《波浪荷載與海底土層滲流耦合作用下樁基承載性能研究》是依託上海交通大學，由陳錦劍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：波浪荷載與海底土層滲流耦合作用下樁基承載性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳錦劍
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
海床地基和樁基的承載力與穩定性是海洋工程地質評價的重要內容，波浪作用下海床滲流對樁土界面力學特性的影響是評價海洋工程樁基性能的關鍵，現有研究均未能區分滲流與應力作用下樁土界面力學回響的差異。研究滲流、應力及其耦合驅動下的樁土界面特性，涉及結構-土顆粒-地下水-波浪相互作用的高度非線性多場耦合問題。揭示波浪荷載下飽和海床中樁基承載機理，對於海洋工程建設及海域工程地質調查具有重要意義。本項目採用室內試驗和耦合理論分析，研究近海環境中樁基的承載性能。通過接觸面試驗，分析土層應力與滲流非線性耦合作用的樁土界面行為特徵，建立本構模型；結合飽和海床的應力滲流回響機制研究，探討波浪-地下水-土層-樁基的相互作用規律；綜合模型試驗和非線性耦合分析，揭示波浪荷載和海底土層滲流不同作用順序下樁基回響機理，提出滲流影響下的樁基承載性能評估方法，為海洋資源開發安全保障和海洋工程地質災害防治提供理論依據和技術支撐。
結題摘要
海床地基和海洋樁基的承載力與穩定性分析是海洋工程地質評價的重要內容。海洋環境與海底地質條件複雜，波浪引起的飽和海床孔壓回響與波浪荷載的耦合作用對海床與結構物的影響不容忽視。揭示波浪荷載下飽和海床中樁基承載機理，對於海洋工程建設及海域工程地質調查具有重要意義。本項目採用室內試驗和耦合理論分析，以飽和海床孔壓回響、樁土相互作用為切入點，研究了近海淺水環境中波浪荷載作用下的樁基的回響特徵與承載性能。 1、研製一維波浪載入的單樁海床模擬試驗裝置，實現對波浪荷載作用下飽和海床孔壓回響、樁身應變與位移的實時測試。通過室內試驗，研究了波浪作用下樁周土的孔壓回響，闡明海床孔壓回響的相位延遲和振幅衰減作用，揭示了樁基對海床孔壓回響與滲流效應的影響機理。 2、提出了波浪作用下海底單樁動力回響的準靜態數值分析方法，採用準靜態方法模擬波浪荷載，考慮樁土界面的非線性接觸面特性，分別研究了完全埋置樁、海洋樁柱及飽和海床的回響。分析結果闡明了樁土接觸效應對海床孔壓回響與樁身軸力變形的影響機理，分析了不同參數對樁基承載性能的影響規律。 3、提出了包含波浪、海床和單樁的三維數值模擬方法研究其相互作用，其中波浪-樁基和樁基-海床子模型在水土交界面上實現耦合，同時考慮基於Biot理論的飽和海床滲流和樁身振動效應。研究了振動作用下海床孔壓、液化以及單樁位移、彎矩等回響，並對波浪、海床土體和單樁等主要參數影響進行了分析。 4、提出了基於瞬時剪應力的三維累計孔壓模型，通過海床土孔壓的非線性累積回響探討樁土相互作用的長期效應。該三維模型可以較為準確地模擬含單樁海床的累積孔壓回響，並可反映累計孔壓會振動上升的特徵。分析揭示了樁周剪應力集中導致孔壓累計強化和液化加劇的作用機制。 本項目研究成果發表論文21篇（其中SCI檢索17篇），並錄用4篇SCI期刊論文和1篇中文論文；授權發明專利6項，申請發明專利2項；培養博士生1人、碩士生4人。
