[發明專利]波浪作用下海床圓弧振蕩剪切破壞土體上升位移量預測方法

在審

• 申請號: 202111448809.7
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN114166673A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 陳華艷;高穎;付朝江;羅才松;王楓軒;王彥章;詹金武;張丙強
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/06;G01M10/00;G06F17/10
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳方淮;蔡學俊

本發明涉及一種波浪作用下海床圓弧振蕩剪切破壞土體上升位移量預測方法，包括以下步驟：（1）確定強波浪的參數，包括波長、波高和水深；（2）確定海床土體的有效重度；（3）確定波浪對海床產生的最大壓力；（4）確定圓弧振蕩剪切破壞表面處的線集中力；（5）確定波浪壓力和拉力；（6）確定波浪作用下圓弧振蕩體的重心最大豎向位移量；（7）確定圓弧振蕩體的線重力；（8）確定圓弧振蕩體因上升引起的勢能增大量；（9）聯立方程=，求解出即可；根據功能原理，波浪對圓弧振動體做的功等于振蕩體的勢能增加量。該預測方法具有工藝簡單、流程性強和結果可靠的優點，對于分析其對海底管道和樁基等的作用力、明確此類破壞形式機理以及波土相互作用等均具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種波浪作用下海床圓弧振蕩剪切破壞土體上升位移量預測方法。

背景技術

在河口三角洲近海區域，土體沉積速度較快，孔隙水壓力較高，強度較低，在強波浪作用下可發生圓弧振蕩剪切破壞，如在美國密西西比河三角洲地區和我國黃河三角洲地區，均發現了此種破壞形式。這種破壞模式，使得土體沿某一圓弧來回發生振蕩破壞，一端土體連續出現上升或下降，若海床表面或土體內部埋設有管道，容易對管道造成破壞。但是迄今為止，尚未見到有關上升位移量預測方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種波浪作用下海床圓弧振蕩剪切破壞土體上升位移量預測方法，該預測方法具有工藝簡單、流程性強和結果可靠的優點。

本發明的技術方案在于：一種波浪作用下海床圓弧振蕩剪切破壞土體上升位移量預測方法，包括以下步驟：

（1）確定強波浪的參數，包括波長、波高和水深；

（2）確定海床土體的有效重度；

（3）確定波浪對海床產生的最大壓力，，其中，為海水重度，取10.25kN/m³；

（4）確定圓弧振蕩剪切破壞表面處的線集中力，；

（5）確定波浪壓力和拉力兩者，即線集中力對圓弧振蕩剪切破壞所做的功能，，其中，為圓弧振蕩剪切破壞土體的上升位移量，即為所要預測的物理量；

（6）確定波浪作用下圓弧振蕩體的重心最大豎向位移量，由圓弧振蕩剪切破壞時，振蕩體的重心位置和幾何關系，得到；

（7）確定圓弧振蕩體的線重力，；

（8）確定圓弧振蕩體因上升引起的勢能增大量，；

（9）聯立方程=，求解出即可；

根據功能原理，波浪對圓弧振動體做的功等于振蕩體的勢能增加量。

進一步地，所述步驟（1）中，通過在圓弧振蕩剪切破壞位置的海床表面布設波潮儀，在極端海況下測試出波浪的波長、波高和水深三個參數。

進一步地，所述步驟（2）中，在海床內取原狀土樣，運回實驗室進行利用環刀法測試出其體積，利用天平稱取其質量，然后計算出密度，乘以重力加速度得到其飽和重度，最后剪去海水的重度，得到有效重度。

進一步地，所述取10.25kN/m³。

與現有技術相比較，本發明具有以下優點：該預測方法具有工藝簡單、流程性強和結果可靠的優點。同時明確土體上升位移量，對于分析其對海底管道和樁基等的作用力、明確此類破壞形式機理以及波土相互作用等均具有重要意義。具體實施方式

為讓本發明的上述特征和優點能更淺顯易懂，下文特舉實施例，作詳細說明如下，但本發明并不限于此。

一種波浪作用下海床圓弧振蕩剪切破壞土體上升位移量預測方法，包括以下步驟：

（1）確定強波浪的參數，包括波長、波高和水深：通過在圓弧振蕩剪切破壞位置的海床表面布設波潮儀，在極端海況下測試出波浪的波長、波高和水深三個參數。