本文關鍵詞：復雜環(huán)境下海底斜坡穩(wěn)定性解析

  更多相關文章： 極限分析上限方法 海底滑坡 斜坡穩(wěn)定性 線性波 二階Stokes波 工程擾動環(huán)境 非均質(zhì)海床 多土層海底斜坡

【摘要】：海底滑坡是近海三角洲與大陸架區(qū)域常見的一種海洋地質(zhì)災害,其對海洋工程基礎設施以及人類生命和財產(chǎn)安全具有極大的危害性。因此,海底斜坡穩(wěn)定性與滑坡機制的研究已經(jīng)成為當前海洋工程地質(zhì)災害研究領域的熱點問題。目前,在海底斜坡的穩(wěn)定性評價中,常采用極限平衡法,但該法只能給出問題的近似解答。為此,本文引入解析解答的極限分析上限方法,考慮波浪荷載作用,分別對線性波與二階Stokes波作用下的海底斜坡穩(wěn)定性開展了上限分析,在此基礎上進一步考慮施工擾動、土體強度分布的非均質(zhì)性和海底土層分布的多樣性等因素的影響,對復雜環(huán)境下的海底斜坡穩(wěn)定性進行了深入解析。具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面：1.以對數(shù)螺旋面作為海底斜坡的滑動破壞模式,基于上限定理推導了斜坡海床的重力功率與內(nèi)能耗散率的解析表達式；利用最優(yōu)化方法,結(jié)合強度折減技術,獲得了靜水條件下海底斜坡穩(wěn)定性的安全系數(shù)及臨界滑動面,并通過典型算例驗證了本文方法的正確性。2.考慮波浪荷載作用,基于極限分析上限方法與線性波壓力理論,推導了波壓力對斜坡海床的做功功率,同斜坡海床重力做功功率一起引入到虛功率方程中,建立了波浪作用下斜坡海床穩(wěn)定性的極限狀態(tài)方程；引入數(shù)值積分技術,結(jié)合最優(yōu)化方法,求解了不同時刻海底斜坡的安全系數(shù),并深入探討了不同波浪參數(shù)(波高、波長、水深)與坡長小于一個波長等條件下的海底斜坡穩(wěn)定性。3.采用二階Stokes波浪理論求解波壓力,運用極限分析上限定理,建立了考慮非線性波荷載作用的海底斜坡穩(wěn)定性上限解法。在此基礎上,針對一黏土質(zhì)海底斜坡算例,探討了波長、波高、水深等因素對兩種波(線性波、二階Stokes波)作用下海底斜坡安全系數(shù)的影響。參數(shù)分析表明,水深越小、波長與波高越大,波浪的非線性效應越顯著。4.考慮工程施工擾動影響,從不排水強度與靈敏度兩個方面對擾動度進行了定義；利用極限分析上限方法對擾動環(huán)境下不同靈敏度的軟黏土斜坡海床穩(wěn)定性進行了上限分析。結(jié)果表明,斜坡海床土體的靈敏度越高,施工擾動對其穩(wěn)定性的影響就越顯著。5.考慮土體強度分布的非均質(zhì)性,基于上限定理建立了非均質(zhì)海底斜坡臨界狀態(tài)方程,引入強度折減技術,求解得到了安全系數(shù)的解析表達式。通過對已有的算例進行計算分析,進一步驗證了本文方法的正確性。6.將極限分析上限方法拓展到波浪荷載下多土層海底斜坡穩(wěn)定性解析,并開展了初步工程應用研究�；谏舷薅ɡ�,構造一組合對數(shù)螺旋線破壞機構,推導了多土層海底斜坡的外力總功率與內(nèi)能耗散功率,結(jié)合強度折減技術實現(xiàn)了多土層海底斜坡穩(wěn)定性的上限分析。在此基礎上,考慮波浪荷載,分別對線性波與二階Stokes波作用下的多土層海底斜坡穩(wěn)定進行了上限分析。通過對典型算例計算分析,驗證了本文方法的正確性。最后將該方法應用于一實例海底斜坡。
【關鍵詞】：極限分析上限方法 海底滑坡 斜坡穩(wěn)定性 線性波 二階Stokes波 工程擾動環(huán)境 非均質(zhì)海床 多土層海底斜坡
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P75;P642.22
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-24
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 海底滑坡研究現(xiàn)狀12-22
• 1.2.1 破壞類型13-15
• 1.2.2 誘發(fā)因素15-18
