桶形基础的负压沉贯及其周围土体对波浪作用的响应特征

摘要

该文研究的内容分两部分:第一部分通过桶基模型在砂土和粉土中负压沉贯试验研究,测定桶内外孔压、流量、负压和土塞,计算桶基下沉速度和不同传感器间水力梯度,比较分析不同地基对桶基沉贯行为的影响,并分析其中的原因.第二部分对桶基在粉土中进行室内波浪槽模拟试验,测定桶形基础内外土体孔隙水压力的变化和土体的物理、力学性质变化,计算波浪对桶形基础的作用力,揭示桶形基础、土体和波浪三者之间的耦合效应,阐述了桶形基础失稳机制.根据加载波的参数,该次加载波为有限水深波,波长采用迭代法求出.上述两个方面的研究,能为桶形基础平台设计提供科学依据.该文通过实验数据的处理和分析得出以下结论:对桶基在砂中和粉土中的沉贯行为进行了对比研究,并初步分析了沉贯行为产生差异的原因,粉土和砂的渗透性不同是引起差异的一个主要因素.计算出砂中和粉土中不同传感器间水力梯度的大小,揭示了负压沉贯过程中水力梯度随时间和深度的变化过程,粉土水力梯度先增大后减小,极大值产生桶端附近;砂中水力梯度一直增大,极大值产生在桶底接触砂面时.粉土中,桶基内外土体中孔压随波浪作用时间和加载波参数不同而变化,阐述了不同传感器处土体孔压表现不同的机理和原因.在一定的加载波下,能引起土体的共振,桶内土体的孔压增量比桶外要大.分析了粉土中波浪作用下,引起桶基不稳定因素,主要是土体孔压累积的增大引起有效应力的减小和波浪对桶基周围土体的冲刷掏空.根据冲刷的机理,把土体的冲刷过程划分为三个阶段.

目录

文摘

英文文摘

前言

1.1研究的意义

1.2桶形基础简介

1.3桶形基础研究概况

1.3.1桶形基础负压沉贯过程研究近况

1.3.2波浪作用下桶形基础周围土体的响应研究状况

1.4存在的问题

1.5研究内容

2试验设计和内容

2.1桶基负压沉贯试验设计和内容

2.1.1砂土和粉土中桶基负压沉贯试验目的和内容

2.1.2试验仪器设备

2.1.3模型制作

2.1.4试验步骤

2.2粉土中波浪作用下桶基周围土体响应特征试验设计和内容

2.2.1实验目的和内容

2.2.2试验材料和设备

2.2.3试验步骤

2.3试验数据处理

3砂土和粉质土中桶基沉贯分析

3.1砂土和粉质土的性质

3.1.1砂土的性质

3.1.2粉土的性质

3.1.3土的渗透性

3.2桶基下沉条件分析

3.2.1桶基下沉的受力分析

3.2.2负压对下沉阻力的影响

3.3影响负压的因素

3.4桶基下沉过程渗流分析

3.4.1水在土中的渗流作用力

3.4.2渗透变形形式

3.4.3临界水力梯度

3.5桶基的负压沉贯深度与负压

3.6下沉深度与时间

3.6.1相同桶基在砂和粉土中下沉深度与时间的关系

3.6.2不同长度桶基在砂和粉土中贯入深度与时间的关系

3.6.3不同厚度桶基在砂和粉土中贯入深度与时间的关系

3.7抽水流量、初始入土深度、土塞

3.8水力梯度

3.8.1相同桶在砂中和粉土中水力梯度与时间

3.8.2相同桶基在砂中和粉土中水力梯度与深度

3.8.3不同长度桶在砂中和粉土中水力梯度与深度

3.8.4不同厚度的桶在砂和粉土中水力梯度与深度

3.9小结

4桶基周围土体对波浪作用的响应特征

4.1波浪分类

4.2小振幅波理论

4.3粉土中孔压对波浪作用的响应理论

4.3.1海床对波浪作用响应的研究

4.3.2土体内最大孔压的计算

4.4波浪对桶顶和桶身的作用力

4.4.1波浪对桶顶的垂直作用力

4.4.2波浪对外露桶基的作用力

4.5实验结果与讨论

4.5.1孔压对波浪作用的响应特征

4.5.2波浪对桶基周围土体的冲刷征

4.5.3桶形基础稳定性因素分析

5结论

参考文献

致谢