一種聯鎖塊軟體排的制作方法
【專利摘要】一種聯鎖塊軟體排，包括排布和聯鎖塊，其特征在于：聯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。技術方案二：一種聯鎖塊軟體排，包括排布和聯鎖塊，其特征在于：聯鎖塊側面形狀為上斜下直，接近于楔形，上部為向聯鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于1：1，其高度大于等于聯鎖塊厚度的50%，下部為垂直于聯鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯鎖塊厚度的50%。技術效果是提高聯鎖塊抵御水流、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】一種聯鎖塊軟體排

【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于堤壩防沖刷、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。根據壓載物的不同，現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，現有技術的混凝土聯鎖塊軟體排（CN 03229836. 6)排布上的壓載物是帶有 預埋繩索的混凝土聯鎖塊，混凝土聯鎖塊用繩索穿過加筋帶上的綁扎環與排布固定于一 體。由于采用混凝土聯鎖塊作為壓載物，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、經濟性好的優點。由于混 凝土用量基本與聯鎖塊的厚度成正比，因此其經濟性體現在以盡可能小的厚度滿足抵御水 流、波浪穩定作用。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鎖塊 形狀為正方形板（以下簡稱正方形板狀混凝土聯鎖塊，見圖1)，單塊尺度〇.4m (長）X0. 4m (寬）X0. 12~0. 2m (厚度)，單塊之間間隙0. lm，厚度根據流速計算確定。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，將混凝土聯鎖塊形狀的各邊削角，改進為削角正方形板狀（以下簡稱削角正方形 板狀混凝土聯鎖塊，見圖3)，聯鎖塊的側面上下部為傾斜面、中部為垂直于聯鎖塊底面的平 面，單塊尺度0.48m (長）X0. 48m (寬）Χ0· 12、· 2m (厚度)，單塊之間間隙0.02m，厚度根 據流速計算確定，長度和寬度不根據水流流速調整，長度與厚度之比不超過4。之后正方形 板狀混凝土聯鎖塊和削角正方形板狀混凝土聯鎖塊的上述規格尺度幾乎成了行業的標準 規格尺度，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數模研究發現，現有技術的正方形板狀混 凝土聯鎖塊和削角正方形板狀混凝土聯鎖塊存在以下不足：一、混凝土聯鎖塊抵御水流作 用下的穩定性除了與混凝土聯鎖塊厚度有關外，還與混凝土聯鎖塊的側面形狀有關，在相 同厚度情況下，正方形板狀混凝土聯鎖塊和削角正方形板狀混凝土聯鎖塊的側面形狀不利 于減小混凝土聯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定性；二、 混凝土聯鎖塊抵御水流作用下的穩定性除了與混凝土聯鎖塊的厚度、側面形狀有關外，還 與混凝土聯鎖塊的平面尺度大小有關，現有平面尺度規格的正方形板狀混凝土聯鎖塊和削 角正方形板狀混凝土聯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 流作用的穩定性，物模試驗和Fluent數模表明：lm水深條件下厚度0. 2m和0. 12m的正方 形板狀混凝土聯鎖塊排邊臨界失穩流速分別為1. 70m/s和1. 65m/s，厚度增加67%，但臨界 失穩流速僅提高3%，lm水深條件下厚度0. 2m和0. 12m的削角正方形板狀混凝土聯鎖塊排 邊臨界失穩流速分別為1. 86m/s和1. 68m/s，厚度增加67%，但臨界失穩流速僅提高10%，說 明現有技術正方形板狀混凝土聯鎖塊和削角正方形板狀混凝土聯鎖塊通過加大厚度提高 抵御水流作用的穩定性的經濟性較差。
[0005] 因此，需要對現有技術聯鎖塊軟體排進行改進，以減小聯鎖塊所承受的水流、波浪 拖曳力，提高聯鎖塊抵御水流、波浪作用下翻卷的能力，從而以較小的聯鎖塊厚度滿足軟體 排的穩定性，提高聯鎖塊軟體排的經濟性。


【發明內容】

[0006] 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠減小聯鎖塊所承受的水流、波浪 拖曳力，提高聯鎖塊抵御水流、波浪作用下翻卷的能力，經濟性更好的聯鎖塊軟體排，解決 現有技術的不足。
