Analysis on the relationship between shear wave velocity and depth of offshore shallow soils

剪切波速是工程场地地震安全性评价最重要的参数之一.应用测试的大量海洋浅层土质的剪切波速数据,利用最小二乘法通过三种模型探讨了不同土质类型的剪切波速与深度的关系,给出了不同土质类型的剪切波速与深度拟合最佳的统计公式.并与《构筑物抗震设计规范》的推荐公式在某一海域工程场地的测试结果进行对比分析,结果表明:本文所建立的统计公式对剪切波速的预测效果明显好于规范所推荐的统计公式.所推荐的海洋不同土质类型的剪切波速与深度间的统计公式,可供无波速测试的海洋工程场地使用.     

江苏近海地层原位剪切波速相关特性及预测方法研究

剪切波速测试是原位勘测常用且有效的技术之一,其测试成果可用于分析场地土层动力学特性。海洋地层测试条件恶劣,在某些情况下对剪切波速的预测分析尤为重要。为了研究海洋地层精确的剪切波速预测方法,结合江苏近海及潮间带的剪切波速原位测试成果,总结和对比分析了剪切波速预测方法,评判了剪切波速的变化特性和与土体物理力学指标的统计关系。基于广义回归神经网络(GRNN)方法,通过剪切波速与土体各参数的统计关系,建立了剪切波速与土体各物理力学指标的非线性映射关系,进行了剪切波速的预测分析,得到了较好的预测结果。     

泉州岸带土层剪切波速和地面脉动的频谱特性

本文根据泉州6种土层剪切波速和地面脉动观测资料,探讨有关参数与场地土层、场地土特性、场地类别等方面的关系。结果表明,本区6种不同土质剪切波速值随深度变化;各波速测孔附近地面脉动的峰值周期主要集中在0.18～0.56s间,其频谱特性可归为3类,各类与地层结构具有一定的对应关系。文中还讨论了利用地面脉动频谱特性研究土层平均剪切波速的可能性。     

悬浮式 P-S波速测井技术在海洋工程勘察中的应用

剪切波波速是工程场地地震安全性评价和地震小区划工作中必测的参数之一。和室内剪切波波速测试方法相比,剪切波波速原位测试技术可以提供准确和更详细的波速测试资料,具有操作简单、方便、快速等特点。因此,在陆地工程勘察中得到了广泛应用。由于海上作业环境的特殊性,剪切波波速原位测试技术在国内海洋岩土工程勘察中尚未广泛应用。介绍了英国RG公司的悬浮式P-S波速测井系统的基本构成和测试原理,并将该波速测试系统在海洋岩土工程勘察中进行了测试应用。测试结果与室内的剪切波波速测试结果进行对比,对比表明测试结果具有可靠性,且其具有测试间隔小、数据量大和可快速提供测试结果等特点,在海洋岩土工程勘察中具有宽广的应用前景。     

海底沉积物实验室剪切波速度及其与沉积物的物理性质之间的关系

采用压电陶瓷弯曲元法和共振柱试验的方法对采自我国海域的一些典型海底浅表层沉积物样品进行了剪切波速测试,获得首批可信数据.两种方法所测得的剪切波速数据具有很好的一致性,且在数赫兹至数十千赫兹频段范围内剪切波速不具明显弥散性.剪切波速与沉积物类型关系密切,不同海区和不同类型海底沉积物的剪切波速有明显差异.近海较细颗粒沉积物粉砂的剪切波速在100m/s左右,细颗粒沉积物的剪切波速在100m/s以下;陆架较粗颗粒沉积物的剪切波速最大,超过100m/s;深海、半深海细颗粒沉积物的剪切波速最低,小于50m/s.剪切波速与含水量、密度、孔隙度、塑限和液限等沉积物物理参数之间具很好的相关性,反映了剪切波速和物理性质之间的密切关系.剪切波速与压缩波速呈正相关性,但在不同的波速范围剪切波速随压缩波速的变化有很大不同.     

