《某地區(qū)防波堤工程設(shè)計與安全校核計算10000字（論文）》

第1章緒論1.1引言中國擁有著漫長的海岸線，橫跨11個省份。而如今現(xiàn)在沿海地區(qū)災(zāi)害頻發(fā)，影響著沿岸4億多人口的生存與發(fā)展，所以對于海洋資源的開發(fā)利用需要有條不紊地進行，并促使它成為我國經(jīng)濟穩(wěn)步向前發(fā)展的不竭動力。我們要充分防止此類海平面上升引起的災(zāi)害，就要更充分地進行防波堤的建設(shè)并充分發(fā)揮其優(yōu)勢，對人類的健康發(fā)展得到強有力地保證。防波堤的用處是保護海港內(nèi)的水域的穩(wěn)定和維護港口內(nèi)的設(shè)施的正常運轉(zhuǎn)。設(shè)計防波堤時，定要從工程概況條件出發(fā)，根據(jù)海港的經(jīng)濟價值和使用年限來探討防波堤的設(shè)計方案。應(yīng)當(dāng)設(shè)計的內(nèi)容如下:1)防波堤掩護海港并使其免受來自于主波向波浪的影響。2)在滿足工程造價、施工簡單和維修費用低的情況下，考慮波浪集中侵蝕堤壩的現(xiàn)象出現(xiàn)。3）要充分考慮周邊地區(qū)后期的建設(shè)，使其更小程度上免受來自于防波堤建設(shè)所帶來的影響。4)應(yīng)考慮到海港防波堤的未來建設(shè)，增加對于未來發(fā)展規(guī)劃的具體應(yīng)用和使用價值。根據(jù)以往的防波堤事故顯示，造成防波堤破壞的主要原因有兩個：（1）越浪漫頂造成對堤頂和后坡沖刷侵蝕，從而導(dǎo)致防波堤破壞，如圖1.1所示。（2）沿海地區(qū)的地基多為軟土，承載力低、變形大，防波堤在自身重力和水荷載作用下往往容易發(fā)生邊坡失穩(wěn)破壞，如圖1.2所示。圖1.1越浪沖刷侵蝕導(dǎo)致防波堤破壞示意圖圖1.2防波堤邊坡失穩(wěn)破壞示意圖1.2問題的提出及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外關(guān)于直立堤平均越浪量的計算一直多了許多年的研究，并且得到了部分經(jīng)驗公式。在國內(nèi)所建設(shè)的港口的直立堤中，主要還是以重力式直立堤的應(yīng)用較廣,僅而次之的是方塊直立堤。俞聿修[3]（2011年）等對于合田良實根據(jù)早年直立堤和水平混合式直立堤上越浪量的試驗研究，并給出的越浪量的推算圖表做出了分析研究。FrancoL[21]（2011年）等人所研究的平均越浪量計算方法，依據(jù)沉箱防波堤的越浪量試驗的結(jié)果，應(yīng)用采，結(jié)果表明堤前水深較大時，波浪不會破碎。李玉龍[13]（2010年）則是通過進行不同胸墻掩護程度下的模型試驗，得出越浪量在胸墻半掩護的情況下是最小的。朱昭力[17]（2019年）針對堤頂超高、基床等因素建立物理試驗?zāi)Ｐ?，計算了不同情況下的直立式防波堤上的平均越浪量，并對直立式防波堤平均越浪量提出了計算方法。邊坡穩(wěn)定分析的計算方法有多種，如瑞典條分法、Janbu條分法、Morgenstern-Price法、簡化畢肖普法、塑性極限法等[19]，然而根據(jù)對于極限平衡法來說應(yīng)用較多的是瑞典圓弧法、Bishop法等方法。李廣信[9]等人得出瑞典條分法是忽略條間力影響的方法，只滿足滑動土體整體力矩平衡條件而不滿足土條的靜力平衡條件。吳興征等人[11](2003年)按照Bishop方法得出若上下游坡率的增加，堤坡穩(wěn)定可靠度指標(biāo)增加。1.3本文研究內(nèi)容及其意義本文采取設(shè)計直立式防波堤的方式，通過分析越浪量和邊坡穩(wěn)定的研究現(xiàn)狀，對常用的計算模型和方法進行了簡單描述。重力式和樁式防波堤結(jié)構(gòu)構(gòu)造中經(jīng)常使用的兩種，在大部分工程中，重力式最為普遍。目前，港口技術(shù)飛速發(fā)展、日新月異的變化使得重力式直立堤的設(shè)計又發(fā)展出許多能減少波浪影響、保持穩(wěn)定和部分新型結(jié)構(gòu)，而防波堤的建設(shè)往往是基于平均越浪量的計算和邊坡穩(wěn)定計算下的設(shè)計。