相关成果近期以“Numerical investigation of spudcan penetration under partially drained conditions”为题,发表于海洋工程权威期刊Ocean Engineering,论文第一作者为硕士生刘柯涵,通讯作者为我所王栋教授,共同作者还包括郑敬宾博士
自升式平台广泛应用于近海工程勘察、油气钻探和修井作业,平台由贯入土中的桩靴基础支撑。在安装自升式平台之前,需要预测桩靴贯入阻力随深度的变化,以确保平台安全。在我国油气和风电开发海域,广泛分布粉质沉积物,其渗透系数比典型海洋黏土高 1 到 4 个数量级。不同于常见的黏土不排水条件和砂土排水条件,桩靴在粉土中的贯入可能造成部分排水,而桩靴的贯入阻力取决于排水条件。现行的 ISO 和 SNAME 规范均未考虑部分排水条件的影响。
为研究粉土排水条件对桩靴贯入阻力的影响,采用修正剑桥模型,使用有效应力形式的大变形有限元模拟粉土中的桩靴贯入。通过与离心机试验比较,验证了大变形数值模型的可靠性。使用归一化贯入速度 V=vD/cv (v 为贯入速度;D为桩靴直径;cv 为土的固结系数)表示贯入过程中土体的排水条件,V 越小,土体越接近完全排水。大变形模拟结果表明:当 V 小于 100 时,地基土部分排水,桩靴贯入阻力相较于不排水条件显著提升。我们进而提出了部分排水条件下贯入阻力的预测方法,能够与已有离心试验成果互相验证。



对比桩靴与原位贯入仪的固结指数骨干曲线,发现桩靴对于部分排水条件的敏感度高于静力触探仪、低于球形仪,这是因为桩靴周围土体流动性介于静力触探仪与球形仪之间。
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