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波浪作用下海床动力反应有限元数值模拟与液化分析 被引量:25
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作者 王栋 栾茂田 郭莹 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期216-222,共7页
基于二维广义动力 Biot固结理论 ,提出了线性波浪作用下饱和弹性多孔介质海床动力反应的有限元数值解法 .静力平衡条件和 Biot固结方程组成的边值问题控制方程组可视为其特例 .提出的数值模拟方法能够模拟多层非均质海床等复杂土质和地... 基于二维广义动力 Biot固结理论 ,提出了线性波浪作用下饱和弹性多孔介质海床动力反应的有限元数值解法 .静力平衡条件和 Biot固结方程组成的边值问题控制方程组可视为其特例 .提出的数值模拟方法能够模拟多层非均质海床等复杂土质和地层条件 ,这是一般解析法难以处理的 .讨论了波浪诱发海床液化的机理与液化判断准则 ,对比计算表明驻波造成的最大液化深度往往是推进波导致液化深度的数倍 . 展开更多
关键词 固结理论 液化 海床 动力反应 波浪作用 液化深度 有限元 数值模拟 海上建筑物
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波浪作用下海床孔隙水压力发展过程与液化的数值分析 被引量:24
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作者 栾茂田 张晨明 +1 位作者 王栋 郭莹 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期94-100,共7页
为了探讨波浪作用下海床的液化特性与孔隙水压力发展过程,本文在海床动力响应弹性分析的基础上,将不排水条件下孔压增长模式与动力固结方程相结合,对波浪作用下海床中瞬态与残余孔隙水压力的发展过程与变化规律进行了有限元模拟与分析;... 为了探讨波浪作用下海床的液化特性与孔隙水压力发展过程,本文在海床动力响应弹性分析的基础上,将不排水条件下孔压增长模式与动力固结方程相结合,对波浪作用下海床中瞬态与残余孔隙水压力的发展过程与变化规律进行了有限元模拟与分析;对善功企与山崎浩之所提出的海床液化评判准则进行了修正,根据所估算的总孔隙水压力,对波浪作用下海床的液化势进行了评价。 展开更多
关键词 海床 液化 波浪荷载 孔隙水压力 残余孔隙水压力 固结 有限元
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波浪作用下海床的稳定性与液化分析 被引量:20
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作者 吴梦喜 楼志刚 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期97-102,共6页
波浪作用下海床的稳定性与液化分析是海底管线、防波堤和海洋平台设计中必须仔细考虑的问题。本文推荐了一个循环荷载作用下土体的弹塑性实用本构模型,并给出了一种粉土的模型参数。该模型直接根据初始应力状态和循环应力的大小与作用... 波浪作用下海床的稳定性与液化分析是海底管线、防波堤和海洋平台设计中必须仔细考虑的问题。本文推荐了一个循环荷载作用下土体的弹塑性实用本构模型,并给出了一种粉土的模型参数。该模型直接根据初始应力状态和循环应力的大小与作用时间计算土体的塑性应变增量,在有限元计算中不需要引入弹塑性矩阵。采用Biot理论和有限单元法,计算了粉土海床在波浪作用下的孔隙水压力和有效应力的变化过程,并对海床的稳定性和液化进行了分析。计算结果与波浪槽实验反映的规律是相符的。 展开更多
关键词 本构模型 波浪 稳定性 液化 海床 弹塑性 有限单元法 孔隙水压力
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河口区治江围涂对杭州湾水动力及海床影响分析 被引量:21
