深水锚在海床中复杂动力行为的分析模型

深水锚是深水系泊系统的核心组成,随着新概念和新技术在深水系泊领域的不断涌现和发展,深水锚在海床中的动力行为变得更为复杂,这给既有的分析方法带来极大的挑战。将深水锚的复杂动力行为视为拔出、旋转、嵌入三种典型行为的组合,分别给出明确定义并建立力学模型。提出最小力准则以确定锚的拔出、嵌入方向和旋转中心,该准则同时可作为拔出、旋转、嵌入行为是否发生的判定条件,从而建立起可以描述深水锚在海床中复杂动力行为的分析模型。为检验所提出的分析模型,将其应用于预测拖曳锚在海床中的嵌入运动轨迹,并与已有分析方法和离心机试验结果进行对比,验证了该分析模型的有效性。     

新型深海系泊系统及数值分析技术

随着海洋油气资源开发逐渐向深海转移,传统的悬链式系泊系统在技术和经济上遇到难以逾越的障碍。作为一种新型的适用于深水和超深水环境的系泊系统,绷紧索系泊系统面临广阔的应用前景。文章对这种新型系泊系统的发展情况进行了介绍,基于有限元数值分析技术,对系泊系统的两个关键特性,即系缆的绷紧-松弛特性以及纤维系缆的动刚度特性进行了分析和处理,通过算例考察了深海平台运动引起的系缆力响应。     

An Analytical Method for Positioning Drag Anchors in Seabed Soils

Positioning drag anchors in seabed soils are strongly influenced not only by the properties of the anchor and soil,but also by the characteristics of the installation line.The investigation on the previous prediction methods related to anchor positioning demonstrates that the prediction of the anchor position during dragging has inevitably introduced some key and unsubstantiated hypotheses and the applicability of these methods is limited.In the present study,the interactional system between the drag anchor and installation line is firstly introduced for the analysis of anchor positioning.Based on the two mechanical models for embedded lines and drag anchors,the positioning equations for drag anchors have been derived both for cohesive and noncohesive soils.Since the drag angle at the shackle is the most important parameter in the positioning equations,a novel analytical method that can predict both the variation and the exact value of the drag angle at the shackle is proposed.The analytical method for positioning drag anchors which combines the interactional system between the drag anchor and the installation line has provided a reasonable theoretic approach to investigate the anchor behaviors in soils.By comparing with the model flume experiments,the sensitivity,effectiveness and veracity of the positioning method are well verified.     

针对IPCC评估报告中海洋碳循环的疑问——δ13C收支平衡法的验证

通过对比IPCC历次评估报告中全球碳循环的收支发现,尽管评估报告在估算各主要碳库及其间的通量时差别不大,但表层至中深层海水间溶解无机碳通量却存在巨大差异。利用δ¹³C的收支平衡检验了这一通量的适用范围,结果表明：IPCC 1996年和2007年评估报告对此通量估计过大,而1990年和2001年评估报告估计偏小。     

考虑饱和黏土初始各向异性的循环边界面塑性模型

天然土体的初始各向异性通常可对其后继循环特性产生显著影响。现有考虑循环载荷作用的土体弹塑性模型,往往采用类似修正剑桥模型的椭圆形屈服面,已有研究表明,该椭圆形屈服面因其拉伸弹性区域偏大,针对天然K0固结状态的土体,其计算精度较差。基于新近提出的广义各向同性硬化准则,在边界面方程中引入初始各向异性张量,并采用空间滑动面破坏准则（SMP）的变换应力法,建立了能考虑饱和黏土初始各向异性的循环边界面塑性模型。分别针对等压和偏压固结的饱和黏土静、动三轴试验进行模拟,结果表明,该模型能合理反映土体的初始各向异性及其后继循环动力特性。     

