成层土中吸力锚极限承载力的数值模拟及分析
2021-09-24马鹏程
河南科学 2021年8期
马鹏程, 邱 月, 舒 爽
(1.河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,南京 210098;2.山东科技大学矿山灾害预防控制-省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛 266590)
资源开发对于国家的工业发展越来越重要,在我国东部海域与南部海域储藏着大量的油气资源,海上平台作为开采油气资源的主要设备,更加准确、合理地评估其安全性与稳定性至关重要. 吸力锚作为一种方便快捷的基础形式被广泛应用于海洋工程,特别是海上风力发电机、海上平台等,其在服役期间的稳定性是保障上部结构正常运营的重要环节. 对于离岸海上浮式、半浮式平台、海上平台与吸力锚通过锚链连接,海洋环境恶劣,结构物长期受到受风、浪、水流等荷载作用,在复杂循环荷载条件下,吸力锚基础除了自重外,长期受到通过锚链传递而来的水平荷载、弯矩荷载. 我国海域海床多为软土,因此,分析基础在软土层中的承载特性是工程设计的基石.
在荷载作用下,若吸力锚只发生平动,则吸力锚发挥出最佳的承载能力,此时吸力锚与锚链的连接点为最优系泊点,最优系泊点所在水平面与吸力锚中心轴线的交点为最优加载点. 海床情况复杂,吸力锚的穿透深度内可能存在性质差异较大的软土层. Ahn等[1]使用ABAQUS研究了吸力锚在不同抗剪强度土中的最优加载点分布规律,Kellezi 和Stromann[2]利用大变形有限元模拟在软土覆盖硬土的情况下桩靴的灌入过程;Zhu等[3]利用循环加载设备探究在砂土、黏土和砂土覆盖黏土条件下吸力锚承载力变化规律;……
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