Kết cấu kè bảo vệ mái dốc, tính toán kết cấu tự chèn PĐT-CM-5874 và chân kè HWRU-TOE-2001 bằng phần mềm ABAQUS

 102 
KÕT CÊU KÌ B¶O VÖ M¸I DèC, TÝNH TO¸N KÕT CÊU Tù CHÌN 
P§T- CM- 5874 Vµ CH¢N KÌ HWRU-TOE-2001 B»NG PHÇN MÒM ABAQUS 
KS. Phan Tấn Huy - Công ty Hưng Việt Technology TP HCM 
GS.TSKH. Nguyễn Đăng Hưng - Công ty Hưng Việt Technology TP HCM 
TS. Nguyễn Văn Hiếu - Khoa Xây Dựng - ĐH Kiến Trúc Tp. HCM 
TS. Phan Đức Tác - Nguyên Chuyên viên Bộ NN và PTNT 
GS.TS. Nguyễn Văn Mạo - Đại học Thuỷ lợi Hà Nội 
Tóm tắt: Các nghiên cứu cải tiến và phát triển kè bảo vệ máí dốc có kết cấu mảng mềm và chân 
khay bằng đá đổ trong ống bê tông từ những năm 70 của thế kỉ 20 trở lại đây đã có những đóng 
góp đáng kể về mặt thực tiễn và lí luận trong kĩ thuật đê kè ở nước ta. Các tác giả của bài báo đã 
cung cấp các thông tin về tình hình nghiên cứu và phát triển hai loại kết cấu này, đồng thời giới 
thiệu kết quả phân tích kết cấu mảng mềm CM- 5874 và chân kè HWRU-TOE- 2001 bằng phần 
mềm ABAQUS. Các nhận định từ các kết quả tính toán mới phù hợp với những nhận định của các 
nghiên cứu bằng thực nghiệm và các mô hình toán khác về tính bền vững, về khả năng giảm thiểu 
chiều dày kết cấu vẫn đảm bảo được điều kiện an toàn theo thiết kế đã tạo ra triển vọng mới cho 
việc nghiên cứu tối ưu kết cấu để thích ứng được với những tác động ngày một phức tạp hơn của 
thiên nhiên. Nội dung của bài báo là những thông tin tham khảo tốt cho công tác nghiên cứu và 
thiết kế công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển ở nước ta. 
Trong mét sè n¨m gÇn ®©y thiªn tai bÊt th­êng 
nh­ b·o lín, m­a to, tr­ît lë ®Êt liªn tiÕp x¶y ra 
ë n­íc ta. Nh÷ng t¸c ®éng xÊu cña tù nhiªn ®· 
g©y ra cho chóng ta nh÷ng thiÖt h¹i lín vÒ ng­êi 
vµ cña. §Ó h¹n chÕ thÊp nhÊt nh÷ng thiÖt h¹i do 
thiªn tai, nhµ n­íc ViÖt Nam ®· cã nh÷ng chiÕn 
l­îc vµ nh÷ng dù ¸n cô thÓ nh»m thÝch øng víi 
nh÷ng kÞch b¶n vÒ biÕn ®æi khÝ hËu toµn cÇu ¶nh 
h­ëng ®Õn n­íc ta. 
Nghiªn cøu ®Ò xuÊt vµ tÝnh to¸n c¸c kÕt cÊu míi 
®Ó b¶o vÖ bê s«ng, bê biÓn cã kh¶ n¨ng thÝch øng 
®­îc c¸c t¸c ®éng ngµy cµng gia t¨ng cña tù nhiªn 
lµ mét trong nh÷ng ®ãng gãp thiÕt thùc vµo c¸c 
nghiªn cøu trong lÜnh vùc ®ª ®iÒu vµ b¶o vÖ bê hiÖn 
nay. C¸c t¸c gi¶ cña bµi b¸o giíi thiÖu tãm t¾t qu¸ 
tr×nh ph¸t triÓn kÕt cÊu kÌ m¶ng mÒm b»ng c¸c cÊu 
kiÖn bª t«ng liªn kÕt tù chÌn vµ kÕt cÊu ch©n kÌ 
HWRU-TOE-2001 ®ång thêi giíi thiÖu kÕt qu¶ 
ph©n tÝch lo¹i kÕt cÊu nµy b»ng phÇn mÒm 
ABAQUS làm tài liÖu tham kh¶o cho c¸c nghiªn 
cøu lùa chän vµ thiÕt kÕ kÕt cÊu kÌ b¶o vÖ m¸i dèc. 
