波浪作用下溷凝土砌块护坡稳定性试验研究2005.7.pdf

第33卷第4期 河海大学学报(自然科学版) V01．33N0．4 2005年7月 of}Iohai a_tural Joumal Urli娜畸(NSciences) Jul．2005 波浪作用下混凝土砌块护坡稳定性试验研究 潘军宁1，王登婷1，吴美安2，杨正己1 摘要：针对一种新型的混凝土护面砌块，分别采用规则波和不规则波进行波浪水槽试验．在分析研 究波浪对砌块护坡作用机理的基础上，通过护面砌块稳定性系列试验得出了规则波和不规则波作 用下的砌块厚度计算公式．试验结果表明，块体厚度和波高成正比，并和破波参数、块体水下相对密 度等因素有关．通过与混凝土砌块和混凝土板的几种常用厚度计算公式的比较，验证了该计算公式 的合理性． 关键词：混凝土砌块；护坡；波浪；稳定性；模型试验 中图分类号：Tv87l 文献标识码：A 文章编号：1000—1980(2005)04—0476—06 目前国内外常用的堤坝护坡形式有抛石、干砌石、浆砌石、混凝土板、沥青混凝土等．欧美发达国家20世 纪80年代就已采用混凝土砌块作为堤坝的护坡材料．与传统的砌石护坡相比，混凝土砌块有外形规则美观、 对环境破坏小、易于机械化施工和施工质量易控制等优点．混凝土砌块对堤身变形的适应性又优于混凝土 板，可应用于基础较差的堤坝．因此，在石料来源匮乏或因环保原因不能开采、地基可能有明显变形的情况 下，混凝土砌块是护坡结构的一种较好选择． 护面结构的主要作用是避免垫层和基土受波浪和水流的掏刷，因而需要抵抗波浪和水流的作用．对于风 浪较强的水库、江河和湖泊的堤坝而言，波浪是护面结构设计的主要控制因素，需要考虑护面结构在波浪作 用下的稳定性和强度．目前有关混凝土砌块稳定性的试验研究资料尚不多见，主要是荷兰等欧美国家的一些 研究成果noJ．混凝土砌块的形状对其稳定性有明显影响，不同结构形式的砌块在波浪作用下的稳定性有明 显差异．已有研究均针对一些特定的砌块形式，所提出的厚度计算公式的系数仅给出一个变化范围． 目前国内一些水利工程也尝试用混凝土砌块作为堤坝护坡，但在实际应用中砌块块型的选择和砌块厚 度的确定尚缺乏理论指导．为研究砌块在风浪作用下的稳定性，笔者利用波浪水槽进行了一种典型砌块形式 的系列模型试验，并依据试验结果求出了规则波和不规则波作用下的砌块厚度计算公式． 1试验内容和试验方法 1．1试验内容 试验所采用的砌块形式如图1所示．这种砌块在 铺设时与相邻砌块彼此咬合(图2)，砌块之间的摩擦 力和咬合作用有利于砌块稳定．试验针对典型土坝进 行，断面结构如图3所示．坝体材料为均质黏土，黏土 上覆盖一层15cm厚的碎石垫层，碎石粒径大于4cm， 最上层为混凝土砌块．对不同水深、不同坝坡坡度和 不同块体厚度的组合进行了试验．试验组合包括： 单位：mm a．试验水深(原型)：12m，8m，6m，4m． 图l混凝土护面砌块结构形式 b．坝坡坡度：1：2，1：3． block ng．1Con6刖嘲钿0fⅡ地咖Krete cm． c．块体厚度(原型)：8cm，10cm，12cm，15 收稿日期：2005—02—22 基金项目：水利部“948”计划资助项目(200005)；水利部科技创新计划资助项目(scx2003一16) 作者简介：潘军宁(19r70一)，男，安徽无为人，高级工程师，主要从事波浪数值模拟、波浪与结构相互作用研究 万方数据 第4期 潘军宁，等波浪作用下混凝土砌块护坡稳定性试验研究 477 斜 坡