海堤前特殊地形对护面块体稳定性影响及对策-论文.pdf

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1、第35卷第2期水道港口Vol_35No．22014年4月JournalofWaterwayandHarborApr．2014海堤前特殊地形对护面块体稳定性影响及对策戈龙仔，刘海源，栾英妮(交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室，天津300456)摘要：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

2、出多种针对特殊地形下人工块体失稳的改善措施。关键词：特殊地形；物理模型试验；波浪破碎；块体稳定性；工程措施中图分类号：TV139．2；TV131．6文献标识码：A文章编号：1005—8443(2014)02一O125—05在以往传统的水槽波浪断面物理模型试验中，考虑断面波浪正向入射和试验水槽场地规模限制，以及在设计院所提供的断面结构图显示，大部分防波堤、护岸工程断面前地形变化一般较小，且多数地形为泥或者沙，因此在试验时一般直接在波浪水槽平底上进行块体稳定性的验证，很少模拟堤前带地形的变化。在2011年台风浪“梅花”大连

3、登陆后，大连海岸线有部分护岸工程出现人工块体出现破损失稳，并从护岸破坏的检测报告上表明，大量块体均出现向海侧滑移滚落而发生破坏，根据其断面破坏原因分析，发现大部分破坏的护岸断面均建立在有一定坡度基岩的特殊地形上，在台风浪“梅花”长周期波(原型观测到平均周期约l1．0s)作用下，波浪传至近岸，发生浅水变形波浪迅速增加产生破碎，破波作用最后导致护面块体被带至海侧而失稳。且试验结果表明，即使在加大人工块体重量满足设计波浪作用的情况下，因堤前特殊地形的影响，坡脚块体仍失稳，说明地形对块体稳定性影响明显。本文通过在波浪水槽中，模

4、拟堤前带特殊地形对大连新港沙坨子围堰加固改造工程原设计断面进行试验，复演了护岸断面破坏这一过程，分析特殊地形下破坏块体的破坏机理，最后通过加大压脚块体重量和延长护底长度，以及开挖不同深度基坑等多种修改和优化措施，找到能使该类型护岸断面块体稳定的对策。通过现场护岸破坏及试验中不同方案的验证发现，对于堤前存在特殊地形变化对块体的稳定性影响较大，需引起工程设计重视，必要时进行物理模型试验的验证和得出对应改善措施，可供类似工程设计参考。1模型试验概述试验为大连港新港港区沙坨子海域回填及围堰工程，原设计断面堤前泥面高程为一7．0

5、m，堤顶高程为+9．5m，采用5t扭王字块护面，护面坡度1：1．5；护底均采用300～500kg块石，断面前地形坡度为1：10～1：15，具体结构型式见图1。试验在交通运输部天津水运工程科学研究院试验水槽中进行，水槽长68m，宽1．0m，高1．5m。模型按重力相似准则设计制作，试验比尺选择为A=30，力比尺为A=27000，时间比尺为A．=5．48，模型设计遵循重力相似准则，模型设计和试验方法、步骤均严格按照相应规范要求进行叫。试验波要素见表1，另外考虑到台风浪因素，试验中增加平均周期l1s、13s。试验采用单向不规则

6、波，谱型为JONSWAP谱]。收稿日期：2013—04—11；修回日期：2013—05—16作者简介：戈龙仔(1977一)，男，江西省临川人，副研究员，主要从事港口航道及近海工程研究。Biography：GELong—zai(1977一)，male，associateprofessor．2014年4月戈龙仔，等海堤前特殊地形对护面块体稳定性影响及对策127则全部不满足要求。根据上述原设计断面破坏的形态，按照加大护面块体、坡脚棱体重量思路，提出修复加固方案。(1)修复加固方案l：在原5t扭王字块上加安一层10t扭王字块，

7、外坡坡比维持原坡比1：1．5，另外在300500kg护底块石平台安放扭王字块，缩短护底块石图3修复加固方案2结构详图宽度，其他与原设计相同。试验结果表明：在卷破波冲击作用下，护面10t扭王字块滚落海侧，失稳。(2)修复加固方案2：由修复加固方案1试验结果可知，虽然10t护面块体重量能满足入射波浪的冲击作用，但因基岩斜坡上棱体块石失稳，从而导致整个护面块体滑移失稳。因此提出仍采用10t扭王图4修复加固方案3结构详图字块护面，但在+5．45Il高程处(即护面块Fig．4Sketchofmodifiedandreinforc

8、ementcase3体l：1．5斜坡)设置宽度为11．1m的护面肩台，另外护底采用2排10t扭王字块体，且直接置于海底岩基斜坡上，取消300～500kg护底块石(图3)。试验结果表明：断面仍失稳。主要因坡脚处扭王字块直接安放在基岩上，其本身自重沿海侧方向产生一个向下的分力，从而使自重本身减图5修复加固方案4结构详图弱，另外块体间咬