黄河三角洲沉积物对波浪响应试验研究和数值模拟

发布时间：2020-04-03 00:12

【摘要】： 本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；第五部分数值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。 黄河三角洲潮滩浅表层沉积物由于对海洋动力尤其是波浪作用的敏感，会发生破坏，形成塌陷、凹坑、粉砂流冲沟等一系列灾害地质现象。这一破坏过程与沉积物强度在波浪荷载作用下的变化是密切相关的。在过去的研究中，人们主要对黄河三角洲的形貌特征、海洋动力条件、土体工程特性进行了静态的研究工作，而对于波浪导致的土体强度的非均匀化及空间分布上的规律缺少研究。 研究区位于1964-1976年黄河由刁口入海时形成的三角洲潮坪上。所选定的研究区，在1995年以前工程地质条件基本上是均匀一致的；一条为石油开采而于1995年在中潮坪修筑的道路导致道路两侧的水动力条件发生了明显的变化。相同的初始条件，不同的水动力条件，足够长的波浪作用时间，水深极浅的中潮坪，这一切使得研究工作具有典型性和可行性。利用轻型静力触探对滩面表层土体强度进行密集型的测试，同时结合浅层钻探，室内试验等手段，获得了大量数据，进行了资料整理、分析。发现在波浪作用下，黄河口沉积物强度出现了非均匀化，即在平面上，沉积物强度呈现随机性或间隔性变化；在剖面上，海底面之下一定深度范围有硬层发育。 本文选用了基于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。
【图文】：

3.3.1道路南北两侧表层沉积物强度时空变化分析对水动力作用较强的典型区I和水动力作用较弱的典型区n，根据1999年和2002年测得的O一1scm深度土体贯入阻力值，绘制三维等值线(图3一1)，并进行(a)19，，年典型区I卜砚san贾产月力口(川1999年典型区n卜巧QD贯入限力值(口加。2年典型区I卜巧而贯入阮力口(d)ZOoJ年成型区11Q~15二贾产月力值图3一1典型区静探贯入值时空变化对比图

黄河三角洲沉积物对波浪响应试验研究和数值模拟从图3一2、表3一2可以看出，在水动力作用强区，0一60cm深度的沉积物，按土体强度可分为3层，分别为。一15em、15一50cm、50一60em，其中15一50em层为一强度硬层;在水动力作用弱区，O一60cm深度的沉积物，，没有强度硬层存在，在O一巧cm深度范围土体平均强度迅速增大，其下土体强度随深度缓慢增加，增长速率基本保持稳定。比较表3一2中典型区I、典型区n的标准差和变异系数可以发现:相同深度典型区I的标准差和变异系数值远大于典型区11的数值
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：P736.212

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本文编号：2612639