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海洋结构物波致运动引起海床响应的试验研究 被引量：1
1
作者 任兴月 熊芳杰 +1 位作者 谢卓衡 李兵 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期87-94,共8页
波浪作用引起的海洋结构物振动会以循环载荷的方式作用于海床,此类作用方式可导致海床内超静孔隙水压力上升有效应力下降,直至海床液化。为研究海洋结构物波致振动对多孔介质海床内超静孔隙水压力的演化规律,该文通过2台步进电机控制结... 波浪作用引起的海洋结构物振动会以循环载荷的方式作用于海床,此类作用方式可导致海床内超静孔隙水压力上升有效应力下降,直至海床液化。为研究海洋结构物波致振动对多孔介质海床内超静孔隙水压力的演化规律,该文通过2台步进电机控制结构物模型运动的方法在水槽中进行试验研究,分别讨论了砂床特性、结构物自重、结构物振动的振幅和周期对海床内超静孔隙水压力的影响,给出了海床在结构物多变的加载振幅和周期作用下的液化特性。结果表明,颗粒直径越小的砂质海床,超静孔隙水压力的累积现象越明显;自重对超静孔隙水压力累积和瞬态变化影响显著;随波致振动的振幅增加或周期减小,超静孔隙水压力的累积及液化深度显著增加;海洋结构物底部海床靠近中部区域的超静孔隙水压力累积的幅值大于端部区域。 展开更多
关键词 海上风电 海洋结构物 液化 孔压力 波致振动 海床响应
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基于随机有限元法的波致海床响应概率分析 被引量：2
2
作者 朱彬 裴华富 +2 位作者 杨庆 卢萌盟 王涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1545-1556,共12页
波浪荷载作用下的海床响应是岩土工程领域的研究热点,波致海床液化是导致海床及结构物失稳的主要原因。针对海床响应分析中涉及的诸多不确定性因素,如沉积物参数的空间变异性以及荷载的随机性,建立了基于随机有限元方法的概率分析框架,... 波浪荷载作用下的海床响应是岩土工程领域的研究热点,波致海床液化是导致海床及结构物失稳的主要原因。针对海床响应分析中涉及的诸多不确定性因素,如沉积物参数的空间变异性以及荷载的随机性,建立了基于随机有限元方法的概率分析框架,将在MATLAB中实现的空间异质土体的模拟与在COMSOL中实现的孔隙弹性有限元分析通过LiveLink程序进行耦合。提出了一种分解的Karhunen-Loève(简称K-L)展开方法,该方法占用较少的计算时间和内存空间,使得高分辨率、大尺寸的三维随机场的模拟更加高效。应用上述概率框架分别对规则波浪荷载作用下的二维倾斜海床以及随机波浪荷载下的三维海床响应进行了研究,揭示了海床土体渗透系数K与剪切模量G的空间变异性以及波浪荷载随机性对孔隙水压力分布和海床液化深度的影响规律,表明了传统确定性分析方法将导致不安全的工程设计。 展开更多
关键词 波浪荷载 海床响应 随机场 空间变异性 随机有限元法
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椭圆余弦波作用下海床响应特征的有限体积法数值分析 被引量：1
3
作者 刘小丽 刘洪睿 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期101-106,共6页
