非均質(zhì)粘土中海洋樁靴基礎(chǔ)的失效機(jī)理研究.pdf

1、海洋樁靴基礎(chǔ)是自升式海上石油和天然氣開發(fā)平臺(tái)的重要組成部分。這種自升式海上開發(fā)平臺(tái)一般安裝在淺海至中等水深的海域。海洋樁靴基礎(chǔ)通常為倒圓錐形，樁靴基礎(chǔ)通常埋入海床土體中深至三倍基礎(chǔ)直徑的深度，以獲得足夠的承載力。
　　雖然有學(xué)者對(duì)樁靴基礎(chǔ)在均質(zhì)土和多層土體中的失效機(jī)理和承載力進(jìn)行了研究，但土體的空間變異性對(duì)樁靴基礎(chǔ)在非均質(zhì)粘土中承載力的影響目前還不清楚。本文通過將隨機(jī)有限元方法和蒙特卡洛模擬理論結(jié)合，發(fā)展了考慮粘土空間變異性時(shí)樁靴

2、基礎(chǔ)（Spudcan）失效機(jī)理和承載力的研究方法。海床土體特性在空間水平、豎直方向都會(huì)變化，本研究中空間變異性是指海床土體的不排水剪切強(qiáng)度的變異性。
　　本文首先闡述了海床土體的隨機(jī)特性，通過隨機(jī)場(chǎng)理論模擬海床土體的空間變異性，并結(jié)合有限元理論研究了海洋樁靴基礎(chǔ)的承載力及失效機(jī)理。樁靴基礎(chǔ)形狀按真實(shí)的基礎(chǔ)形狀簡(jiǎn)化后模擬，將模擬結(jié)果與已有文獻(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了本研究方法的正確性。結(jié)果表明，樁靴基礎(chǔ)在非均質(zhì)土上的承載力取決于剪切經(jīng)過的路

3、徑大小以及剪切面經(jīng)過的土體不排水剪切強(qiáng)度的高低。
　　隨機(jī)有限元方法結(jié)合蒙特卡洛模擬的方法分析土體水平和豎直方向空間變異性對(duì)海洋樁靴基礎(chǔ)承載力和失效機(jī)理的影響。本文進(jìn)一步研究了土體的各向同性和各向異性對(duì)樁靴基礎(chǔ)的影響，研究結(jié)果顯示隨著土體各向異性的增大，樁靴基礎(chǔ)在非均質(zhì)土上的承載力均值逐漸變小。當(dāng)非均質(zhì)土的水平空間相關(guān)長(zhǎng)度為基礎(chǔ)的寬度的三倍時(shí)，樁靴基礎(chǔ)的承載力變異系數(shù)隨空間變異性的增加而減小。當(dāng)非均質(zhì)土的豎向相關(guān)長(zhǎng)度為3m時(shí)，樁靴