ số, lấy theo bảng 6.4 14TCN130-2002

Cf= 1, với khối Tetrapod xếp 2 lớp, P=50%

Vậy Δf = 2,0m

3.4. Thiết kế lớp đệm mái:

Tầng đệm có tác dụng bảo đảm sự nối tiếp giữa lớp gia cố và thân mỏ hàn, đồng thời đóng vai trò tầng lọc ngược để tránh xói ngầm. Tầng đệm phải phải mềm dẻo. Thành phần hạt phải hợp lý để tránh xói ngầm.

Thường trọng lượng viên đá lớp lót lấy bằng 1/10 đến 1/20 trọng lượng khối phủ lớp ngoài. Chiều dày lớp lót thường lấy bằng 2 lần đường kính viên đá lót.


23

Vậy trọng lượng viên đá lót từ 230kg đến 470kg, trung bình đường kính viên đá tính được trung bình 0,6m, vậy chiều dày lớp lót là 1,2m.

3.5. Thiết kế chân khay:

Chọn loại chân khay nông, dạng thềm cao.

Đá chân khay lấy bằng đá lớp đệm mái, có khối lượng từ 230kg đến 470kg.

Kích thước của chân khay phụ thuộc vào = Hsur1% : 2,3

* Đoạn I:

Chiều rộng chân khay lấy bằng (3-4) = 3,0m.

Chiều dày chân khay lấy bằng (1-2) = 1,5m.

* Đoạn II

Chiều rộng chân khay lấy bằng (3-4) = 4m.

Chiều dày chân khay lấy bằng (1-2) = 2m.

* Đoạn III:

Chiều rộng chân khay lấy bằng (3-4) = 6m.

Chiều dày chân khay lấy bằng (1-2) = 3m.

V. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH

Sử dụng phương pháp phân tích trượt cung tròn để tính ổn định đất nền của mái kè mỏ hàn. Việc tính toán ổn định tổng thể công trình dựa trên giả thiết công trình gia cố được xem như một hay nhiều lớp đất nền không đồng nhất.

Trong trường hợp đơn giản có thể tính toán theo phương pháp tổng ứng lực: giả thiết khối đất trượt là vật rắn biến dạng và không xét đến lực tác dụng tương hỗ giữa 2 bên của dải đất.

Momen chống trượt Mr và momen gây trượt Mt xác định theo công thức:

Mr = (ƩCi.li + Ʃwi.cosαi,tgφi).R

Mt = (Wi.sinαi).R

Trong đó:

- li: chiều dài cung tròn của dải đất thứ i (m).

- Wi: trọng lượng của dải đất thứ i (KN/m).


24

- αi: góc giữa tiếp tuyến tại trung điểm cung trượt i với đường nằm ngang.

- R: bán kính cung trượt (m).

- Ci, φi: chỉ tiêu cường độ chống cắt trên mặt trượt dải đất thứ i (Kpa, độ).

Hệ số an toàn chống trượt là:

Kct = Mr/Mt

Với công trình cấp II ta lấy hệ số an toàn ổn định chống trượt là 1,2.

Theo Fandev ta xác định được vùng có tâm trượt nguy hiểm nhất. Ta xác định được tâm trượt O1 và bán kính R=10,032m

m = 2.0

1

01

23 4

5

6

R2

R1

I X

Y

DC

a

R10032

Bảng tính toán xác dịnh hệ số k:

Phân tố 1 2 3 4 5 6 Tổng Fi 4.22 12.05 18.66 22.4 20.4 9.32 ci 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 li 4.145 3.252 3.019 3.095 3.55 6.868 αi -0.679 -0.335 -0.03 0.2725 0.6043 1.0496 φi 0.366 0.366 0.366 0.366 0.366 0.366 gi 11.056 31.571 48.889 58.688 53.448 24.418

ci*li 0.829 0.6504 0.6038 0.619 0.71 1.3736 4.7858 gi*cosαi*tgφi 3.2978 11.427 18.729 21.663 16.857 4.6599 76.634

gi*sinαi -6.943 -10.39 -1.462 15.795 30.368 21.176 48.549 r -6.3 -3.3 -0.3 2.7 5.7 8.7

Khi đó:


25

Mr = 81,42 Tm

Mt = 48,55 Tm

Vậy K = Mgi/ Mtr = 1,677 > 1,2 =>Thỏa mãn điều kiện ổn định.

VI. BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỦ ĐẠO

1. Quy trình thi công.

* Phân đoạn I:

Bước 1: Thi công nạo vét.

- Nạo vét bằng máy xúc.

