有限高度海底流滑体冲击桩基的数值模拟

海底滑坡长距离流滑过程中,对桩基础的冲击会威胁上部结构的安全.用幂律流体表征流滑体的特性,在雷诺数为0.1～120范围内,采用有限体积法,在三维数值模型中模拟流滑体对桩基础的冲击.考虑流滑体自由表面和自重,推导了新的包含拖曳力项、承载力项和自重项的冲击力表达式,并分析了三项在对冲击力的影响,结果表明:流滑体高度与桩体直...     

深海滑坡灾害的物质点法模拟

深海滑坡可以沿着斜坡搬运大量沉积物,是危害巨大的海洋地质灾害之一。评估深海滑坡的流滑机制并量化分析其对海底结构物的冲击对海洋资源的开发利用至关重要。采用物质点法对滑坡的滑动特性进行了总应力分析。设计了三组不同的土体、海床参数,展现了三种不同的滑动形态:延展、块体和扩张。随后复现了流滑体对部分暴露管线的冲击过程,并对冲击力的稳定值进行了分析,分析中考虑了流滑体的惯性、抗剪强度和静压力的影响。研究表明,物质点法能够用于模拟深海滑坡的流滑过程及其对海底结构物的冲击,可以为海洋工程中的实际设计工作提供服务。     

堤下爆炸法处理淤泥地基新工艺的理论、实验及工程应用(Ⅱ)桩对桩间抛石棱体下爆炸挤淤的动力响应

本文是堤下爆炸法处理淤泥地基新工艺的研究及应用的第二部分,着重介绍该工艺应用于桩间棱体的挤淤时,爆炸冲击波和淤泥、石块运动对桩的作用。计算和检测表明,桩体的安全是可以得到保证的。     

水平荷载下海上风机单桩基础桩土相互作用研究

海上风电作为一种清洁绿色的能源越来越受到人们的关注,海上风机会承受风、浪、流等水平荷载的作用,因此水平荷载下海上风机单桩基础桩土相互作用一直是人们研究的热点。本文对水平荷载作用下海上风机单桩基土相互作用进行研究,通过ABAQUS有限元数值分析软件建立桩土模型。结果显示:桩顶水平极限位移约为11.25cm,海床面以下1~5m范围为桩身弯矩和桩身mises应力较大的区段;随着桩顶水平位移的逐渐增大,桩身挠曲逐渐向深处发展,桩体位移零点位置逐渐向下;桩体的水平位移会对桩侧土体产生挤压作用,这种挤压作用会使土体塑性屈服区逐渐向下发展,土体水平位移呈半圆形放射状分布,浅层土体mises应力产生非对称分布。     

海底滑坡对海洋单桩冲击力试验研究

为了研究海底滑坡对海洋单桩的冲击力大小,首先通过调整高岭土、粉砂的不同含量,得到不同流变特性、不同密度的碎屑流,采用Herschel-Bulkley模型和幂率模型对流体流变性质进行描述;随后利用自制海底滑坡模型槽,模拟碎屑流在不同流速和黏度下对模型桩的冲击;并结合流体力学理论,建立阻力系数与非牛顿流体雷诺数之间关系表达式。试验数据表明:碎屑流黏度和流速是影响海底滑坡冲击力的主要因素,海底滑坡冲击力随着泥浆黏度和流速的增加而增大。同时,考虑碎屑流剪切稀释特性,得到管桩阻力系数随雷诺数变化的拟合公式,为海洋桩基础设计提供参考。     

浅谈挤密碎石桩的施工方法

挤密碎石桩施工法是一种振动成桩法,即先用桩管振动成孔,然后填入足够数量的碎石,最后振动密实成桩体。通过振动、挤密的成桩过程,将原地基土振动夯实,桩体与桩间土形成复合地基,达到既处理可液化地基又增强地基的效果。介绍了挤密碎石柱的施工方法和质量检测方法。     

波流耦合下桩周珊瑚砂冲刷机理研究

针对我国南海某岛礁珊瑚砂地基上的圆形桩基础,采用N-S方程K-s模型、双向耦合方式跟踪流场中颗粒运动轨 迹的方法,对桩周珊瑚砂的冲刷规律进行了求解,分析了桩体周围流体的速度场以及桩体表面剪应力场的分布规律,同时对桩周珊瑚砂冲刷坑的形成过程进行了模拟。计算结果表明,在桩体周围形成的马蹄形漩涡和桩柱后方的尾涡作用下,桩周土体出现了较为明显的冲刷现象,涡旋的释放显著地影响着珊瑚砂地基上桩基的冲刷坑形状;而且,由于珊瑚砂颗粒密度较石英砂小,水动力作用下桩周冲刷坑更容易形成,所以实际工程中需要考虑有效的防护措施。     

