波浪作用下层状海床孔隙水压力响应的计算方法

采用Biot动力理论研究波浪荷载作用下层状海床孔隙水压力动力响应问题。土体位移和孔隙水压力采用2个标量势和一个矢量势表示。利用Fourier变换将Biot动力方程解耦成势函数表示的Helmholtz方程。利用边界条件及层状土层间连续条件,推导出传递、透射矩阵(TRM),进而得到位移、孔压、应力在变换域内的基本解,利用Fourier逆变换得到时域内的结果。给出了具体算例分析波浪和土层性状对孔隙水压力响应值的影响。     

波浪荷载下海床稳定性的总应力法分析

评价海床稳定性是海工建筑物设计所考虑的重要部分。基于经典弹性理论,采用半逆解法,推导了线性波浪荷载下成层弹性海床的总应力解答,在此基础上根据莫尔库仑破坏准则进行了海床剪切破坏分析,分析表明：随海床深度线性增加的土体剪切模量对应力角分布具有明显影响,特别是当海床厚度小于半倍波长时,最容易发生破坏的位置位于海床表面以下一定深度,而对于均质海床,最容易发生破坏的位置位于海床表面。软弱夹层对海床的稳定性存在影响,埋深越浅的软弱夹层越容易导致其上部土层的剪切破坏。     

波浪作用下弹性海床的动力反应及其影响因素分析

基于二维广义动力Biot固结理论,提出了线性或线性波浪作用下饱和弹性海床时域内动力响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方程组可视为其特例,在比较算例中,数值计算得到的超静孔隙水压力和有效应力幅值沿海床深度的分布与解析解十分吻合,进而通过具体数值计算分析了土体剪切模量,渗透系数和孔隙率等因素对弹性海床超静孔隙水压力和有效应力幅值的影响程度,土骨架和孔隙流体的加速度对超静孔水压力和有效应力幅值沿海床深度的分布影响很小。     

不同坡度砂质海床波浪冲刷试验研究

通过自制水槽模型箱试验,考察不同坡度条件下的砂质海床在相同波浪作用下的冲刷情况,对比分析了波浪作用前后海床表层土体颗粒级配、渗透系数及床面贯入值的变化。试验结果表明,波浪作用会使海床土体发生粗化现象;随着颗粒的粗化,泥沙起动的开始时间推迟;波浪作用导致的泥沙起动破坏了土体原有结构,使海床表层土体渗透系数变大,床面贯入值出现减小趋势。     

考虑桩身材料阻尼的桩基纵向振动积分变换解及其应用

 通过积分变换法,对考虑桩身材料阻尼条件下的桩基纵向振动问题进行求解,并得到了桩–土系统的传递函数以及脉冲响应函数。通过脉冲响应函数与外部激振函数在时域内卷积,可以得到任意激振条件下,桩顶位移(速度)响应的时域解析解,解决了分离变量法由于解法局限性只能对稳态正弦激振响应进行求解的不足,大大提升了解的适应性。并对工程测试中可能出现的测试信号高频干扰问题进行了波形分析,由于桩阻尼的存在,测试信号中的高频干扰成分所对应的响应会自动滤去,同时低频成分对应后继反射波趋于“宽扁”型。当桩阻尼较大时,反射波的起跳位置发生改变,不能作为一维弹性波速的测试依据。     

波浪作用下黄河口多层粉质土海床动力响应特征差异性分析

以黄河水下三角洲埕岛海域5种典型层序粉质土海床为模型,以Biot理论为基础,采用有限差分法计算10m深度内海床土应力场、位移场和超静孔隙水压力场分布,并与实际观测结果进行对比。研究揭示在波浪荷载作用下,多层海床土位移、孔隙水压力除在表层粉质土中出现1个极大值点外,在下覆软弱层中还将出现第2个极大值点,而应力在界面位置将急剧减小。表层粉质土中出现的第1个极值是引发小规模浅表地质灾害的动力学因素,而大规模地质灾害的发生和下覆软弱层中第2个极值直接相关。海床土沉积层序对土层稳定性影响大,其中“上硬下软”的沉积结构最不稳定,在强浪作用下容易发生大规模地质灾害。     

黄河口粉质土海床液化过程的现场试验研究

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。     

波浪引起的海底管线周围海床动力响应分析

在目前的海床-管线相互作用问题研究中,管线与海床交界面一般假定为不可滑动,没有考虑海床-管线接触效应,同时也没有考虑土体和管线加速度效应对海床动力响应的惯性影响,同工程实际情况存在较大差异.为此,分别基于Biot动力固结理论和弹性动力学理论列出海床和海底管线的控制方程,进而根据摩擦接触理论考虑海床与管线之间的相互作用效应,建立海床-管线相互作用的有限元计算模型.根据计算发现,海床-管线接触效应对管线附近海床中的有效应力影响显著,不同的管沟形状对海床中由波浪所引起的超静孔隙水压力及有效应力影响显著.     

