复杂型宽肩台堆石防波堤破坏机制试验研究

采用断面物理模型试验对不同护面重量、不同级配的宽肩台堆石防波堤进行试验,研究影响该类型防波堤断面稳定性的主要因素,对于断面破坏结果采用3种不同方法进行描述,对不同方法的合理性加以阐述。试验结果表明,护面块石的形状、重量和级配是影响护面稳定性的决定性因素,采用等效冲刷宽度和平均冲刷宽度更能准确描述护面破坏程度。

一种宽肩台护岸的应用研究

宽肩台防波堤、护岸理论提出已久,但国内应用的案例很少,可参考的理论研究也不多。文中参考国外关于宽肩台设计标准、规范、指南,结合国内的规范,通过对肩台宽度、肩台顶高程、外坡护面块石大小、坡度以及堤顶越浪量等参数的确定,设计、施工了宽肩台护岸,为其他类似工程设计提供参考。

宽肩台防波堤稳定性数值模拟方法研究

宽肩台堆石堤是海岸工程中的一种海堤形式,其以结构简单、施工快捷、布局灵活和造价经济的特点在工程中得到了广泛应用。宽肩台防波堤以堆积块石为主体,在海区波浪作用下达到稳定的堆积结构。进行宽肩台式防波堤稳定性的研究是设计宽肩台防波堤的重要基础。介绍了波浪水槽的光滑粒子动力学(SPH)理论和建立方法,验证了造波结果。提出了一种块石单元法(GEM)模式,以块石单元为独立刚体来模拟宽肩台防波堤上的块石在波浪作用下的受力状态和运动过程。建立了一种垂向二维光滑粒子动力学方法SPH与GEM耦合的波浪和块石模型,采用SPH与GEM相结合,对防波堤堆石孔隙外部的波浪运动和内部的孔隙环流进行模拟计算,并根据Forchheimer公式确定孔隙内部的压力。用SPH方法模拟堆石堤外部流场的波浪破碎压力,用孔隙环流模拟堆石堤内部的孔隙压力。使用耦合模式模拟了宽肩台防波堤孔隙流场,验证了孔隙压力分布。模拟了波浪作用于块石和块石对波浪动力响应过程,给出了静态平衡到动态平衡的流固场变化,模拟结果与物理模型试验结果基本一致。耦合模型的建立为宽肩台堆石堤的稳定性研究提供了理论依据,同时也为同类型工程研究提供了新思路。

宽肩台防波堤稳定性三维物理模型试验研究

通过开展三维物理模型试验,对宽肩台防波堤堤身稳定性进行了研究。研究了强浪向和其他不同方向波浪作用下,不同水位往复循环后防波堤堤身动态平衡形态的形成规律。试验考虑了浪向的不同对防波堤护面块石、肩台块石和护底块石物质输移的影响,验证了相关规范中关于斜坡堤护面块石重量确定的合理性。试验结果表明,斜向浪作用下宽肩台防波堤的护底块石除了发生断面内的物质输移外,在防波堤轴向也存在明显的物质输移;低水位情况下主要发生护底块石的冲刷,而高水位情况下则主要是堤顶附近区域护面块石和肩台块石发生原位置滚动;增大堤顶区域的护面块石厚度可改善其稳定性;斜向浪作用下,堤身护底宽度损失沿堤轴向分布并不均匀。

宽肩台斜坡堤堤头稳定性试验研究

文章通过三维模型试验研究斜向波浪作用下宽肩台斜坡堤堤头护面和护底的稳定性,针对堤头护面块石和护底块石等不同优化方案,对比了块石稳定重量和利用《防波堤与护岸设计规范》中宽肩台斜坡堤护面块石重量公式所得计算结果。试验结果表明:斜向浪作用下,以堤头端点为圆心,高水位情况下护底块石主要沿径向推移至肩台,而低水位情况下则沿环向往堤头两侧发生输移;宽肩台斜坡堤堤头护面块石的S形动态稳定剖面特征随着块石重量的增加而减弱,堤头护面块石所需稳定重量一般为堤身块石的1.6~3.1倍;相比断面试验,三维试验能够反映斜向浪作用下堤头的空间形态变化规律。

人工块体护面防波堤与宽肩台防波堤对比

斜坡式抛石防波堤的护面结构,是防波堤结构设计中至关重要的部分。通过对福建某防波堤护面块体的研究,将人工块体护面的斜坡堤与宽肩台斜坡堤进行分析对比,并通过物理模型试验验证,得出两种不同结构形式在掩护效果、护面稳定性、石料用量、工程造价等方面的不同特点和差异性,对类似防波堤工程护面结构选型具有参考价值。

金安桥水电站宽戗堤立堵截流设计与实践

金安桥水电站是金沙江中游河段第一座截流的电站，截流设计标准及流量为P=10％，12月中旬，流量889m3／s。经水力学计算及模型试验验证，若采用单戗堤截流，截流具有截流落差大、龙口流速大、单宽功率高等特点。鉴于单戗堤截流难度较大，双戗堤截流在本工程不具优势，设计提出采用宽戗堤（顶宽50m）立堵截流方案，经实践证明是合理可行的，截流过程顺利。