长江中下游航道整治护滩带损毁机理分析及应对措施

第２期　２０１１年６月　水利水运工程学报　Ｎｏ．２　ＨＹＤＲＯ－ＳＣⅡ　ＣＥ　ＡＮＤ　Ｅ］　Ｅ］口姐ＮＧ　Ｊｕｎ．２０１１　长江中下游航道整治护滩带损毁机理分析及应对措施　马爱兴，曹民雄，王秀红，蔡国正　（南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京２１００２９）　摘要：护滩带是长江中下游航道整治工程中的主要护滩结构型式，在工程应用中，常出现塌陷、悬挂、架空和鼓　包等破坏，减弱了护滩效果．通过对护滩带损毁过程的试验观测、损毁影响因素分析、护滩带块体间脉动力及受　力分析，研究了护滩带常见的边缘塌陷、悬挂、排体中部鼓包或塌陷等破坏类型的损毁机理．结果表明：流速是　护滩带破坏的动力因素，局部冲刷坑的形成与发展是护滩带破坏的诱发原因，编织布、系结条及接缝部位的抗　拉强度不够是护滩带破坏的直接原因．并提出在护滩带边缘抛四面六边透水框架、增大排体自身的抗拉强度、　选择合理的平面布置型式等应对措施，研究成果对护滩建筑物设计具有一定参考价值．　关键词：航道整治；护滩带；受力分析；损毁机理；措施　中图分类号：Ｕ６１７．８　文献标志码：Ａ　文章编号：１００９—６４０Ｘ（２０１１）０２—００３２—０７　长江中下游河岸侧或河心处常存在边滩、心滩或洲头低滩等滩体，这些滩体常在中水时淹没，枯水时出　露，是河道内中枯水流动的依托边界，是航槽稳定与畅通的基础．为了维持航槽的稳定，常采用护滩建筑物对　正处于演变周期中河势条件较好、滩体较为高大完整的滩槽加以守护．　目前长江中下游常用的护滩建筑物型式为软体排护滩——护滩带，工程实践中以ｘ型系混凝土块软体　排应用较为广泛．在周天河段清淤应急工程、碾子湾河段、张家洲水道、界牌河段、东流河段、石首河段航道整　治工程，以及武汉河段天兴洲洲头守护等工程中ｘ型系混凝土块软体排均有应用¨　．但在实际应用中，护　滩带出现了不同程度和类型的损毁，影响了滩体守护效果和航槽稳定，本文旨在分析护滩带损毁的影响因素　及其损毁机理，进而提出相应的措施供设计参考．　１　护滩带结构型式、护滩原理及损毁类型　长江中下游航道整治中常用的ｘ型系混凝土块软体排　由排垫和压载体组成　：排垫采用聚丙烯土工编织布缝制　而成，一般沿排体宽度方向每隔５０　ｃｍ设１根宽５　ｃｍ的纵　向加筋条，用于加固系接条和增加排垫抗拉强度；在纵向加　筋条底下设有每２根１组的防老化型涤纶系接条，用于系接　压载体．排上压载体为正方形Ｃ２０混凝土块，尺寸为４５　ｃｍ￣　４５　ｃｍ￣８　ｃｍ（长×宽×厚），单块质量３８．８８　ｋｇ，在混凝土块内　预埋２根３　ｅｒａ￣１０５　ｃｍ（宽Ｘ长）的系接条，用于排垫与压载　图１　Ｘ型系混凝土块软体排结构示意图（单位：ｅｍ）　体系接．ｘ型系混凝土块软体排结构布置见图１．　Ｆｉｇ．１　Ｓｋｅｔｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｘ—ｓｈａｐｅ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｍａｔｔｒｅｓｓ　ｗｉｔｈ　护滩带护滩原理是隔离较大流速的水流直接作用于受　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｂｌｏｃｋｓ　ｔｉｅｄ（ｕｎｉｔ：ｃｍ）　收稿日期：２０１０—０８—０６　基金项目：西部交通建设科技项目（２００６　３２８　０００　１２８，２００７　３２８　０００　０６）　作者简介：马爱兴（１９８２一），男，浙江绍兴人，博士研究生，主要从事港口航道与工程泥沙研究　Ｅ—ｍａｉｌ：ａｉｘｉｎｇｍａ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ　３４　水　利　水　运　工　程　学　报　２０１１年６月　不饱和挟沙，护滩带守护范围以外的滩面及上下游床面泥沙开始成层下移，床面开始进入冲刷下切阶段．此　时护滩带边缘滩面逐渐冲刷下切形成冲刷坑，因护滩带整体具有一定延展性（适应一定河床变形的能力）而　逐渐下降贴合滩面护滩，当床面下切到一定程度或发生不均匀冲刷，且冲刷下切强度超过护滩带的变形能力　时，因护滩带块体本身为刚性构件，使得护滩带边缘部分出现“架空”、“悬挂”现象，护滩带破坏，水流淘刷其　底部泥沙，由于淘刷的不均匀性，护滩带与滩面问出现空隙，水流从护滩带下部穿过，直接作用于受护滩面，　护滩带底下泥沙发生运动，使得护滩带某些部位发生鼓包、塌陷现象，当护滩带下泥沙冲淤变形的幅度大于　护滩带变形能力时，护滩带出现撕裂破坏．　