임의반사율의 부분중복파동장에서 유한두께를 갖는 해저지반 내지반응답의 해석법 (Analytical Method of Partial Standing Wave-Induced Seabed Response in Finite Soil Thickness under Arbitrary Reflection)

서지정보

· 발행기관 : 한국해안,해양공학회
· 수록지 정보 : 한국해안·해양공학회논문집 / 26권 / 5호 / 300 ~ 313페이지
· 저자명 : 이광호, 김도삼, 김규한, 김동욱, 신범식

초록

파-지반의 상호작용 해석에 지금까지는 대부분 무한두께를 갖는 해저지반 상의 진행파와 무한두께 혹은 유한두께의 해저지반 상에서 완전중복파에 대해서만 해석해가 제안되어 있다. 본 연구에서는 임의반사율의 부분중복파동장에 선형파 이론과 유한두께를 갖는 해저지반에 Biot(1941) 3차원 압밀이론 및 지반탄성론에 기초한유효응력 개념을 각각 적용하여 지반 내 동적응답에 관한 해석해를 새롭게 유도하며, 이에 수심과 반사율만을변화시킴으로서 기존의 해석해가 간단히 얻어지기 때문에 그의 적용성이 보다 넓다. 본 해석해의 타당성은 무한지반 상의 진행파동장 및 완전중복파동장에 대한 Yamamoto et al.(1978) 및 Tsai & Lee(1994)의 해석해와 비교·검토로부터 검증된다. 또한, 본문에서는 유한깊이를 갖는 해저지반 상의 진행파동장, 완전중복파동장 및 임의반사율의 부분중복파동장에 대해 수심과 주기의 변화에 따른 본 해석해의 변화특성을 면밀히 검토한다. 이로부터 유한깊이의 지반은 무한두께의 경우와는 매우 상이한 지반응답(간극수압, 전단응력, 수평 및 연직 유효응력)을 나타내고, 반사율의 함수인 부분중복파동장에서 지반응답은 완전중복파동장에서의 값보다 일반적으로 작은값을 나타낸다는 것을 확인할 수 있었다.

영어초록

Most analytical solutions for wave-induced soil response have been mainly developed to investigate theinfluence of the progressive and standing waves on the seabed response in an infinite seabed. This paper presents anew analytical solution to the governing equations considering the wave-induced soil response for the partialstanding wave fields with arbitrary reflectivity in a porous seabed of finite thickness, using the effective stress basedon Biot's theory (Biot, 1941) and elastic foundation coupled with linear wave theory. The newly developed solutionfor wave-seabed interaction in seabed of finite depth has wide applicability as an analytical solutions because it canbe easily extended to the previous analytical solutions by varying water depth and reflection ratio. For more realisticwave field, the partial standing waves caused by the breakwaters with arbitrary reflectivity are considered. Theanalytical solutions was verified by comparing with the previous results for a seabed of infinite thickness under thetwo-dimensional progressive and standing wave fields derived by Yamamoto et al.(1978) and Tsai & Lee(1994).
Based on the analytical solutions derived in this study, the influence of water depth and wave period on thecharacteristics of the seabed response for the progressive, standing and partial standing wave fields in a seabed offinite thickness were carefully examined. The analytical solution shows that the soil response (including porepressure, shear stress, horizontal and vertical effective stresses) for a seabed of finite thickness is quite different inan infinite seabed. In particular, this study also found that the wave-induced seabed response under the partial waveconditions was reduced compared with the standing wave fields, and depends on the reflection coefficient.

참고자료

· 없음