對于平均越浪量公式主要介紹了合田良實法、FrancoL法和我國規(guī)范方法，在邊坡分析中主要介紹了極限平衡法中的畢肖普法。并結(jié)合山東日照的水文地質(zhì)氣候等工程案例進行了越浪量計算和邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)計算，并在R語言平臺上繪制了表格進行計算。邊坡穩(wěn)定分析則采用理正巖土軟件上通過建立不同工況的模型完成了對邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的計算。

第2章直立堤上平均越浪量計算方法在直立堤工程的設(shè)計之中，以允許越浪量作為把握條件來敲定堤頂?shù)母叱獭５疚年P(guān)于直立堤的越浪量的計算方法主要應(yīng)用了學(xué)術(shù)上比較常用的合田良實法、FrancoL法和我國規(guī)范方法，通過對于三維波浪模型試驗的研究分析，計算直立堤上的平均越浪量需要研究斜向波和多向波的多重作用組合。2.1合田良實法合田良實對于底坡比為1：30的直立堤上越浪量的試驗研究方案比對核查并從中得出了圖表分析圖。表2-1無因次越浪量根據(jù)變化因素增大時的變化情況變化情況影響狀況有影響有影響有影響坡度1/10有一定影響坡度1/30有一定影響水深、波坦和海底坡度增大（相對水深較?。┰龃鬁p小其中為防波堤中的平均越浪量，；為堤前水深；和分別為經(jīng)計算之后的的有效波高值和有效波長值；為靜水面之上的高度（堤頂上）[3]。而對于本文中的計算平均越浪量相較于下面的兩種方法，工程概況的條件均符合該條件，但具體公式的應(yīng)用仍不完善，通過安全復(fù)核仍滿足實際需求。2.2FrancoL法1994年，F(xiàn)rancoL等學(xué)者根據(jù)沉箱防波堤的越浪量試驗進行分析之后，在實驗中采取了，實驗證明防波堤堤外側(cè)水深較大時，不會產(chǎn)生破碎波壓力，并導(dǎo)得其中的具體數(shù)值取得見表2-2。

表2-2隨結(jié)構(gòu)形態(tài)變化的不同堤身結(jié)構(gòu)形狀的越浪量折減因子直立堤結(jié)構(gòu)形態(tài)考慮堤身結(jié)構(gòu)形狀的越浪量折減因子堤頂無反弧形胸墻0.7前胸墻上有開孔或胸墻向后移且開孔沉箱頂設(shè)有反弧形胸墻0.65在水平方向上的混合式直立堤的護面堤頂位于或低于靜水面情況下0.92其中本文直立堤的設(shè)計中g(shù)取，，表示為胸墻頂?shù)絻羲娴母叨?，為堤前有效波高?.3我國規(guī)范方法《海堤工程設(shè)計規(guī)范》（GBT51015-2014）中給出了有無防浪墻防波堤的堤頂越浪量計算公式。由于越浪量的不同以及其他因素影響，通過在堤頂擋水前沿的部分設(shè)置墻體用來阻止波浪翻越堤頂，工程上通常稱為防浪墻，如下圖2.1所示（a）為堤頂無防浪墻；（b）堤頂設(shè)有防浪墻。圖2.1堤頂有無防浪墻防海堤堤頂越浪量在堤頂不設(shè)置防浪墻時可按下式計算：堤頂越浪量在堤頂設(shè)有防浪墻時可按下式計算： 式中：為單位時間單位堤寬的越浪量體積；為防波堤堤腳處的有效波高；為防波堤堤腳處波浪的譜峰周期；為靜水位至堤頂?shù)拇怪备叨?；為靜水位至防浪墻頂?shù)拇怪备叨?；為防浪墻至防波堤堤頂?shù)乃骄嚯x；為臨海側(cè)坡比；為防波堤堤腳處水深；為海堤護面的糙滲系數(shù)，按表2-3，本文中均取1.00；為經(jīng)驗系數(shù)與坡比有關(guān)，按表2-4；為重力加速度，本文中取。

表2-3規(guī)范中防波堤護面的糙滲系數(shù)取值護面類型混凝土、草皮護坡拋石護坡扭工字塊體護坡四腳空心方塊1.000.490.400.50表2-4規(guī)范法中越浪量計算時經(jīng)驗系數(shù)A、B的取值坡比m1.523經(jīng)驗系數(shù)0.0350.0600.056經(jīng)驗系數(shù)0.6000.4500.380

第3章直立式防波堤邊坡穩(wěn)定計算方法3.1瑞典條分法瑞典條分法在所有條分法中最為簡單，首先瑞典條分法假定邊坡滑動面是一個圓弧面，并且忽略了條塊間力的作用。所以瑞典條分法對于整體力矩平衡條件是滿足的，而對于靜力平衡條件是不滿足的。如圖3-1中取條塊進行分析，土條的重力沿該滑動面的中點分解成切向力和法向力。則滑動面以下的土體對條塊的反力分別為和。圖3-1瑞典條分法示意圖滑動土體產(chǎn)生的滑動力矩為： （1）土體對滑動面的抗滑力矩為： （2）根據(jù)整體力矩平衡，即公式（1）和公式（2）相等得： （3） （4）式中：表示土條的重力；表示滑動面以下土體對滑動體的法向力；表示滑動面以下土體對滑動體的切向力；表示土條底部圓弧長度；表示土條滑動面的中點與滑動面圓心連線的豎直夾角；表示土條的土體內(nèi)摩擦角；表示土條的土體黏聚力。3.2畢肖普法畢肖普法是在瑞典條分法的基礎(chǔ)上考慮土條側(cè)面力得出的邊坡穩(wěn)定分析方法。如圖3-2所示，作用在土條上的力，除了重力，滑動面上有切向力和法向力，還有條塊間水平力和切向力。圖3-2畢肖普法示意圖土條處于靜力平衡狀態(tài)時如圖3-3，由豎向力平衡條件得：圖3-3土條靜力分析 （5）滑動面上的極限平衡條件： （6）其中：，。將公式（6）代入（5）中整理得： （7）其中：由力矩平衡得： （8）將公式（6）（7）代入（8）整理可以得出安全系數(shù)： （9）畢肖普進一步假設(shè)，也就是條塊間不存在切向力，得出簡化畢肖普公式： （10）由于式中參數(shù)也含有安全系數(shù)，不應(yīng)直接求解，應(yīng)需要迭代式計算的方法求解安全系數(shù)的值。由于簡化畢肖普法考慮了條塊間的水平力，因此簡化畢肖普法計算的安全系數(shù)相比瑞典條分法來說略高。。

第4章防波堤結(jié)構(gòu)方案比選鑒于防波堤的類型有兩種，一種是斜坡式防波堤，而另一種是直立式防波堤，根據(jù)設(shè)計規(guī)范和工程設(shè)計材料可知，斜坡式防波堤的斷面類型為梯形，斜坡式具有減緩波浪作用的功能；而直立式防波堤多在墻前發(fā)生反彈反射波浪作用。斜坡式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)較為簡便，工程施工容易，墻體的穩(wěn)定性較高，適用于不同的工程概況條件，可就地取材從而易于破壞之后的修復(fù)和完善工作；直立式其內(nèi)側(cè)可兼做碼頭港口，是港口工程的優(yōu)良選擇，水深較大時，其材料用量相對比較省，水深越大其比值差值就會越大。則其中考慮構(gòu)造港口或碼頭時，且水深較大時，宜選用直立式防波堤進行構(gòu)造，且滿足工程地質(zhì)條件和試驗要求。這二者缺點往往是二者的相對而言的缺點，斜坡式耗材多，堤內(nèi)不可做碼頭等東西；直立式消耗波浪能力會欠缺很多，特別是當(dāng)?shù)糖盎蛘咚钶^小時，在相當(dāng)大波壓力之下，需要加大堤頂和堤身的寬度，使得造價繼續(xù)進一步擴大，且重力式防波堤對地基應(yīng)力下的不均勻沉降反應(yīng)比較敏感，且發(fā)生破壞時不易對其進行修復(fù)。斜坡式適用于水深較淺時，即時，且地基比較差的情況和施工用料來源比較容易的地區(qū)；而直立式大多數(shù)應(yīng)用于水深較大時，即時，且地基比較好的情況之下，通過之前港口和碼頭設(shè)計計算資料結(jié)果表明，若時，其在日照的設(shè)計環(huán)境下的一般波浪作用下，即且水深應(yīng)處于時，適宜選用直立式防波堤進行構(gòu)造。通過上述條件的敘述以及各個方面的優(yōu)勢，以及新型防波堤的構(gòu)造要求，在進行完方案的對比之后，山東日照當(dāng)?shù)氐暮０端畲?，深?16m，波高處于比較中心的位置，該地基大部分且都是讓黏土作為持力層，且就地取材相當(dāng)困難，工程施工的隊伍又更專注于沉箱式的施工方式，價值施工環(huán)境條件周邊場地龐大，綜合分析可考慮采用構(gòu)造直立式防波堤的形式來進行新型防波堤構(gòu)造。

第5章工程設(shè)計資料5.1工程概況本工程是位于山東省日照石臼區(qū)的防波堤設(shè)計堤段，該段防波堤分為南北兩段，本文只設(shè)計分析其北段工程，以北段全長為1964米，其有效寬度為365米，屬于2級提防，由中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示：日照地區(qū)的每年平均風(fēng)速為。工程上直立式防洪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)五十年一遇的高潮位為3.20m，堤前水位為6.40m。防波堤截面采用直立式防波堤結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)護砌采用混凝土護面。防波堤設(shè)計堤頂高程為6.00m，寬度為15.00m，堤身為素填土和粉質(zhì)黏土填筑而成。日照港的潮汐特點如圖4.1所示，其平均低潮為為1.20m，高潮位達到4.15m，潮流方向為東北-西南方向。圖4.1日照港（石臼所）2018年某日潮汐情況根據(jù)《JTS154-2018防波堤與護岸設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，對允許越浪的直立堤，宜定在設(shè)計高水位以上不小于0.6倍設(shè)計波高值處[8]。本工程的海床面的土層分布參數(shù)詳細見下表4-1。表4-1土層分布參數(shù)土層編號名稱層厚（m）重度（kN/m3）極限側(cè)阻力（kPa）極限端阻力（kPa）1淤泥質(zhì)黏土0.616.5152粉質(zhì)黏土317.3353砂質(zhì)粉土2.417.2554黏質(zhì)粉土8.817.6705粉砂418.27535006黏質(zhì)粉土12.518.57025007黏土13.818.77530005.2防波堤設(shè)計條件5.2.1設(shè)計水位根據(jù)《JTS154-2018防波堤與護岸設(shè)計規(guī)范》5.1.2，無特殊情況下的波浪重復(fù)出現(xiàn)的期限為，波高的累積頻率為1%的波高H，即，其中不大于淺水的極限波高、水位及相應(yīng)的波高采用日照港的設(shè)計水位。設(shè)計高水位為3.20m，設(shè)計波高為6.0m，則由規(guī)范可知：頂高程取堤頂高程為7.2m即可?；苍O(shè)計:采用明基床，該基床頂高程取用-8.4m，底高程取用-14.5m，使用重錘夯實的方法完成工程施工。外肩的寬度=，則取為9.0m。內(nèi)肩的寬度，則取為6.0m。依據(jù)設(shè)計規(guī)范可知居于直立堤外側(cè)邊坡坡度之比=1:2~1:3，鑒于自身的設(shè)計要求取為1:2居于直立堤內(nèi)側(cè)邊坡坡度之比=1:1.5~1:2，鑒于自身的設(shè)計取為1:1.5取2.4m作為基床護底塊石的厚度，則其寬度為0.25=0.25×89.36=22.34（m），取為23m。堤頭堤頂段護底塊石厚度取為3.6m，寬度取為23m。頂高程的方塊上層=施工工程高水位+（0.3~0.5）=3.2+（0.3~0.5）=3.5~3.7m，根據(jù)頂高程為7.2m，最終裁定頂高程的方塊上層取為3.6m。依據(jù)設(shè)計規(guī)范可知，混凝土方塊尺寸：方塊的長高之比不應(yīng)大于3.0；寬高之比之比不宜小于1.0。選取兩類尺寸：①長邊取為5.4m，寬度取為3.6m，高度取為2.7m②長邊取為5.4m，寬度取為3.6m，高度取為2.5m則該直立式防波堤中堤頭段的長度：應(yīng)用（1.5~2.0）倍的堤身寬度作為其長度。