随着上下游床面及滩面冲刷下切，水深增加，并形成一定规模的沙波运动，引起床面阻力增加，流速及水　面比降减缓，限制了滩面继续冲刷下切，河床处于冲淤平衡阶段．　２．２损毁影响因素分析　护滩带损毁机理较为复杂，影响因素较多，破坏的关键在于护滩带附近局部冲刷坑的形成与发展，其损　毁的主要因素包括水流条件、河床组成、护滩带自身的结构、平面布置以及护滩带施工工艺等．　（１）水流条件水流条件是造成护滩带破坏的动力因素，也是根本原因；主要包括流速大小、水流作用　时间的长短、护滩带破坏部位的水深大小等．水流流速及作用时段的长短直接关系到护滩带边缘未护滩面冲　刷坑的形成范围、深度及其发展．水深大小一方面关系到水流漫滩与否，护滩带是否受水流作用；另一方面也　关系到护滩带上动水压力大小，是加速护滩带出现“悬空”、“架空”后破坏的动力因素．　（２）河床组成　河床组成主要与泥沙粒径有关，泥沙粒径的大小决定了河床的可动性．河床的组成与水　流条件共同作用下，形成了护滩带边缘的局部冲刷坑．　（３）护滩带自身的结构主要与护滩带上的混凝土块质量、系结方式、排体接缝的连接方式、编织布及　系结条抗拉强度等有关．混凝土块质量关系到块体能否有效压载排体，系结方式、排体接缝的连接方式、编织　布及系结条抗拉强度关系到护滩带抵抗破坏的能力．　（４）平面布置型式　目前护滩带的平面布置主要有间隔守护、集中守护与间隔守护相结合、整体守护．　对护滩效果而言，整体守护效果最好，但缺乏经济性；其次为集中守护与问隔守护相结合；最后为间隔守护．　（５）施工工艺主要与施工质量、排体搭接宽度、护滩带边缘压载情况、排体的加筋方式等有关．排体搭　接宽度较小时，当冲刷坑发展至２块以上排体受护区域时，搭接处河床易出露，使得冲刷向护滩带内部发展；　受加工工艺限制，编织布多只采用纵向加筋，使得排体延展性不足以适应河床较大幅度的变形，排体“悬　空”、“架空”后，排体上的拉力大于抗拉强度时发生撕裂．　综上所述，流速是护滩带破坏的动力因素，滩面泥沙粒径与较大流速共同作用后，局部冲刷坑的形成与　发展是护滩带破坏的诱发原因，编织布、系结条及接缝部位的抗拉强度不够是护滩带破坏的直接原因．　３　护滩带损毁机理分析　３．１护滩带块体间脉动力变化　在冲刷发展过程中，护滩带边缘区域水流结构复杂，紊动强度大，造成护滩带块体间存在一定的脉动力，　当块体间所受的脉动力为脉动强度较大的拉力时，可加剧护滩带的损毁．试验表明护滩带块体间脉动力大小　的变化与护滩带边缘滩体冲刷变形过程有关　９］：冲刷初始阶段，由于水流紊动强度大，护滩带边缘冲刷发展　很快，护滩带的变形严重，护块与护块之间的脉动力主要为脉动拉力，且增幅较快，冲刷至某一阶段，脉动拉　力达到最大值．之后，随着冲刷时间的增长，冲刷坑逐渐达到冲刷平衡，护滩带变形逐渐趋于稳定状态，护块　与护块之间脉动力变化也变缓并渐趋稳定．　３．２护滩带损毁受力分析　从护滩带单个混凝土块体及护滩带受力角度对损毁机理进行分析，位于滩体斜坡上的护滩带边缘混凝　土块体受力情况见图４．假设滩体沿滩宽方向坡度为Ｏｔ，混凝土块尺寸ｃｘｂ×　（长×宽×高），混凝土块主要由　块体内的系结条与缝合在排垫、加筋条之间的系结条联结而成．　第２期　马爱兴，等：长江中下游航道整治护滩带损毁机理分析及应对措施　３５　混凝土块在滩体上主要受有效重力　，水流拖曳力，　，上　举力　，动水压力Ｐ，排垫阻碍块体运动的拉力尸　和　，块体　间的脉动力Ｆ　和Ｆ　，滩面对块体的摩擦力　和　，滩体对混凝　土块的支撑力Ｆ　．　拖曳力Ｆ。，上举力　及混凝土块有效重力　一般表达　式为：　２　ＦＤ＝ＣＤｋ１６　ｔｔｏ　（１）　厶　２　ＦＬ＝ＣＬｂｃｙ　ｔｔｏ　（２）　厶　Ｗ　＝（　一　）ｂｈｃ　（３）　式中：　为水流底速；Ｃ。为拖曳力系数；Ｃ　为上举力系数；ｃ，ｂ，　ｈ分别为块体长、宽、高；　为块体垂直水流方向的投影面积系　图４护滩带边缘块体受力分析示意图　Ｆｉｇ．４　Ｓｔｒｅｓｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｅｄｇｅ　ｂｌｏｃｋ　ｏｆ　ｂｅａｃｈ　数，ｋ。