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粘土中吸力锚沉贯阻力与土塞形成试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
针对粘土中吸力锚沉贯的两个关键性问题--沉贯阻力和土塞形成过程,在自行研制的试验平台上进行一系列吸力锚沉贯室内模型试验.试验结果表明,负压抽吸对筒壁内部土体的影响较大,而对外侧土体的影响很小;由压力沉贯向吸力沉贯转换后,土体阻力会先降低,再随着沉贯的进行逐渐增大,并超过采用压贯方式的土体阻力;前期压贯深度的变化带来了不同的内部泥面下陷,这对吸力沉贯开始阶段的土塞发展影响不大,当土塞加速隆起后,压贯越深的情况土塞发展越迅速;在粘土中进行吸力沉贯时,API规范对最大容许吸力估算较为准确,但是需提供比API规范更大的沉贯吸力才能保持沉贯的进行,而且沉贯过程中土塞的高度大于由于简裙下插置换土体所带来的高度. 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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吸力式导管架基础具备高承载力、高施工效率、高环境友好度、低造价等特点，使用其作为海上风电底部支撑结构有利于产业的规模化发展，实现上述愿景的前提在于使筒型基础顺利安装以满足设计要求。基于此，在不同初始施加泵压下，对吸力式导管架的沉贯效率特征值、基础内外围渗流变化、筒裙端部土压力特点进行探究。通过抱桩器使吸力式导管架在吸力安装过程中仅具备竖向自由度，从而进行纯沉贯试验。结果表明：初始泵压2 kPa时沉贯效率特征值最高；沉贯过程中基础外围渗流水压小于基础内围渗流水压；筒裙外侧所受土压要大于筒壁内侧所受土压力。 相似文献
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吸力基础是海洋工程中新型的一种基础型式,广泛应用于海洋平台、海洋浮动式结构等,近年来,也被作为浅海离岸风力发电工程的基础。吸力基础易遭受较大的水平动力荷载和弯矩,从而可能产生较大水平位移和转角;同时,由于海床冲刷,会降低其承载能力。为克服这些不足,提出了一种新型吸力基础———裙式吸力基础,把分析传统吸力基础砂土中的沉贯方法,拓广到裙式吸力基础中,研究该基础型式在砂土中的可沉贯性以及所需的吸力;并与同情况下的传统吸力基础进行了比较,证明了所提出的裙式吸力基础具有较好的沉贯性能,具有工程实践推广价值。 相似文献
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为了验证美国石油学会(American Petroleum Institute, API)规范的理论计算分析结果同现场实证试验数据的一致性以及调平新技术的有效性,以大唐大连市庄河海上风电场址Ⅰ(100 MW)海上风电项目吸力式三筒导管架基础为研究对象,运用API规范的静力平衡法、屈曲分析、土塞理论,以及SACS与ANSYS有限元分析软件进行吸力筒导管架沉贯的土塞、沉贯可行性、贯入屈曲、竖向承载力及吊装适应能力的一系列力学分析,通过将吸力式三筒导管架沉贯过程实际监测的土塞高度、负压、承载力、屈曲变形数据同理论计算结果进行比对分析,验证了API规范的理论计算分析结果与现场实证试验数据之间具有良好的拟合度。而“水上星站差分定位+姿态监测及定向的测量+无线网桥通讯组合”和“吸力筒吸力贯入装备一体化系统智能控制系统”两种新技术的应用,成功达成了吸力筒导管架基础功能性的实现。本研究证明了API规范理论分析的准确性和新调平技术的有效性,同时本研究的创新吸力筒式基础可以大幅节约钢材,能显著降低海上风电项目投资成本,经济价值高,有望成为未来海上风电项目的主要基础型式之一。 相似文献
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针对吸力式沉箱在黏性底床中沉贯安装的减阻问题,基于黏性泥沙的流变特性,开展了一系列不同振动荷载作用下的室内沉贯模型试验,分析了振动荷载对吸力式沉箱沉贯过程的影响和沉贯减阻效果。试验结果表明：在压力沉贯阶段或吸力沉贯阶段施加高频振动荷载,均能促使吸力式沉箱侧壁周围的土体发生流化,有效降低沉箱的沉贯阻力;减阻效果与振动频率和沉箱的长径比有关,与振动频率成正比,与沉箱的长径比成反比;存在一个临界频率,当振动频率大于该频率后,沉贯阻力随频率的减小不明显;施加高频振动荷载有助于减小吸力沉贯阶段沉箱内的土塞高度,促进沉箱沉贯到位。研究成果可为黏性泥沙流变减阻技术在吸力式沉箱中的应用提供理论依据和技术参考。 相似文献
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为补充DNVGL-RP-C212规范关于混合土层内吸力筒沉贯阻力计算参数的不确定描述，基于长乐外海风电场多个吸力筒基础的沉贯负压监测成果，对黏土—砂混合土层内吸力筒沉贯阻力算法进行研究。提出了基于黏粒含量确定侧阻力修正系数kf的算法，引入桩基工程中基于静力触探试验（CPT）的fs计算桩侧剪切强度的经验算法，并对其进行修正，用于计算吸力筒的沉贯侧阻力。对两种算法的准确性进行了验证，对其可靠性进行比较，提出了以前者计算结果为准，后者计算结果作为校核依据的建议。 相似文献
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桶形基础及其作用下的粉质土海床失稳机制研究的试验设计 总被引：1，自引：0，他引：1
在阅读、分析以往的有关资料的基础上 ,结合实际的试验条件 ,对桶形基础及其作用下的粉质土海床失稳机制研究的试验作出了专门设计。该设计通过配土、设计模型桶基和负压沉贯的操作过程、设置孔压传感器等实验手段 ,努力从土体破坏的角度 ,寻求负压沉贯过程中沉贯负压、沉贯阻力及孔隙水压力之间的变化关系和确定桶基的上拔力。并且指出了数据处理的基本思路 ,以利于课题的深入研究。 相似文献
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海上平台桶形基础模型压力压贯与负压沉贯试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
介绍了海上平台桶形基础模型（模型桶）压力压贯和负压沉贯的试验概况,对比分析了两者贯入力的巨大差异和产生的原因,给出了模型桶压力压贯中贯入深度与压力的关系,负压没贯负压与贯入深度,抽吸泵流量,基土渗流量,桶内土塞隆起之间的关系,试验结果表明,负压沉贯可以大大降低以砂质粉土为基土的土抗力,为在胜利油田类似基土海域海上平台应用桶形基础提供了试验依据,为海上现场导管架桶形基础平台的安装就位施工和控制提供了 相似文献
