Rubble mound Breakwater

Ocean & Coastal Engineering Faculty

Pham Thu Huong

Email: Huong.p.t@wru.edu.vn

Website: http://coastal.wru.edu.vn

Chapter 12 (part 2)

Đê chắn sóng mái nghiêng

1. Giới thiệu2. Cấu tạo3. Thiết kế mặt cắt ngang4. Tính ổn định

Giới thiệu

• Điều kiện áp dụng:- Địa chất nền không cần tốt lắm, phù hợp với

hầu hết các loại đất nền- Độ sâu không quá 20m- Tận dụng được vật liệu địa phương

Giới thiệu

• Ưu điểm:- Tận dụng được vật liệu địa phương- Tiêu hao năng lượng sóng tốt, sóng phản xạ ít- Ổn định tổng thể vững chắc, thích hợp với hầu

hết các loại đất nền- Yêu cầu cao trình đỉnh thấp- Công nghệ thi công đơn giản, có thể kết hợp

hiện đại và thủ công

Giới thiệu

• Nhược điểm:- Tốn vật liệu- Tàu thuyền không neo đậu được- Giảm bề rộng hữu ích gần cửa cảng- Muốn làm đường giao thông trên mặt đê phải

dùng các khối bê tông đỉnh- Tốc độ thi công chậm so với tường đứng ở

cùng độ sâu

Cấu tạo

Lớp áo ngoài (Amour layer)

Lớp nền (Under layer) Lõi đê (core)Chân đê (tow berm)

Tường đỉnh (wave wall)

Cấu tạo1. Chân khay:• Giữ lớp phủ chính và chống xói• Làm bằng đá đổ, một số trường hợp dùng

khối bê tông do kích thước lớn

Cấu tạo2. Khối bê tông đỉnh:

• Mục đích: Tăng ổn định, phục vụ giaothông, gờ hắt sóng để giảm cao trình đê

• Cấu tạo:- Hình chữ nhật- Hình chữ nhật có chân- Có gờ hắt sóng

Bê tông tường đỉnh có gờ hắt sóng

Bê tông tường đỉnh có gờ hắt sóng, có chân

High wall Medium High wall Low wall High berm(sheltered wall)

Cấu tạo

3. Thân đê:

- Đê mái nghiêng bằng đá

Cấu tạo

3. Thân đê:

- Đê mái nghiêng bằng đá- Đê mái nghiêng với khối bê tông gia cố hình hộp

Cấu tạo

3. Thân đê:

- Đê mái nghiêng bằng đá- Đê mái nghiêng với khối bê tông gia cố hình hộp- Đê mái nghiêng với cấu kiện tiêu sóng đặc biệt

Cấu kiện tiêu sóng

Tetrapods Accropode

Core-loc

Cube (modified)

Dolos

Tetrapods ?

Đồ sơn

Akmon

Dung Quất

X-Bloc

X-block

X-block Dolos

Tetrapod Armor Unit

TetrapodsCảng cá Ngọc Hải-Hải Phòng

7/2005

CORE-LOC Armor Unit

•

Accropode

Thiết kế mặt cắt ngang

1. Tính các thông số thiết kế:H1/3, Hmax, T0, L0, h, nước dâng (water elevation), sóngtràn đỉnh (overtoping), sóng vỡ (breaking), mục đích sửdụng công trình…

2. Xác định kích thước công trình: h, hc, R, ht, B, α, αb

3. Tính kích thước lớp áo ngoài (armor layer)4. Tính kết cấu tường đỉnh5. Thiết kế mặt cắt ngang đê mái nghiêng6. Tính chân khay (toe berm)7. Tính ổn định đê

Thiết kế mặt cắt ngang1. Các thông số thiết kế

• H1/3 : Chiều cao sóng có ý nghĩa

• Hmax : Chiều cao sóng lớn nhất

• T0 : Chu kỳ sóng nước sâu

• L0 : Chiều dài sóng nước sâu

• h : Mực nước trước chân công trình

• Ru2% : Chiều cao sóng leo

• : Thông số sóng vỡ (Iribarren number)

