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1、 斜坡式防波堤斜坡式防波堤的结构形式斜坡式防波堤的结构形式波浪与斜波堤的相互作用波浪与斜波堤的相互作用 斜坡堤的断面设计斜坡堤的断面设计斜坡式防波堤的计算斜坡式防波堤的计算、斜坡式防波堤的结构形式一、一、斜坡式防波堤的结构形式按材料分，大致可分为：按材料分，大致可分为： 抛石防波堤：抛石防波堤：抗浪能力较差多用于波浪不大且石料来抗浪能力较差多用于波浪不大且石料来 砌石护面防波堤：砌石护面防波堤：源丰富的情况。源丰富的情况。人工块体护面防波堤：人工块体护面防波堤：抗浪能力较强，多用于波浪较大抗浪能力较强，多用于波浪较大 的情况。的情况。 二、二、斜坡式防波堤的特点与要求1、抛石防波堤不分级堤利用
2、开采出来的大小不等的石快，不经分选，随意抛填。利用开采出来的大小不等的石快，不经分选，随意抛填。 断面形式有梯形、折成形。断面形式有梯形、折成形。优点：堤身密实、沉降均匀、施工简单；堤身密实、沉降均匀、施工简单； 缺点：块石重量轻，容受波浪冲击破坏、后期维修费块石重量轻，容受波浪冲击破坏、后期维修费 用高，因此逐渐被分级堤替代。用高，因此逐渐被分级堤替代。分级堤按波浪对堤各部位作用的不同采用不同重量的块石，一 按波浪对堤各部位作用的不同采用不同重量的块石，一 般将较小的块石放在堤心和堤的下部，将大块石放在堤面般将较小的块石放在堤心和堤的下部，将大块石放在堤面 和堤的顶层。和堤的顶层。优点：石料
3、利用合理，定性提高，便于有计划的采石石料利用合理，定性提高，便于有计划的采石 料料缺点：石料的来源和数量不易保证。石料的来源和数量不易保证。抛石堤适用条件：水深浅、基软、石料丰富、波浪小水深浅、基软、石料丰富、波浪小 。对不分级堤：设计波高小于 对不分级堤：设计波高小于2 22.5m2.5m对分级堤：设计波高小于对分级堤：设计波高小于3 34m 4m 2、砼块体堆筑或护面的斜波堤 抛填砼方块斜波堤 优点：重量大（最大可达重量大（最大可达606080t80t）稳定性好，抗稳定性好，抗波能力大。波能力大。缺点：需要大型起重设备，水泥用量大、费用高。需要大型起重设备，水泥用量大、费用高。适用范围：波
4、浪较大、缺乏石料，但有大型起重船波浪较大、缺乏石料，但有大型起重船 的情况。的情况。 砼块体护面堤块体重量轻、效果好，一般使用于波高小于块体重量轻、效果好，一般使用于波高小于3m3m的情况。的情况。 栅栏板块体长边与短边之比：a/b=1.25a/b=1.25；平面尺度与设计波高的关系： a=1.25Ha=1.25H；b=1.0Hb=1.0H。a-a-沿斜坡方向沿斜坡方向 bb短边，沿堤轴线方向；短边，沿堤轴线方向；H-H-设计波高设计波高。空隙率：空隙率：P=33P=333939当斜坡坡度：当斜坡坡度：i i=1=1：15151 1：1.251.25时，栅栏板的厚度时，栅栏板的厚度h h：缺点
5、：缺点：支撑棱体承载力要求较高支撑棱体承载力要求较高对斜坡平整度要求高对斜坡平整度要求高 。异形方块特点：形状因素比较好，即具有高度的不规则性，形状因素比较好，即具有高度的不规则性， 有利于块体之间相互结合，增大块体的稳定性；有利于块体之间相互结合，增大块体的稳定性；空隙率空隙率大，表面粗糙，有利于波浪在斜坡上破碎，波能消散。目大，表面粗糙，有利于波浪在斜坡上破碎，波能消散。目前常用的异形方块有：前常用的异形方块有：四足锥体、四足空心方块、扭工字、铁砧体、三柱体四足锥体、四足空心方块、扭工字、铁砧体、三柱体 、 六脚锥体。六脚锥体。缺点：块体形状复杂、制作麻烦、施工（起吊）和使块体形状复杂、制
