随机波浪作用下砂质海床中的孔隙水压力响应

本文以动弹性固结理论和线性渗流理论为基础，建立了求解随机波浪作用下饱和砂质海床中孔隙水压力响应的有限元方程，并用Wilson-θ法进行动力响应求解。海床可为具有任何边界条件的分层分块介质，作用波浪可为任何形态的随机波浪。忽略波浪和海床的动态相互作用，海床面上的波浪压力可先按各种波浪理论进行计算，之后作为边界塔荷载作用于海床。计算孔隙水压力与模型实验的量测值吻合较好。通过计算讨论分析了砂质海床中的孔隙水压力响应。     

波浪作用下可渗沙质海床模型相似率研究*

海床渗流是海洋工程设计中重点考虑的因素之一,其影响着建筑物的稳定性,严重时还会引起海床液化。现有波浪与海床相互作用的有关研究尚未解决实验室内海床的模拟方法问题。基于此,进行波浪作用下可渗沙质海床模型相似率研究,通过系列波浪水槽物理模型试验,基于原型孔隙水压力与模型值相似的条件,提出实验室内模拟海床的相似准则。结果表明：沙质海床相似比尺与模型几何比尺的关系为λ海床=λ1/3。     

有限厚度非均质海床对非线性波浪响应的有限元模拟

本文在Biot多孔介质动力固结理论的基础上,对有限厚度砂质海床与非线性波浪的相互作用进行了有限元数值模拟.进行参量研究,分析了波浪非线性、海床非均质性和相对厚度等因素对海床土层内超孔隙水压力分布的影响.     

波浪作用下弹性海床孔隙水应力响应的数值模拟

基于二维动力Biot固结理论,描述了海床土骨架的应力、应变和时间的本构关系,从Galerkin加权余量法出发建立了以土骨架位移u和孔隙水压力p表达的u-p形式的有限元方程,并采Wilson-θ直接数值积分法求解时域内动力方程。数值计算结果表明,在波浪作用下,海床孔隙水压力的计算值与实测值基本吻合,用文中的理论计算模型描述沙床对波浪荷载的响应是可靠的。     

波浪作用下砂质海床最大液化深度

根据线性波浪作用下饱和海床内孔隙水压力分布的解析解和波浪作用下海床液化的判别准则,推导了均匀海床最大液化深度的计算公式,并根据该公式提出了防止海床液化措施的建议。     

非线性立波作用下砂质海床动力响应及液化研究

利用傅立叶级数近似法求解非线性立波作用下海床表面波压力,基于波浪作用下海床动力响应的二维准静态模型以及液化判定标准,模拟非线性立波作用下海床动力响应以及液化深度。线性与非线性立波计算结果比较表明:当相对水深较大时,非线性立波波峰处波压力出现双峰,波谷处的波压力明显大于线性立波波谷处波压力;海床中孔隙水压力在波峰时也表现出双峰型特性,且波谷时的海床压力增大;在相同波浪条件下,非线性立波作用下海床更易液化,且液化深度大于线性立波作用下液化深度。     

波浪作用下岸坡动力响应试验研究

利用波浪水槽对波浪作用下岸坡孔隙水压力响应进行试验研究,观察分析岸坡坍塌破环现象和机理,试验入射波采用椭圆余弦波。试验结果分析表明,岸坡内孔隙水压力随波高和周期的增大而增大,岸坡土体介质与介质孔隙水压力密切相关,孔隙水压力对岸坡稳定性有重要影响。     

波浪作用下海上风力发电装置基础海床的液化研究

基于FLOW软件建立三维数值波浪水池模型,模拟海上风力发电装置筒型基础周边的波浪场和海床表面的波压力,利用有限元软件ABAQUS建立筒型基础及周边海床的三维动力响应数值模型,研究不同波浪条件下筒型基础周边海床的动力响应和液化深度。研究结果表明：波浪作用下海上风电筒型基础迎浪侧的海床易发生液化,风力发电装置基础周围海床的液化深度随波高加大而增加,由于筒型基础的人土深度较大,筒内土体不发生液化。     

结构-波浪-海床耦合系统动力有限元分析

基于MSC．Marc软件平台，建立了结构-波浪-海床耦合系统的有限元计算模型，并通过二次开发，成功地将土动力学中广泛用于计算土体在动荷载作用下响应的等效线性算法引入软件中。对模型进行了动力计算，考察了此类结构在动力荷载下的响应。     

波浪作用下砂质海床动力分析

动力学分析选项提供了三维的平面应变或轴对称的全动力分析。基于显示差分法的计算方法,能求解全部运动方程。方程式能耦合到结构单元模型中,因此可以用于波浪产生的土—结构相互作用的分析。     

斜入射水波对直立防波堤的波浪渗流作用

基于Biot渗流固结理论和水波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了对应直立防波堤的绕射波势和波浪引起的海床内渗流压力分布的解析式,由此计算了作用于直立防波堤底部上由波浪渗流压力所导致的浮托力和倾覆力矩,并与水平波浪力和力矩进行了相应比较。计算结果表明,在一定条件下,波浪渗流作用与水平波浪作用可以具有相同的量级。波浪入射角,防波堤前侧透空及海况条件防波堤几何尺寸等因素的相对变化对波浪渗流作用均存在一定的影响,其中对渗流倾覆力矩的影响更为明显。     

