南海北部沿岸海洋站的假潮

收集和分析了南海北部沿岸15个海洋站所在港湾发生假潮的资料，并对其中较大振幅的典型假潮个例，进行了港湾基态自然周期分析和假潮振动的频谱分析。研究发现，假潮最大振幅振动多发生在天文潮的高潮或低潮期间；根据海湾地形尺度用梅立恩（Merian）公式计算得出的海湾基态自然周期；和根据资料曲线估计得出的假潮周期，以及功率谱分析得出的周期，三者非常接近。从本文研究所得结果来看，这些海湾的较大振幅假潮多发生在春、夏季，且都和风速、风向以及气压的剧烈变化有关。这些大气扰动在春天多为冷空气南下，在夏季多为热带气旋活动。研究认为，假潮的发生很可能是大气振动通过外海表面波作为中间机制，与港湾自由态振动之间产生耦合共振的结果。     

山东半岛沿岸的大振幅假潮

根据山东半岛沿岸１２个验潮站的水位资料曲线,摘取了各站的假潮参数,并对该区域沿岸大振幅假潮变化做了统计分析,给出了假潮的基本特征－发生频率,月出现率,振动周期,延时和峰值出现的时刻,分析了假潮周期的谱型,最后还讨论了大振幅假潮形成的初步原因。     

山东半岛沿岸的大振幅假潮

根据山东半岛沿岸１２ 个验潮站的水位资料曲线,摘取了各站的假潮参数（周期、振幅、延时和峰值出现时刻）,并对该区域沿岸大振幅假潮变化做了统计分析,给出了假潮的基本特征——发生频率、月出现率、振动周期、延时和峰值出现的时刻;分析了假潮周期的谱型,最后还讨论了大振幅假潮形成的初步原因。     

动荷载作用下海底粉土的孔压响应及其动强度

本文选用近海分布较广的粉土为研究对象 ,利用室内动三轴试验结果 ,找出动荷载作用下粉土的动应力应变关系 ,分析模拟波浪荷载作用下粉土中的孔压响应、临界循环次数 ,确定波浪作用下粉土的应力状态、破坏临界循环次数 ,判断不同深度处的粉土发生液化的可能性及发生液化所需要的时间 ;研究粉土在动荷载作用下的强度降低 ,为海上工程设计和施工提供科学依据。     

象山港潮波响应和变形研究──Ⅰ.观测和分析

利用实测资料分析了象山港海湾对潮波的响应和湾内潮波变形.结果说明象山港对外海传入的半日潮波的振幅有明显的放大作用.M₄和MS₄两个浅水分潮在湾内快速增长造成了潮波变形和潮不对称性.潮波非线性的沿程变化和不同区域的潮能耗散说明湖滩与潮波变形关系不大,而湖波非线性在牛鼻水道中的增强对湾内潮波变形是重要的,1/4日分潮在湾内的共振作用也对M₄和MS₄两个浅水分潮起了放大作用.     

南海中部上层海洋温度的短周期振动

南海季风试验(SCSMEX)期间,南海中部投放了3个ATLAS浮标.本文选取3个站点1998年4月13日～1999年4月8日的所有观测水层的温度数据作为研究.通过逐月功率谱分析,发现50-500m深度,温度存在全日和半日2个显著短周期的振动;利用小波分析得出了温度短周期振动的时空变化特点,并结合温度跃层时空结构的分析,发现跃层深度上,温度全日(或半日)周期振动的时空变化与跃层时空结构存在一致性,即在跃层核心深度上,跃层强度越大的时域内,温度全日(或半日)周期的振动就越显著.     

东海平湖油气田潮道砂体垂向特征及平面分布

潮道砂体是潮坪沉积体系中重要的储集体之一.以平湖油气田放鹤亭地区平湖组为例,依据岩心、分析化验和测井资料,利用现代沉积和水槽模拟实验,结合地震反演确定潮道砂体垂向和平面特征.研究结果表明,垂向上潮道砂体厚度大、粒度粗,层理特征反应了受潮汐影响的强水动力环境;现代沉积和水槽实验表明平面上潮道呈树状分布,潮道砂体越靠近陆地数量越多、规模越小、宽深比越大,表现为潮道不断分叉、数量多的特点.最后井震结合确立了目的层潮道砂体的展布特征,其结果与现代沉积和水槽实验总结的特征吻合性较好,验证并说明了潮道砂体分布的规律性.     