6、作麻烦、施工（起吊）和使用中因肢体连接部位较弱易断裂，从而失去块体的防护作用中因肢体连接部位较弱易断裂，从而失去块体的防护作 用，给防波堤带来险情。用，给防波堤带来险情。护面块体适用于：水深大、波浪大、地质条件软的情护面块体适用于：水深大、波浪大、地质条件软的情 况。况。 、波浪进入斜坡范围的运动特征1 1、波浪进入斜坡范围后，底部受斜坡阻挠，使其前坡变、波浪进入斜坡范围后，底部受斜坡阻挠，使其前坡变 陡，后坡变坦；陡，后坡变坦；2 2、到、到dbdb位置时，波峰失去平衡，产生破碎；位置时，波峰失去平衡，产生破碎；3 3、破碎后波浪产生强大的射流，冲击坡面，上下漫开；、破碎后波浪产生强大的射流
7、，冲击坡面，上下漫开；4 4、部分水体爬到一定高度，由于动能转化为势能，在重、部分水体爬到一定高度，由于动能转化为势能，在重 力作用下，沿斜坡面流，冲刷坡面。力作用下，沿斜坡面流，冲刷坡面。、波浪与斜波堤的相互作用 、波浪与斜坡的相互作用1 1、斜坡倾斜时对波浪运动形态的影响、斜坡倾斜时对波浪运动形态的影响（即波浪的破碎、反（即波浪的破碎、反 射）射）破碎影响破碎影响（i=1i=1：m m）试验证明：试验证明：m5m5，完全破碎，不放射完全破碎，不放射14545波浪作用减弱，此时应对波浪作用减弱，此时应对W W折减，折减程度通过折减，折减程度通过 模型试验确定。但对抛石堤、砌石堤可用模型试验确
8、定。但对抛石堤、砌石堤可用 m=m=cos/coscos/cos代替代替m m，按上式计算（可不做试验）。按上式计算（可不做试验）。 例外：对于人工块体护面的斜波堤，特别是工字型块例外：对于人工块体护面的斜波堤，特别是工字型块体护面，波向波的作用不一定减弱，因此不宜考虑折减。体护面，波向波的作用不一定减弱，因此不宜考虑折减。B B、斜波堤堤头部分，波浪作用条件恶劣，块体重量要、斜波堤堤头部分，波浪作用条件恶劣，块体重量要增加增加20%30%20%30%C C、堤位置在波浪破碎区（、堤位置在波浪破碎区（d/H1.5d/H1.5时）堤身和堤头的块时）堤身和堤头的块 体重量相应再增加体重量相应再增加
9、10%25%10%25% 几个不同部位的稳定重量几个不同部位的稳定重量堤顶、外坡、内坡、垫层、水下支撑棱体，堤心石等块堤顶、外坡、内坡、垫层、水下支撑棱体，堤心石等块 体稳定重量与体稳定重量与HudsonHudson公式公式W W成比例。查规范。成比例。查规范。 三、砌石护面层厚度的确定三、砌石护面层厚度的确定砌石护面（干砌、浆砌块石或干砌条石）由于块石间相砌石护面（干砌、浆砌块石或干砌条石）由于块石间相 互挤紧，而形成一个面。在波浪对护面层作用过程中，在互挤紧，而形成一个面。在波浪对护面层作用过程中，在 护面层上、下出现压力差。在某一瞬间可出现护面层底面护面层上、下出现压力差。在某一瞬间可出
10、现护面层底面 压力差大于表面压力，因此产生一股向上的推力。此时单压力差大于表面压力，因此产生一股向上的推力。此时单 个块石因被周围块石挤紧，一般不会脱出而由一片护面层个块石因被周围块石挤紧，一般不会脱出而由一片护面层 的重力来平衡上推力。因为单位面积的砌石护面重力只与的重力来平衡上推力。因为单位面积的砌石护面重力只与 其厚度有关，所以砌石护面的稳定性由护面层厚度来控制其厚度有关，所以砌石护面的稳定性由护面层厚度来控制 。 干砌块石或浆砌块石护面厚度干砌块石或浆砌块石护面厚度该公式适用于该公式适用于m=1.5m=1.53 3，d/H=1.5d/H=1.54 4和和L/H=10L/H=102525
