Experimental Study for the Determination of the Material Diameter of the Riprap Bed Protection

Bed protection in apron downstream was installed to use riprap or gabion mattress. In the case of bed protection using riprap, the decision on the riprap diameter is very important because riprap diameter means the capacity to withstand the flow. Initial formulas for the decision on the riprap diameter applied velocity and weight as main factors. Since the main factors gradually expanded to depth, bed slope, and turbulence intensity, decision formulas for the riprap diameter were detailed. Because turbulence intensity was considered to be a main factor of the formula, the decision formulas for the riprap diameter could be expanded to apply to bed protection around hydraulic structures. Escarameia and May conducted a study on the riprap diameter of a strong turbulence area around the downstream of hydraulic structures. For the formula of Escarameia and May, the basis of the formula was the Izbash type, and the main factor was turbulence intensity. This study was an experimental study for deciding the riprap diameter installed around apron downstream and was based on the study results of Escarameia and May. The experiment measured the velocity upon change of discharge and riprap diameter to the installed weir model and analyzed the correlation of threshold velocity by diameter. The experimental formula in this study expanded the turbulence intensity limits of the Escarameia and May formula and increased application to turbulence intensity in weir downstream.

Experimental Study on Riprap Air-Cooled Roadbed of Qinghai-Tibet Railway

The riprap air-cooled roadbed and common roadbed experimental project were designed and carried on in Qingshuihe test filed, an area of warm permafrost category with the fine frozen soil along Qinghai-Tibet Railway, to decide the temperature field of the roadbed after railway construction. Based on ground temperature variation of natural hole, left and right shoulder’s hole, the maximum thawing depth, and the deformation in these two kinds of roadbed were analysed comparatively. It showed that the riprap air-cooled roadbed had better effect of lowering ground temperature, lifting the maximum frozen-thawing depth obviously and decreasing deformation than that of the common roadbed. Therefore, the riprap air-cooled roadbed was a positive frozen soil protection measure for it effectively decreased ground temperature and protected permafrost.

水下抛石电阻率特性试验研究

研究旨在利用电阻率技术解决水下抛石坝(隐蔽性工程)隐患探测和质量评价等关键问题。采用四电极法分析了水下抛石在不同供电电压和空隙率条件下的电阻率特性,并建立了电阻率与水下抛石空隙率的经验公式。结果表明:水下抛石电阻率随供电电压(10~60 V)升高呈先衰减后逐渐趋于稳定的变化特征,且供电电压高于30 V时电阻率衰减程度显著降低;水下抛石电阻率随空隙率的增加逐渐减小并趋于稳定(两者间的关系可用递减型幂函数表征),且不同供电电压下电阻率随空隙率的变化规律与此类似;分别选用幂函数、指数函数及对数函数拟合电阻率与空隙率关系,发现幂函数拟合误差最小,考虑供电电压影响最终建立了水下抛石电阻率与空隙率的经验公式;进一步通过水下抛石坝模型试验验证了经验公式的可靠性。该经验公式可有效描述水下抛石分布的密实程度,从而快速识别水下抛石坝内部隐患。

气动潜孔锤在港口超厚抛石层中引孔沉桩的应用

气动潜孔锤钻孔具有施工速度快、功效高、质量可靠、性价比高,以及设备占地面积小、绿色环保无泥浆等特点,尤其适用于在超厚岩层的区域钻孔,但在港口工程领域应用较少。某石化码头工程引堤管架基础工程采用传统的冲孔灌注桩方案,施工效率非常低,无法如期保质完成。创新性地引入长螺旋气动潜孔锤辅助PHC桩沉桩的施工工艺,将原来的29个月施工时间缩短为2.5个月,极大提高了沉桩效率,满足工程总体进度要求;同时降低材料费、施工费,有效解决了工程难题,保证工程顺利按期完工。