4
作者 倪勇强 林洁 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2003年第3期73-77,共5页
自二十世纪六十年代起,钱塘江河口进行了大规模治江围涂,人类活动对杭州湾水域的影响越来越为人们关注。基于实测资料的分析和潮汐水流数学模型计算,探讨了钱塘江河口区围涂对杭州湾水域潮汐水流和海床的影响。研究成果可为钱塘江河口... 自二十世纪六十年代起,钱塘江河口进行了大规模治江围涂,人类活动对杭州湾水域的影响越来越为人们关注。基于实测资料的分析和潮汐水流数学模型计算,探讨了钱塘江河口区围涂对杭州湾水域潮汐水流和海床的影响。研究成果可为钱塘江河口和杭州湾的进一步开发治理和环境保护提供科学依据。 展开更多
关键词 杭州湾 治江围涂 潮汐水流 海床
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有限厚度砂床对波浪载荷的响应 被引量:13
5
作者 章根德 顾小芸 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1993年第1期56-68,共13页
本文采用水-土两相介质混合物的连续介质力学理论分析了有限厚度砂床对波浪载荷的响应。土床看作饱和孔隙弹性介质,用Biot理论来描述流动和变形的耦合效应,波浪用线性水波描述。在上述假设下得到了描述土床对波浪载荷响应的基本方程。... 本文采用水-土两相介质混合物的连续介质力学理论分析了有限厚度砂床对波浪载荷的响应。土床看作饱和孔隙弹性介质,用Biot理论来描述流动和变形的耦合效应,波浪用线性水波描述。在上述假设下得到了描述土床对波浪载荷响应的基本方程。用解沂-数值方法给出了土床中位移、应力和孔隙水压力的分布并将理沦计算结果与波浪-砂床模型试验的实验资料进行了比较。文章还对影响土床对波浪响应的参量特性进行了分析和讨论。根据参量研究、理论计算与实验资料比较的结果,可以得出结论:本文所提供的理论模型和计算方法能用来估算海床对波浪载荷的影响。 展开更多
关键词 海床 波浪载荷 砂床 海洋工程
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海底管线防冲刷技术试验研究 被引量:19
6
作者 赵冬岩 余建星 +1 位作者 李广雪 王琮 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期597-601,共5页
海底冲刷现象严重威胁着海底管线的安全运营.该文从海底管线冲刷机理入手,根据海底管线防冲刷技术的基本原理,提出了仿生防护措施——"人工草"固定法,并结合现有工程项目进行了试验研究,结果表明该方法可以有效地解决海底冲... 海底冲刷现象严重威胁着海底管线的安全运营.该文从海底管线冲刷机理入手,根据海底管线防冲刷技术的基本原理,提出了仿生防护措施——"人工草"固定法,并结合现有工程项目进行了试验研究,结果表明该方法可以有效地解决海底冲刷造成的管道悬空问题,为海底管线工程的设计、施工和维护提供了指导性的参考. 展开更多
关键词 海底管线 海床 防冲刷 悬跨
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波浪作用下海床动力反应的数值分析 被引量:8
7
作者 栾茂田 王栋 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2001年第4期40-45,共6页
近海和离岸建筑物的地基通常处于连续不断的小风浪作用之下 ,可将其变形视为弹性。基于二维广义Biot理论 ,提出了线性或非线性波浪作用下饱和弹性海床动力反应的时域有限元数值解法。静力平衡条件和Biot方程组成的边值方程可视为其特例... 近海和离岸建筑物的地基通常处于连续不断的小风浪作用之下 ,可将其变形视为弹性。基于二维广义Biot理论 ,提出了线性或非线性波浪作用下饱和弹性海床动力反应的时域有限元数值解法。静力平衡条件和Biot方程组成的边值方程可视为其特例。在比较算例中 ,数值计算得到的孔压和有效应力幅值沿海床深度的分布与解析解十分吻合。土骨架和孔隙流体的加速度对海床动力反应的影响很小。具体算例表明 ,线性波沿缓坡海床传播时 ,土层中超静孔压和有效应力幅值随之增大 ,有可能发生滑动破坏。所提出的数值解法能够灵活地处理非线性波浪荷载。 展开更多
