液化導致粉質土海岸開敞航道驟淤的試驗研究.pdf

1、開挖建設在粉質土海岸的開敞航道在大風浪天氣下容易出現(xiàn)驟淤現(xiàn)象,淤積泥沙密實堅硬,難以疏浚,制約了我國港口航道的建設與發(fā)展。隨著經(jīng)濟的發(fā)展、港口吞吐量的增加,造成航道驟淤的原因分析以及防治工作顯得愈發(fā)重要。基于實際工程意義,展開本文的主要研究工作。
　　 本文從粉質土底床在波浪動力作用下易液化破壞的角度,利用黃河三角洲粉質土作為試驗底床進行波浪水槽試驗研究,分析指出大風浪作用下航道驟淤出現(xiàn)的原因,基于驟淤原因的分析結果開展利用潛堤

2、防治驟淤的水槽試驗研究,分析不同防護高度的防淤效果,確定試驗條件下合理的潛堤設計高程,進而根據(jù)幾何相似原理,提出現(xiàn)場條件下應用水力插板樁設置防淤潛堤的高程設計方案。
　　 論文通過水槽試驗,研究了粉質土底床在波浪循環(huán)荷載作用下的動力響應。試驗發(fā)現(xiàn)粉土底床的局部軟弱區(qū)域在波浪作用下會發(fā)生液化破壞,進而隨波浪振蕩滑動。在一定波高波浪作用下隨著作用時間的增長滑動深度不斷增加最終達到一極限深度,增大波高后,滑動深度繼續(xù)增加。當波高增大到

3、某一值時,滑動深度加深不很明顯,但在水平方向上滑動土體突然崩解擴展,造成大范圍土體的失穩(wěn)滑動。隨著不斷振蕩滑動,液化土體的強度增加、密度增大、含水量降低;同時在運動過程中孔隙水排出通道變得暢通,逐漸向上排出,并攜帶部分細粒隨滲流逐漸上移,粘粒從底床析出進入上覆水體,造成土體逐漸粗化;最終渾水體在底床表面形成厚度約2cm的高濃度含沙層,其含沙量約為平均含沙量的3～4倍。
　　 對應現(xiàn)場條件,大風浪導致航道兩側強度較弱的粉質土底床發(fā)

4、生液化滑動,并在近底形成高濃度含沙層,液化土體和高濃度含沙層中的泥沙在重力作用下最終滑入航道造成驟淤。進入航道后的粉質土處于液化狀態(tài),在風浪作用下繼續(xù)隨波振蕩,孔隙水逐漸消散,使土體強度、密度逐漸增大,同時細粒不斷析出使土體逐漸粗化,最終形成密實堅硬的粉砂層,這應是形成航道驟淤的主要原因。
　　 基于粉質底床土體破壞滑動及近底高濃度含沙層中泥沙的運移是導致航道驟淤主要原因的考慮,開展利用潛堤防治航道驟淤的波浪水槽試驗,以檢驗防淤

5、效果。應用插板式潛堤插至底床地層液化深度以下,阻擋液化土體滑入航道,高出床面一定距離阻擋近底高濃度含沙層中泥沙進入航道,從而起到防淤作用。根據(jù)試驗測得不同防護高程下模擬航道中淤積泥沙的厚度,確定試驗條件下潛堤的防護高度為6cm。由于波浪攜沙遇到潛堤擋板后形成上升流,使近底粗粒泥沙躍入航道,容易造成淤積,故建議將潛堤頂部形態(tài)設計成反弧形,以使底部水流返流回去,從而更加有效的阻擋高濃度含沙層。根據(jù)幾何相似原理,提出現(xiàn)場條件下應用水力插板樁設