海上吸力锚负压下沉渗流场的特性分析

采用8结点等参元的有限元方法，对海上吸力锚负压沉贯过程中锚体周围土体的渗流场进行了数值计算与分析，并给出了渗流场相关要素的计算方法，如水头、等势线、渗流力、渗流速度和渗流量等。通过对实例的分析，计算结果和结论令人满意，为吸力锚的设计等现实应用提供了依据。     

粘土中吸力锚沉贯阻力与土塞形成试验研究

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.     

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。     

砂土中吸力式导管架基础沉贯试验研究

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。     

筒型基础贯入过程中的渗流分析

使用有限元计算软件ABAQUS对筒型基础负压贯入过程中的渗流场进行分析,讨论了筒型基础渗流场的特点,不同参数对筒型基础渗流的影响,结合实例分析多层土和单层土筒型基础周围渗流的差别。     

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。     

海上桶形基础平台负压沉贯渗流场有限元分析

讨论了浅海桶形基础平台负压沉贯渗流场有限元分析方法.通过模型实验结果与有限元分析结果的对比,验证有限元法的可靠性.将有限元法用于桶形基础平台负压沉贯渗流场的计算,得到沉贯过程中许用负压随插深的变化,用于指导平台就位施工时的负压控制.不同插深时,相应许用负压下的桶内、外壁渗流水头和水头梯度分布的计算结果,用于沉贯阻力的计算.     

裙式吸力基础在层状土中沉贯的渗流数值分析

针对一种新型吸力基础形式——裙式吸力基础,采用有限元方法,研究其在粘性土及层状土(上层砂土,下层粘性土)中,吸力沉贯时周围土体中渗流场及水力梯度分布规律。研究发现:在粘性土及层状土中,主桶内部土体等势线分布密集且斜率较小,外侧等势线分布稀疏且斜率较大;沉贯中水头损失主要集中在主桶内部。对于层状土中的沉贯,当基础穿越砂土进入粘性土层时,砂土中等势线分布变稀疏,水头损失变小;粘性土中等势线分布密集,水头损失增大。吸力沉贯过程中,水力梯度最大值出现在主桶端部。     

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。     

海上桶形基础平台负压沉贯渗流场有限元分析

讨论了浅海桶形基础平台负压沉贯渗流场有限元分析方法。通过模型实验结果与有限元分析结果的对比,验证有限元法的可靠性。将有限元法用于桶形基础平台负压沉贯渗流场的计算,得到沉贯过程中许用负压随插深的变化,用于指导平台就位施工时的负压控制。不同插深时,相应许用负压下的桶内、外壁渗流水头和水头梯度分布的计算结果,用于沉贯阻力的计算。     

筒型基础安装过程中筒内土塞生成的可视化模拟计算

筒型基础安装过程中，筒内的负压作用会导致土塞现象的出现。以试验模型为基础建立可变形离散元计算模型，通过VC＋＋编制的程序SPSAⅡ对筒型基础负压沉贯中土塞的生成过程进行可视化模拟计算。考虑渗流力、筒壁内外摩擦阻力和筒内负压吸力作为土塞产生的主要外荷载，分别模拟渤海地区3种典型土（黏土、粉土和砂土）的情况。其中，粉土情况下。程序的收敛速度最快，黏土情况下，土塞的计算高度最接近试验测量值，数值计算结果表明该计算方法作为筒型基础施工前筒内土塞高度的预测方法是可行的。     

筒型基础负压沉贯后筒内水膜形成及筒内灌浆效果的试验设计

筒型基础负压沉贯就位后,筒内表面土的沉降会使土层上部产生一层水膜。严重的水膜现象会影响到筒基平台的正常使用,为此专门设计本项试验来模拟筒内水膜形成的机理,并且提出了向筒内灌浆的方法解决水膜问题的方案。该试验通过配土、设计模型筒基、负压沉贯和筒内灌浆等操作过程,设置土槽、安装孔压传感器等实验手段,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等因素对水膜形成的影响,试图探询水膜形成的规律,并且通过不同泥浆的灌浆试验来寻找有效解决水膜现象的方法。     

