吸力錨錨泊系統(tǒng)安裝與服役性狀研究.pdf

1、我國南海海域的平均水深超過1000米,其蘊含資源豐富,屬于世界四大海洋油氣聚集中心之一。隨著我國油氣資源的開采逐漸步入南海深水區(qū),對于海上采油平臺的深水錨泊系統(tǒng)提出了更高的要求。基于降低造價及安裝費用和實現(xiàn)高效系泊的考量,深水系泊逐漸拋棄了傳統(tǒng)的懸鏈線式錨泊系統(tǒng),而是采用了多成分錨泊線(鋼鏈、金屬索和合成纖維繩等)的張緊或半張緊式錨泊系統(tǒng)。此時,作用在錨體上荷載的角度一般超過海床水平面30°以上,因此能夠提供較大豎向荷載的吸力錨基礎(chǔ)逐漸

2、得以廣泛應(yīng)用。吸力錨基礎(chǔ)的設(shè)計、施工及承載機理方面的研究涉及到海洋工程與巖土工程的交叉領(lǐng)域,許多問題仍亟待解決。
　　 吸力錨基礎(chǔ)特殊的吸力安裝方式、安裝結(jié)束后的set-up效應(yīng)(土體再固結(jié)和觸變)、錨泊線的預張和服役階段的響應(yīng)、吸力錨的承載力特性和失效模式等問題,涵蓋了從吸力錨安裝到服役的整個過程,具有重要的科學意義和研究價值。因此,本文針對這些問題,分別從理論分析,數(shù)值計算和模型試驗等方面進行了細致的研究和探討,具體的工作包

3、括了以下內(nèi)容:
　　 1.利用自行設(shè)計并搭建室內(nèi)模型試驗平臺依次進行了吸力錨在粘土中的勻速沉貫試驗,安裝后的set-ulp過程觀測和豎向拉拔試驗,對沉貫過程中的初始入泥深度、海床阻力、內(nèi)部吸力和土塞發(fā)展等關(guān)鍵因素進行了深入的分析,基于API規(guī)范探討了需求吸力和容許吸力對于維持沉貫和控制內(nèi)部土塞發(fā)展的意義,并研究了在粘土中吸力錨沉貫時采用間歇式吸力的優(yōu)勢和適用性;針對模型錨安裝到位后其周圍土體中的超孔隙水壓力的消散過程進行了觀測,

4、進而評估set-up效應(yīng)對模型錨豎向拉拔承載力的影響,并探討了吸力錨在豎向拉拔至失效過程中的受力機理。
　　 2.建立了一種基于坐標軸劃分微元段的錨泊線整體分析準靜力數(shù)值模型,考慮水中懸張段和切入海床段,計算錨泊線在預張過程中的整體形態(tài)與張力分布;在此基礎(chǔ)上進一步開發(fā)了適用于錨泊線服役狀態(tài)分析的三維空間內(nèi)的準靜力模型。數(shù)值計算涵蓋了吸力錨基礎(chǔ)安裝完畢后,從錨泊線的預張過程開始,到其進入服役階段為止的整個過程,針對在此期間錨泊線.

5、海床的接觸問題做了深入的探討與分析,得到了單根錨泊線在預張和服役時的整體形態(tài)與張力變化,最后計算了典型吸力錨基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)(包含8根錨泊線)中的上部浮體偏移量與水平回復力的關(guān)系曲線。
　　 3.針對進入服役階段后張緊或半張緊式系泊系統(tǒng)中的吸力錨基礎(chǔ)的承載力和失效模式展開試驗研究,分析了其在最優(yōu)加載點附近承受典型30°～50°提升角的張力加載時的側(cè)向短期靜承載力與失效模式的轉(zhuǎn)變,并重點探討了前期一系列低頻(0.01HZ)至波頻(0.