基于Stacking集成算法的抛石护岸水毁破坏预测研究

抛石护岸在顶冲等极端情况下易发生水毁破坏,给人民的生命财产带来威胁。通过水槽试验获取496组样本数据,利用互信息(MI)筛选出6个关键特征属性,并采用支持向量机(SVR)、广义回归神经网络(GRNN)和随机森林(RF)等机器学习算法构建多个预测模型。然后,将这些模型作为基学习器,结合BP神经网络(BPNN)作为元学习器,采用Stacking集成学习方法构建抛石护岸破坏程度预测模型。最后,通过决定系数(R^(2))、均方根误差(R_(RMSE))及平均绝对误差(M_(MAE))等评价指标对模型性能进行评估。结果表明,Stacking模型在抛石护岸破坏高度、长度、范围上的平均R^(2)为0.98、RRMSE为0.02、M_(MAE)为0.03,相较于单一模型(SVR、GRNN、RF),Stacking模型的R_(RMSE)、M_(MAE)皆为最小,R2最高。在抛石护岸水毁破坏程度的预测中,融合的Stacking模型展现出更高的准确性与稳定性。

微差爆破挤淤处理抛石堤坡肩残留淤泥施工工艺研究

某机场陆域形成工程采用爆破挤淤形成抛石防波堤,在淤泥挤出侧形成了100 m~150 m的次生淤泥滩涂带,宽度较大,传统爆破挤淤工艺无法应用,如不处理又不能满足设计要求。针对上述情况,在东防波堤试验段通过陆上冲击钻成孔,将药包布置在坡肩残留淤泥中,同时在垂直海堤轴线海侧以外5m~7m处布置药包,采用两种延迟工艺的微差爆破挤淤施工。结果表明,采用以上药包布置方案,单孔药量为72 kg时,微差爆破可以有效处理抛石挤淤堤坡肩深层位置残留淤泥,钻孔结果表明无淤泥残留。该工艺可解决类似工程的淤泥残留,有现实指导作用。

潜孔锤引孔在水上厚抛石层PHC沉桩中的应用

针对斜坡式抛石结构引堤上PHC管桩在沉桩过程中难以穿透厚抛石层的问题,以某综合管架工程为例,进行施工工艺实践研究。在对常规引孔工艺进行对比的基础上,提出潜孔锤先引孔再施打预应力混凝土管桩的解决方案,并简要介绍了潜孔锤引孔设备及技术参数、施工工艺流程、引孔过程中存在的问题及相应解决措施。应用结果表明,采用潜孔锤引孔后的预应力混凝土管桩能高效贯穿抛石结构层,沉桩后桩身结构完整性好,单桩竖向承载力满足设计要求,该工艺切实可行。研究成果可为类似地基沉桩施工提供参考。

三维激光扫描技术在宽肩台抛石堤稳定性试验中的应用

三维激光扫描技术主要应用于地形测绘、建筑物建模以及文物修复等,为了拓展这项技术在物理模型试验上的应用,利用Trimble CX型三维激光扫描仪对宽肩台抛石堤物理模型整体形态进行测量,并联合使用Trimble realworks 9和GMT 5.4两款软件对扫描数据进行处理并成图。与相机照片相比,三维激光扫描技术具有操作更便捷、精度更高、可视化效果更突出等特点,在物理模型上能够取代部分传统测量仪器的功能。试验前后扫描结果显示,宽肩台抛石堤在波浪作用下会发生明显变形,但最终会形成动态稳定的S形剖面形态。

波浪作用下海上风电桩基冲刷复合防护方法试验

为探究海上风电基础有效的冲刷防护方法,针对某实际工程在波浪作用下的冲刷防护,分别提出抛石与柔性幕布、仿生水草与抛石、水平隔板与套筒等3种复合防护方法,并在波浪水槽中开展冲刷物理模型试验,分析不同防护手段作用下桩基周围的冲刷形态和最大冲刷深度。结果表明:柔性幕布可减小抛石单独作用时下潜流和马蹄涡对床身的剪切作用并减少床身砂石的流失;仿生水草可起到类似的作用,同时可减小正向流速和防止二次冲刷的作用;套筒可弥补水平隔板单独作用时水平隔板边缘易受冲刷的缺点。3种防护方法在波浪作用条件下的冲刷防护效果均较好,且水平隔板与套筒的复合防护方法效果最佳。