- Mực nước thi công MNTT (-1,0m).

- Hướng thi công từ trong ra ngoài.

Bước 2: Thi công đổ đá lõi.

- Dùng ô tô tự đổ 10-15 tấn kết hợp với gạt.

- Đá lõi được dùng có trọng lượng là từ 10-100kg.


Bước 3: Thi công xếp đá hộc.

- Dùng ô tô tự đổ 10-15 tấn kết hợp với cần trục và nhân công.

- Phía lồng tầu thi công bằng xà lan, kết hợp với cần trục.

- Đá hộc có trọng lượng là 230-470 kg.

- Đá được xếp đến cao độ đỉnh +1,6m và cao độ chân khay là -0,5m.


Bước 4: Thi công xếp Tetrapod.

- Dùng ô tô tự đổ 10-15 tấn kết hợp với máy cẩu và nhân công.

- Tetrapod có trọng lượng là 4,7 tấn.

- Tetrapod được xếp từ cao độ -5m đến cao độ +3,6m.


* Phân đoạn 2 và 3:


26

Bước 1: Thi công nạo vét.

- Nạo vét bằng xà lan kết hợp với cần trục ngoạm.

- Mực nước thi công MNTB (-0,5m).

- Phân đoạn 2 nạo vét đến cao độ -4m và phân đoạn 3 nạo vét đến cao độ -6m


Bước 2: Thi công đổ đá lõi.

- Đổ đá lõi bằng xà lan mở đáy, kết hợp với thợ lặn.


- Phân đoạn 2 thi công đến cao trình -0,6m và phân đoạn 3 đến cao trình -2m.


Bước 3: Thi công xếp đá hộc.

- Dùng xà lan kết hợp với cần trục ngoạm.


- Phân đoạn 2 thi công đến cao trình +1,8m và phân đoạn 3 đến cao trình -1,8m.


Bước 4: Thi công xếp Tetrapod.

- Dùng xà lan kết hợp với cần cẩu và nhân công.


- Phân đoạn 2 thi công đến cao trình +2,4m và phân đoạn 3 đến cao trình +1,2m.


2. Các phương án thi công.

Phương án 1: Thi công từ trong ra ngoài.

Phương án 2: Thi công từ ngoài vào trong.

Trong đồ án chọn phương án thi công 1, thi công từ trong ra ngoài. Hoàn thiện từng phân đoạn một, từ gốc mỏ hàn ra mũi.


27

MỤC LỤC

I. MỤC TIÊU BẢO VỆ VÀ CẤP CÔNG TRÌNH 1

1. Khu vực xây dựng. 1

2. Loại công trình. 1

3. Cấp công trình. 1

4. Mục đích. 1

II. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1

1. Điều kiện khí tượng. 1

1.1. Chế độ gió. 1

1.2. Nhiệt độ. 2

1.3. Chế độ mưa. 2

2. Điều kiện thủy hải văn. 2

2.1. Chế độ mực nước. 2

2.2. Chế độ sóng. 6

3. Điều kiện địa hình. 6

4. Điều kiện địa chất. 6

III. XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG VEN BIỂN 8

1. Gió tính toán. 8

1.1. Vận tốc gió tính toán. 8

1.2. Hướng gió tính toán. 8


28

1.3. Đà gió tính toán. 9

2. Mực nước tính toán. 9

2.1. Mực nước triều tính toán. 9

2.2. Chiều cao nước dâng cực đại. 11

3. Tính toán các thông số sóng thiết kế. 12

3.1. Các thông số sóng. 12

3.2. Các thông số sóng lan truyền vào vùng nước nông. 14

3.3. Các thông số sóng vỡ. 17

IV. THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG MỎ HÀN DẠNG MÁI NGHIÊNG 21

1. Thông số tính toán. 21

2. Hình dạng kích thước mặt cắt. 21

2.1. Chiều rộng và kết cấu đỉnh. 21

2.2. Mái mỏ hàn. 21

2.3. Thân mỏ hàn. 21

3. Các cao trình thiết kế. 22

3.1. Cao trình đỉnh mỏ hàn. 22

3.2. Cao trình gốc mỏ hàn. 22

3.3. Thiết kế lớp gia cố. 22

3.4. Thiết kế lớp đệm mái. 23

3.5. Thiết kế chân khay. 23

V. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THẾ CÔNG TRÌNH 24

VI. BIỆN PHÁP THI CÔNG CHỦ ĐẠO 25

1. Quy trình thi công. 25

2. Các phương án thi công. 27

Documents

mỏ hàn mái nghiêng