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。     

复杂礁盘地形下防波堤护面稳定性试验分析

由于建于复杂礁盘地形上的某渔港防波堤在2013年7月13日台风"苏力"期间发生部分损坏,为修复防波堤,采用正态物理模型进行防波堤修复方案的波浪整体物理模型试验。在试验中,观测防波堤堤身、东西两端与礁盘或直立断面连接段各部位在不同水位及相应50 a一遇波浪、极限波浪作用下的稳定性。研究表明:防波堤护面在礁盘地形上的稳定性有明显降低;所提出的改进修复方案能有效解决护面的失稳问题。     

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。     

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。     

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。     

某四角锥护面斜坡堤损坏原因分析

防波堤损毁原因的分析对其修复或重建方案具有重要指导作用。地中海某防波堤在过去45 a施工和运营期间多次遭受大浪作用导致较严重的破损,虽历经多次修复,但仍然发生局部破坏。通过现场调查,结合理论公式计算和防波堤断面物模试验,对可能导致破坏的原因进行了分析。结果表明：1）地中海地区波浪强烈,波高大、周期长,大浪持续时间长,破坏力大。2）防波堤四角锥护面块体破坏的最主要原因是护面坡度过陡。3）四角锥护面块体的安放质量对其稳定性也有明显影响,随机抛放时四角锥护面块体的稳定性明显低于规则摆放时的情况。4）对于地中海区域的大型四角锥护面块体深水防波堤项目,设计中应充分考虑护面块体适宜坡度、块体安装质量及安装密度等诸多因素对块体稳定性的影响。     

深水防波堤扭王块护面压脚设计方案

以斯里兰卡港口城的深水防波堤为例,探讨扭王块护面的3种不同形式的压脚设计。施工图阶段采用带V形槽的抛石棱体设计,施工中发现防波堤推进严重受制于海侧压脚:1)依托现有施工设备和工艺,放置第1排扭王块的V形槽的施工工效较低; 2) 2~5 t压脚块石受制于当地石场而供应不足。于是,针对性拟定2种压脚设计的替代方案:1)水平摆放一排扭王块体,并在前面用压脚块石进行加强; 2)水平放置3排扭王块,采用扭王块替代2~5 t压脚块石的功能。采用2D物模试验验证了替代方案的技术可行性。     

港口工程深水大潮差下砂芯防波堤断面比选

针对港口工程传统抛石斜坡堤结构深水大潮差条件下堤心石用量大的问题,进行了深水砂芯斜坡式防波堤研究。结合某实际工程项目中砂芯防波堤断面的比选,主要从断面结构选择、施工可行性、工程造价和潮差作用下的边坡稳定性等方面对各个方案进行对比分析。结果表明,砂芯防波堤断面采用块石围埝方案满足港口工程深水大潮差条件下的设计要求,该结构形式防波堤断面为港口工程深水防波堤或石料缺乏地区的类似工程提供借鉴和参考。     

强浪海域埋入式护底对防波堤稳定性的影响分析

海南岛东南海岸台风频繁,近岸波浪极限波高可达10 m,建港条件恶劣。防波堤的结构安全成为在该海域建港的关键难题。基于南海应急抢险打捞保障基地工程对斜坡式防波堤稳定性进行研究,通过建立三维波浪整体物理模型对防波堤不同形式的护面及护底块体进行稳定性试验。结果表明：在该强浪海域,防波堤护底的稳定直接影响护面的稳定。通过加大护底块石质量以达到稳定的效果不佳,而通过采用埋入式护底的结构形式可有效提高稳定的同时有利于减小护底块石的质量,进而达到防波堤护面结构稳定的要求,一定程度上节省了工程投资。     

加纳特马港防波堤稳定性局部物理模型试验研究

非洲西海岸几内亚湾涌浪周期长、风暴期间大浪持续时间长,加纳特马港新集装箱码头防波堤还受到斜向浪作用,为研究防波堤转弯段的护面稳定性,建立了港池局部整体物理模型。试验结果表明,防波堤各部位满足稳定要求,但转弯段和堤根段局部堤顶护面块石的失稳数较大。分析了波浪入射角对防波堤各部位稳定的影响,堤顶和堤后块石主要受越浪的作用,波浪和堤轴线夹角较大时,波浪入射角些许变化对堤顶及堤后块石稳定影响不明显;波浪和堤轴线夹角较小时,波浪入射角增大导致越浪量变大使堤顶及背浪面块石失稳数增大。     

