天津港十五萬噸級深水航道粉土邊坡沖刷穩(wěn)定性研究.pdf

1、天津港十五萬噸級深水航道二期工程擬將航道標高從-14.8m浚深至-17.4m。開挖后的航道邊坡在靠近航道底部處存在有約2.6～3.0m厚的粉土層，由該土層構(gòu)成的邊坡在復(fù)雜水動力條件下是否會發(fā)生沖刷破壞，是至關(guān)重要的問題。驗證邊坡的穩(wěn)定性，尋求合理的開挖邊坡坡度，不僅對減少開挖航道的土方量、節(jié)省開支很有價值，而且對今后航道管理和擴建也具有重要意義。
　　 本文首先對航道區(qū)的工程地質(zhì)條件進行分析，總結(jié)了邊坡粉土的物理力學(xué)性質(zhì)。計算了

2、航道內(nèi)受波浪、潮流、行船流(包括螺旋槳尾流)等因素作用時航道底部的水動力條件。
　　 通過模擬實際水流情況進行粉土邊坡的沖刷試驗。試驗?zāi)Ｐ瓦吰缕露群同F(xiàn)場坡度相同，并采用實測流速來確定粉土層坡面的穩(wěn)定性，相當于對原型問題直接研究，大大減小了因縮尺引起的模型與原型的誤差。
　　 介紹了塑性有限元理論和有限元軟件PLAXIS，采用平面應(yīng)變模型和摩爾-庫倫土體本構(gòu)關(guān)系對航道邊坡的穩(wěn)定性進行了模擬計算及分析。在計算過程中，將波浪荷

3、載引起的動水壓力簡化為靜荷載，用φ-c折減法計算邊坡的安全系數(shù)。
　　 試驗結(jié)果表明，粉土邊坡坡度對沖刷破壞的影響較小，在各種水動力條件下，天津港深水航道坡度為1:2、1:3和1:5的粉土質(zhì)邊坡均保持穩(wěn)定，不會產(chǎn)生大面積沖刷導(dǎo)致失穩(wěn)。通過有限元模擬，在天津港航道邊坡1:5的設(shè)計坡度是足夠安全的，最危險滑動而出現(xiàn)在邊坡頂層部分。在觀察中發(fā)現(xiàn)邊坡頂部3m處坡角非常緩，這種現(xiàn)象是邊坡發(fā)生剪切破壞所導(dǎo)致，并非表面沖刷破壞的影響。邊坡滑動