椭圆余弦波作用下海床动态响应及液化分析

对于相对波高小于1/20浅水地区,传统线性理论不再适用,应该选用适用性更好的椭圆余弦波理论,但由于椭圆余弦函数计算的难度较大,椭圆余弦波理论的应用一直有待推广。本文采用精细积分算法模拟椭圆余弦波,结合考虑土骨架加速度及流体速度的u-p动力模式,建立椭圆余弦波-海床模型,得到椭圆余弦波作用下海床的孔压及竖向有效应力分布情况,进行液化分析。对渗透系数,饱和度等参数进行研究可以得出椭圆余弦波对孔隙水压力的影响比线性波大。

波浪作用下管线-海床模型动态响应及液化

基于Biot动力方程,利用COMSOL多物理场有限元计算软件构建了波浪-海床-管线动力响应的计算模型,模拟了一阶斯托克斯波作用下管线周围土体孔压和有效应力分布情况,对海床土体的液化情况进行判断,研究了波浪诱发海床液化及管线失稳的机理.研究过程中采用Partly dynamic动力方程(u-p模式).在Partly dynamic模型中,将海床视为多孔弹性介质,并且将孔压和位移视为场变量,考虑土体位移加速度,忽略孔隙流体惯性项的作用.模型得到验证后的参数研究表明:土体渗透系数、饱和度以及管线埋深、波高等参数对海床的孔压和有效应力影响显著.

随机波作用下海床动态响应分析

真实的海洋波浪是随机的,而前人对海床的动态响应分析大都是选用线性波或者Stokes波理论,对海床的模拟大都采用Biot拟静力模型,忽略了流体速度及土体位移加速度的影响。联合使用Longuet-Higgins随机波模型(采用Jonswap谱)以及动力u-p形式的海床响应计算模型,使用COMSOL Multiphysics多场耦合软件的PDE模块输入方程进行有限元计算,得到随机波作用下整体海床动态响应结果。将随机波结果与一阶Stokes波和椭圆余弦波结果进行对比,并对渗透系数和饱和度进行参数分析,研究表明渗透系数和饱和度对于随机波作用下海床动态响应影响显著。