海上自升式钻井平台桩腿承载力数值分析

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1、分类号：密级：UDC：编号：201421201005河北工业大学硕士学位论文海上自升式钻井平台桩腿承载力数值分析论文作者：任利辉学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：力学指导教师：焦永树职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicsNUMERICALANALYSISOFTHEULTIMATEBEARINGCAPACITYOFSPUDFOUNDATIONFOROFFSHOREJACK-UPDRILLINGPLATFORMbyRenLihuiSupervisor:Pro.

2、JiaoYongshuMarch2017原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：2017-05-20关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内

3、容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：2017-05-20导师签名：日期：2017-05-20摘要随着国民经济的发展和对能源需求的增加，近海油气资源的勘探和开采活动日渐活跃。为了研究自升式钻井平台在插桩过程中的贯入阻力，本文将海床土体视为满足摩尔-库伦屈服准则的各向同性弹-塑性体，桩-土之间的接触为符合库伦摩擦定律的主-从接触面接触，在ABAQUS平台上利用非线性有限元法，通过预埋贯入法和连续贯入法对单层和双层地基承载力进行数值计算

4、，并与现有工程计算方法的结果进行对比，得到如下结论:(1)在粘土中，随着入泥深度的加深、土体粘聚力的增大和桩靴直径的增加，桩靴贯入阻力亦随之增大，且与Skempton(非回填)公式吻合良好；土体弹性模量对插桩阻力有明显影响。在砂土中，随着贯入深度和砂土内摩擦角的增大，桩靴贯入阻力也随之增大，且与Terzaghi公式结果较为接近；当剪胀角较小时，其对地基承载力的影响不可忽视。(2)对于上硬下软双层粘土，在上层土相对厚度比H/B为1.0时，上、下土层的强度比Sut/Sub越小，极限承载力就越大；用Brown&Meyerhof公式计算其极限承载力，Sut/Sub不宜低于3.0；投影面积法的适用范

5、围为4.0

6、；当下层土强度足够大时，Brown&Meyerhof公式和投影面积法不再适用。(5)在上硬下软地基土中，有可能发生穿刺现象；且上、下土层强度比越大、上覆土厚度越小，越容易发生穿刺现象。(6)采用ALE网格重构技术对桩靴在单层土中的连续贯入行为进行数值模拟，发现其动态承载力与静态承载力变化趋势相同，但数值偏大。关键词：自升式钻井平台，地基极限承载力，经验公式，ALE网格重划法IABSTRACTWiththegrowthofthenationaleconomyandtheincreaseofrequirementforenergy,theexplorationandexploitationac

7、tivitiesofoffshoreoilandgasresourceshavebecomeincreasinglyactive.Inordertostudythepenetrationresistanceofjack-updrillingplatformintheprocessofpiling,theseabedwasregardedasisotropic,elastic-plasticmediumsatisfying