＝ｓｉｎ（　＋　）￣／６　＋Ｃ２／ｂ，０为底流与块体长度方向夹角，　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｂａｎｄ　３＝ａｒｃｔａｎ（ｂ／ｃ）；ｙ　为混凝土块重度；ｙ为水的重度．　动水压力Ｐ为流动水流对块体的时均压力和脉动压力之和．Ｆ　和　分别为系结条、加筋条、排垫阻碍块　体分别沿块体长度（纵向）和宽度（横向）方向运动的拉力，与系结条、加筋条、排垫本身抗拉强度有关．当外力　超过其抗拉强度时，系结条、加筋条、排垫可能出现紧绷或撕断，使得排垫或滩面暴露于水面，护滩效果减弱．　根据混凝土块体受力平衡得到Ｆ　，Ｆ：和　表达式：　２　７，Ｆｌ＝ＣＤｋｌｂｈｙｃｏｓＯ　＋Ｆ　一　（４）　厶　２　７，Ｆ２＝（　一　）ｂｈｃｓｉｎａ＋Ｆ　一ＣＤｋｌｂｈｙｓｉｎＯ　一ｌ厂２　（５）　厶　ＦＮ＝Ｐ＋（　一ｙ）ｂｈｃｃｏｓｃｌ—ＣＩ　ｂｃｙ－４　－　（６）　由式（４）～（６）可知，护滩带块体受力主要与块体材料（　）与尺寸（ｂ，ｃ，ｈ）、水流特性（Ｐ，　，，　，　，０，　）、滩体形态（　）及滩面泥沙特性等有关；对于单个块体，护滩带破坏与否，主要取决于支撑力Ｆ　是否大于　块体自身强度，拉力Ｆ　，Ｆ：是否大于系结条、加筋条、排垫抗拉强度．由于块体本身强度较大，一般不易受水　流作用而破坏，块体附近护滩带破坏主要因系结条、加筋条、排垫受力大于其抗拉强度，从而引起系结条断　裂、块体脱离排垫或排垫撕毁，块体脱离排垫后，与其他坝体撞击后容易碎裂．　在护滩带边缘由于水流淘刷，逐渐形成冲刷坑，坡度逐渐变陡，此时，由于护滩带具有一定延展性，护滩　带逐渐下降贴合受冲滩面，边缘块体也贴合滩面，护滩带仍保护受冲滩面，由于Ｏ／值较大，且块体问脉动力　（主要为脉动拉力）Ｆ　和Ｆ　较大，使得系结条、排垫受到的拉力Ｆ　和　也较大，此时，系结条可能出现紧绷　或撕断，块体移动或脱落，护滩效果减弱。实际工程中系结条断裂、块体脱离排垫的破坏情况见图５．　随着护滩带边缘冲刷坑的发展及不均匀冲刷的发生，在冲刷坑达到一定深度时，受护滩带整体延展性限　制，边缘排垫出现“悬挂”、“架空”等变形现象，其受力示意图分别见图６和７．　滩脚部位的护滩带边缘出现“悬挂”变形时，单宽“悬挂”排垫最大受力　，位于排垫悬挂附近的滩体接　触面处（图６），　可表示为：　ｒ　Ｔ１＝Ｃ１　Ｊ　０　Ｉ　ｑｌ（　）ｄｘ　（７）　式中：Ｃ。为与排垫延展率有关的系数；Ｌ　为排垫悬挂长度；ｑ　（　）为单宽“悬挂”护滩带上受力（有效重力及　动水压力之和）分布．　３６　水　利　水　运　Ｔ　程　学　报　图５护滩带系结条断裂、块体脱离排垫的破坏情况　Ｆｉｇ．５　Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｉｅｄ　ｒｏｐｅ　Ｓ　ｒｕｐｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｂｌｏｃｋ　Ｓ　ｓｌｉｄｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｃｕｓｈｉｏｎ　ｌａｙｅｒ　ｎ０　　ｉＬ２　～　１Ｔ　ｔ－Ｉ－ｔ　ｌ１．：・■’．・．．边滩．．．・．・．．．　－　一・’‘・・．●　．　●　　●．　　－．．●．　●－　．．●　●　．．　●　图６滩脚处护滩带边缘“悬挂”受力示意图　Ｆｉｇ．６　Ｓｔｒｅｓｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｏｉｌ　ｅｄｇｅ　ｈａｎｇｉｎｇ　ｏｆ　ｂｅａｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｂａｎｄ　图７护滩带边缘“架空”受力示意图　Ｆｉｇ．７　Ｓｔｒｅｓｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｅｄｇｅ　ｏｖｅｒｈｅａｄｉｎｇ　ｏｆ　ｂｅａｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｂａｎｄ　随着冲刷坑变深直至陡峭，“悬挂”排体长度变长，冲刷坑紊动强烈，ｑ　加大，当ｑ．加大至一定程度或　作用位置处块体问脉动拉力瞬时增大时，　大于排垫极限抗拉强度，从而该处排垫撕裂、系结条断裂、块体　脱落，进而使得滩面暴露，并直接受水流冲刷，冲刷坑向护滩带内部发展，护滩带破坏也向护滩内部发展，图　２（ｂ）和冈３中左图可认为是此类破坏情况．　