小型堤防决口封堵中六棱四角钢架的应用研究

发布时间：2020-06-19 11:30

【摘要】：堤防决口封堵是防汛抢险中极为重要的一项工作。在汛期,堤防一旦出现决口,将立刻造成洪水灾害,而决口的封堵速度将在一定程度上决定洪水危害的大小。现有关于堤防决口封堵的方法很多,但专门针对小型堤防决口封堵的方法较少。目前有关小型堤防决口封堵的资料显示,其封堵速度并不快,有时甚至十分缓慢,常常使用大量的封堵物料都不能高效迅速的封堵决口。因此针对口宽、水深均不大的小型堤防决口,提出一种适应能力强、封堵速度快的施工方法具有重要的现实意义。本文提出的六棱四角钢架其结构形式为镂空式,水流阻力小,在决口水流作用下,可快速下沉到决口底部,且底部3个支撑脚还可凿入土层,极大的增加了六棱四角钢架的稳定性。利用这一特性可大大减小决口封堵的难度。本文在分析小型堤防决口处的水流特性以及分析论证六棱四角钢架的稳定性后,针对现有决口封堵方法在小型堤防决口封堵应用中存在的问题,提出了采用六棱四角钢架快速封堵小型堤防决口的三种施工方法。本文主要研究内容如下:(1)对现有决口封堵方法进行总结与探讨,得出现有决口封堵方法在小型堤防决口应用存在的两大问题。这两大问题表现为若封堵速度快、抛投料稳定性好,则封堵方法对施工条件要求较高;若封堵方法对施工条件要求较低,则封堵速度和抛投料的稳定性很难保证。(2)运用FLOW-3D软件对文中4种不同深度决口处的水流进行数值模拟与研究。研究结果显示:水深分布规律呈现为,在顺水流方向上水深逐渐减小,在垂直水流方向上中部和右岸水深较大,左岸较小;流速分布规律呈现为,在顺水流方向上流速逐渐增大,在垂直水流方向上中部和右岸流速较大,左岸较小。(3)基于强度折减有限元法,运用ABAQUS软件,通过分析约束六棱四角钢架三个支撑脚处土体的稳定性来确定六棱四角钢架的稳定性。依次分析了水流流速、冲击角度、水深对六棱四角钢架稳定性的影响。根据4种决口处的水深、流速分布情况,以水深、流速的实际组合作为荷载,分析六棱四角钢架在4种决口处实际工作状态下的稳定性与适用性。(4)提出采用六棱四角钢架封堵小型堤防决口的三种施工方法,详细探讨其施工步骤与适用条件,并通过现场试验验证六棱四角钢架的稳定性以及此封堵方法的可行性和快速性。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV871
【图文】：

钢筋混凝土四面体护岸。２０世纪９０年代，混凝土四面体在长江、赣江等河流的防洪护岸逡逑中均有所采用［４１。逡逑图１．３混凝土骨架与金属骨架逡逑１９９８年洪水期间，高文和等多个专家提出了三脚架封堵决口的方法，并且在其后每次逡逑决丨Ｉ抢险或灾后反思中都常提出三脚架的封堵方法，此处的三脚架也是六棱四角骨架的一逡逑种。２００５年，在汤原县阿陵达堤防李会泡子段决口处，采用古法杩槎截流的方法，成功封逡逑堵了口宽１３ｍ、水深５ｍ的决口。２０１７年，本人在句容市某河流小型堤防上进行了六棱四逡逑角钢架封堵决口的现场试验，仅历经４０分钟就成功封堵了决口，验证文中所提出的封堵逡逑

３＿逡逑匾媝逡逑图１．２杩槎及杩槎封堵决口图逡逑２０世纪５０年代，前苏联伊兹巴斯教授在对江河截流材料的研宄中，提出骨架式抛投逡逑体。骨架式抛投体的外形结构多种多样，六棱四角骨架结构也是其中之一。当时四角六棱逡逑骨架是由前苏联水电设计院古比雪夫分院设计，按其骨架所用材料可分为混凝土骨架、钢逡逑筋混凝土骨架以及钢筋骨架，其示意图见图丨．３。这三种材质的六棱四角骨架虽然是为了逡逑截流而设计，但在后来主要是应用于河道中。２０世纪８０年代，我国开始在黄河下游采用逡逑钢筋混凝土四面体护岸。２０世纪９０年代，混凝土四面体在长江、赣江等河流的防洪护岸逡逑中均有所采用［４１。逡逑图１．３混凝土骨架与金属骨架逡逑１９９８年洪水期间，高文和等多个专家提出了三脚架封堵决口的方法，并且在其后每次逡逑决丨Ｉ抢险或灾后反思中都常提出三脚架的封堵方法

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本文编号：2720727