海洋自升式平台桩靴基础上拔阻力研究

发布时间：2020-10-21 10:02

　　 如今随着石油等不可再生资源的紧缺,世界各国开始向海洋寻求资源,海上自升式钻井平台在石油开采的过程中扮演着重要的角色,为了自升式平台的重复利用,在作业结束后,其平台会将桩靴和桩腿同时上拔,然后移至下一地点继续作业。目前关于桩靴的研究主要集中于桩靴贯入下压,关于桩靴上拔的研究还相对较少。本文基于有限元方法、随机场理论和蒙特卡洛模拟建立了随机有限元模型,研究桩靴上拔的影响因素、上拔阻力的构成、上拔阻力公式的修正、空间变异性黏土对桩靴上拔的影响。本文基于大型有限元软件ABAQUS建立了桩靴上拔的有限元模型,采用修正剑桥模型,考虑了桩靴上拔的孔隙水压力与有效应力的变化,并且与离心机实验结果进行对比验证。通过编程的方法将桩靴所受的上部阻力、下部阻力、孔隙水压力、有效应力求出,对可能影响桩靴上拔的各向等压固结试验参数λ、回弹参数κ、破坏常数M、泊松比v、初始孔隙比e、上拔速率进行了参数分析,研究它们变化时对上拔阻力的影响的大小以及变化趋势。研究土体的回流情况、荷载位移曲线、应力分布云图,对水平锚的上拔公式进行修正使其可应用于桩靴上拔阻力的计算,并通过计算本文所建模型验证其具有一定可靠性。发现桩靴上拔过程中,超孔隙水压力是上拔阻力增加的主要因素,且超孔压的分布并不均匀。通过塑性指数跟剑桥模型参数的关系,建立关于塑性指数的随机场,对随机场和均质土的桩靴上拔的结果进行对比分析,研究随机土中桩靴上拔的失效机理,观察其超孔压和有效应力的变化,取代表性节点进行分析,对比随机土和均质土应力分布的异同。基于蒙特卡洛模拟对桩靴上拔进行了空间变异性研究,统计性分析空间变异性的作用,对上拔阻力的最大值和最小值进行分析,研究上拔阻力、上部阻力、下部阻力的分布和拟合函数,并用95%置信水平的卡方检验值进行卡方检验。黏土的空间变异性对桩靴上拔阻力有较大影响,较强的空间变异性将降低上拔阻力。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U674.38
【部分图文】：

化与构成的能力。同时，自升式平台之间也近安装新的钻井平台要考虑和验算很多方面有空间变异性，这就导致了不同位置的黏土上拔会造成不可预知的影响，而对于现场试变异性的研究会有一定的困难，本文将空间拟、有限元法相结合，进行桩靴上拔的空间阻力的各组成部分的变化特性，研究上拔过置在土中，会与土发生相互作用。在上拔力力、吸附力、侧面阻力等三部分的影响，而桩过程中水压的变化很大，由其造成的吸附程中吸附力的准确确定还有很大挑战。目前的计算公式，这对实际工程造成了一定的困US 对自升式平台的桩靴上拔进行模拟，考三维模型，考虑了不同因素对上拔力的影响中的变化，对工程实践有着指导意义。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 固结曲线坐标系上 lnp=0 处的孔隙比为 2.118，p 的单位为 kPa。本文模流体重度即为水的重度，取 10000 N/m3。土体单元采用特殊的位移/孔压。土体具体采用的参数与 Purwana 实验所测参数一致，如表 2-1。由已知数据，可得土体侧压力系数 K0=0.609，临界状态有效应力=0.989。表 2-1 有限元模型土体参数p有效重度γ（kN/m3）渗透系数k（m/s）有效内摩擦角 φ′（°）λ κ初始孔隙比 e泊松比 5 6 2×10-823 0.244 0.053 3.35 0.33.2 模型建立

（kN/m3）k（m/s）角 φ′（°）隙比 e 45 6 2×10-823 0.244 0.053 3.35 0.32.3.2 模型建立图 2-1 桩靴基础模型尺寸
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本文编号：2849979