沉箱防波堤沙质底床对波浪动态响应的研究

海床破坏同孔隙水压力的分布有着密切的关系。利用波浪水槽试验,对波浪作用下沙质底床的孔隙水压力响应进行了研究。试验中观测了不同波况条件下自由底床和有抛石基床防波堤的土体孔隙水压力的变化。结果分析表明,土体孔隙水压力受波高、周期、水深、泥沙粒径、沙床厚度的影响较大,建堤后,底床中的孔隙水压力会增大;堤中断面以前海床中的孔隙水压力均较大。     

潮汐作用下饱和软粘土地基孔隙水压力变化规律研究

针对潮汐对滨海地区饱和软粘土的影响,尤其是在无施工加载条件下,展开对饱和软粘土中孔隙水压力变化的研究。利用数学模型计算与现场实测相结合的方法,得到了较为一致的结果。通过总结潮汐对饱和软粘土中孔隙水压力变化的影响规律,提出了对施工加载和安全监测的建议。     

强夯作用下孔隙水压力响应试验

在强夯荷载的作用下,地基内部将引起孔隙水压力的迅速增长,孔隙水压力增长和消散的大小以及速度在一定程度上反映了土体加固效果的好坏,尤其是对饱和软粘土地基。在信息化施工过程中,孔隙水压力的消散情况还可用来控制夯击相邻遍之间的间隔时间。文中浅释不同土质的孔隙水压力产生和消散机理,并通过工程实例,分析在强夯作用下,孔隙水压力响应的规律,进一步了解强夯的加固机理和加固效果。     

旋喷桩单桩施工引起的孔隙水压力数值模拟

为研究高压旋喷桩施工引起孔隙水压力的变化规律,以某滨海区域一工程现场试验为基础,建立数值分析模型,对高压旋喷桩施工进行模拟。结果表明:不同深度处的土体孔隙水压力沿径向基本呈对数衰减,孔隙水压力沿深度大体上呈递减趋势,局部出现拐点,有覆土情况下的有限元计算值更接近实测数据,深层有限元计算方法得出的孔隙水压力的消散过程与实测数据拟合较好,且随着深度减小误差增大,随着注浆压力的增大,孔隙水压力也增加。     

富水软弱地层中桩周水土压力现场实测分析

为了解富水软弱地层沉桩过程中桩周水土压力变化规律,进而指导现场施工,开展沉桩过程中土压力和孔隙水压力现场监测分析。结果表明:沉桩过程中桩周孔隙水压力和土压力显著增长;孔压占比超过60%,最高达88%,易引起桩周有效应力损失,降低桩身稳定性;沉桩对桩周土压力影响范围较广,本项目实测中水平向影响范围为20倍桩宽;深度方向桩端距测点30倍桩宽开始影响孔隙水压力,距离10倍桩宽内影响显著增加;水土压力7 d后即可下降48%。在现场施工中,应通过控制沉桩速率、改变沉桩顺序等方法减小桩周挤土和孔压影响。     

边坡稳定的有效应力及超孔隙水压判定法

针对由于超孔隙水压过大或者竖向有效应力偏小导致的边坡失稳问题,进行了边坡稳定判定方法的研究。分析堤身或者坡脚某点的竖向有效应力及超孔隙水压随时间变化的曲线,与传统的圆弧滑动法对比,得出在设计、施工过程中可以通过竖向有效应力及超孔隙水压判定边坡稳定的结论,且竖向有效应力及超孔隙水压判定法可以检测边坡稳定的发展情况。     

真空预压中真空度和孔隙水压力测试与分析

对真空、真空度、孔隙水压力、超静孔隙水压力、孔压差、负压等概念进行了阐述和澄清,分别分析了真空度、孔隙水压力现场监测的影响因素,对两者的监测仪器与方法进行了论证,并进行了沿塑料排水板深度为25m、35m和50m孔压分布的现场试验。建议地下水位以上采用真空测头、地下水位以下采用孔压计进行监测,以达到事半功倍的效果,监测数据稳定可靠。     

真空预压排水板有效真空压力变化规律

针对竖向排水板中有效真空压力分布模式存在的争议,基于流体力学相关理论对真空度和负压概念加以分析,指出排水板中孔隙水压力的变化量便是有效真空压力大小。通过计算排水板中孔隙水的总势能,并利用水具有趋向于更低能量状态的趋势原理,分析了孔隙水的运动机制及流动全过程,进而得到有效真空压力变化规律。研究表明,排水板中有效真空压力变化规律与初始地下水位、膜下真空度及排水板变形量紧密相关;有效真空压力的简化分布模式为折线形,转折点在与初始地下水位线交汇处;在地下水位线以上时,有效真空压力变化大,衰减梯度达10 k Pam;在地下水位线以下时,有效真空压力基本保持不变;排水板变形量越大,排水阻力越大,如果出现折管现象,可能导致膜下真空压力无法向下传递。     

高压共轨集成限流器的设计研究

结合国外共轨系统中典型限流器的结构,分析限流器的工作原理,建立限流器的仿真模型,利用avl-hydsim软件对限流器进行仿真计算,确定限流器的关键技术参数,试制的样品通过了试验验证。