Porous Models for Wave-Seabed Interactions

The phenomenon of the wave-seabed interaction has attracted extreme attention among coastal and geotechnical engineers in recent years. Lots of research activities in the area have been carried out by numerous groups in the world. Under-standing of mechanisms and processes of the wave-seabed interaction problem is particularly important for marine geotechnical engineers involved in the design of foundation around marine infrastructures. The aim of this book is to provide readers a comprehensive theoretical background for the wave-induced soil response in marine sediments covering various aspects.
　　This book consists of ten chapters. The first two chapters give background of the research topic， recent advances and possible future research agenda in the area. These chapters provide junior researchers and someone who starts moving into this discipline an overall picture of the research topic and a starting point for postgraduate students. Chapters 3 and 4 present detailed mathematical formulations for the wave-induced soil response， including pore pressure， effective stresses and soil displacements， and seabed instability such as shear failure and liquefaction. These twochapters provide practical engineers a simple and effective analytical tool for the waveinduced seabed instability around marine infrastructures. Chapter 5 presentsanalytical and numerical models for the seabed response with variable soil characteristics and cross-anisotropic soil behavior. In Chaps. 6 and 7， dynamic soilbehavior and Coulomb-damping effects are considered and the applicable ranges of dynamic models are clarified. Then， random wave-induced seabed response in marine sediments with two commonly used wave spectra is explored in Chap. 8. Chapter 9 presents the analytical solution of the wave-induced pore pressure accumulation （pore pressure build-up） and a simplified formula for engineering practice is suggested. Chapter 10 clarifies the process of the wave-induced post-liquefaction（progressive liquefaction）. 

1 Introduction
1.1 Introduction
1.2 Hot Research Topics
1.3 Outline of the Book
References
2 RecentAdvances
2.1 Introduction
2.2 Waves Propagat.ing over a Porous Seabed： Theoretical Models.（Transient Mechanism）
2.2.1 Un-coupled Models （or Drained Models）
2.2.2 Biot's Consolidation Model（Quasi-Static Model）
2.2.3 u-p Approximation
2.2.4 DynamicModels
2.2.5 Poro-ElastoplasticModels
2.3 Waves Propagating over a Porous Seabed： Theoretical Model（Residual Mechanism）
2.4 Waves Propagating over a Porous Seabed： Physical Modeling
2.4.1 FieldMeasurements
2.4.2 LaboratoryExperiments
2.5 Waves Propagating over a Porous Seabed： Wave Damping and Seepage Fluxi a Porous Seabed
2.5.1 Wave Damping in a xin Sediments
2.5.2 Wave-Driven Seepage Fluxir
2.6 Wave-Induced Seabedlnstability
2.6.1 ShearFailure
2.6.2 Liquefaction
References
3 Wave-Induced Soil Response in anlsotropic Seabed
3.1 Introduction
3.2 A Short-Crested Wave System
3.3 Boundary Value Problem
3.3.1 Governing Equations
3.3.2 Boundary Conditions
3.4 GeneraI Solutions
3.4.1 Basic Theoretical Framework
3.4.2 Soil Responsein a Seabed of lnfinite Thickness
3.4.3 Soil Response in a Porous Seabed of Finite Thickness
3.4.4 Soil Response in a Layered Seabed
3.4.5 LimitingTwo-DimensionaIConditions
3.4.6 A Special Case： Fully Saturated Isotropic Seabed of lnfinite Thickness
3.5 Verification
3.5.1 Comparison with Two-Dimensional Experimental Data
3.5.2 Comparison with Two-DimensionalAnalyticaISolutions
3.5.3 Comparison with Numerical Model [18, 40,411
3.6 Results and Discussion
3.6.1 Effect ofWave Characteristics
3.6.2 Effect of Soil Characteristics
3.6.3 Effect of a Combined Obliquity-Permeability Parameter
3.6.4 Effect of a Top Layer
3.7 Summary
3.8 List ofCoefficients Bi and Ci
References
4 Wave-Induced Seabedlnstability
4.1 Introduction
4.2 Shear Failure
4.2.1 Principal Stresses
4.2.2 Mohr-Coulomb's Criterion
4.3 Soil Liquefaction
4.3.1 Excess Pore Pressure
4.3.2 Criteria of Liquefaction
4.3.3 SeepageForce
4.4 Wave-Induced Seabedlnstability
4.4.1 Effect of Wave Characteristics
4.4.2 Effect of Soil Characteristics
4.4.3 Effect of Combined Obliquity-Permeability Parameter
4.4.4 TemporalVariationinWave-InducedLiquefaction
4.5 Seabed Protection
4.5.1 Effects of a Top Layer
4.5.2 Methodology of SeabedP rotection
4.6 Summary
References
5 Wave-Induced Seabed Response in Non-homogeneous Anisotropic Seabed
6 Dynanuc Analysis for Wave-seabed Interaction
7 Wave Propagation over Coulomb-Damped Seabed
8 Random Wave-Induced Seabed Response
9 Wave-Induced Pore Pressure Accumulation in Marine Sediments
10 Wave-Induced Progressive Liquefaction in a Porous Seabed
Index