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The suction caisson (or called suction anchor) which is considered as a relatively new type of foundation of offshore structures, has been extensively studied and applied for offshore wind turbines and oil platforms. The installation of the suction caisson is of great importance in the design and construction because it can bring about several issues and further influence the performance of holding capacity in safety service. In this paper, large deformation finite element (FE) analyses are performed to model the installation of suction caisson (SC) by suction and jacking in normally consolidated clay. The penetration of the suction caisson is modeled using an axisymmetric FE approach with the help of the Arbitrary Lagrangian–Eulerian (ALE) formulation which can satisfactorily solve the large deformation problem. The undrained shear strength of the clay and elastic modulus are varied with depth of soil through the subroutine VUFIELD. The numerical results allow quantification of the penetration resistance and its dependence on the installation method. The centrifuge test and theoretical solution are used for the FE model validation. After the validation, the penetration resistance, the soil plug heave, and the caisson wall friction have been examined through the FE model. Based on the numerical results, it is shown that the ALE technique can simulate the entire suction caisson penetration without mesh distortion problem. The installation method can play an important role on the penetration resistance, namely, the suction installation reduces the penetration resistance significantly compared to the purely jacked installation. With a further study on the suction case, it is found that as the final applied suction pressure increases, the soil plug heave increases, while the penetration resistance reduces with increase of the final suction pressure. The effect of the friction of internal caisson walls has been also investigated and a conclusion is drawn that internal wall friction has a significant contribution to the penetration resistance and it can be implicitly represented by varying coefficient of internal wall friction. As for the penetration resistance, both jacked and suction installation have great dependency on the internal wall friction. 相似文献
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风机基础作为海上风机整体结构的重要组成部分,承受着上部风机所受到的风浪流荷载,并且对风机的安全性及可靠性至关重要。吸力式桶形基础由于其安装简单和可重复利用等优点,在海洋平台基础中得到了广泛应用,并逐步应用于海上风机基础中。但由于海上风机与海洋平台在海洋环境中的荷载工况有一定的差别,仍需要通过对其承载特性研究现状进行全面认识,以实现吸力式桶形基础在海上风机基础中的可靠应用。文中通过总结和评价现有研究对桶形基础在不同土体条件以及荷载条件下进行试验及数值模拟分析得到的研究结果,综述了静荷载和循环荷载作用下砂土和黏土中的吸力式桶形基础的承载特性研究现状,以及海上风机吸力式桶形基础的相关研究。文章展望了目前应用于海上风机基础的桶形基础仍缺乏的研究,为海上风机吸力式桶形基础的可靠应用及后续研究提供重要参考。 相似文献
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复合加载条件下吸力式沉箱基础承载特性数值分析 总被引：2，自引：0，他引：2
吸力式沉箱基础的承载特性是海洋工程结构设施建造与设计中的一个关键问题。这种新型的深水海洋基础型式,通常承受竖向上拔荷载与水平荷载的共同作用,其工作性能与设计理论远远不能满足工程实践的需要。本文采用有限元分析方法对吸力式沉箱基础的极限承载特性进行数值计算。以大型通用有限元分析软件ABAQUS为平台,通过二次开发,数值实现了Swipe试验加载方法和固定位移比分析方法,针对不同的沉箱长径比、土的强度折减系数,探讨了沉箱基础在垂直上拔荷载和水平荷载单调联合作用下的极限承载力,通过对不同荷载组合的数值计算构造了复合加载条件下沉箱基础破坏包络面。 相似文献
