粉质海床波浪响应的数值模拟及试验研究

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1、第29卷第l0期岩土力学Vl01．29NO．1O2008年10月RockandSotlMechanicsOct．2008文章编号：1000-7598-(2008)1O一2697～O5粉质海床波浪响应的数值模拟及试验研究潘冬子一，王立忠2，潘存鸿(1．浙江省水利河口研究院，杭州310020；2浙江大学建筑工程学院，杭州310027)摘要：针对波浪荷载作用下粉质海床的动力响应问题，结合波浪槽模型试验研究的结果，提出了一种粉质海床在波浪作用下超静孔隙水压力增长的数值分析方法。计算结果表明：该方法能较好地

2、拟合试验数据，揭示粉质海床孔隙水压力发展的机理，能运用于海床液化势的评价分析。关键词：海洋工程；波浪；孔压；液化；模型试验中图分类号：TU411．93；TB115文献标识码：ANumericalsimulationandexperimentalinvestigationofwave—inducedresponseinsiltyseabedPANDong—zi一，WANGLi—zhong．PANCun—hong(1ZhejiangInstituteofHydraulicsandEstuary，Han

3、gzhou310020，China；2CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，ZhejiangUniversity,Hangzhou310027，China)Abstract：Aimedatdynamicproblemofwave—inducedresponseinsiltyseabed，andcombinedwiththeresultsofmodeltestinwaveflume，numericalanalysismethodbasedonwaveact

4、ioniscarriedouttocalculatetheincrementofexcessporewaterpressure．Numericalresultsindicatethatthemethodisingoodagreementwiththoseobtainedfromlaboratorytest．ItcanbeusedtOclarifythedevelopmentalmechanismofporepressureinsiltyseabed，andtoevaluatetheliquefac

5、tionpotentialoftheseabed．Keywords：oceanengineering；wave；porepressure；liquefaction；modeltest一般采用带有“源项”的修正的固结方程，源项的1引言表达形式取决于孔隙水压力的增长模式【5J。当波浪在海洋表面传播时会在海床水土交界面Bjerrum[21提出了一种“风暴累积效应”的方法上形成一个瞬变的波压力场，海床土体内部的孔隙来确定波浪荷载作用下海床中累积超静孔隙水压力水压力将随着波压力场的变化而改变。室内试验和的发

6、展。他首先根据设计风暴中的不同波高，确定现场测试的研究表明，波浪荷载作用下海床孔压响循环剪应力，然后根据不排水循环单剪试验的结果应的机理根据超静孔隙水压力增长方式的不同可以计算每个波浪产生的超静孔压的增量，再乘以各波分为两类，即与瞬时体积应变趋势有关的振荡孔压高的波数Ⅳ并累加得到风暴结束时的累积超静孔隙响应和由永久压密趋势引起的累积孔压增长⋯。前水压力。Liu和Cater[6]基于屈服面的观点，给出了者是由振荡波压力直接产生，在波浪作用过程中没一般应力路径条件下，风暴荷载各波高的波数Ⅳ的有累积；后

7、者会引起海床土体内部有效应力的逐步确定方法。MartinL7J等通过试验研究建立了同类砂减少，甚至液化L2J。从上世纪40年代起，波浪作用土在排水循环剪切情况下的体积减少与不排水循下海床的响应问题就引起国内外学者的广泛关注，环剪切情况下孔隙水压力增长的等价关系，借此描提出了多种计算模型。对振荡孔隙水压力的计算主述循环荷载作用下累积孔隙水压力增长的机理。考要包括非耦合模型(排水模型)、固结模型(拟静力虑波浪荷载对砂质海床的作用，Seed和Raham[81提模型)、动力模型等，栾茂田等L3J、Jeng

8、【4曾对这方出一维累积孔隙水压力增长和消散的模型，用于计面的工作进行了综述。对于累积孔隙水压力的计算算累积孔隙水压力和液化势的评价。McDougal[91等收稿日期：2006—09．28基金项目：国家自然科学基金项目(No．50479045)资助。作者简介：潘冬子，男，1978年生，博士，主要从事港口、海岸及近海工程方面的研究。Email：dzipan@163．net2698岩土力学2008笠考虑不同的源项，对一维固结方程进行修正，针对产生的孔隙水压力；u(z，t)为周期平均孔压：