一種聯(lián)鎖塊軟體排的制作方法
【專利摘要】一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于：聯(lián)鎖塊形狀單塊長度與其厚度之比大于等于4.5，單塊寬度與其厚度之比大于等于3。技術方案二：一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于：聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀為上斜下直，接近于楔形，上部為向聯(lián)鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于1：1，其高度大于等于聯(lián)鎖塊厚度的50%，下部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯(lián)鎖塊厚度的50%。技術效果是提高聯(lián)鎖塊抵御水流、波浪作用下翻卷的能力。適用于堤壩防沖刷、護岸防沖刷、橋墩防沖刷、河（海）床防沖刷、沙洲守護（防沖刷）、保灘（灘面守護、灘面防沖刷）等防沖刷、守護、護底工程。
【專利說明】一種聯(lián)鎖塊軟體排
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于堤壩防沖刷、護岸防沖刷、橋墩防沖刷、河(海)床防沖刷、沙洲守護(防沖刷)、保灘(灘面守護、灘面防沖刷)等防沖刷、守護、護底工程領域，涉及一種混凝土聯(lián)鎖塊軟體排。
【背景技術】
[0002]軟體排由排布和壓載物組成，排布主要起保土作用，壓載物主要起抵御水流、波浪作用、保持軟體排穩(wěn)定的作用，因其具有較好的柔性、保土性能和一定的抗流、抗浪能力近年來被廣泛用于堤壩防沖刷、護岸防沖刷、沙洲守護(防沖刷)、灘面守護(保灘、灘面防沖刷)等防沖刷、守護、護底工程。根據(jù)壓載物的不同，現(xiàn)有技術的護底軟體排型式分為拋石軟體排、砂肋軟體排(CN 03229837.4)、混凝土聯(lián)鎖塊軟體排(CN 03229836.6)、鉸鏈型軟體排，以及組合得到的復合軟體排。
[0003]其中，現(xiàn)有技術的混凝土聯(lián)鎖塊軟體排(CN 03229836.6)排布上的壓載物是帶有預埋繩索的混凝土聯(lián)鎖塊，混凝土聯(lián)鎖塊用繩索穿過加筋帶上的綁扎環(huán)與排布固定于一體。由于采用混凝土聯(lián)鎖塊作為壓載物，使得軟體排抵御水流、波浪作用的性能和軟體排的耐久性得到明顯提高，同時具有便于施工沉放，混凝土用量少、經(jīng)濟性好的優(yōu)點。由于混凝土用量基本與聯(lián)鎖塊的厚度成正比，因此其經(jīng)濟性體現(xiàn)在以盡可能小的厚度滿足抵御水流、波浪穩(wěn)定作用。在長江口深水航道治理一期工程、二期工程實踐中采用的混凝土聯(lián)鎖塊形狀為正方形板(以下簡稱正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊，見圖1)，單塊尺度0.4m (長)X0.4m(寬)X0.12、.2m (厚度)，單塊之間間隙0.lm，厚度根據(jù)流速計算確定。后來在長江口深水航道南北港分汊口河段新瀏河沙護灘及南沙頭通道潛堤工程實踐中，為提高軟體排的抗老化性能，將混凝土聯(lián)鎖塊形狀改進為巧克力塊狀(以下簡稱巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊，見圖3)，聯(lián)鎖塊的側(cè)面上下部為傾斜面、中部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，單塊尺度0.48m(長)X 0.48m (寬)X0.12、.2m (厚度)，單塊之間間隙0.02m，厚度根據(jù)流速計算確定，長度和寬度不根據(jù)水流流速調(diào)整，長度與厚度之比不超過4。之后正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊和巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊的上述規(guī)格尺度幾乎成了行業(yè)的標準規(guī)格尺度，被推廣應用到各類防沖刷、守護、護底工程。
[0004]近期通過水槽物理模型試驗和Fluent數(shù)模研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊和巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊存在以下不足:一、混凝土聯(lián)鎖塊抵御水流作用下的穩(wěn)定性除了與混凝土聯(lián)鎖塊厚度有關外，還與混凝土聯(lián)鎖塊的側(cè)面形狀有關，在相同厚度情況下，正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊和巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊的側(cè)面形狀不利于減小混凝土聯(lián)鎖塊所承受的水流拖曳力，不利于保持軟體排抵御水流作用的穩(wěn)定性；二、混凝土聯(lián)鎖塊抵御水流作用下的穩(wěn)定性除了與混凝土聯(lián)鎖塊的厚度、側(cè)面形狀有關外，還與混凝土聯(lián)鎖塊的平面尺度大小有關，現(xiàn)有平面尺度規(guī)格的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊和巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊其抵御水流作用下翻卷的能力較差，不利于保持軟體排抵御水流作用的穩(wěn)定性，物模試驗和Fluent數(shù)模表明:1m水深條件下厚度0.2m和0.12m的