復(fù)雜環(huán)境下海底斜坡穩(wěn)定性解析.pdf

1、海底滑坡是近海三角洲與大陸架區(qū)域常見的一種海洋地質(zhì)災(zāi)害，其對海洋工程基礎(chǔ)設(shè)施以及人類生命和財產(chǎn)安全具有極大的危害性。因此，海底斜坡穩(wěn)定性與滑坡機制的研究已經(jīng)成為當前海洋工程地質(zhì)災(zāi)害研究領(lǐng)域的熱點問題。目前，在海底斜坡的穩(wěn)定性評價中，常采用極限平衡法，但該法只能給出問題的近似解答。為此，本文引入解析解答的極限分析上限方法，考慮波浪荷載作用，分別對線性波與二階Stokes波作用下的海底斜坡穩(wěn)定性開展了上限分析，在此基礎(chǔ)上進一步考慮施工擾動、

2、土體強度分布的非均質(zhì)性和海底土層分布的多樣性等因素的影響，對復(fù)雜環(huán)境下的海底斜坡穩(wěn)定性進行了深入解析。具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　1.以對數(shù)螺旋面作為海底斜坡的滑動破壞模式，基于上限定理推導(dǎo)了斜坡海床的重力功率與內(nèi)能耗散率的解析表達式;利用最優(yōu)化方法，結(jié)合強度折減技術(shù)，獲得了靜水條件下海底斜坡穩(wěn)定性的安全系數(shù)及臨界滑動面，并通過典型算例驗證了本文方法的正確性。
　　2.考慮波浪荷載作用，基于極限分析上限方法與線性波壓

3、力理論，推導(dǎo)了波壓力對斜坡海床的做功功率，同斜坡海床重力做功功率一起引入到虛功率方程中，建立了波浪作用下斜坡海床穩(wěn)定性的極限狀態(tài)方程;引入數(shù)值積分技術(shù)，結(jié)合最優(yōu)化方法，求解了不同時刻海底斜坡的安全系數(shù)，并深入探討了不同波浪參數(shù)（波高、波長、水深）與坡長小于一個波長等條件下的海底斜坡穩(wěn)定性。
　　3.采用二階Stokes波浪理論求解波壓力，運用極限分析上限定理，建立了考慮非線性波荷載作用的海底斜坡穩(wěn)定性上限解法。在此基礎(chǔ)上，針對一黏

4、土質(zhì)海底斜坡算例，探討了波長、波高、水深等因素對兩種波（線性波、二階Stokes波）作用下海底斜坡安全系數(shù)的影響。參數(shù)分析表明，水深越小、波長與波高越大，波浪的非線性效應(yīng)越顯著。
　　4.考慮工程施工擾動影響，從不排水強度與靈敏度兩個方面對擾動度進行了定義;利用極限分析上限方法對擾動環(huán)境下不同靈敏度的軟黏土斜坡海床穩(wěn)定性進行了上限分析。結(jié)果表明，斜坡海床土體的靈敏度越高，施工擾動對其穩(wěn)定性的影響就越顯著。
　　5.考慮土體強

5、度分布的非均質(zhì)性，基于上限定理建立了非均質(zhì)海底斜坡臨界狀態(tài)方程，引入強度折減技術(shù)，求解得到了安全系數(shù)的解析表達式。通過對已有的算例進行計算分析，進一步驗證了本文方法的正確性。
　　6.將極限分析上限方法拓展到波浪荷載下多土層海底斜坡穩(wěn)定性解析，并開展了初步工程應(yīng)用研究。基于上限定理，構(gòu)造一組合對數(shù)螺旋線破壞機構(gòu)，推導(dǎo)了多土層海底斜坡的外力總功率與內(nèi)能耗散功率，結(jié)合強度折減技術(shù)實現(xiàn)了多土層海底斜坡穩(wěn)定性的上限分析。在此基礎(chǔ)上，考慮波