波浪作用下海床稳定性评价模型及其工程应用
波浪在海床上传播时,与海床之间存在相互作用的问题:一方面海床吸收波浪的能量,使波浪发生衰减和变形;另一方面,波浪在海床面上产生波压力和剪应力,进而影响海床的稳定性.由于波浪力的时空变化性,致使海床中出现渗流,引起孔隙水压力和有效力的变化;使海床出现变形、软化、承载力下降、液化等现象,导致海床的失稳,乃至海床上建筑物的破坏.因此研究海床对波浪的响应是海岸工程建设中的一个重要课题.为深入研究海底土对波浪的动态响应,开展现场试验,开发了一套适合于海上土体原位静动态探测仪器及其配套的数据采集系统;成功进行了现场实验.并结合现场波浪潮汐情况和室内土工实验资料,通过实验数据对研究区海床在波浪荷载作用下的响应情况进行了不同时间尺度和空间尺度的分析,对发生的现象从机理上进行了分析.该文针对研究课题提出一种数学模型:基于Biot二维固结理论,采用多孔介质弹性模型,分别考虑海床中超孔隙水压力的瞬态响应和累积效应,对二维简化的海床在波浪作用下的动态响应进行了数值分析;并利用研究区海床和波浪的实际参数,与现场试验采集的数据进行了对比,通过实测数据对该文提出的数学模型进行了验证.并利用国内外各种规范标准及验证的数学模型,提出了一套海床对波浪作用下稳定性分析的评价模型,可以将波浪作用下海床中应力、位移、孔压等分布规律及海底土液化破坏分析用可视化的形式表现出来;系统还包括桩基、管线等海底结构物在波浪荷载下的稳定性分析;该系统可以为海洋工程设计和施工提供可靠、有效的土性参数,便于工作人员、施工单位参考,并进行分析和决策.这一系统结合工程应用对海底稳定性进行了评价,有利于海上石油平台安全监测和海洋工程地质环境评价.
波浪荷载;海床动态响应;现场实验;数值模拟;评价系统
中国海洋大学
硕士
环境工程
冯秀丽
2004
中文
P737
99
2005-05-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）