紡錘形樁靴基礎(chǔ)在雙層地基中的穿透破壞特性試驗研究.pdf

1、隨著海洋石油、天然氣資源的開采，自升式海洋平臺的應(yīng)用日趨普遍。自升式海洋平臺結(jié)構(gòu)的支撐體系為位于平臺底部三個相互獨立的樁腿，每根樁腿靠獨立的紡錘形樁靴基礎(chǔ)支撐在海床上。海洋平臺的安全性能與紡錘基礎(chǔ)的承載力有著直接的聯(lián)系，因此對紡錘基礎(chǔ)承載特性的研究受到越來越多學(xué)者的關(guān)注。海洋地基通常由砂土覆蓋黏土雙層地基組成。紡錘基礎(chǔ)在此類地基中，當(dāng)上部荷載超過臨界值時，基礎(chǔ)快速刺入下部黏土層，發(fā)生穿透破壞。穿透破壞發(fā)生時間很短，可引起海洋平臺的傾覆，

2、造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此研究紡錘形樁靴基礎(chǔ)在此種地基形式下的貫入特性至關(guān)重要。本文在總結(jié)以往學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了多組物理模型試驗，研究了砂土地基、砂土覆蓋黏土層地基形式中紡錘基礎(chǔ)的貫入特性。本文開展的主要研究工作如下:
　　(1)砂土地基模型的制備:模型試驗中，砂雨法為最常用的成樣方法。常規(guī)砂雨法能制備出中密、密實狀態(tài)的砂樣，松散砂樣的制備較為困難。為獲得相對密實度范圍更大的砂樣，利用自主研發(fā)的撒砂裝置，在討論常規(guī)影響因素

3、如流量、落距等的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了出砂頭移動速度、篩網(wǎng)層數(shù)、出砂頭移動路徑等因素對砂樣相對密實度的影響。通過改變這些控制因素制出了松散狀態(tài)的砂樣。分別通過不同大小的圓盒與CPT方法對砂樣的均勻性進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果表明，制備出的砂樣均勻性較好。分析對比不同的均勻性檢測方法，圓盒檢測方法簡單易操作，但檢測結(jié)果誤差較大;CPT方法較為可靠。
　　(2)砂土地基中的物理模型試驗:在進(jìn)行上砂下黏雙層地基中的離心貫入試驗之前，首先進(jìn)行了多組1

4、g室內(nèi)與離心狀態(tài)下的貫入試驗。研究了砂土地基中砂土相對密實度、基礎(chǔ)直徑、基礎(chǔ)形式對貫入特性的影響。結(jié)果表明，隨著砂土相對密實度及基礎(chǔ)直徑的增大，貫入阻力增大。1g試驗中觀測了基礎(chǔ)貫入過程中的土表位移變化，給出了貫入時的影響范圍大小。
　　(3)紡錘形樁靴基礎(chǔ)在上砂下黏雙層地基中易發(fā)生穿透破壞。在砂土地基貫入試驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行了多組上砂下黏雙層地基中的離心模型試驗。研究了基礎(chǔ)直徑、砂層的相對密實度、黏土層不排水抗剪強度、砂層相對厚度、