Luận án Nghiên cứu ổn định và độ bền của khối phủ RAKUNA-IV xếp rối trên đê chắn sóng đá đổ

t các giá trị ứng suất nguyên hình trong các cấu kiện khối phủ; 
(2) Thí nghiệm mô hình tỉ lệ nhỏ trong phòng thí nghiệm cho đê chắn sóng nguyên 
dạng đã được xem xét bao gồm các trường hợp trạng thái mặt biển nguyên hình đã được 
ghi lại; 
(3) So sánh các kết quả của nguyên hình và mô hình tỉ lệ nhỏ bao gồm việc nghiên cứu 
các ảnh hưởng của mô hình và ảnh hưởng về mặt tỉ lệ; việc kiểm định các phương pháp 
thí nghiệm mô hình tỉ lệ nhỏ đã áp dụng; 
(4) Việc tiến hành nhiều thí nghiệm mô hình tỉ lệ nhỏ bao gồm các dạng đặc trưng của 
đê chắn sóng để thiết lập các sơ đồ thiết kế chung cho các ứng suất phát sinh trong các 
khối phủ bê tông, trong đó có xem xét cả độ mỏi và các tác động mang tính lâu dài khác 
có thể có. 
Các tham số góc nghiêng của mái và độ sâu nước đã được xem xét trong các tham số về 
điều kiện biên về mặt môi trường và do đó có thể bỏ qua khi xem xét các tham số về mặt 
kết cấu. 
Ngoài tham số chiều cao sóng có nghĩa (Hs) thì giá trị chiều cao đặc tính (h) của khối phủ, 
ví dụ như 3 lần chiều cao của cấu kiện (xem Hình 2.4), cũng có thể được sử dụng để xác 
định phạm vi 6 điểm đặt khối phủ trên mái dốc của mô hình đê thí nghiệm. 
47 
Bảng 2.6 Quy trình cho việc sử dụng các sơ đồ thiết kế cho việc tính toán xác định độ bền 
kết cấu của các khối phủ 
(1) Ước tính kích thước của khối phủ dựa trên các yêu cầu về mặt ổn định thủy lực; 
(2) Xác định giá trị ứng suất nguyên hình lớn nhất cho phép dựa trên cường độ chịu kéo 
của bê tông và độ mỏi trong thời gian làm việc của kết cấu; đồng thời xem xét cả hệ số 
an toàn; 
(3) Tính toán chuyển đổi ứng suất từ các kết quả trên mô hình thí nghiệm thành các giá 
trị nguyên hình, trong đó xem xét cả tỉ lệ các ứng suất xung kích so với ứng suất tổng 
cộng; 
(4) So sánh giá trị tính toán được với giá trị cho phép ở bước 2: nếu giá trị này vượt quá 
giá trị cho phép thì có thể thay đổi kích cỡ hoặc loại khối phủ cho đến khi thỏa mãn điều 
kiện cho phép; có thể xem xét việc bổ sung thêm cốt thép; 
(5) Kiểm tra lại tính năng ổn định thủy lực cho khối phủ; nếu cần thiết có thể quay lại 
bước 1. 
Trong cả 2 trường hợp thì phạm vi đã chỉ ra (từ 1 đến 6) trên mái dốc đã bao quát toàn bộ 
khu vực có thể phát sinh ứng suất lớn nhất trong các khối phủ, với điều kiện là các khối 
phủ này được đặt trên lớp giữa bằng vật liệu đá đổ thông thường. Trường hợp nếu lớp giữa 
được chế tạo bằng vật liệu có độ nhám thấp hơn nhiều lần thì các giá trị ứng suất tĩnh lớn 
ở các vị trí thấp hơn các khu vực 3 và 6 [37]. 
Hình 2.4 Đề xuất các tham số mặt cắt ngang, vật liệu và kết cấu [37] 
Các tham số về khối phủ: loại khối phủ; thể tích hoặc chiều cao khối phủ; tỉ trọng bê tông 
chế tạo khối phủ; mô đun đàn hồi của bê tông chế tạo khối phủ; mật độ xếp khối phủ trên 
mái dốc; vị trí thí nghiệm trên mái dốc (từ 1 đến 6); tính thấm hay độ rỗng của các lớp 
giữa; tính lún của các lớp bên dưới. 
