海岸工程第六课讲解

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1、港口海岸与近海工程学院COLLEGE OF HARBOR COASTAL AND OFFSHORE ENGINEERING海海 岸岸 工工 程程港口航道与海岸工程专业课程港口航道与海岸工程专业课程总计：总计：1.51.5学分学分/24/24学时学时p第一第一章章 海岸防护海岸防护概论概论 （2 2学时学时）p第二章第二章 海岸防护海岸防护工程工程 （1212学时）学时）l（1）海堤 （7学时）l（2）护岸 （1.5学时）l（3）丁坝 （1学时）l（4）潜坝 （1学时）l（5）人工补滩工程（0.5学时）p第三章第三章 围海工程围海工程 （6 6学时）学时）p第四章第四章 防波堤防波堤工程工程 （

2、3 3学时）学时）p第第五五章章 其他其他海岸工程海岸工程 （1 1学时）学时）p 本章内容：本章内容：l第一节第一节 海堤海堤l第第二二节节 护岸护岸l第第三三节节 丁坝丁坝l第第四四节节 潜坝潜坝l第第五五节节 人工人工补滩补滩工程工程p本章本章需要了解掌握知识需要了解掌握知识点：点：l第一节第一节 海堤海堤 海堤海堤设计标准，设计潮位与设计波浪计算，设计标准，设计潮位与设计波浪计算，海堤断面型式和构造，海堤设计海堤断面型式和构造，海堤设计方法，方法，地基稳定与沉降计算，软基处理。地基稳定与沉降计算，软基处理。确定海确定海堤标准堤标准和等级和等级水文、地水文、地形、基础形、基础和社会基和社

3、会基本资料本资料堤线布堤线布置和堤置和堤型选择型选择设计水设计水文要素文要素确定：确定：设计水设计水位、设位、设计波高计波高稳稳定定沉沉降降计计算算堤堤基基处处理理堤堤身身设设计计施施工工设设计计 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。o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪爬高Review 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o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪爬高规则波光滑斜坡Reviewo 9 9、

4、海堤设计、海堤设计l 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RF%=KF*R1%R1/10R1/3Review 单坡不规则波常用爬高公式： 海堤工程设计规范：适用条件：斜坡坡度斜坡坡度0m10m15度),斜坡坡度斜坡坡度m1m1；其他同上o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪爬高累积频率为F%的波浪爬高Review 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

5、入射、前坡糙率系数等o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪爬高00%275. 1/fbmuHR01.8b )/6 . 13 . 4(/00%2fbmuHR01.8b （Tm-1,0=m-1/m0，m0与m-1分别为波谱矩）004mHmReviewo 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪爬高 波浪爬高影响因素分析及计算公式比较 波坦对爬高的影响R0=R1%/H1% 复式断面不规则波爬高o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪爬高需要迭代试算。一般还是需要进行物理模型试验来确定爬高值。可先确定该断面的折算坡度系数，再按该坡度系数的单坡断面确定其爬高值。 复式断面不规则波常用爬高公式海堤规范、地方规范、

6、浙江规范等适用条件：m(上)=14；m(下)=1.53；dw/L=-0.0670.67；B/L=1/5. Delft:建议有平台的爬高值是无平台的爬高值的(1-B/L)倍 裴什金法:应用在上下坡度变化不大,且下坡比较缓,上坡比较陡.在平台水深很小时候,该法不符合实际。o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪爬高B10.21-0.21w1+2(-)xBdHHmmmmL下下上 堤前有压载时的爬高计算步骤: 先计算无压载条件下的爬高; 将所得爬高值乘以压载修正系数Ky （m1时）; 当dw/H=1.5,m=1.5时候,还要考虑dw的影响，再乘以Km. Ky Kmo 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪爬

7、高 减少波浪爬高的措施:平台消浪:修建平台的最佳位置为静水位附近,最佳宽度为入射波长的1 /4堤表面糙渗性的消浪,堤前植防浪林。l 波浪爬高计算l 越浪量计算o 9 9、海堤设计、海堤设计 以往我国海岸建筑物的设计多是不允许发生越浪，即堤顶高度等于设计最大爬高再加上一定的富余高度。 海岸建筑物沿着海岸线延伸很长，工程造价对顶标高异常敏感，不允许越浪导致海岸建筑物的顶标高过高，缺乏经济性。 按不允许越浪标准设计，罕见的大浪(如飓风、海啸)到来时仍会发生越浪，此时缺乏相应的保护措施，容易造成严重损失。 国外早就开始采用允许越浪的标准来设计海岸建筑物的顶标高。需要确定允许越浪量大小、建筑物顶标高，堤

8、后陆地修建排水设施。o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪越浪越浪量是衡量越浪大小和多少的参数，当规则波爬高超过堤顶时，每个波浪产生相同的越浪。不规则波则采用平均越浪量的定义，即：一个波列(常取100个波)在单位时间内越过单位堤长的平均水量(m3/m.s)。平均越浪量可以反映出越浪的长期效果，是考虑建筑物顶部及内坡冲蚀、侵蚀和堤后陆地排水问题的主要参数。单波越浪量：单个波浪在单位堤长上产生的越顶水体积(m3/m)。单波越浪量对堤上人员、车辆安全和堤后排水设施的影响更重要，量级为平均越浪量的10到100倍，甚至1000倍。o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪越浪探讨题：斜坡堤越浪量试验分析。o

