斜坡式防波堤设计海岸工程课程设计

海岸工程学课程设计设计课题：斜坡式防波堤设计指导老师：李俊花学号：姓名：上海海事大学海洋科学与工程学院港口航道与海岸工程专业2014年6月目录摘要 (3)第一章自然条件 (4)（一）气象 (4)（二）水文 (4)（三）工程地质 (5)二、防波堤设计内容 (7)（一）结构选型： (7)（二）防波堤断面设计： (7)1.断面尺寸： (7)2.防波堤构造 (9)三.稳定性计算 (11)（一）持久状况胸墙稳定性验算 (11)（a）对于设计高水位下的胸墙稳定性验算 (12)（b）极端高水位下胸墙稳定性验算 (14)（c）持久组合设计低水位下防波堤的稳定性 (15)（二）短暂组合胸墙稳定性验算 (15)（a）设计高水位下胸墙稳定性验算 (15)（b）极端高水位下胸墙稳定性验算 (17)（c）短暂组合设计低水位下防波堤的稳定性 (18)（三）偶然状况组合胸墙稳定性验算 (19)摘要拟建电厂位于印度尼西亚国南部爪哇岛的西南海岸Palabuhan Ratu 湾内，面对印度洋。

地理概位为：07°02′S，106°32′E。

工程内容包括南防波堤和北防波堤，南防波堤总长1284.628m，北防波堤总长778.627m。

根据《海港水文规范》（JTJ213－98），《防波堤设计与施工规范》JTJ298-98设计要求，目的是掌握防波堤设计的基本流程，能对水文要素进行正确分析，工程进行构造设计和结构验算和对地基处理以满足设计要求。

AbstractThe proposed power plant is located south of the Indonesian island of Java, the country's southwest coast Palabuhan Ratu Bay, facing the Indian Ocean. There is the geographical position: 07 ° 02'S, 106 ° 32 'E. The works include the South and North Breakwater Breakwater South breakwater length of 1284.628m, North breakwater length of 778.627m. According to "harbor hydrological norms" (JTJ213-98), "breakwater design and construction specifications" JTJ298-98 design requirements, the purpose is to master the basic process breakwater design, can be properly analyzed hydrological elements, structural design and construction works and checking for ground treatment to meet the design requirements.第一章自然条件（一）气象本地区属热带雨林气候，高温、多雨、风小、湿度大，每年1～3月份为雨季，6～9月份为旱季，其它月份为旱湿转换期。

1）气温工程点气温特征值表2）降水单位：mm 各月降水量统计表（1996年～2005年）（二）水文1）设计水位(平均海平面为基准)设计高水位： 0.84m设计低水位： -0.77m极端高水位： 1.07m极端低水位： -1.01m海啸增水考虑 2m～3m2）波浪防波堤设计波要素注：阴影部分为极限波高3）潮流最大流速为0.24cm/s。

（三）工程地质1)地质分层根据中交三航设计院勘察公司编制的地质报告，拟建场区50m以浅从上到下主要发育以下地层：Ⅰ细砂：浅褐～浅灰色，饱和，松散～稍密，土质较均匀，含铁质矿物。

局部颗粒较粗，为中细砂。

颗粒级配不良。

顶部的砂粒一般随海潮和海浪移动，一般直接出露于海底。

层厚一般2.0～5.0m，F9～M7段较薄，仅为0.7m左右，M3处较厚，为8.7m左右。

实测标贯击数5～12击。

Ⅱ粉砂：灰～浅灰褐色，饱和，松散～稍密（局部为中密状）。

土质不匀。

混少量粘性土；近岸的码头区和防波堤近岸区（是指防波堤靠岸钻孔F1和F9及其附近，以下所指相同）偶含少量中粗砂或小砾石，局部近中细砂；局部粉土含量高，为砂质粉土；在防波堤区局部为粉砂混淤泥质粉质粘土或为砂质粉土。

该层分布较广，除在南防波堤F1处缺失外，一般均有分布，且在防波堤区除近岸段外分布一般都较厚。

码头区和防波堤近岸区而厚度一般为3.0～6.0m，顶板标高一般为－4.0～－6.0m左右，局部（F9～M7）较高为－2.2m左右，局部（M3）较低为－10.0m左右；在防波堤远岸区域，厚度一般为5.0～10.0m，顶板标高一般为－8.0～－13.0m左右。

