波浪周期对扭王字块体稳定性的影响

通过物理模型试验,研究不规则波作用下、斜坡堤采用随机摆放扭王字块体时,波浪周期、堤顶高程改变对斜坡堤上前坡、堤顶及后坡上扭王字块体稳定性的影响。试验结果表明:随着波浪周期的变大,前坡扭王字块体稳定性逐渐增大,堤顶和后坡扭王块体稳定性反而减小,波浪对斜坡堤扭王护面的破坏位置由前坡向堤顶和后坡转移。同时,前坡扭王字块体稳定性随着堤顶超高的增加而减小,堤顶和后坡扭王块体随着堤顶超高的增加先减小后增大。     

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。     

波浪作用下护岸三维稳定试验研究

针对大连某护岸工程平面布置方案,通过波浪三维稳定物理模型试验,分别对工程前设计波浪要素和斜坡护岸稳定性进行了研究。研究结果表明,特定地形条件下近岸处波高会大于深水处波高,值得设计特别注意;采用同样重量的护面块体,在击岸破碎波的作用下,浅水段的护岸稳定性不及深水段,底部块体的失稳会导致上部块体的下滑、坍塌,从而使断面失去防浪功能;在某些情况下,斜向浪对扭王字块护面块体的作用比正向浪偏于危险。因此,工程设计需要特别注意斜向浪和击岸破碎波的影响。     

不同坡度下扭王字块体护面斜坡堤越浪量的试验研究

现行《港口与航道水文规范》中没有给出带胸墙扭王字块护面斜坡堤越浪量的计算关系式。借助物理模型试验,综合考虑坡度、相对坡肩宽度、波陡、相对块体尺寸、相对胸墙高度、相对水深和相对堤顶超高等诸多影响因素,依据单一变量法分析,通过多元回归拟合得到不规则波入射时扭王字块体斜坡堤护面结构影响系数的计算关系式和平均越浪量的计算关系式,并对公式的可适性和计算精度进行验证。     

不规则波作用下斜坡堤越浪量试验研究

考虑允许部分越浪对海堤设计十分重要。通过具体工程波浪断面物理模型试验,研究了不同波要素和断面尺度对斜坡堤越浪量的影响,比较了随机、规则两种扭王字块体摆放型式的消浪效果。结果表明:堤顶超高对越浪量的影响最大,随着相对堤顶超高的增大,越浪量呈指数形式递减。肩台及平台宽度和波陡对越浪量也有影响,相对肩台及平台宽度越大,越浪量越小;波陡越大,越浪量越小。护面层空隙率相同的不同扭王字块体摆放型式下,斜坡堤越浪量基本相同。典型越浪量公式计算值与文章试验值相比都偏小,陈国平公式计算结果较为准确。     

基于物理模型试验法的双层扭王字块体护面结构稳定性研究

结合天津港某港区防波堤潜堤段工程设计变更项目,采用波浪断面物理模型试验方法对双层扭王字块体护面结构稳定性进行研究,并对断面进行优化,提出提高结构稳定性的相关建议措施。结果表明：对于堤身部位,上层单个块体稳定质量采用《防波堤与护岸设计规范》第4.3.7条的推荐公式及扭王字块体单层安放时的稳定系数KD值所得的计算结果可满足结构稳定性要求;对于堤顶部位,当堤顶高程不超过设计高水位以上0.2倍设计波高时,上层单个块体质量至少应达到外坡上层护面块体质量的2倍方可满足结构稳定性要求;块体规则摆放,保持块体间紧密、勾连,可加强结构的防浪能力,提高结构稳定性。     

深水斜坡式防波堤结构形式及护面块体稳定性试验研究

近年来在一些深水大型港口的防波堤设计中发现,对于外坡设计低水位以下1.0~1.5倍设计波高之间的护面块体,按照现行行业规范确定其稳定重量时,在波浪物理模型试验中往往不能满足稳定性要求,而需提高块体自重,但增加多少合适只能通过物模试验来确定,并没有一个明确的标准作为设计依据。针对这一问题,文中通过较为系统的物理模型试验,得出了所研究的扭王字块体、扭工字块体在临界稳定状态下的块体稳定系数kD,并推荐了可供设计参考采用的计算值。     