• Chọn loại đê chắn sóng theo mục đích sử dụng: Vị trí, kiểu dáng, vật liệu…

tan/o

s oH Lαξ =

Thiết kế mặt cắt ngangLoại đê chắn sóng

- Detached breakwater: Đê chắn sóng biệt lập (BV bờ khi sóngvuông góc với đường bờ)

- Attached breakwater: Đê chắn sóng liên kết với bờ (Cảng)

- Overtopped BW: Đê chắn sóng đỉnh thấp (tường đỉnh)

- Non-overtopped BW: Đê chắn sóng không cho sóng trànđỉnh (khối lượng vật liệu lớn)

- Rubble mound structure: Đê chắn sóng mái nghiêng- Vertical structure: Đê chắn sóng thành đứng- Composite structure: Đê chắn sóng kiểu hỗn hợp

- Emerged breakwaters: Đê chắn sóng đỉnh trên mặt nước- Submerged breakwaters: Đê chắn sóng đỉnh ngập nước- Floating breakwater: Đê chắn sóng kiểu phao nổi

Thiết kế mặt cắt ngang2. Xác định kích thước công trình

Thiết kế mặt cắt ngang3. Thiết kế lớp áo ngoài thân đê (Armor layer) a. Kích thước lớp áo ngoài:

- Độ dốc mái:

+ Mái ngoài biển (Seaside Armor Slope) : 1 : 1,15 ÷ 1 : 2

+ Mái phía trong (Harbor-side (leeside) Slope):

* Ít sóng tràn đỉnh, sóng trung bình: 1 : 1,25 ÷ 1: 1,5

* Sóng tràn đỉnh trung bình, sóng lớn: 1 : 1,33 ÷ 1: 1,5

- Đầu và thân đê: đầu đê chịu tác động mạnh của sónghơn nên mái dốc cần thoải hơn tốn vật liệu hơn

Thiết kế mặt cắt ngang

Chú ý: Các điều kiện khi thi công:

- Loại ván khuôn sẵn có

- Chất lượng bê tông

- Sử dụng loại bê tông gia cường (với cấu kiện 10÷20t)

- Cách sắp xếp cấu kiện

- Phương tiện thi công

Thiết kế mặt cắt ngang3. Thiết kế lớp áo ngoài thân đê (Armor layer) a. Kích thước lớp áo ngoài:

- Độ dốc mái:

- Đầu và thân đê:

- Chiều dày các lớp vật liệu: dày ổn định

- Cách xếp vật liệu đặc biệt giảm kích thước cấu kiện

Thiết kế mặt cắt ngangCông thức Hudson cho lớp áo bằng đá đổ 2 lớp

H : Chiều cao sóng tính toán (HS hoặc H1/10)Dn50 : Đường kính viên đá lập phương tiêu chuẩnM50 : Khối lượng viên đá 50%, M50 = ρS D3

n50

ρS : Khối lượng riêng của đáρW : Khối lượng riêng của nướcS = ρS/ ρw: Tỷ số khối lượng ( = 2,65 đối với đá đổ, 2,4 đối với bê tông)Δ = ρS/ ρw − 1α : Góc nghiêng của mái dốcKD : Hệ số ổn định

Hệ số ổn định KD• H = Hs và góc nghiêng của mái dốc 1,5 < cotα < 3,0

• H = H1/10 (SPM, 1984)

(1) Sóng vỡ: Sóng nước nông, vỡ trước mái nghiêng(2) Sóng không vỡ: Sóng vỡ nước sâu trước mái nghiêng(3) Xếp: trục viên đá được xếp vuông góc với mặt mái nghiêng(4) D: Phần trăm thể tích khối gia cố bị dịch chuyển trong vùng bị ảnh

hưởng của sóng

SPM, 1984

Thiết kế mặt cắt ngangCông thức Hudson

Hạn chế:

