砂土中带裙板防沉板基础竖向承载力的上限解

防沉板是深海油气工程中水下生产系统的重要基础形式,因其埋深浅、水下施工方便等特点而具有广阔的应用前景。为了满足基础抗滑移的要求,可在防沉板底部设置裙板,裙板的存在增加了防沉板竖向承载力计算的难度。将防沉板基础简化为带裙板条形基础,考虑了内部土体与基础的相互作用,建立了竖向承载模式,即Terzaghi模式;运用极限分析法推导了该承载模式的上限解,引入了一个能够反映裙板与基础内部土体共同作用的经验参数—土体破坏率(η),其大小决定了地基中土体滑动面的范围;通过分析确定了在二维简化条件下带裙板防沉板基础的土体破坏率与基础高宽比的关系;并研究了土体破坏率不同时,地基承载力系数Nq和Nγ与土体内摩擦角之间的关系。     

粉土中吸力桶沉贯阻力与土塞失稳机理研究

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。     

管道终端及防沉板基础分析

管道终端（PLET）是水下生产系统的一个重要组成部分。管道终端的支撑结构与其防沉板基础为一体,具有结构简单、安装方便、重量轻等优点。以我国南海300m水深某油田环境条件作为设计基础,根据结构整体滑动的受力特点和具体的安装方式,考虑了底流的影响,利用SACS软件对在位和吊装两种工况进行了结构分析,确定了结构形式,选用了高强钢。对防沉板基础的承载力、沉降等情况进行了计算分析,结果表明,管道终端结构和防沉板基础满足力学性能和土质要求。     

水下生产系统防沉板结构形式改进研究

防沉板是水下生产系统的重要基础形式,在海洋工程开发中有着广泛应用。基础承载能力不仅决定防沉板的适用范围,还关乎水下生产系统的稳定性与安全性。运用有限元软件ABAQUS,建立防沉板与土体的相互作用模型,通过平衡初始地应力,设置主从接触,施加重力荷载与位移约束,用Swipe法对不同结构形式防沉板进行数值模拟。比较分析多种防沉板在复合加载模式下的极限复合承载能力差异,讨论了单轴竖向承载力、V-H、H-M荷载空间破坏包络线。计算结果显示,防沉板是否有底部结构、底部结构的形式、布置以及深度对荷载位移曲线以及破坏包络线有着显著的影响。提出了通过改进防沉板结构形式以克服承载力不足的问题的建议,为拓宽防沉板的运用领域提供了参考。     

桶基平台负压沉贯施工机具的研究与应用

桶形基础采用负压沉贯方法施工, 初始入泥和倾斜控制成为制约桶形基础平台应用于浅水区的重要环节.通过分析沉贯、倾斜调整机理,设计了1种负压沉贯施工机具,并成功应用于CB20B桶形基础平台的海上安装,对浅水区桶形基础平台施工机具研究开发具有指导意义.     

中国南海荔湾区块喷射导管设计入泥深度研究

导管入泥深度的合理设计是深水喷射钻井作业成功实施的关键.通过分析中国南海荔湾区块的地质条件,总结出了中国南海荔湾区块土壤强度随深度变化的关系,结合中国南海喷射导管结构的详细数据,给出了导管承载力随时间的变化以及导管最小入泥深度随时间 的变化.计算方法与结论可为今后中国南海深水喷射钻井导管入泥深度设计提供参考.     

海上筒基平台负压沉贯阻力的数值计算研究

用有限元分析方法对筒形基础负压沉贯渗流场进行了动态模拟,提出了筒形基础负压沉贯阻力的数值计算方法;修正了计算筒形基础负压沉贯阻力的公式,并给出了有关系数的取值范围。计算结果表明了计算方法的可靠性和工程实用性。     

桶形基础采油平台负压沉贯特性分析

进行了桶形基础负压沉贯的室内试验、中间试验和现场沉贯.对负压沉贯的机理进行了初步分析,结合CB20B桶形基础计量平台的现场测试数据,研究了负压对桶形基础沉贯阻力的影响及对土壤特性的影响,同时对负压、沉贯深度、沉贯速度之间的关系进行了总结.在此基础上,提出了改进的计算沉贯阻力的经验公式.     

