波流共同作用下防波堤周圍的海床響應分析.pdf

1、海洋結(jié)構(gòu)物在波浪和水流等動載荷的長期作用下會發(fā)生部分或整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象。本研究應用理論推導與數(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）周圍的海床動力響應問題，并分別針對瞬態(tài)孔壓及累積孔壓所導致的土體液化現(xiàn)象進行研究。與以往的相關研究不同，本文重點分析了均勻流對流場和海床土體響應造成的影響，并利用非彈性和彈塑性多孔介質(zhì)土體模型對海床中由累積式孔隙水壓變化所導致的殘余液化深度發(fā)展進行計算。主要內(nèi)容與成果如下：
　?。?）

2、對波流共同作用下的自由海床響應問題進行解析求解，并利用該解析解對不同類型的海床土體響應規(guī)律進行分析。通過對不同均勻流流速及波浪工況對海床中瞬態(tài)液化深度發(fā)展的影響的相關計算發(fā)現(xiàn)，波浪尖銳度越大所對應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）對前進波和均勻流的相互作用進行數(shù)值模擬，建立二維波流相互作用模型，該模型可對流場中的波壓分布及速度分布進行計算。結(jié)果表明，順向

3、流與波浪相互作用會使流場中波長增大，波高減小，波浪尖銳度減?。欢嫦蛄鲃t會使波長減小，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模型，實現(xiàn)了對土體中累積孔壓的計算。在累積孔壓液化判定準則的基礎上對海床表面的殘余液化現(xiàn)象進行分析，結(jié)果顯示液化區(qū)域會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，而逆向流則會增大孔壓累積速率，使土體液化速率加快。
　?。?）將海床土體采用彈塑性多孔介質(zhì)模型進行模擬，建立二維波流共同作用下自由海床響應模型，該模型可同時對土體孔壓的累積和消散進行模擬。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，其實際應用難度增加。
　　（5）對二維波流共同作用下防波堤（潛堤）周圍的流場形態(tài)及土體響應進行數(shù)值分析，考慮了預固結(jié)作用對土體中初始有效應力