不同粒径组合方式抛石群水下运动扩散规律

抛石群水下运动扩散是河道治理、护岸、潜丁坝、桥墩防冲等实际工程中经常遇到的问题之一。依托长江干线武汉至安庆段6 m水深航道整治工程,基于计算流体力学OpenFOAM建立抛石水下运动三维流固耦合数学模型,分析不同粒径组合方式抛石群水流方向漂移距离、抛石群落点分布,揭示不同粒径组合方式抛石群水下运动扩散规律。结果表明：块石颗粒群的平均漂移速度随块石平均质量的减小而增大,且质量越小,块石群的下落时间越长;不同粒径组合方式块石组合颗粒落至床底后呈现大小块石夹杂在一起的分布规律。     

船舶尾流冲刷作用下抛石基床块石稳定性计算方法研究

船舶尾流是导致重力式码头抛石基床冲刷破坏的重要因素之一,国内港口、海岸工程设计规范中未考虑船舶尾流作用对抛石基床块石稳定性的影响。文章通过总结、对比、分析国外船用螺旋桨射流流速分布研究成果,得到了螺旋桨射流流速分布规律,提出了船舶尾流冲刷作用下抛石基床块石稳定性计算方法,并利用该方法计算并分析了某重力式码头抛石基床块石的冲刷情况。计算结果表明:螺旋桨射流起始段和主体段的流速均可能对抛石基床块石产生冲刷影响,且主体段水流对块石稳定性影响更大,船用螺旋桨桨轴线距基床顶面高度2倍桨直径内的区域可作为船舶尾流冲刷影响区。     

动水环境下提高抛石精准度的分析研究

在水深较深、水流较大的海域进行抛石作业时,块石会受水深、水流等环境因素影响,造成块石在水中下沉时会产生水平方向的漂移。本文结合盐城港射阳港区进港航道整治工程(二期)导堤工程,探究海上抛石受环境因素影响所产生的水平漂移,进而达到精准抛石的目的。其中,能够全面、及时的测量水深、水流情况是提高抛石精准性的关键因素,对于局部抛石未到位之处,需进一步采取措施进行补抛。     

多粒径块石水下群抛漂移过程数值模拟研究

水下抛石工程中常采用不同粒径块石组成块石群进行抛投，在多粒径块石群水下抛投过程中，块石会因水流作用与块石间的相互碰撞产生漂移，难以精准定位块石落点。针对上述问题，采用有限体积法和基于Hertz-Mindlin接触的离散元算法对多粒径块石群抛后的漂移过程进行CFD-DEM耦合研究，得出多粒径块石群在不同来流条件下的水平移距、沉降时间、扩散过程与落点分布。结果表明，在同一流场中，由于流场拖拽力分量占比较小，粗粒径块石的漂移距离与沉降时间均小于细粒径块石；不同粒径组成的块石群，抛投后在河床底部分布不规则，且随流速增大而漂距普遍增大。     

自制水上移动平台在小潮差海域防波堤水面以上部分抛石施工的应用

在小潮差海域,防波堤水面以上块石抛填施工,传统抛石船抛填施工需要乘潮作业[1]和多次补抛作业,施工效率低,防波堤形成有效抗风浪断面周期久,施工风险大。本文结合海南国电防波堤施工,介绍一种在抛石船船头设置悬挑结构,和抛石船共同构成移动的水上抛石平台,提高防波堤水面以上部分抛石效率的技术。     

透水防波堤堤心压强试验研究

透水防波堤堤心抛石体内的水体运动和压强分布规律,在海岸工程的整体安全中占据着非常重要的地位。采用物理模型试验方法,对规则波作用下,波浪与抛石透水堤的相互作用进行了研究,讨论了波高H与周期的平方T~2之比H/(gT~2)以及沿堤心的横向坐标值x_0与堤心石粒径D之比x_0/D对透水防波堤堤心压强衰减系数的影响。在前人研究成果的基础上,提出了改进的堤心压强计算公式。     

复杂水流条件下抛石漂移距离的试验研究

抛石漂移是河道治理、护岸、潜丁坝、桥墩防冲等实际工程中经常遇到的问题,依托长江南京以下12.5 m深水航道二期工程口岸直水道整治工程,针对抛石漂移距离在试验室水槽内开展了一系列物理模型试验,对水深、流速、抛高、块石质量及块石形状的不规则等因素对抛石漂距的影响进行了研究;同时在考虑水流流速垂向分布的基础上,通过块石在动水中的受力分析推导出水上抛石漂移距离计算公式,利用模型试验结果拟合出公式中各系数的值,并将其计算结果与模型试验数据和现场观测数据进行比较,结果吻合较好,验证了公式的合理性。     

茂名港博贺港区西防波堤修复断面稳定性试验研究

茂名港西防波堤采用抛石斜坡式和沉箱直立式相结合的形式,因2015年台风"彩虹"对防波堤0+270—0+650区段造成损坏严重,致使外坡大量块石被冲刷,重新恢复原貌施工难度较大,为此需在破坏后的基础上对防波堤断面进行修复。通过断面物理模型试验对修复方案的稳定性进行验证和优化,最终确定的修复方案为-2.0 m护面戗台上采用2~3 t块石进行加护,堤顶采用11 t扭王字块体护面全掩护。     

船舶尾流作用对抛石基床冲刷稳定性的影响研究

文章提出了抛石基床块石理想排布状态的二维模型,并通过有限元软件对抛石基床的冲刷问题进行了数值模拟。采用ADINA软件建立二维数值模型,针对船舶尾流的分布特点,计算分析抛石基床在船舶尾流作用下的起动流速,得出抛石基床在尾流作用下的冲刷机理,并拟合得到抛石基床块石的起动流速经验公式。     

弯道抛石护岸水流特征及水毁试验研究

平顺抛石护岸在长江中下游应用最为广泛,能够增强堤岸的抗洪能力,保障中下游广大平原地区和沿江各大中城市的防洪安全。然而,护岸块石常常发生滑落导致护岸破坏。为了解其破坏机理,进行了不同岸坡坡度、不同块石粒径及大小、不同流速等条件下的水槽试验,从块石受力、弯道水流特征、块石位移特征及坍塌特征等方面研究了抛石护岸的水毁,提出了抛石护岸破坏程度的判别指标并给出需要维护的时间点的建议。