新型混凝土砌块抗波作用JJ-1,目前有关其稳定性的试验研究资料尚不多见,主要是荷兰等的一些研究成果。混凝土砌块的形状对其稳定性有明显影响,不同结构形式的砌块在波浪作用下的稳定性有明显差异,已有的研究都针对一些特定的水工砌块形式,所提出的厚度计算公式的系数往往给出一个变化范围。淮委水利水电开发中心研制生产了几种混凝土水工砌块,并已经在一些水利工程的堤坝护坡中得到应用,但在实际应用中砌块块型的选择和块体厚度的确定尚缺乏理论指导。为了研究护坡砌块在波浪作用下的稳定性,2003~2004年在南京水利科学研究波浪水槽中进行了护面砌块的系列模型试验。试验分别按实体砌块、开孔砌块和立体自锁开孔砌块进行。通过试验得出了规则波和不规则波作用下实体砌块和开孔砌块的稳定厚度计算公式,以及不规则作用下立体自锁开孔砌块的稳定厚度计算公式。
1试验研究内容比选试验:包括块型比选试验、砌块间不同咬合作用及不同开孔率比较试验。两种实体块型的平面尺寸分别见图1和图2。对选定的实体砌块进行护坡稳定性系列试验,确定砌块的临界稳定厚度。建立实体砌块稳定厚度随波高、波周期、水深、坡度变化的经验关系。对开孔砌块进行稳定性系列试验,建立开孔砌块稳定厚度随波高、波周期、水深、坡度变化的经验关系。开孔砌块平面尺寸和实体砌块相同,砌块中开有15个直径4cm的圆孔(图3),开孔率为9.6%。对立体自锁开孔砌块进行稳定性试验,得出砌块厚度计算公式。立体自锁开孔砌块图2实体砌块型式2(单位:mm)2005No.5在砌块之间采用企口接缝,企口形式包括交错斜面形式和舌榫形式两种,舌榫接缝有4cm和2cm两种榫长(图4~图6)。测量砌块上表面波浪正压力和下表面波浪顶托力。试验采用的断面结构见图7,坝体为均质黏土,黏土上覆盖一层15cm厚的碎石垫层,碎石粒径大于4cm,上层为混凝土砌块。试验针对不同水深、不同坝坡坡度和不同块体厚度的组合进行,试验组合包括:荥试验水深(原型):12m、8m、6m、4m;荥坝坡坡度:12、13;荥块体厚度(原型):8cm、10cm、12cm、15cm;荥对每一种试验组合,采用不同波高、不同波周期进行试验,以确定每一种厚度的块体满足所对应的波要素。
2仪器设备和试验方法2.1试验仪器设备波浪试验在南京水利科学研究院河港研究所的波浪水槽中进行(图8),该水槽可同时产生波浪、水流和风。水槽长62m、宽1.8m、深1.8m,水槽的工作段分割成0.6m和1.2m两部分,0.6m宽的部分用来安照片2破浪作用后的铺面图3开孔砌块放模型断面和进行模型试验,另一部分用于扩散造波板的二次反射波。水槽的一端配有消浪缓坡,另一端配有丹麦水工研究所生产的推板式不规则波造波机,由计算机自动控制产生所要求模拟的波浪要素。该造波系统可根据需要产生规则波和不同谱型的不规则波。波压力采用天津水运工程研究所生产的2000型多功能监测系统测量,它由计算机、多功能监测仪和各种传感器组成的数据采集和处理系统,能进行动、静态压力测量。各传感器通过4芯屏蔽线,连接到多功能监测仪的通道接口上。压力传感器是硅横向压阻式的,可以在水下操作。在传感器的背后安装一根长2.5m的塑料管,塑料管的另一端与大气相通,以保证传感器的背景压强是大气压强。其测量范围为-4kPa24kPa,分辨率为0.01kPa,误差<1.0%。硅压力传感器的特点是:灵敏度高、稳定性好、测量点数多和动态特性好。
