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(shù)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(shù)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(hù)岸防沖刷、橋墩防沖刷、河（海）床防沖刷、沙洲守護(hù)（防沖刷）、保灘（灘面守護(hù)、灘面防沖刷）等防沖刷、守護(hù)、護(hù)底工程。
【專利說明】一種聯(lián)鎖塊軟體排

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于堤壩防沖刷、護(hù)岸防沖刷、橋墩防沖刷、河(海）床防沖刷、沙洲守 護(hù)（防沖刷)、保灘(灘面守護(hù)、灘面防沖刷）等防沖刷、守護(hù)、護(hù)底工程領(lǐng)域，涉及一種混凝土 聯(lián)鎖塊軟體排。

【背景技術(shù)】
[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(hù)岸防沖刷、沙洲守護(hù)（防沖刷)、灘面守護(hù)(保灘、灘面防沖 刷）等防沖刷、守護(hù)、護(hù)底工程。根據(jù)壓載物的不同，現(xiàn)有技術(shù)的護(hù)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(fù)合軟體排。
[0003] 其中，現(xiàn)有技術(shù)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(yù)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(jì)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(jì)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)，單塊尺度〇.4m (長）X0. 4m (寬）X0. 12~0. 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(hù)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)鎖塊形狀的各邊削角，改進(jìn)為削角正方形板狀（以下簡稱削角正方形 板狀混凝土聯(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）X0. 48m (寬）Χ0· 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)鎖塊和削角正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊的上述規(guī)格尺度幾乎成了行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)格尺度，被推廣應(yīng)用到各類防沖刷、守護(hù)、護(hù)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(shù)的正方形板狀混 凝土聯(lián)鎖塊和削角正方形板狀混凝土聯(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(guān)外，還與混凝土聯(lián)鎖塊的側(cè)面形狀有關(guān)，在相 同厚度情況下，正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊和削角正方形板狀混凝土聯(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(guān)外，還 與混凝土聯(lián)鎖塊的平面尺度大小有關(guān)，現(xiàn)有平面尺度規(guī)格的正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊和削 角正方形板狀混凝土聯(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：lm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%，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(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(shù)正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊和削角正方形板狀混凝土聯(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(jì)性較差。
[0005] 因此，需要對現(xiàn)有技術(shù)聯(lián)鎖塊軟體排進(jìn)行改進(jìn)，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(jì)性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實用新型所要解決的技術(shù)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(jì)性更好的聯(lián)鎖塊軟體排，解決 現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0007] 本實用新型的技術(shù)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(jìn)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(jìn) 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(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 長度大于等于〇. 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] 本實用新型的技術(shù)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(shù)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(jī)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，本實用新型加大聯(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，這就是本實用新型技術(shù)方案一的技術(shù)效果。
[0010] 物模試驗和Fluent數(shù)模表明，lm水深條件下本實用新型技術(shù)方案一聯(lián)鎖塊厚 度0. 2m、長度和寬度均為lm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的削角正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊的1. 86m/s增加13%。
[0011] 技術(shù)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(jī)理：Fluent數(shù) 模研究表明，行進(jìn)水流流過聯(lián)鎖塊時，行進(jìn)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(jìn)，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(guān)外，還與混凝土聯(lián)鎖塊的側(cè)面形狀有 關(guān)，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(jìn)水流底部水體的順利繞過，見 圖2,導(dǎo)致混凝土聯(lián)鎖塊所承受的水流拖曳力較大，削角正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊的上部傾 斜面有利于行進(jìn)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(jìn)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，因此削角正方形板狀混凝土聯(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，lm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(lián)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(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(jìn)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(lián)鎖塊下部反向傾斜面的不利作用， 從而比現(xiàn)有技術(shù)顯著提高了聯(lián)鎖塊抵御水流作用的的穩(wěn)定性，這就是本實用新型技術(shù)方案 二的技術(shù)效果。
[0012] 物模試驗和Fluent數(shù)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(shù)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的削 角正方形板狀混凝土聯(lián)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(hù)岸防沖刷、橋墩防沖刷、河(海）床防沖刷、沙洲 守護(hù)(防沖刷)、保灘(灘面守護(hù)、灘面防沖刷）等防沖刷、守護(hù)、護(hù)底工程。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)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(shù)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(shù)削角正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊軟體排實例側(cè)視圖。
[0017] 圖4為現(xiàn)有技術(shù)削角正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊實例Fluent流速矢量圖。
[0018] 圖5為本實用新型技術(shù)方案一混凝土聯(lián)鎖塊側(cè)視圖（A向）。
[0019] 圖6為本實用新型技術(shù)方案一混凝土聯(lián)鎖塊平面圖。
[0020] 圖7為本實用新型技術(shù)方案二混凝土聯(lián)鎖塊側(cè)視圖（B向）。
[0021] 圖8為本實用新型技術(shù)方案二混凝土聯(lián)鎖塊平面圖。
[0022] 圖9為本實用新型技術(shù)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、削角正方形板狀混凝土聯(lián) 鎖塊，5、本實用新型聯(lián)鎖塊，6、水流。

【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)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(shù)方案一實施例。
[0026] 參見圖5、圖6, 一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布2和本實用新型聯(lián)鎖塊5,特征在于： 本實用新型聯(lián)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(lián)鎖塊5材質(zhì)是素混凝土或鋼筋混凝土。
[0027] 物模試驗和Fluent數(shù)模表明，lm水深條件下本實用新型聯(lián)鎖塊5厚度0. 2m、長度 和寬度均為lm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的削角 正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊4的1. 86m/s增加13%。
[0028] 實施例二：本實用新型技術(shù)方案二實施例。
[0029] 參見圖7、圖8、圖9, 一種聯(lián)鎖塊軟體排，包括排布2和本實用新型聯(lián)鎖塊5,其特 征在于：本實用新型聯(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， 其高度為〇. 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lm (單塊長度、單塊寬度與其厚度之比等于5)。本實用新型聯(lián)鎖塊5材質(zhì)是 素混凝土或鋼筋混凝土。
[0030] 參見圖2、圖4、圖9, Fluent數(shù)模研究表明，水流6流過本實用新型聯(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(jìn)，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(guān) 夕卜，還與聯(lián)鎖塊的側(cè)面形狀有關(guān)，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(jìn)水流6底部水體的順利繞過，導(dǎo)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(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，因此削角正方形板狀混凝土聯(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。本實用新型聯(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， 避免了削角正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊4下部反向傾斜面的不利作用，從而比現(xiàn)有技術(shù)顯著 提高了聯(lián)鎖塊抵御水流作用的的穩(wěn)定性。
[0031] 物模試驗和Fluent數(shù)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(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的削角 正方形板狀混凝土聯(lián)鎖塊3的1. 86m/s增加10. 7%。
【權(quán)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(jù)權(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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】E02B3/12GK203890956SQ201420145905
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)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(shè)計研究院有限公司