- Hệ số ổn định KD chỉ giới hạn trong bảng tra

- Chiều cao tường đỉnh cho phép rất ít sóng tràn qua

- Đá tương đối đồng đều : 0,75W ÷ 1,25W

- Mái dốc đều : 1 : 1,5 đến 1 : 1,3

- Trọng lượng riêng của đá trong khoảng: 1,9 T/m3 ≤ γa ≤ 2,9 T/m3

Chưa đề cập đến:

- Chu kỳ sóng tới

- Kiểu sóng vỡ (spilling, plunging, surging)

- Mức độ hư hỏng cho phép (giả thiết không có hư hỏng nào)

- Quá trình bão (ví dụ: số lượng sóng)

- Tính thấm của công trình

Thiết kế mặt cắt ngangCông thức Van de Meer cho lớp áo bằng đá đổ 2 lớp

Hs : Chiều cao sóng có ý nghĩa tại chân công trìnhDn50 : Đường kính viên đá tiêu chuẩn 50%M50 : Khối lượng viên đá 50%, M50 = ρS D3

n50ρS : Khối lượng riêng của đáρW : Khối lượng riêng của nướcS =ρS/ρw : Tỷ số khối lượng ( = 2,65 đối với đá đổ, 2,4 đối với bê tông); Δ = ρS/ρw−1S : Diện tích xói lở tương đốiP : Độ thẩm thấu ước lượngNZ : Số sóngα : Góc nghiêng của mái dốcSm : Độ dốc sóng (Sm = Hs/Lmo = 2πHs/ gT2

m)Lm0 : Chiều dài sóng nước sâu ứng với chu kỳ trung bình

CEM – ChapterVI, p1

Table VI-5-23

Thiết kế mặt cắt ngangCông thức Van de Meer

Miền áp dụng:

- Áp dụng cho sóng nước sâu (nếu tính với sóng nước nông chỉcần thay Hs bằng H2%/1,4)

- Khi cotα ≥ 4,0 chỉ áp dụng được phương trình thứ 1

- Áp dụng với Nz ≤ 7500

- Với 0,1 ≤ P ≤ 0,6

- Với 0,005 ≤ Sm ≤ 0,06

- Khối lượng riêng của đá trong khoảng: 2,0 T/m3 ≤ ρs ≤ 3,1 T/m3

Thiết kế mặt cắt ngang3. Thiết kế lớp áo ngoài thân đê (Armor layer) a. Kích thước lớp áo ngoài:

b. Tính ổn định cấu kiện bảo vệ mái

- Độ phá hỏng của lớp gia cố:+ Độ dịch chuyển tương đối trên cùng một diện tích:

Số khối bị dịch

Tổng số khối trên cùng một diện tíchD =

+ Số khối dịch chuyển với dải bề rộng Dn:

Số khối dịch chuyển khỏi lớp gia cố

Bề rộng phân đoạn kiểm tra/Dn

Nod =

+ Diện tích xâm thực (eroded area) tương đối S:Ae

D2n50

S =

- Phân loại sự phá hỏng:

+ Không hỏng: không có khối nào bị dịch chuyển (S=0)

+ Bắt đầu hỏng: rất khó bị dịch chuyển. Mức độ nàyđược coi là không phá hỏng đối với nhiều công thức tínhtoán khối lượng lớp gia cố (0 ÷ 5% khối bị dịch chuyển).

+ Hư hỏng tương đối: Các khối bị dịch chuyển nhưnglớp lót và tầng lọc ngược không bị trồi ra ngoài

+ Hỏng không sủ dụng được: Lớp lót và tầng lọcngược bị phá hoại dưới tác động của sóng.

