波浪作用下海床圆弧振荡剪切破坏土体上升位移量预测方法技术

本发明专利技术涉及一种波浪作用下海床圆弧振荡剪切破坏土体上升位移量预测方法，包括以下步骤：（1）确定强波浪的参数，包括波长、波高和水深；（2）确定海床土体的有效重度；（3）确定波浪对海床产生的最大压力；（4）确定圆弧振荡剪切破坏表面处的线集中力；（5）确定波浪压力和拉力；（6）确定波浪作用下圆弧振荡体的重心最大竖向位移量；（7）确定圆弧振荡体的线重力；（8）确定圆弧振荡体因上升引起的势能增大量；（9）联立方程=，求解出即可；根据功能原理，波浪对圆弧振动体做的功等于振荡体的势能增加量。该预测方法具有工艺简单、流程性强和结果可靠的优点，对于分析其对海底管道和桩基等的作用力、明确此类破坏形式机理以及波土相互作用等均具有重要意义。义。

【技术实现步骤摘要】
波浪作用下海床圆弧振荡剪切破坏土体上升位移量预测方法


[0001]本专利技术涉及一种波浪作用下海床圆弧振荡剪切破坏土体上升位移量预测方法。

技术介绍

[0002]在河口三角洲近海区域，土体沉积速度较快，孔隙水压力较高，强度较低，在强波浪作用下可发生圆弧振荡剪切破坏，如在美国密西西比河三角洲地区和我国黄河三角洲地区，均发现了此种破坏形式。这种破坏模式，使得土体沿某一圆弧来回发生振荡破坏，一端土体连续出现上升或下降，若海床表面或土体内部埋设有管道，容易对管道造成破坏。但是迄今为止，尚未见到有关上升位移量预测方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种波浪作用下海床圆弧振荡剪切破坏土体上升位移量预测方法，该预测方法具有工艺简单、流程性强和结果可靠的优点。
[0004]本专利技术的技术方案在于：一种波浪作用下海床圆弧振荡剪切破坏土体上升位移量预测方法，包括以下步骤：（1）确定强波浪的参数，包括波长、波高和水深；（2）确定海床土体的有效重度；（3）确定波浪对海床产生的最大压力，，其中，为海水重度，取10.25kN/m3；（4）确定圆弧振荡剪切破坏表面处的线集中力，；（5）确定波浪压力和拉力两者，即线集中力对圆弧振荡剪切破坏所做的功能，，其中，为圆弧振荡剪切破坏土体的上升位移量，即为所要预测的物理量；（6）确定波浪作用下圆弧振荡体的重心最大竖向位移量，由圆弧振荡剪切破坏时，振荡体的重心位置和几何关系，得到；（7）确定圆弧振荡体的线重力，；（8）确定圆弧振荡体因上升引起的势能增大量，；（9）联立方程=，求解出即可；根据功能原理，波浪对圆弧振动体做的功等于振荡体的势能增加量。
[0005]进一步地，所述步骤（1）中，通过在圆弧振荡剪切破坏位置的海床表面布设波潮仪，在极端海况下测试出波浪的波长、波高和水深三个参数。
[0006]进一步地，所述步骤（2）中，在海床内取原状土样，运回实验室进行利用环刀法测
试出其体积，利用天平称取其质量，然后计算出密度，乘以重力加速度得到其饱和重度，最后剪去海水的重度，得到有效重度。
[0007]进一步地，所述取10.25kN/m3。
[0008]与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点：该预测方法具有工艺简单、流程性强和结果可靠的优点。同时明确土体上升位移量，对于分析其对海底管道和桩基等的作用力、明确此类破坏形式机理以及波土相互作用等均具有重要意义。具体实施方式为让本专利技术的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下，但本专利技术并不限于此。
[0009]一种波浪作用下海床圆弧振荡剪切破坏土体上升位移量预测方法，包括以下步骤：（1）确定强波浪的参数，包括波长、波高和水深：通过在圆弧振荡剪切破坏位置的海床表面布设波潮仪，在极端海况下测试出波浪的波长、波高和水深三个参数。
