波浪作用下可渗沙质海床模型相似率研究

发布时间：2021-03-27 00:52

　　海床渗流是海洋工程设计中重点考虑的因素之一,其影响着建筑物的稳定性,严重时还会引起海床液化。现有波浪与海床相互作用的有关研究尚未解决实验室内海床的模拟方法问题。基于此,进行波浪作用下可渗沙质海床模型相似率研究,通过系列波浪水槽物理模型试验,基于原型孔隙水压力与模型值相似的条件,提出实验室内模拟海床的相似准则。结果表明:沙质海床相似比尺与模型几何比尺的关系为λ海床=λ1?3。 

【文章来源】：水运工程. 2020,(11)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

模型及传感器布置(单位:m)

ㄍ骋唬?须根据具体问题进行近似取舍。同时，由于离心机模型箱尺度的局限，离心设备无法很好地解决波浪的消能问题，不能实现波浪推进过程的物理时程模拟［12］，其模型施工难度、试验成本等也远高于常规波浪模型试验。因此，在采用重力相似准则的波浪模型试验系统的基础上，提出一种波浪作用下实验室内模拟海床的相似准则和模拟方法，对于相关波浪模型试验研究的开展具有重要意义。1模型设计1．1试验设备及量测仪器波浪与海床相互作用的物理模型试验在南京水利科学研究院河流海岸研究所波浪水槽中进行，见图1。该水槽长40m、宽0.8m、深1.0m。水槽的一端配有推板式不规则波造波机，可产生规则波和不同谱型的不规则波，水槽两端均配有消浪缓坡用于吸收波浪。图1试验波浪水槽(单位:m)·53·

4处传感器距海床面最深，孔隙水压力受海床多孔介质的阻力作用影响充分，导致不同组次该处孔隙水压力值较接近，数据点较密集。但总体而言，试验结果孔隙水压力原型值(dp=0.31mm)与模型换算值(dm=0.22mm)吻合程度一般，除高度h1处外，高度h2～h4处模型换算值均比原型值偏大，高度h1处孔隙水压力模型换算值总体偏大约2.1%，高度h2处孔隙水压力模型换算值总体偏大约27.9%，高度h3处孔隙水压力模型换算值总体偏大约33.6%，高度h4处孔隙水压力模型换算值总体偏大约41.0%。图3按模型几何比尺与海床比尺关系为λ海床=λ1?4的分层试验结果因此，按模型几何比尺与海床比尺关系λ海床=λ1?4设计的波浪与海床相互作用试验存在不合理之处。这主要由于根据理论推导，λ海床=λ1?4仅适用于完全层流的情况，如地下水通过致密多孔介质的渗流运动，与达西定律适用的情况基本一致。但波浪作用下海床内部的孔隙流动虽然由层流运动占主导，但仍介于完全层流和完全紊流之间的过渡区，是一种“强层流、弱紊流”状态，其海床比尺λ海床范围为λ1?4～λ。为此，基于原型孔隙水压力与模型值相似的条件，提出一种实验室内模拟沙质海床的相似准则和模拟方法，仍认为波浪作用下海床内部的孔隙流动由层流运动占主导，但同时具备一定紊流的特征，假设原型与模型的海床粒径比K与几何比尺λ的关系为K=dpdm=λ海床=λ1?3。根据实验室条件，选取模型几何比尺λ=2.80，则海床比尺·73·

【参考文献】：
期刊论文
[1]波浪对海床作用的试验研究[J]. 王立忠,潘冬子,潘存鸿,胡金春.  土木工程学报. 2007(09)



本文编号：3102561