正常固结黏土中矩形锚板/基础的承载力

摘要

海洋油气资源丰富，随着油气资源的开采消耗在浅海地区逐渐增大，深海区域逐渐成为新的油气开采目标。深海作业条件下，浮式海洋平台相比于传统的重力平台更具有优势，但也需要操作相对简单且经济的锚固基础来确保其稳定安全。锚板形状简单，价格经济，广泛应用于陆上及海洋平台锚固系统之中。同时研究锚板也是研究其他新型锚的基础，如OMNI-MAX锚，SEPLA锚。锚板的研究受到了许多研究学者的青睐，但不同形式的锚的长宽比不同，而现今缺少考虑锚板长宽比的多参数综合性研究，且海洋土体多为正常固结黏土，研究不同长宽比的矩形锚板在正常固结黏土中的抗拔承载力具有重要的意义。而更准确地测得海洋土的抗剪强度也是研究各类锚的承载力的基础，不同形式的锚固基础在正常固结黏土中安装贯入，达到不同的深度进而提供不同的承载能力，因此研究不同深度处的基础的承载能力对于研究新型贯入锚也有重要的意义。 本文以不同长宽比的矩形锚板和不同形式的基础（条形、圆形和锥形）为对象，利用ABAQUS采用小变形有限元的计算方法，对锚板抗拔承载力和基础承载力进行研究。首先研究了不同长宽比的矩形锚板在正常固结黏土中的承载力，综合考虑了锚板埋深比，长宽比，倾角，土强度梯度和土重度对锚板抗拔承载力系数的影响。根据已验证的计算结果，提出了一套新的考虑多参数的锚板抗拔承载力计算公式。并将公式计算结果与已有实验及有限元计算结果进行对比验证，结果表明该套公式可以用于本文参数范围内的锚板承载力系数的计算。同时发现长宽比小于1的矩形锚板的承载行为与已知的长宽比大于1的矩形锚板承载行为有所不同。 其次，本文针对不同形状的基础（条形，圆形和锥形）在正常固结黏土中不同埋深处的承载力展开了研究，主要考虑了基础与土体之间光滑和摩擦两种接触性质的影响，并考虑了埋深比与土的非均质度对承载力系数的影响。结果表明，基础的承载力在深埋时依然随着埋深比的加大而逐渐增大，并没有发现承载力达到常量值的临界深度，摩擦对于条形与圆形基础的承载力系数影响较少，对锥形基础的承载力系数影响较大。土的非均质度对于三种类型的基础影响与埋深比相关。

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