高频破碎锤水下破礁特性的现场试验研究*

为研究长江航道环境敏感区生态清礁技术,通过开展高频破碎锤水下清礁现场试验,研究高频破碎锤水下清礁特性,优化破礁参数。试验结果表明：高频破碎锤锤击过程中钎杆嵌入礁石的速度随钎杆和礁石接触面的增大而逐渐降低。钎杆嵌入深度随锤击时间的增大依次经历陡增、缓增及恒定3个阶段,依次对应高频破碎锤的高效破岩、低效破岩和无效破岩阶段。高频破碎锤水下清礁的单次最优锤击时间为20 s,最优锤击间距为0.3 m。研究成果对丰富环境敏感区水下生态清礁技术具有重要的参考价值。     

高频破碎锤阵列排布方式研究

水下炸礁是航道礁石整治主要整治方法,但在现有研究看来,水下炸礁无法满足生态环保的理念,亟需一套既能满足施工效率又能满足生态要求的破碎礁石的实验装置.本文通过理论分析、现场试验及数学模型验证,研究了高频破碎锤阵列排布方式,发现了两相邻破碎锤布置间距影响岩石破碎效果,破碎中心周边的临空面数量与破碎效率成正比;相同临空面数量...     

钎杆对岩体有效作用力试验研究

钎杆是高频破碎锤工作时作业环境最恶劣、受力情况最复杂的关键构件。为探究钎杆对岩体的有效作用力及其变化规律,从而确定最佳工作频率,本文基于高频破碎锤凿击模型试验,得出了钎杆的凿入深度及微应变随时间的变化情况,并基于此分析了凿入深度和微应变随时间的变化规律,推导了有效作用力的计算公式。研究结果表明：钎杆凿入岩体时的微应变与时间呈周期相同但幅度不同的振动曲线关系,其中峰值最大的振动为有效作用;钎杆的凿入深度和有效作用力均随凿击时间呈非线性正增长趋势,但不随挡位的增加呈线性增长;从钎杆的工作效率和磨损情况看,3挡均为最佳工作挡位,其对应的工作频率即为最佳工作频率。     

高频破碎锤冲击作用下礁石损伤特性及影响规律*

为研究长江航道环境敏感区高频破碎锤水下破礁特征,采用理论分析和数值模拟方法,分析高频破碎锤冲击作用下礁石的损伤特性及影响规律。结果表明,冲击钎杆周边岩体以剪切破坏为主,远离钎杆处岩体则以拉破坏为主。凿入深度、破碎深度及破碎宽度随工作压力与冲击频率的增大而增大,随礁石强度的增大而减小,高频破碎锤不宜破碎强度太高的礁石;大于临界冲击频率时,破碎参数改善不显著。工作压力是影响高频破碎锤破礁效果的主控因素,其次是冲击频率,最后是礁石强度。建立了钎杆凿入深度与岩体破碎体积的数学关系,提出了高频破碎锤破礁工效计算方法。研究成果对优化高频破碎锤破礁参数、提高破礁效率具有参考价值。     

高频振动冲击作用下礁石损伤演化规律研究

破碎锤破岩法作为一种生态环保的清礁方法,在工程建设及航道整治开挖中得到越来越广泛的使用,但关于高频振动冲击作用下礁石损伤演化规律研究较少,破碎锤冲击参数对礁石损伤破碎的影响研究不足。基于水下破碎锤清礁现场试验数据,建立破碎锤冲击下岩体损伤数值计算模型,探究不同参数下的破碎锤破礁规律,并运用极差分析法分析破碎锤破礁的主控因素。结果表明：随着工作油压的增大,礁石破碎参数非线性增加,破碎体积线性增加;随着冲击频率的增大,礁石破碎参数值先增加后保持不变;随着礁石强度增加,礁石破碎参数值均减小;工作油压是破碎锤破礁效率的主控因素,其次是冲击频率,最后是礁石强度。     