破碎波冲击直立桩柱的大比尺试验研究

波浪破碎是海洋中最常见的现象之一,其能够对海洋中的结构物产生巨大的波浪力作用。本文在大比尺波浪水槽通过聚焦波的方法生成了极端波浪和不同破碎阶段的破碎波浪,并对其冲击桩柱过程中的点压力进行了测量,进而采用连续小波变换的方法,对桩柱上点压力的分布及大小进行了细致分析。结果表明,多次重复试验下,相比非破碎极端波浪,破碎极端波浪产生的点压力离散性更强;波浪破碎程度越大,测点位置越靠近波峰,则点压力离散程度越大;破碎波的最大点压力出现在1.2倍的最大波面附近,且其大小可达3倍的最大静水压力;基于点压力小波谱,不同破碎阶段破碎波产生冲击作用不同,对于波浪作用桩柱前波浪已经发生破碎的情况,其冲击区域更大,点压力分布更复杂;而对于桩面破碎的情况,其造成的波浪总力更大。     

粉砂淤泥质海岸开敞航道淤积模式探讨

粉砂淤泥质海岸开挖的开敞航道,普遍存在淤积问题,而且在风暴浪作用过后,经常出现泥沙大量骤淤现象．根据已有的研究成果,指出航道淤积除存在悬移质淤积、推移质淤积、层移质淤积外,还有泥沙流滑淤积、航道侧面土体滑坡淤积2种方式,并概念性地分析了粉砂淤泥质海岸航道淤积．在常浪状况下,主要为“悬移质＋推移质＋层移质”的淤积组合模式;在风暴浪状况下,主要为“悬移质＋推移质＋层移质＋泥沙流滑＋航道侧面土体滑坡”的淤积组合模式。     

东北法罗陆缘的大规模海底滑坡

东北法罗大陆边缘的高分辨率地震剖面显示中部和下部陆坡有大规模的滑塌和滑坡,它们对中新世,上新世和第四系的沉积产生一定的影响。上陆坡的重力流积有一部分被较新的沉积物所覆盖,据推测较新的沉积为等深流沉积。ＴＯＢＩ深海拖曳旁侧声级及深潜透声显示,上陆坡的滑塌复合体包手隐伏的滑动岩面,瓶颈滑坡,泥石流舌状体和一系列浅层滑坡。发生在中部和下部陆坡的滑坡似乎时代较新,显示为一形状不规则的陡立主滑动岩面和大型完     

波浪荷载作用下单桩基础桩周土体的应力位移分析

通过ABAQUS建立海上风电单桩基础的数值模型,并与室内模型桩试验的结果作对比,验证模型的可靠性。根据实际桩土参数建立数值模型,并对桩土模型施加循环波浪荷载,分析波浪荷载作用下桩周土体的水平应力和水平位移随时间的变化特性,以及土体水平位移在空间分布上的差异。结果表明在波浪荷载作用下桩周土体的水平应力和水平位移在一定范围内循环波动,且极端海况下土体所受的扰动远大于正常海况下土体所受扰动。海床表面桩周土体在距桩体10 m范围内受桩体影响显著,竖直方向上桩身以泥面以下大约2/3桩身入土深度处的一点为基点做循环摆动,且这一旋转基点的位置与波浪力的大小无关。     

U型钢板桩横向承载性能模型试验研究

采用1∶5的比尺模型试验,研究了横向加载过程中U型钢板桩的位移和土压力响应以及破坏模式,并对比分析了不同土质干湿状况、加载速率、埋置深度以及加载高度等影响因素下U型钢板桩位移和土压力的变化规律。试验结果表明,当U型钢板桩凸面加载时,位移随埋置深度、加载等级、加载高度的增加而增加,干砂中的位移大于湿砂中的位移;当凹面加载时,位移随着埋置深度的增加而减小,随着加载等级的增大而增大,在不同加载高度与不同土质干湿情况中差别不大。随着加载力增大,U型钢板桩在受力侧土压力分布呈现“R型”分布,且土压力均随着埋置深度与土体含水率的增大而增大。在加载力作用下桩体产生转动,并随着加载力的增大在距钢板桩底部约1/3埋置深度处发生弯曲。     

格型钢板桩结构数值建模方法研究

针对格型钢板桩结构的三种建模方法(考虑板桩间铰接特性,用壳体单元模拟板桩的有限元模型;不考虑板桩间铰接特性,用壳体单元模拟板桩的有限元模型;将格体看做一个整体,用实体单元模拟板桩的有限元模型)进行分析,对各种建模方法得出的关于稳定性、破坏模式、格体环向应力、格体内外土体压力的相关结论进行比较,得到适合工程应用的建模方法。结果表明:三种有限元模型中,考虑板桩间铰接特性的壳体单元模型,因其考虑因素全面,是最准确的模型。对于重要工程,应采用考虑板桩间铰接特性的壳体单元模型进行计算。对于一般工程结构,在稳定性分析方面,三种有限元模型都很适用,由于壳体单元模型收敛性较差,建议采用比较成熟的实体单元模型进行简化;对于破坏模式和板桩间环向应力,建议采用不考虑板桩间铰接作用的壳体单元模型进行简化;对于结构背浪侧格型钢板桩结构格体外侧土体最大被动土压力和格内土体压力,采用不考虑板桩间铰接特性的壳体单元模型进行估算。结论对工程数值建模运算具有指导意义。     

