【摘要】：近年來(lái),海上工程事故頻發(fā),為此人們對(duì)誘發(fā)事故原因進(jìn)行了深入研究,目前發(fā)現(xiàn),海風(fēng)的循環(huán)荷載,海底地震,波浪的循環(huán)荷載,浮冰的撞擊作用,鹽類的腐蝕等因素均可誘發(fā)海洋工程失事。本文研究?jī)?nèi)容為波浪作用下海床的動(dòng)力響應(yīng),波浪荷載的循環(huán)作用會(huì)在海床-海水交界面處產(chǎn)生循環(huán)波壓力,波壓力向海床內(nèi)部傳遞,引起海床內(nèi)部有效應(yīng)力和孔隙水壓力的變化,使海床出現(xiàn)變形,嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)液化,從而導(dǎo)致海床上部結(jié)構(gòu)物的破壞。本文的研究手段采用離心物理模型試驗(yàn),離心模型試驗(yàn)在模擬原型方面具有不可替代的優(yōu)勢(shì),因此,近年來(lái),受到越來(lái)越多研究者的青睞。大連理工大學(xué)引進(jìn)了國(guó)內(nèi)首臺(tái),目前也是唯一的鼓式離心機(jī)。本文的研究工作主要是在這臺(tái)鼓式離心機(jī)上開展的,本文的研究?jī)?nèi)容主要分為兩部分。 第一部分,主要是關(guān)于生成線性規(guī)則波浪的離心模型試驗(yàn)研究工作。其中自主開發(fā)了基于200W直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)械造波系統(tǒng),結(jié)合鼓式模型槽長(zhǎng)度較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì),設(shè)置了由斜坡式多孔鋼板構(gòu)成的消波裝置。整套造波系統(tǒng)可以生成不同浪高和頻率的線性推進(jìn)波,試驗(yàn)中通過微型孔隙水壓力傳感器和自制的浪高儀量測(cè)波壓力和波高,并通過波浪理論驗(yàn)證了所生成波浪的有效性。與以往離心機(jī)中的造波裝置相比,本套系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于能夠在較大尺寸的環(huán)形波浪槽中生成更強(qiáng)烈度的波浪工況,為今后波浪誘發(fā)海床動(dòng)力響應(yīng)的研究提供了技術(shù)保障。 第二部分,主要是關(guān)于波浪作用下海床的動(dòng)力響應(yīng)問題的離心模型試驗(yàn)研究。本試驗(yàn)是將模型箱放入離心機(jī)鼓槽內(nèi),海洋土承受波浪荷載的作用,通過埋設(shè)于海床模型內(nèi)部的孔壓傳感器來(lái)研究海床的動(dòng)力響應(yīng)。試驗(yàn)所研究的海床為均質(zhì)海床,在1g條件下,通過自動(dòng)撒砂裝置將干砂均勻地撒入到模型箱內(nèi),然后使流體通過模型箱側(cè)壁底部的進(jìn)水口滲入到海床模型內(nèi),使砂樣內(nèi)部形成假粘聚力,確保在離心機(jī)未運(yùn)轉(zhuǎn)之前砂樣直立不倒。海床模型所用材料是級(jí)配不良的細(xì)砂,砂樣的平均粒徑d50=0.1724mm,相對(duì)密度為38.9%,屬于松砂,接近中密。通過一系列離心模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),海床表面的波壓力在向海床內(nèi)部傳遞的過程中會(huì)出現(xiàn)衰減現(xiàn)象,而且海床滲透系數(shù)越小,衰減現(xiàn)象越顯著；海床模型在經(jīng)過波浪荷載的循環(huán)剪切作用后,由于剪縮變形,砂樣出現(xiàn)整體沉降；埋設(shè)在海床內(nèi)部的孔壓傳感器所反映的孔隙水壓力的動(dòng)力響應(yīng)與SASSA的研究成果一致,由于本試驗(yàn)裝置所造波浪的烈度較低,未觀察到海床液化現(xiàn)象,有待進(jìn)一步完善。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P731.22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2707413