黏土中动力锚的沉贯深度数值模拟

发布时间：2017-11-11 00:05

  本文关键词：黏土中动力锚的沉贯深度数值模拟

  更多相关文章： 动力锚 沉贯深度 率效应 承载力系数 海洋基础

【摘要】：随着海洋油气开采从浅海向深海发展,浮式和半潜式平台比传统的重力式平台更适合深海环境。在工作时浮式和半潜式平台需要锚泊系统定位在一定范围内。动力锚作为一种新近发展的为锚泊系统提供抗拔力的锚固基础因其安装运输方便、造价低廉、承载力高等诸多优点在实际工程中得到了广泛的应用。动力锚是一种依靠自重沉贯至海床一定深度处的锚固基础,其承载力很大程度上依赖于锚的沉贯深度。由于动力锚问世时间不长,现有的关于动力锚沉贯深度的研究成果仍存在很多不足。本文通过有限元分析方法研究了动力锚的运动微分方程中相关参数的取值以完善动力锚沉贯深度预测公式,而后总结了前人关于土体率效应的成果,借助动力锚的运动微分方程研究了土体率效应对动力锚沉贯深度的影响。这将有助于进一步认识影响动力锚沉贯深度的因素,为动力锚的设计安装提供技术支撑和理论指导。论文第一部分采用小变形有限元方法模拟了不同长宽比的矩形基础预埋在不同深度黏土中的极限承载力。通过与其他学者关于较浅埋深情况矩形基础的极限承载力对比验证了有限元模型的可靠性,在此基础之上模拟了埋深极大(150倍基础宽度)情况下矩形基础的极限承载力。研究结果表明,矩形基础的极限承载力随着埋深的增加而增加,在本文计算范围内没有发现承载力的极限埋深。根据有限元模拟的结果拟合了一个可计算均质黏土中包括薄板基础在内的任意长宽比的矩形基础处在较大埋深情况下的承载力系数公式。论文第二部分总结了其他学者关于土体率效应的研究结果,采用动力锚的运动微分方程研究了土体率效应对沉贯深度的影响。研究结果表明,土体率效应造成锚的沉贯深度明显减小,为后续的研究指明了方向；当土体率效应参数较大时,锚的沉贯深度对参考应变率的变化比较敏感。根据第二章的研究结果,采用矩形基础的承载力系数计算动力锚沉贯过程中翼板受到的端承阻力,得出的沉贯深度要小于采用以往的深埋条形基础承载力系数7.5计算得到的沉贯深度。论文第三部分采用耦合的欧拉朗格朗日法(Coupled Euleran Lagrangian-CEL)模拟了考虑土体率效应的鱼雷锚连续贯入黏土的问题。通过分析鱼雷锚沉贯过程中所受到的端承阻力和摩擦力,得出了土体率效应对鱼雷锚端承项阻力和侧壁摩擦力的关系。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU476

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本文编号：1168922