我国南海海域的平均水深超过1000米,其蕴含资源丰富,属于世界四大海洋油气聚集中心之一。随着我国油气资源的开采逐渐步入南海深水区,对于海上采油平台的深水锚泊系统提出了更高的要求。
核心价值观
基于降低造价及安装费用和实现高效系泊的考量,深水系泊逐渐抛弃了传统的悬链线式锚泊系统,而是采用了多成分锚泊线(钢链、金属索和合成纤维绳等)的张紧或半张紧式锚泊系统。此时,作用在锚体上荷载的角度一般超过海床水平面30°以上,因此能够提供较大竖向荷载的吸力锚基础逐渐得以广泛应用。
吸力锚基础的设计、施工及承载机理方面的研究涉及到海洋工程与岩土工程的交叉领域,许多问题仍亟待解决。吸力锚基础特殊的吸力安装方式、安装结束后的set-up效应(土体再固结和触变)、锚泊线的预张和服役阶段的响应、吸力锚的承载力特性和失效模式等问题,涵盖了从吸力锚安装到服役的整个过程,具有重要的科学意义和研究价值。 数学模型的作用
因此,本文针对这些问题,分别从理论分析,数值计算和模型试验等方面进行了细致的研究和探
讨,具体的工作包括了以下内容：1.利用自行设计并搭建室内模型试验平台依次进行了吸力锚在粘土中的匀速沉贯试验,安装后的set-up过程观测和竖向拉拔试验,对沉贯过程中的初始入泥深度、海床阻力、内部吸力和土塞发展等关键因素进行了深入的分析,基于API规范探讨了需求吸力和容许吸力对于维持沉贯和控制内部土塞发展的意义,并研究了在粘土中吸力锚沉贯时采用间歇式吸力的优势和适用性；针对模型锚安装到位后其周围土体中的超孔隙水压力的消散过程进行了观测,进而评估set-up效应对模型锚竖向拉拔承载力的影响,并探讨了吸力锚在竖向拉拔至失效过程中的受力机理。2.建立了一种基于坐标轴划分微元段的锚泊线整体分析准静力数值模型,考虑水中悬张段和切入海床段,计算锚泊线在预张过程中的整体形态与张力分布；在此基础上进一步开发了适用于锚泊线服役状态分析的三维空间内的准静力模型。格雷戈里
数值计算涵盖了吸力锚基础安装完毕后,从锚泊线的预张过程开始,到其进入服役阶段为止的整个过程,针对在此期间锚泊线-海床的接触问题做了深入的探讨与分析,得到了单根锚泊线在预张和服役时的整体形态与张力变化,最后计算了典型吸力锚基础锚泊系统(包含8根锚泊线)中的上部浮体偏移量与水平回复力的关系曲线。3.针对进入服役阶段后张紧或半张紧式系泊系统中的吸力锚基础的承载力和失效模式展开试验研究,分析了其在最优加载点附近承
受典型30°～50°提升角的张力加载时的侧向短期静承载力与失效模式的转变,并重点探讨了前期一系列低频(0.01HZ)至波频(0.1HZ)范围内的循环加载历程对其侧向短期静承载力和失效模式的影响,其中分别对循环荷载幅值、周期和加载次数的影响进行了参数化研究。澳门美好世界
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