48 
2.1.2.2 Đo đạc ứng suất trong các mô hình khối phủ 
Có 2 phương pháp có thể được sử dụng để đo đạc ứng suất trong các mô hình khối phủ: 
(1) Các lá điện trở được gắn ngoài mô hình khối phủ; 
(2) Các cảm biến tải trọng có gắn các lá điện trở được đặt bên trong mô hình khối phủ; 
Các lá điện trở này được sắp xếp và bố trí phù hợp để có thể đo được các giá trị biến 
dạng và từ đó có thể tính toán và xác định các giá trị ứng suất như mong muốn. 
Các hạn chế của phương pháp thứ nhất đó là các giá trị biến dạng có thể quá nhỏ để có thể 
thu được các giá trị ứng suất chính xác. Ngoài ra, một vấn đề khác khi sử dụng phương 
pháp này đó là yêu cầu phải bảo vệ các lá điện trở không bị hư hỏng trong suốt cả quá trình 
thí nghiệm. 
Phương pháp thứ 2 được sử dụng bởi Phòng thí nghiệm của Delft Hydraulics (Hà Lan) vào 
năm 1980, khi đó cảm biến được đặt bên trong các khối phủ Tetrapod để đo đạc các giá trị 
ứng suất gây ra do lõi biến dạng (load cell) bị uốn khi mô hình khối phủ bị va đập vào nhau 
dưới tác động của sóng và dòng chảy (Burcharth và cộng sự, 1991). Ngoài ra, phương pháp 
này còn được áp dụng trong các nghiên cứu độ bền kết cấu của khối Dolos (xem Hình 2.5) 
được thực hiện bởi Scott và cộng sự (1986, 1990), Anglin và cộng sự (1990), Markle 
(1990), Markle và Greer (1992). 
Do tỉ lệ mô hình áp dụng cho các giá trị ứng suất khác nhau là ứng suất xung kích và ứng 
suất phi xung kích, cần thiết phải phân tách các giá trị ứng suất thành các phần khác nhau 
tương ứng, trong đó ứng suất phi xung kích bao gồm cả ứng suất tĩnh và ứng suất mạch 
động [2]. Thực tế trong nhiều nghiên cứu đã được thực hiện, các tác giả đã sử dụng các 
cảm biến tải trọng có gắn các lá điện trở được đặt bên trong mô hình khối phủ. Tham số 
cần đo đạc và xác định là giá trị ứng suất tăng thêm lớn nhất xuất hiện trong khối phủ ứng 
với mỗi kịch bản thí nghiệm khi khối phủ bị va đập do hiện tượng xoay lắc liên tục dưới 
tác động trực tiếp của sóng. 
Với các cảm biến được gắn bên trong khối phủ, các số liệu thô dưới dạng tín hiệu về điện 
thế (đơn vị V) có thể thu được và từ đó được tính toán chuyển đổi ra giá trị ứng suất tương 
ứng (đơn vị MPa). 
49 
Hình 2.5 Mô hình khối phủ Dolos thí nghiệm có gắn cảm biến và các lá điện trở [2] 
2.2 Phân tích thứ nguyên và xác định các tham số chi phối cơ bản 
2.2.1 Giới thiệu chung 
Cơ sở lý thuyết về thí nghiệm mô hình - lý thuyết tương tự được xây dựng từ phép phân 
tích thứ nguyên, vì vậy phép phân tích thứ nguyên đóng vai trò quan trọng trong lịch sử 
phát triển của các nghiên cứu về chuyển động chất lỏng. Phép phân tích thứ nguyên là một 
biện pháp hữu hiệu thường được sử dụng để giảm thiểu số biến trong quá trình thiết kế mô 
hình vật lý và phân tích kết quả thí nghiệm. 
