【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。為進一步研究波浪荷載作用下海床地基的動力響應(yīng)及其影響因素,本文在已有理論研究和試驗結(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力響應(yīng)和液化問題,主要研究內(nèi)容及成果如下:1.簡要概述了海床中波的傳播引起動力響應(yīng)的研究現(xiàn)狀及存在的問題;介紹了線性波理論、流固耦合作用、Biot波動理論;扼要概括了海床動力響應(yīng)問題研究的理論與試驗方法。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力響應(yīng)和瞬時液化問題。在分析過程中,海床地基土采用Biot波動方程進行模擬,波浪采用線性波理論進行描述;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動服從達西定律�；谶m當(dāng)?shù)倪吔鐥l件,得到了有限厚度和無限厚度海床的孔隙水壓力、有效應(yīng)力和位移解答。通過參數(shù)分析研究了水波的周期與水深、海床土體的強度、滲透率、泊松比、流體的壓縮性、海床厚度等參數(shù)對海床動力響應(yīng)問題和液化發(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力響應(yīng)問題的解析解。通過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其動力響應(yīng)和瞬時液化深度的影響。4.比較分析了考慮慣性項與否對波浪荷載作用下海床動力響應(yīng)的影響。對目前分析海床動力響應(yīng)問題的三種理論(完全動態(tài)理論、擬動態(tài)理論和準(zhǔn)靜態(tài)理論)的適用情況進行分類與討論,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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P75;TU435
【圖文】：

由于海洋工程在復(fù)雜的自然環(huán)境條件下，通常會出現(xiàn)海床穩(wěn)定性的問題，比如海洋工程結(jié)構(gòu)的破壞、浮板和管道的沉沒、液化和沉積物運輸?shù)取Ｔ谶^去，由于波浪荷載作用下海洋土的動態(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“渤海二號”鉆井船傾覆沉沒；1983 年，美國“爪哇�！碧栥@井船在中國南海地區(qū)遇到臺風(fēng)而沉沒；1994 年，我國勝利油田 3 號鉆井平臺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)濟損失，并且對海洋自然環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。經(jīng)過調(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形成強大的動水壓力，這對周圍建筑物和構(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力響應(yīng)問題的研究具有重大的理論的意義和工程實用價值。

s =f =0，即表示忽略了固體和孔隙流體相對于固體的慣性效應(yīng)；曲線 CaseⅡ表示本章不考慮海床各向異性情況的退化解。計算時，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)對海床動力響應(yīng)影響分析1. 波浪周期對兩種解答的影響圖 4-1 和圖 4-2，分別給出了當(dāng)波浪周期 T=6s 和 10s 時，考慮與不考慮慣性項時海床豎向有效應(yīng)力和孔壓變化情況（圖中虛線表示不考慮慣性項的結(jié)果，實線表示考慮慣性項的結(jié)果）。在計算過程中，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：2784222