波致粉质土底床液化下水体含沙量垂向分布的试验研究
风暴期间,黄河三角洲等粉质土海岸多次遭遇泥沙骤淤灾害,严重影响港口和航道的开发建设。现场实测资料显示,风浪作用下水中泥沙含量的急剧增高,且含沙量的分布形态特殊,主要表现在近底床处含沙量的突增。基于已有关于波致粉质土底床液化的观点,本文立意探究底床液化下的含沙量分布有何规律。 本文采用波浪水槽试验方法研究粉质土海岸水体含沙量的垂向分布情况。室内水槽试验中,对粉质土底床施加波浪作用,当底床土体发生液化后,波动水体含沙量沿垂向表现为上部均匀、底部突增,具备与现场大风条件下相同的“L型”分布特征,认为这与底床土体的液化运动密切相关。试验测量了泥沙粒径的分布及底床土体的各项性质,认为液化的粉质土跟随波浪所做的振荡运动,正是波动水体底部形成高含沙水层的重要原因。波浪的循环加载作用可使强度软弱的粉质土底床发生液化,土体随波浪振荡滑动的深度和范围逐渐扩展,密度和强度明显增大,含水量则减小;同时,运动土体中的部分细颗粒向上析出进入波动水体,土体颗粒变粗而悬浮泥沙粒径变细。液化粉质土底床中不断析出的细颗粒泥沙难以扩散到波动水体中,而是富集在水体底部,形成了浓度异常的高含沙水层。 采用严冰提出的含沙量垂向分布模型计算得到,水槽试验的含沙量垂向分布均呈现明显的“L”型特征,与现场和试验测量的含沙量垂向分布形态一致。通过对比实测值,该垂向分布模型在上部水体中应用较好,却不适用于底部高浓度含沙层。底床土体在液化状态下的波动和底床表面的高浓度含沙层阻隔了底床处紊动能量的向上传递,且通过影响密度、粘性等特征改变水体的紊动结构。因此,波浪作用下粉质土海岸底床表面的泥沙运动因底床土体液化运动而变得复杂,不能简单的用传统的紊动理论来解释,应作为今后研究的重点。
粉质土海岸;底床液化;风浪作用;泥沙含量;垂向分布模型;水槽试验
中国海洋大学
硕士
环境工程
许国辉
2012
中文
P753;TV148.1
82
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）