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。     

水下抛石水平落距的原型试验研究

以扬州护岸工程水下抛石原型试验成果，来率定水下抛石水平落距与水面流速，水深及块石质量之间的力学关系式，从而得以了利用扬州港涨，落，平潮时期的水下抛石水平落距计算公式。     

长江深水航道水下坝体抛石设备改造

长江下游河段施工区域地形异常复杂、水深和流速条件对抛石坝体形成非常不利。以长江南京以下12.5 m深水航道二期工程口岸直水道整治工程Ⅱ标段为依托,通过改造抛石设备、增加串筒约束构造来降低抛石高度、减小抛石漂移距的方法,减小外界条件对抛石落点的影响,从而达到控制块石落点的目的,实现了水下抛石精准定位。工程应用效果良好,在提高施工质量的同时降低了成本,为类似项目提供了借鉴。     

长沙综合枢纽二期施工围堰截流方案及优化试验

阐述长沙综合枢纽二期围堰截流方案,针对截流设计方案中存在的问题提出了优化方案,并采用1∶100定床物理模型,研究水流对截流戗堤的冲刷、水下抛石料的冲距及戗堤的稳定边坡坡度。试验表明,应选择合适的龙口位置及宽度,以减少对戗堤的冲刷;另外,通过水下抛石试验,得到不同粒径块石的冲距及戗堤稳定坡度,为施工组织设计提供了科学依据。以上结论已运用于长沙综合枢纽二期施工围堰截流的实际施工中,并保证了截流工程的顺利完成。     

基于GIS空间分析的抛石护岸工程水下抛石效果评价

抛石护岸工程水下抛石效果评价是工程水下质量控制的重点和难点。准确掌握和分析工程水下质量状况,对确保抛石护岸的施工质量起到了重要作用。GIS(地理信息系统)技术拥有强大的空间数据处理与分析能力,可用于对水下抛石效果进行多维度的定性与定量分析。分析结果可以准确评价施工质量、精准指导下一阶段施工、降低施工成本。通过对3个试验区的分析,总结出一般施工规律:1)由于工程区上游起始处以及下游深水侧容易产生冲刷,抛石效果较差。2)工程区中部及近岸区抛石效果较好,但容易过抛。     

长江航道整治工程水下抛石施工工艺及质量控制

长江航道整治工程水下抛石主要有护坡、护脚、护底、筑坝等几种用途,属于典型的隐蔽工程,主要作用是加强岸坡及河床的治理与防护,防止岸坡遭水流冲刷引发的崩岸、岸坡及河床水土流失等,增强河床的抗冲刷能力,稳定河势与河床结构,以及通过抛石筑坝改善水道的水流条件来达到优化主航道通航条件等。以长江下游黑沙洲水道航道整治工程为例,探讨长江航道整治工程水下抛石施工工艺,并对块石材质选择、级配控制、抛投工序、收方计量、质量检测等质量控制环节进行介绍,确保工程质量。     

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。     

坐底式水下基床抛石整平船的研制与应用

文章介绍了整平船的结构形式、设备配置及先进的卫星定位系统、测量系统.在长江口深水航道治理工程一期工程水下基床整平中,可对10～100kg块石直接进行推平作业,将复杂的水下作业转化为水上操作,实现了抛石、整平和质量检测工作一体化.整平效率和精度都非常高.     

坐底式水下基床抛石整平的研制与应用

文章介绍了整平船的结构形式、设备配置及先进的卫星定位系统、测量系统。在长江口深水航道治理工程一期工程水下基床整平中,可对１０～１００ｋｇ块石直接进行推平作用,将复杂的水下作业转化为水上操作,实现了抛石、整平和质量检测工作一体化。整平效率和精度都非常高。     

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。     

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。     

航道工程水下抛石计量控制分析

在长江航道整治工程中,水下抛石多用于筑坝、护底、镇脚、压载等,因其施工工艺简单、施工便捷、成本经济等特点而得到广泛应用。水下抛石大多属隐蔽工程,施工质量控制难度大,结合航道工程施工实例,总结了当前水下抛石施工计量的控制要点,提出了提高计量水平的有关建议,为类似工程提供借鉴。     

水力插板与抛石斜坡复合堤稳定机理

在海岸防护堤坝工程中,采用水力插板桩技术修筑直立墙,并在墙前水下形成抛石护坡,此种水力插板与抛石斜坡组成的的复合堤,已在工程实践中表现出良好的安全稳定性。对直立堤、抛石堤以及复合堤3种堤型开展不同波况下直立墙上和抛石护坡中波压力的试验研究,对复合堤的稳定性优于直立堤和抛石堤的机理进行分析。试验结果表明,抛石护坡明显降低了直立墙上的波压力,减轻了波浪冲击;直立墙阻止越浪带动抛石堤顶部块体向堤后运动,避免抛石护坡的过度破坏。两者结合使复合堤具有比直立堤和抛石堤更好的稳定性。     

船舶尾流作用下码头抛石基床稳定性物理模型试验研究*

采用物理模型试验方法对船舶尾流作用下码头抛石基床稳定性开展研究。选用长14 m,宽8 m,高度1.2 m的开敞式矩形水池作为试验水池,精选颗粒均匀的块石作为试验用基床块石。利用潜水泵模拟拖轮螺旋桨射流,通过调整不同功率潜水泵的出流位置控制研究区域的流速。采用先进的多普勒点式流速仪测量基床抛石前缘和后缘的流速,得到能够对块石基床稳定性造成破坏的流速指标,并经实际工程验证了本模型研究成果的可靠性。     

航道整治抛石检测技术研究

在航道整治工程中,受客观水文环境的影响,难以掌握水下抛石技术状况,而传统的抛石检测方法存在很多制约因素,无法直观的获取水下工程技术状况,多波束测深系统是利用声波信号测量水底地形的测量设备,可直接获取水下地形情况,将其应用于航道整治工程中抛石检测,多波束数据能够很好地呈现抛石的铺设厚度、走向分布等信息,获取更加直观、准确的检测数据。     

琼州海峡电缆保护抛石偏移量的试验研究

为保护琼州海峡海底电缆免受破坏,拟对海底电缆采用抛石保护法。由于海域存在潮流等动力因素,块石沉降过程会发生偏移。文章以通过垂直深入水下的管道完成散抛的块石偏移量为研究内容,根据自然资料、设计资料和重力相似准则进行物理模型试验,通过试验考察了块石偏移量与块石种类、块石尺寸、水平流速和漏斗底高度之间的关系,分析了块石种类、尺寸、流速和漏斗底高度对偏移量的影响。     

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。     

长江南京以下12.5m深水航道二期工程深水散抛石施工工艺研究

长江南京以下12.5m深水航道二期工程潜堤抛石最深处泥面标高-36.6m,枯季稳定时段各断面平均流速在0.48~0.68m/s之间,各断面测点最大流速为1.08m/s。"深水、大流速"工况条件下,若采用传统抛石工艺,块石漂移距大、流失严重,断面成型控制难道高。为攻克这一难题,自主研发改造了新型深水抛填船"砂桩1号",实现了水下抛石精准定位,作业精度大幅提高。     

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。     

深水抛填船实时测控验收系统设计与应用

航道整治工程中,施工抛填块石施工时,船舶对水下抛石的厚度和平面位置确定具有一定的难度,设计深水抛填船测控系统实现块石抛填的厚度和位置实时显示,并介绍了本系统的设计原理、系统设计和操作工艺,经测试证明,该技术具有先进性,自动化程度高,对工况适应性强,可达到高效作业,解决了抛填施工的技术难题,可为类似工程借鉴应用。