深中通道西人工岛岛形对护面块体稳定性和堤顶越浪的影响

发布时间：2021-06-16 08:17

　　针对深中通道西人工岛特殊岛形,利用物理模型试验手段,验证最不利波浪作用下块体稳定性和堤顶越浪量。结果表明:入射波在内凹的岛壁弧顶迅速形成能量聚集,在岛端部外凸出转角处产生波能释放和漩涡流等复杂不利的波态;凹凸多变岛形也导致护面的扭王字块块体咬合性能减弱,多因素影响致使质量5 t设计护面块体失稳,经多次优化后,岛壁堤身段增加至8 t、端部转角特殊段须增加至14 t方能稳定;岛壁越浪规律为沿波浪入射处至端部转角段逐渐增加。将试验结果与规范公式计算结果、二维水槽断面试验结果进行对比,得到结论:受岛形影响下的稳定质量和越浪均偏大,尤其端部转角凸出的特殊区域,因此设计应给予关注,尽量遵循规范的相关规定,即"轴线向外侧拐,保证夹角大于150°以上"的要求。通过试验也再次验证了三维整体试验在稳定性、越浪量和优化设计方面的必要性。 

【文章来源】：水运工程. 2020,(07)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

AB段测量分区布置

采用上述设计方案，开展三维港池整体试验验证，针对岛壁AB段块体稳定性，由试验观测发现，低水位时，岛壁坡脚安放于棱体块石上方的2排质量5 t扭王字块护面块体受波浪作用滚落失稳;高水位，护面块体与台阶连接区域和岛的端部A点转角位置，护面块体5 t扭王字块也滚落失稳，见图5。针对块体失稳特点分析:低水位时，叠加后的斜向浪在坡脚棱体块石表面发生破碎形成破波流，尤其波谷时，由于波流联合吸力作用，靠海侧块体间失去支撑而失稳，并在沿堤流推力作用下向岛端部A点位置堆积。高水位时，尤其转角位置，受内凹波能集中和岛端部转角集中释放，波流主导的侧向力很快将勾连的扭王字块护面块体之间脱开，随着漩涡波流持续作用，最终导致护面块体失稳。这也再次验证了转角位置(例如防波堤堤头等)护面块体稳定性侧向力作用比正向波浪力偏于危险的结论。另外，从模型上块体摆放难易程度来看，端部转角段难于直线段块体的安放，所以转角凹凸变化的特殊岛壁形状，也会减弱护面块体咬合性能，在现场施工中，须关注和重视块体安放。图5 护面块体失稳情况

图5 护面块体失稳情况通过三维港池整体稳定性试验可知，受岛形影响，经二维水槽断面试验优化后得到质量5 t的设计方案的护面块体仍失稳，为了稳定方案，先后采取了2种优化措施，包括坡脚加大块体质量和增加前排块体的支撑作用。端部转角凸出区段加大块体质量，同时关注块体间的咬合和施工数量，优化措施及试验结果见表2。

【参考文献】：
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本文编号：3232722