筒型基礎(chǔ)靜壓沉放阻力與負(fù)壓沉放滲流場(chǎng)分析.pdf

1、筒型基礎(chǔ)能否順利安裝就位,是其實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用的前提。筒型基礎(chǔ)沉放分為自重(靜壓)沉放和負(fù)壓沉放兩個(gè)階段。本文結(jié)合模型試驗(yàn),通過(guò)有限元方法,對(duì)筒型基礎(chǔ)在砂土和粘土中的靜壓沉放擠土效應(yīng)以及沉放阻力特性進(jìn)行分析,同時(shí)針對(duì)負(fù)壓沉放階段土體的滲流場(chǎng)和臨界負(fù)壓進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容如下:
　　(1)首先研究筒型基礎(chǔ)在砂土中靜壓沉放過(guò)程。針對(duì)貫入模擬中網(wǎng)格扭曲過(guò)大的問(wèn)題,采用ALE方法,并考慮筒-土摩擦,實(shí)現(xiàn)了筒型基礎(chǔ)從土表面到預(yù)定深度連續(xù)沉放全過(guò)

2、程的動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬。數(shù)值分析結(jié)果同試驗(yàn)實(shí)測(cè)符合良好,證明了該方法在模擬貫入問(wèn)題的可靠性。分析數(shù)值模擬結(jié)果中筒壁內(nèi)外側(cè)土體應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)以及最大主應(yīng)力矢量,闡釋了筒壁內(nèi)側(cè)擠土效應(yīng)遠(yuǎn)大于外側(cè)的擠土機(jī)理及筒壁貫入過(guò)程中的“土拱”效應(yīng)。之后對(duì)剪脹角、內(nèi)摩擦角以及筒-土接觸面摩擦系數(shù)進(jìn)行參數(shù)敏感性分析,為該類(lèi)貫入問(wèn)題參數(shù)選擇提供參考。最后依據(jù)數(shù)值分析及試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果,考慮筒壁內(nèi)外側(cè)擠土效應(yīng)的差異,對(duì)傳統(tǒng)阻力計(jì)算公式進(jìn)行改進(jìn),并利用改進(jìn)后公式計(jì)算沉放總

3、阻力,討論筒型基礎(chǔ)在砂土中靜壓沉放的阻力特性。
　　(2)參照單筒模型試驗(yàn),建立有限元模型模擬了筒型基礎(chǔ)在粘土中連續(xù)沉放的動(dòng)態(tài)過(guò)程。分析筒壁內(nèi)外側(cè)土體的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng),闡述筒型基礎(chǔ)在粘土中沉放的擠土效應(yīng)。根據(jù)沉放過(guò)程中內(nèi)外壁摩阻力、端阻力及總阻力隨沉放深度變化曲線,分析筒型基礎(chǔ)在粘土中的沉放阻力特性。最后對(duì)帶分艙板的海上風(fēng)機(jī)復(fù)合式筒型基礎(chǔ)建立沉放模擬數(shù)值模型,分析其沉放過(guò)程中阻力特性。
　　(3)筒型基礎(chǔ)沉放過(guò)程是“土體—滲

4、流—結(jié)構(gòu)”耦合作用的過(guò)程。運(yùn)用有限元方法對(duì)單筒負(fù)壓沉放過(guò)程進(jìn)行滲流/應(yīng)力耦合的瞬態(tài)分析,建立不同滲透系數(shù)的多個(gè)滲流計(jì)算模型,定性分析了土體滲透性能對(duì)負(fù)壓減阻效應(yīng)的影響。將砂土中瞬態(tài)分析結(jié)果同傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析對(duì)比,可知,穩(wěn)態(tài)分析算得的臨界負(fù)壓較大,偏于危險(xiǎn)。之后對(duì)帶分艙板的復(fù)合型筒型基礎(chǔ)負(fù)壓沉放的滲流場(chǎng)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)分析,得到分艙板對(duì)滲流場(chǎng)及臨界負(fù)壓的影響。最后針對(duì)調(diào)平工況,建立不同傾斜角度下單艙施加負(fù)壓和三艙施加負(fù)壓的滲流分析模型,定量分析兩種