礁灰岩地区钢管桩沉桩的控制要点*

礁灰岩作为一种海洋生物成因的特殊岩土介质,所包含的土骨架颗粒多孔隙、形状不规则、易破碎、软硬交互,其工程特性与常规岩土存在较大差异,关于该地质条件下的沉桩施工经验也相对匮乏。针对礁灰岩地质条件下钢管桩的沉桩施工所遇到的停锤控制难的问题,从标贯试验、室内土工试验、施工参数以及高应变试桩等方面探讨沉桩的控制要点,提出入岩深度应作为沉桩停锤的控制指标,同时执行分区域沉桩提高工作效率,通过高应变试桩为每个划分区域定制标准桩长,为每个区域沉桩提供参考。     

水下钻孔破岩爆破振动衰减规律试验研究

为控制和减少水下钻孔爆破水击波有害效应,研究水下钻孔爆破振动衰减规律,依托贵港二线船闸下游船墩前沿爆破施工区域,开展了水下钻孔爆破数据检测,测试水击波超压峰值、地震波振动数值。由于水击波传播过程中影响因素众多,难以进行精确计算。本文以解决实际工程问题为基本出发点,在研究水下钻孔爆破水击波传播规律的基础上,进行超压峰值传播衰减规律回归计算,综合分析水中冲击波有害效应影响规律。     

基于多因素试验的凿岩参数影响规律研究

为掌握凿岩棒水下破岩特点,明确深中通道沉管隧道基槽岩石处理凿岩参数,采用多因素正交试验的方式,研究提升高度、凿击次数、排距、位距分别对平均块度、不均匀系数、分形维数以及清礁厚度影响的规律。结果表明,平均块度与提升高度、排距、位距呈正相关,与凿击次数呈负相关;不均匀系数与提升高度、排距、位距呈正相关,与凿击次数呈负相关;分形维数与凿击次数呈正相关,与提升高度、排距、位距呈负相关;清礁厚度与提升高度和凿击次数呈正相关,与排距和位距呈负相关。基于多因素试验结果,凿岩参数设置为凿岩棒提升高度27 m、凿击次数3次、凿岩点排距2.5 m、位距1.7 m,岩石破碎块度适当,清礁难度小,取得较好的施工效果。     

内河挖入式港池回流流速分布规律的数值模拟

采用k-ε双方程湍流数学模型,建立了三维内河挖入式港池数学模型,分析了不同主流流速及不同港池轴线与主流流向的夹角对内河挖入式港池内的水流运动特性的影响,获得了港池内回流流速的分布规律。研究结果表明,垂向流速值随着主流流速的增大也相应增大;回流横轴断面上各测线平均流速从回流中心向两侧逐渐增大。数值计算结果与模型试验的对比分析表明,数值模拟能够较好的模拟内河挖入式港池内的回流运动特性。     

基于土工离心机试验的船舶抛锚影响研究

为解决锚地船舶抛锚对隧道的影响问题,首次采用土工离心机进行船舶应急抛锚的试验研究,给出了应急抛锚的贯入深度,并与数值模拟方法、经验公式方法进行对比分析,给出了抛锚的影响深度。结果表明:土工离心机模拟试验的结果与有限元分析、经验公式方法的结果相当,可以反映土体与船锚的相互作用。土工离心机模拟试验可以作为抛锚贯入深度的一种研究方法,同时土工离心机还能进行应力影响深度研究。在试验设置的粉质黏土土体、40万吨船型和水文地形的条件下应急抛锚入土深度最大值为4.0 m,影响深度为3.5 m,从安全出发,基于应急抛锚入土深度和影响深度两方面考虑,隧道至少需要埋到最大冲刷线下7.5 m。     

波浪在珊瑚礁坪上传播的水槽试验研究

为研究波浪在珊瑚礁上的传播规律,分析波浪传至礁缘后破碎及传播情况,为设计波要素的确定提供参考依据。试验模拟了常年平均波浪和重现期50 a两种波浪条件。试验结果表明:波浪沿传播方向在礁坪边缘附近破碎后继续向坪内传播,并达到波面稳定状态,礁坪上的波浪传播特性表现为礁缘处波浪易破碎和礁坪上波浪衰减较快;波浪破碎表现为行进波破碎,且小于波浪在一般缓坡地形上的破碎指标,破碎波高水深比(Hb/d)约为0.5附近,重现期50 a大浪时礁缘处最大可达0.76。     

