吸力錨錨泊系統(tǒng)安裝與服役性狀研究.pdf

1、我國(guó)南海海域的平均水深超過(guò)1000米,其蘊(yùn)含資源豐富,屬于世界四大海洋油氣聚集中心之一。隨著我國(guó)油氣資源的開采逐漸步入南海深水區(qū),對(duì)于海上采油平臺(tái)的深水錨泊系統(tