沙坑演變對橋下河床沖刷影響研究.pdf

1、近年來,大量河沙被開采用于建筑工業(yè)等領域,在河床上造成了大量的沙坑。沙坑引起水流條件的改變進而導致的河床演變致使許多橋梁毀壞,預測評估沙坑演變對橋下沖刷的影響對于橋梁的安全使用有著重要的意義。本文根據床沙卷吸率的概念及理論,結合一維水流方程和Exner河床變形方程,建立了模擬沙坑演變的一維泥沙數學模型,并通過實測資料對其進行了驗證,結果符合良好。利用模型研究了采沙河流中水流的變化及河床演變的規(guī)律,并修改模型相關條件模擬計算了橋渡壓縮沖刷

2、,然后結合己得到的沙坑演變和壓縮沖刷的特點模擬研究了近距離沙坑演變對于橋下沖刷的不利影響。結果表明:
　　 (1)沙坑導致了水流、泥沙以及河床相互之間的關系失去平衡。具體表現為由于水力梯度的增大,導致沙坑上游河段的溯源沖刷;沙坑起到蓄沙池的作用而發(fā)生淤積;沙坑下游河段由于含沙量的減少而發(fā)生沖刷。
　　 (2)沙坑上游段溯源沖刷的強度隨著離沙坑上緣口距離的增大而減小;沙坑隨著前端的逐漸淤積會向下游遷移:當沙坑遷移到沙坑下緣

3、口時,沙坑下游河床變形趨勢由沖刷轉為淤積。
　　 (3)沙坑河床演變的強度會不斷降低,隨著沙坑的淤平,河床最終會重新達到平衡狀態(tài),但此時已造成了河床的下切及水位的下降。
　　 (4)不同水流泥沙條件、不同沙坑幾何邊界條件下的沙坑演變之間有著明顯的差異。大體表現為上下游河段的河床沖刷以及沙坑內的河床淤積的強度隨著水流流量、沙坑尺度的增大而增大。
　　 (5)多個沙坑同時存在時,河床變形比單個沙坑的情形下更加劇烈。位

4、于沙坑之間的河床變形最為劇烈,會逐漸形成上下沙坑群之間的串連。
　　 (6)橋渡壓縮沖刷跟壓縮影響范圍邊界、壓縮比等條件相關。不同影響范圍邊界對橋下河床變形影響較大,另外橋下河床沖刷程度跟壓縮比密切相關,壓縮比越小,壓縮的程度就越大,沖刷越強烈。
　　 (7)橋梁下游的近距離沙坑對于橋下沖刷的影響主要體現為沙坑引起的上游河段溯源沖刷導致的河床下切,橋梁上游的近距離沙坑對于橋下沖刷的影響主要體現為沙坑向下游的遷移。兩種工況