發(fā)布時間：2021-04-06 21:39

　　海洋油氣和風電等能源開發(fā)是解決能源短缺問題的重要途徑。對于海洋油氣平臺、海上風機等構(gòu)筑物,吸力式桶形基礎(chǔ)因具有運輸方便、安裝成本較低且可重復(fù)利用等優(yōu)點正在得到工程界越來越廣泛的關(guān)注。桶形基礎(chǔ)在受力過程中承載力的發(fā)揮與加載速率、排水特性和土體應(yīng)變軟化等因素密切相關(guān),研究考慮這些復(fù)雜作用下桶形基礎(chǔ)上拔承載特性對于保障海洋能源基礎(chǔ)設(shè)施安全服役具有重要意義。本文針對該問題開展了較系統(tǒng)的超重力離心模型試驗和數(shù)值模擬,主要研究成果如下:（1）利用大變形連續(xù)極限分析（Sequential limit analysis,SLA）方法,開展了 T-bar由泥面貫入至地基深層過程的模擬。揭示了貫入過程中地基土由淺層整體非滿流破壞機構(gòu)向深層局部滿流破壞機構(gòu)的轉(zhuǎn)變,并評估了滿流前傳統(tǒng)T-bar阻力系數(shù)模型的誤差;首次提出了考慮T-bar初始貫入引發(fā)土體應(yīng)變軟化的阻力系數(shù)修正模型,使T-bar測試技術(shù)獲取地基“原狀”不排水抗剪強度成為可能。基于參數(shù)分析量化了 T-bar測試中界面粗糙度和貫入速率對貫入阻力的影響。這部分工作顯著提高了后續(xù)超重力離心模型試驗中地基土強度的測試精度。（2）在軟黏土地基中展開了不同加載... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：183 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２常見海上油氣平臺型式（工學網(wǎng)資料）??．，

有研究（秦力，２０１４）。??我國首座吸力式桶形基礎(chǔ)海洋平臺于１９９９年在勝利油田ＣＢ２０Ｂ井安裝成功，??該平臺設(shè)計工作水深８．９?ｍ，基礎(chǔ)部分由４個高４．４?ｍ，直徑４?ｍ的桶組成。該平臺??建設(shè)成功標志著我們國家桶形基礎(chǔ)平臺在淺海進入試用階段（賈延財，２０１０）。災(zāi)??害性海浪、風暴潮等極端復(fù)雜荷載作用對海上風機、油氣平臺等構(gòu)筑物服役安全性??威脅極大。Ｈｏｕｌｓｂｙ等人（２００５）指出，對于四腿桶形基礎(chǔ)，在極端復(fù)雜荷載作用??下荷載主要通過相對的腿下基礎(chǔ)的“推拉”運動來承受（圖１．３?（ａ））。對于單個腿??下的桶形基礎(chǔ)而言，其抗拔承載力研究是最重要的。圖１．３?（ｂ）和（ｃ）為典型的??張力腿平臺（ＴＬＰ）承受上拔荷載及破壞圖。我國海洋地基土中海相軟黏土地基分??布廣，如珠江三角洲、長江三角洲等入�？诘貐^(qū)分布大面積淤積軟黏土；隨著城鎮(zhèn)??化推進，濱海區(qū)和近海區(qū)吹填土填海造陸形成軟黏土地基；河流流入海底沉積形成??的海底軟黏土，且厚度較大，一般在５－２０ｍ?（楊浩明，２０１２）。因此，研究吸力式??桶形基礎(chǔ)在軟黏土地基中上拔承載特性，對我國多腿海上風機、油氣平臺等海上構(gòu)??筑物發(fā)展應(yīng)用具有重要意義。??－Ｉ??々：＿＿丨華??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??圖１．３海上吸力式桶形基礎(chǔ)豎向受荷及破壞：（ａ）風機基礎(chǔ)受荷；（ｂ）張力腿平臺基礎(chǔ)承受上??拔荷載；（ｃ）群桶基礎(chǔ)拔出破壞（Ｄｙｖｉｋ等，１９９３）??桶形基礎(chǔ)在荷載作用下與地基土之間發(fā)生相對位移或地基土發(fā)生整體破壞，地??基土破壞類型主要為剪切破壞。軟黏土不排水剪切強度是評估軟黏土中桶形基礎(chǔ)承??３??