在滩面上的护滩带边缘部分“架空”变形时（如图７），单宽“架空”排垫最大受力　，位于排垫架空两侧，　可表示为：　１２／２＝ｃ　ｇ　（　）　（８）　式中：，Ｊ　为护滩带边缘冲刷坑宽度；ｑ：（　）为单宽“架空”护滩带的受力（有效重力及动水压力之和）分布．　冲刷坑初始形成阶段，护滩带边缘受冲刷坑周边支撑，排垫两侧受力相对较小．随着冲刷坑的发展及滩　面不均匀冲刷的发生，排垫逐渐“架空”于滩面之上，“架空”的排体长度逐渐变大，排体上水深增加，单宽“架　空”护滩带的有效重力及动水压力增加，“架空”两侧排垫受力越来越大，当单宽“架空”护滩带的有效重力及　动水压力增加到一定程度或　作用位置处块体问脉动拉力瞬时加大，两侧排垫受力　大于排垫极限抗拉　强度，“架空”两侧排垫出现撕裂、系结条断裂、块体脱落，撕裂处滩面失去保护，直接受水流冲刷，冲刷坑继　续向两侧发展，直至护滩带边缘部分完全破坏，图２（ａ）可认为是此类破坏情况．　对于护滩带内部出现塌陷破坏也可按照护滩带边缘“架空”的受力进行分析，破坏机理类似，不同之处　是边缘“架空”时排垫受滩体的三面支撑，而护滩带内部塌陷时，排垫四面均受滩体支撑，图２（ｄ）和图３中　右侧图可认为是这类破坏情况．　３．３护滩带损毁机理　从上述护滩带破坏受力分析来看，护滩带破坏的主要机理为：水流冲刷未护滩面后，护滩带边缘冲刷坑　形成，水流紊动加剧，护块间的脉动力迅速增加，因护滩带具有一定延展性，排体下降贴合受冲滩面继续护　滩，当冲刷坑坡度较陡时，系结条可能出现紧绷或撕断，块体移动或脱落，护滩效果减弱；随着冲刷坑的继续　发展，受护滩带整体延展性限制，边缘排垫出现“悬挂”、“架空”等变形，使得原受护滩面直接受水流淘刷，当　第２期　马爱兴，等：长江中下游航道整治护滩带损毁机理分析及应对措施　３７　冲刷坑发展到一定阶段，变形的护滩带上受力（有效重力及动水压力之和）达到一定值，或块体问脉动拉力　瞬时加大时，护滩带变形一侧或两侧的排垫受力大于其极限抗拉强度，排垫撕裂，系结条断裂、块体脱落，护　滩带破坏，撕裂处滩面失去保护，直接受水流冲刷，冲刷坑向护滩带内部发展．　４　护滩带损毁应对措施　从护滩带损毁的原因及机理来看，护滩带破坏主要是排体边缘冲刷坑的形成并向排体内部发展，造成排　体变形过大，超出排体自身抗拉强度，因而，抑制护滩带边缘冲刷坑的形成与发展，同时增大排体自身强度是　应对护滩带损毁的重要措施：（１）在护滩带边缘抛四面六边透水框架，文献［７—８，１０—１１］对四面六边透水框　架（以下简称“框架”）的护滩效果进行了试验研究，结果表明框架护滩效果良好，特别是水流顶冲部位，适应　河床变形能力强．四面六边透水框架护滩原理与护滩带不同，框架主要通过增大滩面阻力，减小滩面流速，使　得滩面流速小于泥沙起动流速而保护滩体，同时，因框架本身为散抛体，能适应滩面的较大变形．因此，在护　滩带边缘特别是受水流顶冲的边缘部位抛一定的四面六边透水框架，可防止护滩带边缘冲刷坑的发展，从而　起到护滩带边缘防护作用．在周天河段等航道整治工程中曾采用四面六边透水框架群对软体排边缘进行处　理，工程效果较好．（２）增大排体自身抗拉强度，如将接缝处改缝接为搭接处理，可大大增加接缝处抗拉强　度，目前Ｄ型排采用的接缝处理方式即为搭接处理．此外，选择合理的平面布置型式对护滩带的稳定也起到　重要作用．　５　结　语　通过对护滩带损毁过程的试验观测、损毁影响因素分析、护滩带块体间脉动力及块体、排体受力分析，研　究了护滩带损毁机理，主要结论如下：（１）护滩带主要发生边缘塌陷、悬挂，排体中部鼓包、塌陷等破坏类型．　（２）流速是护滩带破坏的动力因素，局部冲刷坑的形成与发展是护滩带破坏的诱发原因，编织布、系结条及　接缝部位的抗拉强度不足是护滩带破坏的直接原因．（３）护滩带破坏的主要机理为：护滩带边缘冲刷坑形　成，排体下降贴合受冲滩面继续护滩，当冲刷坑较陡时，护块间系结条可能出现紧绷或撕断，块体移动或脱　落，护滩效果减弱；随着冲刷坑的发展，边缘排垫出现“悬挂”、“架空”等变形，原受护滩面受水流淘刷，至冲　刷坑发展到一定阶段，护滩带变形侧的排体受力大于其抗拉强度，排布撕裂，系结条断裂，块体脱落，护滩带　破坏，撕裂处滩面失去保护，直接受水流冲刷，冲刷坑向护滩带内部发展．（４）应对护滩带损毁的重要措施：　在护滩带边缘特别是受水流顶冲的边缘部位抛一定的四面六边透水框架，增大排体自身的抗拉强度，选择合　理的平面布置型式等．　致谢：本文在研究过程中，得到了长江航道规划设计研究院付中敏高级工程师和重庆交通大学王平义教授指　导与帮助．