考慮被動吸力作用的海洋平臺基礎(chǔ)承載特性研究.pdf

1、海洋平臺基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在上拔荷載作用時會產(chǎn)生被動吸力，當(dāng)被動吸力用于穩(wěn)定海底結(jié)構(gòu)物抵抗環(huán)境荷載引起的上拔作用時，是一種有利的因素需要增強(qiáng)；當(dāng)被動吸力產(chǎn)生于打撈、回收等拔出海底結(jié)構(gòu)物的過程中時，是一種不利的因素需要消除。本論文主要通過數(shù)值模擬和離心試驗(yàn)相結(jié)合的方法來研究被動吸力的作用機(jī)理以及對平臺基礎(chǔ)承載能力的影響。本文主要研究內(nèi)容和成果如下：
　?。?）提出了不排水條件下吸力式基礎(chǔ)抗拔承載力系數(shù)計(jì)算公式。采用數(shù)值模擬的方法對不排水條件下

2、吸力式基礎(chǔ)的承載力系數(shù)進(jìn)行了分析。分析過程中考慮了貫入長徑比和基礎(chǔ)位移的影響，比較了受壓和受拉工況下承載力系數(shù)的差異，得到以下結(jié)論：
　　①當(dāng)嵌入長徑比小于2時，基礎(chǔ)的抗壓和抗拔承載力系數(shù)差異較?。划?dāng)嵌入長徑比從2增加到4后，抗壓承載力系數(shù)持續(xù)增大到16%，抗拔承載力系數(shù)幾乎保持不變。
　?、诔休d力系數(shù)隨著非均質(zhì)度的增加而增大，當(dāng)非均質(zhì)度從0變化到1時，承載力系數(shù)增幅較大，當(dāng)非均質(zhì)度從1增加到5時，承載力系數(shù)的增加幅度較小。

3、
　　③當(dāng)基礎(chǔ)位移小于0.3D時，均質(zhì)土中基礎(chǔ)的抗壓和抗拔承載力系數(shù)都可以取相同的值；當(dāng)土體不排水強(qiáng)度取基礎(chǔ)側(cè)壁端部以下D/10處的強(qiáng)度計(jì)算承載力系數(shù)時，非均質(zhì)土的承載力系數(shù)可以用均質(zhì)土的承載力系數(shù)來代替。
　?、芴岢隽艘粋€深度系數(shù)的計(jì)算公式，公式中考慮了長徑比和相應(yīng)的基礎(chǔ)位移的影響。
　?。?）揭示了被動吸力對基礎(chǔ)抗拔承載力的影響機(jī)理。應(yīng)用離心模型試驗(yàn)?zāi)M了吸力式基礎(chǔ)的貫入和上拔過程，研究了上拔速度、貫入長徑比對負(fù)壓

4、的產(chǎn)生和消散的影響，得到以下結(jié)論：
　?、匐S著上拔速度的增大，抗拔阻力和負(fù)壓逐漸增大，但增長趨勢逐漸變緩；
　?、谠谙嗤习嗡俣葪l件下，隨著長徑比的增大，抗拔承載力和負(fù)壓增大，負(fù)壓消散的時間也增長；
　　③隨著上拔速度增大，產(chǎn)生的負(fù)壓需要的消散時間增長；
　?、苌习嗡俣瓤梢杂绊懙交A(chǔ)所處于的排水狀態(tài)，這對負(fù)壓的量值有較大影響。
　?。?）考慮到長徑比對滲流長度的影響，提出了評估吸力式基礎(chǔ)在上拔荷載作用下排水

5、狀態(tài)的計(jì)算公式。用數(shù)值分析方法模擬分析了吸力式基礎(chǔ)在受拉荷載下桶內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)壓以及負(fù)壓隨時間消散的過程。研究了嵌入長徑比、裂縫對負(fù)壓消散時間的影響，得到以下結(jié)論：
　?、匐S著吸力式基礎(chǔ)的側(cè)壁貫入土體的深度逐漸增大，桶內(nèi)孔壓消散需要的時間逐漸增長；
　　②隨著貫入長徑比的逐漸增大，滲流長度和基礎(chǔ)側(cè)壁的高度的比值逐漸降低，并趨向一個定值；有裂縫時的滲流長度相對于無裂縫時較?。?br>　?、劭紤]貫入深度對滲流長度的影響，建議采用無量

6、綱速度vs/cv來進(jìn)行受拉荷載下不排水狀態(tài)的判定，受拉狀態(tài)下的無量綱速度要達(dá)到受壓狀態(tài)下的兩個數(shù)量級倍數(shù)才能達(dá)到完全不排水狀態(tài)。
　?、芸紤]到負(fù)壓的可靠性，可以取完全不排水狀態(tài)下承載力系數(shù)的一半來計(jì)算抗拔承載力。
　?。?）提出了采用樁基承臺消除平臺樁靴下被動吸力的方法。應(yīng)用數(shù)值模擬方法對樁基承臺受到樁靴基礎(chǔ)傳遞過來的預(yù)壓荷載時的承載特性進(jìn)行了研究。分析中主要考慮了樁-土-承臺的相互作用，得到以下結(jié)論：
　?、俸奢d超出