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河床或海床中会布设光缆、管线、隧洞等结构物,如果该水域上有船只抛锚,就要考虑抛锚对结构物安全的影响。通过模型试验探究了霍尔锚在黏土中的抛锚深度,研究了贯入速度、锚重以及土强度对抛锚深度的影响。在模型试验中,用MEMS加速度传感器捕捉锚在土中运动时的加速度,并由加速度积分得到锚的下落速度及对应的下落位移。模型试验结果表明:当霍尔锚以极限速度贯入软黏土中时,17.8 t锚在强度为7.5 k Pa土中的贯入深度为4.0 m; 42 t锚在强度为8.3 k Pa的土中贯入深度为6.7 m。根据试验结果建立了霍尔锚在土中动力贯入时的运动微分方程,分析了作用在锚上的各项受力,并预测了抛锚深度。此外,根据模型试验结果,建立了抛锚深度和锚的总能量之间的经验公式。 相似文献
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航船应急抛锚时锚板贯入土体可能会影响河床或海床中的结构物甚者造成破坏，因此在通航频繁的航道，结构物埋深的设计需要充分考虑应急抛锚时锚板的贯入深度。本文通过缩尺模型试验模拟了霍尔锚在中等密实度粉细砂中的抛锚贯入过程，研究了不同抛锚速度(1.15～4.4 m/s)及粉细砂相对密实度(0.45～0.65)对抛锚贯入深度的影响；基于太沙基极限承载力理论和能量守恒定律，推导出霍尔锚在粉细砂土中贯入深度的表达式，与模型试验结果对比显示理论计算结果偏于保守。基于试验结果提出修正系数，修正后的理论公式能够较好地快速预测霍尔锚在中等密实度粉细砂中的贯入深度。研究结果为粉细砂土河床或海床中的结构物埋深设计提供了一定的技术参考。 相似文献
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基于1986-2008年的中国近海及邻近海域再分析产品(CORA)气候平均海温资料,分别运用S-T法、垂向梯度法和最大曲率点3种温跃层定义计算了南海温跃层上界深度,揭示了南海温跃层季节变化特征。对3种不同定义确定的温跃层上界深度进行比较发现:采用不同定义计算南海温跃层上界深度存在差异,S-T法确定的温跃层上界深度最浅,垂向梯度法其次,最大曲率点法最深;在深水区(水深200 m)运用S-T法计算的温跃层上界深度与垂向梯度法的结果比较一致,都与实际温跃层深度符合较好;在浅水区(水深200 m),垂向梯度法和最大曲率点法可以准确判定无跃区,但对于温跃层深度计算,3种定义误差均较大。 相似文献
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重力活塞取样器贯入深度研究对于取样效率的提高和仪器安全有着重要影响,根据取样海底沉积物类型及工程参数对取样器可贯入深度进行预判是研究的重点。基于重力活塞取样器结构,设计并制造了重量可调的重力取样器模型,增加了底质桶与支架等配套设施。按照控制变量法分别设计了针对取样器质量、贯入速度及沉积物类型的试验。试验结果表明,底质类型、取样器质量和贯入速度都可以对贯入深度产生不同程度的影响。在现有重力取样器贯入深度公式的基础上,根据本次试验得到的数据对其进行修正。改进后的公式计算结果与原来相比误差更小、更接近于真实取样数据。 相似文献
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浮体运动和海床土刚度是引起钢悬链式立管(steel catenary riser,简称SCR)管土相互作用的关键因素,将导致SCR触地区的疲劳损伤。以工作水深为1500 m的浮式平台上生产立管SCR为研究对象,基于法向抗力模型和侧向阻力模型建立管土作用模型,在环境载荷和浮体运动作用下,开展SCR与浮式平台的整体分析,研究海床土参数对SCR触地区动态响应和疲劳寿命的敏感性。通过改变海床土的不排水抗剪强度Su0、强度梯度ρ、吸力因子fsuc、吸力衰减参数λsuc以及再贯入系数λrep等,得到不同参数对触地区动力响应、疲劳寿命的影响规律。研究结果表明:①基于软黏土海床,随着不排水抗剪强度Su0的增加,触地区立管疲劳寿命减幅达到33.23%,敏感性最高;②吸力因子fsuc越大,立管疲劳寿命越小且减幅达23.77%,其敏感性较高;③随着再贯入系数λrep增大,触地区立管疲劳寿命增幅达到15.48%;④海床抗剪强度梯度ρ和吸力衰减参数λsuc对立管疲劳寿命影响较小。研究结论能为SCR设计分析及安全服役提供重要参考。 相似文献
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海洋石油建设中的一个关键环节是对有关海域的工程地质条件作出准确评价。海上原位静力触探(CPT)是主要的原位勘察手段,与陆地CPT不同,其贯入方式主要有Seabed和Downhole两种形式。这两种CPT由于贯入方式不同,所得到的锥端阻力存在一定的差异。采用有限元方法对这两种形式的CPT锥端阻力和贯入模式进行计算分析。研究显示,CPT入土过程中,周围土体存在两种不同位移状态,即滑动状态和排挤状态。在入土初期,土体以滑动状态为主,土体中竖向应力随贯入深度的增加而递增。在入土一定深度以后,土体的排挤状态占主导地位,竖向应力变化趋于平稳。这两种位移状态的相互转化解释了Seabed CPT和Downhole CPT实测数据之间的差异。在贯入深度较大时,Seabed CPT受排挤状态控制,而Downhole CPT仍然受滑动状态的影响。 相似文献
