01.04.2025 | Original Paper
The dynamic behavior of marine soft soil under cyclic wave loading
verfasst von: Chun Li, Ping Yang, Zhaoxue Wu, Wei Chen, Yi Cai
Erschienen in: Bulletin of Engineering Geology and the Environment | Ausgabe 4/2025
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Abstract
Der Artikel präsentiert eine gründliche Untersuchung des dynamischen Verhaltens mariner weicher Böden unter zyklischer Wellenbelastung, ein kritischer Studienbereich zur Verbesserung der Sicherheit und Dauerhaftigkeit der Küsteninfrastruktur. Die Forschung konzentriert sich auf die Herausforderungen durch den hohen Wassergehalt und die geringe Festigkeit des weichen marinen Bodens, was die Konzeption und den Bau von Ingenieursprojekten wie Häfen, Offshore-Windparks und Brücken oft erschwert. Die Studie führt dynamische triaxiale Tests an weichen Bodenproben aus dem chinesischen Zhoushan durch, die die Verformungsmuster des Bodens unter unterschiedlichen Belastungsbedingungen aufdecken. Zu den wichtigsten Ergebnissen gehört die Identifizierung von drei unterschiedlichen Phasen im dynamischen Stress-Dehnungs-Verhalten des Bodens: Verdichtung, Verformung und Versagen. Der Artikel untersucht auch die Entwicklung des dynamischen Schubmoduls und des Dämpfungsverhältnisses unter verschiedenen Grenzdrücken und dynamischen Spannungsamplituden und liefert wertvolle Erkenntnisse über die dynamischen Eigenschaften des Bodens. Darüber hinaus nutzt die Forschung das Martin-Davidenkov-Modell, um die Beziehung zwischen dem dynamischen Schubmodul und der Scherbelastung zu charakterisieren, was ein robustes Rahmenwerk für die Vorhersage des dynamischen Verhaltens des Bodens bei längerer zyklischer Belastung bietet. Die Ergebnisse dieser Studie tragen zu einem tieferen Verständnis der Dynamik des weichen Bodens im Meer bei und bieten eine solide theoretische Grundlage für die Konzeption von Projekten im Bereich des Meeresingenieurwesens, die letztlich die Sicherheit und Stabilität von technischen Strukturen in Küstenregionen verbessern.
KI-Generiert
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Abstract
Many engineering activities are conducted on marine soft soil foundations, with various types of soft soil influencing these projects differently. Studying the engineering characteristics and deformation mechanism of marine soft soil is crucial for the design and construction of marine structures. To reveal the dynamic mechanical characteristics of marine soft soil under wave loading, a set of soil samples under different confining pressure conditions were tested via a dynamic triaxial apparatus. Furthermore, a constitutive model was developed to predict the dynamic strength of marine soft soil subjected to wave loading. The experimental results demonstrate that the dynamic stress‒strain behaviour of marine soft soil progresses through three stages: compaction, deformation, and failure. The dynamic strain‒time history curve of the soil exhibited a cyclic trend characterized by a superposition of monotonic changes, which was attributed to the simultaneous occurrence of plastic deformation and cyclic deformation. The strain rebound gradually disappears with increasing number of loading cycles; the strain accumulation mainly occurs as compressive strain during the postvibration period. Within each stage, the dynamic shear modulus decreases with increasing shear strain, showing consistent curve characteristics across different dynamic stress amplitudes. During long-term cyclic loading, the damping ratio initially decreases and then stabilizes, with a negligible influence from the confining pressure. The Martin‒Davidenkov constitutive model effectively characterizes the correlation between the dynamic shear modulus and shear strain, with fitting curves closely matching the measured data.
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