一种波浪作用下防波堤块石沉陷深度预测方法技术

本发明专利技术公开了一种波浪作用下防波堤块石沉陷深度预测方法，通过巧妙精密的设计方法，将块石的沉陷压力与地基软化后的极限承载力进行量化比较，有效测算出极端海况波浪作用下防波堤块石沉陷深度，填补了现有沉陷深度测定方法的空白，对于了解防波堤基础埋设深度、防波堤设计标高和尺寸等均具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种波浪作用下防波堤块石沉陷深度预测方法
本专利技术属于海洋工程领域，具体涉及一种波浪作用下防波堤块石沉陷深度预测方法。
技术介绍
防波堤是修建在沿岸防止极端海况下波浪对陆地侵袭的结构物，通常用混凝土或块石填筑而成。混凝土材质的刚度大，强度高，防浪能力较强，但投资较大，另外局部一旦遭到破坏，往往整体容易失稳；块石防波堤相对造价较低，局部破坏不太容易造成整体失稳，是较为常用的一种形式。块石防波堤地基在波浪长期作用下可能会出现软化，导致强度降低，块石在自重作用下逐渐沉陷。目前，对于沉陷深度尚无有关理论方法进行确定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种波浪作用下防波堤块石沉陷深度预测方法，解决了上述
技术介绍
中的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种波浪作用下防波堤块石沉陷深度预测方法，包括如下步骤：(1)测算待测块石的宽度b、长度l、块石浸入水中体积增大的量V和密度ρ0；(2)每隔单位深度D测量一次防波堤地基土体随深度上的不排水抗剪强度cu；(3)每隔单位深度D测量一次防波堤地基土体随深度上的锥端阻力qc；(4)测算防波堤地基土体的水下密度ρ'：利用现场取原状样，利用环刀法测得土体的密度ρ1，然后计算出水下密度ρ'；ρ'＝ρ1-ρw(1)其中，ρw为海水密度，取1.02g/cm3；(5)测量防洪堤前波浪的平均参数，包括平均波高H、平均水深d、平均波长L；(6)测算防波堤地基土体在波浪作用下的软化力S；其中，z为海床深度(m)，在深度上每隔单位深度D取值一次；(7)测算每隔单位深度D防波堤地基土体的软化抵抗力R；R＝0.833(qc/1000)+0.05(3)(8)测算每隔单位深度D防波堤地基土体软化后的不排水抗剪强度c'u；c'u＝(1-S/R)cu≥0(4)当c'u小于零时，取零；(9)测算每隔单位深度D块石的沉陷压力p；其中，g为重力加速度；(10)测算每隔单位深度D地基软化后的极限承载力pu；(11)确定块石沉陷深度z1；在某个深度z1处，若p始终大于pu，而在深度z1以下，p小于pu，则深度z1即为防波堤块石的沉陷深度。在本专利技术一较佳实施例中，所述单位深度D为8～12cm。在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(1)用直尺测量出块石的宽度b和长度l。在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(1)采用将块石浸入水中体积增大的量V和称取质量m的方法，计算得到块石的密度ρ0。在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(2)采用现场十字板剪切仪测试出地基土体随深度上的不排水抗剪强度cu。在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(2)现场取原状土体，运回实验室进行无侧限抗压强度试验，测得其无侧限抗压强度qu，则cu＝qu/2。在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(3)采用静力触探仪测试出地基土体随深度上的锥端阻力qc。在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(5)由安装在防洪堤前的波潮仪进行测量。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：1.通过巧妙的设计方法，将块石的沉陷压力与地基软化后的极限承载力进行量化比较，有效测算出极端海况波浪作用下防波堤块石沉陷深度，填补了现有沉陷深度测定方法的空白；2.本方法预测简单、流程性强和结果可靠。3.本方法应用范围广，用于预测极端海况波浪作用下防波堤块石沉陷深度，进一步测算防波堤基础埋设深度、防波堤设计标高和尺寸等，对防波堤施工设计具有重要意义。具体实施方式实施例1本实施例的一种波浪作用下防波堤块石沉陷深度预测方法，应用于福建省东南沿海某防洪堤，该防洪堤采用周围矿山开采的块石填筑而成，顶面宽度为7.8m，高度为2.6～3.7m，边坡坡度为1:1.5。(1)经过对某块石的尺寸进行测量，确定出其宽度b为0.37m，长度l为0.51m；通过测量其体积和质量的方法，测得体积为0.062m3，计算得到块石的密度ρ0为2.74g/cm3；(2)采用现场十字板剪切仪测试出地基土体随深度上的不排水抗剪强度cu，在深度上每隔10cm测量一次，结果如表1所示；(3)采用静力触探仪测试出地基土体随深度上的锥端阻力qc，在深度上也每隔10cm测量一次，结果如表1所示；(4)现场取原状样，利用环刀法测得土体的密度ρ1为1.88g/cm3，然后计算出水下密度ρ'为0.86g/cm3；(5)极端海况下，在防波堤前面安装波潮仪，测得波浪的平均参数，平均波高H为0.7m，平均水深d为2.1m，平均波长L为35.0m；(6)计算防波堤地基土体在波浪作用下的软化力S，其中，z为海床深度(m)，在深度上每隔10cm取值一次，各深度处的结果列于表1中；(7)测算每隔10cm深度防波堤地基土体的软化抵抗力R，各深度处的结果列于表1中；R＝0.833(qc/1000)+0.05(3)(8)测算每隔10cm深度防波堤地基土体软化后的不排水抗剪强度c'u，各深度处的结果列于表1中；c'u＝(1-S/R)cu≥0(4)当c'u小于零时，取零；(9)测算每隔10cm深度块石的沉陷压力p，各深度处的结果列于表1中；其中，g为重力加速度；(10)测算每隔10cm深度地基软化后的极限承载力pu，各深度处的结果列于表1中；(11)确定块石沉陷深度z1；在某个深度z1处，若p始终大于pu，而在深度z1以下，p小于pu，则深度z1即为防波堤块石的沉陷深度。表1防波堤在波浪作用下块石沉陷深度计算表从表1中的最后两行可以看出，在0.9m深度以内，沉陷压力均大于极限承载力，而在0.9m以下，沉陷压力小于极限压力，所以该块石在上述波浪作用下的沉陷深度为0.9m。本领域技术人员可知，当本专利技术的技术参数在如下范围内变化时，可以预期得到与上述实施例相同或相近的技术效果：步骤(2)现场取原状土体，运回实验室进行无侧限抗压强度试验，测得其无侧限抗压强度qu，则cu＝qu/2。以上所述，仅为本专利技术较佳实施例而已，故不能依此限定本专利技术实施的范围，即依本专利技术专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本专利技术涵盖的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波浪作用下防波堤块石沉陷深度预测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)测算待测块石的宽度b、长度l、块石浸入水中体积增大的量V和密度ρ0；(2)每隔单位深度D测量一次防波堤地基土体随深度上的不排水抗剪强度cu；(3)每隔单位深度D测量一次防波堤地基土体随深度上的锥端阻力qc；(4)测算防波堤地基土体的水下密度ρ′：利用现场取原状样，利用环刀法测得土体的密度ρ1，然后计算出水下密度ρ′；ρ′＝ρ1‑ρw   (1)其中，ρw为海水密度，取1.02g/cm