硬质岩基条件下沉箱码头的抛石棱体优化设计

对于硬质基岩条件下的重力式沉箱码头,通常在沉箱后方设置抛石棱体,用以减小沉箱宽度,从而缩减基槽开挖范围内的炸礁量。依托某海外工程,对棱体高度和工程造价的关系进行分析,探究抛石棱体的优化设计规律。结果表明,当抛石棱体高度约为沉箱高度的60%~80%时,工程造价最低;在硬质岩面低于沉箱高度的1/2时,抛石棱体的最优高度为沉箱高度的60%左右;在硬质岩面高出沉箱高度的1/2时,抛石棱体的最优高度为沉箱高度的80%左右。揭示的规律可供类似项目参考,实际工程中应综合考虑工程地质条件、地材价格、施工能力等多方面因素,分析确定经济合理的棱体高度。

多道瞬态瑞雷面波法在城市工程地下障碍物探测中的应用

在城市工程施工中常常由于遇到地下障碍物而产生不良后果,因此在工程设计与施工前会对施工场地地下障碍物进行探测。与常规的地震反射波法或折射波法相比,多道瞬态瑞雷面波法因瑞雷波在垂向激震产生的波组中能量最强而易于识别、对场地的要求不高、有一定的穿透能力且浅层分辨率高等优势,在解决浅层工程地质问题方面具有重要的作用。本文结合工程实例,阐述了多道瞬态瑞雷面波法的探测原理以及在城市工程地下障碍物探测中的应用。结果表明瑞雷面波法可以对工程场地地下存在的含混凝土块、抛石等不良地质体的杂填土层的分布和埋深进行了准确探测,在城市工程地下障碍物探测中有良好的效果及前景。

海域花岗岩发育区地震反射精细地质构造调查

广东近海海域位于太平洋板块与大陆板块交界处,地质活动活跃,地质结构复杂。在花岗岩分布区,基岩不均匀风化形成风化基岩凹槽、隆起和孤石等,基岩面起伏较大。单一钻探方法难以反映隧道沿线地质结构的连续变化。本文采用高频小炮距水域地震反射方法,查明隧道沿线详细地质条件,总结各种地质体的地震反射特征,研究断裂走向及活动性。在小炮间距地震剖面中,基岩面表现为反射同相轴起伏变化,基岩隆起对应同相轴上隆,基岩凹槽对应同相轴下凹;断裂表现为同相轴缺失、突变、错断;抛石发育区与孤石(群)形成绕射波。本文利用多条地震反射剖面构建三维地质模型,全面展示隧道沿线复杂地质结构,划定强风化花岗岩区。对比研究发现地震反射解释结论与钻探揭示情况吻合较好,为隧道工程设计和施工提供了可靠的地质资料。

秀英港7号、8号泊位重力式方块码头修复加固方案研究及应用

结合工程实例,秀英港7号、8号泊位码头存在失稳倾覆风险,为保证码头的正常使用和生产,提出码头修复加固方案。针对码头基床掏空区域,设置水下钢筋笼并抛石,侧面采用石坝封堵,形成局部封闭区域,浇筑水下不分散混凝土并进行二次压浆的方案进行修复;针对方块倾覆区域,设置预制L形挡板,侧面采用橡胶气囊封堵,形成局部封闭区域,浇筑水下不分散混凝土并进行二次压浆的方案进行修复。项目实施取得了良好的施工效果,可为类似工程提供借鉴。

海底电缆精准抛石保护施工关键技术研究

针对国内尚无成熟的抛石保护设计标准和施工工艺指导细则的现状,文章结合“海南电网二回联网工程”子课题“海底电缆抛石保护工程”已有研究及应用成果,通过对关键设备、施工关键技术、检测关键技术进行研究,总结形成精准抛石保护施工关键工艺技术,并给出相应的结论及建议,为海底电缆抛石保护施工及国内同类工程提供指导意见和技术参考。

抛石护岸治理技术在长江马鞍山河段当涂段的应用

为探索抛石护岸在崩岸治理中的应用,本文在总结水下抛石赛克格宾技术的基础上,以长江马鞍山河段当涂段崩岸治理工程为例,开展抛石护岸研究。研究表明,通过科学的设计、施工与管理,可以在涵养岸坡土壤的同时,有效防治河岸侵蚀并保护河岸生态环境。文中还对护岸技术的发展前景进行了展望,可供类似河段护岸治理参考。