Độ phá hỏng D với 2 lớp gia cố

(1) D được xác định là % thể tích bị xâm thực(2) D được xác định là % khối bị dịch chuyển một khoảng lớn hơn Dn(3) Được phủ 1 lớp gia cố

Độ phá hỏng Nod với hai lớp gia cố

(Vander Meer - 1988)

Độ phá hỏng S cho hai lớp gia cố(Vander Meer) 1988

Một số công thức tính ổn định lớp gia cố(CEM)

Example

- Cao trình đỉnh: bằng cao trình đỉnh đê

- Cao trình đáy: thấp hơn mực nước thiết kế, nằm trực tiếptrên lớp lõi giảm lượng sóng thẩm thấu qua thân đê

- Nếu có gờ hắt sóng, cao trình đỉnh đê = cao trình đỉnh gờhắt sóng, chiều dày gờ hắt sóng xác định theo điều kiện bền

- Bề rộng khối bê tông đỉnh: xác định theo điều kiện ổn địnhtrượt và lật (chính là bề rộng đê)

- Bề rộng của phần gia cố: tiếp xúc bên với khối bê tông đỉnhphải đảm bảo xếp được 2 khối gia cố

Thiết kế mặt cắt ngang4. Tính kết cấu tường đỉnh

Thiết kế mặt cắt ngang4. Tính kết cấu tường đỉnh

- Tải trọng:

Áp lực sóngTrọng lượng bản thân

Áp lực kẽ rỗng trênbề mặt lớp nềnTải trọng lớp

gia cố lêntường đỉnh

Thiết kế mặt cắt ngang4. Tính kết cấu tường đỉnh

Tải trọng ngang do sóng được xác định bằng thực nghiệm, kết quả thực nghiệm do Jensen (1984) và Bradbury (1988):

Fh,0,1% : lực ngang trên 1m bề rộng tác dụng lên tường với suất đảm bảo 0,1%ρw : khối lượng riêng của nướcHs : độ sâu nước dưới chân tườngLop : chiều dài sóng nước sâu tương ứng với đỉnh phổHs : chiều cao sóng có ý nghĩaAc : khoảng cách mực nước MWL và đỉnh các khối tiêu sóngα , β : hệ số lọc tra theo bảng

Một số dạng mặt cắt trong bảng tra α, β

Giá trị các hệ số α, β

Sơ đồ lực tác dụng Sơ đồ tính ổn định khốibê tông tường đỉnh

Theo Pedersen (1996) tảitrọng sóng lên khối bê tôngđỉnh được xác định:

Fh, 0,1% : tải trọng ngang cho 1m bề rộng với suất bảo đảm 0,1%;M0,1% : mômen lật cho 1m bề rộng với suất bảo đảm 0,1%;pb,0,1% : áp lực nâng với suất bảo đảm 0,1%;Lom : chiều dài sóng nước sâu với chu kỳ trung bình;B : bề rộng thềm khối tiêu sóng trước tường;Pm = ρmg (Ru, 0,1% - Ac)Ru,0,1% : chiều cao sóng leo với suất bảo đảm 0,1%;

α : góc nghiêng của mái dốc;Ac : khoảng cách từ mực nước MWL và đỉnh của khối tiêu sóng;

A = min (A2/A1; 1), với A1, A2 là các diện tích như trên hình vẽh’ : chiều cao của tường được bảo vệ bởi khối tiêu sóng;fc : chiều cao tường không được bảo vệ.

- Tính ổn định trượt của khối bê tông đỉnh:

μ - hệ số ma sát (Table VI-5-62/63)FG - trọng lượng của khối bê tổng đỉnh;FU - lực nâng;FH - tải trọng ngang của sóng;

- Tính ổn định lật của khối bê tông đỉnh:

MFG - mômen chống lật do trọng lượngbản thânMFU - mômen lật do lực nâng;MFH - mômen lật do lực ngang của sóng

Thiết kế mặt cắt ngang5. Thiết kế mặt cắt ngang đê mái nghiêng

a. Điều kiện kích thước vật liệu giữa các lớp phủ- Điều kiện độ lớn vật liệu: kích thước của viên đá lớp lót phải đảm bảosao cho không bị lôi ra ngoài qua lớp phủ bởi sóng hoặc dòng chảy

D15 - đường kính viên đá chiếm 15 khối lượng mẫuD85 - đường kính viên đá chiếm 85 khối lượng mẫuD - đường kính viên đá;W - khối lượng viên đá;Wa - khối lượng riêng của đá.