实测标贯击数一般为5～13击，总体呈现码头区和防波堤近岸区击数相对较大些，局部可达14～20击，而防波堤其他区域相对较为松散，击数小些，局部近3～5击。

Ⅱt 淤泥质粉质粘土混砂：灰～浅灰色，饱和，流塑（局部近粉质粘土混砂，呈软塑状）。

局部混粉砂较少，近淤泥质粉质粘土，局部为粉质粘土混粉砂。

干强度中等，韧性中等。

该层在码头区和防波堤近岸区仅以透镜体状分布于Ⅱ粉细砂层（F9、M6、M1、M8孔中有揭示）中；顶板标高－5.0～－7.0m，厚度一般仅为30cm左右，但在F9孔处相对较厚，为3.5m左右；该层在防波堤近岸区以外的其它区域分布较为普遍，且一般直接分布于拟建防波堤区表部，厚度一般为2.5～5.0m，顶板标高－6.0～－8.0m。

实测标贯击数一般为<1～3击，局部为5～8击（粉质粘土混粉砂）。

Ⅲ粉细砂：灰色，饱和，稍密～中密（码头区和防波堤近岸区一般稍密实些，局部近密实状，而防波堤远岸区较为松散，多以稍密状分布）。

土质较均匀，级配不良。

偶含贝壳碎片，局部为粉砂，偶含小砾石。

在拟建防波堤区，局部粉土含量较高，近砂质粉土。

该层厚度一般为10.0～15.0m，在拟建防波堤远岸区局部较对大些。

码头区和防波堤近岸区顶板标高一般为－9.0～－12.0m；在防波堤远岸区顶板标高一般为－13.0～－20.0m。

码头区和防波堤近岸区实测标贯击数一般为15～30击，个别大于30击；而防波堤远岸区实测标贯击数一般为10～20击。

Ⅳ粉细砂混砾石或卵石：浅灰～灰色，饱和，密实，所含砾石的粒径一般为0.5～1.0cm，所含卵石粒径一般为3.0～5.0cm，一般呈椭圆形或次圆形。

局部所含砾石或卵石量较少，为粉细砂。

该层分布不稳定，主要在码头区和防波堤近岸区有揭示，且厚度变化较大，一般为1.0～5.0m，在F1处厚度最大，为15m左右。

顶板标高约－21.40～－24.00m，在F1顶板较高，为－12.90m左右。

实测标贯击数一般为33～45击，个别大于50击。

Ⅴ1粉细砂：饱和，中密～密实（在防波堤远岸区呈中密状，码头区和防波堤近岸区呈密实状）。

夹粉土薄层，偶见贝壳碎片，土质较均匀，局部粉土含量较高，近粉砂或砂质粉土，局部偶含小砾石。

该层顶板标高一般为－26.00～－32.0m，层厚约12.0～15.0m。

码头区和防波堤近岸区实测标贯击数一般为34～50击，在防波堤远岸区实测标贯击数一般为18～28击。

Ⅴ2粉细砂：灰色，饱和，密实。

混含少量砾石或卵石，粒径可达1.0～3.0cm；局部为粉细砂含砾。

该层顶板标高一般为－38.00～－42.00m。

厚度在M2～M1段较薄，仅为0.6～9.0m，在M7～M4段厚度相对较大，一般不小于9.0m。

实测标贯击数一般为35～50击，部分大于50击。

Ⅵ中等风化安山岩：浅灰色，湿，坚硬。

细粒斑状结构，含角闪石和辉石、黑云母等矿物。

局部节理裂隙较发育，岩芯较破碎。

岩芯采取率一般大于90％。

仅在M2～M1段有揭示，但均未揭穿，已揭示的最大厚度为5.0m。

2)地震：印尼位于欧亚板块、太平洋板块、菲律宾海板块和印度洋－澳大利亚板块的汇聚地带，这些板块的多重俯冲或碰撞作用、岛弧岩浆作用、褶皱造山和断裂作用、岛弧迁移等现象，形成了十分复杂的地质构造。

根据业主合同中提供的资料，拟建场地475年一遇地震动峰值加速度为0.32g，地震动反应谱特征周期为0.8s。

二、防波堤设计内容（一）结构选型：本工程极限波高3.22m ，防波堤与波浪总用强烈，且锤击试验得知地基多为松散和中密土质，和较密土质很少且厚度较薄，地基自身条件较差，当地有海啸和地震等极端自然天气发生，斜坡式防波堤灾后便于维修，且防波堤水深在4m 左右，水深较浅，综合比选拟将断面设计为斜坡式。

