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。     

随机波浪作用下的防波堤三维稳定性及越浪量试验研究

对于防波堤和护岸工程设计,三维随机波试验已开始广泛应用于防波堤研究中,因为相对于传统的二维随机波试验,三维随机波试验对于波浪绕射、越堤水量、三维稳定性、透浪以及它们之间的相互影响等问题均可以给出更好的解释。本研究在不同波向及重现期波浪作用下,对包含堤头、堤身与堤根的全尺寸防波堤进行三维稳定性与越浪量测试,试验中各段护面块体(12、18、24 t双联块体)均可保持稳定,而各水位重现期50 a最大越浪量为10 L(m·s)。与二维波浪水槽试验结果进行对比,稳定性结论一致,但越浪量存在较为明显的差异,在设计高水位时,二维断面试验的越浪量比三维试验中的要大10%~30%不等,与日本PARI相关研究得到的三维不规则波的越浪量约要比二维不规则波时低20%~30%结论较为接近,而在极端高水位时其差距变得更大,甚至达到了50%~60%。由于二维断面试验中采用正向浪作用,且无法模拟波能沿堤传输扩散等实际现象,加之易出现堤前壅水情况,因此其越浪结果有所偏大,而采用三维稳定性试验更接近真实情况。     

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。     

越南茶荣沿海港口波浪三维整体物理模型稳定性研究*

三维波浪整体物理模型试验已广泛运用于防波堤工程实践中。三维整体物模试验较传统的波浪断面物理模型而言,对于波浪与结构物的作用有着更加完备的刻画。三维随机波浪整体物理模型试验可量化波浪的浅水变形、折绕射、越浪量及海工结构物三维稳定性。以越南茶荣沿海港口防波堤工程为例,利用134.3三维整体波浪物理模型,针对不同波向及重现期波浪条件下防波堤堤头、堤身三维稳定性与防波堤越浪量进行测试研究。试验结果表明：1）防波堤头堤石为5 t、主干为3.5 t时结构布置可靠稳定。2）仅在极端高水位和设计高水位部分组次发生少量越浪或者溅浪。     

波浪作用下陡坡和缓坡地形对护岸工程的影响

波浪是护岸工程设计的主要动力因素,实际工程建设中,港区内航道、港池的开挖形成陡峭边坡,会使作用在护岸上的波浪形态发生显著变化,从而对护岸结构产生不同影响。为探寻不同波浪形态下护岸越浪量及波压力等变化规律,通过波浪水槽断面试验,测量了斜坡式护岸堤前波高、胸墙越浪量和波压力,研究陡坡和缓坡地形对护岸的影响。结果表明,护岸前存在陡坡和缓坡地形时,波浪对护岸的作用有明显差别。在陡坡段护岸,波浪主要在护岸中部破碎;缓坡段护岸,波浪主要在护岸上部破碎。相对而言,陡坡段护岸的堤前波高较小,越浪量较少,胸墙水平力变大,浮托力变小。由于反浪弧的影响,胸墙水平力试验值远大于规范计算值,浮托力与规范值较为接近。     

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。     

斜坡堤坡肩及平台护面类型对越浪量的影响

海堤护面设计中,在满足稳定的基础上,还希望通过采用适当的护面形式来减小越浪量,以减少工程造价。现有越浪量计算方法大多引入护面糙渗系数以体现护面形式对越浪的影响,然而海堤不同位置的护面形式对越浪量的影响不尽相同,因此,通过物理模型试验,研究不规则波作用下平台和坡肩护面类型对越浪量的影响,当采用不同护面类型以减小波浪越浪量时,不仅需要比选不同护面类型的糙渗性,同时还需关注护面块体摆放的位置,设置在波浪上爬区时效果更好,可为海堤设计提供借鉴。     

带挡浪墙斜坡堤在满足越浪要求下的高程优化试验研究

采用反弧形挡浪墙可以降低越浪量,但受力加大;越浪量随堤顶高程增高而降低,为在较低的高程满足越浪量和稳定性的要求,应用波浪断面物理模型试验,对L型挡浪墙和反弧形挡浪墙、不同的挡浪墙顶高程和斜坡坡度,以及增加挡浪墙前护面块体数量即肩台宽度等措施进行了对比研究。成果表明,反弧形挡浪墙容易倾覆失稳,增加挡浪墙前肩台宽度可以减少越浪并增强挡浪墙的稳定性。且根据研究成果总结,提出了在工程上常采用的减少越浪措施,可为工程设计提供参考。     

惠州某海堤结构优化研究

本文以惠州某填海项目为研究背景,以项目海堤为研究对象.海堤后方为化工园区,其等级要求较高.根据规范公式计算,得到海堤顶高程理论值及护面块体、垫层、护底块石稳定重量.由于该地区地形较为复杂,局部位置波浪反射与叠加情况较为严重,部分位置存在波能集中现象.为检验海堤结构在实际环境中的稳定性及越浪量,需对其进行物理模型试验,并...     