关键词 非线性波 海床 有限元 固结构论 孔隙介质 波浪作用
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海上风电单桩基础局部冲刷研究进展 被引量:18
8
作者 杨奇 刘红军 +1 位作者 潘光来 孙鹏鹏 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2019年第5期74-81,共8页
风能作为一种绿色环保的可再生能源具有重要的应用前景,海上风力发电的研究受到广泛关注。在波浪和潮流荷载作用下,会导致风电桩基周围土体发生局部冲刷,影响桩基的性能。阐述了海上风电单桩基础局部冲刷的研究进展,综述了桩基局部冲刷... 风能作为一种绿色环保的可再生能源具有重要的应用前景,海上风力发电的研究受到广泛关注。在波浪和潮流荷载作用下,会导致风电桩基周围土体发生局部冲刷,影响桩基的性能。阐述了海上风电单桩基础局部冲刷的研究进展,综述了桩基局部冲刷的机理,总结了不同的平衡冲刷深度计算方法,对不同学者的模型试验、数值计算以及现场观测进行对比分析,探讨其中的不足并提出若干展望和思考。相关研究成果显示结合现场观测数据和冲刷预测模型的海上风机单桩基础防冲刷设计是有效的。 展开更多
关键词 局部冲刷 单桩基础 冲刷深度 耦合作用 海床
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随机波浪作用下海床动力响应及液化的理论分析 被引量:15
9
作者 王忠涛 栾茂田 +1 位作者 Jeng Dong-Sheng 刘占阁 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期2051-2056,2076,共7页
运用随机波浪理论,基于广义Biot动力固结理论,建立了能够考虑波浪荷载随机特性影响的计算海床动力响应及液化深度的解析数值模型,并从时域上进行求解分析。通过与传统线性规则波浪荷载作用下海床动力响应及液化深度的数值结果的对比分析... 运用随机波浪理论,基于广义Biot动力固结理论,建立了能够考虑波浪荷载随机特性影响的计算海床动力响应及液化深度的解析数值模型,并从时域上进行求解分析。通过与传统线性规则波浪荷载作用下海床动力响应及液化深度的数值结果的对比分析,详细讨论了考虑波浪荷载的随机特性对于求解海床动力响应及液化深度的影响程度。结果表明,根据随机波浪理论计算得到的海床中的超孔隙水压力、水平有效应力、竖向有效应力、剪应力表现出较强的不规则性,其幅值沿着海床深度方向的变化趋势与根据线性规则波浪理论计算得到结果的变化趋势基本相同,但在同数量级上更大,同时计算得到的海床最大液化深度明显大于根据线性规则波浪理论计算得到的结果。因此,在海洋地基设计和自由场地安全评估时应该合理地考虑波浪荷载的随机特性。 展开更多
关键词 海床 动力响应 随机波浪 Biot动力固结理论
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波浪作用下的海床响应及其对建筑物稳定性的影响 被引量:4
10
作者 别社安 赵子丹 王光纶 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第11期95-98,共4页
应用动弹性固结有限元法,求解了随机波浪作用下饱和海床土体中的孔隙水压力、有效应力和位移的瞬态响应,并对海洋建筑物的稳定性进行分析。建立的有限元计算模型中采用了动弹性固结理论和线性渗流理论,海床可为具有任意边界条件的分... 应用动弹性固结有限元法,求解了随机波浪作用下饱和海床土体中的孔隙水压力、有效应力和位移的瞬态响应,并对海洋建筑物的稳定性进行分析。建立的有限元计算模型中采用了动弹性固结理论和线性渗流理论,海床可为具有任意边界条件的分层分块弹性多孔介质;利用简单条分法对海床和建筑物进行稳定性分析,在滑动面上考虑波浪附加应力的影响。孔隙水压力响应的理论计算结果与模型实验的量测值吻合的较好。计算表明,近海工程中考虑海床土体受到的波浪附加应力时,海床和建筑物的整体稳定安全系数将降低,降低幅度主要与海床面上的波浪压力、海床的渗透性有关。 展开更多
