波浪作用下海床与管线动态响应研究

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海洋土处于复杂的应力状态,周期性的波浪荷载会诱发海床液化导致基础承载力下降而发生事故,且一旦考虑管线的影响,整个问题将更加复杂。有必要对波浪作用下海床与管线模型动态响应问题进行系统的研究,本文通过数值方法,主要做了下述工作:  (1)使用考虑流体速度以及土骨架加速度的u-p动力模型,考虑管线的影响,研究了沿管线周围以及沿海床深度分布的孔压和竖向有效应力,研究了渗透系数、饱和度、管线埋深、管线直径、波浪波高对于海床动态响应以及液化区域的影响。研究表明:随渗透系数的增大,管线周围的孔隙水压力和竖向有效应力都有明显增大,液化区明显减小。  (2)针对近海区域,使用精细积分方法完成了对一阶椭圆余弦波的模拟,并且结合u-p模型,对椭圆余弦波作用下的海床动态响应进行分析。计算结果表明:随着周期的增大,孔压峰值增大,海床表面的位移增大。  (3)考虑波浪荷载的随机性,采用Longuet-Higgins线性叠加模型模拟随机波,得到随机波作用下整体海床动态响应结果,与一阶Stokes波和椭圆余弦波结果进行对比,结果表明使用椭圆余弦波计算的海床表面的波压力大于随机波,Stokes波最小。  (4)考虑海床的塑性特性,使用考虑移动边界的一维孔压累积模型,对海床孔压累积进程进行研究。对一维模型中的切应力计算方法做出改进,将模型推广到二维。研究表明:随着波高的增大,累积孔压峰值增大,达到峰值所需时间加长。
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