Năm 1989, Reyleigh là người đầu tiên vận dụng nguyên lý điều hòa thứ nguyên nghiên 
cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đối với tính nhớt của khí Ar. Năm 1914, Buckingham đã phát 
triển định lý tổng quát về phép phân tích thứ nguyên, hay còn được biết đến rất rộng rãi là 
định luật . Đối với những hiện tượng có các đại lượng vật lí ít, ví dụ ít hơn 5, thì định 
luật Reyleigh hay định luật  đều có thể xác định dạng kết cấu của phương trình vật lý, và 
dựa vào số liệu đo đạc thực địa hoặc thí nghiệm để xác định các hệ số. Đối với các hiện 
tượng vật lý bao gồm nhiều biến, chỉ cố số biến không vượt quá 6, vận dụng định luật có 
thể xác định 3 tổ hợp không thứ nguyên, dựa vào các số liệu thực tế, lấy một trị số hàm 
làm tham số, hai trị số còn lại làm tung độ và hoành độ, vẫn có thể xác định quan hệ 
định lượng của hiện tượng vật lý này. Nếu số biến nhiều hơn nữa, thì số tổ hợp không thứ 
50 
nguyên sẽ lớn hơn 3, chỉ có thể nghiên cứu một cách cô lập các biến lượng hoặc ảnh hưởng 
của các tổ hợp không thứ nguyên mới có thể xác định quan hệ định lượng của chúng. 
Định luật Pi () của Buckingham (1914) là phép phân tích thứ nguyên có ý nghĩa phổ biến 
hơn. Sử dụng phương pháp này, có thể chuyển đổi một quan hệ hàm số chưa biết có nhiều 
biến lượng dạng [42]: 
 f(x1, x2, , xn) = 0 (2-2) 
thành dạng một quan hệ hàm số khác nhau bao gồm n-k tổ hợp không thứ nguyên như sau: 
(1, 2, , n-k) = 0 (2-3) 
 hay 1=t(2,,n-k) (2-4) 
Từ đây có thể thấy rằng quy luật chuyển động vật lý có n biến (trong đó bao gồm k biến cơ 
bản) có thể được biểu thị bằng quan hệ hàm số gồm (n-k) số hạng không thứ nguyêntạo 
thành. Trong 2 hệ thống cơ học tương tự ( giống nhau), nếu các trị số 2 đến  n-k đều 
giống nhau từng cặp tương ứng, thì trị số 1 phải như nhau. Hay nói cách khác, trong 2 hệ 
thống cơ học, nếu các trị số 1 đến n-k giống nhau từng cặp đối ứng, thì hàm số  phải 
giống nhau, hay hiện tượng chuyển động của 2 hệ thống nhất định phải tương tự. Từ đó có 
thể thấy rằng nếu có thể làm cho các số hạng p ảnh hưởng đến chuyển động trong mô hình 
(bao gồm cả điều kiện đơn vị) giống nhau từng cặp đối ứng với các số hạng  trong nguyên 
hình, thì hiện tượng vật lý xuất hiện trong mô hình sẽ tương tự với các hiện tượng vật lý 
trong nguyên hình. 
Phương pháp phân tích thứ nguyên theo định luật sử dụng một số đại lượng vật lý cơ 
bản mới, độc lập với nhau bao gồm được toàn bộ thứ nguyên cơ bản hoặc chọn một cách 
tỉ mỉ để mô tả các đại lượng vật lý khác, hoặc cũng có thể dùng các đại lượng vật lý cơ bản 
mới làm đơn vị để đo lường các đại lượng vật lý khác. Giả thiết chọn các đại lượng vật lý 
xn-2 ; xn-1 và xn trong phương trình trên làm đại lượng vật lý cơ bản mới, dùng tích hàm số 
mũ của chúng 1 2 32 1
i i i
n n nx x x
 để mô tả hoặc đo lường các đại lượng x1, x2, , xn. Khi đó ta 
có [42]: 
1 2
11 21 31 12 22 32 1 2 3
2 1 2 1 2 1
, ,..., 0n
n n n
n n n n n n n n n
xx x
f
x x x x x x x x x 
 (2-5) 
Tích hàm mũ giữa các đại lượng vật lý được mô tả và các đại lượng vật lý cơ bản mới phải 
đồng nhất về thứ nguyên, do đó ta có [42]: 
51 
3111 21
3212 22
1 2 3
1 2 1
2 2 1
2 1
[ ] [ ] [ ] [ ]
[ ] [ ] [ ] [ ]
...