由于持力層為黏土，所以按照堤高的0.85倍計算，則0.85h=0.85×24m=20.4m因而可確定出其直立堤方塊的最小重量見表4-2表4-2直立式防波堤的結(jié)構(gòu)方塊最小重度值波高設(shè)計取值重度波高設(shè)計取值重度2.6~3.5304.5~5.5503.6~4.5405.6~6.5605.2.2設(shè)計條件該直立堤采取混凝土土方塊直立堤，上半部分結(jié)構(gòu)應(yīng)用整體裝配式的混凝土結(jié)構(gòu)，高度為6m，水位最高為4.2m，港外采用側(cè)立面，拋石機床應(yīng)采用明基床，混凝土結(jié)構(gòu)各個方面的材料標(biāo)準(zhǔn)重度見表4-2。由《JTS154-2018防波堤與護岸設(shè)計規(guī)范》從而得出各個材料斷面尺寸高度見表4-3。表4-2材料重度標(biāo)準(zhǔn)值各部分材料名稱鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)沉箱沉箱浮游頂部混凝土混凝土結(jié)構(gòu)胸墻聚積砂石基床護底塊石表4-3混凝土結(jié)構(gòu)中的材料尺寸高度各部分結(jié)構(gòu)材料名稱高度沉箱浮游2.0頂部混凝土2.7混凝土結(jié)構(gòu)胸墻2.5聚積砂石3.0基床護底塊石1.8鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)沉箱4.55.2.3水中土的地質(zhì)狀況黏土在水中依然是固體，可考慮依然不改變土體的受力性質(zhì)和不承受浮力作用，故得出。

直立堤設(shè)計計算6.1波態(tài)的確定性計算根據(jù)《海港水文規(guī)范》JTJ213—98可知，可得下表6-1得知：表6-1波態(tài)性質(zhì)計算的確定水位何種類型發(fā)生條件何種性質(zhì)的波態(tài)設(shè)計高水位立波設(shè)計低水位立波6.2抗傾抗滑覆穩(wěn)定性質(zhì)的驗算6.2.1設(shè)計高水位的驗算由上述內(nèi)容可知，設(shè)計高水位為2.24m，則由圖6.1可計算出七個部分的重度值：其混凝土方塊自重為6.2.2波浪力的計算依據(jù)《海港水文規(guī)范》JTJ213—98可知，設(shè)計高水位下的波浪力計算如下表示（1）波峰作用下波浪力的計算：①處波浪壓力強度在靜水面以上的高且為處的為零。②水的最下面處的波浪壓強為：③靜水面處的波浪壓力為：④靜水面上線，均沿著直線分布形式線性插值法計算胸墻頂?shù)?，則⑤墻的最底端處波浪壓力強度為：⑥單位長度墻身上總波浪壓力為：⑦墻的最底端上的波浪浮托力為：（1）波谷作用下波浪力的計算：①水的最底端上的波浪壓力強度：②靜水面的波浪壓強為0。③處波浪壓力強度：④墻的最底端處上的波浪壓力強度：⑤墻身上的總波浪力：⑥墻底面上方向朝下的波浪力：6.2.2各個水平縫抗傾穩(wěn)定性計算：堤底和堤身6.2.2.1抗傾公式介紹根據(jù)《JTS154-2018防波堤與護岸設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，結(jié)構(gòu)沿防波堤的最底處抗傾穩(wěn)定性的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計計算結(jié)構(gòu)式如下表示為：1、結(jié)構(gòu)沿著防波堤的最底處和防波堤身下沿的各個水平縫及齒縫的抗傾穩(wěn)定性其上述式子中，為計算面后踵中防波堤身自重力的標(biāo)準(zhǔn)值（在波峰作用的情況下），或前趾（在波谷作用的情況下）穩(wěn)定力矩；為計算面中水平波浪力的標(biāo)準(zhǔn)值或傾覆力矩；為計算面的波浪浮托力的標(biāo)準(zhǔn)值或的傾覆力矩；為結(jié)構(gòu)的必要性參數(shù)，根據(jù)規(guī)范規(guī)定認為工程安全等級為二級，；為水平波浪力分項系數(shù)，其中且根據(jù)規(guī)定可知持久組合值，短暫組合值中；為波浪浮托力分項系數(shù)，其中且根據(jù)規(guī)定可知持久組合值為，短暫組合值為；為結(jié)構(gòu)系數(shù)，其中且根據(jù)規(guī)定為。