海堤后坡混凝土板护面稳定厚度的模型试验研究

海堤在风暴潮和极端波浪的联合作用下极易发生堤顶大量越浪,而越浪量的增加可能导致防波堤后坡的破坏,造成海堤整体失稳。针对这一问题,对海堤后坡混凝土板护面进行系列二维物理模型试验,根据越浪对堤后不同坡度不同护面厚度的冲刷破坏情况,讨论堤后混凝土板护面稳定厚度与越浪量和后坡坡度之间的关系,结果表明:同一坡度下护面稳定厚度与越浪量成线性相关;不同坡度时,坡度越缓,相对厚度越小。最终给出不规则波作用下不同坡度的后坡混凝土板护面厚度的计算公式。     

亚帆中心工程环抱形防波堤掩护效果及护面块体稳定性试验研究

针对工程环抱形防波堤平面布置方案,利用整体物理模型试验手段进行了验证。结果表明:1)掩护后传入港内波峰线发生了偏转和波能集中,致使码头局部泊稳条件不满足标准要求。将位轴线顺时针旋转15°,与波峰线平行优化布置后,则满足。2)根据越堤波浪是否冲击港内码头轴线标准,论证10.0、10.5、11.0 m共3个防波提高程掩护体,得出11.0 m是可行的。3)防波堤外侧质量6 t护面块体失稳,经多次优化后采用质量10 t则稳定,弧形转弯处勾连性护面块体受侧向波浪力作用比受正向波浪力偏于危险。4)将试验结果与规范公式计算值进行对比,前者均大,因此对于弧形转弯段的处理应给予关注,尽量遵循规范要求轴线夹角的相关规定。5)试验再次验证了三维港池整体物理模型试验在防波堤稳定性、越浪量和优化设计方面的必要性。     

斜向长周期涌浪作用下斜坡式防波堤结构稳定性优化

海外港口工程大部分位于以长周期涌浪影响为主的海域,长周期涌浪对防波堤的作用尚未得到全面认识和研究,尤其是斜向入射的情况。以某一具体港口防波堤工程为例,通过波浪局部整体物理模型试验,对斜向长周期涌浪作用下斜坡堤结构的稳定性进行了研究,并根据试验结果对原方案进行优化,提出了稳定的斜坡堤结构。研究结果表明,斜向波浪作用时,相同水深、波向以及波高情况下,入射波浪周期越长则护面块石失稳率越大;相同水深、波高以及波浪周期情况下,波浪15°角斜向入射时沿堤形成的沿堤流对护面的冲蚀破坏作用比波浪基本顺向入射时的情况更为强烈,护面块石失稳率相比较大。     

斜坡堤越浪量试验研究

研究斜坡堤的越浪量对于防波堤的设计有重要意义。通过波浪断面物理模型试验的方法,研究了波高、波陡和堤顶超高的变化对斜坡堤越浪量的影响规律,比较了4种不同护面形式的消浪效果。试验结果显示:斜坡堤越浪量随着有效波高的减小和波陡的增大而减少;斜坡堤越浪量随着堤顶超高的增大,成指数形式递减;护面形式对斜坡堤越浪量有一定影响,扭王字块和栅栏板的消浪效果差别不大,且均优于四角空心方块。将物模试验值与现有斜坡堤越浪量公式计算值进行对比,推荐了陈国平公式作为计算斜坡堤越浪量的公式。     

斜坡堤后坡砌石护面稳定厚度的模型试验研究*

防波堤工程中堤顶越浪量的增加易导致堤后破坏,造成重大生命财产损失。针对这一问题,对防波堤后坡干砌块石护面进行系列物理模型试验,根据越浪对堤后不同砌块厚度的冲刷破坏情况,讨论堤后砌块护面稳定厚度与越浪量之间的关系。在此基础上,对平均越浪量进行分析,并对比国内外现有越浪量计算公式,结合我国常用防波堤结构形式,提出不规则波作用下的平均越浪量计算公式。最终给出不规则波作用下后坡干砌块石稳定厚度的计算公式。结果表明,公式与试验结果吻合度较好,可为我国防波堤后坡护面结构设计提供重要参考依据。     

宽肩台斜坡堤堤头稳定性试验研究

文章通过三维模型试验研究斜向波浪作用下宽肩台斜坡堤堤头护面和护底的稳定性,针对堤头护面块石和护底块石等不同优化方案,对比了块石稳定重量和利用《防波堤与护岸设计规范》中宽肩台斜坡堤护面块石重量公式所得计算结果。试验结果表明：斜向浪作用下,以堤头端点为圆心,高水位情况下护底块石主要沿径向推移至肩台,而低水位情况下则沿环向往堤头两侧发生输移;宽肩台斜坡堤堤头护面块石的S形动态稳定剖面特征随着块石重量的增加而减弱,堤头护面块石所需稳定重量一般为堤身块石的1.6～3.1倍;相比断面试验,三维试验能够反映斜向浪作用下堤头的空间形态变化规律。     

