海床对水表面波动态响应的研究

<span style="font-family: 'Trebuchet MS', 'Lucida Sans Unicode', Arial, sans-serif; line-height: 22px">在设计各种各样的海工结构物时，必须考虑海洋波浪引起的海床变形乃至失稳问题。本文旨在通过波浪作用下海洋土动态响应的研究，对海洋土在各种加载条件下所呈现的动力学特点做全面细致的了解，揭示一些现象的力学机制，为工程设计提供可参考的科学依据。系统地研究了线性波和有限深底床相互作用下底床土层的动态响应。应用弱非弹性多孔介质模型，针对波浪衰减、底床中应力场分布以及土骨架位移等问题，进行了详细地分析。预测了在不同的波参数和土参数下，土床可能发生破坏的最大深度，分别分析了粗，细砂土床中渗滤作用和土颗粒之间的库仑摩擦对底床稳定性所带来的影响。通过对不同土质底床在波浪作用下所表现的动态特征，讨论了粉土床发生共振液化的力学机制，提出了共振液化发生的必要条件。考虑了非线性波和弱非弹性多孔介质的耦合，推导了在弱非弹性多孔介质上传播的浅水波方式，得到了依赖于土参数的椭圆余弦波波面方程，以及土床应力场和土骨架位移的关系式。根据浅水波相速度和衰减率的计算结果，分析了浅水波在不同土质底床上的传播特性，具体讨论了在椭圆余弦波作用下土床中孔隙水压力随波高和周期的变化关系，通过和线性波结果的比较分析，给出了该理论的适用范围，并得到他人实验结果的验证。分析了短峰和底床相互作用所引起的防波提失稳问题。给出了非完全反射防波堤前土床中的应力场分布，对短峰波所引起的底床液化势及剪切破坏进行了详细地讨论。针对不同土质底床，计算了底床最大破坏深度以及破坏区域随加载波周期、水深及入射角的变化关系。参照实际工程，讨论了考虑防波堤自重情况下防波堤的失稳，给出了敏感区域。</span>