基于浮标观测的南海西沙群岛潟湖区潮流特征研究

本文利用南海西沙群岛潟湖区29 d的全水深浮标观测资料研究了潟湖区内正压潮和内潮的基本特征,采用深度平均方法分析海流的适用性,并讨论潟湖区内潮的主要来源。深度平均流的动能谱显示全日潮流占主导,其动能占整体海流动能的41%。对比分析深度平均流和Tpxo7.2模式预测的全日、半日潮流的调和常数,两者均表明全日正压潮流受地形调制,主轴方向为西北-东南向,而半日正压潮流主轴方向为东-西向。两种方法得到的全日正压潮流大-小潮存在半个相位（6～7 d）的差异,进一步分析发现全日正压潮和全日内潮潮龄不同,存在部分相互抵消,且全日内潮大潮发生时间在深度上存在差异,推测由于缺少海表和海底的测量数据,导致深度平均方法得到的全日正压潮仍然包含全日内潮信号。调和分析结果表明,全日内潮的动能中相干部分占比高达91%,说明潟湖区的全日内潮是正压潮与局地岛礁地形相互作用产生,而从远场传播而来的可能性很小。     

内潮耗散与自吸-负荷潮对南海潮波影响的数值研究

利用非结构三角形网格的FVCOM海洋数值模式,在其传统二维潮波方程中加入参数化的内潮耗散项和自吸-负荷潮项,计算了南海及其周边海域的M_2、S_2、K_1和O_1分潮的分布。与实测值的比较表明,引入这两项对模拟准确度的提高有明显效果。根据模式结果本文计算分析了研究海域的潮能输入和耗散。能量输入计算表明,能通量是潮能输入的最主要构成部分,通过吕宋海峡断面进入南海的M_2和K_1分潮能通量分别为38和29GW;半日周期的自吸-负荷潮能量输入以负值居多,而全日周期的自吸-负荷潮能量输入以正值居多,因而自吸-负荷潮减弱了南海的半日潮,并加强了南海的全日潮。引潮力的作用也减弱了半日潮而加强了全日潮,但其作用要小于自吸-负荷潮。潮能耗散的分析显示底摩擦耗散在沿岸浅水区域起主导作用,内潮耗散则主要发生在深水区域。内潮耗散的最大值出现在吕宋海峡,且位于南海之外的海峡东部的耗散量大于位于南海之内的海峡西部的耗散量。对M_2和K_1分潮吕宋海峡的内潮耗散总值分别达到16和23GW。     

渤海、黄海沿岸主要港湾假潮的基本特征

基于港湾假潮振动的基本原理，从渤海、黄海沿岸20个验潮站多年水位自记曲线资料获取假潮参数，并对其做了统计分析，给出了假潮的统计特征，还讨论了假潮形成的初步原因。结果表明，该海域主要港湾假潮出现具有明显的局地性、季节性和年际变化；夏季是大振幅假潮（振幅^1)≥80cm）的多发期，冬季基本上不出现；龙口港湾的大振幅假潮最为突出，最大振幅可达293cm；气压和风速、风向突变的良好配合，是发生大振幅假潮的主要原因。     

A simplified instrumentation for measuring scour in silty clay around a vertical pile

The obstruction to flow around a pile placed in an erodible seabed causes scour leading to changes in the bed elevation in the vicinity of the pile. In the present investigation, scour around piles induced by the seabed current has been studied in a wave flume using model piles of diameters 50, 90 and 110 mm embedded in a silty clay soil bed. The particulate movement due to scour is time dependent and in case of sediments with particle sizes ranging upto clay fractions, the measurement of scour becomes extremely difficult. This paper presents a simplified experimental technique for the measurement of scour depth with time around a pile foundation in a silty clay soil.     

Current-induced scour around a vertical pile in cohesive soil

Stability of many ocean structures is affected by seabed scour induced by under-currents. The depth of scour is an important parameter for determining the minimum depth of foundations as it reduces the lateral capacity of the foundations. A review of the literature reveals that there is not much information available in the field of scour in cohesive soils. Hence, a detailed laboratory testing programme on model piles of diameters 50 mm to 110 mm embedded in soft silty clay soil was carried out in a wave flume of 30 m long, 2.0 m wide and 1.7 m deep, which has the capability of simulating steady currents. Scour around the pile due to steady streaming is monitored by using special instrumentation. A procedure has been suggested to predict the ultimate scour depths based on the observed variation in scour depth over a limited time period. The study indicates that the ultimate scour depth is controlled by diameter of obstruction, current velocity, model Reynolds number, flow Froude number, shear stress, and soil characteristics. Based on these results, a few functional relationships are suggested between scour depth and other parameters like Reynolds number, Froude number, and strength of the soil bed.     

水平循环荷载下海上风电楔形单桩土体变形研究

海上风电工程主要受到风、波浪及洋流等产生的水平循环荷载作用,本文研究楔形单桩基础在水平循环荷载作用下的变形规律,并探讨不同循环荷载对变形规律产生的影响,以确保风电设施正常运行。通过数值模拟建立海上风电单桩-海床模型,考虑土体超孔隙水压力的演变规律及土体致密规律,土体采用UBC3D-PLM本构模型。本文重点讨论并分析在不同水平循环荷载作用下楔形单桩基础与等截面单桩基础的桩周土体位移、塑性应变及桩基累计转角位移之间的差异。研究结果表明：楔形结构会降低桩周土体位移及塑性应变,使得楔形单桩基础旋转中心位置更低,产生倾覆的可能更小,当循环荷载比为0.7时,累计转角位移能减少41.86%;循环荷载越大,楔形单桩基础水平受荷特性越好,累计位移减少量的增长率越高。研究成果可为今后海上风电基础的选择与设计提供参考。     

