波致海底缓倾角无限坡滑动稳定性计算分析探讨.pdf

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1、第３７卷第３期海洋学报Vol畅３７，No畅３２０１５年３月HaiyangXuebaoMarch２０１５刘小丽，窦锦钟，英姿，等．波致海底缓倾角无限坡滑动稳定性计算分析探讨［J］．海洋学报，２０１５，３７（３）：９９—１０５，doi：１０畅３９６９／j．issn．０２５３‐４１９３畅２０１５畅０３畅０１０LiuXiaoli，DouJinzhong，YingZi，etal．Wave‐inducedstabilityanalysisonsubmarineinfiniteslopeswithgentledipangle［J］．HaiyangXueb

2、ao，２０１５，３７（３）：９９—１０５，doi：１０畅３９６９／j．issn．０２５３‐４１９３畅２０１５畅０３畅０００波致海底缓倾角无限坡滑动稳定性计算分析探讨１，２１１１１刘小丽，窦锦钟，英姿，霍沿东，张旭（１．中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛２６６１００；２．海洋环境与生态教育部重点实验室，山东青岛２６６１００）摘要：波浪作用下海底无限坡滑动稳定性计算的极限平衡法中，忽略了坡体水平向应力状态的影响，为此，针对波浪作用下海底缓倾角无限边坡的特点，提出直接基于滑动面处土体应力状态的滑动稳定性计算方法（简称应力状态法），并分析了其

3、适用范围。对具体算例的分析表明，应力状态法计算得出的安全系数大于极限平衡法的安全系数，且随着滑动面深度的增加、土体泊松比以及边坡坡角的增大，两种计算方法得出的安全系数的差异会逐渐增大；对于波浪作用下的海底缓倾角无限边坡，在失稳时极可能沿具有一定厚度的滑动带而不是单一的滑动面而滑动，且波致最大剪应力所在的深度，常常不是斜坡体最易失稳滑移的深度。关键词：海底无限边坡；波浪；稳定性分析；缓倾角中图分类号：P６４２畅２２文献标志码：A文章编号：０２５３‐４１９３（２０１５）０３‐００９９‐０７［５］有可能诱发海底缓倾角滑坡，如甘华阳等介绍了海1引言

4、底天然气水合物分解导致滑坡的机制及该种海底滑［３］与陆地上的滑坡相比，海底滑坡的最显著特征之坡体的特征；张亮和栾锡武对南海北部陆坡的稳定一，是大部分的海底滑坡发生在非常平缓的斜坡性进行了详细定量分析研究，认为地震是引发南海北［１］［２］上。如位于挪威海域的Storegga滑坡是迄今发部滑坡最主要的触发机制之一。波浪是近岸及浅水现的最大的海底复合滑坡体，其滑坡区西南部坡角区海底斜坡稳定性分析中需要考虑的一个重要因素，［６］１畅１７°～１畅３２°，东部坡角０畅５５°～１畅１４°；南海北部陆坡Henkel通过计算分析认为在密西西比河口波浪能区有较

5、多滑坡发育的迹象，其东部的台湾浅滩陆坡引起１２０m深度处海底软土斜坡的破坏。波浪一般段，总体坡度约为３畅４°，珠江海谷段陆坡的下陆坡相所影响的水深相当于波长的一半，当水深小于１／２波［３］［４］对陡峭处的坡度为３°左右；杨作升等对黄河口水长时，波长变短、波高变大，并最终出现翻卷形成［７］下滑坡体系的特征及其相互作用进行了分析，指出废破波。［６］弃的１９６４－１９７６年的黄河口沙嘴水下底坡的中上部Henkel采用圆弧形滑动面通过力矩平衡分析坡度相对较陡，但其平均坡度不超过０畅５°。了波浪对海底斜坡稳定性的影响，Wright和Dun‐［８］除重

6、力作用外，沉积物快速沉积导致的超高孔隙ham利用有限元分析了无限坡滑动模式下波浪对水压力、浅层气的存在、地震以及波浪作用等因素都海底斜坡的作用。对于海底缓倾角斜坡，大部分文献收稿日期：２０１４‐０５‐０５；修订日期：２０１４‐０８‐３０。基金项目：国家自然科学基金项目（４１２７２３１６）。作者简介：刘小丽（１９７４—），女，山东省青岛市人，副教授，主要从事海洋地质灾害相关方面的研究。E‐mail：LXL４７９１＠１６３．com１００海洋学报３７卷将其视为无限坡模式利用极限平衡法进行了稳定性高，d为水深。从式（２）可知，海床面以下某深度z处［

7、２—３，９—１２］－kz分析。无限坡滑动模式是一种较简单的边坡的波致最大剪应力为xz－mτ′＝p０kze。稳定性分析模型，通常当斜坡滑动面为平行于坡面的在波浪循环荷载作用下，不考虑孔隙水压力的累平面（沿滑动方向的倾角为常数），且滑坡体的厚度远积效应，在波峰和波谷处分别出现最大竖向正应力和小于其滑动方向的长度（一般滑坡体的长度与厚度之最大水平向正应力；在波节点处剪切应力最大，而水［１２—１３］比大于１０）时，可将其作为无限坡进行分析。平正应力和竖向正应力为零。在波浪导致海底无限坡滑动稳定性计算中，常采对于海底无限坡的稳定性计算，除了利用有限元

8、［８］用极限平衡法对单位宽度的条块进行受力分析，将波进行应力变形分析外，一般采用简单的极限平衡［２，９—１２］浪产生的最大剪切应力作为下滑应力作用于条块底法，取单位宽度的土体条块