瑞利波测试技术在道路工程质量检测中的应用

结合道路工程路基施工质量检测,介绍了瑞利波测试技术的方法和原理。实践表明,该方法在检测道路工程质量时具有无损性、简易性等特点,利用瑞利波传递函数的相干特性等简单参数可方便地评价路面与路基的接触性状,瑞利波测试技术在路基工程质量检测中有着广泛的应用前景。应用瑞利波法建立地基剪切波速与地基刚度系数、承载力的对应统计关系还需进一步探讨。     

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。     

海洋环境工程地质学的新领域——海洋土质学

海洋环境工程地质学是近年来形成的一门新兴的应用性很强的地质科学.它在海洋工程建设和海洋开发上,将起到十分重要的前导和基础作用.海洋土质学,它是海洋环境工程地质学的重要组成部分,它是用成因土质学的观点和方法去研究不同海域,不同沉积类型的海底沉积物的沉积环境、沉积特征、成分、沉积结构及物理、力学性质,从中分析探讨不同沉积类型的海底沉积物的物理、力学性质与它的形成环境、物质组成、物理化学特征、微结构特征的相关关系.这个研究不仅在理论上对研究海洋沉积物的工程地质性质的形成机理有重要意义,在实际应用上也将对各种不同类型的海洋开发和海洋工程建设提供工程地质依据.     

南黄海海底沉积物声学特性及其影响因素试验研究

利用自南黄海中西部海底取回的沉积物样品,对其声学特性及其影响因素进行了试验研究,结果显示,研究区海底沉积物的压缩波速为1.359 ~1.695 km/s,剪切波速为12.5 ~70.9 m/s;颗粒较细的沉积物与较低的压缩波速、剪切波速对应,主要集中在研究区东侧水深较深处;沉积物的物理力学性质对其压缩波速、剪切波速的影响较显著,沉积物的温度和换能器的频率对上述声学两参数也具有一定的影响,而沉积物的包含物及薄夹层等影响声波传播的理论计算结果。给出了研究区海底沉积物物理力学各参数与压缩波速、剪切波速之间的回归方程,以期为国防、工程提供基础资料。     

全海深海底沉积物力学特性原位测试技术

海洋开发已经步入全海深时代,迫切需要获取全海深海底沉积物力学特性。由于海洋工程地质环境的特殊性,尤其是深海,常规取样难度较大,并且会扰动原状土体,海底沉积物原位测试成为海底工程勘察的重要手段。介绍了静力触探测试、十字板剪切测试和全流动贯入测试等海底沉积物力学特性的原位测试方法;归纳总结了影响原位测试结果的因素主要包括水深、底质类型以及解析方法等;重点介绍了一种全海深海洋探索技术"深海着陆器";展望了全海深沉积物力学特性原位测试技术面临的机遇与挑战。     

An analytic investigation of oscillations within a harbor of constant slope

Longitudinal and transverse oscillations within a harbor of constant slope are analyzed. Based on the linear shallow water approximation, longitudinal oscillations are described with Bessel equations. Ignoring friction, oscillations are forced using the period of the incident perpendicular wave field by the method of matched asymptotics. The analytic results show that the varying depth shifts the resonant wave numbers to lower values than those for the same geometric harbor with constant depth. Furthermore, we extend the shallow water equations to a linear, weakly dispersive, Boussinesq-type equation by modifying the offshore velocity component, and then use it to investigate possible existing transverse oscillations in the harbor of constant slope. These oscillations are types of standing edge waves. Their character is quite sensitive to the boundary condition at the backwall of the harbor.     

A New Wetting and Drying Method for Moving Boundary in Shallow Water Flow Models

To deal with the moving boundary hydrodynamic problems of the tidal flats in shallow water flow models,a new wetting and drying (WD) method is proposed.In the new method,a "predicted water depth" is evaluated explicitly based on the simplified shallow water equations and used to determine the status (wet or dry) together with the direction of flow.Compared with previous WD method,besides the water elevation,more factors,such as the flow velocity and the surface shear stress,are taken into account in the new method to determine the moving boundary.In addition,a formula is deduced to determine the threshold,as critical water depth,which needs to be preset before simulations.The new WD method is tested with five cases including three 1D ones and two 2D ones.The results show that the new WD method can simulate the wetting and drying process,in both typical and practical cases,with smooth manner and achieves effective estimation of the retention volume at shallow water body.     

