水下冲刷防护模袋排帘－水流－底床泥沙动力相互作用研究

随着我国可持续发展越来越依赖于海洋，长期处于复杂水流条件下的水下建筑物（如油气管线）冲刷安全问题日益突出，急需开发能有效防治水下冲刷的新方法。本申请针对一种新型水下冲刷防护装置- - 模袋排帘，重点研究排帘-下覆泥沙相互作用的土力学问题。该装置由模袋排体、漂浮布帘(固定在排体上)、浮筒(位于布帘顶端)组成，在布帘下缘开有透沙窗口。安置在海床上的排帘，其布帘向下游倾斜，将底部来流导向上部，并在布帘背水面形成大旋涡，底沙通过透沙窗口进入并淤积在该旋涡区内，起到促淤防冲作用。依据排帘承受水动力荷载特点，针对下覆泥沙液化、排体-泥沙摩擦阻力减小等问题，融合多学科理论，采用系统的水槽实验和静动力排帘抗拖曳实验研究下覆泥沙液化激发机理、泥沙液化对排体-泥沙摩擦特性的影响规律，建立考虑泥沙液化的排帘稳定性验算公式，确立排帘抗拖曳稳定性设计的控制参数与定量标准，为水下冲刷防护工程应用提供技术支持和理论依据。

项目50979071研究了一种新型水下冲刷防护装置——模袋排帘，重点研究排帘-下覆泥沙相互作用的土力学问题。该装置由模袋排体、漂浮布帘(固定在排体上)、浮筒(位于布帘顶端)组成，在布帘下缘开有透沙窗口。安置在海床上的排帘，其布帘向下游倾斜，将底部来流导向上部，并在布帘背水面形成大旋涡，底沙通过透沙窗口进入并淤积在该旋涡区内，起到促淤防冲作用。研究内容包括：波流作用下的单一排帘周围水动力特性；透沙窗口最佳宽度、过沙窗口安置高度、迎水角等因素对排帘周围水动力的影响规律；排帘下覆泥沙在波流水动力荷载作用下的土体动力液化响应特性；下覆泥沙超静孔隙水压力对排帘抗拖曳性能的影响机理；考虑泥沙液化的排帘稳定性验算。项目50979071制定的原有计划圆满完成。