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天津港十五万吨级深水航道粉土边坡冲刷稳定性研究
| 论文题名： | 天津港十五万吨级深水航道粉土边坡冲刷稳定性研究 |
| 关键词： | 天津港;深水航道;粉土边坡;冲刷稳定性;PLAXIS;φ-c折减法 |
| 摘要： | 天津港十五万吨级深水航道二期工程拟将航道标高从-14.8m浚深至-17.4m。开挖后的航道边坡在靠近航道底部处存在有约2.6～3.0m厚的粉土层，由该土层构成的边坡在复杂水动力条件下是否会发生冲刷破坏，是至关重要的问题。验证边坡的稳定性，寻求合理的开挖边坡坡度，不仅对减少开挖航道的土方量、节省开支很有价值，而且对今后航道管理和扩建也具有重要意义。 本文首先对航道区的工程地质条件进行分析，总结了边坡粉土的物理力学性质。计算了航道内受波浪、潮流、行船流(包括螺旋桨尾流)等因素作用时航道底部的水动力条件。 通过模拟实际水流情况进行粉土边坡的冲刷试验。试验模型边坡坡度和现场坡度相同，并采用实测流速来确定粉土层坡面的稳定性，相当于对原型问题直接研究，大大减小了因缩尺引起的模型与原型的误差。 介绍了塑性有限元理论和有限元软件PLAXIS，采用平面应变模型和摩尔-库伦土体本构关系对航道边坡的稳定性进行了模拟计算及分析。在计算过程中，将波浪荷载引起的动水压力简化为静荷载，用φ-c折减法计算边坡的安全系数。 试验结果表明，粉土边坡坡度对冲刷破坏的影响较小，在各种水动力条件下，天津港深水航道坡度为1:2、1:3和1:5的粉土质边坡均保持稳定，不会产生大面积冲刷导致失稳。通过有限元模拟，在天津港航道边坡1:5的设计坡度是足够安全的，最危险滑动而出现在边坡顶层部分。在观察中发现边坡顶部3m处坡角非常缓，这种现象是边坡发生剪切破坏所导致，并非表面冲刷破坏的影响。边坡滑动破坏仅发生在边坡顶层，并不影响边坡的整体稳定性。 |
| 作者： | 单凤安 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 朱平;李伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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