[ ] [ ] [ ] [ ]n n n
n n n
n n n
n n n n
x x x x
x x x x
x x x x
 

 
 (2-6) 
Thay thứ nguyên của x1, x2, , xn vào phương trình trên sẽ xác định được 1i, 2i, 3i (với 
i = 1, 2, , n). 
2.1.2 Xác định các tham số chi phối cơ bản 
2.1.2.1 Giới thiệu chung 
Vấn đề ổn định của công trình đê chắn sóng đá đổ có liên quan đến nhiều tham số. Việc 
xác định các quan hệ tương tự chính xác phải được thực hiện thông qua việc phân tích thứ 
nguyên. Các tham số liên quan đến ổn định của đê chắn sóng dạng đá đổ khi chịu tác động 
của sóng đã được liệt kê bởi Hudson và cộng sự (1979) như trong Bảng 2.7, trong đó dạng 
hàm số có thể được đưa ra dựa trên việc xem xét các quan hệ về mặt thứ nguyên như sau 
[41]: 
 w( , , , , , , , , , , , , , , ) 0a a af V H L h g l D     (2-7) 
6 tham số đầu tiên (V, H, L, h, ,  trong phương trình trên có liên quan đến hàm lực thủy 
động lực học (sóng). 4 tham số tiếp theo (g, w, a, la) được sử dụng để mô tả sự đẩy nổi 
của khối phủ (hoặc sức kháng chống lại trọng lực). 
Các tham số  và a lần lượt có liên quan đến các giá trị lực nhớt và lực ma sát, và các tham 
số và lần lượt có liên quan đến dạng hình học của kết cấu. 
Một trong những sự kết hợp có thể được áp dụng cho các tham số đã liệt kê ở trên đó là 
các tham số phi thứ nguyên được đưa ra bởi Hudson và cộng sự như sau [41]: 
 w
w w
( , , , , , , , , , , , ) 0
/
a a a
a aa
l V V lH h
F D
h L L lgl
    
 
 (2-8) 
Đây là biểu thức phi thứ nguyên của bài toán ổn định của kết cấu đá đổ. Nếu giá trị hư 
hỏng (D) được coi là biến phụ thuộc, sự tương tự hoàn toàn về mặt hư hỏng trong mô hình 
vật lý có thể đạt được với điều kiện là mọi tham số phi thứ nguyên còn lại trong phương 
trình trên là giống nhau giữa mô hình và nguyên hình cho một kịch bản nhất định về các 
tham số sóng. 
52 
Bảng 2.7 Các tham số có liên quan đến ổn định của đê chắn sóng [41] 
h Độ sâu nước tại chân công trình 
D Mức độ hư hỏng tính theo phần trăm của lớp phủ (số cấu kiện bị dịch chuyển 
chia cho tổng số cấu kiện xếp trên mái); 
g Gia tốc trọng trường; 
H Chiều cao sóng; 
la Kích thước tuyến tính đặc tính của khối phủ; 
V Lưu tốc của nước ở khu vực gần lớp phủ; 
  Góc nghiêng của mái phía biển so với phương ngang; 
 Góc sóng tới; 
  Hình dạng của khối phủ; 
 Độ dốc đáy biển trước chân công trình; 
L Chiều dài sóng; 
 Độ nhớt động học của nước ở gần khu vực công trình; 
a Kích thước tuyến tính đặc tính cho độ nhám bề mặt khối phủ; 
 a Khối lượng riêng của vật liệu chế tạo khối phủ; 
 w Khối lượng riêng của nước trong khu vực gần công trình; 
2.1.2.2 Tham số chi phối cơ bản đối với nghiên cứu ổn định thủy lực của khối phủ 
Các tham số chi phối cơ bản đối với nghiên cứu ổn định thủy lực của các khối phủ trong 
điều kiện sóng không tràn và không vỡ bao gồm [41]: 
(a) Tham số môi trường 
- Chiều cao sóng tính toán: Hm0; 
- Chu kỳ sóng tính toán: Tm; 
- Độ dốc sóng tính toán: s0m; 
- Tổng số con sóng Nz. 
