砂性土条件下，冲坑横向扩展范围与海床土体的内摩擦角有关，并且假设冲坑坑边坡度与土体内摩擦角相同。冲刷坑半径可计算为[5]
式中 r——冲刷坑半径；
D——桩径；
S——冲坑的最大深度；
φ——土体内摩擦角。
当无详细资料时，水流作用下桩柱的冲坑范围可按照图8-8确定，波浪作用下冲坑宽度宜取2倍桩径。
图8-8 水流作用下冲坑发展范围[13]
B—结构物宽度或直径
冲坑深度随时间的发展关系遵循式（8-3）确定的分布规律，如图8-3所示。式（8-3）以冲刷时间尺度T来表征冲坑深度St随时间发展的趋势，其仅适用于砂土条件下的冲刷分析。问题的关键转化为求解时间尺度T。时间尺度T与无量纲化时间变量T*存在关系为
式中 s——沉积物相对密度；
g——重力加速度；
d——粒径，可取d50（中值粒径）计算；
D——桩柱直径。
对于恒定流和波浪分别作用下的时间变量T*可计算为
(www.xing528.com)
式中 h——水深；
θ——希尔兹参数。
对于水流作用而言，若水流流速为Uc，采用Colebrook-White方程可求得海床面剪切流速Uf，即
式中 ν——海水的运动黏滞系数，取值为10-6m2/s。
将由式（8-40）求得的水流剪切流速Uf代入式（8-5）可得希尔兹参数θ，结合式（8-38）和式（8-39）可确定水流作用下的时间尺度T。
对于波浪作用而言，海床面不受干扰的最大剪切流速为：
式中 fw——摩擦系数；
umax——桩柱处海床附近的波浪速度最大值，按照式（8-32）计算。
式（8-41）中海床摩擦系数fw计算为
式中 kN——床面糙度，取2.5d50，d50为泥沙颗粒的中值粒径；
a——水质点在海底处运动轨迹的长半轴。
式（8-42）中水质点在海底处运动轨迹的长半轴a计算为
将由式（8-41）求得的波浪剪切流速Uf代入式（8-5）可得希尔兹参数θ，结合式（8-38）和式（8-39）可确定波浪作用下的时间尺度T。
综上所述，根据式（8-3）、式（8-5）、式（8-32）和式（8-38）～式（8-43）可以确定波浪和水流作用下冲坑深度随时间发展的历程。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
