某桥墩冲刷计算分析及防护措施

通过对特大桥桥墩冲刷影响进行计算分析,说明桥墩的布设加剧水流冲刷会对河床及河道两岸的堤防安全造成一定的影响,并提出了具体防冲刷保护措施。     

碎石压重水下施工在应急抢险工程中的应用

碎石压重水下施工在南水北调总干渠应急抢险工程中的应用,主要用于总干渠衬砌面板、基床等水下结构物被洪水冲刷破坏的应急抢险。引起这种破坏的主要原因是在外力作用下,结构物表面附近水流速度过快,超过了结构物组成物质的起动速度,导致结构物被水流淘蚀、冲刷。这种外力包括外来水作用、地下水作用和恶劣天气等。目前,常用的一些针对抛石基床、边坡等的防冲刷方法,但是在抛石的过程中对总干渠的混凝土表面有损伤,不能保证混凝土面板的完整,所以采用碎石装袋压重。为了减少水流对已经变形的衬砌面板二次破坏,碎石压重需要进行水下施工来满足施工要求。文章结合南水北调总干渠应急抢险工程为例,讨论了碎石压重在应急抢险工程的具体应用,供类似的工程借鉴。     

桥墩冲刷计算分析及防护措施

通过对青岐涌特大桥桥墩冲刷影响进行计算分析,结果表明桥墩的布设加剧水流冲刷会对河床及河道两岸的堤防安全造成一定的影响,并基于此提出了具体防冲刷保护措施。     

钱塘江河口护塘丁坝坝根防冲工程措施试验研究

在涌潮水槽中，在涌潮作用的水流条件下，通过对护塘丁坝根部的不同附加工程保护措施，试验对比分析丁坝根部上游侧的冲刷坑形态，以及对坝根部位水流流态特征的观察分析，提出在涌潮作用下坝顶半高坝和下位导流墙结合八字脚可减轻坝根附近的冲刷，从而达到护塘坝的目的。     

浅议水下抛石护岸工程施工工艺及质量控制方法

水下抛石护岸工程主要应用在一些堤外滩较窄、水流冲刷严重、深弘逼岸、岸线崩退严重的堤段.     

圆柱桥墩局部冲刷机理试验研究

为进一步探索圆柱桥墩局部冲刷机理,分别从桥墩附近水流流速分布特性、桥墩冲刷特性以及冲刷与流速相互关系对圆柱桥墩顺水流向不同布置方式的局部冲刷水力学特征进行了模型试验研究.结果表明:两排10桥墩顺水流(桥墩轴向与水流方向夹角分别为90°,60°,30°,0°)均匀布置时,桥墩轴向与流向夹角越小,流速在桥墩上下游紊动越小,对下游影响范围越大,且流速越大,冲刷深度和范围越大.顺水流布置0°夹角时,冲刷程度最小,在相同流量下,冲刷稳定历时最短;垂直布置(90°夹角)时,冲刷程度最严重,所需冲刷稳定历时最长,且随着流量的增大,桥墩墩前冲刷坑最深位置逐渐向水槽中间偏移.     

黏性原状土起动流速试验研究

针对黏性原状土难以被水流起动、冲刷的特点,设计了专门的封闭矩形管道,使水流的平均流速完全满足黏性原状土起动、冲刷的要求。在水槽满足起动冲刷要求的前提下,采用粒子测速系统（PIV）对管道断面流速分布进行了测量,分析论证了管道的阻力规律,并比较了有压管道与开敞水槽试验结果。分析结果认为,在水流流速不是太大时,有压管道的阻力规律符合对数律。在通过试验取得垂线流速分布的情况下,可以利用对数流速分布公式计算摩阻流速,进而计算边界水流切应力,再根据谢才公式,可将起应力换算成相应河道的起动冲刷切应力。     

河流冲刷作用下堤岸稳定性研究进展

分析河流冲刷作用下堤岸土体起动时的受力特点和冲刷破坏机理,概括国内外近岸水流冲刷力的分布与计算、堤岸土体抗冲力确定、河岸土体横向冲刷计算方法等研究成果,分析和评价河流冲刷作用下堤岸边坡稳定性研究进展。指出进一步研究的问题和研究方法:必须将堤岸边坡稳定分析与河流冲刷作用同时考虑,建立包含河流冲刷力的堤岸稳定分析力学模型;开展堤岸稳定分析的三维数值模拟;利用有限元法预测堤岸边坡破坏发展过程,分析变形与稳定的内在联系;将水上岸坡、水下岸坡以及坡脚和河床作为一个整体,进行堤防稳定的渗流场与应力场耦合分析。     

