波浪作用下某防沙堤的动力固结有限元分析

基于饱和土动力固结理论,采用SWANDYNE II有限元分析程序预测一个梯形沉箱防沙堤在某设计波浪作用下的响应。采用Pastor-Zienkiwicz Mark III广义塑性模型模拟了海床土的循环应力-应变行为。通过动三轴试验,确定了主要的模型参数,分析中只考虑了波浪对结构的作用,忽略行波对海床表面的作用。动力固结有限元分析的结果定性上与常规的拟静力极限平衡分析方法一致,有限元分析定量给出了体系的位移、应力、孔隙水压力分布和结构位移随波浪持续时间的累积过程,其研究结果初步展现了动力固结有限元方法在近海和海岸岩土工程领域的广阔应用前景。

沙尘在防沙堤附近沉积特性的数值模拟

为研究沙尘在防沙堤附近的沉积特点,基于FLUENT软件,采用标准K-ε湍流模型和DPM模型对沙尘在防沙堤附近的运动轨迹进行数值模拟。结果表明,沙尘的运动轨迹受自身粒径、风速及防沙堤迎风面坡度的综合影响,沙粒粒径越小,风速越大,防沙堤迎风面坡度越缓,沙粒越过防沙堤的能力越强;除风速较低时部分小粒径颗粒沉积在防沙堤后端外,其余情况下沙尘沉积主要发生在防沙堤前端。

黄骅港防波堤、防沙堤结构设计研究

黄骅港是神华集团煤炭最佳出口港,防波堤、防沙堤是解决黄骅港航道淤积问题的重要措施。近30km长的堤身结构的变化对投资、减淤效果的发挥、施工进度影响都非常大。介绍防波堤、防沙堤各种设计方案和实验研究过程,以及对施工的影响。

双堤环抱式港口不同防沙堤长度减淤效果研究

参照黄骅港防沙堤布置形式,通过双堤环抱式港口不同防沙堤长度下内、外航道的年淤积计算结果,对双堤环抱式港口不同防沙堤长度减淤效果进行研究,得出不同防沙堤长度减淤效果。可为其他相似港口建设提供了参考。

泥质海港防沙堤合理长度的确定

本文提出了计算泥质港口淤积的各种公式,以及防沙提建设的投资计算公式,并通过两个实例介绍了从经济效益来确定防沙堤最优合理长度的方法。

防沙堤风场特征数值模拟

基于FLUENT软件,采用标准湍流模型对防沙堤风场特征进行了数值模拟,研究了防沙堤迎风面和背风面设计方式对风场的影响。结果表明,防沙堤风场主要受迎风面坡度控制,坡度越陡对风速的衰减效果越好;对于固定形式的防沙堤,风场结构特征与风速无关,对不同风速的衰减比率是一定的。

潍坊寿光港区航道工程防沙堤平面布置形式研究

采用波浪潮流泥沙数学模型试验手段，对潍坊寿光港区防沙堤建设中的平面布置形式进行研究。根据研究成果，建议选择北槽航道作为5000t级通海航道，航道走向63．5°-243．5°。防沙堤工程建议采用双导堤形式，其中北导堤应接岸。建议堤头可先达-4．0m水深处，观测其堤头附近冲淤变化后，再决定是否继续向海延伸。

汕头防沙堤施工控制波高与本海域风的关系

本文通过对汕头地区风浪资料的分析,用不同方法得到了防沙堤施工期控制波高与本海域风的关系。其结论对安全施工起到了指导作用,同时也为类似缺少长期风浪同步观测资料的工程提供了一种可行的分析方法。

波流共同作用下的导流防沙堤优化布置试验研究

导流防沙堤的平面布置会直接影响沿海港口的港池、航道或者核(火)电厂取水明渠泥沙淤积的强度和范围。针对沙质海岸波流共同作用下的导流防沙堤平面优化布置问题,建议导流防沙堤的走向与强浪向反方向的夹角应该小于90°,以45°～60°为宜。辽宁红沿河核电厂取水口局部泥沙物理模型试验结果支持这一建议。

