唐明阳 于晶晶 张明智

（1湖北大学资源环境学院，湖北 武汉 430062；2 湖北大学资源环境学院，湖北 武汉 430062；3 湖北大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430062）

一、问题分析

众所周知，沙堡不能长时间保持固定形状。潮汐和波浪，雨水，空气湿度以及沙水比对沙丘都有不同程度的侵蚀。显然，这与力有关，例如海浪撞击、雨水冲刷，沙与水的比例可以改变沙粒之间的动摩擦系数。因此，我们对砂粒进行了受力分析。

首先，为了研究在波浪和潮汐作用下沙丘基础的最佳三维几何形状，我们分析了直接受到波浪影响的沙粒。在本文中，我们假设物理量θ代表沙丘切线平面与地面之间的角度。我们研究了没有波浪的自然状态，和沙粒在波浪作用下脱离沙丘之前的临界状态。我们假设海浪是作用在砂粒水平方向上的恒定力，并通过函数关系，可得最佳角度。

根据对第一个问题的分析，我们认为在下雨时，沙子会受到垂直向下的力和沿倾斜平面的向下力。这是因为一些雨水通过渗透进入谷粒之间，并在谷粒上具有垂直向下的力，而其他雨水则以径流的形式聚集在沙丘表面上，并且沿着斜坡在谷粒上具有向下的力。进行了砂粒的受力分析，得到了波浪力的大小与角度θ之间的关系，并绘制了图像。同时，由于角度仍然是一个固定值，因此第一个问题确定的最佳三维几何模型仍然是下雨时的最佳基础模型。

由于还有其他因素会影响沙堡的稳定性，因此与海的距离，沙堡的体积以及沙堡中的沙子材料都可以提高其稳定