海上自升式鉆井平臺(tái)插-拔樁機(jī)理及新型樁靴靜-動(dòng)承載力研究.pdf

1、海上自升式鉆井平臺(tái)的機(jī)動(dòng)性很強(qiáng)，需要適應(yīng)不同土質(zhì)條件，所以平臺(tái)基礎(chǔ)承載能力的預(yù)測(cè)，穿刺現(xiàn)象的預(yù)防和順利拔樁的能力都是至關(guān)重要的問(wèn)題。本課題就是針對(duì)這些實(shí)際問(wèn)題，從機(jī)理上研究了海上自升式鉆井平臺(tái)預(yù)壓—工作—遷航過(guò)程中樁靴的性能特點(diǎn)和樁靴型式的改進(jìn)等若干問(wèn)題，彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)對(duì)于海上自升式鉆井平臺(tái)樁靴基礎(chǔ)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(zhǔn)確的描述了海上自升式鉆井平臺(tái)插樁/拔

2、樁過(guò)程中樁靴的工作性狀；通過(guò)樁靴在多種土質(zhì)及貫入條件下的計(jì)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(shí)文中給出了平臺(tái)插樁/拔樁過(guò)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(jì)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(shí)質(zhì)；進(jìn)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(qiáng)度比、上層土相對(duì)厚度、下層土標(biāo)準(zhǔn)化抗剪強(qiáng)度和土體強(qiáng)度非均勻系數(shù)等參數(shù)變化對(duì)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(jì)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(guò)數(shù)值模型模擬了多種加載條件和不同樁靴貫入深度時(shí)樁靴周?chē)讐旱南⒁?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(zhǔn)確性和可行性：在此基礎(chǔ)上，確立了樁靴

4、在不同貫入深度上拔時(shí)土體不同的破壞模式，給出了樁靴底部吸力在平臺(tái)工作荷載、上拔速度和貫入深度等參數(shù)變化時(shí)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(tái)上拔能力儲(chǔ)備和樁靴底部環(huán)噴系統(tǒng)的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)提供了可靠的理論依據(jù)。
　　 通過(guò)給傳統(tǒng)樁靴增加筒裙結(jié)構(gòu)，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(zhǎng)基礎(chǔ)的有效埋置深度，從而提高平臺(tái)基礎(chǔ)的固定度和平臺(tái)整體剛度；通過(guò)swipe和固定位移比的加載方