2、沿堤底和堤身各個水平縫的波浪壓力分布的確定（1）作用于上部結(jié)構(gòu)底面下的波浪浮托力的有效作用寬度：其中式子中，可被認為是波浪的在寬度上的有效作用；可被認為是在被波峰作用時靜水面其之上的高度；可被認為是上部結(jié)構(gòu)的最底處的靜水面上的高度。波浪浮托力標(biāo)準(zhǔn)值跟隨著波浪在寬度上的有效作用值呈三角形式分布，經(jīng)過多數(shù)實驗計算解得，其同一高程處的水平波浪壓力的標(biāo)準(zhǔn)值等于標(biāo)準(zhǔn)值的最大壓強。（2）防波堤的最底處的波浪浮托力，該實驗數(shù)據(jù)并通過規(guī)范分析其為：立波，計算如下所示。6.2.2.2水平縫抗傾穩(wěn)定計算：（1）在波浪處于波峰時圖6.1設(shè)計高水位之下的直立堤抗傾計算斷面圖（波峰作用下）①防波堤最底處：自重力對直立堤后踵的力矩：水平向的波浪外力對防波堤后踵的傾覆力矩：浮托力對直立堤后踵的傾覆力矩：②上部結(jié)構(gòu)底面：有效作用寬度自重力對直立堤后踵的穩(wěn)定力矩：水平向波浪力對直立堤后踵的傾覆力矩：浮托力對直立堤后踵的傾覆力矩：③第一層方塊縫：自重力對直立堤后踵的穩(wěn)定力矩：水平向波浪力對直立堤后踵的傾覆力矩：浮托力對直立堤后踵的傾覆力矩：④第二層方塊縫：自重力對直立堤后踵的穩(wěn)定力矩：水平向波浪力對直立堤后踵的傾覆力矩：浮托力對直立堤后踵的傾覆力矩：⑤第三層方塊縫：自重力對直立堤后踵的穩(wěn)定力矩：水平向波浪力對直立堤后踵的傾覆力矩：浮托力對直立堤后踵的傾覆力矩：⑥第四層方塊縫：自重力對直立堤后踵的穩(wěn)定力矩：水平向波浪力對直立堤后踵的傾覆力矩：浮托力對直立堤后踵的傾覆力矩：表6-2各水平縫抗傾計算結(jié)構(gòu)部分是否滿足驗算上部結(jié)構(gòu)底面22008.64762.635445.2513270.24417606.88是第一層方塊縫7935369.972664.763945.1496348是第二層方塊縫9701.52734.792699.524464.6037761.216是第三層方塊縫11904.721865.542569.925766.0989523.776是第四層方塊縫14107.922945.252497.127075.08111286.336是最底處16312.924796.242218.569119.2413050.336是（2）在波浪處于波谷時圖6.2設(shè)計高水位下的直立堤抗傾計算斷面圖（波谷作用）①防波堤最底處：自重力對直立堤前踵的穩(wěn)定力矩：水平向波浪力對直立堤前踵的傾覆力矩：浮托力對直立堤前踵的傾覆力矩：②上部結(jié)構(gòu)底面：自重力對直立堤前踵的穩(wěn)定力矩：水平向波浪力對直立堤前踵的傾覆力矩：浮托力對直立堤前踵的傾覆力矩：③第一層方塊縫：自重力對直立堤前踵的穩(wěn)定力矩：水平向波浪力對直立堤前踵的傾覆力矩：浮托力對直立堤前踵的傾覆力矩：④第二層方塊縫：自重力對直立堤前踵的穩(wěn)定力矩：水平向波浪力對直立堤前踵的傾覆力矩：浮托力對直立堤前踵的傾覆力矩：⑤第三層方塊縫：自重力對直立堤前踵的穩(wěn)定力矩：水平向波浪力對直立堤前踵的傾覆力矩：浮托力對直立堤前踵的傾覆力矩：⑥第四層方塊縫：自重力對直立堤前踵的穩(wěn)定力矩：水平向波浪力對直立堤前踵的傾覆力矩：浮托力對直立堤前踵的傾覆力矩：

表6-3各水平縫抗傾計算結(jié)構(gòu)部分是否滿足驗算上部結(jié)構(gòu)底面69690005575.2是第一層方塊縫7396.4219.6562.32756.4965917.136是第二層方塊縫11926164.941076.641614.0549540.8是第三層方塊縫14126.2473.51023.121945.60611300.96是第四層方塊縫1633.2956.07979.22515.8511306.56是堤底面21111.62028.25986.883919.66916889.28是