[0010]（2）确定海床土体的有效重度：在海床内取原状土样，运回实验室进行利用环刀法测试出其体积，利用天平称取其质量，然后计算出密度，乘以重力加速度得到其饱和重度，最后剪去海水的重度，得到有效重度。其中， 取10.25kN/m3。
[0011]（3）确定波浪对海床产生的最大压力，其中，其中，为海水重度，取10.25kN/m3。
[0012]（4）根据波浪对海床产生的最大压力确定圆弧振荡剪切破坏表面处的线集中力，。
[0013]（5）确定波浪压力和拉力两者：即线集中力对圆弧振荡剪切破坏所做的功能，，其中，为圆弧振荡剪切破坏土体的上升位移量，即为所要预测的物理量；（6）确定波浪作用下圆弧振荡体的重心最大竖向位移量：由圆弧振荡剪切破坏时，振荡体的重心位置和几何关系，得到。
[0014]（7）确定圆弧振荡体的线重力，；（8）确定圆弧振荡体因上升引起的势能增大量，；（9）联立方程=，求解出即可；根据功能原理，波浪对圆弧振动体做的功等于振荡体的势能增加量。
[0015]本专利技术的工作原理：当圆弧振荡体在波浪作用下发生剪切破坏，其外力为波浪力，波浪力对振荡体所做的功能转换成了振荡体的势能增加量，以及结合振荡体的重心位置及几何关系，提出了振动体的上升位移量。
[0016]具体实例如：我国黄河三角洲地区发现了一些圆弧振荡剪切破坏，对该区的石油
设施造成了重大不利影响，采用本专利技术的方法对该类破坏形式的上升位移量进行预测。
[0017]在圆弧振荡剪切破坏位置的海床表面布设波潮仪，在极端海况下测试出波浪的波长为64.9m、波高为4.4m，水深为8.1m；在海床内取原状土样，运回实验室进行利用环刀法测试出其体积，利用天平称取其质量，然后计算出密度，乘以重力加速度得到其饱和重度，然后剪去海水的重度（取10.25kN/m3），得到有效重度为8.4kN/m3；计算得到波浪对海床产生的最大压力为17.0kPa。进一步，计算得到圆弧振荡剪切破坏表面处的线集中力为138.2kN/m；得到圆弧振荡体的线重力为6943.5kN/m；波浪压力和拉力两者对圆弧振荡剪切破坏所做的功能、波浪作用下圆弧振荡体的重心最大竖向位移量以及圆弧振荡体因上升引起的势能增大量；通过联立方程=，求解出为1.51m，即在该波浪作用下，圆弧振荡剪切破坏土体的上升位移量为1.51m。
[0018]以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本专利技术的教导，设计出不同形式的波浪作用下海床圆弧振荡剪切破坏土体上升位移量预测方法并不需要创造性的劳动，在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本专利技术的涵盖范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波浪作用下海床圆弧振荡剪切破坏土体上升位移量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）确定强波浪的参数，包括波长、波高和水深；（2）确定海床土体的有效重度；（3）确定波浪对海床产生的最大压力，，其中，为海水重度，取10.25kN/m3；（4）确定圆弧振荡剪切破坏表面处的线集中力，；（5）确定波浪压力和拉力两者：即线集中力对圆弧振荡剪切破坏所做的功能，，其中，为圆弧振荡剪切破坏土体的上升位移量，即为所要预测的物理量；（6）确定波浪作用下圆弧振荡体的重心最大竖向位移量：由圆弧振荡剪切破坏时，振荡体的重心位置和几何关系，得到；（7）确定圆弧振荡体的线重力，；（8）确定圆弧振荡体因上升引起的势能增大量，；（9）联立方程=，求解出即可；根据功能原理...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华艳，高颖，付朝江，罗才松，王枫轩，王彦章，詹金武，张丙强，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：