波流共同作用下防波堤周圍的海床響應(yīng)分析.pdf

1、海洋結(jié)構(gòu)物在波浪和水流等動(dòng)載荷的長期作用下會(huì)發(fā)生部分或整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象。本研究應(yīng)用理論推導(dǎo)與數(shù)值分析相結(jié)合的方法分析了波流共同作用下結(jié)構(gòu)物（防波堤）周圍的海床動(dòng)力響應(yīng)問題，并分別針對(duì)瞬態(tài)孔壓及累積孔壓所導(dǎo)致的土體液化現(xiàn)象進(jìn)行研究。與以往的相關(guān)研究不同，本文重點(diǎn)分析了均勻流對(duì)流場和海床土體響應(yīng)造成的影響，并利用非彈性和彈塑性多孔介質(zhì)土體模型對(duì)海床中由累積式孔隙水壓變化所導(dǎo)致的殘余液化深度發(fā)展進(jìn)行計(jì)算。主要內(nèi)容與成果如下：
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2、對(duì)波流共同作用下的自由海床響應(yīng)問題進(jìn)行解析求解，并利用該解析解對(duì)不同類型的海床土體響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行分析。通過對(duì)不同均勻流流速及波浪工況對(duì)海床中瞬態(tài)液化深度發(fā)展的影響的相關(guān)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，波浪尖銳度越大所對(duì)應(yīng)的海床土體最大液化深度越大，順向流與波浪的相互作用使土體中瞬態(tài)最大液化深度增加，而逆向流則使其減小。
　　（2）對(duì)前進(jìn)波和均勻流的相互作用進(jìn)行數(shù)值模擬，建立二維波流相互作用模型，該模型可對(duì)流場中的波壓分布及速度分布進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明，順向

3、流與波浪相互作用會(huì)使流場中波長增大，波高減小，波浪尖銳度減小；而逆向流則會(huì)使波長減小，波高增大，波浪尖銳度隨之增加。
　?。?）將波流相互作用模型與土體非彈性多孔介質(zhì)模型相結(jié)合，建立二維波流共同作用下自由海床響應(yīng)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)土體中累積孔壓的計(jì)算。在累積孔壓液化判定準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上對(duì)海床表面的殘余液化現(xiàn)象進(jìn)行分析，結(jié)果顯示液化區(qū)域會(huì)由初始階段的二維形態(tài)轉(zhuǎn)化為一維形態(tài)。另外發(fā)現(xiàn)，相比于波浪作用下的海床土體，均勻流與順向流的相互作用會(huì)使土

4、體中孔壓累積速率減小，土體不易發(fā)生殘余液化，而逆向流則會(huì)增大孔壓累積速率，使土體液化速率加快。
　　（4）將海床土體采用彈塑性多孔介質(zhì)模型進(jìn)行模擬，建立二維波流共同作用下自由海床響應(yīng)模型，該模型可同時(shí)對(duì)土體孔壓的累積和消散進(jìn)行模擬。由于該模型中模型參數(shù)的數(shù)目相比于非彈性多孔介質(zhì)模型較多，其實(shí)際應(yīng)用難度增加。
　?。?）對(duì)二維波流共同作用下防波堤（潛堤）周圍的流場形態(tài)及土體響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值分析，考慮了預(yù)固結(jié)作用對(duì)土體中初始有效應(yīng)力