cho lớp đá lót có đá kích thước bé

cho lớp lớp phủ có đá kích thước lớn

a. Điều kiện kích thước vật liệu giữa các lớp phủ- Điều kiện độ lớn vật liệu- Điều kiện thấm: Vật liệu nền có tính thấm để giảm gradient giữa các lớp

- Điều kiện ổn định cục bộ: Nếu vật liệu có nhiều cấp phối khác nhau, cáchạt có thể bị mất ổn định cục bộ ngay trong thân đê

- Chiều dày lớp lót: Chiều dày nhỏ nhất của lớp lót nên lớn hơn ít nhất 2 lần đường kính viên đá lớn nhất của lớp lót. Chiều dày lớp sỏi ít nhất là20cm, chiều dày của cát ít nhất 10cm (Pilarczyk, 1990)

- Lớp lót đáy: Đặt trên lớp vải địa kỹ thuật. Nếu vải địa kỹ thuật sử dụngđể giữ vật liệu, cần phủ một lớp đá vụn (10cm đến 20cm) lên trên đểtránh khối đá lớn làm rách vải. Chiều dày lớp lót đáy nên lấy khoảng60cm và có sự chuyển tiếp đến lớp đá có kích thước lớn hơn.

b. Cao trình đỉnh đê

Cao trình đỉnh được xác định theo các điều kiện thông sốsóng hoặc theo điều kiện sóng tràn (tham khảo phần thiếtkế đê và thiết kế tường đứng)

c. Chiều rộng đỉnh đê:

- Điều kiện thi công: chiều rộng tối thiểu để các phươngtiện có thể đi lại được trên mặt đê. Trong trường hợp dùngcác phương tiện nổi thì chiều rộng đê không cần xét đếnđiều kiện thi công.- Điều kiện ổn định: do sóng tràn bề rộng tối thiểu bằng 3 khối phủ (thường lấy bằng 4) và xác định theo công thức:

B- bề rộng đê;n - số khối phủ;KΔ- hệ số tra bảng;W - khối lượng khối phủ;Wa - khối lượng riêng của khối phủ

- Điều kiện khai thác: đủ rộng cho giao thông hoặc vậnchuyển hàng hoá.

- Chiều dày lớp gia cố và các lớp lót:

- Mật độ các cấu kiện: (số cấu kiện sắp xếp trên 1 đơn vị diện tích)

r : Chiều dày trung bình của lớpn : Số lớp vật liệu (thông thường n = 2)W : Trọng lượng của 1 khối gia cố đơn lẻwa : Trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo kết cấu gia cốNa : Số khối phủ trên một đơn vị diện tích AP : Hệ số rỗng của vật liệu phủ mái

d. Chiều dày lớp phủ và lớp lót

e. Giới hạn chân của lớp phủ

Lớp phủ chính (armour layer):- Khi độ sâu nước h > 1,5H (H - chiều cao sóng) giới hạn dưới của lớpphủ chính được kéo dài xuống dưới mực nước thấp nhất một khoảngbằng H. - Khi độ sâu nước h < 1,5H lớp phủ chính được kéo dài đến tận chânkhay.

Lớp phủ thứ 2 (secondary cover layer):- Nếu các khối phủ ở lớp phủ chính và lớp phủ thứ hai làm cùng một loạivật liệu:

+ Trong khoảng -1,5H đến -2,0H trọng lượng của khối phủ lớpthứ hai phải lớn hơn 1/2 trọng lượng khối phủ chính

+ Phía dưới -2,0H trọng lượng khối phủ bằng W/10 ÷ W/15 (W-trọng lượng khối phủ chính)- Chiều dày của lớp phủ thứ hai phải bằng chiều dày lớp phủ chính.

