黃河口粉質(zhì)土動(dòng)力響應(yīng)及海床滑動(dòng)破壞研究.pdf

1、作為油田等海洋工程集中的區(qū)域--黃河口，粉質(zhì)土海床大量分布，海床沉積物所受動(dòng)力主要為波浪循環(huán)載荷，在波浪循環(huán)荷載作用下海床沉積物中孔隙水壓力和土體強(qiáng)度發(fā)生變化，海床的穩(wěn)定性受到影響。而目前粉土的動(dòng)力響應(yīng)特性研究方面仍很薄弱，掌握粉土的動(dòng)力響應(yīng)特性正確評(píng)估波浪作用下海床穩(wěn)定性有利于保障海洋工程的安全。因此需要對(duì)波浪作用導(dǎo)致的黃河口海床內(nèi)孔壓變化和強(qiáng)度變化進(jìn)行分析，進(jìn)而評(píng)價(jià)海床穩(wěn)定性并對(duì)海床的滑動(dòng)破壞進(jìn)行研究。本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“

2、風(fēng)暴對(duì)黃河水下三角洲侵蝕控制與海床液化”(項(xiàng)目號(hào)：41072215)及國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“黃河口侵蝕再懸浮物海床內(nèi)部輸供及控制因素研究”（項(xiàng)目號(hào)：41272316）開展工作。
　　為了分析波浪作用導(dǎo)致的黃河口海床內(nèi)孔壓和強(qiáng)度變化，進(jìn)而研究海床滑動(dòng)破壞，本文從以下三個(gè)方面分別進(jìn)行研究：（1）波浪作用導(dǎo)致黃河口沉積物孔壓響應(yīng)研究。在波浪作用下黃河口粉質(zhì)土海床內(nèi)孔壓不斷變化，不同深度土體對(duì)于波浪作用的孔壓響應(yīng)程度不同，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模擬造波

3、試驗(yàn)、室內(nèi)水槽試驗(yàn)和動(dòng)三軸試驗(yàn)研究黃河口的粉質(zhì)土海床對(duì)于波浪作用的動(dòng)孔壓響應(yīng)特性。（2）波浪作用導(dǎo)致黃河口沉積物孔壓響應(yīng)對(duì)強(qiáng)度的影響研究。黃河口海床是以粉粒為主的細(xì)粒土，其對(duì)波浪作用的動(dòng)孔壓響應(yīng)影響海床土體強(qiáng)度，尤其孔壓累積所導(dǎo)致的海床土體強(qiáng)度衰減，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模擬造波試驗(yàn)和室內(nèi)水槽試驗(yàn)研究波浪作用導(dǎo)致的孔壓響應(yīng)對(duì)強(qiáng)度的影響。（3）波浪作用導(dǎo)致黃河口海床滑動(dòng)破壞研究。波浪作用導(dǎo)致黃河口海床內(nèi)孔壓累積，孔壓的累積使海床土體強(qiáng)度衰減，在波浪的作

4、用下海床可能發(fā)生滑動(dòng)破壞。通過(guò)理論計(jì)算分析海床滑動(dòng)破壞的機(jī)理，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證并研究海床滑動(dòng)破壞過(guò)程及特點(diǎn)。
　　通過(guò)以上研究工作得到以下結(jié)論：
　?。?）波致黃河口粉質(zhì)土孔壓響應(yīng)過(guò)程包括孔壓累積、孔壓消散、孔壓穩(wěn)定和孔壓波動(dòng)，波浪作用前期孔壓快速累積-孔壓消散-孔壓穩(wěn)定這一過(guò)程可能反復(fù)出現(xiàn)，在波浪作用下完全液化的海床土體孔壓響應(yīng)與海床土體前期孔壓響應(yīng)不同，會(huì)在孔壓再次累積后出現(xiàn)孔壓波動(dòng)。在響應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)的孔壓突然增大現(xiàn)象以

5、及細(xì)顆粒大量向表層運(yùn)移使黃河口潮灘在波浪作用下出現(xiàn)小丘狀的顆粒堆積物。海床孔壓響應(yīng)的振動(dòng)幅度與粘粒含量、初期孔壓快速累積增長(zhǎng)量和土體液化程度有關(guān)。
　　（2）黃河口粉土在循環(huán)荷載作用下孔壓應(yīng)力模型和孔壓比與主應(yīng)變間關(guān)系都可用雙曲線來(lái)描述，可以根據(jù)孔隙水壓力的變化情況計(jì)算出循環(huán)荷載作用下主應(yīng)變的大小，計(jì)算的準(zhǔn)確程度與粘粒含量有關(guān)系。
　?。?）在波浪作用下，黃河口海床的貫入強(qiáng)度和不排水抗剪強(qiáng)度沿深度不均勻分布，波浪波高越大，海

6、床各深度土體貫入強(qiáng)度和不排水抗剪強(qiáng)度越大。海床內(nèi)孔壓累積引起土體發(fā)生不同程度的液化，響應(yīng)過(guò)程中超孔壓與有效上覆土重的比值在0.5以上并顯著增長(zhǎng)的情況下，土體貫入強(qiáng)度和不排水抗剪強(qiáng)度會(huì)有較大幅度的降低。
　　（4）在波浪作用下，黃河口海床內(nèi)孔壓累積與剪應(yīng)力耦合作用，在某一時(shí)刻海床土體的變化達(dá)到足以發(fā)生整體破壞的塑性區(qū)或液化區(qū)時(shí)，海床就會(huì)發(fā)生滑動(dòng)破壞。粉質(zhì)土海床的破壞分為土體擴(kuò)展和土體恢復(fù)兩個(gè)過(guò)程，破壞土體規(guī)模要素間呈冪函數(shù)關(guān)系。破壞