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。     

斜坡堤次护面块体的稳定性研究Ⅰ

我国JTJ 298—1998《防波堤设计与施工规范》规定,外坡在设计低水位以下1~1.5倍设计波高之间的护面块体质量,取计算水位上下1倍波高间护面块体计算质量的1/5。水深30 m的某防波堤工程模型试验结果表明,按这一规定确定的质量稳定性不足。为检验这一规定,进行了两个断面的模型试验,分别位于静水面下1倍和1.5倍设计波高处的护面块体质量按上述规定确定。利用护面块体安全度的概念,分析得到护面块体的安全度分别为2.43和2.46以上,都大于2.2。试验说明,在Hld≥0.3时上述规定是合理的,但在Hld=0.16时失效。     

斜坡堤次护面块体的稳定性研究Ⅱ

通过两个断面的模型试验,进一步研究次护面块体的稳定性。试验断面1次护面块体位于静水面下1.5倍波高H13%的坡面,断面2次护面块体位于静水面下1.5倍波高H13%的肩台上。试验波浪范围分别为Hd=0.11~0.14和Hd=0.09~0.11。试验发现,肩台上护面块体的稳定性较坡面上护面块体的稳定性差。从试验结果得出以下结论:1)位于静水面下1.5倍波高处及以下坡面的护面块体,其稳定重力为主护面块体稳定重力的13;2)位于静水面下1.5倍波高肩台处的护面块体,其稳定重力为主护面块体稳定重力的0.9倍。     

深水斜坡式防波堤结构形式及护面块体稳定性试验研究

近年来在一些深水大型港口的防波堤设计中发现,对于外坡设计低水位以下1.0~1.5倍设计波高之间的护面块体,按照现行行业规范确定其稳定重量时,在波浪物理模型试验中往往不能满足稳定性要求,而需提高块体自重,但增加多少合适只能通过物模试验来确定,并没有一个明确的标准作为设计依据。针对这一问题,文中通过较为系统的物理模型试验,得出了所研究的扭王字块体、扭工字块体在临界稳定状态下的块体稳定系数kD,并推荐了可供设计参考采用的计算值。     

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。     

将岩桥思想引入块体理论优化边坡稳定性评价

块体理论是建立在其基本假设,即结构面完全贯通的基础上的。而实际岩体中结构面并非呈完全贯通的空间展布,这样必然使评价结果偏于保守,造成支护措施等的加大,造成不必要的浪费。作者将岩桥思想引入块体理论当中,通过蒙特卡洛网络模拟法确定连通率,并推导了关键块体稳定性计算公式。实践证明该方法能够更加客观的评价边坡稳定性,指导支护方案的优化,降低支护费用。     

从护面块体稳定性论深水防波堤

通过对次护面块体稳定性的研究,探讨深水防波堤的含义,提出可将H/d作为区分深水防波堤和一般浅水防波堤的参数,初步确定H/d0.3且水深≥20 m时为深水防波堤,H/d≥0.3时为一般浅水防波堤。讨论新修订规范相关规定的合理性,并提出分别针对一般浅水防波堤和深水防波堤的修改建议。给出2个工程实例,其护面块体质量与本文研究成果基本一致。     

透空块体安放方式对堤身稳定性影响试验研究

随着人们环保意识的增强,自然石料来源越来越紧缺的前提下,透空块体将作为水运、水利及围垦工程的主要替代材料。然而透空块体的安放方式是影响堤身结构稳定性的重要因素之一。本文针对某一围垦工程的促淤堤,采用物理模型试验,研究了透空式四面体和透空式六面体其安放方式对堤身结构的稳定性影响,并在堤身稳定条件下测试了两种透空块体的空隙率。结果表明,对于透空式四面体由于块体之间的勾连性差,必须采用上下套叠安放才能保持堤身稳定,施工难度极大;而透空式六面体只需保持一定的间距,避免大面积块体水平叠放,即可满足稳定要求,且空隙率较传统抛石高,节省用料。     

基于物理模型试验的斜坡式防波堤护面块体稳定性研究

模型按照重力相似准则设计,结构断面尺寸满足几何相似。根据试验场地、现有块体质量和试验要求,对试验断面采用合理的长度比尺。采用电机伺服驱动推板吸收式造波机,并选用合适的波谱按照《波浪模拟规程》要求进行滤波,对试验断面进行稳定性和越浪量试验。根据试验结果,对原斜坡堤断面进行优化,最终确定了斜坡堤断面,保证斜坡堤的稳定性和安全性。     