椭圆余弦波是一种常见的浅水非线性波,对近岸区海床的稳定性有重要影响。本文根据有限体积法原理,基于开源流体力学计算平台OpenFOAM,利用C++语言编制了波致无粘性土海床响应的数值计算程序,联合波浪数值模拟软件,对椭圆余弦波作用下海... 椭圆余弦波是一种常见的浅水非线性波,对近岸区海床的稳定性有重要影响。本文根据有限体积法原理,基于开源流体力学计算平台OpenFOAM,利用C++语言编制了波致无粘性土海床响应的数值计算程序,联合波浪数值模拟软件,对椭圆余弦波作用下海床的瞬态响应、累积响应及其渐进液化特征进行了分析。与线性波作用下海床响应计算结果的对比分析表明,椭圆余弦波会明显增大海床瞬态孔隙水压力和应力幅值,进而显著促进海床内孔隙水压力的累积和液化深度的发展。在近岸浅水区海床的响应分析尤其是海床累积响应的分析中,波浪的非线性效应不容忽视。 展开更多
关键词 椭圆余弦波 海床响应 累积孔压 渐进液化 有限体积法
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随机波作用下粉砂质海床累积孔压响应特征与机制研究
4
作者 刘小丽 殷宇俊 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第8期128-136,共9页
波浪作用下海床孔隙水压力的累积是导致其不稳定性的重要原因之一。目前,随机波作用下海床累积响应的研究较为有限,且存在不同文献研究结论不一致甚至相反的现象。基于随机波浪理论和二维海床响应数值模型,对随机波作用下粉砂质海床的... 波浪作用下海床孔隙水压力的累积是导致其不稳定性的重要原因之一。目前,随机波作用下海床累积响应的研究较为有限,且存在不同文献研究结论不一致甚至相反的现象。基于随机波浪理论和二维海床响应数值模型,对随机波作用下粉砂质海床的累积响应过程进行了数值模拟研究,并与以随机波有效波高和周期为波浪参数的二阶Stokes波作用下的海床累积响应特征进行了对比分析。结果表明,随机波引起的海床累积孔隙水压力和液化区分布均呈现出显著的二维特征,同一时间不同水平位置的海床液化深度相差可达1倍;相比于二阶Stokes波,随机波作用下海床浅表层土体的累积孔压发展速率较小,由此导致随机波作用下海床浅表层土体的初始液化发生时间相对二阶Stokes波可滞后约90%;而海床深部土体的累积孔压发展速率则随着波浪作用时间的增加可能会超过二阶Stokes波的结果,其主要作用机制在于随机波作用下累积孔压的二维分布特征导致一定范围内海床剪应力整体呈振荡上升趋势,且这种趋势随海床深度的增加而有所增强。随机波与二阶Stokes波作用下海床累积孔压发展的差异使得二者液化深度的相对大小与波浪作用时间密切相关。本文的研究结果为风暴浪作用下海床稳定性预测提供了参考。 展开更多
关键词 随机波 海床响应 累积孔隙水压力 渐进液化 数值模拟
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考虑波致海床动态响应的单桩水平阻抗计算方法
5
作者 杨明辉 蔡明辉 +1 位作者 陈波 杨汉 《岩土力学》 北大核心 2025年第5期1563-1572,共10页
海洋环境下高强度波浪荷载易引发桩周海床土体内应力变化,进而影响埋置段单桩承载性能,因此波浪引起的海床动态响应在海洋环境中对单桩水平阻抗性能存在显著影响。为此,首先将海洋波浪视为一定频率的简谐波,基于土体多孔弹性假设的完全... 海洋环境下高强度波浪荷载易引发桩周海床土体内应力变化,进而影响埋置段单桩承载性能,因此波浪引起的海床动态响应在海洋环境中对单桩水平阻抗性能存在显著影响。为此,首先将海洋波浪视为一定频率的简谐波,基于土体多孔弹性假设的完全动态(fully dynamic,简称FD)模型分析了海床土体在线性波浪荷载作用下产生的动态响应,导得海床土体动态响应后作用于桩段的水平外荷载形式;在此基础上,采用Winkler地基和Euler梁模型模拟桩-海床土体系,并利用传递矩阵法解决土体分层问题,提出了一种单桩水平阻抗计算解析解,该公式可充分考虑波致海床动态响应对单桩水平阻抗值的影响。与前人试验结果对比,验证了该方法的合理性;最后对海床动态响应情况下影响单桩水平阻抗值的各主要因素进行了对比分析。计算结果表明,海洋环境下的单桩水平动力阻抗受波浪强度、桩径以及海床土体参数有关。而海床动态响应对单桩水平阻抗的影响则主要表现为在某一频段内刚度Kh的波动与阻尼Ch的提升,而在该频段外单桩阻抗与未考虑海床动态响应的结果近似。此外,该影响频段的范围随着桩径、桩土刚度比与渗透系数的增大而逐步增大。 展开更多