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板翼动力锚是依靠自重完成安装并靠自重和海床土的抗力来锚固的新型动力锚。板翼动力锚高速(15~25 m/s)贯入地基过程中涉及到高应变率、流固耦合、土体软化和大变形等难题,模型试验可避免上述计算困难,能直接得出不同的贯入速度所对应的沉贯深度。本文首先推导了模型相似关系,然后在常规重力条件下,进行了两组26个工况的板翼动力锚在均质黏土中动力安装过程的模型试验,根据试验结果确定了率效应参数的取值范围,并研究了每一项受力对沉贯深度的影响。最后提出了在均质黏土中预测板翼动力锚沉贯深度的经验公式。 相似文献
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东海夏季跃层深度计算方法的比较 总被引：5，自引：0，他引：5
基于31°N和PN断面高分辨率的温度、盐度和密度(CTD)资料,分别选取1992,1998和2001年东海夏季长江径流量偏小、偏大和正常的3个年份,运用4种跃层计算方法计算了2个断面的温跃层和密度跃层上界的深度。计算结果与实际跃层上界深度比较发现,在3种不同条件下,采用垂向梯度法计算的东海夏季跃层上界深度,无论在浅海海区还是深海海区均较为理想。长江径流量偏小和正常的年份,在东海的浅海海区(水深<200m)运用S-T法计算的跃层上界深度与垂向梯度法的结果比较一致,都与实际跃层深度符合较好。在具有高分辨率资料的情况下,垂向梯度法是4种方法中计算东海夏季跃层上界深度的最佳方法。在缺乏高分辨率资料且长江径流量不大时,夏季东海浅海海区也可以运用S-T法计算温跃层和密度跃层上界深度。 相似文献
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针对当前高密度多波束水深数据抽稀后所构建数字水深模型(digital depth model,DDM)的航海安全性缺少估计这一问题,分别以最浅点法、最近点法和平均值法3种常用方法抽稀水深数据并构建DDM,在此基础上,分析不同抽稀方法所构建DDM随尺度变化的深度保证率变化规律,采用统计分析的方法建立DDM深度保证率与抽稀尺度、海底地形复杂因子之间的数学回归模型。实验表明:该回归模型不仅可用于估算基于不同抽稀方法所构建DDM的深度保证率,也为确定满足适合的DDM深度保证率所需要的抽稀尺度提供了理论依据。 相似文献
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两种基于贝叶斯点估计理论的多声源定位方法研究 总被引：1，自引：1，他引：0
海洋环境参数失配是制约匹配场定位性能的主要因素之一。为了克服环境失配，本文基于贝叶斯理论，将环境参数与声源的距离和深度一起作为未知量进行反演。然而在进行多声源定位时，反演参数的维数几何增长，极大地增加了反演问题的复杂性和计算量。为此本文将声源强度和噪声方差表示成其极大似然估计值，从而将这些参数进行隐式采样，大大降低了反演的维数和难度。文章比较了两种贝叶斯点估计方法，最大后验概率密度方法和最大边缘后验概率密度方法。最大后验概率密度方法的解是令后验概率密度取得最大值的参数组合，可以利用优化算法快速获得。最大边缘后验概率密度法将其他参数积分，得到目标参数的一维边缘概率分布，分布的最大值为反演结果。该方法得到最优估计值的同时可以获取参数估计的不确定信息。在环境参数和声源参数都未知的情况下，利用蒙特卡洛法在不同信噪比情况下对两种声源定位方法进行分析，实验结果表明：(1)对于敏感参数，如声源距离、水深和海水声速，最大边缘后验概率密度法比最大边缘后验概率密度方法的性能好。(2)对于较不敏感的参数，如海底声速、海底密度和海底声衰减，当信噪比较低时，最大边缘后验概率密度方法能较好地平滑噪声，从而比最大边缘后验概率密度法具有更好的性能。由于声源距离和深度是敏感参数，研究表明最大边缘后验概率密度法提供了一种在不确知环境下更可靠的多声源定位方法。 相似文献
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针对粉土中吸力桶在吸力沉贯中的两个关键性问题——沉贯阻力和内部土体稳定性,在自行研制的试验平台上进行了一系列吸力桶沉贯模型试验。试验结果表明,粉土中吸力沉贯时,Andersen所提供的基于CPT锥尖强度的阻力计算公式能较好预测阻力发展趋势,但计算结果偏小;而修正的承载力公式预测结果在沉贯前期与实测值较吻合,沉贯后期预测偏大。吸力沉贯前期,贯入阻力随深度稳步增长,直到贯入深度达到某个临界值后,阻力增长缓慢甚至保持不变。桶内粉土在吸力作用下的失稳机理与黏土或砂土不同,在渗透力作用下表现为从土层表面开始的自上而下管涌或渗流侵蚀。沉贯后期,端部土体在较高水头差下发生失稳并向桶内流动,造成了桶内土体密度降低,端阻力与内壁摩阻力降低,总贯入阻力主要由外壁摩阻力提供。并结合有限元模拟对上述实验现象的内在机理进行了解释。 相似文献