基于边界面模型的砂土中板锚循环承载力数值分析

利用带误差控制的显式积分算法,将一种适用于饱和砂土排水循环动力分析的边界面塑性模型编写成可供有限元软件调用的用户自定义材料子程序。建立土体单元有限元数值模型对Toyoura砂的静、动排水三轴试验进行模拟,验证了模型具备合理描述砂土在不同荷载条件下力学响应的能力。建立饱和砂土中板锚循环承载分析的数值模型,针对板锚在砂土中的单调抗拔特性和循环承载特性进行数值分析,得到了与模型试验一致的荷载—位移响应规律。考察循环荷载要素对板锚循环承载特性的影响,结果发现,随着循环荷载的施加,板锚永久位移逐渐累积,循环荷载会导致板锚持续移动,循环幅值越大,初始位移和位移变化率越大;循环均值越大,初始位移越大,但位移变化率越小。     

深海系泊系统动力特性研究进展

系泊系统设计是深海平台开发的关键问题之一。由于深海环境载荷和系泊材料物理特性及系缆构型影响,系泊系统分析涉及流固耦合非线性、非线性流体动力及整个系泊系统的运动稳定性。总结深海系泊系统关键理论和技术研究的前沿问题,包括系泊系统系缆建模、系泊系统耦合动力分析的理论和方法等,重点分析系泊系统非线性动力学问题的研究进展,并且提出了深海系泊系统需要深入研究的若干动力学问题。     

沁水盆地夏店区块煤层气藏气水分异特征

沁水盆地夏店区块煤层气藏属低孔低渗致密气藏,区块试采情况证实该区气水分布关系复杂。为了明确研究区气水分布规律,对夏店区块试采区煤层气地质条件、压裂和生产动态资料进行分析,阐明夏店区块试采区的气水分布特点,探讨气水分布差异主控因素。结果表明,研究区气水分异主要表现为2种情况,一是高部位产气、低部位产水的重力分异;二是局部井区受断层影响,出现高部位产水、低部位产气的气水倒置现象。根据气水分布特征,以构造形态为骨架,结合储层、压裂及生产动态资料,建立了封闭断层–褶曲、类气顶、开放断层控制、微构造控制、顶底板岩性控制等5种气水分布模式,明确了沁水盆地夏店区块气水分布主要受构造及压裂控制影响,同时提出差异化的井位部署建议,可以指导该区煤层气进一步的勘探开发。     

适用于砂土循环加载分析的边界面塑性模型

基于临界状态土力学框架,建立了一个适用于砂土排水循环加载的边界面塑性模型。采用了考虑虚拟峰值应力比的偏应变硬化准则,初始加载阶段应力点位于边界面上,反向加载阶段以历史最大屈服面作为边界面,同时实现了对密砂软化现象的模拟和对历史所受最大应力的记忆。边界面采用修正的椭圆形,引入考虑密度与应力水平的状态相关剪胀函数,采用非相关联流动法则和以应力反向点作为映射中心的径向映射准则。模型仅有10个参数,通过常规三轴试验即可确定,并且使用一套参数可以模拟不同围压、密度的单调和循环加载情况。分别对饱和砂土的单调、循环排水三轴试验进行模拟,结果表明,该模型能够合理地反映饱和砂土排水条件下的应力-应变特性。     

土体非线弹性-塑性本构模型

把本质上属于亚弹性本构模型,在岩土工程界广为应用的Duncan-Chang模型与服从Drucker-PragerMohr-Column屈服准则的弹塑性本构模型相结合,推出了非线弹性-塑性的组合本构模型,以克服经典的弹塑性模型不能考虑岩土材料在塑性屈服前的非线性行为以及一般的Duncan-Chang模型不适用于应力水平接近于屈服或破坏状态等缺点。所建议的本构模型简单实用,能较好地综合利用工程地质勘察资料和常规的土工试验数据。针对实际边坡具体地层条件的分析表明,该模型及其非线性析算法的正确性和可行性,而且在岩土工程方面具有广泛的实际应用价值。