基于FLUENT扭王字块体护面斜坡堤越浪量的数值研究

采用FLUENT软件对斜坡堤越浪进行数值模拟,可以通过改变多孔介质区中的惯性阻力系数来模拟护面块体消浪作用的大小,但不同护面块体对应的惯性阻力系数不同,如何具体确定惯性阻力系数的值是数值模拟计算斜坡堤越浪量的难点所在。基于FLUENT软件平台并结合斜坡堤越浪的物模试验,综合考虑多种影响因素,运用多元回归方法,给出了扭王字块体的惯性阻力系数的计算公式;在此基础上,对比越浪量的数模计算值与物模试验值,二者吻合良好,表明文中构建的数值方法合理有效,可以较为准确地计算扭王字块体护面斜坡堤越浪量,为FLUENT软件数值模拟计算扭王字块体护面斜坡堤越浪量的研究开辟了一条新途径。     

波浪作用下石笼稳定性的试验研究

通过物理模型试验,研究了波浪作用下石笼护面块体的稳定性问题,探讨了石笼结构失稳的原因,提出提高波浪作用下石笼稳定的措施。同时分析了相同工况下石笼护面块体与四脚空心方块、四角锥体、扭王字块稳定重量的对比。完善了石笼结构在实际工程应用中的理论。     

水平式混合直立护岸波浪力试验研究

通过二维物理模型试验,研究了相对波高、波陡、相对水深和直墙前斜坡块石棱体上扭王块体对水平式混合堤结构所受波浪力的影响规律。通过分析试验结果得出如下结论:直立结构各处所受波压强总体随相对波高和相对水深增大而变大;波陡对结构所受波压强的影响较小;直墙前斜坡块石棱体上的扭王块体能明显减小结构所受波浪力。通过试验值和各公式值比较可知,合田公式计算值与掩护良好的直墙受力情况相近,合田修正公式计算值能较好拟合挡浪墙的受力规律。拟合出规范修正公式计算没有被掩护直墙处的波压强。     

扭王字块体护面潜堤加高方案

针对小型渔船在潜堤堤顶搁浅的问题，开展潜堤加高的方案设计及试验研究。通过同类工程对比提出采用扭王字块体直接堆叠加高潜堤的方案，并开展波浪物理模型试验对比3种设计方案。试验结果表明：扭王字块护面结构潜堤采用直接堆叠扭王字块进行加高是可行的。加高设计中堤身护面采用与下层相同规格的块体能够满足稳定要求也便于施工。当堤顶高程在设计高水位以上不足0.2倍设计波高时，堤顶块体质量采用外坡护面块体质量的1.5倍通常不够，须达到2倍以上。     

波浪作用下扭王字块体稳定性研究

通过物理模型试验,研究在不规则波作用下斜坡式护岸护面采用扭王字块体时,摆放方式、摆放密度和坡度对扭王字块体稳定性的影响,给出不同摆放形式的护面层空隙率P以及不同摆放形式、摆放密度和坡度所对应的稳定系数KD的取值范围,并对越浪量进行对比分析,为工程设计提供参考。     

斜坡堤人工护面块体特性分析

为全面系统比较分析现有各类人工护面块体的优劣,介绍代表性人工护面块体的发展,并分析了其稳定原理。归纳比较主流护面块体的稳定系数KD和稳定数Ns,用于评价块体稳定性;引入单位面积混凝土用量和块体数量,用于评价其经济性。在此基础上选取6种常见的人工护面块体,定量比较其稳定性和经济性。借鉴国外规范及最新研究成果对JTS 154—2018《防波堤与护岸设计规范》（简称国标）中扭王字块的计算和使用要求提出建议。最终得出结论：常用人工护面块体稳定性及经济性的定量比较结果可供设计人员在比选护面块体方案时借鉴。对国标中扭王字块的使用提出几点完善建议,可使我国设计企业更好地接轨国外客户。     