插拔桩对黄河水下三角洲浅层土的扰动及恢复研究

黄河水下三角洲埕岛海区浅部地层自上而下主要有三种结构类型:厚层粉土-软弱粉质粘土型、薄层粉土-软弱粉质粘土层型和厚层软弱粉质粘土层-粉土或粉质粘土层型。具桩靴平台在研究区内进行插拔桩,扰动或破坏表层土,拔桩后形成桩坑。桩坑的恢复夷平和坑内回淤土层性质直接影响后期海洋工程进行。本研究利用浅地层剖面仪、声纳、野外钻探及室内实验等方法对桩坑内外土体的性质进行了探测。探测结果表明,三种类型底土在插拔桩后,回淤地层结构及其物理力学性质与原地层比较,有较大差异。     

海上大直径钢管桩打桩过程中桩周土强度弱化研究

海上大直径钢管桩打桩过程中,桩周土体受到强烈扰动而发生强度弱化,掌握桩周土体强度弱化规律对于准确预测打桩过程、保证工程安全具有重要意义。为研究土体强度弱化规律,开展了环剪试验模拟打桩对桩周土体的扰动,测试土体强度随剪切速率的变化规律,建立了描述土体强度弱化规律的拟合公式,引入到打桩分析软件中。研究结果表明：土体的强度折减程度不仅与土体本身的性质有关还受到土体的埋深和剪切速率的影响,埋深越深土体强度折减程度越低,剪切速率越高土体强度折减越高,在打桩分析中可采用这里推荐的线性折减方法来模拟不同深度处土体强度的折减规律。     

波浪作用下粉质土海床液化界面波压力的研究

波浪作用下粉质土海床的液化是影响海上平台、海底管线等海洋构筑物安全的灾害之一。在进行构筑物设计中应考虑海床液化的深度问题,而液化土体对下部海床的界面波压力是计算海床孔隙水压力增长以及液化深度的重要参量。本文基于波致粉土海床自上而下的渐进液化模式,利用双层流体波动理论,推导了考虑海床土体黏性的海床界面波压力表达式,并与不考虑黏性时的界面波压力进行了比较分析。结果表明,计算液化后土体界面波压力时,是否考虑液化土体的黏性对结果影响较大,进而可能影响粉质土海床液化深度的确定。     

Model tests on open-ended concrete pipe piles jacked in sand

Abstract

An experimental study of the performance of concrete pipe piles during installation under different penetration speeds and static load tests on the piles in sand is presented. The applied jacking force, the amount of pile penetration, length of soil plug formed and ultimate bearing capacity were measured during the model tests. The results showed that the concrete pipe piles were partially plugged and the behavior of the soil plug was significantly affected by the penetration speed. The lower the penetration speed, the larger the soil plug formed which in turn leads to a greater ultimate bearing capacity. The size of soil plug can be evaluated by the m value defined as the ratio of the volume of the soil plug to that of the penetrated pile wall. The relationship between the m value and the penetration speeds can be used to estimate the amount of soil plug and the depth of penetration for an open-ended concrete pipe pile jacked into sand.     

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。     

海上风电倒Y形导管架筒型基础受力特性研究

以一6.7 MW风机为研究对象,提出了一种适用于30～50 m水深的海上风电倒Y形导管架筒型基础结构型式,采用三维精细有限元模型对结构的受力特性展开研究,包括结构的自振特性以及在随机风浪流荷载作用下的动力响应。研究结果表明,倒Y形导管架筒型基础采用“三腿变六腿”导管架的结构型式,能够更加有效的将上部荷载传递至下部筒型基础,具有较好的受力特性和传力体系;整机结构的前两阶自振频率均在风机允许运行的频率范围内;在50年一遇极端随机风浪流荷载作用下,整机结构的位移响应和应力响应,均可满足结构安全使用要求。     

海上风电单桩基础土相互作用特性影响因素分析

采用有限元软件ABAQUS建立了海上风电单桩基础与土相互作用数值计算模型,将波浪、洋流及风荷载等效成双向对称循环荷载,研究了水平循环荷载作用下不同因素对桩身水平位移、剪力和弯矩的影响规律。研究表明,随着循环荷载比的增加,桩身位移零点和桩身剪力反弯点沿埋深逐渐下移,桩身弯矩最大值点位于浅层土体;不同荷载频率时桩身位移在零点以上变化较大,桩身弯矩随着频率的增加逐渐增大;单向循环荷载作用下桩身位移最大,双向对称循环荷载作用下桩身位移最小;壁厚较小时对桩身水平位移影响较大;在位移零点之上范围内可以考虑设计"上厚下薄"的钢管桩,以减小桩身水平位移;不同桩壁厚时桩身剪力曲线在埋深约6D处出现交点,且泥面处桩身弯矩变化不明显。