中长周期波作用下斜坡堤稳定性与堤后次生波试验研究

孟加拉湾内的海浪受北印度洋涌浪影响,表现为中长周期为主的混合浪特征,其中平均周期10 s以上所占频率为42%、12 s以上所占频率为15%,波况复杂。针对该海域拟建工程所面临的波浪问题,通过波浪断面物理模型试验,验证了防波堤结构各部位稳定性,测定了堤后次生波传播变化规律,并对设计方案断面进行了优化。越浪水体冲击点位于堤内坡戗台附近,受越堤水流冲击附近块石发生位移,失稳率最高达到3.03%。优化方案调整迎浪侧坡度并增加护面块体和垫层块石重量,特别是降低戗台顶高使淹没水深增加,进而使越堤水体冲击减弱,稳定性得到明显改善。随着越堤后波浪传播距离的增加,次生波波高沿程变化呈现逐步递减趋势,沿程各测点中波周期为15.12 s所对应波高值均比10 s时更大,在低水位时这种现象更为明显。另外,不同波周期对于堤前爬高、越浪量和堤后次生波衰减速率也均有不同程度影响。     

科伦坡港口城外防波堤堤顶高程的确定

在地质条件及防波堤断面形式基本确定的前提下,防波堤堤顶高程是决定防波堤造价的主要因素之一。分析特许协议文件中外防波堤相关要求并考虑景观要求,认为堤顶高程应在3.0~4.0 m;分析工程所在区的自然条件及设计要素,确定防波堤的结构形式;在允许越浪的条件下,计算堤顶高程的范围;通过防波堤护面块体稳定性二维物理模型及波浪泥沙整体物理模型试验来验证护面块体稳定性和人工沙滩冲淤变化,并测量堤后不同位置处的绕射或越浪引起的次生波高;根据工程量及施工工艺选定较优的高程方案,为工程设计提供参考。     

斜坡堤护面稳定重量计算中英规范对比分析

本文介绍了目前国内外对于不越浪或允许少量越浪的斜坡堤块石护面及常用人工块体护面稳定性常用计算方法,对比分析了各计算方法的适用性及参数选取注意事项,并对堤头、转角等防护范围进行了论述。另外本文对堤后护面块体及低堤顶高程斜坡堤护面块体计算方法进行了简要说明。     

玻璃幕墙对游艇码头防波堤消浪性能的影响

海南龙沐湾八爪鱼游艇码头防波堤工程设计方案,通过在堤顶设置玻璃幕墙提高挡浪能力。采用物理模型断面试验,测量不同的幕墙和护面块体组合方案下的堤后波高、越浪量及幕墙所受波浪力。结果表明,新结构有助于提高防波堤挡浪能力,在满足游艇码头对港内波高要求的同时,兼顾了美观性,具有推广应用的价值。     

涌浪条件下斜坡式防波堤越浪量的对比分析

海外港口工程大部分位于以涌浪为主的海域,涌浪对防波堤的作用未得到全面认识。越浪量一直是斜坡堤设计中需要重点考虑的问题,其直接关系到结构的安全和使用。以某一具体港口防波堤工程为例,对其防波堤进行了波浪断面和局部整体试验,研究涌浪作用下斜坡堤(单坡、无挡浪墙)的平均越浪量,并与计算结果进行对比分析。研究结果表明:1)断面试验和局部整体试验结果表明斜坡堤越浪量随着波浪周期的增大而增大,而国内规范公式计算结果随着波浪周期的增大而减小。2) EurOtop公式越浪量计算结果不考虑波浪周期的影响; ANN(人工神经网络)方法越浪量计算结果也随着波浪周期的增大而增大。3)总体上,ANN方法越浪量计算结果与物理模型试验结果的吻合程度均明显好于国内规范公式和EurOtop公式计算结果。     

防波堤波浪越顶对港内波高的影响

较低顶高程的防波堤波浪越顶会对港内波高产生影响。针对某一具体工程实例,进行防波堤波浪越顶后透射波 高的断面和整体模型试验,结果表明：斜向浪（45°以下）作用下,堤后透射比波高随着距防波堤距离增大而逐渐消减,当 水工结构物距防波堤较远时,透射波高远小于断面试验结果;局部防波堤波浪越顶对港内波高的影响明显小于全部防波堤 波浪越顶情况。     