国内外港口斜坡堤受损修复典型案例分析

随着全球极端风浪天气日益增多，已建港口防波堤受损的情况逐年增加。为分析总结防波堤受损机理和修复领域的研究成果，收集近年来国内外34个防波堤损坏和修复案例，总结出斜坡堤损坏的4种主要因素并选取典型案例进行介绍，提出斜坡堤的修复和新建设计的合理化建议。对于外侧护面结构破损严重的斜坡堤，建议将已有结构作为堤心，新建护面结构进行修复；对于浪高和地形复杂的新建工程，建议综合考虑含建设费用和维护费用的全生命周期费用，充分考虑斜坡堤维护和修复的便利性，合理选取断面形式并采用块体强健性高、易修复的人工块体。     

珠海桂山岛十三湾防波堤修复加固方案

针对开敞海域防波堤结构遭遇风浪袭击而破坏的问题,分析破坏原因并选择适用的修复加固方案。引用较为详实的的风、浪、水流等资料,特别考虑了近些年出现的几个强、超强台风对工程海区风浪的影响,通过规范计算与模型试验相结合的方式,确定防波堤堤顶高程、护面块体质量等主要设计参数及断面结构形式。同时,从防波堤使用功能及港内泊稳条件的角度考虑,优化防波堤平面布置。结合模型试验研究成果,提出了针对性较强的修复加固及优化布置方案,对类似工程具有一定的借鉴意义。     

对规范JTJ 298—1998 的几点建议

在斜坡堤的设计中,堤心石规格选取关系到工程的实际施工可能性以及工程造价;人工护面块结构类型的选择关系到断面整体稳定性以及块体的使用耐久性;护面块稳定质量计算公式用于人工块体和自然块石时应有不同的要求。规范JTJ 298—1998《防波堤设计与施工规范》中的条文对上述几项内容只进行了简单描述。针对上述内容,对规范JTJ 298—1998的条文提出几点建议。     

堤心渗透性对护面层稳定性的影响

防波堤堤心的渗透性影响防波堤护面的稳定性,本文对目前有关堤心渗透性对块石和混凝土护面块体稳定性影响的认识进行了论述。文中给出了一个原型实例,所发生的损坏就是由于低渗透性造成的,对堤心渗透性低的防波堤和海堤的设计提出了建议。     

斜坡堤外侧棱体块石稳定重量分析

文章采用斜坡堤护面块体公式计算棱体块石重量,将计算值与断面试验稳定重量进行比较。结果表明,棱体块石稳定重量与上部护面型式、棱体坡度、设计低水位高差有关,且块石稳定重量取值范围与设计高、低水位时计算值存在一定比例关系。     

钓浜渔港防波堤修复加固新技术

钓浜渔港是温岭市中心渔港的重要组成部分,其防波堤建成后历经"卡努"、"麦莎"等超强台风正面袭击,护面结构严重受损,存在着安全隐患,修复工程技术难点是处置数千个人工块体。先进行波浪断面模型试验再确定施工设计图,并采用分解坡面块体形成垫层的新技术,解决了修复工程技术难点。工程完成后,钓浜渔港抗灾能力已提高到百年一遇。     

台风"伊布都"对珠海市桂山岛某湾东防波堤损坏原因分析

台风“伊布都”对珠海市万山区桂山岛某湾东防波堤造成大面积的损坏,为了评估这次台风对防波堤损坏的影响,文章根据现有资料和现场破坏情况进行原因分析,并建议在修复时采用其他型式防波堤护面块体。     

宽肩台斜坡式防波堤施工

斜坡堤是海港防波堤工程中最常用的结构型式。它的发展大体可分为3个阶段：第一阶段是在19世纪中叶建造的抛石斜坡堤。它们主要用质量较轻的不分级配的块石抛筑而成，在风浪作用下，堤坡被打平，甚至堤顶被打平，然后增补堤身块石，直至形成在水位变动区上下附近坡度很平缓的相对稳定断面。第二阶段为斜坡堤型式。主要由堤心、垫层和护面块石(或人工块体)组成。为了减轻护面块石的质量，并可充分利用采石场中各种质量等级的块石，在20世纪80年代初发展了宽肩台式斜坡堤的新堤型。     

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。     

关于潜堤计算中一些问题的探讨

本文通过水工模型试验成果对防波堤堤心石扰浪能力进行了研究,总结出潜堤的抗浪波高计算公式,计算结果与实测数值有良好的一致性,与国内外其他公式相比更符合工程实际,文中对混合式防波堤下部基床护面块石的稳定重量也进行了探讨。