A New Approach to High-Order Boussinesq-Type Equations with Ambient Currents

A new approach to high-order Boussinesq-type equations with ambient currents is presented. The current velocity is assumed to be uniform over depth and of the same magnitude as the shallow water wave celerity. The wave velocity field is expressed in terms of the horizontal and vertical wave velocity components at an arbitrary water depth level. Linear operators are introduced to improve the accuracy of the kinematic condition at the sea bottom. The dynamic and kinematic conditions at the free surface are expressed in terms of wave velocity variables defined directly on the free surface. The new equations provide high accuracy of linear properties as well as nonlinear properties from shallow to deep water, and extend the applicable range of relative water depth in the case of opposing currents.     

A Preliminary Study of Shear Wave in Seafloor Surface Sediments

This article preliminarily reports and analyses the transmission characteristics and behaviors of shear wave in the offshore seafloor surface sediments in China, discusses the relationships between the physical and mechanical features of the shear wave and the compression wave, and compares the testing results with that of Hamilton and Chen et al. The result shows that the shear wave can be tested if the seafloor surface sediment has tangent modulus. The shear wave velocity ranges from 50-600 m/s and the measuring frequency from 50-200 kHz. The sound velocity rate of shear wave and compression wave can be used to appraise the stress-strain feature of seafloor surface sediments. This study provides a basis for further describing and appraising the seafloor sedimentary acoustic-mechanical feature and building a geological-acoustic model on China's offshore sea area.     

浅水潮波模式变分同化共轭码技术研究

以浅水潮波模式为例，详细讨论了共轭码技术的使用方法以及代码检验，并建立了海洋浅水模式的共轭模式。利用浅水潮波模式及其共轭模式进行了流速和水位的初始场优化试验。试验结果表明，初始场优化对于潮波系统数值模拟具有重要的作用，同时也说明利用共轭码技术可以有效地设计共轭模式，进行各种同化试验研究，显示了共轭码技术的诸多优点。     

桩式离岸堤保滩促淤工程消浪效果试验研究

在上海奉贤南北港保滩促淤工程中，采用了一种新型结构型式－桩式离岸堤，并通过物理模式试验进行了桩式离岸堤消浪效果研究。针对离岸堤通常建于近岸水区破波带的特点，重点研究水深，堤高以及堤身结构对波浪衰减的影响，同时对桩式离岸堤堤后水域的波浪底流速 分析探讨。研究结果表明，桩式离岸堤不仅具有良好的消浪效果。而且可在较大范围内改变波态，即由引起水体剧烈紊动的破波转变为浅水推进波，从而有效地改善海滩上的动力条件，促进海滩免受侵蚀，是一种具有广泛应用前景和新型保滩促淤结构。     

现代黄河水下三角洲软土稳定性定量分析

由于黄河三角洲特殊的地质地貌及水动力特征,而在本区形成一种工程地交差的软土沉积,总观其自然环境,影响其稳定性的动力因素主要是地震和波浪。根据极限平衡理论,线性波动理论等,计算了地震设计烈度７度和８度地震作用时及５０年一遇的波浪作用时分别在软土土层中不同深度处产生的地震剪应力和波浪剪应力,与其相应软土层的不排水强度相比较可判断,本区软土在５０年一遇波浪和７度、８度地震作用时能滑动破坏。     

非线性波传播的新型数值模拟模型及其实验验证 引入变换速度变量

以一种新型的含变换速度变量的Boussinesq型方程为控制方程组,采用五阶Runge-Kutta-England格式离散时间积分,采用七点差分格式离散空间导数,并采用恰当的出流边界条件,从而建立了非线性波传播的新型数值模拟模型.对均匀水深水域内波浪传播的数值模拟,说明在引入变换速度后进一步增大了模型的水深适用范围.对潜堤地形上波浪传播的数值模拟说明,在引入变换速度后进一步提高了模型的数值模拟精度.