海岸工程第五课.ppt

1、主讲人：童朝锋、孟艳秋 二一六年九月,港口海岸与近海工程学院 COLLEGE OF HARBOR COASTAL AND OFFSHORE ENGINEERING,海 岸 工 程,港口航道与海岸工程专业课程,课时安排,总计：1.5学分/24学时 第一章 海岸防护概论 （2学时） 第二章 海岸防护工程 （12学时） （1）海堤 （7学时） （2）护岸 （1.5学时） （3）丁坝 （1学时） （4）潜坝 （1学时） （5）人工补滩工程（0.5学时） 第三章 围海工程 （6学时） 第四章 防波堤工程 （3学时） 第五章 其他海岸工程 （1学时）,第二章 海岸防护概论,本章内容： 第一节 海堤 第二节

2、 护岸 第三节 丁坝 第四节 潜坝 第五节 人工补滩工程 本章需要了解掌握知识点： 第一节 海堤 海堤设计标准，设计潮位与设计波浪计算，海堤断面型式和构造，海堤设计方法，地基稳定与沉降计算，软基处理。,第一节 海堤(seadyke, dike seawall),确定海堤标准和等级,水文、地形、基础和社会基本资料,堤线布置和堤型选择,设计水文要素确定：设计水位、设计波高,稳定沉降计算,堤基处理,堤身设计,施工设计,海堤类型（按海堤临水面外形特点来区分） 斜坡式 陡墙式 混合式,6、堤型类型和选择,Review,斜坡式特征 ,6、堤型类型斜坡式,断面形式: 梯形、 坡度45度,动力优点：堤前波浪反

3、射小； 地基优点：堤身宽大，地基应力分布均匀，稳定性好； 施工优点：施工简单，堤身变形和局部破化适应性强，便于修复,护面材料: 干砌块石或条石、浆砌块石、抛石、混凝土预制板、现浇筑整体混凝土、沥青混凝土、人工块体、水泥土和草皮护坡,动力缺点：波浪爬坡高； 材料缺点：堤身宽大，工程量和占地面积大； 施工缺点：施工中容易导致土方冲走。,Review,陡墙式特点 ,6、堤型类型陡墙式,干砌块石陡墙,土方,动力优点：破浪爬坡小 材料优点：断面小，土方量少； 施工优点：施工快，石方或预制块体掩护土方，减少土方流失，适用于小潮低潮位附近、滩面高程比较低的围堤工程,动力缺点：反射大，形成立波，堤角易冲刷；堤

4、前时有破波，动水压力大，堤身破坏性大 地基缺点：地基应力集中，地基要求高；墙与墙后填料的沉降差大。 施工缺点：破坏以后难修复。,Review,混合式结构型式 ,6、堤型类型混合式,断面形式: 上陡墙下斜坡、 上斜坡下陡墙、,水位与结构型式关系: 平均高潮位一般位于陡墙与斜坡转折点,Review,6、堤型类型和选择,堤型选择原则： 堤型选择应根据堤段所处位置的重要程度、地形地质条件、筑堤材料、水流及波浪特性、施工条件，结合工程管理、生态环境和景观等要求，综合比较确定。 海堤断面型式根据具体条件可选择斜坡式、陡墙式和混合式等型式。 当堤线较长或地质、水文条件变化较大时，宜分段设计，各段可采用不同的

5、断面型式，结合部位应做好渐变衔接处理。,Review,7、海堤基本断面的确定,海堤基本断面尺寸： 堤顶高程-（Zp） 堤顶宽度-（B） 堤身边坡-（1:M）,Review,8、海堤的构造,海堤构造： 堤顶结构（堤顶及防浪墙） 护坡 护坡垫层 护坡基脚 防护墙,堤顶及防浪墙,护坡,护坡基脚,护坡垫层,防护墙,堤顶及防浪墙,Review,护坡垫层 土工布材料的应用-可省2030cm的砂砾过滤层. 土工织物的孔径要求既要保土、保砂，又要充分透水，还要防止孔眼淤堵失效，且强度应能满足施工时不扯破，不顶破。一般宜选用厚度较厚，重量在300400kNm2之间，抗拉强度为812kNm的土工织物,8、海堤的构