胜利油田海堤工程护面块体选型

结合海堤工程的不同断面形式,以水工物理模型试验作为主要研究手段,验证海堤在不同工况条件下在临界破碎波高作用下的护面块体稳定性。通过比较分析两种护面块体形式的稳定性试验的相关数据,最终确定适用于胜利油田海堤工程的合理经济的护面块体形式。     

中英规范斜坡式防波堤护面块体设计对比研究

以斜坡式防波堤护面块体设计为例,将英国规范BS 6349.7—1991《防波堤设计和施工指南》与中国规范JTS 154-1—2011《防波堤设计与施工规范》内容进行对比,分析两者在计算及构造要求中存在的异同,并通过典型工程实例加以说明,得到一些有益结论供涉外工程参考。     

斜坡式防波堤护面块体(ANTIFER)设计实例

依托在建的阿尔及利亚Bethioua矿石码头项目,介绍了地中海地区常用的斜坡式防波堤护面块体Antifer块的设计方法。针对项目在三维物理模型试验过程中直立堤与斜坡堤连接处Antifer护面块体局部失稳问题,通过观察模型试验现象并分析类似防波堤损坏特点,得出波浪在连接处波能集中波高变大、部分波浪破碎产生强烈的冲击作用、连接处块体摩擦作用降低是导致连接处护面块体失稳的主要原因。提出了合理布置防波堤方向、加大护面块体质量、降低坡度和布置潜堤等保证连接处护面块体稳定性的方法,为类似工程设计提供参考。     

强浪条件下高桩码头桩间大棱体抛石及块体安装施工技术

针对在建的以色列阿什杜德港项目28号码头桩间抛石及块体安装施工工期紧张且窗口期有限、工程量大且作业面有限,以及抛填安装棱体大且验收标准高的难点,采用将组合钢板架设在夹桩结构上作为施工平台并由履带吊搭配特定抛填安装工具的施工方案。介绍现场实施进度情况及越冬防护结构的设计,为类似海况条件下的高桩码头桩间抛石及块体安装施工提供借鉴。     

波浪作用下斜坡上护面块体应力分布的数值模拟

文章基于SPH方法和FEM/DEM方法建立了SPH-FEM/DEM的二维流固耦合数值模型,模拟了在波浪荷载作用下斜坡上的护面块体内部的应力分布。结构物的水动力条件采用SPH方法模拟,结构物边界采用虚粒子模拟,护面块体结构的受力、运动和变形采用FEM/DEM方法模拟。不同块体间的接触力采用基于势函数的罚函数法来计算,采用中心差分的显式方法来求解有限元单元的变形。应用ANSYS软件和数值模型对静水压力作用下的混凝土方块的内部应力分布进行了比较模拟分析,验证了所建立的耦合数学模型。通过数值计算给出了波浪作用下位于斜坡上的护面块体的动水压力和块体内部的应力分布,讨论了块体内不同角点位置处的应力变化特性。     

波浪作用下灌砌块石海堤的护面稳定性

通过物理模型试验,对一种新型的海堤护面结构形式——灌砌块石护面的稳定性进行研究,总结了波浪作用下灌砌块石护面失稳破坏的发展过程。研究结果表明:灌砌块石稳定性随破波参数的增大而减小、随开孔率的增大而增大,同时镇压层的设置有利于提高灌砌块石的稳定性。结合前人关于砌石护面稳定性的研究成果,给出了不同开孔率下灌砌块石护面稳定厚度计算公式。     

深中通道西人工岛岛形对护面块体稳定性和堤顶越浪的影响

针对深中通道西人工岛特殊岛形,利用物理模型试验手段,验证最不利波浪作用下块体稳定性和堤顶越浪量。结果表明:入射波在内凹的岛壁弧顶迅速形成能量聚集,在岛端部外凸出转角处产生波能释放和漩涡流等复杂不利的波态;凹凸多变岛形也导致护面的扭王字块块体咬合性能减弱,多因素影响致使质量5 t设计护面块体失稳,经多次优化后,岛壁堤身段增加至8 t、端部转角特殊段须增加至14 t方能稳定;岛壁越浪规律为沿波浪入射处至端部转角段逐渐增加。将试验结果与规范公式计算结果、二维水槽断面试验结果进行对比,得到结论:受岛形影响下的稳定质量和越浪均偏大,尤其端部转角凸出的特殊区域,因此设计应给予关注,尽量遵循规范的相关规定,即"轴线向外侧拐,保证夹角大于150°以上"的要求。通过试验也再次验证了三维整体试验在稳定性、越浪量和优化设计方面的必要性。