21816.強度沿深度增加土層中張緊式吸力錨承載力研究

1、強度沿深度增加土層中張緊式吸力強度沿深度增加土層中張緊式吸力錨承載力研究錨承載力研究StudyontheBearingCapacityofSuctionAnchswithTautMoingSysteminSoftClaywiththeStrengthIncreasealongtheDepth學(xué)科專業(yè)：巖土工程研究生：山傳龍指導(dǎo)教師：王建華教授天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一二年六月摘要隨著人類對油氣能源需求的日益增加，海洋油氣開采逐漸走向深水

2、，張緊式吸力錨作為一種新型的深水海洋平臺基礎(chǔ)開始在世界范圍內(nèi)開始得到應(yīng)用。目前對于強度沿深度線性增加土體中靜荷載作用下以及靜荷載和循環(huán)荷載共同作用下吸力錨的破壞模式和承載特性的研究比較缺乏。本文針對這一問題通過模型試驗和數(shù)值模擬來展開研究。首先，采用真空分層預(yù)壓法制備了強度隨深度線性增加的土層。制備過程中，只在底部設(shè)置土工布，土箱四周不設(shè)置排水邊界，這樣可以減少四周土體硬殼的形成，從而降低邊界效應(yīng)。其次，在強度隨深度線性增加的土層中，通

3、過模型試驗研究吸力錨在靜荷載作用下的破壞模式。當(dāng)荷載位移曲線的斜率接近為零時，對應(yīng)的外荷載即為所要求得的極限承載力，并將該承載力對應(yīng)的系泊點沿系泊方向位移大小定義為破壞標(biāo)準(zhǔn)，對于不同的破壞模式應(yīng)按照不同的位移標(biāo)準(zhǔn)確定極限承載力，并且按照這一標(biāo)準(zhǔn)得到的極限承載力大小與理論計算值較為吻合。不同土層中長徑比以及加載方向的改變對錨承載特性的影響并不一致，當(dāng)錨為豎向破壞時，其承載力的大小由豎向抗力決定；當(dāng)錨為水平破壞時，其承載力的大小由水平抗力決

4、定。再次，進行平均荷載和循環(huán)荷載共同作用下張緊式吸力錨的模型試驗，結(jié)果表明：當(dāng)靜荷載試驗為豎向破壞時，在平均荷載和循環(huán)荷載共同作用下錨的破壞為豎向破壞，當(dāng)靜荷載試驗為水平破壞時，雖然平均荷載和循環(huán)荷載共同作用下錨的破壞仍為水平破壞，但是隨著循環(huán)荷載比的增大，錨系泊點的運動方向角逐漸增大且均大于靜荷載作用下的運動方向角，這一現(xiàn)象說明循環(huán)荷載對錨豎向抗力的弱化程度大于對其水平抗力的弱化程度，并且隨著循環(huán)荷載比的增大，這種弱化差異越明顯。將強