波浪作用下黄河三角洲海床稳定性研究
波浪在传播的过程中，会在海床土体中产生附加应力和空隙水压力(包括瞬态孔隙水压力和残余孔隙水压力)，对海床土体的稳定性具有一定的破坏作用，从而给海洋平台和海底管线带来危害．
根据黄河三角洲海床的特点，本文从室内实验和数值分析两个方面入手，旨在研究波浪作用下黄河三角洲海床土体的破坏包括剪切破坏和液化破坏．在室内实验部分，通过自行设计实验装置，利用循环气压模拟波浪荷载，研究了波浪作用下黄河口粉土的液化．对粉土施加不同幅度的循环荷载，粉土中的孔隙水压力不断累积，并最终发生液化．从试验中可以得出：残余孔隙水压力的累积作用是粉土发生液化的主要原因，土体中的粘粒含量则对土体液化起着比较重要的影响．
利用Biot固结方程和线性波理论，采用有限元方法求解，在考虑土体粘聚力不受波浪影响的条件下，推导出适合于弱粘性土或粉土海床稳定性的计算公式，分析了黄河三角洲海床土在极端海况下的剪切破坏，得出：对于黄河三角洲地区，粘聚力大小对波浪作用下土体稳定性的影响明显，当粘聚力为零时，土体的破坏深度接近于波高。粘聚力每增加2kPa，50年一遇的波浪引起的海床破坏深度的减小幅度小于5年一遇的波浪。
建立了波浪作用下海床残余响应的数学模型并采用有限元方法求解，利用动三轴试验建立了液化剪应力比与振动次数的关系曲线和孔压上升模型，得到相应的拟合参数。利用海床残余响应的数学模型和动三轴资料对粉质海床计算分析可以得出：海床土体深度越小，土体中的残余孔隙水压力增长的速率就越大，而随着孔压比逐渐趋近于1，孔隙水压力的增长速率逐渐减小。某一时刻，土体中的残余孔隙水压力沿深度呈先增加后减小的趋势发展，其最大值并不固定，而是随着时间的增加而增加。在波浪作用前期，剪切破坏的深度较大，在波浪作用后期，液化深度则较大。在共同破坏区，土体受到的扰动相对较大，土体发生滑动的可能性比较大。波浪引起海床土体液化是海底不稳定性地貌形态形成的主要原因。海床液化导致了泥火山现象的发生，进而使得海床坍塌形成洼坑。
海床稳定性;波浪;剪切破坏;液化破坏
中国海洋大学
硕士
环境工程
刘红军
2006
中文
TV148
86
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）