黏土中動(dòng)力錨的沉貫深度數(shù)值模擬.pdf

1、隨著海洋油氣開采從淺海向深海發(fā)展，浮式和半潛式平臺(tái)比傳統(tǒng)的重力式平臺(tái)更適合深海環(huán)境。在工作時(shí)浮式和半潛式平臺(tái)需要錨泊系統(tǒng)定位在一定范圍內(nèi)。動(dòng)力錨作為一種新近發(fā)展的為錨泊系統(tǒng)提供抗拔力的錨固基礎(chǔ)因其安裝運(yùn)輸方便、造價(jià)低廉、承載力高等諸多優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。動(dòng)力錨是一種依靠自重沉貫至海床一定深度處的錨固基礎(chǔ)，其承載力很大程度上依賴于錨的沉貫深度。由于動(dòng)力錨問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，現(xiàn)有的關(guān)于動(dòng)力錨沉貫深度的研究成果仍存在很多不足。本文通過(guò)

2、有限元分析方法研究了動(dòng)力錨的運(yùn)動(dòng)微分方程中相關(guān)參數(shù)的取值以完善動(dòng)力錨沉貫深度預(yù)測(cè)公式，而后總結(jié)了前人關(guān)于土體率效應(yīng)的成果，借助動(dòng)力錨的運(yùn)動(dòng)微分方程研究了土體率效應(yīng)對(duì)動(dòng)力錨沉貫深度的影響。這將有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)影響動(dòng)力錨沉貫深度的因素，為動(dòng)力錨的設(shè)計(jì)安裝提供技術(shù)支撐和理論指導(dǎo)。
　　論文第一部分采用小變形有限元方法模擬了不同長(zhǎng)寬比的矩形基礎(chǔ)預(yù)埋在不同深度黏土中的極限承載力。通過(guò)與其他學(xué)者關(guān)于較淺埋深情況矩形基礎(chǔ)的極限承載力對(duì)比驗(yàn)證了有

3、限元模型的可靠性，在此基礎(chǔ)之上模擬了埋深極大(150倍基礎(chǔ)寬度)情況下矩形基礎(chǔ)的極限承載力。研究結(jié)果表明，矩形基礎(chǔ)的極限承載力隨著埋深的增加而增加，在本文計(jì)算范圍內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)承載力的極限埋深。根據(jù)有限元模擬的結(jié)果擬合了一個(gè)可計(jì)算均質(zhì)黏土中包括薄板基礎(chǔ)在內(nèi)的任意長(zhǎng)寬比的矩形基礎(chǔ)處在較大埋深情況下的承載力系數(shù)公式。
　　論文第二部分總結(jié)了其他學(xué)者關(guān)于土體率效應(yīng)的研究結(jié)果，采用動(dòng)力錨的運(yùn)動(dòng)微分方程研究了土體率效應(yīng)對(duì)沉貫深度的影響。研究結(jié)果

4、表明，土體率效應(yīng)造成錨的沉貫深度明顯減小，為后續(xù)的研究指明了方向;當(dāng)土體率效應(yīng)參數(shù)較大時(shí)，錨的沉貫深度對(duì)參考應(yīng)變率的變化比較敏感。根據(jù)第二章的研究結(jié)果，采用矩形基礎(chǔ)的承載力系數(shù)計(jì)算動(dòng)力錨沉貫過(guò)程中翼板受到的端承阻力，得出的沉貫深度要小于采用以往的深埋條形基礎(chǔ)承載力系數(shù)7.5計(jì)算得到的沉貫深度。
　　論文第三部分采用耦合的歐拉朗格朗日法(Coupled Eulerian Lagrangian-CEL)模擬了考慮土體率效應(yīng)的魚雷錨連續(xù)