Lớp lót (under layer):• Đối với lớp lót nằm ngay sát dưới lớp phủ cần phải dùng 2 lớp đá

(n=2) trọng lượng: - bằng W/10 nếu lớp phủ là đá hoặc là khối bê tông có KD≤12. - bằng W/5 với khối phủ có KD>12 (dolosse, core-los, tribar đổ tự do)

• Lớp lót thứ hai nằm trên lớp phủ thứ hai (trên -2,0H) cần dùng 2 lớpvới trọng lượng bằng 1/20 trọng lượng lớp lót thứ nhất (bằng W /200 so với lớp phủ chính)

• Lớp phủ thứ hai (dưới -2,0H) cần 2 lớp với trọng lượng viên đá:- Lớp lót thứ nhất bằng 1/20 lớp phủ, bằng W/300 so với lớp phủ chính- Lớp phủ thứ hai dưới -2,0H có trọng lượng bằng W/ 6000 .

• Nếu lớp phủ là đá khối hoặc khối bê tông có KD≤12 thì lớp lót thứ nhấtvà lớp phủ thứ hai (dưới -2,0H) sẽ là đá có khối lượng trong khoảngW/10 ÷ W/5.

• Nếu lớp phủ chính là khối bê tông với KD>12 thì lớp lót và lớp phủ thứhai là đá có khối lượng W/5 ÷ W/10 .

• Với lớp phủ là đá hỗn hợp thì lớp lót cần thoả mãn điều kiện:D15 ( phủ ) ≤ 5D85 ( lót )

• Lớp lót chiều dày bằng 3 lần chiều dày của đá W50 và không nhỏ hơn0,23 m.

f. Kết cấu đầu đê và mái dốc phía sau

- Các yếu tố gây mất ổn định đầu đê:• Các khối phủ trong hình nón đầu đê liên kết kém hơn so với thân đê.• Vận tốc tràn trên phần hình nón có giá trị lớn, đôi khi được tăng lên do sóng khúc xạ.• Các khối phủ nằm ở phía sau chịu tác động cùng chiều với phương trượt.

- Kích thước, cấu tạo đầu đê:• Cao trình đỉnh đê: có thể lấy cao hơn cao trình thân đê 1÷2m;• Bề rộng đỉnh đê: có thể rộng hơn thân đê với chiều dài lấytheo kinh nghiệm sau:

Bđ=(1,5÷2,0)BtLđ=(2÷2,5)Bđ

• Diện tích đầu đê: phải đủ rộng để bố trí các công trình: tínhiệu, nhà đèn, trạm kiểm soát, trạm dịch vụ và các công trìnhphụ trợ khác của cảng.• Kích thước khối phủ đầu đê chắn sóng hoặc đê chắn cátđược kéo dài một khoảng 15 ÷ 45 m cho mái dốc sau. Khoảngcách này còn phụ thuộc vào cao trình đầu đê. Kích thước khốiphủ đầu đê được xác định trong phần ổn định đầu đê (tính tươngtự kích thước khối phủ thân đê – tham khảo CEM)

- Kích thước mái dốc sau:• Kết cấu mái dốc sau phụ thuộc vào sóng tràn và sóng tácdụng trực tiếp. Nếu sóng không tràn thì mái dốc sau phụ thuộctác động sóng trực tiếp. Trong trường hợp tràn ít thì kích thướckhối mái dốc sau giống như mái dốc trước và kéo dài đến -0,5H tính từ mực nước lặng thấp nhất.• Trong trường hợp sóng tràn nhiều và sóng vỡ nước nông thìlớp phủ mái dốc sau giống lớp phủ trước và kéo đến tận châncông trình.• Với đê chắn cát hoặc đập đỉnh bị tác động sóng hai bên nhưnhau thì kết cấu mái dốc sau giống mái dốc trước.

Thiết kế mặt cắt ngang6. Thiết kế chân khay (toe berm) CEM - VI - 5 - 102

• Chiều rộng chân khay : chứa được tối thiểu 4 khối gia cố• Cao trình chân khay : tạo với chiều rộng thành một khốiđảm bảo ổn định của vật liệu gia cố• Thi công chân khay : trước hay sau khi có lớp phủ chính. Đối với khối Tribar được sắp xếp và đá xếp thì thì chân khaylà khối tựa và cần phải thi công trước, trong trường hợp thicông sau thì chiều cao chân khay phải đủ để chắn được 1/2 chiều cao của khối phủ tiếp giáp với chân khay.• Tại nơi nước rất nông lớp phủ chính được kéo dài thêmmột hoặc hai hàng để làm chân khay.