1. Kh¸i qu¸t vÒ t×nh h×nh ph¸t 
triÓn kÌ b¶o vÖ m¸i dèc ë ViÖt Nam 
M¸i ®ª, bê s«ng, bê biÓn th­êng xuyªn chÞu 
t¸c ®éng cña sãng vµ dßng ch¶y C¸c t¸c ®éng 
nµy lµ nguyªn nh©n chÝnh g©y ra xãi lë bê s«ng, 
bê biÓn, ph¸ vì hÖ thèng ®ª ®iÒu g©y ra th¶m 
ho¹ cho nh÷ng ng­êi sèng ven s«ng, ven biÓn. 
Hµng n¨m nhµ n­íc ph¶i bá ra mét kho¶n kinh 
phÝ lín ®Ó kh¾c phôc hËu qu¶ do xãi lë bê s«ng, 
bê biÓn vµ ngËp lôt do vì ®ª. 
§Ó gi¶m thiÓu nguy c¬ xãi lë bê, trong x©y 
dùng ng­êi ta sö dông kÕt cÊu b¶o vÖ m¸i dèc 
®­îc gäi lµ kÌ b¶o vÖ m¸i dèc (KBVMD). KÌ cã 
hai bé phËn chÝnh chÞu t¸c ®éng trùc tiÕp cña 
sãng vµ dßng ch¶y lµ th©n kÌ vµ ch©n kÌ. Trong 
nhiÒu n¨m qua ViÖt Nam ®· sö dông c«ng nghÖ 
truyÒn thèng, nghiªn cøu s¸ng chÕ vµ øng dông 
nhiÒu c«ng nghÖ n­íc ngoµi nªn hiÖn nay kÕt 
cÊu KBVMD tån t¹i ë n­íc ta t­¬ng ®èi phong 
phó vµ ®a d¹ng. Tuy nhiªn cã thÓ kh¸i qu¸t kÕt 
cÊu th©n kÌ thµnh mét sè d¹ng kÕt cÊu chÝnh. 
 103 
D¹ng thø nhÊt lµ kÕt cÊu t¬i rêi nh­ kÌ ®¸ ®æ, ®¸ 
xÕp, cÊu kiÖn bª t«ng kh«ng liªn kÕt D¹ng thø 
hai lµ kÕt cÊu liÒn khèi nh­ ®¸ x©y, bª t«ng, bª 
t«ng cèt thÐp liÒn khèi. D¹ng thø ba lµ kÕt cÊu 
m¶ng mÒm nh­ c¸c m¶ng b»ng cÊu kiÖn bª t«ng 
tù chÌn, cÊu kiÖn bª t«ng cµi vµo l­íi thÐp, c¸c 
cÊu kiÖn bª t«ng x©u d©y ni l«ng D¹ng thø t­ 
lµ c¸c kÕt cÊu mÒm nh­ tói cao su c¸t KÕt cÊu 
ch©n kÌ còng cã nhiÒu d¹ng. D¹ng thø nhÊt lµ 
c¸c khèi ®¸ xÕp, khèi bª t«ng xÕp liÒn kÒ 
D¹ng thø hai lµ kÕt cÊu cøng nh­ c¸c t­êng ®¸ 
x©y, t­êng bª t«ng, bª t«ng cèt thÐp D¹ng thø 
ba lµ c¸c èng bª t«ng ®óc s½n cã chu vi trßn 
hoÆc ®a gi¸c trong bá ®¸ héc Tuú tõng ®iÒu 
kiÖn cô thÓ c¸c kÕt cÊu trªn còng ®· béc lé râ ­u 
nh­îc ®iÓm sau nh÷ng lÇn gÆp b·o lò. 
Tuú thuéc vµo tÇm quan träng vµ quy m« cña dù 
¸n, KBVMD ®­îc thiÕt kÕ ë nh÷ng møc ®¶m b¶o 
vÒ an toµn kh¸c nhau. PhÇn lín c¸c dù ¸n tÝnh to¸n 
theo tiªu chuÈn kü thuËt míi chØ lµm viÖc ®Õn b·o 
cÊp 9 cÊp 10. Liªn tiÕp hai n¨m 2005 vµ 2006 b·o 
®· ®æ bé trùc tiÕp vµo Thanh Ho¸ vµ Nam §Þnh víi 
cÊp ®é lín h¬n cÊp ®é thiÕt kÕ, ®ª biÓn bÞ trµn, 
KBVMD bÞ h­ háng, cã kÌ bÞ ph¸ huû hoµn toµn. 
