【摘要】：在波浪荷載作用下,海床土體內(nèi)部超靜孔隙水壓力會(huì)上升,有效應(yīng)力降低,從而造成海床地基變得不穩(wěn)定甚至發(fā)生液化現(xiàn)象。為進(jìn)一步研究波浪荷載作用下海床地基的動(dòng)力響應(yīng)及其影響因素,本文在已有理論研究和試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,采用解析的方法研究了波浪荷載作用下海床地基的動(dòng)力響應(yīng)和液化問(wèn)題,主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:1.簡(jiǎn)要概述了海床中波的傳播引起動(dòng)力響應(yīng)的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題;介紹了線性波理論、流固耦合作用、Biot波動(dòng)理論;扼要概括了海床動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題研究的理論與試驗(yàn)方法。2.采用理論解析的方法研究了波浪荷載作用下多孔彈性飽和海床的動(dòng)力響應(yīng)和瞬時(shí)液化問(wèn)題。在分析過(guò)程中,海床地基土采用Biot波動(dòng)方程進(jìn)行模擬,波浪采用線性波理論進(jìn)行描述;考慮土-水的慣性效應(yīng)以及土顆粒和孔隙流體的壓縮性;海床中孔隙流體的運(yùn)動(dòng)服從達(dá)西定律。基于適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件,得到了有限厚度和無(wú)限厚度海床的孔隙水壓力、有效應(yīng)力和位移解答。通過(guò)參數(shù)分析研究了水波的周期與水深、海床土體的強(qiáng)度、滲透率、泊松比、流體的壓縮性、海床厚度等參數(shù)對(duì)海床動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題和液化發(fā)展深度的影響。3.考慮到海床地基的各向異性特性,采用解析的方法獲得了波浪荷載作用下橫觀各向同性海床動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題的解析解。通過(guò)海床在不同方向的泊松比、彈性模量以及滲透率等的參數(shù)分析,研究了海床各向異性對(duì)其動(dòng)力響應(yīng)和瞬時(shí)液化深度的影響。4.比較分析了考慮慣性項(xiàng)與否對(duì)波浪荷載作用下海床動(dòng)力響應(yīng)的影響。對(duì)目前分析海床動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題的三種理論(完全動(dòng)態(tài)理論、擬動(dòng)態(tài)理論和準(zhǔn)靜態(tài)理論)的適用情況進(jìn)行分類與討論,給出三種理論的適用區(qū)域。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P75;TU435
【圖文】：

由于海洋工程在復(fù)雜的自然環(huán)境條件下，通常會(huì)出現(xiàn)海床穩(wěn)定性的問(wèn)題，比如海洋工程結(jié)構(gòu)的破壞、浮板和管道的沉沒、液化和沉積物運(yùn)輸?shù)�。在過(guò)去，由于波浪荷載作用下海洋土的動(dòng)態(tài)特性，造成許多工程事故。早在 1969 年，密西西比河三角洲受到風(fēng)暴的侵襲，引起海底大面積土體滑移；1979 年，我國(guó)“渤海二號(hào)”鉆井船傾覆沉沒；1983 年，美國(guó)“爪哇�！碧�(hào)鉆井船在中國(guó)南海地區(qū)遇到臺(tái)風(fēng)而沉沒；1994 年，我國(guó)勝利油田 3 號(hào)鉆井平臺(tái)因地基液化而失去穩(wěn)定性。以上這些工程事故的發(fā)生均造成重大的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失，并且對(duì)海洋自然環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。經(jīng)過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，這些海上工程事故大都是由于基礎(chǔ)的破壞而不是結(jié)構(gòu)的損壞。杭州錢塘江每年發(fā)生的錢塘潮（圖 1-1 所示），是世界三大涌潮之一，杭州灣喇叭口的特殊地形會(huì)形成強(qiáng)大的動(dòng)水壓力，這對(duì)周圍建筑物和構(gòu)筑物的安全和穩(wěn)定產(chǎn)生較大影響。因此，有關(guān)波浪荷載作用下海床動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題的研究具有重大的理論的意義和工程實(shí)用價(jià)值。

s =f =0，即表示忽略了固體和孔隙流體相對(duì)于固體的慣性效應(yīng)；曲線 CaseⅡ表示本章不考慮海床各向異性情況的退化解。計(jì)算時(shí)，令hE =vE =E=25.0 MPa，1 =3 =μ=0.30，1k =3k =k=1.0×10-10m2，即不考慮土壤各向異性情況。(a)0'/ px ～z/L (b)0'/ pz ～z/L

第 4 章 慣性效應(yīng)對(duì)海床動(dòng)力響應(yīng)影響分析1. 波浪周期對(duì)兩種解答的影響圖 4-1 和圖 4-2，分別給出了當(dāng)波浪周期 T=6s 和 10s 時(shí)，考慮與不考慮慣性項(xiàng)時(shí)海床豎向有效應(yīng)力和孔壓變化情況（圖中虛線表示不考慮慣性項(xiàng)的結(jié)果，實(shí)線表示考慮慣性項(xiàng)的結(jié)果）。在計(jì)算過(guò)程中，海床滲透系數(shù) K′=1.8×10-3m/s，其他有關(guān)波浪和海床物理力學(xué)參數(shù)按表 2-2 選取。

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本文編號(hào)：2784222