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海洋浅基础设计所遇地层条件通常由于基础大尺寸的特点而涉及多土层剖面,其中“硬-软-硬”三层黏土是最常见的地层条件之一。现行海洋浅基础设计常用的API和ISO规范尚无针对“硬-软-硬”黏土竖向承载力的计算方法。本文基于自升式平台基础设计规范推荐的“bottom-up”预测模型,假定“硬-软-硬”黏土上基础的承载力为“硬-软”黏土冲剪破坏产生的侧向摩阻力与“软-硬”黏土挤压破坏提供的承载力之和。通过有限元模拟分析,验证了“bottom-up”方法所假定破坏模型的合理性,但由于规范推荐的相关公式忽略了上覆土层对挤压破坏模式的影响,使其严重低估了“软-硬”黏土挤压破坏产生的承载力。基于变参数有限元分析结果,本文对挤压破坏承载力公式进行了修正,提出了“硬-软-硬”三层黏土上圆形基础竖向承载力的预测方法。 相似文献
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海洋工程建设已步入深海,但与之匹配的浅表层沉积物不排水剪切强度原位测试技术尚不成熟。为此,本文开发了可用于评估深海浅表层沉积物土力学性质的多探头原位测试系统,包括锥形触探仪、球形贯入仪和十字板剪切仪,可实现对深海沉积物土力学性质的快速、准确和智能化评价。进一步,通过CEL大变形数值模拟和足尺土工模型试验确定锥形触探仪的锥尖阻力系数,基于离心模型试验给出球形贯入仪的贯入阻力系数,从而完善深海浅表层沉积物不排水剪切强度的评价方法;在此基础上,探讨3种特定仪器各自适合的强度测试区间。结果表明:对于深海浅表层沉积物不排水剪切强度的评估,锥形触探仪和球形贯入仪的阻力系数建议分别取值为9.5和11.1。 相似文献
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本文针对静力荷载作用的情况,对比了4种黏土中水平受荷大直径单桩的设计方法,包括基于p-y弹簧模型的API规范方法,以及新近发展的基于p-y弹簧模型的Zhang et al.(2017b) 、基于双弹簧模型的Wang et al.(2020) 方法以及基于三弹簧模型的Fu et al.(2020) 方法。考虑两种大直径单桩常用的长径比(L/D=5和10),通过与三维有限元结果比较,对现有设计方法进行了对比,分析了不同参数对预测结果的影响。结果表明:(1)对于大直径单桩的水平位移和转角,现行API规范的预测值最大,而Wang et al.(2020) 方法预测值最小; (2)Fu et al.(2020) 方法不仅考虑了桩底剪力及桩身摩擦造成的分布力矩,还能够有效捕捉初始剪切模量与土体延性对水平响应的影响,还因此具备其余方法所不具备的优势; (3)采用Fu et al.(2020) 方法时,桩土界面粗糙系数α越大,桩身位移与转角越大,且长径比越小影响越显著,而与桩身分布力矩有关的缩放系数ξp2的影响则相对有限,当L/D≥10时其影响可以忽略。 相似文献
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复杂土层中自升式平台桩靴安装穿刺预测 总被引：1，自引：1，他引：0
由于复杂海洋工程地质条件的普遍性,自升式平台在安装过程中穿刺事故频发,近年来涌现出大量针对自升式平台桩靴基础在复杂土层中穿刺预测方法的研究。为了方便工程设计人员的理解和使用,首先简单介绍这些研究中所采用的技术手段,总结现行规范ISO 19905-1建议的桩靴在复杂土层中贯入阻力的预测方法以及最新文献中提出的新的设计方法,并对规范方法和新方法的优缺点进行了评价。所总结的设计方法针对国内外常见的含穿刺风险的海洋地基形式,包括双层"砂—黏"、三层"硬—软—硬"黏性土、三层"软—硬—软"黏性土、三层"黏—砂—黏"地层以及四层"黏—砂—黏—硬层土"地层。通过对离心机模型试验的预测,对规范方法和新方法的预测精度进行了比较,对比结果显示新方法对桩靴穿刺破坏的预测更为合理精确。 相似文献
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自升式平台作业前需对桩靴基础进行预压安装,使桩靴具备抵抗竖向-水平-弯矩复合荷载的能力。安装过程中,桩靴上部将形成一定深度的孔洞。弱超固结黏土地基中,土体强度较高,桩靴最终贯入深度较浅,而形成的上部孔洞较深,因此孔洞将对桩靴就位后的承载力产生影响。通过有限元分析,研究弱超固结黏土中桩靴上部孔洞对承载力的影响,结果表明:1)与无孔洞的情况相比,孔洞的存在对桩靴的单向和复合承载力有削弱作用; 2)当桩靴与孔洞底部距离大于桩靴直径时,承载力不再受上部孔洞的影响; 3)当桩靴埋深小于等于0.75倍桩靴直径时,无论桩靴上部有无孔洞,现有预测公式都不能较为合理地预测弱超固结黏土地基的复合承载力,为此提出了考虑孔洞影响的桩靴复合承载力包络面预测公式。 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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开发了一种新型平台桩靴，可通过活动板转动实现自升式平台不同阶段桩靴受力面积的灵活变化。基于大变形有限元方法，模拟新型桩靴基础在“砂-黏”地层中的贯入过程，分析了活动板转角、砂层厚度比、摩擦角和黏土层不排水抗剪强度对新型桩靴贯入阻力的影响，并与普通桩靴的贯入响应比较。数值分析中，上覆砂土和下层黏土分别采用摩尔库伦模型和修正Tresca模型进行模拟。结果表明：新型桩靴穿刺时，土层参数对峰值阻力的影响规律与普通桩靴相同，但其峰值阻力随活动板转角的变化而变化，无法直接使用具有等效面积普通桩靴的穿刺预测方法。考虑各项关键影响因素，结合穿刺破坏时的地基破坏模式，基于数值模拟结果提出了适用于新型桩靴的贯入阻力预测公式。 相似文献
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