垫层质量对扭王护面斜坡堤稳定性的影响

通过物理模型试验,研究垫层质量对于斜坡堤稳定性的影响。垫层质量选取扭王字块体稳定质量的1/20~1/10、1/40~1/30、1/60~1/50、1/100~1/90,在相同试验条件进行不规则波作用下的斜坡堤（含出水堤和淹没堤）稳定性影响研究,通过录像和拍摄手段记录试验过程。结果表明,淹没堤和出水堤在1/20~1/10和1/40~1/30这两种垫层质量时斜坡堤的稳定情况相近,均可在计算所得的稳定波高下保持斜坡堤的稳定性,只在极端波浪条件下发生失稳;而其余两种垫层情况下,堤身结构稳定性较差,出现堤身变形、堤顶高程下降、垫层跑出、扭王字块体失稳等形式的破坏。对比两种高程的斜坡堤,采用同样质量的垫层块石,淹没堤的稳定性比出水堤更好。     

采用SVR法分析扭王字块体护面斜坡堤越浪量

现行《港口与航道水文规范》未给出扭王字块体护面有胸墙斜坡堤的平均越浪量与单波越浪量计算公式。文章综合考虑了坡度、波陡、相对坡肩宽度、相对胸墙高度、相对块体尺寸、相对堤顶超高和相对水深等诸多因素,开展波浪水槽的物理模型试验。为规避多元回归分析方法在拟合回归方程时的人为因素干扰,采用支持向量回归(SVR)分析方法进行试验的数据分析。通过与传统回归分析方法比较,发现SVR模型的计算精度更高,研究成果可供工程设计参考应用。     

恶劣海况下防波堤超大型双层扭王字块护面研究

工程区域海况恶劣，水深浪大、强台风频繁、可施工窗口期少，施工难度极大。针对恶劣海况下的防波堤结构方案，基于实际海况特点及施工需求分析，提出采用超大型双层扭王字块护面结构，并从垫层的形式及规格对护面稳定性影响、双层扭王字块护面结构的安全性、护面块体安装密度等方面进行论述。结果表明：双层扭王字块结构安全可靠，能较好地满足施工期防台需求；上下两层块体质量差应尽量加大，上层扭王字块质量宜达到下层的3倍左右或以上；对超大型双层扭王字块护面，表层块体的安装密度具备适当降低空间。研究成果可供类似工程参考。     

不规则波作用下斜坡堤越浪的数值模拟

基于OpenFOAM建立三维数值波浪水槽生成不规则波,利用体积平均的RANS方程和包含非线性项的渗流方程描述斜坡堤内部的水体流动,通过网格划分工具对斜坡堤外层扭王护面块体进行全尺度精细划分模拟,研究了正向入射不规则波与扭王块体护面斜坡堤的相互作用。模型模拟实验室尺度及原型尺度斜坡堤得到的平均越浪量分别与试验结果及按照重力相似准则换算原型结果吻合较好,所建立的数值模型可以描述实际工况下扭王块体护面斜坡堤的越浪过程。     

双层扭王字块护面在深水防波堤结构中的应用

为加强恶劣海况下深水防波堤护面稳定性和结构安全性,根据最新规范规定和试验研究结果,对防波堤原设计方案的护面结构形式进行优化调整。采用双层扭王字块护面结构,利用人工块体代替超大质量规格的块石,并提出实施过程中保证深水防波堤工程护面块体质量的施工控制要点。结果表明,双层扭王字块护面既解决了大规格石料供应问题,又提高了深水防波堤护面结构的稳定性。     

空心方块斜坡堤块体稳定质量计算方法*

空心方块斜坡堤与传统斜坡堤在断面和块体形状上具有较大差异，使用规范中公式难以进行块体稳定质量计算。针对这一问题，通过物理模型试验研究了规则波和不规则波作用下，空心六面块体在不同水位、不同波高、不同波周期条件下的稳定情况。试验结果表明，无量纲稳定质量Wr随着Irribbarren数增大呈现出线性增大的趋势。最后结合研究结果拟合了规则和不规则波作用下，综合考虑波陡影响的块体稳定质量计算公式，并建议稳定系数取为9.1，为空心方块斜坡堤结构设计提供参考。     

波浪作用下斜坡式护岸反射系数试验

通过物理模型试验,研究在不规则波作用下,斜坡坡度、波陡、扭王字块体的摆放方式对反射系数的影响,并将实测的反射系数与Seeling公式、Sutherland公式和Van der Meer公式的计算值进行比较。结果表明斜坡坡度与反射系数成正比,波陡与反射系数成反比,扭王字块体的摆放方式对反射系数的影响不大,试验值普遍比3种公式的计算值要大,其中试验值与Seeling公式的计算值相差较小。