在此，深表感谢！　参考文　献：　［１］李志江，段斐，李伟林．ｘ型排在长江中下游护滩工程中的应用［Ｊ］．水运工程，２００７（４）：８８—８９．（ＬＩ　Ｚｈｉ－ｊｉａｎｇ，ＤＵＡＮ　Ｆｅｉ．ＬＩ　Ｗｅｉ—ｌｉｎ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｘ—ｓｈａｐｅ　ｍａｔｔｒｅｓｓ　ｉｎ　ｂｅａｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｉｄｄｌｅ＆ｌｏｗｅｒ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　［Ｊ］．Ｐｏｒｔ＆Ｗａｔｅｒｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００７（４）：８８—８９．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［２］谭伦武，崔承章．长江中游航道整治护滩带稳定性关键技术研究［Ｒ］．武汉：长江航道规划设计研究院，武汉大学，　２００６．（ＴＡＮ　Ｌｕｎ—ｗｕ，ＣＵＩ　Ｃｈｅｎ—ｚｈａｎｇ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｂｅａｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｂａｎｄ　Ｓ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｍｉｄｄｌｅ　ｒｅａｃｈ　ｏｆ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ［Ｒ］．Ｗｕｈａｎ：Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ　Ｗａｔｅｒｗａｙ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　２００６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［３］刘怀汉，付中敏，陈婧，等．长江中游航道整治建筑物护滩带稳定性研究［Ｃ］∥中国水利学会青年科技工作委员会．中　国水利学会第三届青年科技论坛论文集．郑州：黄河水利出版社，２００７：２９０．２９４．（ＬＩＵ　Ｈｕａｉ—ｈａｎ，ＦＵ　Ｚｈｏｎｇ—ｍｉｎ，　ＣＨＥＮＧ　Ｊｉｎ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｂｅａｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｂａｎｄ　Ｓ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｍｉｄｄｌｅ　ｒｅａｃｈ　ｏｆ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　［Ｃ］／／Ｙｏｕｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｗｏｒｋ　Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅｓ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｏｃｉｅｔｙ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｔｈｉｒｄ　Ｙｏｕｔｈ　３８　水　利　水　运　工　程　学　报　２０１１年６月　Ｆｏｒｕｍ　ｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｏｃｉｅｔｙ．Ｚｈｅｎｚｈｏｕ：Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｐｒｅｓｓ，２００７：　２９０—２９４．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［４］谷利华，岳红艳，张杰．长江石首段航道整治工程行洪影响研究［Ｊ］．人民长江，２０１０，４１（８）：５－８．（ＧＵ　Ｌｉ．