9、 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪越浪探讨题：斜坡堤越浪量试验分析。o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪越浪探讨题：斜坡堤越浪量试验分析。o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪越浪探讨题：斜坡堤越浪量试验分析。o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪越浪o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪越浪海堤工程设计规范、海港水文规范、防波堤设计规范等适用条件：o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪越浪海堤工程设计规范、海港水文规范、防波堤规范等斜坡堤不设置胸墙，其单位时间单位堤宽的越浪量按下式计算o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪越浪海堤工程设计规范、海港水文规范、堤防规范等斜坡堤设置胸墙，其单

10、位时间单位堤宽的越浪量按下式计算荷兰提出的允许的越浪量准则：对于砂性土且没有植被覆盖，越浪量小于0.1L/(S.m)；对于粘性土且较好的植被覆盖，越浪量小于1.0L/(S.m)；对于粘性层，外坡有植被，内坡有罩面，越浪量小于10/(S.m)；可能造成海堤损坏的允许越浪量可能造成海堤损坏的允许越浪量情况情况海堤型式和构造海堤型式和构造允许越浪量允许越浪量有后坡有后坡堤顶及堤后坡无保护（如粘土、夯实图料，铺草地面）堤顶及堤后坡无保护（如粘土、夯实图料，铺草地面）55* *1010-3-3堤顶有保护，后坡无保护堤顶有保护，后坡无保护2 2* *1010-2-2堤顶、后坡均有保护堤顶、后坡均有保护5

11、5* *1010-2-2无后坡无后坡堤面不铺砌堤面不铺砌5 5* *1010-2-2堤面有铺砌堤面有铺砌2 2* *1010-1-1o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪越浪对建筑物、车辆及人员可能造成危害的允许越浪量对建筑物、车辆及人员可能造成危害的允许越浪量情况情况类型类型允许越浪量允许越浪量堤后有行人堤后有行人略感不适略感不适44* *1010-6-6略有危险略有危险33* *1010-5-5堤后有车辆堤后有车辆高速行车高速行车11* *1010-6-6低速行车低速行车22* *1010-5-5堤后有建筑堤后有建筑受害而不破坏受害而不破坏11* *1010-6-6受害、门窗等局部受破坏但

12、结构不破坏受害、门窗等局部受破坏但结构不破坏33* *1010-5-5o 9 9、海堤设计、海堤设计l 波浪越浪l 波浪爬高计算l 越浪量计算l 护坡计算o 9 9、海堤设计、海堤设计主要设计内容：砌石护坡厚度计算；抛石单个块体重量和厚度计算；护面混凝土板厚度计算栅栏板计算o 9 9、海堤设计、海堤设计l 护坡计算o 9 9、海堤设计、海堤设计l 护坡计算干砌块石护面也是一种常用的护面型式，其失稳一般系由于波浪浮托力引起的向上跳脱。干砌块石护面计算一般确定其砌石厚度，计算方法系根据坡面法向的作用力（波浪浮托力，重力法向分量，摩檫力等）的平衡导出的。o 9 9、海堤设计、海堤设计l 护坡计算干砌

13、块石失稳模式示意图 干砌块石护面厚度计算原理：砌石护坡厚度计算： （1）港工规范公式（海港水文规范、防波堤设计与施工规范）A、立砌的立砌的干砌块石护面和有排水孔的浆砌块石护面厚度 使用条件：m=1.53.0，d/H=1.54.0和L/H=1025 计算公式： o 9 9、海堤设计、海堤设计l 护坡计算海港水文规范中取H4%防波堤规范中取H5%砌石护坡厚度计算： （1）港工规范公式（海港水文规范、防波堤设计与施工规范）A、计算公式： o 9 9、海堤设计、海堤设计l 护坡计算砌石护坡厚度计算： （1）港工规范公式（海港水文规范、防波堤设计与施工规范、海堤规范）B、干干砌条石砌条石护面层厚度 使用

14、条件：m=0.81.5，d/H=1.73.3和L/H=1225 计算公式：A系数，斜缝干砌可取1.2 ，平缝干砌可取0.85； o 9 9、海堤设计、海堤设计l 护坡计算加糙干砌条石护面计算加糙干砌条石护面计算：坡度系数为2 -3 的加糙干砌条石护面，其厚度也可按立石厚度公式计算，但应乘以折减系数。当平面加糙度为25% 时条石凸起高度宜取条石计算厚度的1/3 ，折减系数可取为0.85。砌石护坡厚度计算： （2）裴什金法（海堤规范、堤防规范、福建省规范、浙江省规范） 使用范围：干砌块石护面厚度、设置排水孔的浆砌石 使用条件： 1.5=m=0.125，H取值H4%；d/L0.7H）o 9 9、海堤设计、海堤设计l 护坡计算考虑了波长大部分公式的共同结构是护面块体的重量： 与波高的三次方成正比 与块体在空气中的重度成正比 与斜坡坡角的某个函数成反比缺点：但大都未考虑波谱型式，波群以及三维不规则波作用对斜坡堤护面稳定性的影响。伊利巴伦公式伊利巴伦公式赫德逊公式：赫德逊公式：前苏联规范公式前苏联规范公式o 9 9、海堤设计、海堤设计l 护坡计算抛石单个块体重量计算