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊排邊臨界失穩(wěn)流速分別為1.70m/s和1.65m/s，厚度增加67%，但臨界失穩(wěn)流速僅提高3%，Im水深條件下厚度0.2m和0.12m的巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊排邊臨界失穩(wěn)流速分別為1.86m/s和1.68m/s，厚度增加67%，但臨界失穩(wěn)流速僅提高10%，說明現(xiàn)有技術正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊和巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊通過加大厚度提高抵御水流作用的穩(wěn)定性的經(jīng)濟性較差。
[0005]因此，需要對現(xiàn)有技術聯(lián)鎖塊軟體排進行改進，以減小聯(lián)鎖塊所承受的水流、波浪拖曳力，提高聯(lián)鎖塊抵御水流、波浪作用下翻卷的能力，從而以較小的聯(lián)鎖塊厚度滿足軟體排的穩(wěn)定性，提高聯(lián)鎖塊軟體排的經(jīng)濟性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能夠減小聯(lián)鎖塊所承受的水流、波浪拖曳力，提高聯(lián)鎖塊抵御水流、波浪作用下翻卷的能力，經(jīng)濟性更好的聯(lián)鎖塊軟體排，解決現(xiàn)有技術的不足。
[0007]本發(fā)明的技術方案一:一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊形狀為巧克力塊狀或正方形板狀、長方體板狀，單塊長度(與水流方向、波浪前進方向夾角小于45°，下同)與其厚度之比大于等于4.5，單塊寬度(與水流方向、波浪前進方向夾角大于等于45°，下同)與其厚度之比大于等于3。厚度0.2m時，單塊長度大于等于0.9m，寬度大于等于0.6m。一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊單塊長度與其厚度之比大于等于5，單塊寬度與其厚度之比大于等于5。厚度0.12m時，單塊長度大于等于0.6m ;厚度0.2m時,單塊長度大于等于lm。一種聯(lián)鎖塊軟體排,包括排布和聯(lián)鎖塊,其特征在于:聯(lián)鎖塊材質(zhì)是素混凝土或鋼筋混凝土。
[0008]本發(fā)明的技術方案二:一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀為上斜下直，接近于楔形，上部為向聯(lián)鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于1:1，其高度大于等于聯(lián)鎖塊厚度的50%，下部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯(lián)鎖塊厚度的50% ;聯(lián)鎖塊單塊長度與其厚度之比大于等于5，單塊寬度與其厚度之比大于等于5。一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀為上斜下直，接近于楔形，上部為向聯(lián)鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于1:1，其高度大于等于聯(lián)鎖塊厚度的67%，下部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯(lián)鎖塊厚度的33%。一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊材質(zhì)是素混凝土或鋼筋混凝土。
[0009]技術方案一通過加大聯(lián)鎖塊單塊長度與厚度之比，提高聯(lián)鎖塊穩(wěn)定性的機理:物模試驗和Fluent數(shù)模研究表明，聯(lián)鎖塊所承受的水流、波浪作用力包括水流、波浪作用在聯(lián)鎖塊迎流方向的側(cè)面的拖曳力和水流、波浪作用在聯(lián)鎖塊底面上的上舉力，聯(lián)鎖塊維持穩(wěn)定的作用力是其自重，聯(lián)鎖塊失穩(wěn)形式為翻卷破壞(或稱之為滾動破壞)。由于聯(lián)鎖塊的失穩(wěn)形式為繞后趾的翻卷破壞，本發(fā)明加大聯(lián)鎖塊單塊長度與厚度之比后，拖曳力力臂和力矩保持不變，上舉力力臂增大但比重不大，自重力臂和穩(wěn)定力矩顯著加大，使得穩(wěn)定力矩增長大大超過傾覆力矩的增長，從而使得聯(lián)鎖塊抵御水流、波浪作用的穩(wěn)定性得到顯著提高，這就是本發(fā)明技術方案一的技術效果。
[0010]物模試驗和Fluent數(shù)模表明，Im水深條件下本發(fā)明技術方案一聯(lián)鎖塊厚度0.2m、長度和寬度均為Im的排邊臨界失穩(wěn)流速為2.lm/s,比厚度0.2m、長度和寬度均為0.4m的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊的1.7m/s增加23.5%，比厚度0.2m、長度和寬度均為0.48m的巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊的1.86m/s增加13%。
