黄河三角洲沉积物对波浪响应试验研究和数值模拟

摘要

该学位论文共分为六个部分,第一部分对研究领域进行了综述;第二部分介绍了现场和室内开展的试验;第三部分进行了试验资料的处理与分析;第四部分建立了海床对波浪响应的数值模型;第五部分数据模拟了海床对波浪响应的影响因素;第六部分对沉积物强度非均匀化进行了数值模拟.该文选用了Biot固结理论,将海床进行二维简化的情况下海床对波浪响应的数学模型,在模型中采用下列假定:线性波浪作用,线弹性土骨架,孔隙流体的流动满足达西定律.并针对黄河口海域的实际情况作了数值计算,分析得到,(1)影响海床响应的控制因素:在波浪参数中,波高,波长是主要的控制参量;在海床介质参数中,剪切模量是主要的控制参量.(2)沉积物强度非均匀化与波浪引起的海床中的应力场和位移场分布和土体的局部破坏密切相关.

目录

文摘

英文文摘

0前言

1研究意义、动态与内容

1.1研究意义

1.2海床对波浪响应的研究状况与发展方向

1.2.1海床模型

1.2.2海底面上的波浪压力计算模型

1.2.3海床对线性波的响应

1.2.4海床对波浪响应研究中存在的问题与发展方向

1.3本论文研究内容

1.3.1研究区选择

1.3.2现场测试

1.3.3室内实验

1.3.4数学模型建立及机制分析

2开展的现场与室内试验

2.1研究区概况

2.1.1黄河水下三角洲的形成演化

2.1.2黄河三角洲潮滩形貌特征

2.1.3黄河水下三角洲的沉积序列

2.1.4研究区所在刁口叶瓣地质特征

2.1.5研究区所在的刁口叶瓣水动力特征

2.1.6典型研究区的场地特征

2.2现场开展的工作

2.2.1水动力测量

2.2.2轻型静力触探

2.2.3钻探

2.2.4表层取样

2.3室内开展的实验

2.3.1常规土工试验

2.3.2扫描电镜实验

3试验资料处理分析

3.1土工试验资料分析

3.2水动力测量资料分析

3.3轻型静力触探结果分析

3.3.1道路南北两侧表层沉积物强度时空变化分析

3.3.2道路南北两侧沉积物强度的成层性分析

3.3.3沿道路南北两侧长剖面线沉积物强度变化

3.4扫描电镜实验资料分析

4海床对波浪响应数值模型

4.1波浪场模型

4.2海床模型

4.2.1平面应力的平衡方程

4.2.2土的本构关系

4.2.3孔隙流体的平衡方程

4.2.4边界条件

4.3基本方程的解

4.4有关参数的确定

4.4.1波浪参数的选取

4.4.2海床介质参数选取

5海床对波浪响应影响因素数值模拟

5.1海床对波浪响应数值模拟

5.2波浪参数对海床响应影响数值模拟

5.2.1波高变化对海床响应的影响

5.2.2波长变化对海床响应的影响

5.2.3波浪周期变化对海床响应的影响

5.2.4波浪参数变化对海床响应的综合影响

5.3海床介质参数变化对海床响应的影响

5.3.1孔隙流体的压缩率对海床响应的影响

5.3.2土的剪切模量变化对海床的响应

5.3.3土的泊松比变化对海床响应的影响

5.3.4土的渗透系数变化对海床响应的影响

5.3.5土的孔隙率变化对海床响应的影响

6黄河口沉积物强度非均匀化数值模拟

6.1土体破坏导致的沉积物强度非均匀化

6.1.1土体剪切破坏判据

6.1.2土体液化破坏判据

6.1.3极端海况下黄河口沉积物破坏判别

6.1.4瞬时液化导致海床成分非均匀化

6.1.5局部破坏土体导致海床非均匀化

6.2波致应力场与位移场导致沉积物非均匀化

6.2.1海床中应力场与位移场计算

6.2.2海床中应力场与位移场分布导致强度非均匀化分析

6.3初始非均匀海床进一步非均匀化数值模拟

7结论

参考文献

论文附件

附件一土工试验成果表

附件二各样品的粒度分布计算结果

附件三：波浪(T=8s)引起的无量纲位移、应力和孔压随土层深度变化统计表

附件四：海床对不同海况下波浪响应的数据统计表

附件五：剪切模量的变化导致海床响应变化统计表

附件六：泊松比变化对海床响应影响统计表

致谢