土质心墙坝垫板裂缝渗流及充填保护试验研究

通过进行心墙垫板裂缝渗流及充填保护试验,分析了在裂缝上游侧设粘土保护层的作用效果,比较了不同裂缝开度和围压对坝体抗渗性的影响。结果表明这种新型保护措施可以较好地保护心墙粘土不被坝基裂缝中的水流冲刷,并能对裂缝进行部分充填,使遭到破坏的防渗体性能逐渐恢复。试验的各项结果符合工程实际。     

往复流作用下海底管线冲刷模拟研究

海底管线冲刷悬空是诱发管道涡激振动破坏的一个主要原因。为更好地对管线冲刷悬空情况进行评估,本文应用水动力-泥沙冲刷耦合模型,对往复潮流作用淤泥质海床海底管线局部冲刷过程进行了模拟研究,模型采用标准k-ε紊流方程对N-S方程进行封闭,控制方程采用有限差分法进行离散,模拟结果表明,双向潮流作用下,管道局部冲刷轮廓基本呈现对称状态,其最大冲刷深度位置因水流流速的转向而有所摆动,往复流引起的冲刷深度较恒定流情况减小约20%左右。     

三峡水库下游河道冲刷粗化研究

三峡工程运行10余年以来,水库拦截了上游约75.5%的泥沙,破坏了原天然河道的自然形态与水沙条件的相对平衡,三峡大坝下游河道产生强烈冲刷,致使河床明显粗化。根据三峡水库蓄水后下游河段实测地形及床沙级配资料,分析了河道冲淤变化,并总结了四种床沙粗化计算方法。在此基础上利用接近冲淤平衡的宜枝河段实测资料对四种方法进行了验证计算。研究结果表明,韩其为方法的床沙粗化级配和冲刷深度与实测值吻合较好,较客观地反映了三峡水库下游河道的冲刷粗化过程。     

非均质河床双排桥墩局部冲刷数值模拟研究

精确模拟山区河流非均匀沙质河床桥墩的局部冲刷对桥梁设计和安全运行具有重要的意义。以黑石渡大桥河床床沙特征为背景,采用Flow3D软件开展非均匀沙质河床上双排圆柱形桥墩冲刷三维数值模拟研究。为考虑河床非均匀泥沙的悬移质运动、泥沙挟带、推移质输运等过程,在数值模拟过程中,根据非均匀沙质河床的颗粒分布曲线,对所筛取的各个级配范围内的颗粒采用其对应的中值粒径来表征。模拟得到了双柱排桥墩局部流场结构、河床的冲淤变化和上下游桥墩周围冲刷坑形态。研究表明:受桥墩阻水作用影响,墩前壅水、墩后跌水现象明显。墩周冲刷坑基本贯通整个墩周区域,受上游墩保护作用影响,下游墩冲刷坑的发育深度和规模小于上游墩。将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析,二者吻合较好。研究成果可为深入开展非均匀沙质河床桥墩局部冲刷研究提供参考。     

群桩冲刷及抛石级配与厚度对防护效果的影响

水下群桩不可避免地发生局部冲刷而使桩基埋深减小,影响上部结构的安全,因此,群桩冲刷及其防护措施十分值得研究。通过实验室水槽试验和结果分析,研究了井字形排列群桩的间距与冲刷深度变化的关系,进而研究抛石颗粒的级配及抛石层厚度对冲刷防护效果的影响。研究发现,桩间净距的增大可使群桩局部冲刷深度减小,与桩间零净距相比,当达到临界最大桩间净距时冲刷深度可减小50%～60%,临界最大桩间净距与桩弗劳德数有关;在冲刷过程的前30%时段,群桩冲刷速率较之单桩偏小约30%～50%,群桩冲刷达到平衡时的最大冲深点位于前排桩柱前;与颗粒均匀的抛石料相比,非均匀抛石在较小的抛石层厚度下可取得更优的防护效果;存在与水动力、桩径、床沙等因素有关的最佳抛石料级配和抛石层厚度,尚需更深入的研究。     