Trªn cïng ®o¹n ®ª ®­îc sö dông nhiÒu kiÓu kÕt cÊu 
th× kÕt cÊu kÌ m¶ng mÒm b»ng c¸c kÕt cÊu kiÖn bª 
t«ng tù chÌn, ch©n kÌ b»ng c¸c èng bª t«ng trong 
®æ ®¸ héc th× møc ®é h­ háng Ýt h¬n so víi c¸c h×nh 
thøc kÕt cÊu kh¸c. KBVMD chèng xãi lë bê s«ng ë 
khu vùc Sµi Gßn vµ ®ång b»ng Nam Bé còng t­¬ng 
®èi ®a d¹ng. Trong nhiÒu n¨m qua kÕt cÊu m¶ng 
mÒm b»ng c¸c khèi bª t«ng tù chÌn trî gióp b»ng 
l­íi thÐp cã nhiÒu thuËn lî ... 4 ®­îc giíi thiÖu lµ mét 
khèi bª t«ng cèt thÐp ®Æc cã khèi l­îng 100 kg 
cã nhiÒu mÆt v¸t, mÆt phÝa trªn cã mè nh¸m. 
ChiÒu dµi cña khèi lµ 64, bÒ réng 43 vµ dµy 24 
tÝnh b»ng cm. §­îc m« h×nh trong phÇn mÒm 
Catia V5R19 lµm c¬ së h×nh häc ®Ó ph¸t triÓn hÖ 
thèng vá m¸i kÌ mét c¸ch mau chãng vµ thuËn 
tiÖn khi xuÊt sang ch­¬ng tr×nh ABAQUS ®Ó 
tÝnh to¸n. 
H×nh 2. KÝch th­íc ®Çy ®ñ cña khèi CM 5874 
H×nh 3. Chia l­íi cho khèi bª t«ng CM 5874 
trong ABAQUS 
Khèi CM 5874 cã c¸c ®Æc tr­ng vËt liÖu nh­ 
sau: 
M«®un ®µn håi: E = 2.5E10 N/m2, HÖ sè 
Poisson : 0.2, Khèi l­îng riªng: 2500 kg/m3 
øng suÊt tíi h¹n cña bª t«ng khi chÞu nÐn: 3.0 
E7 N/m2 , øng suÊt tíi h¹n cña bª t«ng khi chÞu 
kÐo: 1.3E6 N/m2 
2.2.2 Th¶m bª t«ng CM 5874 
Bµi to¸n sÏ ®­îc tÝnh cho th¶m lín kÝch th­íc 
12 x 12 khèi khi bÞ sãng ®¸nh vµo, tuy nhiªn ta 
®­a vÒ bµi to¸n ®èi xøng ®Ó gi¶i, v× vËy m« h×nh 
th¶m kh¶o s¸t chØ cßn mét nöa, nghÜa lµ th¶m 
kh¶o s¸t sÏ cã 6 x 12 khèi (H4). C¸c khèi ®­îc 
l¾p ghÐp cã kho¶ng hë 5mm, chiÒu dµi khèi 
h­íng vÒ phÝa biÓn. §é dèc m¸i lµ 1:4. HÖ sè 
ma s¸t gi÷a c¸c khèi lµ 0.3. 
 H×nh 4. M« h×nh l¾p ghÐp 6x12 khèi trong Catia 
H×nh 5. Chia l­íi th¶m bª t«ng CM5874 
D­íi t¸c ®éng cña sãng th× líp phñ m¸i kÌ 
lu«n cã xu h­íng tr­ît vÒ phÝa ch©n khay do t¸c 
dông cña thµnh phÇn lùc cña t¶i träng b¶n th©n 
khèi. MÆt kh¸c do cã ¸p lùc ®Èy næi cña dÊt nÒn 
ngay tr­íc thêi ®iÓm sãng ®Ëp vµo, mét sè khèi 
sÏ gi¶m liªn kÕt víi nÒn dÉn ®Õn gi¶m lùc ma s¸t 
chèng tr­ît. NÕu lùc ma s¸t nhá h¬n lùc g©y 
tr­ît th× nh÷ng m¶ng khèi ph¶i ®­îc chèng tr­ît 
b»ng hÖ thèng ch©n khay. Tuy nhiªn, lùc truyÒn 
xuèng ch©n khay rÊt nhá bëi v× phÇn lín ®· 
®­îc truyÒn vµo lùc ma s¸t gi÷a khèi vµ nÒn c¸t. 
 106 
NÕu nh­ hµng cuèi cïng cña m¶ng kh«ng ®­îc 
chèng ®ì bëi ch©n khay th× kÕt cÊu m¸i kÌ sÏ bÞ 
mÊt æn ®Þnh dÉn ®Õn bµi to¸n kh«ng héi tô. V× 
vËy ch©n khay trong mäi tr­êng hîp ph¶i æn 
®Þnh vµ kh«ng ®­îc di chuyÓn d­íi mäi tr­êng 
hîp t¶i träng. 
