理论教育 四面六边透水框架护岸设计优化方案

四面六边透水框架护岸设计优化方案

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:四面六边透水框架单层均匀铺护、双层均匀铺护和覆盖率为70%的不均匀铺护试验表明[86][12] ,当四面体铺护均匀且厚度较大时,抗冲稳定性较好。在坡脚前沿加抛足够的防冲石,可防止岸坡上段的四面六边透水框架随岸坡的崩塌而下移、被水流带走。综上可知,在流速较大和迎流顶冲地段不宜采用四面六边透水框架进行护岸。

四面六边透水框架护岸设计优化方案

四面六边透水框架(以下简称四面体)单层均匀铺护、双层均匀铺护和覆盖率为70%的不均匀铺护试验表明[86][12] ,当四面体铺护均匀且厚度较大时,抗冲稳定性较好。当流速较小时,四面体不会被水流冲起,自身处于稳定状态,四面体守护区底部流速减缓,上游来沙大部分在四面体守护区内落淤,经过一段时间后,尾部少量四面体完全由泥沙覆盖,头部四面体也被深埋,促淤效果较好。其破坏主要是由于坡脚河床冲刷或坡面空档处泥沙被掏刷后,岸坡变陡而引起四面体下滑,在较大流速下还可能被水流带走。随着流速的增大,四面体自身的稳定性减弱,当流速达到一定程度后,除坡脚前沿和坡面空档处冲刷引起四面体移动和破坏外,四面体保护区内的泥沙被冲刷,四面体自身也开始失去稳定,少量四面体发生位移,特别是单条棱边着床面或被架空的四面体更易运动,由于四面体是相互咬合,当单个运动时,会同时引起周围的四面体发生位移。当流速继续增大,四面体保护区内的泥沙运动加剧,头部四面体冲刷外露并发生运动,且向下游发展。大面积四面体发生位移,并且多数表现为成串运动,在水流持续作用下,其岸坡变陡,岸坡上部的四面六边透水框架随岸坡的崩塌而下移,并被水流带走,随后出现类似自然河岸的变形特点(图8-25)。在坡脚前沿加抛足够的防冲石,可防止岸坡上段的四面六边透水框架随岸坡的崩塌而下移、被水流带走(图8-26)。

图8-25 四面六边透水框架不均匀铺护(无防冲石)试验前后地形变化图

(a)试验前地形;(b)试验后地形

图8-26 四面六边透水框架均匀铺护(有防冲石)试验前后地形变化图

(a)试验前地形;(b)试验后地形(www.daowen.com)

此外,试验表明,在同样的水流和边界条件下,四面体的起动流速显著小于相同重量实体护岸(块石) 材料的起动流速,说明透水性材料的抗冲性明显低于实体材料,主要原因是透水体的部分杆件突出床面的高度和迎水面积明显大于实体材料,受水流的作用力矩大,因而在水流作用下易失去稳定。

综上可知,在流速较大和迎流顶冲地段不宜采用四面六边透水框架进行护岸。由于受组成四面体杆件的阻水绕流和挤压作用,使四面体保护区内的流速分布发生一定调整,结果使四面体保护区内的近底流速小于投放四面体前的流速,从而引起局部流速减小,起着增阻减速的作用,有利于泥沙落淤,因此,在流速较小的地方和崩窝治理时采用四面六边透水框架具有较好的缓流促淤作用。与实体材料相比,使用透水体材料促淤的最大优点是可以节省材料,同时可加速护岸区的淤积。

江西省水利科学研究所与河海大学在20世纪90年代进行了四面六边透水框架的护岸工程试验研究,认为四面六边透水框架在护岸工程中,能起到很好的减速促淤效果。1996年以来在九江市益公堤和彭泽县金鸡岭堤岸段进行了四面六边透水框架护岸工程试验,取得了一定的效果[86]

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