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抛锚作业给跨航道海底管道带来的安全风险问题越来越引起人们的关注。为了加强海底管道防冲击能力、保障管道的安全运营,针对抛锚冲击作用下的管道埋深进行研究。通过建立小尺寸抛锚冲击管道实验平台,获得了冲击荷载作用下抛锚高度、管道埋深、堆石材质等参量对管道响应的影响。并基于正交实验原理,综合分析了不同参量对管道响应的敏感性。利用有限元法对抛锚冲击管道的过程进行瞬态动力分析,进一步研究了堆石材料力学特性对管道埋深的影响。结果表明:在冲击荷载作用下,堆石层的材料特性对冲击能量的耗散起着重要作用。通过将数值分析结果与实验数据作对比,并结合DNV规范中的能量计算方法,提出了抛锚冲击荷载作用下管道最小埋深的计算方法。研究成果为海底管道的安全铺设提供一定的理论指导。 相似文献
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自由落体贯入仪（free falling penetrometer，简称FFP）通过自由下落贯入土层中，由于其高效便捷的特性，越来越广泛地被应用于海底浅层土体原位勘察。采用耦合欧拉-拉格朗日（Coupled Eulerian Lagrangian，简称CEL）方法，进行了球形FFP在硬-软双层黏土中贯入的大变形有限元分析，考虑了土体的应变率和应变软化效应。与离心机试验、现场试验和数值模拟结果进行了对比，验证了模型的可靠性。分析了成层土对贯入过程的影响，发现FFP在贯入过程中上部硬黏土层形成空腔，且底部会伴随着土塞。通过广泛的变参数分析结果，拟合了球形FFP最终贯入深度与总能量之间的归一化表达式，建立了土体不排水抗剪强度、FFP直径和贯入速度与FFP在硬-软黏土层中最终贯入深度的关系。 相似文献
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硝酸盐是海洋中浮游植物生命活动可利用的主要氮形态，其跃层深度(ZN)会直接影响硝酸盐垂向输送、海洋初级生产力以及海洋碳循环。随着海洋观测技术的不断发展，硝酸盐剖面数据的采集呈现多样化，包括船基CTD观测和生物地球化学浮标BGC-Argo自动观测等，且垂向采样分辨率差异较大(CTD较低，BGC-Argo较高)。针对不同采样数据，亟需对硝酸盐跃层深度计算方法进行系统且定量化的对比分析研究。本文利用西北太平洋历史船测CTD数据和BGC-Argo浮标数据，采用差值法、梯度法和阈值法分别计算对应硝酸盐跃层深度。研究结果表明：就单一硝酸盐剖面，基于BGC-Argo数据，差值法计算的ZN与目视解译的ZN相差仅为0.2 m,阈值法次之为20.0 m,梯度法相差最大为202.8 m;基于CTD数据，差值法计算的ZN与目视解译的ZN相差2.0 m,阈值法相差49.0 m,梯度法相差155.0 m。相较于梯度法和阈值法，差值法计算的ZN与目视解译的ZN相差... 相似文献
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自落式贯入仪(Free-Falling Penetrometer, FFP)是一种新型海底沉积物原位测量设备,用于海底沉积物工程性质原位调查。本文基于自主研发的FFP设备在黄海海域开展现场贯入试验,分析探头尺寸对判断沉积物性质的影响。研究表明,在不同沉积物中探头尺寸对贯入深度、贯入阻力和沉积物类型判断有不同影响。在细粒沉积物中探头尺寸对贯入深度、贯入阻力影响较小;在根据贯入阻力变化划定分层时,小直径探头能反应贯入阻力更为细小的变化。在粗粒沉积物中探头尺寸影响更明显,大尺寸探头使贯入阻力变大,贯入深度减小。根据标准化深度和硬度因子可区分粗粒沉积物和细粒沉积物,在粗粒沉积物中探头尺寸增大,硬度因子减小,有利于细化沉积物类型。 相似文献
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针对基于测高重力异常反演海底地形理论众多、选取标准无法确定的情况,利用中国南海海域内的测高重力异常和船测水深数据研究比较了重力地质法(GGM)和SmithSandwell (SAS)法两种精度高、计算速度相对较快的海底地形反演理论。其中,GGM方法的密度差异常数Δρ由向下延拓技术确定为2.15 g·cm-3,SAS方法采用移去-恢复技术得到反演波段内重力异常和水深数据。结果表明:测线分布条件一定时,水深多在-1 000 m左右或反演区域岛礁、海山等复杂海底地形较多时选取SAS方法,水深主要在-3 000 m以深的区域或海底地形复杂程度不高时选取GGM方法则能获取更好的效果,其效果最优处与船测水深在检核点处的差值最优平均值能达-0.61 m,标准差可达14.67 m。 相似文献