6、造,长江口深水航道工程中应用,护坡基脚 主要作用: 支撑护坡体,防止其沿堤破面发生滑坡，同时保护坡脚,免受波浪作用下可能出现的强烈冲刷. 结构型式:A、埋入式；B、抛石棱体；C、桩石基脚,8、海堤的构造,堤前最大冲刷深度:当地原来水深的临界破碎波高.,主要型式,一般尺寸,防护墙 主要作用: 主要承受波浪和水流的冲刷，保护墙后的堤身填土,起到海堤护面的作用，同时有是承受来自堤身的土压力，维持堤身土体的稳定. 防护墙体的设计:,8、海堤的构造,基底抛50100cm的砂石垫层改善挡墙底的地基应力,坡度1:0.31:0.5,条石（外）+块石（内）,宽度0.5h,条石20*25*6530*30*80cm

7、， 顶宽0.81.2m,厚度为0.61.0m,防护墙 防护墙体结构形式:,8、海堤的构造,基础埋置深度不宜小于0.81m,波浪爬高计算 越浪量计算 护坡计算,9、海堤设计,波浪爬高计算 越浪量计算 护坡计算 防护墙稳定计算,9、海堤设计,波浪爬高计算 越浪量计算 护坡计算 防护墙稳定计算 防浪胸墙稳定计算,9、海堤设计,波浪爬高计算 越浪量计算 护坡计算 防护墙稳定计算 防浪胸墙稳定计算 海堤抗滑稳定计算,9、海堤设计,波浪爬高计算 越浪量计算 护坡计算 防护墙稳定计算 防浪胸墙稳定计算 海堤抗滑稳定计算 地基沉降计算,9、海堤设计,波浪爬高计算 越浪量计算 护坡计算 防护墙稳定计算 防浪胸墙

8、稳定计算 海堤抗滑稳定计算 地基沉降计算 软土地基加固,9、海堤设计,波浪爬高计算 越浪量计算 护坡计算 防护墙稳定计算 防浪胸墙稳定计算 海堤抗滑稳定计算 地基沉降计算 软土地基加固 海堤防渗和堵漏,9、海堤设计,波浪爬高计算,9、海堤设计,波浪正向行进斜坡堤时，波浪剖面变陡，波峰水质点速度增大，波浪可能在堤坡上破碎，然后沿坡上爬，爬升的最大高度称为波浪爬高。之后回落，至最大深度称为落深。爬高和落深之差称为爬落幅度。,9、海堤设计 波浪爬高,9、海堤设计 波浪爬高,波浪爬高的基本知识 波高相同，长波比短波爬的更高。 坡度越陡，波浪爬的更高，设置戗台可降低爬高。 结构物表面越粗糙、渗透性越高，

9、波浪爬高越低。 崩破波爬高最低，卷破波和激散破波爬高增加。 不规则波列中波与波的相互作用对爬高影响很大，例如：一个大波高长波在一个小波高短波之后的爬高要比在一个大波高长波之后的爬高值要大；小波会被回落的大波覆盖。,崩破波,激散波,卷破波,坍波,爬高和落深的主要影响因素包括： 坡面形状、坡度大小、坡面糙率、坡面透水性、水深、波浪尺度等,9、海堤设计 波浪爬高,规则波光滑斜坡,探讨题：斜坡堤爬高试验分析-波浪爬落R1与m的关系。,9、海堤设计 波浪爬高,随m增大，任何一个条件下（确定的波陡和相对水深），波浪在斜坡上的爬落总有个极值。,探讨题：斜坡堤爬高试验分析-波浪爬落极值条件R与Ir()。,9、

10、海堤设计 波浪爬高,波浪爬落可采用m（H/L)0.5，即工程常用的伊利巴伦数Ir()表示。当m（H/L)0.5趋于无穷时，Ru等于0，因此m（H/L)0.5的倒数能更好的反映出波浪在斜坡上爬落的规律性，称为斜坡数M。,探讨题：斜坡堤爬高试验分析-波浪爬落R1(m)与水深D/L的关系。,9、海堤设计 波浪爬高,波浪爬落极值R1(m)同水深因子D/L有关。其变化趋势和浅水波理论相对波能传播速度随相对水深的变化相似， 从深水到浅水先缓慢增长，达到最 大值后随水深减小而迅速递减。,探讨题：斜坡堤爬高试验分析-斜坡数M对波浪爬落R1的影响。,9、海堤设计 波浪爬高,斜坡数M对波浪爬落的复杂影 响，分两部

