冲刷对海洋平台桩基水平承载性能影响

摘要：近年来,随着我国乃至世界经济的进展,海洋石油的开发已然成为满足能源需求的一个焦点。在海洋石油的勘探开发历程中,海上自升式平台起着关键性作用。该类平台与普通作业平台相比,具有插桩入泥较浅、适于多种工作环境等特点。由于这些特点,该类平台被广泛地运用于水深不超过100米水域的钻井作业和修井作业等。然而,当这类平台桩基周围土体受到水流冲刷时,由于平台桩基水平承载力下降而可能发生事故,这在很大程度上影响着平台的安全性和稳定性。由此,开展平台冲刷条件下桩基水平承载力变化的探讨将会对平台的安全监控起到重要作用。对此,本论文主要做了以下工作：(1)在国内外众多学者探讨工作的基础上,对桩基水平承载力探讨近况进行了总结。同时,还对平台桩基冲刷的探讨近况进行了浅析。在这些探讨的基础上,结合实际情况计算了平台桩基的冲刷深度。(2)对基于温克尔地基梁论述的p-y曲线法进行了相应的论述浅析,并对桩的数学模型和接触面单元数学模型进行了简要浅析。根据这些论述,将FLAC3D中计算桩基水平承载力的历程进行了简要的浅析,并就群桩中单桩水平承载力的计算进行了浅析。(3)采取FLAC3D建立数值浅析模型,对模型中单桩的水平承载力进行敏感性浅析,包括：边界效应、长径比、土的弹性模量、模型的网格密度、接触面单元的粘聚力和摩擦角等。通过比较模型计算结果,来浅析各种因素的敏感性。在浅析Broms等人所作试验数据的基础上,根据敏感性浅析所得到的结论建立数值模型,并选取相应的计算参数,对该试验进行了数值模拟浅析。通过比较浅析计算结果和试验结果,认为利用FLAC3D建立相应的模型可较好的模拟软粘土中水平荷载桩的变形。(4)在模型桩的水平承载力参数敏感性浅析的基础上,结合自升式平台资料,选取合适的冲刷深度和计算参数。采取FLAC3D建立模型,模拟浅析初始冲刷和极限冲刷等几种冲刷状态,再通过比较浅析模型计算结果,来探讨不同冲刷深度对平台桩基水平承载力所造成的影响。关键词：海洋平台桩基论文p-y曲线法论文水平承载力论文桩基冲刷论文FLAC3D论文

摘要4-5

Abstract5-9

第1章 绪论9-27

1.1 探讨背景9-17

1.1.1 自升式平台介绍10-15

1.1.2 自升式平台事故调查浅析15-17

1.2 我国海洋地质调查情况17-19

1.3 桩基水平承载力探讨近况19-25

1.4 桩基冲刷介绍25

1.5 本论文探讨的主要内容25-27

第2章 桩基水平承载性能的论述浅析27-46

2.1 温克尔地基梁27-32

2.1.1 温克尔地基梁论述介绍27-31

2.1.2 边界条件浅析31-32

2.2 p-y曲线法32-36

2.2.1 p-y曲线法论述浅析32-33

2.2.2 静载时水平荷载桩的数值策略33-36

2.3 数值计算论述浅析36-43

2.3.1 桩的本构模型36-37

2.3.2 土的本构模型37-38

2.3.3 接触面单元的论述浅析38-43

2.4 群桩中单桩水平承载力的计算43-45

2.5 本章小结45-46

第3章 海洋平台桩基水平承载性能的数值模拟浅析46-70

3.1 数值模型浅析46-48

3.2 模型参数浅析48-51

3.3 单桩水平承载力的敏感性浅析51-64

3.3.1 边界效应51-56

3.3.2 桩的弹性模量56-57

3.3.3 桩的长径比57-58

3.3.4 土的弹性模量58-60

3.3.5 土的粘聚力60

3.3.6 土的摩擦角60-61

3.3.7 模型的网格密度61-62

3.3.8 接触面单元的参数62-64

3.4 验证性浅析64-68

3.5 本章小结68-70

第4章 基于冲刷的自升式平台桩基水平承载性能的数值模拟浅析70-89

4.1 平台概况70-71

4.2 桩基冲刷探讨浅析71-77

4.3 海洋平台桩基入泥深度浅析77-81

4.4 冲刷时自升式平台桩基数值模拟浅析81-88

4.4.1 冲刷模型浅析81-84

4.4.2 模型参数浅析84-85

4.4.3 冲刷时自升式平台桩基水平承载力数值模拟浅析85-88

4.5 本章小结88-89

第5章 总结与展望89-91

5.1 总结89-90

5.2 展望90-91