酒泉至额济纳铁路防沙堤风洞试验数值模拟及积沙试验研究

防沙堤是造价低、使用广泛的工程防沙措施。对三角形和梯形截面防沙堤进行系统对比研究,总结出两种防沙堤的优缺点。通过风洞试验对不同断面形状的防沙堤的流场结构、流场压力分布、积沙情况进行对比研究,然后利用FLUENT数值模拟方法对风洞试验进行验证对比。研究结果和结论:(1)梯形横断面防沙堤迎风侧形成的低速区域宽度大于三角形,梯形迎风侧对沙粒的沉积、滞留作用优于三角形;(2)三角形横断面防沙堤背风侧产生的有效防护宽度大于梯形,防护效果优于梯形;(3)风沙流遇防沙堤阻挡在迎风侧坡脚受阻堆积,积沙达到堤体2/3高度时不再继续堆积增高,一部分向两侧随风流导向两端处,另一部分沿坡越过堤体顶部在落沙坡堆积。准备建设的风沙铁路酒额线及其他交通、民用建筑可以利用以上成果选择防沙堤的形状以达到最好防沙效益。

基于面源法防沙堤流场结构优化设计仿真

由于防沙堤的结构特性进而使得防沙堤迎风坡流场特征的的不同,导致防沙堤的防沙效果不同,为了优化设计防沙堤的结构特征即取得最好的防沙效果,首先应对不同结构类型的防沙堤迎风坡流场分布特征进行分析。采用机理建模方法,以经典流体力学势流叠加理论和面源法相结合建立防沙堤绕流数学模型,分析了不同结构类型防沙堤特殊参考点处水平风加速比、速垂直相对风速和风压值的变化特征。结果表明:梯形截面形成的低风速区面积最大并且迎风坡的水平风速值最小,余弦形截面迎风坡垂直风速值较大,三角形截面迎风坡风压分布较大;横截面为余弦形随着防沙堤高宽比的增加低风速区域面积减小,水平风速值增加,垂直风速减小,风压值减小。数值仿真结果为防沙堤结构特征的优化设计设计提供了一定的参考和依据。

黄骅港防波堤、防沙堤结构设计研究

黄骅港是神华集团煤炭最佳出口港,防波堤、防沙堤是解决黄骅港航道淤积问题的重要措施。近30km长的堤身结构的变化对投资、减淤效果的发挥、施工进度影响都非常大。介绍防波堤、防沙堤各种设计方案和实验研究过程,以及对施工的影响。

潍坊港西港区5000吨级航道防沙堤布置方案

潍坊港西港区航道位于的小清河河口,泥沙淤积严重,制约潍坊港西港区的发展,需要修建5 000吨级航道。提出3个防沙堤平面布置方案,通过波浪、潮流、泥沙数模试验分析各方案的回淤量;然后从经济角度估算各方案的工程建设费用,计算各方案年度寿命周期成本,综合比选,确定最优方案为短堤方案。

航道工程防沙堤平面布置形式优选

为保证人工防沙堤修建后,在减小堤头处挑流及航道内横流的基础上发挥出较好的防沙冲淤效果,以某航道工程为例,构建航道水域潮流泥沙模型并进行模型验证,进而对航道选线、防沙堤整治、防沙堤长度等展开比较分析;最终确定出以南.槽航道为主通航航道,双防沙堤形式下南堤采取接岸设计,南、北防沙堤堤头均建至-40m水深处,同时加强堤头处冲淤变化监测的方案。方案实施后取得了较好的航道淤积处治效果,也为类似航道清淤提供了借鉴思路。

废弃轮胎在防沙堤工程中应用的水槽试验研究

为了节省砂石料在防沙堤中的应用,解决废弃轮胎保有量过大、影响环境及造成污染的问题,拟以废弃轮胎为材料构筑防沙堤。采用水槽试验,分析在不同流速情况下,废弃轮胎周围各测点的水流流态,根据水流流态分析废弃轮胎的泥沙淤积情况;试验结果表明,轮胎后方的流速变化区域约是轮胎前方的两倍,但轮胎前方的流态较稳定;轮胎内部存在不受水槽流速变化影响的区域且流速非常小,有利于轮胎内侧与外部的泥沙交换;轮胎两侧的流态相同及流速比水槽流速大,且随着流速增加其幅度逐渐减小;轮胎前方的淤积量受时间及流速的影响,随着流速的增加而增加,但到达一定的流速之后,随着流速的增加而减小且泥沙颗粒逐渐粗化。