ｈｕａ，ＹＵＥ　Ｈｏｎｇ　ｙａｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｊｉｅ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｎ　ｆｌｏｏｄ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｉｎ　Ｓｈｉｓｈｏｕ　Ｒｅａｃｈ　ｏｆ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　［Ｊ］．Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ，２０１０，４１（８）：５－８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［５］张秀芳，王平义，王伟峰，等．软体排护滩带的护滩效果研究［Ｊ］．水运工程，２０１０（１２）：９８—１０３．（ＺＨＡＮＧ　Ｘｉｕ—ｆａｎｇ，　ＷＡＮＧ　Ｐｉｎｇ—ｙｉ，ＷＡＮＧ　Ｗｅｉ—ｆｅｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｂｅａｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｍａｔｔｒｅｓｓ　ｂｅａｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｂｅｈ［Ｊ］．Ｐｏｒｔ＆Ｗａｔｅｒｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０（１２）：９８—１０３．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［６］王平义，杨成渝，刘晓菲．长江航道整治护滩建筑物模拟技术的研究［Ｒ］．重庆：重庆交通大学，２００８．（ＷＡＮＧ　Ｐｉｎｇ—ｙｉ，　ＹＡＮＧ　Ｃｈｅｎｇ—ｙｕ，ＬＩＵ　Ｘｉａｏ—ｆｅｉ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｂｅａｃｈ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ［Ｒ］．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ：　Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［７］曹民雄，蔡国正，王秀红，等．边滩水沙运动特点及护滩建筑物破坏机理研究［Ｒ］．南京：南京水利科学研究院，２００８．　（ＣＡＯ　Ｍｉｎ—ｘｉｏｎｇ，ＣＡＩ　Ｇｕｏ—ｚｈｅｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｘｉｕ—ｈｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｂａｒ　ｓ　ｌｆｏｗ＆ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｂｅａｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｂａｎｄ　ｓ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ［Ｒ］．Ｎａｎｊｉｎｇ：Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，２００８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［８］曹民雄，马爱兴，王秀红，等．心滩水力特性及冲刷变形研究［Ｒ］．南京：南京水利科学研究院，２０１０．（ＣＡＯ　Ｍｉｎ－ｘｉｏｎｇ，　ＭＡ　Ａｉ—ｘｉｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｘｉｕ—ｈｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｓｃｏｕｒｉｎｇ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｂａｒ『Ｒ］．　