(b) Tham số kết cấu 
- Tỉ trọng tương đối của vật liệu khối phủ: ; 
- Đường kính danh nghĩa của vật liệu: Dn; 
- Số ổn định của khối phủ: Ns; 
- Tổng số khối dịch chuyển tương đối: Nod. 
53 
Qua phân tích những tham số chi phối cơ bản đến ổn định thủy lực của khối phủ khi không 
có sóng tràn, có thể viết dưới dạng quan hệ hàm số như sau: 
 s s m om od z nf N ,H ,T ,s ,N ,N ,D , 0 (2-9) 
Trong phương trình (2-16), có một số tham số mà có thể được suy ra từ những tham số 
khác như Tm. Chỉ số ổn định Ns cũng có mối liên hệ với Dn và qua biểu thức 
s
s
n
H
N
D
nên không đưa đại lượng Dn và vào trong phương trình (2-9). Từ các phân tích ở trên, ta 
có phương trình quan hệ gồm các biến cơ sở sau: 
 s s om od zN F H ,s ,N ,N (2-10) 
Các biến không thứ nguyên j được xác định dựa trên phép cân bằng thứ nguyên. Tuy 
nhiên trong một số trường hợp j còn được xác định dựa vào ý nghĩa của các đại lượng 
vật lý cụ thể. 
Trong nghiên cứu này, chỉ số ổn định Ns phụ thuộc vào đại lượng Nod và độ dốc sóng som. 
Ngoài ra, trong các dạng công thức ổn định cho các khối phủ có dạng tương tự, tham số 
phi thứ nguyên od
z
N
N
được sử dụng để xét mối liên hệ giữa tổng số khối dịch chuyển tương 
đối và tổng số con sóng đến chân đê. Do vậy, các biến không thứ nguyên j được xác định 
như sau: 
 
 
  
s
1 s
n
2 0m
od
3
z
H
N
D
s
N
N
 (2-11) 
Hàm số chung biểu thị sự ảnh hưởng của các tham số đến ổn định khối phủ khi không có 
sóng tràn và sóng không vỡ: 
od
s om
z
N
F N , ,s 0
N
 (2-12) 
Đây là cơ sở thiết kế các kịch bản thí nghiệm để xây dựng công thức tính ổn định khối phủ 
RAKUNA-IV trên đê mái nghiêng khi không có sóng tràn. Cũng giống như các khối phủ 
nhân tạo khác, ổn định của khối phủ RAKUNA-IV trên đê đá đổ khi không có sóng tràn 
và sóng không vỡ phụ thuộc vào các đại lượng phi thứ nguyên theo phương trình (2-12). 
