海上自升式鉆井平臺插-拔樁機理及新型樁靴靜-動承載力研究.pdf

1、海上自升式鉆井平臺的機動性很強，需要適應不同土質(zhì)條件，所以平臺基礎承載能力的預測，穿刺現(xiàn)象的預防和順利拔樁的能力都是至關重要的問題。本課題就是針對這些實際問題，從機理上研究了海上自升式鉆井平臺預壓—工作—遷航過程中樁靴的性能特點和樁靴型式的改進等若干問題，彌補了國內(nèi)對于海上自升式鉆井平臺樁靴基礎理論研究的不足。
　　 本文引入流固耦合理論建立了飽和粘土條件下土一樁靴系統(tǒng)的有限元模型，從而更為準確的描述了海上自升式鉆井平臺插樁/拔

2、樁過程中樁靴的工作性狀；通過樁靴在多種土質(zhì)及貫入條件下的計算和分析，提出了樁靴在深貫入條件下的極限承載力系數(shù)為10.30(不考慮土體回流作用)和12.25(考慮土體回流作用)，極限上拔阻力系數(shù)為12.62；同時文中給出了平臺插樁/拔樁過程中土體孔穴深度、樁靴承載力、樁靴底部吸力和樁靴上拔力的計算方法。
　　 本文定性和定量的分析了多層土條件下，樁靴承載力和孔穴的變化規(guī)律，揭示了樁靴發(fā)生穿刺現(xiàn)象的實質(zhì)；進一步提出了樁靴極限安全深度

3、的概念，系統(tǒng)描述了上下土層強度比、上層土相對厚度、下層土標準化抗剪強度和土體強度非均勻系數(shù)等參數(shù)變化對樁靴承載力的影響；最后給出了適用于工程使用的上硬下軟粘土中樁靴承載力系數(shù)的計算方法。
　　 在樁靴上拔力分析中，本文提出了將上拔力分為樁靴上部阻力和樁靴底部吸力的概念，通過數(shù)值模型模擬了多種加載條件和不同樁靴貫入深度時樁靴周圍孔壓的消散規(guī)律和樁靴上拔力不同組成部分的變化規(guī)律，證明了這種概念的準確性和可行性：在此基礎上，確立了樁靴

4、在不同貫入深度上拔時土體不同的破壞模式，給出了樁靴底部吸力在平臺工作荷載、上拔速度和貫入深度等參數(shù)變化時的發(fā)展規(guī)律，數(shù)值模擬的吸力變化范圍在總上拔力的27％-80％，這為平臺上拔能力儲備和樁靴底部環(huán)噴系統(tǒng)的準確設計提供了可靠的理論依據(jù)。
　　 通過給傳統(tǒng)樁靴增加筒裙結構，本文提出了承載能力更好的筒型樁靴型式，理論研究表明筒裙系統(tǒng)可以增長基礎的有效埋置深度，從而提高平臺基礎的固定度和平臺整體剛度；通過swipe和固定位移比的加載方