• 1.2.3 海底斜坡穩(wěn)定性評價方法18-22
• 1.3 本文研究內(nèi)容與技術路線22-24
• 1.3.1 研究內(nèi)容22
• 1.3.2 采用的技術路線22-24
• 2 靜水條件下海底斜坡穩(wěn)定性上限分析24-36
• 2.1 強度折減技術24-25
• 2.2 邊坡穩(wěn)定性上限分析理論25-31
• 2.2.1 上限定理25-26
• 2.2.2 上限方法在邊坡穩(wěn)定性分析中的應用26-30
• 2.2.3 算例驗證30-31
• 2.3 靜水條件下海底斜坡穩(wěn)定性上限分析31-35
• 2.3.1 概述31-32
• 2.3.2 靜水條件下海底斜坡穩(wěn)定性上限解法32-34
• 2.3.3 算例驗證34-35
• 2.4 小結(jié)35-36
• 3 線性波加載下海底斜坡穩(wěn)定性上限分析36-50
• 3.1 概述36
• 3.2 波浪誘發(fā)的海底波壓力36-39
• 3.3 線性波加載下海底斜坡穩(wěn)定性的上限解法39-46
• 3.3.1 波壓力做功功率39-42
• 3.3.2 數(shù)值積分技術42-43
• 3.3.3 安全系數(shù)求解43-45
• 3.3.4 算例驗證45-46
• 3.4 參數(shù)討論46-48
• 3.4.1 波浪影響分析46-48
• 3.4.2 坡長小于一個波長工況分析48
• 3.5 小結(jié)48-50
• 4 非線性波加載下海底斜坡穩(wěn)定性上限分析50-60
• 4.1 概述50
• 4.2 Stokes波壓力50-52
• 4.2.1 二階Stokes波理論50-52
• 4.2.2 二階Stokes波壓力求解52
• 4.3 二階Stokes波加載下海底斜坡穩(wěn)定性上限解法52-55
• 4.3.1 二階Stokes波壓力做功功率52-54
• 4.3.2 虛功率方程54-55
• 4.3.3 算例驗證55
• 4.4 參數(shù)分析55-58
• 4.4.1 波高、波長影響分析55-57
• 4.4.2 水深影響分析57
• 4.4.3 波長與水深的相關性分析57-58
• 4.5 小結(jié)58-60
• 5 復雜環(huán)境下海底斜坡穩(wěn)定性解析60-87
• 5.1 擾動環(huán)境下海底斜坡穩(wěn)定性解析60-62
• 5.1.1 概述60
• 5.1.2 擾動評價指標60-61
• 5.1.3 考慮擾動效應的海底斜坡穩(wěn)定性上限解法61-62
• 5.1.4 算例分析62
• 5.2 考慮非均質(zhì)效應的海底斜坡穩(wěn)定性解析62-67
• 5.2.1 非均質(zhì)性63-64
• 5.2.2 內(nèi)能耗散功率64-65
• 5.2.3 基于優(yōu)化技術的安全系數(shù)求解65-66
• 5.2.4 算例驗證66-67
• 5.3 多土層海底斜坡穩(wěn)定性上限分析67-77
• 5.3.1 破壞機構67-68
• 5.3.2 坐標轉(zhuǎn)換68-70
• 5.3.3 虛功率方程70-74
• 5.3.4 安全系數(shù)求解74-75
• 5.3.5 算例驗證75-77
• 5.4 線性波加載下多土層海底斜坡穩(wěn)定性解析77-81
• 5.4.1 線性波壓力與重力共同作用下的外力功率77-79
• 5.4.2 功能平衡方程及優(yōu)化求解79-80
• 5.4.3 算例驗證80-81
• 5.5 非線性波加載下多土層海底斜坡穩(wěn)定性解析81-83
• 5.5.1 二階Stokes波壓力做功功率81-82
• 5.5.2 安全系數(shù)優(yōu)化求解82
• 5.5.3 算例驗證82-83
• 5.6 工程實例分析83-86
• 5.6.1 工程背景83-84
• 5.6.2 實例分析84-86
• 5.7 小結(jié)86-87
• 結(jié)論與展望87-90
• 結(jié)論87-89
• 展望89-90
• 參考文獻90-98
• 攻讀碩士學位期間科研工作情況98-99
• 致謝99-100

【參考文獻】

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本文編號：1080332