針對深中通道西人工島特殊島形,利用物理模型試驗手段,驗證最不利波浪作用下塊體穩(wěn)定性和堤頂越浪量。結(jié)果表明:入射波在內(nèi)凹的島壁弧頂迅速形成能量聚集,在島端部外凸出轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生波能釋放和漩渦流等復(fù)雜不利的波態(tài);凹凸多變島形也導(dǎo)致護(hù)面的扭王字塊塊體咬合性能減弱,多因素影響致使質(zhì)量5 t設(shè)計護(hù)面塊體失穩(wěn),經(jīng)多次優(yōu)化后,島壁堤身段增加至8 t、端部轉(zhuǎn)角特殊段須增加至14 t方能穩(wěn)定;島壁越浪規(guī)律為沿波浪入射處至端部轉(zhuǎn)角段逐漸增加。將試驗結(jié)果與規(guī)范公式計算結(jié)果、二維水槽斷面試驗結(jié)果進(jìn)行對比,得到結(jié)論:受島形影響下的穩(wěn)定質(zhì)量和越浪均偏大,尤其端部轉(zhuǎn)角凸出的特殊區(qū)域,因此設(shè)計應(yīng)給予關(guān)注,盡量遵循規(guī)范的相關(guān)規(guī)定,即"軸線向外側(cè)拐,保證夾角大于150°以上"的要求。通過試驗也再次驗證了三維整體試驗在穩(wěn)定性、越浪量和優(yōu)化設(shè)計方面的必要性。 

【文章來源】：水運工程. 2020,(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

AB段測量分區(qū)布置

采用上述設(shè)計方案，開展三維港池整體試驗驗證，針對島壁AB段塊體穩(wěn)定性，由試驗觀測發(fā)現(xiàn)，低水位時，島壁坡腳安放于棱體塊石上方的2排質(zhì)量5 t扭王字塊護(hù)面塊體受波浪作用滾落失穩(wěn);高水位，護(hù)面塊體與臺階連接區(qū)域和島的端部A點轉(zhuǎn)角位置，護(hù)面塊體5 t扭王字塊也滾落失穩(wěn)，見圖5。針對塊體失穩(wěn)特點分析:低水位時，疊加后的斜向浪在坡腳棱體塊石表面發(fā)生破碎形成破波流，尤其波谷時，由于波流聯(lián)合吸力作用，靠海側(cè)塊體間失去支撐而失穩(wěn)，并在沿堤流推力作用下向島端部A點位置堆積。高水位時，尤其轉(zhuǎn)角位置，受內(nèi)凹波能集中和島端部轉(zhuǎn)角集中釋放，波流主導(dǎo)的側(cè)向力很快將勾連的扭王字塊護(hù)面塊體之間脫開，隨著漩渦波流持續(xù)作用，最終導(dǎo)致護(hù)面塊體失穩(wěn)。這也再次驗證了轉(zhuǎn)角位置(例如防波堤堤頭等)護(hù)面塊體穩(wěn)定性側(cè)向力作用比正向波浪力偏于危險的結(jié)論。另外，從模型上塊體擺放難易程度來看，端部轉(zhuǎn)角段難于直線段塊體的安放，所以轉(zhuǎn)角凹凸變化的特殊島壁形狀，也會減弱護(hù)面塊體咬合性能，在現(xiàn)場施工中，須關(guān)注和重視塊體安放。圖5 護(hù)面塊體失穩(wěn)情況

圖5 護(hù)面塊體失穩(wěn)情況通過三維港池整體穩(wěn)定性試驗可知，受島形影響，經(jīng)二維水槽斷面試驗優(yōu)化后得到質(zhì)量5 t的設(shè)計方案的護(hù)面塊體仍失穩(wěn)，為了穩(wěn)定方案，先后采取了2種優(yōu)化措施，包括坡腳加大塊體質(zhì)量和增加前排塊體的支撐作用。端部轉(zhuǎn)角凸出區(qū)段加大塊體質(zhì)量，同時關(guān)注塊體間的咬合和施工數(shù)量，優(yōu)化措施及試驗結(jié)果見表2。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3232722