Ｎａｎｊｉｎｇ：Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，２０１０．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［９］刘晓菲，王平义，杨成渝．Ｘ型系混凝土块软体排模拟技术［Ｊ］．水运工程，２０１１（２）：１０２—１０７．（ＬＩＵ　Ｘｉａｏ　ｆｅｉ，ＷＡＮＧ　Ｐｉｎｇ—ｙｉ，ＹＡＮＧ　Ｃｈｅｎｇ—ｙｕ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｂｏｕｔ　Ｘ－ｔｙｐｅ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｍａｔｔｒｅｓｓ［Ｊ］．Ｐｏｒｔ＆Ｗａｔｅｒｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１　１（２）：　１０２—１０７．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［１０］刘倩颖，王平义，喻涛，等．四面六边透水框架群的护滩效果研究［Ｊ］．水运工程，２００９（１２）：４４－４８．（ＬＩＵ　Ｑｉａｎ－ｙｉｎｇ，　ＷＡＮＧ　Ｐｉｎｇ—ｙｉ，Ｙｕ　Ｔａｏ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｂｅａｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ　ｔａｐｅｒ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ　ｌｆａｍｅ　ｇｒｏｕｐｓ［Ｊ］．Ｐｏｒｔ＆Ｗａｔｅｒｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００９（１２）：４４—４８．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　［１１］陈飞，付中敏，刘怀汉．四面六边框架结构在航道整治工程中的应用［Ｊ］．水运工程，２０１０（１１）：９８．１０２．（ＣＨＥＮ　Ｆｅｉ，　ＦＵ　Ｚｈｏｎｇ—ｍｉｎ，ＬＩＵ　Ｈｕａｉ—ｈａｎ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ—ｌｉｋｅ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ　ｆｌａｍｅ　ｇｒｏｕｐｓ　ｉｎ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｏｒｔ＆　Ｗａｔｅｒｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０（１１）：９８—１０２．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ））　Ｆａｉｌｕｒｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎｄ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｂｅａｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｂａｎｄ　ｉｎ　ｌｏｗｅｒ—ｍｉｄｄｌｅ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｏｆ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　ＭＡ　Ａｉ・ｘｉｎｇ，ＣＡＯ　Ｍｉｎ—ｘｉｏｎｇ，　ＷＡＮＧ　Ｘｉｕ—ｈｏｎｇ，ＣＡＩ　Ｇｕｏ—ｚｈｅｎｇ　（Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ—Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｆｉｎｇ　２１００２９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅａｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｂａｎｄ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｒ－ｍｉｄｄｌｅ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ａｒｅ　