波浪與拋石堤的相互作用和彈性海床動力分析.pdf

1、波浪作用下海床地基的動力穩(wěn)定性是近海和離岸工程建筑物在設(shè)計和建造過程中必須考慮的重要問題之一。海洋上傳播的波浪在海水與海床的交界面處施加了循環(huán)波壓力荷載。在這種循環(huán)的波壓力作用下，會引起海床內(nèi)孔隙水壓力和有效應(yīng)力的變化，致使海床出現(xiàn)土體位移和變形，在一定條件下甚至發(fā)生土體剪切破壞和沙土液化現(xiàn)象，波浪與海工建筑物常采用的拋石多孔介質(zhì)之間的相互作用及其海床動力響應(yīng)是海洋工程中普遍存在的技術(shù)難題，處理不當(dāng)可能導(dǎo)致海床失穩(wěn)，乃至海床上建筑物的破

2、壞。因此研究波浪與防波堤相互作用及其海床動力響應(yīng)問題具有重要的理論和工程意義。 本文針對波浪與拋石潛堤的相互作用及其海床的彈性動力響應(yīng)問題進(jìn)行了重點(diǎn)研究。基于波浪域和拋石介質(zhì)孔隙流體域的理論分析，采用紊流Navier-Stokes方程，引入k-e模型來封閉雷諾方程，建立了波浪水域數(shù)學(xué)模型。采用VOF法對自由表面進(jìn)行跟蹤并用保持兩個流域交界處流速和水壓相等的條件解決了波浪．拋石介質(zhì)相互耦合作用問題，編制了有限差分程序，將計算結(jié)果進(jìn)

3、行分析，探討了孤立波作用下不同入射波浪要素、水深、拋石介質(zhì)孔隙率和堤斷面尺寸條件時堤前堤后波高、堤內(nèi)孔隙水壓力和孔隙流場的變化規(guī)律。 基于天然飽和海床固有的各向異性特征，將天然海床假定為橫觀各向同性的飽和多孔介質(zhì)，依據(jù)橫觀各向同性飽和多孔介質(zhì)Biot動力滲透．固結(jié)理論，建立了橫觀各向同性飽和海床的動力方程，編制了動力固結(jié)有限元程序。應(yīng)用動力固結(jié)有限元程序?qū)\水橢余波作用下橫觀各向同性海床的動力響應(yīng)問題進(jìn)行了系統(tǒng)參數(shù)分析，得到不同