无人船多波束测深技术在抛石护岸工程评价中的应用

与传统的测深仪相比,多波束测深技术采用条带式测量,可对水底进行全覆盖扫测,获取高密度点云数据,实现水底地形的精确三维表达。而无人船测量系统具有自主航行,灵活方便,可手动遥控相互切换等优点,搭载多波束测深系统在抛石护岸、河道整治和应急排险等方面得到广泛应用。该文通过使用集成化华微6号无人船搭载Norbit多波束测深系统对北江大堤西南段抛石前后测量的水底地形进行对比分析,结果能够直观准确地反映抛石前后的水底地形特征变化,并有效评价抛石护岸工程的施工质量。对今后类似的工程项目具有一定的借鉴意义。

抛石堤地质PHC管桩沉桩施工工艺研究

论文根据滨州港管廊支架工程不均匀抛石堤地质、潮水淘涮桩孔等工况条件,探索适合本工程可行、高效的引孔施工工艺和管桩沉桩质量控制措施。引孔过程中,通过潜孔锤和振动锤两种设备的施工效果对比,总结各自不同特点和适用情况,针对出现塌孔和孔位偏移或倾斜情况,如何通过有效的技术措施和管理方法保证成孔质量;同时在沉桩过程中,针对出现的塌孔和桩顶平面位置偏移问题进行有效分析,并采取有针对性的措施对其进行解决,最终形成比较完整的施工工艺,指导实际施工。

基于电阻率层析扫描的水下抛石体内部空洞探测

为提高水下抛石体的识别精度,构建了预留有内部空洞的抛石体物理模型与电阻率层析扫描模型研究电阻率层析扫描技术在水下抛石体内部空洞探测中的成像效果,并与传统克里金插值法效果进行了对比。结果表明:电阻率层析扫描可以有效识别水下抛石体中的空洞,并且在刺激源数量为6时电阻率层析扫描模型模拟精度达到较高值;电阻率层析扫描技术在通道纵剖面上的识别能力要远高于传统克里金插值法;将数值模拟结果中电导率大于300μS/cm的区域视为空洞区,整体反演结果略大于真实值,在x、y、z 3个方向上的偏差分别为2.73、1.75、6.95 cm;基于反演结果对电阻率层析扫描模型进行正演,正演结果与实测数据的拟合度超过0.95,证明了电阻率层析扫描模型反演的准确性。

抛石沉降附加历时及其对漂距的影响分析

沉降附加历时是指抛石按实际变速沉降与以稳定沉速匀速沉降之间存在的历时差,目前还没有深入研究。基于抛石沉速和行程的理论方程式,引入沉降形阻系数、单径稳降历时和粒径水深比等参数,简化了抛石沉速和行程的理论公式结构,给出了沉降总历时和附加历时的精确解及等同的近似解,建立了沉降附加历时无量纲关系式和平均沉速理论计算式。实例分析表明,沉降附加历时比随着粒径水深比呈线性增加。基于流速垂线均匀分布的漂移速度和漂距方程,建立了相对漂距与佛汝德数和粒径水深比的无量纲表达式。分析结果表明,当粒径水深比为0.01~0.05时,忽略附加历时可使漂距偏差达到5%~50%,当粒径水深比为0.1时,偏差甚至超过100%。

温州瓯江北口大桥深厚淤泥层水域沉井抗台防护施工方案研究

温州瓯江北口大桥中塔沉井为国内首座在台风区域影响下穿越深厚软土的超大型水域沉井,需采用合理的抗台防护施工技术,以保障该项目的建设质量。文章从结构受力、工期、施工安全风险、经济性等方面综合比选,确定采用抛石措施作为沉井的抗台防护方案。同时通过试验数据及理论分析,确定了沉井在着床及下沉两阶段抛石厚度的最优方案。该项目成功抵御3次台风的事实证明:抛石抗台防护措施不仅实现了沉井平稳渡台的目标,同时抛石的“抱箍”效应对沉井起到了导向、定位作用,达到了在台风期间控制沉井姿态,确保工程质量安全的目的。