2.3 Áp lùc sãng vµ nÒn ®µn håi 
2.3.1. Áp lùc cña sãng biÓn khi x¶y ra b·o 
cÊp 9 vµ b·o cÊp 12 
Áp lùc sãng lín nhÊt ph©n bè trªn m¸i kÌ 
®­îc tÝnh dùa vµo c«ng thøc cña Djunkovski 
[07] nh­ sau : 
Pm = K. mP ..hS (MPa) 
trong ®ã: 
mP : ¸p lùc song t­¬ng ®èi t¸c dông lªn m¸i 
dèc phô thuéc vµo chiÒu cao song hs 
K: hÖ sè phô thuéc ®é dµi sãng /hs vµ gãc 
nghiªng cña m¸i dèc 
 : dung träng n­íc biÓn, 1025 kg/m3 
H×nh 6. BiÓu ®å ph©n bè ¸p lùc sãng trªn m¸i kÌ 
TiÕn hµnh tÝnh to¸n m« h×nh d­íi t¸c ®éng 
cña sãng (hs = 4 m ;  = 40 m) b»ng c«ng thøc 
trªn, ta cã ®­îc ¸p lùc sãng biÓn t¸c ®éng vµo vá 
kÌ víi tr­êng hîp b·o cÊp 9 vµ cÊp 12 nh­ sau: 
P cÊp 9 = 95 KPa, P cÊp 12 = 115 KPa 
2.3.2. NÒn ®µn håi 
*Tinh th©n kÌ theo m« h×nh nÒn ®µn håi 
tuyÕn tÝnh: 
§©y lµ m« h×nh coi quan hÖ øng suÊt vµ biÕn 
d¹ng lµ tuyÕn tÝnh. 
{s}= [D]{e} 
Trong bµi to¸n nµy, c¸c líp ®Êt nÒn (c¸t) 
®­îc m« h×nh thµnh c¸c lß xo ®µn håi tuyÕn tÝnh 
theo ph­¬ng z lµ ph­¬ng vu«ng gãc víi mÆt 
ph¼ng m¸i. 
§é cøng lß xo ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: 
Klß xo = kz.Si 
Trong ®ã : 
- kz : hÖ sè nÒn; kz = p/S ; S = (0.5 - 0.8). (ë 
®©y gi¸ trÞ ®é lón S = 5cm ®­îc lÊy theo kÕt qu¶ 
®o thùc nghiÖm [01] ) 
 - Si : diÖn tÝch tiÕp xóc ®Êt nÒn cña hÖ l­íi 
ph©n bè cho tõng lß xo 
Theo hai ph­¬ng x,y cña mÆt ph¼ng ma s¸t 
gi÷a khèi CM-5874 vµ bÒ mÆt nÒn còng ®­îc 
m« h×nh thµnh c¸c phÇn tö lß xo tuyÕn tÝnh cã 
®é cøng kx, ky. 
Theo ph­¬ng z Theo ph­¬ng x,y 
 H×nh 7. øng xö ®Êt nÒn 
H×nh 8. PhÇn tö lß xo trong ABAQUS 
 107 
* Tinh ch©n kÌ theo m« h×nh nÒn ®µn håi phi tuyÕn: 
§©y lµ m« h×nh coi quan hÖ øng suÊt vµ biÕn 
d¹ng lµ phi tuyÕn, khi ®ã module ®µn håi E cña 
®Êt nÒn kh«ng cßn lµ h»ng sè n÷a mµ thay ®æi 
phô thuéc øng suÊt vµ biÕn d¹ng. 
2.4. KÕt qu¶ tÝnh to¸ n th¶m bª t«ng khi sãng ®¸nh 
2.4.1. KÕt qu¶ tÝnh to¸n víi tr­êng hîp b·o 
cÊp 9, cÊp 12 vµ b·o tíi h¹n 
KÕt qu¶ øng suÊt vµ chuyÓn vÞ cña th¶m bª 
t«ng khi høng chÞu ¸p lùc sãng biÓn cña b·o cÊp 9: 
H×nh 9. ø ng suÊt von - Mises H×nh 10. ChuyÓn vÞ uz 
H×nh 11. øng suÊt von - Mises cña khèi bª t«ng 
t¹i chç ph¸ ho¹i 
B¶ng kÕt qu¶ tÝnh to¸n 
Tr­êng hîp b·o 
øng suÊt (von-
Mises) lín 
nhÊt (N/m2) 
ChuyÓn vÞ lón 
lín nhÊt 
(mm) 
 CÊp 9 (95 KPa) 173 E3 122 
CÊp 12 (115 KPa) 221 E3 176 
Tíi h¹n (360 KPa) 530 E3 493 
H×nh 12. §å thÞ quan hÖ gi÷a ¸p lùc sãng vµ 
chuyÓn vÞ uz cña m¸i kÌ 
2.4.2. X¸c ®Þnh chç ph¸ ho¹i vµ ®é an toµn 
cña th¶m bª t«ng 
Khi khèi bª t«ng nµo ®ã trong m¶ng bÞ tr­ît ra 
khái bÒ mÆt t­¬ng t¸c víi côc bªn c¹nh vµ kh«ng 
cßn tiÕp xóc n÷a th× lóc nµy x¶y ra sù ph¸ hñy vµ 
lµm mÊt tÝnh liªn kÕt vèn cã, khi ®ã m¶ng sÏ bÞ 
háng vµ cã thÓ lµm sót nh÷ng khèi cßn l¹i. 