波浪在斜坡堤上传播的数值模拟

基于VOF自由表面追踪技术,通过直接求解Navier-Stokes方程及κ-ε方程,建立了求解波浪与建筑物相互作用的数值波浪水槽,并将其用于研究波浪在不透水斜坡堤上传播的物理过程。首先,通过对水平床上非线性波传播过程的模拟分析验证了该数值波浪水槽的模拟精度;在此基础上,对规则波在斜波堤上传播的水动力过程,包括波浪爬坡、越浪及越流等进行了数值模拟,并通过物理模型试验结果对堤前水位及越浪量变化的模型模拟结果进行验证。     

防波堤及护岸越浪研究综述

近年来防波堤越浪方面的相关研究,分别在越浪影响因素、越浪量计算公式推导论证、越浪数值模拟与越浪量标准4个方面进行归纳总结.已有成果表明:1)越浪影响因素的研究多是集中于常规因素,包括波高周期,堤顶高程,坡肩宽度,护面块体,而对水流、风速、波浪谱以及水的性质等其他因素研究相对较少;2)越浪量计算公式研究中主要集中在影响越...     

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。     

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。     

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。     

海堤前特殊地形对护面块体稳定性影响及对策

通过在波浪水槽内对海堤护面块体稳定性物理模型试验,发现在堤前存在特殊地形的条件下,波浪传播该区域后发生变形、破碎,形成的波能集中冲击范围内护脚人工块体,导致其失稳,进而使断面上整个护面块体向海侧滑移失稳。文章分析了块体失稳原因和影响因素,并从设计角度提出多种针对特殊地形下人工块体失稳的改善措施。     

某护岸结构破坏原因分析及修复设计

通过物理模型试验,研究某护岸前部开挖港池对护岸稳定的影响。结果表明:港池开挖前后,6 t扭王字块体和胸墙均失稳,胸墙后部冲刷严重,堤脚附近波高增减幅度约2%,胸墙后越浪量增减幅度约9%。开挖港池后护底块石轻微变形,但不是引起护岸破坏的直接原因。护岸破坏的直接原因是胸墙顶高程偏低,越浪水体在胸墙后产生较大冲刷坑,引起胸墙失稳,从而导致护岸结构破坏。综合考虑护岸、码头和取水口头部的关系,得出了护岸修复断面图,经过物理模型试验的验证,修复断面安全可靠,并已应用于工程实践。     

京唐港第四港池挡沙堤断面稳定性试验研究

通过京唐港第四港池挡沙堤断面物理模型试验,对越浪流冲刷挡沙堤港侧块体而失稳的现象进行了研究.根据失稳的位置进行了不同形式的优化试验.最终得到稳定的断面.同时应用HolgerSchtüttrumpf研究成果中的越浪流计算公式,计算得出最大越浪流流速值.利用该结果,参照以往研究中斜坡上流速值对应的块体稳定计算式,得出断面港...     

港池开挖对护岸工程影响试验研究

通过物理模型试验,研究港池开挖前后波高分布变化及对护岸工程的影响.结果表明,港池开挖对护岸前设计波浪要素影响很小,对扭王字护面块体稳定、防浪胸墙稳定、越浪量和堤后冲刷影响也较小,对护底块石稳定有一定影响,但不是引起护岸破坏的原因.     

某海损段斜坡式护岸修复加固方案

针对采用扭王字块护面的斜坡式护岸结构在台风期间发生海损问题，对海损段护岸进行了全面检测评估。结合检测断面海损情况及原因，充分利用海损后地形进行了修复加固方案设计，并通过物理模型试验进行验证。主要结论为：斜坡式护岸垫层块石质量是维持护面块体稳定的关键因素，2018版防波堤与护岸设计规范对垫层块石质量要求也相应提高；缓坡条件下护面块体的稳定性和越浪量均满足规范要求，但应注意缓坡条件下块体安装的相关技术要求。