新型平台桩靴在“砂-黏”地层中穿刺的数值模拟研究

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。     

海床CPT和井下CPT在砂土中贯入机理差异研究

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。     

海上平台桶形基础模型压力压贯与负压沉贯试验研究

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     

渗流引起的筒型基础土体软化分析

筒型基础在施工下沉过程中,负压水头值随着贯入深度的增加而逐渐加大,通过有限元法进行了不同下沉阶段的渗流场计算;总结了渗流场的基本特点并建立渗流场方程;由计算出的速度和梯度通过水土相互作用的微观分析,确定不同下沉阶段的土体软化范围;结合土力学的基本理论,通过土的基本物理指标在软化后的变化确定土的软化程度;最后通过算例计算方法的正确性和理论的合理性。     

海底浅表层不同土类静力触探参数与物理力学性质对比研究

海底土的物理、力学特性是海洋地质学、海洋土工学、海洋地质灾害等调查研究及海洋资源开发环境条件调查和评价等方面非常重要的资料,海底静力触探试验(CPT)是获取这方面资料的一种快速高效、成本低、测试精度高的原位测试方法。它可同时获取海底土锥尖阻力、侧摩阻力等方面的连续原位测试数据,这些数据与海底土取样样品测试分析资料及物探资料结合,可对海底土的工程特性等作比较全面的分析和评价。本文对采集的海底土样的静力触探参数与海底土样的物理力学指标进行相关分析,分粘性土和砂类土二类,建立了海底浅表层土的静力触探参数与物理力学指标之间的相关方程。利用相关方程可以通过静力触探的数据来推算土的物理力学指标,进而对海底土的工程情况作较全面的评价。     

Evaluation of Liquefaction Potential Index Along Western Coast of South Korea Using SPT and CPT

For South Korea, liquefaction potential along the western coast has not been widely assessed because South Korea is considered to be a low seismic hazard. However, recent earthquake events and historical records indicate that the seismic hazard of South Korea should not be ignored. Moreover, as artificial fills are extensively used along the western coast for development, liquefaction evaluation of the soils in this area is necessary. In this paper, we present: (1) the seismic characteristics of the study area; (2) procedures for evaluating liquefaction potential, focusing on the liquefaction potential index (LPI) approach; and (3) LPI distributions at several representative locations along the western coast of South Korea under various seismic scenarios. The liquefaction potential index represents the liquefaction potential over the upper 20 m of a boring or sounding. Using cone penetration test (CPT) and standard penetration test (SPT) data from two coastal sites, we compare and discuss CPT-based and SPT-based LPI values, particularly values computed in nonplastic, silt-rich soils. In these soils, it appears that the CPT yields lower liquefaction resistance, resulting in large LPI values. Finally, discussion and suggestions are provided for CPT- and SPT-based liquefaction assessment of low plasticity and high fines content soils.     

钻井船插桩对导管架平台群桩影响的CEL有限元分析

采用CEL大变形非线性有限元方法并结合非线性地基梁模型对海洋石油941钻井船在番禺10-2平台钻井插桩时对邻近导管架平台群桩的影响进行了分析,并得到以下结论:1)钻井船插桩过程中,桩身最大位移及出现的位置随钻井船插桩深度增加而下移且钻井船插桩位置与群桩距离越近,对桩的影响越大;2)在插桩过程中,桩身最大弯矩出现的位置与桩身最大位移出现的位置一致,而桩身最大剪力出现的位置较桩身最大弯矩出现的位置偏下;3)与没有插桩影响的群桩相比,桩身最大弯矩与桩身最大剪力明显增加。     

全海洋浅地层剖面仪及其应用

全海洋浅地层剖面仪(Topographic Parametric Sonar,TOPAS)PS 018系统是目前世界上最先进的浅地层剖面仪之一。该系统是全海洋宽带非线性差频浅地层剖面仪,可对海底地层进行全方位测量,同时还兼有测量水深的功能,最大地层穿透深度为150 m,最小分辨率为0.3 m。系统多种发射信号(Ricker波、Burst波和Chirp波)的选取方便了操作者使用,从理论上实现了全海洋测量功能。从实测剖面分析,该系统是中、深水地层测量的理想测量系统。     

混合土层吸力筒沉贯阻力算法研究及应用

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。     

自升自航式船桩靴入泥初步分析

初步分析自升自航式船桩靴的入泥过程、入泥机理和入泥深度的组成,讨论桩靴入泥深度的计算分析方法,将入泥过程看作基础埋深增大的过程,用极限承载力公式分析计算桩靴的入泥深度和适宜的地基。     

声波在水-多孔介质海底界面上的反射与透射

声波在海底界面的反射和透射是海底散射、海底混响、海底目标探测的重要问题。利用Biot多孔介质声传播理论对声波在水-多孔海底界面上的反射和透射进行了分析,具体给出反射声波的反射系数,3种透射声波的透射系数以及声能透射系数随入射波入射角和频率(10~40 kHz)的变化关系,分析了各种透射波对透射声能的贡献。多孔海底介质参数分别采用Stoll和Chotiros给出的2组参数进行理论计算。