H×nh 13. Chç nguy hiÓm lµ chç ®¸nh dÊu X H×nh 14. HiÖn t­îng tr­ît lªn nhau gi÷a 2 khèi 
 108 
Trong bµi to¸n nµy, chç ph¸ ho¹i ®­îc x¸c ®Þnh 
t¹i vÞ trÝ khèi bª t«ng n»m trªn ®­êng t¸c ®éng cña 
sãng vµ s¸t biªn ngoµi (H12). Lóc nµy ta t×m ®­îc 
¸p lùc sãng tíi h¹n (Pth) lµ ¸p lùc g©y ph¸ hñy 
hoµn toµn th¶m bª t«ng. Tøc lµ ¸p lùc sãng cã ®é 
lín 360 KPa nh­ ®· t×m ®­îc ë phÇn trªn. 
§é an toµn víi b·o cÊp i - Si cña th¶m bª t«ng 
lµ tû sè cña ¸p lùc sãng tíi h¹n Pth vµ ¸p lùc 
sãng trong tr­êng hîp b·o cÊp i - Pi ((Si= Pth / Pi 
()).Nh­ vËy, hÖ sè an toµn hay ®é an toµn t×m 
®­îc víi b·o cÊp 9 sÏ lµ: S9 = 3.8 
Tuy nhiªn víi kÕt qu¶ trªn, S9 chØ ®­îc tÝnh 
cho t¶i träng tÜnh (static), hÖ sè an toµn tÝnh cho 
t¶i träng ®éng S® sÏ nhá h¬n hÖ sè an toµn t¶i 
träng tÜnh 1.5 lÇn do ®ã, S®9 = 2.5 
T­¬ng tù, ta còng x¸c ®Þnh ®­îc hÖ sè an toµn 
®éng ®èi trong tr­êng hîp b·o cÊp 12: S®12 = 2.08 
2.4.3 Tèi ­u kÝch th­íc khèi bª t«ng 
Khèi bª t«ng cÇn tèi ­u ®Ò nghÞ lÊy tõ khèi bª 
t«ng P§T CM 5874 trªn, nh­ng ®­îc chuyÓn ®æi 
tû lÖ 3 chiÒu ®Ó bÒ dµy khèi nµy chØ cßn 15 cm. 
L¾p ®Æt c¸c khèi cã kho¶ng hë 4 mm thay v× 5mm 
nh­ th¶m trªn. ViÖc chia l­íi vµ c¸c th«ng sè 
trong bµi to¸n hoµn toµn gièng nh­ ®· lµm víi 
th¶m trªn. Lóc nµy, ta t×m ®­îc hÖ sè an toµn ®éng 
®èi víi b·o cÊp 12 cho th¶m bª t«ng lµ S®12 = 1.2 
vµ ¸p lùc sãng tíi h¹n lµ 220 Kpa. Nh­ vËy cã thÓ 
thÊy th¶m bª t«ng nµy cã kh¶ n¨ng chÞu ®ùng 
®­îc b·o cÊp 12. Chóng ta cã thÓ thi c«ng l¾p 
ghÐp th¶m nµy ®Ó b¶o vÖ nh÷ng bê biÓn Ýt khi x¶y 
ra sãng lín. Mét mÆt h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm (tiÕt 
kiÖm vËt liÖu ®­îc kho¶ng 35% mçi khèi), mÆt 
kh¸c gióp kh©u vËn chuyÓn vµ thi c«ng dÔ dµng 
h¬n so víi khèi cò to vµ nÆng. 