关键词 随机波浪 海床 孔隙水压力 建筑物 稳定性 波浪
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改进的等效线性化计算模型及在结构海床耦合系统动力分析中的应用 被引量:10
11
作者 刘海笑 王世水 《中国港湾建设》 北大核心 2006年第1期12-15,42,共5页
为探究结构-波浪-海床耦合系统的失稳破坏机理并建立能反映此机理的计算模型,将改进的哈丁模型引入等效线性化方法,使其能反映载荷频率、循环周次以及土体平均有效主应力等多因素的影响。该模型运用于结构-波浪-海床耦合系统的非线性动... 为探究结构-波浪-海床耦合系统的失稳破坏机理并建立能反映此机理的计算模型,将改进的哈丁模型引入等效线性化方法,使其能反映载荷频率、循环周次以及土体平均有效主应力等多因素的影响。该模型运用于结构-波浪-海床耦合系统的非线性动力响应分析,一方面与标准哈丁模型的计算结果以及在波浪水槽进行的模型实验进行了比较,另方面着重对土体模量退化以及接触面附近土体的强度软化进行了考察,获得了一些明确的认识。 展开更多
关键词 等效线性化 计算模型 结构 海床 耦合系统 相互作用 动力分析
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风浪流共同作用下海上风电基础与海床的动力响应分析 被引量:13
12
作者 张小玲 刘建秀 +1 位作者 杜修力 许成顺 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期658-668,共11页
我国近海风资源丰富,但由于海洋环境条件的复杂性,开发利用近海风资源的规模和效益受到很大的制约;而风、波浪和海流等作为近海主要环境荷载对近海风机的正常运行起到决定性作用。采用谐波叠加法模拟得到近海风电场的风荷载时程,利... 我国近海风资源丰富,但由于海洋环境条件的复杂性,开发利用近海风资源的规模和效益受到很大的制约;而风、波浪和海流等作为近海主要环境荷载对近海风机的正常运行起到决定性作用。采用谐波叠加法模拟得到近海风电场的风荷载时程,利用Morison方程和非线性波浪理论推导了波浪荷栽和波流荷栽的计算公式,最后根据Turkstra准则将风浪流荷载进行叠加组合,建立风浪流荷载共同作用下海上风电基础与海床动力相互作用的三维有限元计算模型。基于此模型,针对不同荷载组合条件下风机塔筒的水平位移、竖向应力以及基础的水平位移、桩身弯矩、桩身剪力等进行了动力分析,同时对风浪流荷载共同作用下桩基础周围海床的超孔隙水压力响应进行了计算分析,讨论了不同的荷载参数对海床超孔隙水压力的影响。结果表明:风荷栽对风机塔筒顶端水平位移、塔底应力影响较大,波流荷载对风机基础顶端水平位移、桩身弯矩、桩身剪力影响较大,而波浪荷栽则对海床孔隙水压力影响较大。可取最大风荷载和最大波流荷载叠加波浪荷载时程的组合为最不利组合方式。 展开更多
关键词 海上风电基础 海床 共同作用 风浪流 荷载组合
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结构—波浪—海床耦合系统中大圆筒结构的波压力响应 被引量:6
13
作者 刘海笑 王仲捷 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期67-73,79,共8页
以沉入式大圆筒结构为对象,通过设计随机波浪水槽实验,测取了在单筒和连续筒两种结构型式、两种沉入深度和两种波谱输入下结构表面的动波压力分布。波面高度以及波压力历程均在频域进行分析。通过计算结构表面沿高程和沿环向的波压力谱... 以沉入式大圆筒结构为对象,通过设计随机波浪水槽实验,测取了在单筒和连续筒两种结构型式、两种沉入深度和两种波谱输入下结构表面的动波压力分布。波面高度以及波压力历程均在频域进行分析。通过计算结构表面沿高程和沿环向的波压力谱及波压力传递函数,将单筒实测结果与基于线性绕射理论的解析解进行了比较,同时也详细对比了两种结构型式下的实测结果。文中汇报了在研究中获得的新发现及进行的相应分析,特别是在结构—波浪—海床动力相互作用下对波压力响应机理以及针对连续筒的研究,可为工程应用提供有价值的参考。 展开更多