【技术特征摘要】
1.一种波浪作用下防波堤块石沉陷深度预测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)测算待测块石的宽度b、长度l、块石浸入水中体积增大的量V和密度ρ0；(2)每隔单位深度D测量一次防波堤地基土体随深度上的不排水抗剪强度cu；(3)每隔单位深度D测量一次防波堤地基土体随深度上的锥端阻力qc；(4)测算防波堤地基土体的水下密度ρ′：利用现场取原状样，利用环刀法测得土体的密度ρ1，然后计算出水下密度ρ′；ρ′＝ρ1-ρw(1)其中，ρw为海水密度，取1.02g/cm3；(5)测量防洪堤前波浪的平均参数，包括平均波高H、平均水深d、平均波长L；(6)测算防波堤地基土体在波浪作用下的软化力S；其中，z为海床深度(m)，在深度上每隔单位深度D取值一次；(7)测算每隔单位深度D防波堤地基土体的软化抵抗力R；R＝0.833(qc/1000)+0.05(3)(8)测算每隔单位深度D防波堤地基土体软化后的不排水抗剪强度cu′；cu′＝(1-S/R)cu≥0(4)当cu′小于零时，取零；(9)测算每隔单位深度D块石的沉陷压力p；其中，g为重力加速度；(10)测算每隔单位深度D地基软化后的极限承载力pu；(11)确定块石沉陷深度z1；在某个深度z1处，若p始终大于pu，而在深度z1...

【专利技术属性】
技术研发人员：常方强，梁康康，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35