[0011]技術方案二聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀改為上斜下直，提高聯(lián)鎖塊穩(wěn)定性的機理=Fluent數(shù)模研究表明，行進水流流過聯(lián)鎖塊時，行進水流的底部水體受聯(lián)鎖塊側(cè)面阻擋，從聯(lián)鎖塊前端向上抬升，繞到聯(lián)鎖塊頂部，再繼續(xù)行進，從而產(chǎn)生水流、波浪作用在聯(lián)鎖塊迎流方向的側(cè)面的拖曳力。拖曳力除了與混凝土聯(lián)鎖塊厚度有關外，還與混凝土聯(lián)鎖塊的側(cè)面形狀有關，在相同厚度情況下，正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊不利于行進水流底部水體的順利繞過，見圖2，導致混凝土聯(lián)鎖塊所承受的水流拖曳力較大，巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊的上部傾斜面有利于行進水流底部水體的順利繞過，有利于減小拖曳力，但下部反向傾斜面不利于行進水流底部水體的順利繞過，見圖4，不利于減小拖曳力，而且下部反向傾斜面上產(chǎn)生了傾斜向上的力，不利于聯(lián)鎖塊的穩(wěn)定，因此巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊抵御水流作用的穩(wěn)定性比正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊改善有限(物模試驗表明，Im水深條件下混凝土聯(lián)鎖塊排邊臨界失穩(wěn)流速正方形板狀厚度0.2m和0.12m的分別為1.70m/s和1.65m/s,巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊分別為1.86m/s和1.68m/s，分別增加9.4%和1.8%)。本發(fā)明聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀改為上斜下直，總體接近于流線形，有利于行進水流底部水體的順利繞過，有利于減小拖曳力，同時避免了巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊下部反向傾斜面的不利作用，從而比現(xiàn)有技術顯著提高了聯(lián)鎖塊抵御水流作用的的穩(wěn)定性，這就是本發(fā)明技術方案二的技術效果。
[0012]物模試驗和Fluent數(shù)模表明，Im水深條件下厚度0.2m、長度和寬度Im的本發(fā)明技術方案二聯(lián)鎖塊排邊臨界失穩(wěn)流速為2.06m/s,比厚度0.2m、長度和寬度均為0.4m的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊的1.7m/s增加21%，比厚度0.2m、長度和寬度均為0.48m的巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊的1.86m/s增加10.7%。
[0013]本發(fā)明適用于堤壩防沖刷、護岸防沖刷、橋墩防沖刷、河(海)床防沖刷、沙洲守護(防沖刷)、保灘(灘面守護、灘面防沖刷)等防沖刷、守護、護底工程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為現(xiàn)有技術正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊軟體排實例側(cè)視圖。
[0015]圖2為現(xiàn)有技術正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊實例Fluent流速矢量圖。
[0016]圖3為現(xiàn)有技術巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊軟體排實例側(cè)視圖。
[0017]圖4為現(xiàn)有技術巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊實例Fluent流速矢量圖。
[0018]圖5為本發(fā)明技術方案一混凝土聯(lián)鎖塊側(cè)視圖(A向)。
[0019]圖6為本發(fā)明技術方案一混凝土聯(lián)鎖塊平面圖。
[0020]圖7為本發(fā)明技術方案二混凝土聯(lián)鎖塊側(cè)視圖(B向)。
[0021]圖8為本發(fā)明技術方案二混凝土聯(lián)鎖塊平面圖。
[0022]圖9為本發(fā)明技術方案二混凝土聯(lián)鎖塊實例Fluent流速矢量圖。
[0023]圖中:1、床面，2、排布，3、正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊，4、巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊，
5、本發(fā)明聯(lián)鎖塊，6、水流。
【具體實施方式】
[0024]下面結合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實施方式: 實施例一:本發(fā)明技術方案一實施例。
[0025]參見圖5、圖6，一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布2和本發(fā)明聯(lián)鎖塊5，特征在于:本發(fā)明聯(lián)鎖塊5形狀為巧克力塊狀，厚度0.2m，單塊長度和單塊寬度均為Im (與其厚度之比等于5)。本發(fā)明聯(lián)鎖塊5材質(zhì)是素混凝土或鋼筋混凝土。
[0026]物模試驗和Fluent數(shù)模表明，Im水深條件下本發(fā)明聯(lián)鎖塊5厚度0.2m、長度和寬度均為Im的排邊臨界失穩(wěn)流速為2.lm/s,比厚度0.2m、長度和寬度均為0.4m的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊3的1.7m/s增加23.5%，比厚度0.2m、長度和寬度均為0.48m的巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊4的1.86m/s增加13%。