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Shuwang Yan Jingjing Zhang Jian Chu Zhiliang Huo 《Marine Georesources & Geotechnology》2017,35(3):435-440
Concrete suction caissons have been successfully used as breakwaters or seawalls in recent years. The relative large wall thickness-to-diameter ratio of a concrete caisson can lead to the formation of a full soil heave plug that may cause difficulties in the installation of concrete caisson in clay. One way to overcome this limitation is to use a tampered tip for the caisson wall. An analytical method is proposed in this article to calculate the minimum suction pressure required to penetrate a caisson and the maximum allowable suction pressure that can be applied to avoid too much soil heave plug during the installation of the suction caisson. Four model tests were conducted in normally consolidated clay to study the installation process of a concrete suction caisson with tampered tip and to verify the proposed analytical method. The height of the soil heave plug in the caisson with a tampered tip is observed to be about half of that in the caisson with a flat tip. 相似文献
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吸力基础具有施工速度快、安装过程中受海况天气影响小且易于回收重复利用等优点,被广泛应用于海洋工程。当吸力基础作为海上风电塔架的基础时,常常承受较大的水平荷载,因此其水平承载力是设计的主控因素。介绍了海上风机基础的设计要求,分析了影响基础水平承载性状的因素,总结了吸力基础受水平单调荷载、水平循环荷载和不同荷载组合三个方面的研究现状。讨论了水平荷载的大小、水平加载的高度(偏心率)、循环荷载的频率、循环荷载的次数、循环荷载的幅值、循环荷载的方向性、竖向荷载对吸力基础水平承载性状的影响,考虑了水平荷载的非共线性,指出了目前研究的不足,明确了吸力基础水平承载性状进一步研究的方向,提出了供工程实践参考的建议。 相似文献
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Suction caisson foundation derives most of their uplift resistance from passive suction developed during the pullout movement. It was observed that the passive suction generated in soil at the bottom of the caisson and the failure mode of suction caisson foundation subjecting pullout loading behaves as a reverse compression failure mechanism.The upper bound theorems have been proved to be a powerful method to find the critical failure mechanism and critical load associated with foundations, buried caissons and other geotechnical structures. However, limited attempts have been reported to estimate the uplift bearing capacity of the suction caisson foundation using the upper bound solution. In this paper, both reverse failure mechanisms from Prandtl and Hill were adopted as the failure mechanisms for the computation of the uplift bearing capacity of the suction caisson. New equations were proposed based on both failure mechanisms to estimate the pullout capacity of the suction caisson. The proposed equations were verified by the test results and experimental data from published literature. And the two solutions agree reasonably well with the other test results. It can be proved that both failure mechanisms are reasonably and more consistent with the actual force condition. 相似文献