3. TÝnh to¸n ®é lón ch©n kÌ khi 
sãng ®¸nh 
3.1. M« h×nh hãa ch©n kÌ HWRU-TOE-2001 
Ch©n khay míi nµy cÊu t¹o lµ 2 hµng èng buy 
(thay v× th«ng th­êng 1 hµng) mÆt c¾t h×nh lôc 
gi¸c b»ng bª t«ng cèt thÐp M200, ®­êng kÝnh d = 
1.3m, cao 1.8 m, chiÒu dµy thµnh èng b = 10 cm 
®Æt thµnh hai hµng sole. Cao tr×nh ®Ønh hµng phÝa 
ngoµi gi¸p biÓn lµ -1,6 m. Trong èng buy ®­îc 
xÕp vµ chÌn chÆt b»ng ®¸ héc kÝch th­íc d10-
20cm. §©y lµ kÝch th­íc cña ch©n khay HWRU-
TOE-2001 ¸p dông vµo dù ¸n thö nghiÖm kÌ 
Hµm TiÕn, Mòi NÐ, ®· ®­îc giíi thiÖu ë phÇn ®Æt 
vÊn ®Ò cña bµi b¸o nµy. Trong bµi to¸n cã sù 
t­¬ng t¸c 3 lo¹i vËt liÖu kh¸c nhau (bª t«ng, ®¸ 
héc, nÒn ®Êt c¸t) sÏ x¶y ra qu¸ tr×nh lón vµ hiÖn 
t­îng ma s¸t côc bé khã dù ®o¸n. Bµi to¸n nµy 
nÒn ®­îc tÝnh trong tr­êng hîp tÇn sè 
(Frequence) tuy nhiªn ë ®©y cho tiÖn viÖc tÝnh 
to¸n míi chØ xÐt trong tr­êng hîp tÜnh (static). 
 a, MÆt c¾t ngang ch©n kÌ b, H×nh chiÕu tõ trªn 
H×nh 15. Ch©n khay HWRU-TOE-2001 gåm 2 hµng èng trô lôc gi¸c xÕp sole nhau 
§Æc tÝnh vËt liÖu cña èng buy ( bª t«ng cèt 
thÐp M200 ) nµy nh­ sau: 
M«-®un ®µn håi: E = 2.5E10 N/m2 , Khèi 
l­îng riªng: 2500 kg/m3, HÖ sè Poisson: 0.2 
Khèi l­îng: m = 680 kg. C¸c èng nµy cã sù 
tiÕp xóc mÆt víi nhau víi hÖ sè ma s¸t lµ 0.3. HÖ 
sè ma s¸t gi÷a èng buy vµ c¸t xung quanh thµnh 
èng lµ 0.2. 
 109 
H×nh 16. èng buy thùc tÕ 
H×nh 17. èng buy 
trong ABAQUS 
H×nh 18. Toµn bé ch©n kÌ ®­îc chia l­íi trong 
ABAQUS 
§èi víi c¸t vµ ®¸ héc ta sö dông m« h×nh 
vËt liÖu Drucker-Prager tuyÕn tÝnh. §¸ héc cã 
th«ng sè vËt liÖu nh­ sau : M«®un ®µn håi: E 
= 1E10 N/m2, Khèi l­îng riªng : 1800 
kg/m3, HÖ sè Poisson: 0.2. Th«ng sè ®Êt 
trong m« h×nh Druker-Prager nh­ sau: M«®un 
®µn håi : E = 20000 N/m2, HÖ sè Poisson: 
0.2, Gãc ma s¸t trong : 35o, BiÕn d¹ng thÓ 
tÝch ban ®Çu : 0 
T¶i träng t¸c ®éng lªn ch©n kÌ Fx lµ ph¶n 
lùc do m¸i kÌ m¸i t¸c dông lªn thµnh èng 
buy. KÕt qu¶ ®­îc lÊy tõ tÝnh to¸n trong phÇn 
V. Cã thÓ thÊy ph¶n lùc nµy gåm träng l­îng 
cña c¸c khèi bª t«ng vµ ¸p lùc t­¬ng t¸c cña 
c¸c khèi truyÒn xuèng ch©n khay khi sãng 
®Ëp vµo m¶ng. Chó ý viÖc tÝnh to¸n ch©n kÌ 
chØ xÐt lóc mùc n­íc ®ang ngang víi mÆt 
tho¸ng ch©n kÌ, kh«ng xÐt tíi ¸p lùc ©m x¶y 
ra khi sãng rót. 
H×nh 19. Ph¶n lùc m¸i kÌ t¸c dông lªn ch©n khay 
H×nh 20. Khai b¸o lùc t¸c dông lªn 
 c¸c mÆt cña miÕng lãt 
 3.2. KÕt qu¶ tÝnh to¸n 
Tæng sè phÇn tö : 91440 
Tæng sè node : 150450 
Tæng sè Èn sè : 269382 
Ph©n tÝch kÕt qu¶ ta thÊy khi chÞu lùc tõ 
th©n kÌ truyÒn xuèng lµ chñ yÕu th× hÖ thèng 
ch©n khay kh¸ v÷ng ch¾c, ch©n khay bÞ lón 
víi ®é lín uz = 60 mm vµ cã xu h­íng ®æ vÒ 
phÝa biÓn víi chuyÓn vÞ lín nhÊt cña hµng 
èng buy phÝa cao h¬n lµ ux = 25 mm, øng 
suÊt trªn thµnh èng buy lóc nµy lµ øng suÊt 
nÐn cã ®é lín 1.8E7 N/m2 . 