波浪-海床-结构物相互作用离心模型试验及数值模拟

针对波浪-海床-结构物相互作用这一海洋结构物设计中需考虑的重要问题,采用离心模型试验及数值分析模型两种手段进行研究。离心模型试验采用浙江大学自行研制的超重力造波试验装置及ZJU400土工离心机完成,观测到波浪作用下砂质海床内部孔压累积的渐进特性;所采用的数值分析模型基于Biot固结理论,结合可准确描述砂土液化前后力学行为的“交变移动”土体本构模型,可对波浪作用下海床与结构物相互作用及液化现象进行合理模拟。通过与离心模型试验的对比验证该数值模型的有效性,随后利用该模型针对海底埋置管道这一近海区域常见的海工结构物周围土体在波浪作用下的动力响应进行详细分析。结果表明：海底管道的存在会加快管顶及管侧的超静孔隙水压力累积,管道周围土体的弱化及超静孔隙水压力累积导致的额外上浮力两者的耦合作用是海底管道发生上浮的主要原因。     

医学影像专业积分变换课程教学改革探讨

本文主要介绍医学影像专业积分变换课程的教学改革,主要从三个方面探讨,合理安排教学内容、灵活应用教学方法、多种考核方式。     

波浪对海床作用的试验研究

采用波浪水槽模型试验的方法,研究波浪荷载作用下砂质和粉质海床的孔压响应问题。研究发现:与波浪理论的计算值相比,模型海床表面的动水压力测试值受填充样的影响;波浪荷载作用下,对于砂质海床,其内部超静孔压不会出现累积,而粉质海床孔压累积现象非常明显。结合试验数据,利用信号分析的方法,将不同的超静孔隙水压力增长模式分为3种,探讨波浪荷载作用下粉质海床的孔压发展机理。对土工布加固粉质海床进行模拟试验,结果表明:土工布可以显著地降低波浪荷载引起的粉质海床的超静孔隙水压力累积,起到防止海床液化的作用。     

海床砂土应力分析及动态强度特性

探讨了海床土壤与陆上土壤应力状态的差异,在三轴试验中利用反水压力作为静水压力以模拟原海床水深,回复海床土壤在原海域环境中的应力状态,并探讨水深对海床砂土动态强度的影响。另外,探讨了海床砂土受到长、短波浪周期作用时,其动态强度特性。研究结果显示,水深越大,海床砂土的液化阻抗强度越低;海床土壤在长周期的波浪作用下,有较高的液化阻抗强度,同时引起海床砂土液化有一最低的门坎值。     

考虑非规则荷载下土体残余应变的时域积分方法

非规则荷载下土体残余应变发展模型是一个目前仍在探索的问题,现有的土层时域积分方法难以考虑土体的残余应变效应。阐述了一种在规则和非规则荷载下土体残余应变的表示方法,将其与双曲线型动态骨架曲线相结合,推导出一种能较好考虑非规则荷载下残余应变效应且方便程序实现的土体应力-应变关系。将此土体应力-应变关系应用于土层地震反应时域积分方法中,获得了一种考虑土体残余应变效应的时域积分方法,基于MATLAB平台编制了RS-DYMATLAB计算程序。利用实验数据对方法进行了验证,结果表明,本方法是一种合理可行的、能较好地考虑土体的残余应变效应的土层地震反应分析方法。     

浅谈积分法公路工程测量数据库的应用

根据目前公路工程施工测量情况，介绍了积分法公路工程测量数据库在其中的应用，并作了详细论述，解决了放样过程中所遇到的问题，实时、准确地提供了施工过程中所需的资料数据，提高了工作效率。     

海底盾构隧道纵向地震反应特征的子模型分析

考虑海床土体的空间不均匀性、动力非线性特性和海底盾构隧道管环间纵向螺栓连接等因素,提出了基于子模型技术的长大隧道纵向地震反应广义反应位移法,研究了不同地震动作用下隧道管环间的张开量和地震应力分布特征。结果表明：①基于子模型技术的广义反应位移法建模简单,能合理地考虑土与隧道结构的动力相互作用效应对长大隧道结构纵向地震反应的影响;采用压力-过盈模型和黏结模型表征管环间纵向连接螺栓的作用,可较合理地描述相邻管环间的非连续变形特性。②隧道穿越软硬土层交界处的管环张开量较大;基岩峰值加速度相同时,低频发育的Darfield地震动作用引起的管环张开量明显较之高频发育的Iwate地震动作用时的大,且基岩峰值加速度为0.2g和0.4g的Darfield地震动作用下局部位置的管环间张开量超过防水允许限值。③不同频谱特性的基岩地震动作用下管环地震应力分布差异较大,Iwate地震动作用时基岩隆起区域靠近管环顶部处的地震应力较大;Darfield地震动作用时隧道穿越软硬土层交界处及砂土透镜体附近的管环地震应力较大。