考慮被動(dòng)吸力作用的海洋平臺(tái)基礎(chǔ)承載特性研究.pdf

1、海洋平臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在上拔荷載作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生被動(dòng)吸力，當(dāng)被動(dòng)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(shí)，是一種有利的因素需要增強(qiáng)；當(dāng)被動(dòng)吸力產(chǎn)生于打撈、回收等拔出海底結(jié)構(gòu)物的過(guò)程中時(shí)，是一種不利的因素需要消除。本論文主要通過(guò)數(shù)值模擬和離心試驗(yàn)相結(jié)合的方法來(lái)研究被動(dòng)吸力的作用機(jī)理以及對(duì)平臺(tái)基礎(chǔ)承載能力的影響。本文主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　（1）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(duì)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(guò)程中考慮了貫入長(zhǎng)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：
　?、佼?dāng)嵌入長(zhǎng)徑比小于2時(shí)，基礎(chǔ)的抗壓和抗拔承載力系數(shù)差異較??；當(dāng)嵌入長(zhǎng)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(shí)，承載力系數(shù)增幅較大，當(dāng)非均質(zhì)度從1增加到5時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(lái)代替。
　　④提出了一個(gè)深度系數(shù)的計(jì)算公式，公式中考慮了長(zhǎng)徑比和相應(yīng)的基礎(chǔ)位移的影響。
　?。?）揭示了被動(dòng)吸力對(duì)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(guò)程，研究了上拔速度、貫入長(zhǎng)徑比對(duì)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(zhǎng)趨勢(shì)逐漸變緩；
　　②在相同上拔速度條件下，隨著長(zhǎng)徑比的增大，抗拔承載力和負(fù)壓增大，負(fù)壓消散的時(shí)間也增長(zhǎng)；
　?、垭S著上拔速度增大，產(chǎn)生的負(fù)壓需要的消散時(shí)間增長(zhǎng)；
　　④上拔速度可以影響到基礎(chǔ)所處于的排水狀態(tài)，這對(duì)負(fù)壓的量值有較大影響。
　　（3）考慮到長(zhǎng)徑比對(duì)滲流長(zhǎng)度的影響，提出了評(píng)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(shí)間消散的過(guò)程。研究了嵌入長(zhǎng)徑比、裂縫對(duì)負(fù)壓消散時(shí)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(shí)間逐漸增長(zhǎng)；
　?、陔S著貫入長(zhǎng)徑比的逐漸增大，滲流長(zhǎng)度和基礎(chǔ)側(cè)壁的高度的比值逐漸降低，并趨向一個(gè)定值；有裂縫時(shí)的滲流長(zhǎng)度相對(duì)于無(wú)裂縫時(shí)較小；
　　③考慮貫入深度對(duì)滲流長(zhǎng)度的影響，建議采用無(wú)量

6、綱速度vs/cv來(lái)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(wú)量綱速度要達(dá)到受壓狀態(tài)下的兩個(gè)數(shù)量級(jí)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(lái)計(jì)算抗拔承載力。
　?。?）提出了采用樁基承臺(tái)消除平臺(tái)樁靴下被動(dòng)吸力的方法。應(yīng)用數(shù)值模擬方法對(duì)樁基承臺(tái)受到樁靴基礎(chǔ)傳遞過(guò)來(lái)的預(yù)壓荷載時(shí)的承載特性進(jìn)行了研究。分析中主要考慮了樁-土-承臺(tái)的相互作用，得到以下結(jié)論：
　?、俸奢d超出