【摘要】：黃河水下三角洲由于所處的水動(dòng)力條件極為復(fù)雜，導(dǎo)致海床沉積物在空間上具有較強(qiáng)的非均勻性，垂直方向上表現(xiàn)為不同類(lèi)型土層相互疊加，水平方向上表現(xiàn)為不同區(qū)域海床土層在厚度、層序、顆粒級(jí)配及物理力學(xué)性質(zhì)上存在差異。而以往的研究表明，黃河口海床地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育類(lèi)型、規(guī)模等與其所處的位置以及土層結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。以往研究已對(duì)黃河三角洲的形貌特征、海洋動(dòng)力條件、土體物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了定性描述，對(duì)波致粉土海床動(dòng)力響應(yīng)研究則主要選用均質(zhì)模型，對(duì)于非均質(zhì)模型的研究很少。本文統(tǒng)計(jì)建立了黃河三角洲埕島海域5種層狀典型土體模型，基于Biot理論，利用有限差分方法對(duì)波致多層粉質(zhì)土海床動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，探究波致海床動(dòng)態(tài)響應(yīng)機(jī)制及“軟弱層”在其穩(wěn)定性中起的作用，主要的研究工作和成果如下： （1）依據(jù)大量實(shí)地勘察資料，對(duì)海床沉積層序進(jìn)行歸類(lèi)總結(jié)，得到不同海床沉積層序?qū)?yīng)分布特征；基于鉆探取樣及室內(nèi)土工試驗(yàn)，得到各沉積層序土體物理力學(xué)參數(shù)。根據(jù)黃河水下三角洲粉土層厚度、層序、土的物理力學(xué)性質(zhì)上的不同，基于室內(nèi)試驗(yàn)得到的物理力學(xué)參數(shù)，建立了5種典型海床模型。 （2）基于Biot理論，采用有限差分法對(duì)5種典型多層海床土模型進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了10m深度內(nèi)海床土應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)和超靜孔隙水壓力場(chǎng)分布。并將各種土體類(lèi)型的響應(yīng)特征進(jìn)行了比較，探討了控制海床穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。為了驗(yàn)證數(shù)值模擬的正確性，選取D土層原位孔壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)際情況接近。 （3）研究揭示在波浪荷載作用下，多層海床孔隙水壓力、應(yīng)力、位移除在表層粉質(zhì)土中出現(xiàn)一個(gè)極大值點(diǎn)外，在下伏軟弱層中還將出現(xiàn)第二個(gè)極大值點(diǎn)，而應(yīng)力在界面位置將急劇減小。表層粉質(zhì)土中出現(xiàn)的第一個(gè)極值是引發(fā)小規(guī)模淺表地質(zhì)災(zāi)害的動(dòng)力學(xué)因素，而大規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和下伏軟弱層中第二個(gè)極值直接相關(guān)。海床土沉積層序?qū)ν翆臃�(wěn)定性影響大，其中“上硬下軟”的沉積結(jié)構(gòu)最不穩(wěn)定，在強(qiáng)浪作用下容易引發(fā)大規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：P736
【圖文】：

研究區(qū)概況河作為中國(guó)北方最大的河流，攜帶大量泥沙自西向東貫穿中國(guó)，全長(zhǎng)流域面積超過(guò) 75 萬(wàn)平方公里。由于黃河經(jīng)過(guò)黃土高原，故黃河水沙，每年輸送著 1.1 億噸的泥沙入海，其中大部分泥沙都沉積在黃相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，自 1855 黃河改路從東營(yíng)入海以來(lái)，黃河口每年向20 多平方公里。河口海床是由黃河攜帶的大量泥砂快速沉積形成的，海床坡度平緩，多分布在 20m 之內(nèi)。由于該區(qū)域處在東北季風(fēng)盛行區(qū)域，在春冬風(fēng)力特別大，容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。于此同時(shí)黃河的來(lái)砂量并沒(méi)有減會(huì)再次覆蓋其上，形成了具有多層次沉積類(lèi)型的海床。由于黃河的遷徙，使原本屬于沉積的地區(qū)在波浪與海流作用的發(fā)生強(qiáng)烈的侵蝕角洲成為世界上大河三角洲中海陸循環(huán)變遷最為活躍的地區(qū)之一。

用下海床土動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程數(shù)值模擬研究綜述可知，均質(zhì)土模擬方法是成熟的，Yamamoto[61993）、林緬[71, 72]（2001）等都對(duì)均質(zhì)土海床進(jìn)行過(guò)了（2001）針對(duì)于粉質(zhì)土海床的研究工作更突出一些。究區(qū)特有的土質(zhì)類(lèi)型，結(jié)合土工試驗(yàn)得出的土體物理力均質(zhì)土海床動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程數(shù)值模擬，研究該區(qū)特定海床模的波浪為隨機(jī)波，波形很難用具體的數(shù)學(xué)表達(dá)式直接表模擬時(shí)，現(xiàn)在最常用波浪模型有 Airy 小振幅波和 Stokes Airy 波模型，對(duì)作用在海床底部的波壓力進(jìn)行推導(dǎo)。

架體積模量 Kb（9 10Pa） 1.4波速 Vpc（3 10m/s） 1.6波速 Vs(2 10m/s) 1.4架密度(1 )s （3 10kg/m3） 2.69度 0.44的粘滯系數(shù) (310 Pa.s) 1.0率 （md） 5 a 2國(guó)輝等[106]利用水槽試驗(yàn)，通過(guò)室內(nèi)造波，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)壓力響應(yīng)。試驗(yàn)中所用的土體取自黃河三角洲淺海海土質(zhì)為粉土，故該海床為粉土均質(zhì)海床。

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本文編號(hào)：2762250