波流作用下黄河三角洲硬壳层液化渗流形成机制研究 |
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引用本文: | 冷浩,胡瑞庚,刘红军,王兆耀.波流作用下黄河三角洲硬壳层液化渗流形成机制研究[J].工程地质学报(英文版),2021,29(6):1779-1787. |
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作者姓名: | 冷浩 胡瑞庚 刘红军 王兆耀 |
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作者单位: | 中国海洋大学环境科学与工程学院,青岛266100,中国;中国海洋大学环境科学与工程学院,青岛266100,中国;山东省海洋环境地质工程重点实验室,青岛266100,中国 |
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基金项目: | 国家自然科学基金项目41572247中央高校基本科研业务费专项202061027 |
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摘 要: | 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。
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关 键 词: | 上地壳层 残余孔隙水压力 渗流力 沉积物运移 |
收稿时间: | 2021-03-29 |
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