不同类型防沙堤流场的风洞实验模拟研究

防沙堤在风沙防护体系中发挥着重要的作用。对不同形状、不同倾角和不同高度防沙堤的流场结构进行风洞模拟实验,对不同类型防沙堤的防护效益进行评价。研究结果表明:①防沙堤强烈地影响了周围的气流流动特性,根据不同流场特征将其划分为5个典型区域:迎风坡脚低速区、遇阻抬升区、集流加速区、减速沉降区和消散恢复区,其中迎风坡脚低速区和背风侧减速沉降区能有效降低风速、阻滞风沙流。②梯形较三角形防沙堤形成的迎风坡脚低速区范围更大,而三角形较梯形防沙堤形成的有效防护距离更大。③三角形防沙堤的防护范围随风速的增大而减小。三角形防沙堤形成的有效防护距离随迎风坡倾角的增加而增大;迎风坡脚低速区范围随倾角增大而减小。④倾角40°的三角形防沙堤模型在各组风速下均形成最大的有效防护距离。⑤防沙堤背风侧的有效防护距离与沙堤高度呈正相关。

东营港东营港区防波挡沙堤结构型式研究

随着我国粉砂质海岸上的航道建设越来越向外海延伸,为减少泥沙淤积,保障航道通航安全,航道两侧配套防波挡沙堤的重要性也愈加凸显。在东营港东营港区进港航道工程配套防波挡沙堤的设计过程中,为适应区域水文、地质等自然条件,满足构筑物功能性的同时增加其耐久性和提高其经济性,针对防波挡沙堤潜堤段进行了结构方案比选,比较了斜坡式抛石潜堤、方块式直立堤、桩式直立堤、箱筒直立堤和半圆型沉箱堤等五种结构型式的潜堤,分析阐述了上述各种结构型式潜堤的结构特点及适用条件。通过技术经济比选,选定了针对本工程的最优防波挡沙堤结构型式,相关研究成果可为类似条件下的工程设计提供参考和借鉴。

防波拦沙堤在人工沙滩设计中的应用研究

海滨城市核心区的沙质海滩是吸引人们旅游度假的一道靓丽风景线,无论是自然沙质海滩还是人工沙质海滩,演变稳定后均形成岬湾弧形岸线形态。兴建防波拦沙堤可以对沙滩起到良好的护沙固沙作用,其不仅可以作为沙滩的硬质边界线存在,将岸线塑造成适合养滩的岬湾地形;且能遮蔽外海风浪,在人工沙滩近岸区域形成波高流速均稳定的水域。基于海口湾畅通三期工程中的人工沙滩建设项目,综合分析了防波堤的堤线布置,设计出合适的断面形式,通过建立沙滩海域波浪泥沙XBeach数值模型,分析了防波拦沙堤建设后对近岸水域的掩护效果,经研究发现东西两侧防波堤拦沙堤的设置能进一步减小堤前波高与流速,形成适合铺填人工沙滩的稳定水域;结合二维水沙运动特征及一维岸线模型预测防波拦沙堤设计对人工沙滩的演变影响,揭示出在本设计方案下防波拦沙堤对海滩的掩护效果较好,海滩在常浪作用下将处于动态平衡的特征。

潍坊港中港区3.5万t级航道和防波挡沙堤的延伸方案

潍坊港地处莱州湾底部的粉砂质海岸,岸滩宽浅、泥沙运动活跃,在极端恶劣天气条件下,岸滩泥沙会大量悬浮,容易在航道内形成骤淤。中港区3.5万t级航道不仅需在现有1.0万t级航道基础上加宽、浚深和延长,其向外海延伸的航段已超出现有防波挡沙堤的掩护范围,防波挡沙堤需相应延伸以缓解大风天的航道泥沙骤淤,同时要辅以疏浚维护才能保持航道足够的通航水深。