试验三 斜坡式防波堤试验2013-11.doc

试验三 斜坡式防波堤试验 一、斜坡式防波堤简介 防波堤主要是用来防御波浪的侵袭，维护港内水域的平稳，以保证船舶在港内安全地停泊和进行装卸作业；防波堤还可用来拦阻泥沙减轻港内淤积和防止流冰大量涌入池内。由于防波堤直接承受巨大的波浪力的作用，有时还承受巨大的冰荷载的作用；大多位于水深浪大处，造价高，占港口工程总投资的很大部分。 斜坡堤是防波堤的一种主要形式，在筑港中得到广泛采用。斜坡式防波堤的结构形式主要有三类：抛石防波堤、人工块体护面防波堤、土砂心防波堤。在开敞海岸的港口中，由于波浪较大，应用最广的是人工块体护面的防波堤。图1-1是我国某港口用人工块体作护面的防波堤试验断面。 图1-1 某港口防波堤试验断面 护面采用抛石、安放混凝土人工块体的斜坡式防波堤主要由堤心、垫层、护面块体、棱体、护底块石、胸墙组成。 1.堤心 堤心是斜坡堤的主体，通常采用重10～100Kg不分级块石堆积而成，堤心也有用山皮石渣抛填的。 2.垫层 垫层在人工块体与堤心石之间，为防止堤心石从护面块体缝隙中跑掉并使混凝土护面块体有良好的支撑面，因此它的下面应设块石垫层。此外垫层能够保护堤心石在防波堤施工期间不至于被波浪冲散。 3.护面块体 为增强护面的稳定性，提高抵御波浪的能力，常用消浪效果好、抗浪能力强的混凝土人工块体做护面块体。最常见有四脚空心方块、四脚锥体、扭王字块体、扭工字块体、栅栏板等。人工块体模型见图1-2。 a、四脚空心方块 b、四脚锥体 c、扭王字块 d、扭工字块 e、栅栏板 图1-2 常用的几种人工块体 4.棱体 港外侧通常设置水下抛石棱体，用以支撑护面块体。当水深较浅且地基较好时也可以不设置抛石棱体。 5.堤前护底块石 在可冲刷地基上建防波堤建筑物，堤底应铺设垫层。为了保护地基不被冲刷，斜坡式防波堤堤前应设护底块石层，其块石大小，根据堤前流速确定。 6.堤顶胸墙 胸墙可以是现浇或预制混凝土，也可以是浆砌块石胸墙，其断面尺寸的确定应根据波浪力计算及稳定性验算来确定。 二、试验目的 通过斜坡式防波堤的实验，使同学们能够掌握用试验的方法验证波浪荷载作用下斜坡堤的稳定性。为专业课的学习及在做斜坡式防波堤设计时，应考虑的一些实际工程问题，对挡浪墙的稳定状况、堤顶的越浪情况、护面块体、护底块石的选择等做到更合理、更科学。 三、试验实例介绍 我们选择的试验为一实际工程案例，试验原模型为某港口建设工程防波堤断面稳定性试验（图1-3为试验断面图）。斜坡堤护面安放栅栏板。波浪力是作用在防波堤上的主要荷载。试验要求在极端高水位、设计高水位时，在给定的波浪荷载作用下研究防波堤的稳定性。  图1-3模型试验断面图  1. 工程水文条件（由设计单位提供） 该工程海域浪型以风浪为主，涌浪很少，浪向以SSE向频率最大，因此采用SSE向设计波浪要素，波浪要素重现期为50年一遇。 （1）水位 极端高水位：+7.01 m； 设计高水位：+5.57 m； 设计低水位：+0.41 m。 （2）波浪 （50年重现期） 潮位 （m） H1% （m） H13% （m） （s） 7.01 3.2 2.4 7.2 5.57 2.9 2.3 7.2 1.6 1.1 7.2 （3）水深 依据海床高程： -5.49 m 设计低水位水深：5.9 m 设计高水位水深：11.06 m 极端高水位水深：12.5 m 2.试验方法 （1）试验比尺的的确定 试验依据《波浪模型试验规程》（JTJ/T234—2001）。根据弗劳德重力相似准则及及实验室现有设备条件，试验模型的几何比尺定为1:30。原型设计参数值与试验参数值换算见表1-1。 表1-1 原型设计参数值与试验参数值换算表 变量名称 符号 比尺 长 度 L 1:30 水 深 h 1:30 波 高 H 1:30 周期 T 1:301/2 重量 W 1:303 单宽流量 q 1:303/2 极端高水位（+7.01m） 水深 12.5 m 41.7cm 设计高水位（+5.57m） 水深 11.06m 36.9cm 设计低水位（+0.41m） 水深 5.9m 19.7cm 波高H1% 3.2m 10.7cm 2.9m 9.7cm 1.6m 5.3cm 波高H13% 2.4m 8.0cm 2.3m 7.7cm 1.1m 3.4cm 波浪周期 7.2 s 1.3s 栅栏板 3250*2600*500mm 108.3*86.7*16.7mm 栅栏板 重量是多少？ 模型重量是多少？ 块石 400～600 kg 14.81～22.22 g 50