Wave-induced stresses around a pipe laid on a poro-elastic sea bed

Abstract

The dynamic equations of poro-elasticity by Biot, who extended Terzaghi's one-dimensional theory of soil consolidation, are used to study the local stresses induced by sea waves passing a circular pipe fixed on the sea bed. These equations couple the motion of the pore fluid and the solid skeleton, and are in general difficult to solve analytically. An analytical approximation is applied and solutions are presented in explicit forms. The approximation makes use of the usually low permeability of the sea bed, and is applicable when drainage is appreciable only near the mud line in a layer of thickness much less than the pipe diameter. Les équations dynamiques de poroélasticité de Biot, qui développa la théorie unidimensionnelle de la consolidation des sols de Terzaghi, ont été appliquées à l'étude des contraintes locales engendrées par les vagues maritimes agissant sur un tube circulaire fixé au fond de la mer. Ces équations qui associent le mouvement du fluide interstitiel et le squelette solide sont généralement difficiles à résoudre de façon analytique. Une approximation analytique est faite et des solutions sont presentées en termes explicites. L'approximation tient compte de la perméabilité normalement faible du fond de la mer et elle est applicable lorsque le drainage est d'un niveau appréciable uniquement près de la ligne de base, en une épaisseur de couche bien inférieure au diamètre du cylindre.