ｗｅａｋｅｎｅｄ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｏｌｌａｐｓｅ，ｈａｎｇｉｎｇｏｖｅｒｈｅａｄｉｎｇ，ｂｕｌｇｉｎｇ，　，ｅｔｃ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｔｈｅ　ｄａｍａｇｅ　ｆａｃｔｏｒｓ，ｆｌｕｃｔｕａｔｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ，ａｎｄ　ｓｔｒｅｓｓ，ｔｈｅ　ｆａｉｌｕｒｅ　，ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｃｏｍｍｏｎ　ｔｙｐｅｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｅｄｇｅ　ｃｏｌｌａｐｓｅ，ｈａｎｇｉｎｇ，ｂｕｌｇｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｉｄｄｌｅ　ｃｏｌｌａｐｓｅ，ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍａｇｎｉｔｕｄｅ　ｏｆ　ｌｆｏｗ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｆａｃｔｏｒ　ｏｆ　ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｌｏｃａｌ　ｓｃｏｕｒ　ｈｏｌｅｓ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｃｉｎｇ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｓｕｆｉｃｉｅｎｔ　ｔｅｎｓｉｆｌｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｆａｂｒｉｃ，ｔｉｅｄ　ｒｏｐｅ　ａｎｄ　ｉｏｉｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｉｓ　ａ　ｄｉｒｅｃｔ　ｆａｃｔｏｒ．Ｓｏｍｅ　ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ｓｕｃｈ　ａｓ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｐｅｒｍｅａｂｌｅ　ｉｒａｍｅｓ　ｏｆ　ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ　ｗｉｔｈ　ｓｉｘ　ｓｉｄｅｓ　ａｔ　ｔｈｅ　ｅｄｇｅ　ｏｆ　ｂａｎｄ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｓ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，ａｎｄ　ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｌａｙｏｕｔ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ａ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｂｅａｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｈａｎｎｅｌ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ｂｅａｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｂａｎｄ；ｓｔｒｅｓｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ｆａｉｌｕｒｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