（二）防波堤断面设计：1.断面尺寸：本防波堤设计中设计高低水位下的设计波高取s H =13=H H 设计波高=2.99mH 设计低水位=-0.77m ，极端高水位：H=1.07m1.1 堤顶高程 本工程采用有胸墙，不允许越浪H=设计高水位+（0.6- -0.7）H 设计波高H=0.84+0.65*2.99=2.78m1.2 堤顶宽度 B=（1.1—1.25）H 设计波高，B ≥2.0m 且在构造上至少能安放两排或随机安放3块人工块体。

B=1.2*2.99=3.59m由2.2关于扭工字护面块体计算知三层人工块体厚度是3.05，综合考虑取堤顶宽度 B=4.8m1.3 支承棱体 支撑棱体的顶面高程应低于设计低水位以下1倍设计波高处;厚度不宜小于1m;棱体顶面宽度不小于1.5m ，根据实际工程统计顶面高程≤H 设计低水位-1.1H 设计波高=-0.77-1.1*2.99=-4.095m 因底高程H=-4m ，因此支撑棱体顶面高程取-4m ，采用埋入式。

顶面宽度 3.5 1.5m4.0 2.0m5.0 3.0ms s s H m H m H m ≤==当时，棱体顶宽可取当时，棱体顶宽可取当时，棱体顶宽可取s H =2.99m<3.5m 棱体宽度=1.5m棱体厚度 d=1.0m ，抛石棱体重量取 1/5—1/10护面块石重量，由2.2关于护面块体重量计算知 W=63kg —126kg 本工程取100kg1.4 胸墙 胸墙高度：一般在堤顶面以上2m 左右，胸墙底面一般嵌入堤顶以下约1m ；本工程胸墙顶高程H= H 设计高水位+（1.0—1.25）s HH=0.84+1.25*2.99=4.58m极端高水位下：H=H 极端高水位+（1.0+1.25）s HH=1.07+1.25*2.99=4.81m同时H=2.78+2.02=4.80m ，综合考虑波浪爬高，安全超高值以及设计要求所以取胸墙顶高程H=4.8m ，嵌入堤顶1.0m胸墙斜坡护面采用其坡顶高工字块体程不宜低于胸墙顶高程根据《海港水文规范》（JTJ 213-98）1111211/2231 3.32(0.432)[()]()12()()24/()[1]2(4/)() 1.09exp( 1.25)m m R K R HR K th M R K R M L d M th m H LK d d L R th L sh d L R M M M ππππ∆-==+-==+=-查表知:系数1K =1.24，2K =1.029 ，3K =4.98，波长L=78.4m,波高H=2.99m ，两层扭工字块体 K ∆=0.38，m=2.0堤前水深 -4m ，设计高水位时d=4+0.84=4.84m 计算的：11/22178.42 4.84()() 4.2122 2.9978.4M th π-==, 1 4.942 4.844 4.84/78.4()[1] 1.740278.4(4 4.84/78.4)m R th sh πππ=+= 3.32() 1.09*4.212exp( 1.25*4.212)0.667R M =-=1 1.24(0.432*4.212)[1.740 1.029]*0.667 1.651R th =+-=0.38*1.651*2.99 1.88R m ==极端高水位下 d=4+1.07=5.07m11/22178.42 5.07()() 4.1242 2.9978.4M th π-== 1 4.942 5.074 5.07/78.4()[1] 1.806278.4(4 5.07/78.4)m R th sh πππ=+= 3.32() 1.09*4.124exp( 1.25*4.124)0.694R M =-=1 1.24(0.432*4.124)[1.806 1.029]*0.694 1.711R th =+-=0.38*1.711*2.99 1.94R m ==设计高水位下胸墙顶高程 H=0.84+1.88=2.72m极端高水位下胸墙顶高程 H=1.07+1.94=3.01m均小于设计顶高程4.8m ，墙前坡肩范围内应能安放两排两层护面块体，由2.2关于扭工字护面块体计算，一层扭工字块体0.9m ，块体坡肩至少放一排人工块体，且厚度不小于1m ，本工程坡肩=1.84m 。