本發明公開一種海床底辟高度和直徑預測方法，屬于海洋地質災害。

背景技術：

1、海床底辟是海底的一種地貌現象，又稱為“泥火山”，其形成與海底波浪作用或氣體溢出等作用有關，海床底辟的發育會危及到海底工程設施的安全性。其發育的高度越大，危險性越大。為了獲得海床底辟高度和直徑，現有技術通常采取基于事后調查測量的方式，這種方法費時費力，成本較高；還有一種情況就是采用數學模型進行預測，例如機器學習模型預測底辟參數，這種方法僅能獲得數據內在規律，未從底辟產生原理上進行計算，往往精度不高，且非常依賴長期觀測的底辟數據進行模型訓練。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種海床底辟高度和直徑預測方法，以解決現有技術中，事后調查測量底辟成本高，而機器學習模型預測底辟參數精度不高的問題。

2、一種海床底辟高度和直徑預測方法，包括確定硬殼層的海水參數，計算硬殼層的土體參數，還包括依次計算軟弱土層頂部的孔壓、海床底辟的初始高度、軟弱土層的等值內摩擦角、海床底辟頂部被波浪侵蝕掉的高度，得到海床底辟的實際高度和底辟直徑。

3、軟弱土層頂部的孔壓包括：

4、；

5、式中，是硬殼層表面受到的波浪壓力極值，是硬殼層的厚度，是硬殼層土體的飽和重度。

6、海床底辟的初始高度包括：

7、；

8、式中，是鉆機在軟弱土層取得的原狀土樣的密度，為海水密度，為重力加速度。

9、軟弱土層的等值內摩擦角包括：

10、；

11、式中，是粘聚力，是內摩擦角。

12、海床底辟頂部被波浪侵蝕掉的高度包括：

13、；

14、式中，是波浪的流速。

15、海床底辟的實際高度包括：

16、。

17、底辟直徑包括：

18、。

19、波浪的流速為：

20、；

21、式中，是周期。

22、硬殼層的水動力參數包括波高、波長、硬殼層處的水深和周期，硬殼層表面受到的波浪壓力極值為：

23、；

24、式中，是雙曲函數。

25、所述硬殼層的土體參數包括硬殼層的厚度、硬殼層土體的飽和重度、軟弱土層的天然密度；利用鉆機在硬殼層進行鉆探，獲得硬殼層的厚度，利用環刀法測試鉆機在硬殼層取得的原狀土樣的密度，乘以重力加速度得到硬殼層土體的飽和重度，利用環刀法測試鉆機在軟弱土層取得的原狀土樣的密度，將軟弱土層充分擾動，放入直剪儀內測試出粘聚力和內摩擦角。

26、相對比現有技術，本發明具有以下有益效果：本發明從底辟產生原理上入手進行計算，過程簡單、流程性強結果可靠，通過三組實施例驗證表明本發明能準確進行底辟的高度和直徑計算。

技術特征：

1.一種海床底辟高度和直徑預測方法，包括確定硬殼層的海水參數，計算硬殼層的土體參數，其特征在于，還包括依次計算軟弱土層頂部的孔壓、海床底辟的初始高度、軟弱土層的等值內摩擦角、海床底辟頂部被波浪侵蝕掉的高度，得到海床底辟的實際高度和底辟直徑。

2.根據權利要求1所述的一種海床底辟高度和直徑預測方法，其特征在于，軟弱土層頂部的孔壓包括：

3.根據權利要求2所述的一種海床底辟高度和直徑預測方法，其特征在于，海床底辟的初始高度包括：

4.根據權利要求3所述的一種海床底辟高度和直徑預測方法，其特征在于，軟弱土層的等值內摩擦角包括：

5.根據權利要求4所述的一種海床底辟高度和直徑預測方法，其特征在于，海床底辟頂部被波浪侵蝕掉的高度包括：

6.根據權利要求5所述的一種海床底辟高度和直徑預測方法，其特征在于，海床底辟的實際高度包括：

7.根據權利要求6所述的一種海床底辟高度和直徑預測方法，其特征在于，底辟直徑包括：

8.根據權利要求7所述的一種海床底辟高度和直徑預測方法，其特征在于，波浪的流速為：

9.根據權利要求8所述的一種海床底辟高度和直徑預測方法，其特征在于，硬殼層的水動力參數包括波高、波長、硬殼層處的水深和周期，硬殼層表面受到的波浪壓力極值為：

10.根據權利要求1所述的一種海床底辟高度和直徑預測方法，其特征在于，所述硬殼層的土體參數包括硬殼層的厚度、硬殼層土體的飽和重度、軟弱土層的天然密度；利用鉆機在硬殼層進行鉆探，獲得硬殼層的厚度，利用環刀法測試鉆機在硬殼層取得的原狀土樣的密度，乘以重力加速度得到硬殼層土體的飽和重度，利用環刀法測試鉆機在軟弱土層取得的原狀土樣的密度，將軟弱土層充分擾動，放入直剪儀內測試出粘聚力和內摩擦角。

技術總結
本發明公開一種海床底辟高度和直徑預測方法，屬于海洋地質災害技術領域，用于海床底辟高度和直徑預測，包括確定硬殼層的海水參數，計算硬殼層的土體參數，還包括依次計算軟弱土層頂部的孔壓、海床底辟的初始高度、軟弱土層的等值內摩擦角、海床底辟頂部被波浪侵蝕掉的高度，得到海床底辟的實際高度和底辟直徑。本發明從底辟產生原理上入手進行計算，過程簡單、流程性強、結果可靠，通過三組實施例驗證表明本發明能準確進行底辟的高度和直徑計算。

技術研發人員：盧芳,楊繼超,張曉波
受保護的技術使用者：山東科技大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24