本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜環(huán)境下海底斜坡穩(wěn)定性解析

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【摘要】：海底滑坡是近海三角洲與大陸架區(qū)域常見(jiàn)的一種海洋地質(zhì)災(zāi)害,其對(duì)海洋工程基礎(chǔ)設(shè)施以及人類生命和財(cái)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(jī)制的研究已經(jīng)成為當(dāng)前海洋工程地質(zhì)災(zāi)害研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。目前,在海底斜坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中,常采用極限平衡法,但該法只能給出問(wèn)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(duì)線性波與二階Stokes波作用下的海底斜坡穩(wěn)定性開(kāi)展了上限分析,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮施工擾動(dòng)、土體強(qiáng)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(duì)復(fù)雜環(huán)境下的海底斜坡穩(wěn)定性進(jìn)行了深入解析。具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1.以對(duì)數(shù)螺旋面作為海底斜坡的滑動(dòng)破壞模式,基于上限定理推導(dǎo)了斜坡海床的重力功率與內(nèi)能耗散率的解析表達(dá)式；利用最優(yōu)化方法,結(jié)合強(qiáng)度折減技術(shù),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(dòng)面,并通過(guò)典型算例驗(yàn)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(dǎo)了波壓力對(duì)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(shù),結(jié)合最優(yōu)化方法,求解了不同時(shí)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(zhǎng)、水深)與坡長(zhǎng)小于一個(gè)波長(zhǎng)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(yùn)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(chǔ)上,針對(duì)一黏土質(zhì)海底斜坡算例,探討了波長(zhǎng)、波高、水深等因素對(duì)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(zhǎng)與波高越大,波浪的非線性效應(yīng)越顯著。4.考慮工程施工擾動(dòng)影響,從不排水強(qiáng)度與靈敏度兩個(gè)方面對(duì)擾動(dòng)度進(jìn)行了定義；利用極限分析上限方法對(duì)擾動(dòng)環(huán)境下不同靈敏度的軟黏土斜坡海床穩(wěn)定性進(jìn)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(dòng)對(duì)其穩(wěn)定性的影響就越顯著。5.考慮土體強(qiáng)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(qiáng)度折減技術(shù),求解得到了安全系數(shù)的解析表達(dá)式。通過(guò)對(duì)已有的算例進(jìn)行計(jì)算分析,進(jìn)一步驗(yàn)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(kāi)展了初步工程應(yīng)用研究。基于上限定理,構(gòu)造一組合對(duì)數(shù)螺旋線破壞機(jī)構(gòu),推導(dǎo)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(qiáng)度折減技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多土層海底斜坡穩(wěn)定性的上限分析。在此基礎(chǔ)上,考慮波浪荷載,分別對(duì)線性波與二階Stokes波作用下的多土層海底斜坡穩(wěn)定進(jìn)行了上限分析。通過(guò)對(duì)典型算例計(jì)算分析,驗(yàn)證了本文方法的正確性。最后將該方法應(yīng)用于一實(shí)例海底斜坡。
【關(guān)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(dòng)環(huán)境 非均質(zhì)海床 多土層海底斜坡
【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】：2016
【分類號(hào)】：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(píng)價(jià)方法18-22
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線22-24
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容22
• 1.3.2 采用的技術(shù)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(qiáng)度折減技術(shù)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(yīng)用26-30
• 2.2.3 算例驗(yàn)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(yàn)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(shù)42-43
• 3.3.3 安全系數(shù)求解43-45
• 3.3.4 算例驗(yàn)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(zhǎng)小于一個(gè)波長(zhǎng)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(yàn)證55
• 4.4 參數(shù)分析55-58
• 4.4.1 波高、波長(zhǎng)影響分析55-57
• 4.4.2 水深影響分析57
• 4.4.3 波長(zhǎng)與水深的相關(guān)性分析57-58
• 4.5 小結(jié)58-60
• 5 復(fù)雜環(huán)境下海底斜坡穩(wěn)定性解析60-87
• 5.1 擾動(dòng)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(dòng)評(píng)價(jià)指標(biāo)60-61
• 5.1.3 考慮擾動(dòng)效應(yīng)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(yīng)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(shù)的安全系數(shù)求解65-66
• 5.2.4 算例驗(yàn)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(jī)構(gòu)67-68
• 5.3.2 坐標(biāo)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(yàn)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(yàn)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(yàn)證82-83
• 5.6 工程實(shí)例分析83-86
• 5.6.1 工程背景83-84
• 5.6.2 實(shí)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(xiàn)90-98
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研工作情況98-99
• 致謝99-100

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本文編號(hào)：1080332