Учёт скольжения сваи относительно грунта изменил расчёт колебаний у морского дна

Исследователи из Делфтского технического университета изучили, как условия контакта сваи с грунтом влияют на движение частиц у морского дна при ударном погружении. В рассмотренном расчётном примере допущение о скольжении между сваей и грунтом изменило скорость, перемещения и траектории движения частиц по сравнению с моделью идеального контакта. Исследование опубликовано на Springer Nature Link.

Работа посвящена прогнозу колебаний при устройстве морских свайных фундаментов. Помимо звукового давления, такие работы вызывают движение частиц воды и донного грунта, которое могут воспринимать морские организмы.

В расчётной схеме сваю представили тонкостенной оболочкой, воду — сжимаемой акустической средой, а грунт — линейно-упругой средой. На границе сваи и грунта авторы ввели элементы, учитывающие жёсткость и демпфирование. Это позволило задать относительное вертикальное перемещение двух сред.

В действительности взаимодействие сваи и грунта при погружении нелинейно. Применённая авторами линейная схема представляет собой упрощение, с помощью которого они исследовали влияние контактного скольжения на распространение волн в грунте и воде.

В рассмотренном примере учёт скольжения снизил расчётные перемещения и скорости частиц вблизи сваи. Их траектории также стали сложнее и отличались от эллиптических. По мере удаления от источника влияние принятой модели контакта уменьшалось.

Авторы отмечают, что параметры взаимодействия сваи с грунтом необходимо уточнить с помощью лабораторных и натурных экспериментов. Результаты относятся к расчётному примеру и не означают, что скольжение всегда будет снижать колебания при любых грунтовых условиях.