第7章地基承載力驗算與邊坡安全系數(shù)的計算7.1構(gòu)造狀況及與之對應(yīng)的設(shè)計組合7.1.1持久組合依據(jù)附錄上的公式并結(jié)合直立式防波堤構(gòu)造之后的狀況分析，按照規(guī)范中所給出的地基承載力驗算公式可知，分別水位處于0.5m、1.7m、3.4m、4.0m的水位時的構(gòu)造指標(biāo)，持久組合表7-1、短暫組合可得出結(jié)論，安全復(fù)核狀況良好，條件符合日照港的氣候水文地質(zhì)條件。表7-1持久組合下地基承載力驗算構(gòu)造狀況指標(biāo)3.4m水位+波壓力1.7m水位+波壓力0.5m水位+波壓力4.0m水位+波壓力4769.524758.334762.244605.552964.372988.222603.442945.84956.62943.62962.1981.563.1263.6266.2383.413判斷555307.52321.25289.72366.2200006.1256.4358.0217.903211.16231.52207.63222.46262626261.3241.4231.5841.4231025.31122.761351.411186.44415.33421.56369.57408.767.8507.5768.3708.6249.09.09.09.023.523.523.523.500004.224.325.124.7716.1016.8412.3316.9710.0710.3513.2410.587.207.626.236.783942.364000.765704.383674.331635.771586.462422.871670.24經(jīng)過地基承載力的驗算，公式中，符合直立式防波堤的設(shè)計規(guī)范和要求。7.1.2短暫組合下的地基承載力驗算通過施工荷載的設(shè)計值小于持久組合下的地基承載力，又因為黏土的值與持久組合下的完全類似，故短暫組合下的地基承載力驗算滿足要求，從而得知不許再進行計算。7.2邊坡安全系數(shù)的計算各土層的厚度分別為堤身素填土3.00m至8.00m、粉質(zhì)黏土0.00m至3.00m、淤泥-5.20m至0.00m、粗砂-9.20m至-5.20m、淤泥質(zhì)黏土-14.60m至-9.20m、粉細砂-18.60m至-14.60m，在背水坡測得的水位高度為0.00m，邊坡情況及水位通過在RocscienceSlide中建立模型。設(shè)置圓弧滑動面的圓心搜索區(qū)域為（34，5）→（46，5.5）→（46，16）→（34，16）。然后分別用瑞典條分法和畢肖普法計算滑動面安全系數(shù)，條塊數(shù)設(shè)為25，最小迭代50?？芍鸬錀l分法和畢肖普法計算出來的防波堤邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)分別為0.872和0.897，在驗算已有邊坡穩(wěn)定時，安全系數(shù)的取值為1.10-1.25，可見該防波堤后坡是不滿足邊坡穩(wěn)定要求的。為此必須在后坡的基礎(chǔ)上進行了加固，防波堤邊坡加固的方式有鋪設(shè)土工柵欄、塑料排水板、錨桿加固、土釘加固、抗滑樁等方法，但是這些方法需要的費用偏高。對于防波堤邊坡加固來說，往往就地取材，采用鎮(zhèn)壓層法來提高防波堤邊坡抗滑穩(wěn)定性。對于本案例來說，采用在背水坡的坡腳增加鎮(zhèn)壓層方法來提高安全系數(shù)，鎮(zhèn)壓層的土體物理參數(shù)為：、黏聚力、內(nèi)摩擦角、飽和容重、干容重、滲透系數(shù)。鎮(zhèn)壓層法主要需要考慮的是鎮(zhèn)壓層的厚度和寬度，為了實現(xiàn)經(jīng)濟合理、加固效果良好，需要找到合適的鎮(zhèn)壓層厚度和寬度，本文分別根據(jù)畢肖普法計算了不同鎮(zhèn)壓層厚度和寬度的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)計算，結(jié)果在表7-2給出。