[0027]實施例二:本發(fā)明技術方案二實施例。
[0028]參見圖7、圖8、圖9，一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布2和本發(fā)明聯(lián)鎖塊5，其特征在于:本發(fā)明聯(lián)鎖塊5側(cè)面形狀為上斜下直，接近于楔形；上部為傾斜面，坡度1:1，其高度為
0.12m ;下部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，其高度為0.08m，厚度0.2m，單塊長度和單塊寬度均為Im (單塊長度、單塊寬度與其厚度之比等于5)。本發(fā)明聯(lián)鎖塊5材質(zhì)是素混凝土或鋼筋混凝土。
[0029]參見圖2、圖4、圖9，F(xiàn)luent數(shù)模研究表明，水流6流過本發(fā)明聯(lián)鎖塊5時，水流6的底部水體受聯(lián)鎖塊側(cè)面阻擋，從聯(lián)鎖塊前端向上抬升，繞到聯(lián)鎖塊的頂部，再繼續(xù)行進，從而產(chǎn)生水流作用在聯(lián)鎖塊迎流方向的側(cè)面的拖曳力。拖曳力除了與聯(lián)鎖塊厚度有關外，還與聯(lián)鎖塊的側(cè)面形狀有關，在相同厚度情況下，正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊3不利于行進水流6底部水體的順利繞過，導致塊體所承受的水流拖曳力較大，巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊4的上部傾斜面有利于水流6底部水體的順利繞過，有利于減小拖曳力，但下部反向傾斜面不利于水流6底部水體的順利繞過，不利于減小拖曳力，而且下部反向傾斜面上產(chǎn)生了傾斜向上的力，不利于聯(lián)鎖塊的穩(wěn)定，因此巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊4抵御水流作用的穩(wěn)定性比正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊3改善有限。本發(fā)明聯(lián)鎖塊5側(cè)面形狀改為上斜下直，總體接近于流線形，有利于水流6底部水體的順利繞過，有利于減小拖曳力，避免了巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊4下部反向傾斜面的不利作用，從而比現(xiàn)有技術顯著提高了聯(lián)鎖塊抵御水流作用的的穩(wěn)定性。
[0030]物模試驗和Fluent數(shù)模表明，Im水深條件下厚度0.2m、長度和寬度均為Im的本發(fā)明聯(lián)鎖塊5排邊臨界失穩(wěn)流速為2.06m/s,比厚度0.2m、長度和寬度均為0.4m的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊4的1.7m/s增加21%，比厚度0.2m、長度和寬度均為0.48m的巧克力塊狀混凝土聯(lián)鎖塊3的1.86m/s增加10.7%。
【權利要求】
1.一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊形狀為巧克力塊狀或正方形板狀、長方體板狀，單塊長度與其厚度之比大于等于4.5，單塊寬度與其厚度之比大于等于3。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種聯(lián)鎖塊軟體排，其特征在于:聯(lián)鎖塊單塊長度與其厚度之比大于等于5，單塊寬度與其厚度之比大于等于5。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種聯(lián)鎖塊軟體排，其特征在于:聯(lián)鎖塊材質(zhì)是素混凝土或鋼筋混凝土。
4.一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布和聯(lián)鎖塊，其特征在于:聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀為上斜下直，接近于楔形，上部為向聯(lián)鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于1:1，其高度大于等于聯(lián)鎖塊厚度的50%，下部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯(lián)鎖塊厚度的50% ;聯(lián)鎖塊單塊長度與其厚度之比大于等于5，單塊寬度與其厚度之比大于等于5。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種聯(lián)鎖塊軟體排，其特征在于:聯(lián)鎖塊側(cè)面形狀為上斜下直，上部為向聯(lián)鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于1:1，其高度大于等于聯(lián)鎖塊厚度的67%，下部為垂直于聯(lián)鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯(lián)鎖塊厚度的33%。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的一種聯(lián)鎖塊軟體排，其特征在于:聯(lián)鎖塊材質(zhì)是素混凝土或鋼筋混凝土。
【文檔編號】E02B3/12GK103953000SQ201410121675
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權日:2014年3月28日
【發(fā)明者】馬興華, 周海, 田鵬, 王費新, 張忱 申請人:中交上海航道勘察設計研究院有限公司