• Xác định kích thước viên đá chân khay (trường hợp sóngkhông điều hoà, không vỡ, vỗ và vỡ):

• Đối với khối chân khay hai lớp phủ bằng khối bêtông chữnhật thì đường kính được xác định theo công thức:

• Ổn định của chân khay dưới tác động của sóng và dòng chảy: Chỉ số ổn định:

u - vận tốc lớn nhất của phần tử nước do sóng;U - vận tốc dòng chảy;hs - chiều sâu khu nước;hb - chiều sâu nước tính đền đỉnh chân khay;H - chiều cao sóng vỡ;T - chu kỳ sóng;L - chiều cao sóng tại vị trí tính toán.

Thiết kế mặt cắt ngang7. Tính ổn định đêTính toán đê mái nghiêng: tuân thủ đầy đủ lí thuyết trạng thái giớihạn của nhóm I và nhóm II.Theo nhóm I các trạng thái giới hạn bao gồm: ổn định trượt sâubằng phương pháp trượt cung tròn; ổn định trượt phẳng đối với từngmái, các bộ phận kết cấu trên mặt đê, chân đê: ổn định cục bộ cáckhối gia cố ở trên mái hoặc chân khay; khả năng chịu lực của nền; khả năng chống xói; và cuối cùng tính toán độ bền của tất cả cáccấu kiện tương ứng với từng loại vật liệu kèm theo các quy trình quyphạm của chính nó.Theo nhóm II các trạng thái giới hạn bao gồm: độ lún theo phươngthẳng đứng, chuyển vị ngang và góc xoay; sự hình thành và mởrộng vết nứt đối với các cấu kiện bê tông cốt thép.

Các cơ chế phá hoại

• Mất ổn định khối gia cố mái (khối bê tông thường, khối phức hình, hoặc đá tảng, đá hộc) không đủ trọng lượng, đặt lên mái quá dốchoặc do sự cài nối không chặt giữa các khối với nhau;

• Sự dịch chuyển của lớp khối gia cố mái do chọn các thông số sóngtính toán nhỏ, chất lượng cả lớp gia cố không đạt yêu cầu;

• Sự xê dịch các cấu kiện trên đỉnh đê do kiểm tra lật, trượt với hệ sốổn định thấp;

• Sóng tràn trên mặt đê: do cao trình đỉnh đê lấy thấp hơn hoặc chọncác yếu tố sóng nhỏ;

• Xói chân khay do tốc độ dòng chảy của sóng, của hải lưu bằng vàlớn hơn tốc độ xói;

• Các sai sót về móng đê;• Thiếu hoặc không bảo đảm chất lượng vật liệu lõi đê để phù hợp

với thời tiết trong giai đoạn thi công lõi và bộ phận có liên quan;• Sự cố lún trong quá trình áp lực lỗ rỗng vượt quá mức giới hạn;• Xói nền đáy biển.

Các khía cạnh trên đây có thể xảy ra đồng thời hoặc không đồngthời gây ra những hư hỏng nhỏ hoặc lớn, thậm chí cả rủi ro dẫn đếntoàn bộ cảng biển phải ngừng hoạt động. Khi thiết kế cần xem xétđầy đủ 9 khía cạnh trên mới đủ độ tin cậy để đánh giá toàn bộ mứcđộ ổn định và tuổi thọ của đê chắn sóng mái nghiêng.

