基于随机有限元法的波致海床响应概率分析

波浪荷载作用下的海床响应是岩土工程领域的研究热点，波致海床液化是导致海床及结构物失稳的主要原因。针对海床响应分析中涉及的诸多不确定性因素，如沉积物参数的空间变异性以及荷载的随机性，建立了基于随机有限元方法的概率分析框架，将在MATLAB中实现的空间异质土体的模拟与在COMSOL中实现的孔隙弹性有限元分析通过LiveLink程序进行耦合。提出了一种分解的Karhunen-Loève（简称K-L）展开方法，该方法占用较少的计算时间和内存空间，使得高分辨率、大尺寸的三维随机场的模拟更加高效。应用上述概率框架分别对规则波浪荷载作用下的二维倾斜海床以及随机波浪荷载下的三维海床响应进行了研究，揭示了海床土体渗透系数K与剪切模量G的空间变异性以及波浪荷载随机性对孔隙水压力分布和海床液化深度的影响规律，表明了传统确定性分析方法将导致不安全的工程设计。