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     

防波堤椭圆形桶式基础结构的贯入受力特性实验研究

某工程拟在深水软土地基上修筑防波堤,为了尽量减少地基处理充分利用天然地基,创新性设计出一种轻型薄壁的预制防波堤结构,其挡浪部分为直立薄壁圆筒,基础部分则为倒扣的薄壁椭圆形桶,并且椭圆形下桶为外壁和内隔板分成9个格室,防波堤结构浮运至指定位置后,拟采用负压工法施工安装就位。这种新型防波堤结构为国内外首次提出,其下沉施工设计尚无规范可循,为此开展了土工离心模型试验,在模型加速过程中模拟了椭圆形下桶基础在淤泥层中的自重下沉,之后利用新研发了一种大行程作动加载装置给椭圆形下桶施加下推力,让其继续向下贯入直至穿越整个淤泥层,以模拟负压工法的贯入下沉。试验测量了下桶贯入下沉过程中的推力与贯入位移,还尝试测量了桶壁和内隔板断面的压应变,由此分析了下桶基础的下沉总阻力、桶壁摩擦力以及截面压应变随贯入位移的变化。结果发现,这些曲线均出现了转折点,根据转折点对应的下沉总阻力确定了椭圆形下桶基础贯入过程所遭遇的临界下沉总阻力值,据此估算了负压工法中所需施加的压力差。     

Calculation of Hydro-Dynamic Stability of the Soil Inside Bucket in the Process of Bucket Foundation Penetration

—The offshore platform with bucket foundations is a new type of offshore platform that distin-guishes from traditional template platforms by replacing driven piles with bucket foundations.The suctionpenentration of bucket foundation is a complicated hydro-dynamic process.The key of this process is theseepage field caused by the difference of pressure applied on purpose inside and outside the bucket.The ap-pearance and developement of seepage field has a decisive influence on the suction penetration process.Inthis study,the finite element analysis method is applied to the dynamic simulation of the seepage field ofsuction penetration of bucket foundation.A criterion is suggested to distinguish the hydro-dynamic stabili-ty of the soil inside the bucket according to the critical hydraulic gradient method.The reliability of themodel and its applicability to engineering practice have been proved through comparison between the re-sults of model test and finite element calculation.     

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

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。     

有限元无限元接触单元耦合法在桶形基础结构与土壤相互作用分析中的应用

桶形基础受负压作用下沉时,基础与地基土体之间产生相互作用.为了合理地模拟2种不同材料之间的相互作用,将有限元、无限元、接触单元耦合的数值计算方法引入到桶形基础与土壤相互作用的强度分析中,并将用该方法得到的计算结果与模型试验比较.其中,接触单元考虑结构与土壤之间的错动滑移及拉裂;而无限元可有效地反映地基土体无限域的远场效应.     

桶形基础平台安装就位智能化测控装置

近年来,国内外海上平台开始采用桶形基础(几米浅基础)代替一直沿用的桩基础(几十米深基础),其安装就位采用与打桩施工完全不同的负压沉贯的施工方法.介绍了一种用于桶形基础平台在负压沉贯施工中的智能化测控装置.该装置成功地用于我国首座桶形基础平台(胜利油田CB20B平台)的安装就位施工,取得了预期的效果.为我国今后桶形基础平台负压沉贯施工中的智能化测控提供了有益的借鉴.     

海上平台桶形基础模型负压沉贯试验数据处理与分析

海上平台桶形基础是一种新型海洋石油开发技术,其特点是利用负压将桶形基础贯入海底。本文介绍了单模型和四桶模型平台负压沉贯试验数据处理方法,对负压作用下桶形基础的沉贯过程进行了分析,探索出桶形基础平台机理现场条件下的沉贯方法。