表7-2鎮(zhèn)壓層厚度和寬度與安全系數(shù)的關(guān)系厚度（m）寬度（m）246810120.50.8950.9110.9270.9490.9580.9581.00.9080.9350.9660.9991.0361.0401.50.9230.9600.9991.0441.0931.1422.00.9370.9811.0291.0831.1531.260可見，在后坡增加了厚度為1.5m、寬度為13m的鎮(zhèn)壓層之后，邊坡穩(wěn)定的安全系數(shù)計算結(jié)果分別為：畢肖普法1.142，滿足邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的要求。對于臨水側(cè)的邊坡穩(wěn)定來說，除了防波堤自身因素外還需要考慮不同水位時安全系數(shù)的變化，本節(jié)主要計算了水位為4.15m和2.25m時的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)?？梢姡?dāng)水位為4.15m時，臨水側(cè)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)分別為：瑞典條分法1.612、畢肖普法1.781，當(dāng)水位為2.25m時，臨水側(cè)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)分別為：瑞典條分法1.305、畢肖普法1.424。當(dāng)水位下降時安全系數(shù)變小，但仍滿足邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的要求。

第8章結(jié)論首先，本文對于防波直立堤中平均越浪量方法進行比選，主要為合田良實法、FrancoL法和大連理工大學(xué)法，邊坡安全系數(shù)的計算則是采用Slide軟件建立模型并結(jié)合畢肖普法進行書寫。根據(jù)臨界越浪量計算了山東省日照市新型防波堤工程的越浪安全系數(shù)，然后根據(jù)相應(yīng)個工程概況核定相關(guān)具體參數(shù)。對于防波堤邊坡穩(wěn)定，主要介紹了畢肖普法，然后對該直立堤的工程危險工程段做了穩(wěn)定安全系數(shù)的計算。在越浪量計算和波浪力計算部分，通過對于山東日照地理位置、氣候、水文、地質(zhì)關(guān)系的比對，定出工程概況，并確定土層分布。依據(jù)規(guī)定可計算出：堤頂高程7.2m；堤身寬度為25m；經(jīng)計算該直立堤波浪力標(biāo)準(zhǔn)值符合該工程設(shè)計要求。根據(jù)規(guī)范驗算結(jié)構(gòu)斷面各個水平縫的抗傾驗算，均滿足規(guī)范；安全復(fù)核方面，驗算了地基承載力的極限狀態(tài)且滿足條件。在防波堤邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)計算部分，根據(jù)畢肖普法和瑞典條分法計算了邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，計算結(jié)果顯示該防波堤危險工程段符合要求。并由此延伸至對于在持久組合、短暫組合中分別對于結(jié)構(gòu)斷面沿基床底面的抗滑穩(wěn)定性驗算、結(jié)構(gòu)斷面沿堤底的抗傾穩(wěn)定性驗算、結(jié)構(gòu)斷面沿堤底的抗滑穩(wěn)定性驗算，分別計算了不同水位時的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，從結(jié)果看出，當(dāng)水位下降也就是退潮時，安全系數(shù)雖然有所下降，但仍滿足工程要求。

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