[0007] 本實用新型的技術方案一：一種聯鎖塊軟體排，包括排布和聯鎖塊，其特征在于： 聯鎖塊形狀為削角正方形板狀或正方形板狀、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 〇. 9m，寬度大于等于0. 6m。一種聯鎖塊軟體排，包括排布和聯鎖塊，其特征在于：聯鎖塊單 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 長度大于等于〇. 6m ;厚度0. 2m時，單塊長度大于等于lm。一種聯鎖塊軟體排，包括排布和 聯鎖塊，其特征在于：聯鎖塊材質是素混凝土或鋼筋混凝土。
[0008] 本實用新型的技術方案二：一種聯鎖塊軟體排，包括排布和聯鎖塊，其特征在于： 聯鎖塊側面形狀為上斜下直，接近于楔形，上部為向聯鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于 1 :1，其高度大于等于聯鎖塊厚度的50%，下部為垂直于聯鎖塊底面的平面，其高度小于等 于聯鎖塊厚度的50% ;聯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。一種聯鎖塊軟體排，包括排布和聯鎖塊，其特征在于：聯鎖塊側面形狀為上斜下 直，接近于楔形，上部為向聯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 鎖塊厚度的67%，下部為垂直于聯鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯鎖塊厚度的33%。一 種聯鎖塊軟體排，包括排布和聯鎖塊，其特征在于：聯鎖塊材質是素混凝土或鋼筋混凝土。
[0009] 技術方案一通過加大聯鎖塊單塊長度與厚度之比，提高聯鎖塊穩定性的機理：物 模試驗和Fluent數模研究表明，聯鎖塊所承受的水流、波浪作用力包括水流、波浪作用在 聯鎖塊迎流方向的側面的拖曳力和水流、波浪作用在聯鎖塊底面上的上舉力，聯鎖塊維持 穩定的作用力是其自重，聯鎖塊失穩形式為翻卷破壞(或稱之為滾動破壞)。由于聯鎖塊的 失穩形式為繞后趾的翻卷破壞，本實用新型加大聯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，自重力臂和穩定力矩顯著加大，使得穩定 力矩增長大大超過傾覆力矩的增長，從而使得聯鎖塊抵御水流、波浪作用的穩定性得到顯 著提高，這就是本實用新型技術方案一的技術效果。
[0010] 物模試驗和Fluent數模表明，lm水深條件下本實用新型技術方案一聯鎖塊厚 度0. 2m、長度和寬度均為lm的排邊臨界失穩流速為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的削角正方形板狀混凝土聯鎖塊的1. 86m/s增加13%。
[0011] 技術方案二聯鎖塊側面形狀改為上斜下直，提高聯鎖塊穩定性的機理：Fluent數 模研究表明，行進水流流過聯鎖塊時，行進水流的底部水體受聯鎖塊側面阻擋，從聯鎖塊前 端向上抬升，繞到聯鎖塊頂部，再繼續行進，從而產生水流、波浪作用在聯鎖塊迎流方向的 側面的拖曳力。拖曳力除了與混凝土聯鎖塊厚度有關外，還與混凝土聯鎖塊的側面形狀有 關，在相同厚度情況下，正方形板狀混凝土聯鎖塊不利于行進水流底部水體的順利繞過，見 圖2,導致混凝土聯鎖塊所承受的水流拖曳力較大，削角正方形板狀混凝土聯鎖塊的上部傾 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生了 傾斜向上的力，不利于聯鎖塊的穩定，因此削角正方形板狀混凝土聯鎖塊抵御水流作用的 穩定性比正方形板狀混凝土聯鎖塊改善有限(物模試驗表明，lm水深條件下混凝土聯鎖塊 排邊臨界失穩流速正方形板狀厚度〇. 2m和0. 12m的分別為1. 70m/s和1. 65m/s，削角正方 形板狀混凝土聯鎖塊分別為1. 86m/s和1. 68m/s，分別增加9. 4%和1. 8%)。本實用新型聯 鎖塊側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，同時避免了削角正方形板狀混凝土聯鎖塊下部反向傾斜面的不利作用， 從而比現有技術顯著提高了聯鎖塊抵御水流作用的的穩定性，這就是本實用新型技術方案 二的技術效果。
[0012] 物模試驗和Fluent數模表明，lm水深條件下厚度0. 2m、長度和寬度lm的本實用 新型技術方案二聯鎖塊排邊臨界失穩流速為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鎖塊的1. 7m/s增加21%，比厚度0. 2m、長度和寬度均為0. 48m的削 角正方形板狀混凝土聯鎖塊的1. 86m/s增加10. 7%。
[0013] 本實用新型適用于堤壩防沖刷、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為現有技術正方形板狀混凝土聯鎖塊軟體排實例側視圖。
[0015] 圖2為現有技術正方形板狀混凝土聯鎖塊實例Fluent流速矢量圖。
[0016] 圖3為現有技術削角正方形板狀混凝土聯鎖塊軟體排實例側視圖。
[0017] 圖4為現有技術削角正方形板狀混凝土聯鎖塊實例Fluent流速矢量圖。
[0018] 圖5為本實用新型技術方案一混凝土聯鎖塊側視圖（A向）。
[0019] 圖6為本實用新型技術方案一混凝土聯鎖塊平面圖。