关键词 单桩基础 水平阻抗 波浪荷载 海床动态响应 WINKLER地基
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基于频谱分析的二阶非线性随机波作用下海床液化概率计算
6
作者 蔡明辉 杨明辉 杨汉 《海洋工程》 北大核心 2025年第2期102-113,共12页
恶劣海况条件下由波浪荷载引起的海床液化是造成海洋结构物失稳的主要因素之一。为研究恶劣海况条件下海床最大液化深度的响应问题,首先将海洋波浪视为二阶非线性随机波,并以波浪频谱作为描述随机波浪的主要参数,推导了海床内部超孔隙... 恶劣海况条件下由波浪荷载引起的海床液化是造成海洋结构物失稳的主要因素之一。为研究恶劣海况条件下海床最大液化深度的响应问题,首先将海洋波浪视为二阶非线性随机波,并以波浪频谱作为描述随机波浪的主要参数,推导了海床内部超孔隙水压力响应频谱与随机波频谱关系式。在此基础上,考虑了随机波浪荷载作用下海床动态响应计算结果的不确定性,依据基于瑞利变换的概率分析方法,结合二阶非线性随机波作用下超孔隙水压力动态响应解析解,提出了以频谱为基础计算参数的非线性随机波作用下海床土体液化概率的求解方法,该方法可直接计算不同深度处海床液化概率值,概率计算过程简便高效,并与他人的试验数据对比,验证了该方法的实用性。最后,利用Jonswap谱作为输入频谱进行分析,分析结果显示:有效波高Hs与显著波周期Ts的增大会增大不同深度处的海床液化概率,且最大液化深度也随之增加;而在相同的波浪等级下,最大液化深度随水深d的减小而增大;非均匀海床上覆土层的性质主导了海床的液化概率分布情况。 展开更多
关键词 二阶非线性随机波 波浪荷载 海床动态响应 频谱 液化概率
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潮流能水轮机单桩基础的海床动力响应
7
作者 张继生 赵康 陈浩 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第10期88-95,102,共9页
随着潮流能资源的开发利用日益增加,波浪和潮流联合作用下海床动力响应对潮流能水轮机基础的稳定性变得愈发重要。为更深入认识潮流能水轮机周围海床动力特性,建立了波浪-潮流-海床-水轮机间的相互作用数值模型。模型中考虑水轮机叶片... 随着潮流能资源的开发利用日益增加,波浪和潮流联合作用下海床动力响应对潮流能水轮机基础的稳定性变得愈发重要。为更深入认识潮流能水轮机周围海床动力特性,建立了波浪-潮流-海床-水轮机间的相互作用数值模型。模型中考虑水轮机叶片的旋转作用,通过海床表面的数据交换实现波流子模型和海床子模型的单向耦合,采用雷诺平均的纳维-斯托克斯(RANS)方程来控制水动力非线性运动,同时采用Biot理论方程描述多孔介质中固体和孔隙流体的相互作用。基于该模型研究了波流作用下潮流能水轮机单桩基础周围土体响应特性,分析了波流作用下土体液化风险。模拟结果表明,水轮机叶片的旋转使桩前波压力增大了75%,桩后波高增大了25%,波浪引起的孔隙水压力增大了24%,yz剪切应力增大了230%,桩后土体液化深度增大了50%。 展开更多
关键词 单桩基础 波流作用 潮流能水轮机 OPENFOAM 海床动力响应
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波浪加速度不对称性对海床液化的影响 被引量：2
