12177.波浪作用下海底斜坡穩(wěn)定性的極限分析上限方法與數(shù)值分析

1、碩士學(xué)位論文波浪作用下海底斜坡穩(wěn)定性的極限分析上限方法與數(shù)值分析UpperBoundApproachofLimitAnalysisandFENumericalAnalysisofStabilityofSubmarineSlopeConsideringtheWaveinducedPressure學(xué)21106012大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要我國是一個(gè)擁有漫長海岸線的海洋大

2、國，海洋資源開發(fā)與利用的意識正逐步增強(qiáng)，且海洋資源開發(fā)已納入國家總體發(fā)展戰(zhàn)略中，正發(fā)揮著日趨顯著的作用。海底滑坡是海洋地質(zhì)災(zāi)害中的主要形式，在人類開發(fā)海洋、利用海洋資源的過程中，更是頻繁發(fā)生，嚴(yán)重威脅著海洋工程結(jié)構(gòu)及海洋相關(guān)人員的生命安全。因此，對海底斜坡穩(wěn)定性及海底滑坡機(jī)制的研究已成為當(dāng)前海洋工程與海洋地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問題。目前，對海底斜坡穩(wěn)定性的評價(jià)絕大多數(shù)采用極限平衡方法，但該法尚存在著一定的不足，給出的解答只能是近似解。為

3、此，本文引入基于運(yùn)動(dòng)學(xué)定理的極限分析上限方法，聯(lián)合抗剪強(qiáng)度折減技術(shù)，建立一階波浪作用下海底斜坡極限平衡狀態(tài)方程，結(jié)合相應(yīng)的臨界破壞機(jī)構(gòu)確定海底斜坡整體穩(wěn)定性的安全系數(shù)及潛在滑動(dòng)面。同時(shí)，利用有限元軟件ABAQUS，結(jié)合強(qiáng)度折減理論，對波浪作用下海底斜坡整體穩(wěn)定性與破壞模式開展y維彈塑性有限元數(shù)值分析，以此檢驗(yàn)極限分析上限解答的合理性并開展了對比分析，作為該解析方法的有益補(bǔ)充。在以上研究工作的基礎(chǔ)上，以廈門滬救碼頭近岸水下斜坡為工程實(shí)例，

4、探討有限元強(qiáng)度折減法在海底斜坡實(shí)際工程中的應(yīng)用效果，以期為海底斜坡穩(wěn)定性評估作出一定的貢獻(xiàn)，并且為海底斜坡防護(hù)與加固等提供初步的設(shè)計(jì)依據(jù)。本文圍繞波浪荷載下海底斜坡穩(wěn)定性這一主題，重點(diǎn)探討如下三個(gè)問題：1)靜水條件下水下邊坡穩(wěn)定性的極限分析上限解法將對數(shù)螺線破壞機(jī)構(gòu)作為水下邊坡的潛在破壞模式，結(jié)合強(qiáng)度折減技術(shù)，將孔隙水壓力以外荷載的形式引入到虛功率方程中，建立考慮孔隙水壓力效應(yīng)的水下邊坡極限狀態(tài)方程。通過搜索最小安全系數(shù)與臨界滑動(dòng)面，對

5、水下邊坡整體穩(wěn)定性進(jìn)行定量化分析和評價(jià)。2)波浪作用下海底斜坡穩(wěn)定性的極限分析上限解法簡化一階波浪理論中波浪荷載對海床壓力分布的理論公式，并將其應(yīng)用于波浪作用下海底斜坡極限狀態(tài)方程中，解析兩種不同波浪加載模式(靜水滑動(dòng)面加載與直接波浪加載)下海底斜坡的安全系數(shù)和潛在滑動(dòng)面，對比分析其影響效果及優(yōu)劣；進(jìn)而深入探討不同波浪荷載控制參數(shù)(如波長、波高、深度等)下的海底斜坡穩(wěn)定性及破壞模式。3)波浪作用下海底斜坡穩(wěn)定性的彈塑性有限元數(shù)值分析以大

6、型有限元軟件ABAQUS中的荷載模塊為基礎(chǔ)，添加一階波浪力的加載模式，實(shí)現(xiàn)波浪力作用下海底斜坡穩(wěn)定性的二維彈塑性有限元分析與強(qiáng)度折減數(shù)值計(jì)算?；诘湫退憷?，開展變動(dòng)參數(shù)計(jì)算，深入探討不同波浪參數(shù)、海底壓力與水深等對計(jì)算結(jié)果的影響以及波浪力作用下海底斜坡潛在滑動(dòng)面的變化規(guī)律，并將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與極限分析上限方法所得解析解進(jìn)行對比驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，考慮波浪力的影響，對廈門滬救碼頭近岸海底斜坡的穩(wěn)定性及破壞模式進(jìn)行數(shù)值分析，獲得波浪荷載下海底斜