 110 
H×nh 21. ChuyÓn vÞ ux ( phÝa biÓn ) 
H×nh 22. ChuyÓn vÞ uz (®é lón) 
VIII. KÕt LuËn 
KBVMD m¶ng mÒm vµ kÕt cÊu ch©n kÌ 
HWRU-TOE-2001 lµ nh÷ng kÕt cÊu cã kh¶ n¨ng 
thÝch øng víi c¸c t¸c ®éng m¹nh mÏ cña biÓn. Sù 
lµm viÖc cña c¸c kÕt cÊu nµy cã thÓ m« pháng ®­îc 
b»ng c¸c m« h×nh to¸n vµ kÕt hîp víi thÝ nghiÖm 
trong m¸ng sãng thuËn tiÖn cho ng­êi nghiªn cøu 
c¶i tiÕn vµ thiÕt kÕ tèi ­u kÕt cÊu. 
HÇu hÕt c¸c c«ng thøc tÝnh to¸n kh¶ n¨ng chÞu 
lùc cña khèi l¸t m¸i kÌ ®Òu dùa vµo thùc nghiÖm vµ 
th«ng qua ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ngo¹i lùc, c¸c lùc 
chñ yÕu ®­îc xÐt lµ : träng l­îng b¶n th©n, ma s¸t 
gi÷a c¸c khèi. C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®· c«ng bè 
trong bµi b¸o nµy b­íc ®Çu ®· ®­a ra ®­îc m« h×nh 
phÇn tö h÷u h¹n kh¶ thi cho viÖc kh¶o s¸t øng xö cña 
th¶m bª t«ng tù chÌn P§T - CM 5874 vµ chøng tá 
®­îc kh¶ n¨ng thÝch øng cña m« h×nh cho lêi gi¶i 
thiÕt kÕ. C¸c kÕt qu¶ ®­îc rót ra tõ nh÷ng kÕt qu¶ 
ph©n tÝch ë trªn cho thÊy: C¸c cÊu kiÖn trong kÌ m¸i 
CM 5874 lµm viÖc víi nhau tèt dÉn ®Õn gia t¨ng kh¶ 
n¨ng chÞu lùc cña kÕt cÊu d­íi t¸c ®éng nguy hiÓm 
cña sãng biÓn. Ph©n bè øng suÊt trong khèi chñ yÕu 
lµ øng suÊt nÐn gióp cho viÖc sö dông vËt liÖu chÕ t¹o 
khèi tèt h¬n (ë ®©y lµ bª t«ng chÞu nÐn tèt). 
Mét sè vÊn ®Ò h¹n chÕ ch­a gi¶i quyÕt ®­îc nh­ 
¸p lùc sãng ©m, xÐt mét c¸ch ®Çy ®ñ c¸c t¸c ®éng 
®Þa kÜ thuËt, ph©n biÖt c¸c tr­êng hîp lµm viÖc bÊt 
lîi cña kÌ vµ ch©n kÌ....sÏ ®­îc nghiªn cøu vµ hoµn 
thiÖn trong t­¬ng lai. V× lý do thêi gian vµ kh¶ n¨ng 
ch­¬ng tr×nh m¸y tÝnh nªn mét sè vÊn ®Ò h¹n chÕ 
ch­a gi¶i quyÕt ®­îc nh­ hÖ sè nÒn ®Êt kh«ng ®ång 
®Òu t¹i mét sè mÆt c¾t, kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh sù 
gi¶m ¸p lùc ®Èy næi, lón kh«ng ®Òu cña khèi ®¸ so 
víi èng bª t«ng trong cÊu kiÖn ch©n kÌ HWRU-
TOE-2001... sÏ ®­îc nghiªn cøu vµ hoµn thiÖn 
trong mét ngµy gÇn ®©y. Tuy nhiªn, th«ng qua bµi 
viÕt nµy, c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n còng ®· chøng tá 
®­îc sù lùa chän m« h×nh tÝnh to¸n lµ hîp lý vµ phï 
hîp víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc thùc tÕ cña kÌ m¶ng 
mÒm. Ngoµi ra nh÷ng d÷ kiÖn ®o ®¹c thùc tÕ ®Ó m« 
h×nh hãa cßn nhiÒu h¹n chÕ vÒ ®é chÝnh x¸c, sai sè 
trong kü thuËt chÕ t¹o vµ thi c«ng nªn ph¶i cã sù 
cÈn träng trong viÖc xÐt ®o¸n nh÷ng kÕt qu¶ tÝnh 
to¸n ®· ®­îc nªu ra trong bµi nµy. 