54 
2.1.2.3 Tham số chi phối cơ bản đối với nghiên cứu độ bền của khối phủ 
Các tham số chi phối cơ bản đối với nghiên cứu độ bền của khối phủ bao gồm [41]: 
(a) Tham số môi trường: 
- Chiều cao sóng tính toán: Hm0; 
- Chu kỳ sóng tính toán: Tm; 
- Độ dốc sóng tính toán: s0m; 
 (b) Tham số kết cấu: 
- Tỉ trọng tương đối của vật liệu khối phủ: ; 
- Đường kính danh nghĩa của vật liệu: Dn; 
- Ứng suất tăng thêm lớn nhất trong khối phủ khi bị xoay lắc do sóng: c,xk; 
Qua phân tích những tham số chi phối cơ bản đến độ bền kết cấu của khối phủ, có thể viết 
dưới dạng quan hệ hàm số như sau: 
  c,xk s om od nf ,H ,s ,N ,D , 0 (2-13) 
Từ đó ta có phương trình quan hệ gồm các biến cơ sở sau: 
  c,xk s om sf H ,s ,N (2-14) 
Mặt khác, vị trí khối phủ xuất hiện ứng suất tăng thêm lớn nhất trong nghiên cứu này được 
lựa chọn theo khoảng cách đặt khối phủ so với mực nước tĩnh theo các tỉ lệ với chiều cao 
sóng, do đó tham số phi thứ nguyên 

c,xk
s
gH
 đã được xét đến. Khi đó các biến không thứ 
nguyên j được xác định như sau: 
 
 
 
  
c,xk
1
s
s
2 s
n
3 0m
gH
H
N
D
s
 (2-15) 
hay 
 
c,xk
s om
s
f ,N ,s 0
gH
 (2-16) 
Một tham số khác có xét đến chiều cao và chu kỳ sóng (hoặc độ dốc sóng) với đường kính 
danh nghĩa đã được đề xuất, trong đó xem xét cả độ dốc sóng cục bộ trong tham số số ổn 
định hiệu chỉnh Ns*, được xác định theo công thức [43]: 
55 
* 1/3 1/3s
s s p p
n
H
N N s s
D
 (2-17) 
Trong công thức này sp là độ dốc sóng cục bộ tại vị trí thiết kế được tính theo chu kỳ đỉnh 
Tp (giá trị này không phải là độ dốc sóng nước sâu). 
Khi đó phương trình (2-16) có thể được viết lại thành : 
 
c,xk *
s
s
f ,N 0
gH
 (2-18) 
2.3 Xây dựng mô hình vật lý nghiên cứu ổn định thủy lực và độ bền của khối phủ 
RAKUNA-IV trên đê chắn sóng đá đổ 
2.3.1 Lý thuyết tương tự 
2.3.1.1 Giới thiệu chung 
Một mô hình vật lý tương tự với nguyên hình cần phải đảm bảo có đủ đặc trưng tương tự 
ở cả 3 phương diện: hình học, động học và động lực [42]: 
(1) Tương tự hình học: tương tự về hình thái hình học giữa mô hình và nguyên hình. Bất 
kỳ độ dài tuyến tính tương ứng nào của nguyên hình và mô hình phải có cùng một tỷ lệ, 
trong đó biểu thị hằng số tỷ lệ độ dài hay còn gọi là tỷ xích độ dài hoặc tỷ xích hình học. 
Tỉ lệ hình học giữa tất cả các kích thước cạnh là như nhau. 
Với mô hình không biến dạng hay mô hình chính thái (tỉ lệ theo phương ngang và phương 
đứng như nhau) chỉ có một giá trị hằng số tỉ lệ NL. 
(2) Tương tự động học: tương tự về trạng thái chuyển động giữa mô hình và nguyên hình. 
Tốc độ, gia tốc của bất kỳ điểm tương ứng nào của mô hình và nguyên hình bắt buộc phải 
song song với nhau và có cùng một tỷ lệ. 
(3) Tương tự động lực: sự tương tự hay đồng dạng của lực tác dụng giữa mô hình và 
nguyên hình nhằm đảm bảo tỉ lệ như nhau của các véc tơ lực giữa mô hình và nguyên 
hình. 
Lực tác dụng lên bất cứ điểm tương ứng nào của mô hình và nguyên hình phải song song 
với nhau và có cùng một tỷ lệ. 
2.3.1.2 Các tiêu chuẩn tương tự thủy lực 
Đối với hầu hết các mô hình thủy lực, hai tiêu chuẩn tương tự quan trọng nhất bao gồm 
tiêu chuẩn Froude và tiêu chuẩn Reynold [42]. 
(1) Tiêu chuẩn tương tự Froude: 
56 
Tiêu chuẩn Froude áp dụng cho các dòng chảy có mặt thoáng trong tự nhiên. Tiêu chuẩn 
này thể hiện sự tương quan tương đối giữa lực quán tính và lực trọng trường (mức độ quan 
trọng tương đối giữa lực quán tính tác động lên hạt chuyển động và trọng lượng bản thân 
của hạt). 