11、分：一是波浪反 射，一是波浪壅水、变形、破 碎和坡面摩擦。,单坡正向规则波常用爬高公式： 适用条件：斜坡坡度m为15；水深d为1.5H5H；底坡i=1/50,9、海堤设计 波浪爬高,爬高,R1 =1、H=1m时的爬高，与斜坡数m和波坦度L/H有关,海港水文规范，海堤工程设计规范,单坡不规则波常用爬高公式： 海港水文规范，海堤工程设计规范 适用条件：风直接作用，其他同规则波爬高,9、海堤设计 波浪爬高,爬高,KU与风速有关的系数,R1%累积频率为1%的波浪爬高,9、海堤设计 波浪爬高,单坡不规则波爬高 SPM: 瑞利分布 河海莆田实测及南科院风浪模型试验：威布尔分布,累积频率为F%的波浪爬高,R

12、F%=KF*R1%,R1/10,R1/3,单坡不规则波常用爬高公式： 海堤工程设计规范： 适用条件：斜坡坡度0m1；其他同上,9、海堤设计 波浪爬高,累积频率为F%的波浪爬高,KV与风速u及堤前水深d前有关的经验系数,R0 =1、H=1m时的不透水光滑坡面上的爬高,单坡不规则波常用爬高公式： 堤防工程设计规范、福建围海工程技术规范莆田法 （1）适用条件：斜坡坡度m为1.55；波浪正向作用；,9、海堤设计 波浪爬高,累积频率为P的波浪爬高：,Kp爬高累积频率换算系数；对不允许越浪的堤防，爬高累积频率宜取2%，对允许越浪的堤防，爬高累积频率宜取13%；,波高和波长均指堤前平均波高和波长,单坡不规则

13、波常用爬高公式： 堤防工程设计规范、福建围海工程技术规范 （2）适用条件：斜坡坡度m1.0；波浪正向作用； （3）适用条件：斜坡坡度1.0m1.5；由m=1.0和m=1.5 的计算值按内插法确定。,9、海堤设计 波浪爬高,累积频率为P的波浪爬高：,R0无风情况下，光滑不透水护面（ =1）、平均波高=1时的爬高值。,单坡不规则波常用爬高公式： 浙江省海塘工程技术规定： （1）适用条件：波向与塘轴线法线夹角基本垂直(1；其他同上,9、海堤设计 波浪爬高,R0 =1、H=1m时的不透水光滑坡面上的爬高,累积频率为F%的波浪爬高,RF爬高累积频率换算系数；对不允许越浪的堤防，爬高累积频率宜取2%，对允

14、许越浪的堤防，爬高累积频率宜取13%；（允许越浪指塘顶、内坡及坡脚有防冲刷保护措施）,1.25,1.75,单坡不规则波常用爬高公式： 浙江省海塘工程技术规定：与前苏联规范基本一致 （1）适用条件：波向与塘轴线法线夹角基本垂直(1；其他同上,9、海堤设计 波浪爬高,KV与风速u及堤前水深d前有关的经验系数,R0 =1、H=1m时的不透水光滑坡面上的爬高,累积频率为F%的波浪爬高,RF爬高累积频率换算系数；对不允许越浪的堤防，爬高累积频率宜取2%，对允许越浪的堤防，爬高累积频率宜取13%；（允许越浪指塘顶、内坡及坡脚有防冲刷保护措施）,KF爬高累积频率F%换算系数,破碎取1.0；,H1%波高累积率

15、为F=1%的波高值，当H1% Hb时，则H1%取用Hb值；,单坡不规则波常用爬高公式： 浙江省海塘工程技术规定： （2）适用条件：波向与塘轴线法线夹角基本垂直(15度),斜坡坡度m1；其他同上,9、海堤设计 波浪爬高,累积频率为F%的波浪爬高,单坡不规则波常用爬高公式： 前苏联公式 （1）适用条件：正向入射 （2）适用条件：正向入射,9、海堤设计 波浪爬高,爬高,K1、K2坡面的糙率系数、渗透系数,R1/3,R1%累积频率为1%的波浪爬高,K3风速系数,K4波陡和坡度系数,K4,K4采用括号里面的数据,单、复坡不规则波常用爬高公式： 荷兰学者J.W. van der meer（2002）欧洲国家推荐公式： （1）使用范围：0.5b010 考虑因素：前坡平均坡度、堤前地形及水深变化、平台宽度及高程、波浪斜向入射、前坡糙率系数等,9、海堤设计 波浪爬高,（Tm-1,0=m-1/m0，m0与m-1分别为波谱矩）,单、复坡不规则波常用爬高公式： 荷兰学者J.W. van der meer（2002）欧洲国家推荐公式：,9、海堤设计 波浪爬高,Van der Meer光滑单坡上波浪爬高与破波参数关系（b1）,单坡不规则波常用