Tµi liÖu tham kh¶o 
[01] Phan §øc T¸c,'Gi¶i ph¸p dïng th¶m bªt«ng tù chÌn l­íi thÐp chèng s¹t lë b¶o vÖ bê s«ng - 
Th¶m P§T-M’, Héi th¶o khoa häc c«ng nghÖ b¶o vÖ bê 25/7/2003. 
[02] Phan §øc T¸c, ‘Design, production and construction interlocking blocks for pitched slope 
protection’, Hµ Néi, 1997. 
 111 
[03] Daussault System, ‘Abaqus Analysis User’s Manual ver 6.9 ‘. 
[04] M.A. Crisfield,’Non-linear finite element analysis of solids and structures-Volume1,2’, 1997. 
[05] §H Thñy Lîi Hµ Néi, Bµi gi¶ng thiÕt kÕ ®ª vµ c«ng tr×nh b¶o vÖ bê’, NXB x©y dùng, 2001. 
[06] Kohei Nagai, Shinji Kono, §µo Xu©n Quang, ‘Wave Characteristics on the central coast of 
Vietnam in the South China Sea’, WSPC/101-CEJ. 
[07] TrÇn Minh Quang, ‘Sãng vµ c«ng tr×nh ch¾n sãng’, Nhµ xuÊt b¶n giao th«ng Hµ Néi, 1993 
[08] NguyÔn V¨n HiÕu, ‘Analyzing interaction between tac178 interlocking blocks, soil and water 
of pitched dike revetment by SAMCEF, Master Thesis, EMMC4,Uni. Polytechnique of HCMC 10/2000. 
[09] Vò ThÞ BÝch Ngµ,’Interaction between TSC - 178 blocks in pitched slope protection’, Master 
Thesis, EMMC4, University Polytechnique of HCMC 10/2000. 
[10] Singiresu .S Rao, ’The Finite Element Method in Engineering’, 2004 
[11] G.R.Liu and S.S.Quek, ‘The Finite Element Method - A practical course’, 2003 
[12] NguyÔn V¨n M¹o vµ nh÷ng ng­êi kh¸c, Nghiªn cøu ch©n kÌ ®ª biÓn, ®Ò tµi cÊp bé 1997-1998 
[13] NguyÔn V¨n M¹o, Nghiªn cøu c«ng nghÖ míi vµ c¸c gi¶i ph¸p chèng xãi lë bê biÓn tØnh B×nh 
ThuËn - T¹p chÝ thuû lîi m«i tr­êng 11/2004 
[14] NguyÔn §¨ng H­ng, NguyÔn V¨n M¹o, New structure for coastal protection realized in the 
Ham Tien, Mui Ne, Vietnam Proceedings of Japan-Vietnam estuary workshop, 8-2007 WREE. Journal 
[15] Mai V¨n C«ng, Mai V¨n TrÝ, NguyÔn V¨n M¹o, NguyÔn Quang Hïng, øng dông lÝ thuyÕt 
®é tin cËy vµ thiÕt kÕ ngÉu nhiªn ®Ó ph©n tÝch an toµn c¸c kÕt cÊu c«ng tr×nh b¶o vÖ bê biÓn - TuyÓn 
tËp héi nghÞ c¬ häc thuû khÝ 2005, 285/2006 
Abstract 
SLOPE PROTECTION STRUCTURES, STRUCTURAL ANALYSIS OF INTER-LOCKING 
BLOCKS PDT CM 5874 & TOE STRUCTURE TYPE HWRU-2001 BY USING ABAQUS 
There exist several studies on flexible-concrete slope protection structures and cylinder rock 
filled toe protection since 1970s. These works contributed considerably to the development of dike 
and revetment technology in Vietnam, both theoretically and practically. In this paper, an overview 
of the state of the art in studying and applying these above two structural types above mentioned is 
given. Furthermore, research results on structural analyses of inter-locking blocks CM 5874 & toe 
structure type HWRU-2001 by using ABAQUS computational software are presented. The highly 
complicated nonlinearity contact problem between concrete blocks is taken account so that the 
computation can may describe the realistic behavior of the structures under wave loadings such as 
very dangerous storm. 
The results are well in line with recommendations from previous analytical and experimental 
studies regarding durability, stability and reduction of the required thickness. This constitutes 
important basis for further studies on optimal and reliable design to cope with future changes of the 
natural condition. Contents presented in this paper are useful information and reference for further 
researches, and mostly effective tool for structural design of coastal protection of Vietnamese 
seasidis