水下结构物与海床相互作用研究进展综述

海洋富含生物资源、矿物资源、化学资源和动力资源,并且具有极高的考古价值。随着科学技术的发展,人类对海洋的探测开发从浅海延伸进入深海,水下潜器、深海油气平台、深海打捞驳船以及深海空间站的出现和发展对深海技术提出了更多挑战。深海环境具有低温、高压、低氧和黑暗等特点,且海床易受到海流、地震和海底生物的影响发生泥沙运动和土壤液化,对水下结构物的强度、稳定性和疲劳等性能产生影响,极易造成经济和人员损失。由于深海土的性质未知,且涉及到水、土和结构物多场耦合,认识理解这个复杂的流固耦合问题具有极强的挑战。为加深人们对水下结构物与海床相互作用问题的了解,并为相关研究人员提供一定的研究思路,介绍4种常见的水下结构与海床作用场景,即海底缆线的管土作用、水下潜器坐底和抬升、沉船打捞和海土液化。分析每种场景下关注的主要问题,总结出海床对水下结构物作用过程中的2个关键力学参数,即土体阻力和土体吸力,从工程应用和科学研究2个方面梳理仿真模拟上述问题采用的方法。最后,针对不同场景的关注重点,总结目前最新研究进展,并对未来发展方向进行展望。