关键词 沉入式 大圆简结构 波浪 海床 相互作用 随机波 动波压力 领域
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生物活动对海床沉积物工程地质特征改造研究 被引量:6
14
作者 贾永刚 周其健 马德翠 《工程地质学报》 CSCD 2005年第1期49-56,共8页
底栖穴居动物是河口潮滩生态系统的重要组成部分,它对沉积物的二次改造作用非常重要。本文以黄河三角洲钓 口区潮滩为研究对象,研究了不同生物密度对沉积物工程地质特征的改造,包括滩面形态、沉积物强度、以及沉积物颗粒大小 的改变。... 底栖穴居动物是河口潮滩生态系统的重要组成部分,它对沉积物的二次改造作用非常重要。本文以黄河三角洲钓 口区潮滩为研究对象,研究了不同生物密度对沉积物工程地质特征的改造,包括滩面形态、沉积物强度、以及沉积物颗粒大小 的改变。在此基础上探讨了生物活动与滩面凹坑,沉积物强度非均匀性以及研究区浮泥之间的关系。 展开更多
关键词 沉积物 工程地质特征 海床 改造作用 潮滩 生物活动 浮泥 生态系统 河口 非均匀性
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海底管线冲刷问题研究综述 被引量:9
15
作者 韩艳 拾兵 《中国海洋平台》 2007年第4期7-11,共5页
综述国内外学者通过物理实验、理论分析与数值模拟等方法探索海底管线冲刷问题的成果,为该领域的进一步研究提供参考。
关键词 海底管线 波浪 海床 冲刷
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二维不规则海底地形对海底地震动的影响 被引量:10
16
作者 李金成 朱达力 朱镜清 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2001年第4期142-147,共6页
讨论了海底地形对海底地震动的影响,并用有限元方法对二维问题进行了具体的研究.文中用参数分析的方法,就诲底凸起地形和凹陷地形以及不同的海水深度,进行了海水与海床土体系在基底地震动输入下的流固耦合反应计算,取得了对所讨论... 讨论了海底地形对海底地震动的影响,并用有限元方法对二维问题进行了具体的研究.文中用参数分析的方法,就诲底凸起地形和凹陷地形以及不同的海水深度,进行了海水与海床土体系在基底地震动输入下的流固耦合反应计算,取得了对所讨论问题的基本认识:(1)海床土高处的地震反应比低处的大,高处与低处间凹角处的反应则为最小;(2)随着海水深度的增大,对凸起地形来说,海床上的地震反应趋小,而对凹陷地形来说,这一点不明显. 展开更多
关键词 海底地形 海底地震动 流固耦合 有限元方法 海水 海床
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浅水区波浪非线性效应对砂质海床动力响应的影响 被引量:7
17
作者 王忠涛 栾茂田 +1 位作者 刘占阁 王栋 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2005年第1期41-46,共6页
以广义Biot动力固结理论为基础,运用一阶椭圆余弦波和二阶Stokes波等非线性波浪理论考虑浅水区波浪荷载的非线性效应,在时域上采用有限元方法对非线性波浪力作用下饱和砂质海床的动力响应进行了数值求解,并与线性波浪作用下海床动力响... 以广义Biot动力固结理论为基础,运用一阶椭圆余弦波和二阶Stokes波等非线性波浪理论考虑浅水区波浪荷载的非线性效应,在时域上采用有限元方法对非线性波浪力作用下饱和砂质海床的动力响应进行了数值求解,并与线性波浪作用下海床动力响应特性进行了对比分析。结果表明,随着波长与水深之比L/d及无量纲参数T(g/d)1/2的增大,非线性波浪对海床动力响应的影响增大。与线性波浪理论相比,孔隙水压力与有效应力幅值的增大效应非常显著。因此在近海海洋建筑物设计与工程场地评价中,波浪力的非线性特性必须引起注意。 展开更多