浙江大學博士學位論文???［ｄ?Ｓｏｉｆｌｏｗ??Ｌｏａ４ｃ＜０?Ａ??＼?！?ｆ＇??ｒｆ?？??Ｔ細?Ａ??ｄ＆ｍｅｔａ：５ｍｍ??ｋｎｆｔｆａ?：２０ｉｎａ??Ｓｅｃｔｉｏｔ?Ａ??圖１．４Ｔ－ｂａｒ全流貫入儀示意圖（Ｗａｔｓｏｎ和Ｓｕｅｍａｓａ，２０００）??１．２?Ｔ－ｂａｒ貫入儀貫入阻力模型研究現(xiàn)狀??軟黏土中Ｔ－ｂａｒ貫入儀貫入阻力解析解最初是根據(jù)Ｒａｎｄｏｌｐｈ和Ｈｏｕｌｓｂｙ?（１９８４）??塑性理論解析解得出的。Ｒａｎｄｏｌｐｈ和Ｈｏｕｌｓｂｙ?（１９８４）將剛性樁（類似于Ｔ－ｂａｒ探??頭）筒化為二維極限分析問題，將軟黏土假定為理想剛塑性材料，并通過合理假設(shè)??１／４樁周地基土應(yīng)力場和速度場（見圖１．５），得到了不同接觸粗糙度樁土相互作用??力。根據(jù)解析解建議中等粗糙度剛性樁阻力１０．５?（凡ｃ、Ｊ分別為貫入阻力、??軟黏土強度、樁徑）。Ｍａｒｔｉｎ?和?Ｒａｎｄｏｌｐｈ?（２００６）對?Ｒａｎｄｏｌｐｈ?和?Ｈｏｕｌｓｂｙ?（１９８４）??分析完全光滑情況上限速度場假定的缺陷進行了修正，得出完全光滑Ｔ－ｂａｒ貫入阻??力上下限解析解相差僅為９％左右Ｄ?Ｅｉｎａｖ和Ｒａｎｄｏｌｐｈ?（２００５）將軟黏土假定為符??合Ｔｒｅｓｃａ屈服準則的材料，利用結(jié)合土體應(yīng)變路徑的極限分析上限法，分析了應(yīng)??變軟化和剪應(yīng)變速率對Ｔ－ｂａｒ貫入阻力的影響，并給出了相應(yīng)Ｔ－ｂａｒ貫入儀阻力系??數(shù)取值。??°?Ｖ，?Ｔ??（ａ）?（ｂ）??圖１．５剛性樁水平受荷極限分析（Ｒａｎｄｏｌｐｈ和Ｈｏｕｌｓｂｙ，?１９８４）：?（ａ）應(yīng)力場；（ｂ）速度場??５??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]ZJU400離心機研制及其振動臺性能評價[J]. 陳云敏,韓超,凌道盛,孔令剛,周燕國.  巖土工程學報. 2011(12)
[2]單向荷載作用下海上風機多桶基礎(chǔ)承載特性數(shù)值分析[J]. 劉樹杰,王忠濤,欒茂田.  海洋工程. 2010(01)
[3]吸力式桶形基礎(chǔ)多桶組合結(jié)構(gòu)承載力特性研究[J]. 武科,薛洪福,陳榕,李術(shù)才.  防災(zāi)減災(zāi)工程學報. 2008(04)
[4]桶形基礎(chǔ)發(fā)展概況[J]. 施曉春,徐日慶,龔曉南,陳國祥,袁中立.  土木工程學報. 2000(04)

碩士論文
[1]近海風機導管架基礎(chǔ)水平受荷特性研究[D]. 李濤.浙江大學 2015
[2]近海風機吸力式桶形基礎(chǔ)基于變形控制的復(fù)合承載力研究[D]. 張文龍.浙江大學 2013
[3]典型南海軟粘土的滲透特性研究[D]. 楊浩明.武漢理工大學 2012
[4]淺海重力式平臺負壓箱桶形基礎(chǔ)的地基穩(wěn)定性研究[D]. 賈延財.中國海洋大學 2010



本文編號：3122196