【摘要】：海堤在風暴潮和極端波浪的聯(lián)合作用下極易發(fā)生堤頂大量越浪,而越浪量的增加可能導致防波堤后坡的破壞,造成海堤整體失穩(wěn)。針對這一問題,對海堤后坡混凝土板護面進行系列二維物理模型試驗,根據(jù)越浪對堤后不同坡度不同護面厚度的沖刷破壞情況,討論堤后混凝土板護面穩(wěn)定厚度與越浪量和后坡坡度之間的關系,結果表明:同一坡度下護面穩(wěn)定厚度與越浪量成線性相關;不同坡度時,坡度越緩,相對厚度越小。最終給出不規(guī)則波作用下不同坡度的后坡混凝土板護面厚度的計算公式。
【圖文】：

反射。水槽兩端均設有消浪緩坡，用于減小波浪反射。由計算機自動控制產(chǎn)生所要求的波浪要素，同時對波高儀測得的水面波動信號進行數(shù)據(jù)采集和處理。該造波設備可根據(jù)試驗要求產(chǎn)生不同譜型的不規(guī)則波。本次試驗越浪量采用接水箱接取測量，接水板寬度為0.2m，一次波浪采集數(shù)據(jù)控制在140～200個波。2.2試驗方法本次模型試驗斷面采用簡單的單坡斜坡堤，前坡坡度和后坡坡度均為1∶1.5。防浪墻采用直立式，堤前護坡采用350g扭王字塊，后坡護面形式采用混凝土板，尺寸為13cm×13cm，堤前水深d為40cm。防波堤模型斷面見圖1。圖1試驗斷面(單位:cm)針對不同后坡坡度，將不同護面板厚度、不同波周期組合進行系列模型試驗，對每一種組合，先以較小的波高作用于試驗斷面，當波浪爬高大于墻頂高程時產(chǎn)生越浪，越浪砸擊堤后混凝土板護面，若護面板穩(wěn)定，則繼續(xù)增大波高，直至混凝土板護面發(fā)生失穩(wěn)破壞，并測出其對應的平均越浪量。觀察后坡護面的破壞進程，試驗組合包括:1)波周期分別為1.5、2、3s;2)混凝土板厚度分別選用1、1.5、2、3cm，尺寸為13cm×13cm;3)坡度分別取1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶3，分別對應m=1、1.5、2、3;4)波浪為不規(guī)則波，，采用JONSWAP譜進行模擬。每組試驗至少重復3次，以避免偶然因素的影響，保證試驗結果的有效性。·67·

時，墻頂處發(fā)生越浪。同一波周期下，當波高較小時，墻頂越浪少，越浪水體不足以造成護面塊體失穩(wěn)。隨著波高增大，墻頂越浪增加，當波高達到臨界波高時，越浪水體砸擊堤頂及后坡，個別混凝土護板出現(xiàn)微小抬高，在板的周圍形成細小縫隙，越浪水體不斷淘刷混凝土板下方墊層中的小顆粒，同時具有一定流速的水流從板四周鉆入板下，動能瞬間轉(zhuǎn)化為對板底的壓能，混凝土板被進一步抬高。另外部分越浪水體正面沖刷出現(xiàn)微小抬高的混凝土板，產(chǎn)生傾覆力矩，護板經(jīng)過數(shù)次抬高后，會被突然掀起，最終沿縱向或橫向傾翻失穩(wěn)，見圖2。圖2混凝土板傾翻失穩(wěn)浮升破壞與傾覆破壞類似，當混凝土護板的上端部開始微微抬動時，板受四周的約束力減弱，部分越浪水體從板四周縫隙鉆入板底，并在板的底部形成較大的頂托力，致使板整體處于臨界浮升狀態(tài)。在越浪持續(xù)作用下，水體不斷進入混凝土板底部，同時由于滲透力的作用，護板被頂托移位，垂直水槽方向觀察，會發(fā)現(xiàn)混凝土板護面出現(xiàn)隆起(圖3)，當這種移位超過一個板厚時，整個板最終會脫離堤面而失穩(wěn)。圖3護面板隆起另外，當周期較小時，波陡越大，后坡發(fā)生破壞的位置主要在堤頂與后坡連接處，當周期較大時，波陡越小，破壞的位置主要在后坡坡面處。3.2后坡混凝土板穩(wěn)定厚度確定為便于試驗數(shù)據(jù)的分析，利用波高將混凝土板厚度進行無因次化，得到護面板的相對厚度。在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，在同一坡度下，波周期一定時，隨著波高的增大，拋石護面發(fā)生破壞時的厚度隨之增大，因此首先分析相對厚度隨波陡的變化，將二者關系繪于圖4。圖4相對厚度與波陡關系(m=1.5)從圖4可見，在同一坡度同一周期下，相對厚度均隨波陡的增加而增加。這是因為越浪量隨波陡增大而增大，越浪量越大，必然對堤后護坡?

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