垫层法处理软基在宜昌城区防洪护岸工程中的运用

宜昌城区防洪护岸工程属长江护岸工程,采用墙坡结合的护岸型式,在长江枯水岸边建有一级高5.5～7.5米重力式浆砌石挡土墙,局部挡土墙基础位于粉细砂层,地基承载不足。经研究认为垫层法处理软弱基础具有造价低、施工方便、速度快、质量易于控制等优点,该基础经采用垫层法处理后,挡土墙安全稳定得到了有效保证。     

筑堤影响下岛礁三维波浪传播变形规律SWASH数值模拟研究*

为了探究筑堤对岛礁系统内波浪传播变形的影响,利用非静压波浪模型SWASH对三维岛礁模型试验数据进行验证对比,继而在岛礁上方不同位置建立不同长度的防波堤进行波流模拟。结果表明：礁坪特征断面内的波高随筑堤无明显变化,增减水则随筑堤变化明显,堤长越长、堤距越大,堤前增水越大,增水范围越广;裂口特征断面内的波高和增减水随筑堤均有明显变化,堤长越长、堤距越小,断面内波高越小,增减水越稳定。研究成果可为类似礁顶工程建设提供参考。     

珊瑚礁软土的工程性质

针对沙特阿拉伯Tusdeer港口珊瑚礁软土,结合区域地质特征,分析软土的形成原因,并根据室内试验、原位十字板试验等结果确定其工程性质。结果表明：珊瑚礁软土的形成具有区域性特征,平缓、呈锯齿状的泻湖浅盆地貌利于细颗粒的沉积,软土的分布往往不连续且规模相对较小,软土的钙质含量较高但存在区域性差异;珊瑚礁软土中粉粒含量为56%～79%,其工程性质与一般滨海、河湖软土存在较大差异;珊瑚礁软土黏聚力为2～5 kPa,低于滨海、三角洲软土,内摩擦角22°～31°,高于滨海、三角洲一般软土;在深度2～5 m,珊瑚礁软土原位十字板强度20 kPa左右,灵敏度为1.5,属于低灵敏软土;珊瑚礁软土为工程性质不良的土体,对工程具有危害性,应充分考虑珊瑚礁场地钙质软土存在的可能性及影响,慎重评价珊瑚礁工程场地的复杂程度。     

破冰型多功能海洋工程船研发设计综述

破冰型多功能海洋工程船是一种既具有较强海洋工程作业能力,又具有能在寒冷结冰的恶劣环境条件下,为海洋石油工程提供多种特种作业服务的新船型。本文简要介绍我院在破冰型多功能海洋工程船研发设汁中所进行的工作和船型特点。     

五台梁清礁工程整治效果分析

在三峡水库消落期和汛期河道恢复至天然状态时,五台梁礁石突出碍航,制约航道发展,亟需实施清礁整治。考虑近期航道建设和远期扩能提升需求,拟定了一次性整体切除清礁方案,并采用数值模拟方法对方案整治效果进行预测分析。结果显示:1)工程实施后,清礁区水深增大,过流能力增加。2)局部水流流态明显改善,水流趋于平顺,航道侧横流减至0.25 m s以下。3)4.5 m水深航道宽度在300 m以上,达到了预期整治目标,证明方案合理、整治效果符合预期。     

水下礁石自动探测软件研发

针对当前水下礁石探测存在的工效低、准确度差的问题,依托科研项目研制了礁石探测设备,配合该设备开发了礁石自动探测软件。该软件由单片机程序和PC端程序组成,能够自动控制和实时监视钻机的运行。根据钻进速度与岩土坚固程度相对应的原理,自动判定水下礁石的存在,同时自动采集、记录礁石点的坐标和高程等数据。结果表明,软件测控功能多样、测控结果准确,成套设备的自动化程度高。