砂土中插、拔桩对邻近桩影响的模型试验

摘要

自升式钻井船是一种将自升式钻井平台和船体结合的新型钻井工具，具有自由灵活、适应水深大、自持能力强、载重储藏量大等优点，因此被很多海洋石油开发工程所使用。钻井船在工作过程中会邻近导管架平台，由于大直径桩靴（spudcan）的贯入会使桩靴周围土体大变形移动，从而对导管架桩基础产生不利影响。目前国内对于砂土场地中钻井船插、拔桩对邻近桩影响的相关模型试验研究较少，本文通过开展1g条件下的模型试验，研究砂土场地中钻井船插拔桩对邻近桩产生的影响，主要进行了以下工作： 评价钻井船插、拔桩对邻近桩产生的影响。邻近桩在受到桩头荷载和桩头约束条件下，桩靴贯入土体过程中，桩身受到水平运动的土体作用产生挠曲变形。通过桩身弯矩反映不同桩头约束条件和桩头荷载作用下邻近桩基础受插、拔桩的影响，分析最大桩身弯矩发生位置及发生时刻，确定邻近桩相对危险的工况。发现插桩过程中桩身弯矩受到的影响最明显，拔桩后桩身仍然残留较大的弯矩。 通过土压力传感器测量邻近桩靠近桩靴一侧和远离桩靴一侧的土压力，分析土压力随桩靴贯入土层的变化。对比桩靴贯入过程中实测土压力最大值与API规范中的极限土压力理论值。得到桩靴贯入土层过程中2.5D深度处桩身受到的挤土力合力和桩土相对位移的关系。 研究桩靴贯入、工作、拔出及拔出后对P-△效应的影响。在桩靴贯入土层前对桩头分别施加水平荷载、水平与竖向荷载，得到了P-△效应影响系数。分析桩靴贯入土层过程中P-△效应影响系数的变化规律，评价插桩对P-△效应的影响。比较拔桩过程中及拔桩后P-△效应影响系数的变化，分析拔桩过程及拔桩后残余过程对P-△效应的影响。在以上过程的基础上分析桩头约束作用对P-△效应的影响。

目录

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究状况

1.3 主要研究内容

第2章 模型试验

2.1 模型试验箱及试验用土

2.2 试验模型

2.2.1 邻近桩模型

2.2.2 桩靴模型

2.3试验设备

2.4 模型试验

2.4.1 试验安排

2.4.2模型试验装置与测量传感器位置

2.4.3 试验过程

2.5 小结

第3章 模型试验结果及分析

3.1桩靴贯入及拔出阻力

3.2桩身弯矩

3.2.1桩头荷载作用下的桩身弯矩

3.2.2桩靴贯入土层时的桩身弯矩

3.2.3插桩后、拔桩过程中及拔桩后的桩身弯矩

3.3土体位移

3.3.1桩靴贯入土层时的土体水平位移

3.3.2插桩后、拔桩过程及拔桩后的土体水平位移

3.4桩身土压力

3.4.1桩头荷载作用下桩身的土压力

3.4.2桩靴贯入土层时的土压力

3.4.3插桩后、拔桩过程中及拔桩后的挤土压力

3.5小结

第4章 插、拔桩对邻近桩P-?效应影响的分析

4.2桩靴贯入过程的P-?效应

4.3插桩完成后的P-?效应

4.4桩靴拔出土层过程中的P-?效应

4.5桩靴拔出后的P-?效应

4.6小结

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