关键词 非线性波 海床 有限元 固结理论 孔隙水压力 有效应力
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考虑渗流力的海床临界冲刷机理及计算方法 被引量:10
18
作者 王虎 刘红军 王秀海 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期115-121,共7页
从波浪引起的海床内部渗流与床面泥沙运动耦合的角度出发,研究波浪作用下海床临界冲刷机理及计算方法。研究表明,波浪作用下床面泥沙起动及冲刷是一个不断向下发展的过程,最终达到一个临界冲刷深度。波浪引起的渗流力能够显著降低泥沙... 从波浪引起的海床内部渗流与床面泥沙运动耦合的角度出发,研究波浪作用下海床临界冲刷机理及计算方法。研究表明,波浪作用下床面泥沙起动及冲刷是一个不断向下发展的过程,最终达到一个临界冲刷深度。波浪引起的渗流力能够显著降低泥沙的临界起动切应力,促进泥沙起动,是影响海床冲刷的一个重要因素。将渗流力引入到传统泥沙起动公式中,推导并给出了波浪作用下海床临界冲刷深度的计算方法。结合室内和现场两个算例,很好地解释了波浪水槽试验中海床"流化"现象和黄河水下三角洲粉砂流冲沟等灾害地貌特征及成因,初步验证了该方法用于评价和计算海床冲刷的有效性。 展开更多
关键词 波浪 海床 冲刷 渗流力 泥沙临界起动
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黄河口粉质土海床液化过程的现场试验研究 被引量:10
19
作者 常方强 贾永刚 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期121-126,共6页
在黄河口海床若干深度处埋设孔压探头,海床表面利用活塞施加水压循环荷载以模拟波浪荷载,观测土体内孔隙水压力变化过程,研究黄河口原状和重塑粉质土在波浪循环荷载作用下的液化特征。通过研究发现,原状土和重塑土的孔压激发曲线模式不... 在黄河口海床若干深度处埋设孔压探头,海床表面利用活塞施加水压循环荷载以模拟波浪荷载,观测土体内孔隙水压力变化过程,研究黄河口原状和重塑粉质土在波浪循环荷载作用下的液化特征。通过研究发现,原状土和重塑土的孔压激发曲线模式不同,原状土孔压经历四个阶段,即先上升、后下降、再上升和剧烈波动;而重塑土孔压只有上升和剧烈波动两个阶段,这两种模式与循环荷载作用下粉土的微结构变化有关。分析波浪荷载的特点,将孔压出现剧烈波动的时刻作为完全液化的标志。土体液化与固结程度有关,固结程度越大,越不易液化。实际波浪荷载作用下,土体液化时间比文中试验测得的要短。 展开更多
关键词 黄河口 海床 液化 孔压
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随机波浪作用下砂质海床中的孔隙水压力响应 被引量:4
20
作者 别社安 赵子丹 《港口工程》 1998年第2期13-18,共6页
本文以动弹性固结理论和线性渗流理论为基础,建立了求解随机波浪作用下饱和砂质海床中孔隙水压力响应的有限元方程,并用Wilson-θ法进行动力响应求解。海床可为具有任何边界条件的分层分块介质,作用波浪可为任何形态的随机波浪。忽... 本文以动弹性固结理论和线性渗流理论为基础,建立了求解随机波浪作用下饱和砂质海床中孔隙水压力响应的有限元方程,并用Wilson-θ法进行动力响应求解。海床可为具有任何边界条件的分层分块介质,作用波浪可为任何形态的随机波浪。忽略波浪和海床的动态相互作用,海床面上的波浪压力可先按各种波浪理论进行计算,之后作为边界荷载作用于海床。计算孔隙水压力与模型实验的量测值吻合较好。通过计算讨论分析了砂质海床中的孔隙水压力响应。 展开更多
关键词 随机波浪 海床 孔隙水压响应 计算
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