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波流共同作用下多孔介质海床动力响应的解析解-工程地质学报
JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 1004-9665/2012/20(5)067408
波流共同作用下多孔介质海床动力响应的解析解
① ①②
刘 博 郑东生
( 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室海洋岩土工程研究中心 上海 200240)
①
( 邓迪大学土木工程系 英国)
②
摘 要 本文提出一个评价波流共同作用下多孔介质海床的孔隙水压力和有效应力动力响应的u-p近似模型。与过去相关
研究主要不同处是在于本文着重考虑了潮流在该问题解析解中的作用。本文提出的解析解首先分别与实测数据和COMSOL
数值解对比验证。接着以此解析解为基础进行了一系列关于流的作用的参数分析。本文首先研究了潮流对于不同海床深度
的影响以及不同波流荷载下海床的动力响应问题,数值结果显示了潮流和非线性波对孔隙水压力和有效应力的重要作用。
本文最后研究了不同潮流方向对海床动力响应的影响,结果显示由不同的潮流方向引起的孔隙水压力的相对变化可以达到
静水压力的15%。
关键词 孔隙水压力 波流共同作用 u-p模型
中图分类号:P731 文献标识码:A
ANALYTICALSOLUTIONFORDYNAMICRESPONSEOFPOROUSSEA
BEDCOMBINEDWAVEANDCURRENTLODAINGS
① ①②
LIUBo JENGDongsheng
( CenterforMarineGeotechnicalEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai 200240)
①
(②DivisionofCivilEngineering,UniversityofDundee,DD14HN,UK)
Abstract Thispaperproposesau-papproximationfortheevaluationofporepressureandeffectivestressesin
porousseabedcombinedwaveandcurrentloadings.Theanalyticalsolutionofporepressureandeffectivestressesis
obtained.Theeffectsofcurrentsareconsideredinthisnewanalyticalsolution.Thenewanalyticalsolutionisverified
byfielddataandcomsolnumericalsolutionrespectively.Then,usingtheanalyticalsolution,aparametricstudyfor
theeffectsofcurrentsiscarriedout.Thepaperfurtherexplorestheeffectsofcurrentsforvariousseabedthicknesses
andtheseabedresponseunderdifferentwave/currentcases.Numericalresultsdemonstratethesignificanteffectsof
currentsandnonlinearwavesonporepressureandeffectivestresses.Finally,thepaperstudiestheeffectsofcurrent
directiononseabedresponse.Theresultsshowthattherelativedifferenceofthemaximumporepressurebetween
differentdirectioncurrentscanreach15% ofthestaticwaterpressure.Therefore,theeffectsofcurrentscannotal
waysbeignored.
Keywords Porepressure,Nonlinearwave/currentinteraction,Upmodel
收稿日期:2012-04-05;收到修改稿日期:2012-07-20.
第一作者简介:刘博,主要从事海洋岩土研究.Email:bobliu_123@sjtu.edu.cn
20(5) 刘 博等:波流共同作用下多孔介质海床动力响应的解析解 6
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