斜坡式海堤挡浪墙稳定性试验研究

通过模型试验验证了波浪作用下斜坡式海堤各设计方案的挡浪墙及其它各部位的稳定性,并观测了堤顶的越浪情况。为增强海堤挡浪墙的稳定性,对斜坡式海堤断面提出了两种调整方案:一种为改变挡浪墙形式、加大挡浪墙重量;另一种为优化斜坡式海堤海侧坡面的结构形式,抬高护面戗台及护面肩台的顶高程。结果表明,本试验中抬高海堤护面戗台及护面肩台的高度,使部分大浪在块石护面处破碎,减小了波浪对挡浪墙的作用力。增强挡浪墙的稳定性效果较好。     

涌浪对防波堤稳定性影响的试验研究

海外工程施工中常遇主浪向周期10 s以上的涌浪施工环境。以色列Ashdod港防波堤工程直面地中海开敞海域长周期涌浪作用,通过物理模型试验研究,结合长周期、大波高浪及水流作用下防波堤断面中堤心石、1～3 t及3～6 t护面块石的流失率,分析涌浪在施工过程中对防波堤稳定性的影响,并通过物理模型试验深入研究了堤心石、1～3 t及3～6 t护面块石临界失稳波高以寻求最佳的施工时机,为同类工程施工提供依据。     

深中通道西人工岛岛形对护面块体稳定性和堤顶越浪的影响

针对深中通道西人工岛特殊岛形,利用物理模型试验手段,验证最不利波浪作用下块体稳定性和堤顶越浪量。结果表明:入射波在内凹的岛壁弧顶迅速形成能量聚集,在岛端部外凸出转角处产生波能释放和漩涡流等复杂不利的波态;凹凸多变岛形也导致护面的扭王字块块体咬合性能减弱,多因素影响致使质量5 t设计护面块体失稳,经多次优化后,岛壁堤身段增加至8 t、端部转角特殊段须增加至14 t方能稳定;岛壁越浪规律为沿波浪入射处至端部转角段逐渐增加。将试验结果与规范公式计算结果、二维水槽断面试验结果进行对比,得到结论:受岛形影响下的稳定质量和越浪均偏大,尤其端部转角凸出的特殊区域,因此设计应给予关注,尽量遵循规范的相关规定,即"轴线向外侧拐,保证夹角大于150°以上"的要求。通过试验也再次验证了三维整体试验在稳定性、越浪量和优化设计方面的必要性。     

斜坡堤透浪系数计算公式的对比分析

由堤心石和护面块石等构成的斜坡式防波堤是海岸工程中常用的一种形式。通过总结和比较国内外有关防波堤透浪系数的计算公式,综合相关学者关于波浪透射的物理模型试验结果,比较分析得到斜坡堤透浪系数与入射深水波陡Hi/（gT2）,相对水深kd和堤心结构B/D等影响因素相关的计算公式。供工程设计参考与进一步研究。     

宽平台生态景观海堤结构稳定性试验验证

针对宽平台生态景观海堤结构稳定计算突破规范适用范围的问题,开展了物理模型试验验证。首先根据使用需求确定海堤设计的主要功能;其次通过理论计算挡浪墙、护面块体稳定及波压力值,初步确定海堤设计断面;最后根据波浪模型试验验证设计断面,对比分析理论计算与试验数据。试验结果表明：宽平台生态景观海堤堤顶挡浪墙与堤脚距离宜大于1.5倍波长,堤顶越浪量较小,背海面可种植绿化,挡墙稳定验算基本可忽略波浪力作用。距离堤脚1倍波长位置,护面块体应选择稳定可靠的形式,消浪作用显著。研究成果为宽平台生态海堤设计提供试验验证及合理建议。     

海堤护面型式对波浪爬高和越浪的影响

在海堤护面设计中,通常在满足稳定的基础上,还希望通过采用适当的护面型式来减少波浪的爬高和越浪量,以降低堤顶高程,减少工程造价。通过具体工程不同护面型式波浪爬高和越浪试验,提出斜坡上波浪爬高和越浪量不仅与护面类型有关,还与护面消浪结构所处位置有关,可供工程设计参考。     

削角直立堤断面稳定性及波浪力分析试验研究

通过模型试验观测波浪作用下削角直立堤断面的稳定性、堤顶越浪情况及削角直立堤受力情况,并与依据《海港水文规范》和《防波堤设计与施工规范》计算的波浪力理论值进行了对比分析,结果表明,上部结构采用削角型胸墙的直立堤具有减轻波浪水平压力,增加竖向压力,提高堤身稳定的优点。并通过实测波浪力的合成总力计算,得出了削角直立堤断面整体稳定。     

海堤镇压层块石护面优化研究

海堤镇压层具有消能、消减波浪爬高、增加堤身稳定等作用,结合现场试验进行海堤镇压层块石护面结构优化研究,并对块石相互作用及护面结构稳定性进行分析。优化后的镇压层块石护面结构不仅具有较好的消浪性能、透水性能及整体稳定性,而且还具有造价低、生态自然等特点。研究成果可为类似块石护面工程提供参考。