支撑刚度对水平板波浪冲击压力影响

上部结构位于浪溅区及由弹性桩腿支撑的海洋结构物,如海上栈桥和海洋平台等,在恶劣海况下会受到强烈的波浪冲击作用并产生振动响应。通过物理模型实验研究了波浪对三种不同支撑刚度的结构物冲击作用。分析了不同支撑刚度结构物底面冲击压力和冲击力的变化特性。讨论了支撑刚度对结构波浪冲击力的影响,给出了冲击压力和冲击力随相对净空(s/H)和相对板长(B/L)的变化规律。实验分析结果表明:水平板底面波浪冲击压力与冲击力均随弹性支撑刚度K的增大而增大;随相对净空(s/H)的增大先增大后减小;随相对板长(B/L)的增大而减小。     

往复海流作用下桩基局部冲刷及海底沉积物粒度变化

根据胶州湾海湾大桥现场试桩结果，对海流作用下桩基局部冲刷进行了研究。通过对桩柱附近实测海流以及试桩前后桩柱周边海底沉积物粒度变化联合分析，发现桩柱竖立后，桩柱根部优势流迎流面发生局部冲刷，侧面和背流面发生局部淤积。桩柱附近海底沉积物粗化，且根部优势流迎流面海底沉积物粗化最为明显。说明桩柱竖立后，细颗粒物质迁移，使桩柱附近海底发生冲淤变化。     

可渗透海床单桩孤立波破碎波浪力数值研究

当波浪传播至近岸浅水区时易发生破碎,波浪破碎后水体直接拍击单桩结构,其波浪作用力显著增大,可能导致结构失稳破坏。首先建立包括斜坡海床的数值波浪水槽,并与已有研究进行对比验证。进而开展考虑斜坡海床可渗透性的孤立波数值模拟,分析孤立波传播与浅水化破碎特征,着重研究竖直单桩上破碎波浪力的特性,及其与单桩位置、海床渗透率的关联性。数值研究发现:对于低渗透率海床,随着单桩位置由深水向岸线位置变动,其所受波浪力先增后减,所受波浪力最大的桩体位置随海床渗透率增加而从波浪破碎点前方移动至破碎点后1D处,而在高渗透率海床上不同位置处桩体所受波浪力均较小;随海床渗透率等梯度增加,海床消波作用逐渐增强,波浪破碎进程延缓,波浪破碎点向岸线方向加速移动,单桩上破碎波浪力呈整体下降趋势,但可能因波浪破碎点的位置变动导致部分位置桩体所受波浪力异常增大。     

东非鲁武马盆地陆坡深水沉积特征及主控因素

东非鲁武马盆地陆坡深水区发育了挤压冲断带和伸展断陷两种类型的构造,这种特殊构造背景下的深水沉积特征尚无研究报道。利用高分辨率三维地震资料,详细描述了鲁武马盆地陆坡第四系深水沉积特征,并探讨其主控因素。结果表明,鲁武马盆地陆坡深水区主要发育5种深水沉积类型:陆坡峡谷-水道充填沉积、正断层改造的朵体、沉积物波、海底滑坡和等深流沉积。深水沉积主要受构造活动和地形地貌控制,西部挤压剥蚀区主要发育带状的峡谷-水道体系、丘状的等深流漂积体以及波状的沉积物波,东部拉张沉积区主要发育海底滑坡沉积及深水朵体。     

海底滑坡对置于海床表面管线作用力的CFD模拟

海底管线是海洋工程中用于传输原油和天然气等的重要通道,通常放置在海床表面或处于悬跨状态。本文采用计算流体动力学CFD法模拟了不同冲击角度下海底滑坡对置于海床表面的海底管线的作用,得到了管线所受的轴向荷载和法向荷载与滑坡冲击角度之间的关系。同时分析了沿冲击方向管线截面形状与管线所受阻力之间的关系。对已有研究进行拓展延伸,丰富了不同工况下轴向阻力系数和法向阻力系数的计算成果,得出了海底滑坡对置于海床表面管线冲击力的计算公式。     

舟山地区码头工程锤击沉桩滑坡分析

本文通过两个工程实例,对舟山地区码头工程因锤击沉桩引起滑坡事故的原因和机理进行分析。并提出预防办法。     

航行体近水面滑跳运动试验研究

航行体近水面滑跳运动是近年来跨介质航行体研究的热点问题之一,针对航行体水面滑跳运动现象开展研究。 首先设计了适宜滑跳的航行体构型,通过数值仿真方法确定航行体的主要技术参数,发现航行体滑跳过程对于重心位置非常敏感;然后,针对设计的构型,开展水面自由滑跳试验,试验表明本文设计的模型可以在近水面稳定滑跳,验证了滑跳运动方式的可行性。 工作可为后续跨介质航行体设计提供技术参考。