Chế độ thủy động lực học của dòng chảy trong mô hình kết cấu đá đổ phải tuân theo tiêu 
chuẩn Froude. Tiêu chuẩn này cho rằng các lực quán tính tương đối so với trọng lực được 
thu phóng một cách chính xác. 
w w
a ap m
V V
gl gl
 (2-19) 
Điều kiện này đảm bảo tính đồng dạng của số Froude cho lớp phủ, và trong cùng điều kiện 
đã được xác định theo tiêu chí tỉ lệ Froude trong các mô hình thủy động lực học. 
Tỉ lệ thời gian theo Froude: 
1g t LN N N (2-20) 
(2) Tiêu chuẩn Reynolds 
Tiêu chuẩn Reynolds mô phỏng dòng chảy có lực nhớt chiếm ưu thế là dòng chảy tầng ở 
lớp biên, lực tác động lên tuốc bin thủy lực. Tiêu chuẩn này thể hiện mức độ quan trọng 
tương đối giữa lực quán tính và lực nhớt tác động lên hạt chuyển động. 
Re 1
v L p
p m
N N NLV LV
N
N
 
 (2-21) 
Tỉ lệ thời gian theo Reynolds : 
2
L p
t
N N
N
N
 (2-22) 
Các mô hình kết cấu đá đổ phải có các điều kiện dòng chảy rối trên khắp lớp phủ chính 
w w
/ /
a a
w wp m
V l V l
  
 (2-23) 
Điều kiện này đảm bảo tính đồng dạng của số Reynolds cho lớp phủ dựa trên kích thước 
dài đặc trưng của các khối phủ (thường là giá trị đường kính trung bình của đá), khi đó mô 
hình thí nghiệm cần đảm bảo một tỉ lệ đủ lớn để đảm bảo dòng chảy qua lớp phủ chính vẫn 
duy trì trạng thái rối. 
57 
Căn cứ vào phạm vi áp dụng của hai tiêu chuẩn đã trình bày ở trên và nội dung nghiên cứu 
của đề tài, tác giả đã thiết kế mô hình thí nghiệm vật lí theo tiêu chuẩn tương tự Froude về 
mặt động học và động lực học về các tham số sóng, cũng như các tham số độ dài, diện tích, 
thể tích (xem Bảng 2.8). 
Bảng 2.8 Tỉ lệ của một số đại lượng vật lý cơ bản [42] 
TT Đại lượng Ký hiệu Thứ nguyên Tỷ lệ theo tiêu chuẩn Froude 
1 Độ dài l L l 
2 Diện tích A 2L 2l 
3 Thể tích V 3L 3l 
4 Thời gian t T 1/2l 
5 Khối lượng m M 3
l   
6 Lực P 2MLT 3l  
2.3.2 Xác định tỉ lệ mô hình 
2.3.2.1 Các ảnh hưởng về mặt tỉ lệ 
Các ảnh hưởng về mặt tỉ lệ trong các mô hình thủy động lực học với sóng ngắn chủ yếu là 
do giả thiết trọng lực là lực vật lí chủ đạo để cân bằng các lực quán tính. Việc định tỉ lệ dựa 
trên giả thiết này (tỉ lệ Froude) đã mô phỏng một cách thiếu chính xác các lực vật lí khác 
về độ nhớt, độ đàn hồi, sức căng bề mặt .v.v với giả thiết đặt ra là các lực này không 
đáng kể trong các quá trình vật lí. Các ảnh hưởng về mặt tỉ lệ trong các mô hình vật lí tương 
tự với việc giảm độ chính xác xảy ra trong các mô hình số khi các quá trình vật lí phức tạp 
được biểu thị bằng các công thức toán học đã được đơn giản hóa. Trong các mô hình thủy 
lực sóng ngắn được định tỉ lệ theo tiêu chuẩn Froude, tính không đồng dạ