[0020] 圖7為本實用新型技術方案二混凝土聯鎖塊側視圖（B向）。
[0021] 圖8為本實用新型技術方案二混凝土聯鎖塊平面圖。
[0022] 圖9為本實用新型技術方案二混凝土聯鎖塊實例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鎖塊，4、削角正方形板狀混凝土聯 鎖塊，5、本實用新型聯鎖塊，6、水流。

【具體實施方式】
[0024] 下面結合【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的實施方式：
[0025] 實施例一：本實用新型技術方案一實施例。
[0026] 參見圖5、圖6, 一種聯鎖塊軟體排，包括排布2和本實用新型聯鎖塊5,特征在于： 本實用新型聯鎖塊5形狀為削角正方形板狀，厚度0.2m，單塊長度和單塊寬度均為lm (與 其厚度之比等于5)。本實用新型聯鎖塊5材質是素混凝土或鋼筋混凝土。
[0027] 物模試驗和Fluent數模表明，lm水深條件下本實用新型聯鎖塊5厚度0. 2m、長度 和寬度均為lm的排邊臨界失穩流速為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的削角 正方形板狀混凝土聯鎖塊4的1. 86m/s增加13%。
[0028] 實施例二：本實用新型技術方案二實施例。
[0029] 參見圖7、圖8、圖9, 一種聯鎖塊軟體排，包括排布2和本實用新型聯鎖塊5,其特 征在于：本實用新型聯鎖塊5側面形狀為上斜下直，接近于楔形；上部為傾斜面，坡度1 :1， 其高度為〇. 12m ;下部為垂直于聯鎖塊底面的平面，其高度為0. 08m，厚度0. 2m，單塊長度和 單塊寬度均為lm (單塊長度、單塊寬度與其厚度之比等于5)。本實用新型聯鎖塊5材質是 素混凝土或鋼筋混凝土。
[0030] 參見圖2、圖4、圖9, Fluent數模研究表明，水流6流過本實用新型聯鎖塊5時，水 流6的底部水體受聯鎖塊側面阻擋，從聯鎖塊前端向上抬升，繞到聯鎖塊的頂部，再繼續行 進，從而產生水流作用在聯鎖塊迎流方向的側面的拖曳力。拖曳力除了與聯鎖塊厚度有關 夕卜，還與聯鎖塊的側面形狀有關，在相同厚度情況下，正方形板狀混凝土聯鎖塊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，削角正方形板狀混凝 土聯鎖塊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 產生了傾斜向上的力，不利于聯鎖塊的穩定，因此削角正方形板狀混凝土聯鎖塊4抵御水 流作用的穩定性比正方形板狀混凝土聯鎖塊3改善有限。本實用新型聯鎖塊5側面形狀改 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， 避免了削角正方形板狀混凝土聯鎖塊4下部反向傾斜面的不利作用，從而比現有技術顯著 提高了聯鎖塊抵御水流作用的的穩定性。
[0031] 物模試驗和Fluent數模表明，lm水深條件下厚度0. 2m、長度和寬度均為lm的本 實用新型聯鎖塊5排邊臨界失穩流速為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的削角 正方形板狀混凝土聯鎖塊3的1. 86m/s增加10. 7%。
【權利要求】
1. 一種聯鎖塊軟體排，包括排布和聯鎖塊，其特征在于：聯鎖塊形狀為削角正方形板 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. 根據權利要求1所述的一種聯鎖塊軟體排，其特征在于：聯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. 根據權利要求1或2所述的一種聯鎖塊軟體排，其特征在于：聯鎖塊材質是素混凝 土或鋼筋混凝土。
4. 一種聯鎖塊軟體排，包括排布和聯鎖塊，其特征在于：聯鎖塊側面形狀為上斜下直， 接近于楔形，上部為向聯鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于1 :1，其高度大于等于聯鎖塊 厚度的50%，下部為垂直于聯鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯鎖塊厚度的50% ;聯鎖塊 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. 根據權利要求4所述的一種聯鎖塊軟體排，其特征在于：聯鎖塊側面形狀為上斜 下直，上部為向聯鎖塊中心方向的傾斜面，坡度不陡于1 :1，其高度大于等于聯鎖塊厚度的 67%，下部為垂直于聯鎖塊底面的平面，其高度小于等于聯鎖塊厚度的33%。
6. 根據權利要求4或5所述的一種聯鎖塊軟體排，其特征在于：聯鎖塊材質是素混凝 土或鋼筋混凝土。
【文檔編號】E02B3/12GK203890956SQ201420145905
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】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