• Tính ổn định đê chắn sóng mái nghiêng:Xuất phát từ lí thuyết trạng thái giới hạn và cơ sở lý luậncủa Terzaghi ta có công thức tổng quát để tính ổn định chomọi khía cạnh của đê chắn sóng mái nghiêng, được viếtdưới dạng quen thuộc:

nc - hệ số tổ hợp tải trọng lấy bằng:1,0 - đối với tổ hợp tải trọng cơ bản;0,90 - đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt;0,95 - đối với tổ hợp tải trọng trong giai đoạn thi công;

n - hệ số vượt tải lấy bằng 1,25 đối với đê chắn sóng mái nghiêng;md - hệ số phụ thuộc vào điều kiện làm việc, xét đặc điểm chịu lực thực tế củacác cấu kiện và một số giả thiết của sơ đồ tính toán (lấy theo 22 TCN 207-92);M - hệ số điều kiện làm việc, m=1,15 cho đê mái nghiêng;Kn - hệ số đảm bảo xét đến tầm quan trọng và cấp công trình lấy bằng :

1,25 - đối với đê mái nghiêng cấp I;1,20 - đối với đê mái nghiêng cấp II;1,15 - đối với đê mái nghiêng cấp III;1,10 - đối với đê mái nghiêng cấp IV;

Rt - tổng lực gây trượt hoặc tổng mômen gây trượt;Rg - tổng lực gây ổn định hoặc tổng mômen giữ.

Tính toán ổn định trượt cung tròn

Công thức tính ổn định trượt

Sơ đồ cung trượt

Trong đó:K - hệ số ổn định, đối với đê mái nghiêng K>1,3;R - bán kính cung tròn trượt;C1 - lực dính của đất lấy theo qui định của trạng thái giới hạn I;ϕI - góc nội ma sát lấy theo qui định của trạng thái giới hạn I;li - chiều dài đoạn cung tròn trượt tương ứng với nguyên tố chia nhỏ thứ i;xi - khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm của nguyên tố chia nhỏ thứ i tới

tâm trượt;αi - gradien của đường đáy nguyên tố thứ i;H - ngoại lực tối đa theo phương nằm ngang tác động lên khối vật liệu đê ở

trong cung trượt (áp lực thuỷ tĩnh, áp lực sóng, áp lực đất vv..);a - cánh tay đòn của ngoại lực h đối với tâm trượt O;W - tổng trọng lượng thực của nguyên tố chia nhỏ thứ i;W’ - tổng trọng lượng hữu hiệu của nguyên tố chia nhỏ thứ i (bao gồm trọng

lượng vật liệu và gia tải, đối với vật liệu ngâm trong nước tính với dung trọng đẩy nổi).

• Xác định vùng tâm trượt nguy hiểm• Xác định bán kính cung trượt• Tính toán ổn định trượt phẳng

• Theo lý thuyết trạng thái giới hạn

Tính ổn định trượt phẳng

• Theo lý hệ số an toàn

Thi công đê chắn sóng mái nghiêng

Rock placing

Construction of Eierland Breakwater

Example

Finish chapter 11

Design Procedure ChecklistThe most critical design elements are a secure foundation to minimize settlement

and toe protection to prevent undermining. Both of these are potential causes of failure of such walls. The usual steps needed to develop an adequate seawall design follow.

1. Determine the water level range for the site (paragraph 2-5).2. Determine the wave heights (paragraphs 2-6 to 2-11).3. Select suitable seawall configurations (Appendix C).4. Design pile foundations using EM 1110-2-2906.5. Select a suitable armor unit type and size (rubble seawalls and toe protection) (paragraphs

2-15 to 2-18).6. Determine the potential runup to set the crest elevation (paragraphs 2-12 to 2-13).7. Determine the amount of overtopping expected for low structures (paragraph 2-14).8. Design underdrainage features if they are required.9. Provide for local surface runoff and overtopping and runoff, and make any required

provisions for other drainage facilities such as culverts and ditches.10. Consider end conditions to avoid failure due to flanking (paragraph 2-21).11. Design the toe protection (paragraph 2-19).12. Design t h e f i l t e r and underlayers (paragraph 2-20).13. Provide for firm compaction of all fill and backfill materials. This requirement should be

included on the plans and in the specifications, and due allowance for compaction must be made in the cost estimate.

14. Develop cost estimate for each alternative.

Sumary of Rubble mound Breakwater Design