8
作者 陈俊东 张弛 +1 位作者 隋倜倜 郑金海 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2016年第4期20-24,共5页
为研究加速度不对称波浪作用下的海床响应特征,基于Biot多孔弹性介质理论建立了波浪作用下海床响应数学模型,采用水槽实验数据对模型进行了验证。通过引入加速度不对称波浪压力边界条件的计算方法,模拟分析了波浪加速度不对称性对海床... 为研究加速度不对称波浪作用下的海床响应特征,基于Biot多孔弹性介质理论建立了波浪作用下海床响应数学模型,采用水槽实验数据对模型进行了验证。通过引入加速度不对称波浪压力边界条件的计算方法,模拟分析了波浪加速度不对称性对海床内部孔隙水压力、有效应力以及土体液化的影响。结果表明,波浪加速度不对称性会引起海床表层正向孔压幅值的显著衰减,使孔压的空间分布变得偏斜,减小了液化深度和宽度,使海床液化区域变得窄而浅。 展开更多
关键词 波浪 加速度不对称 海床响应 孔隙水压力 液化
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椭圆余弦波作用下考虑桩身振动的桩-土相互作用 被引量：2
9
作者 张忆州 廖晨聪 陈锦剑 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期85-92,共8页
针对海洋中浅水区域的单桩基础,建立了包含波浪、海床和单桩的三维数值模型,考虑浅水环境中椭圆余弦波与海洋风浪引起的桩身振动的共同作用,研究了桩-土耦合系统的动态响应问题.其中,波浪模型的椭圆余弦波采用Navier-Stokes方程控制,海... 针对海洋中浅水区域的单桩基础,建立了包含波浪、海床和单桩的三维数值模型,考虑浅水环境中椭圆余弦波与海洋风浪引起的桩身振动的共同作用,研究了桩-土耦合系统的动态响应问题.其中,波浪模型的椭圆余弦波采用Navier-Stokes方程控制,海床模型视为各向同性的多孔介质,并采用Biot方程模拟土体与孔隙水的动态响应,单桩视为可变形弹性体,并引入周期性的水平位移来模拟桩身振动.同时,在验证模型准确性的基础上,分析了椭圆余弦波作用下桩身位移、桩周的海床孔隙水压及海床液化等变化情况,并对波浪及海床的主要特性参数进行了分析.结果表明:桩身振动会导致桩顶区域的海床孔隙水压出现局部变化,并使孔隙水压沿海床深度方向的减小趋势变缓;波浪与海床的特性参数对孔隙水压的分布影响显著. 展开更多
关键词 单桩基础 桩身振动 椭圆余弦波 桩-土相互作用 动态海床响应
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波浪载荷导致黄河口潮坪沉积物垂向运移现场观测研究 被引量：9
10
作者 单红仙 刘涛 +2 位作者 陈友媛 贾永刚 刘红军 《工程地质学报》 CSCD 2008年第2期216-221,共6页
2005年8月7～8日，现代黄河三角洲刁口地区经历了一次由台风“麦莎”引起的风暴潮过程。通过对比分析风暴潮前后受保护潮坪滩面沉积物的粒度特征变化情况，发现了风暴潮期间在强烈的波浪载荷导致的渗流作用下，粉质土海床出现了极细粉... 2005年8月7～8日，现代黄河三角洲刁口地区经历了一次由台风“麦莎”引起的风暴潮过程。通过对比分析风暴潮前后受保护潮坪滩面沉积物的粒度特征变化情况，发现了风暴潮期间在强烈的波浪载荷导致的渗流作用下，粉质土海床出现了极细粉粒由下向上运移并输出滩面的现象。结合现场试验期间采集到的孔隙水压力监测数据，本文基于海床动力响应的观点分析了其成因机制。 展开更多
关键词 黄河三角洲 波浪载荷 沉积物垂向运移 海床动力响应
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