波流作用下黄河三角洲硬壳层液化渗流形成机制研究

波流作用于海床产生动态孔隙水压力，如不能及时消除会在其内部产生累积孔隙水压力，相邻两点间的孔隙水压力差值造成的水力梯度产生渗流力，渗流力引起水流动，海床表面为排水界面，从而会在海床内部形成向上的渗流力作用于泥沙颗粒上，使泥沙发生启动向海床表层运移，从而形成一定范围的粗颗粒层。本文采用数值模拟对不同流速下的海床累积孔隙水压力进行了研究，同时分析了硬壳层的存在对海床累积孔隙水压力的影响规律，根据取得的不同流速下海床内部的累积孔隙水压力值，计算海床任意位置处的渗流压力梯度，采用王虎等(2014)推导建立的海床临界冲刷深度的计算方法，分析不同流速下的硬壳层形成深度。结果表明: 海流流向与波浪行进方向一致时，对累积孔隙水压力起促进作用，流速越大累积孔隙水压力越大，反之对累积孔隙水压力有抑制作用。表面硬壳层的存在会显著促进累积孔压的消散，累积孔隙水压力沿深度分布的极值均出现在下层原始海床中，流速U₀=0m ·s-1时硬壳层厚度由1m增加到3m，极值点深度下降了1.38m。累积孔隙水压力引起的渗流力对于海床泥沙启动影响显著，在流速U₀=0m ·s-1，U₀=1m ·s-1时泥沙启动深度均为海床1.5m深度处，并且海流流向与波浪行进方向一致时，会产生较大ΔP/ΔL值带动较粗的泥沙颗粒至海床表层，但对泥沙启动的最大深度影响不大。