11、的情的情 况。况。干砌条石护面干砌条石护面该公式适用于该公式适用于m=0.8m=0.81.51.5，d/H=1.7d/H=1.73.33.3和和L/H=12L/H=122525的的 情况。情况。四、人工块体护面厚度四、人工块体护面厚度t t和所需块体数量和所需块体数量N N的确定的确定五、堤顶胸墙波压力的计算及胸墙稳定性计算五、堤顶胸墙波压力的计算及胸墙稳定性计算1 1、胸墙波压力分析、胸墙波压力分析波浪在斜坡式防波堤前破碎，对胸墙的作用大致分为三波浪在斜坡式防波堤前破碎，对胸墙的作用大致分为三种情况：种情况： 波浪在胸墙前或坡顶附近破碎，冲击点在墙上，整个波浪在胸墙前或坡顶附近破碎，冲击点在
12、墙上，整个 墙面受波浪冲击墙面受波浪冲击P Pmaxmax； 波浪在坡面上部破碎，射流作用在坡面上部，但部分波浪在坡面上部破碎，射流作用在坡面上部，但部分 水体上爬作用于墙面水体上爬作用于墙面00P Pmaxmax； 波浪在坡面低处破碎，冲击点在坡面下部，部分水体波浪在坡面低处破碎，冲击点在坡面下部，部分水体 上爬到坡顶墙脚下上爬到坡顶墙脚下P=0P=0。2 2、 波压力大小及与波浪破碎位置的关系波压力大小及与波浪破碎位置的关系 波压力大小波压力大小通常只计波峰作用，其作用在胸墙上的平均波压力强度通常只计波峰作用，其作用在胸墙上的平均波压力强度K KP P-平均压强系数。与平均压强系数。与及坦
13、波及坦波L/HL/H有关。有关。波压力波压力p p随波浪破碎位置而变化，而破碎位置与下列因随波浪破碎位置而变化，而破碎位置与下列因 素有关素有关：d d1 1/d,d/H,H/L,/d,d/H,H/L,用复合因素用复合因素来反映前三个因素的来反映前三个因素的 影响影响 。 试验表明试验表明 情况情况C:C:情况情况A A：情况情况B B： 3 3、胸墙上波压力作用高度计算、胸墙上波压力作用高度计算 式中：式中：K KZ Z-作用高度系数，与作用高度系数，与L/HL/H（坦波）有关坦波）有关d d1 1-胸墙前的水深胸墙前的水深 当水位在坡顶以上时，当水位在坡顶以上时，d d1 1为正；为正；当
14、水位在坡顶以下时，当水位在坡顶以下时，d d1 1为负；为负；z-z-波压力作用高度至静水面的距离波压力作用高度至静水面的距离 4 4、单位长度上胸墙的总波压力、单位长度上胸墙的总波压力5 5、胸墙底面上的总波浪浮托力、胸墙底面上的总波浪浮托力 备注：备注： 当胸墙前斜坡护面块石或单层四脚空心方块时，可不当胸墙前斜坡护面块石或单层四脚空心方块时，可不 考虑胸墙护面的影响，波压力不折减考虑胸墙护面的影响，波压力不折减 当墙前有掩护块体时，并满足二排二层时，取折减系当墙前有掩护块体时，并满足二排二层时，取折减系 数数0.60.6。6 6、 胸墙稳定性计算胸墙稳定性计算（与直立堤的相同）（与直立堤的
15、相同）沿墙底抗滑稳定性的承载能力极限状态表达式沿墙底抗滑稳定性的承载能力极限状态表达式E Eb b-胸墙底面埋深大于等于胸墙底面埋深大于等于1m1m时，内侧地基土或填时，内侧地基土或填石的被动土压力（石的被动土压力（kNkN）, ,可按有关公式计算并乘以可按有关公式计算并乘以0.3 0.3 沿墙底抗倾稳定性验算沿墙底抗倾稳定性验算 六、地基整体稳定性验算六、地基整体稳定性验算 采用圆弧滑动法验算时采用圆弧滑动法验算时 圆心一般取在堤内侧圆心一般取在堤内侧 采用设计低水位采用设计低水位 不计波浪作用不计波浪作用有软土夹层等情况时，宜用非圆弧滑动面法计算有软土夹层等情况时，宜用非圆弧滑动面法计算当地基整体稳定性不能满足要求时，当地基整体稳定性不能满足要求时，可修改堤的断面可修改堤的断面 设计如放缓边坡，在堤两侧设置反压等，设计如放缓边坡，在堤两侧设置反压等，可以进行地基加可以进行地基加 固。固。 斜波堤的软基加固可采用下列方法斜波堤的软基加固可采用下列方法： 当地基为淤泥且厚度较小时可采用抛石挤淤法（当地基为淤泥且厚度较小时可采用抛石挤淤法（h3mh3m 时，可取得较好的效果）；时，可取得较好的效果）； 当淤泥厚