某消力池末端河床冲刷治理方案试验研究

对于水闸下游的冲刷防护与治理,一般在方案实施前需要进行物理模型试验验证。通过对某电站典型运行工况进行模拟,反演了冲刷区域的冲刷过程,确定了最大冲刷深度和范围,并在此基础上提出了6种护底方案。通过1〖DK(〗∶〖DK)〗70水工模型试验综合对比不同方案的防冲效果。结果表明：明渠左导墙左侧河床位置铺设2列3.0 m厚、长宽均为9.0 m的混凝土板进行护底时,各项水力学指标较优,既考虑了经济效益又切实控制了河床冲刷范围;同时推算出混凝土板与河床之间的摩擦系数范围为0.20~0.30。研究成果可为类似河床护底修复工程提供科学依据及经验。     

进占方式对戗堤局部冲刷影响的三维数值模拟

在实施土石堤坝溃口快速封堵、河道截流等水利和防洪减灾工程时,口门或龙口处存在较强的局部冲刷。基于已有的经圆柱、丁坝局部冲刷试验结果验证的三维数值模型,模拟了单向、双向进占方式下龙口宽度B/H=4.3、5.8时堤头和河床的局部冲刷发展。根据水流特性与冲刷发展的关系,分析了加剧局部冲刷的水流结构和进占方式对局部冲刷发展的影响规律。研究结果表明:单向进占时,戗堤对水流和冲刷发展存在偏移效应;冲刷在初始阶段均表现为沿堤头上游、裹头下游形成的斜向轴线冲刷趋势,堤头上游绕流后的边界冲刷在整个冲刷过程中始终剧烈;进占长度对水流冲刷偏移效应产生影响,在B/H=5.8时剧烈淘刷区位于戗堤堤头上游的底部堤脚,但是在B/H=4.3时则位于裹头下游。双向进占时,水流沿龙口轴线对称分布;进占长度影响戗堤局部冲刷的剧烈程度。下潜水流和涡旋是造成戗堤局部冲刷的主要原因。     

射流冲刷沙床初始阶段的SPH方法数值模拟

针对射流移动清淤时短时间内的冲刷效果问题,采用无网格光滑粒子动力学方法(SPH),对平面垂直淹没射流冲刷沙床的初始阶段进行了模拟计算。探讨了SPH中淹没环境和沙土材料的建立方法,研究了射流冲刷初始阶段动态冲坑深度的发展趋势,分析了射流速度对冲坑深度发展的影响。结果表明:采用SPH方法可以有效地模拟射流冲刷的过程;在初始阶段,冲坑深度随时间线性增加,而且随着射流速度的增加,坑深增加的速率加快。本文研究可为探讨疏浚射流破土效果提供数值方法参考。     

钱塘江河口段洪水冲刷效果的影响因素研究

通过一维动床数学模型,对钱塘江河口段不同江道等因素影响下的洪水冲刷效果进行研究。结果表明:洪水的冲刷效果与江道起始容积、洪峰流量、下游潮汐大小、洪潮遭遇等因素有关。江道起始容积越大,冲刷效率越低;洪峰流量越大,则冲刷效率越高;洪潮遭遇改变了冲刷的过程,但在24 h内不论如何遭遇,冲刷总量基本接近。上述研究结果可为钱塘江河口段汛前江道调控确保防洪安全提供参考。     

苏通大桥主塔墩冲刷防护工程关键技术

针对苏通大桥桥址处水深流急、河床易冲刷和大桥主墩桩基结构的特点，采用抛投袋装沙作预防护和运用下沉护坦原理作为冲刷防护设计理念，保证了群桩基础顺利施工，并使由于桥墩防护工程边缘遭破坏及河床深槽变化引起的边坡坍塌得到了有效防护．针对群桩墩处河床局部冲刷的复杂性，运用正态动床物理模型较好地预测了桥墩附近河床局部冲刷，并获得了现场监测结果的验证．通过在水流中现场抛投沙袋群体的试验，较好地解决了在易冲底床处大面积抛投防护材料的技术和施工工艺．在此基础上，提出了在苏通大桥主塔墩冲刷防护的验收计算模式．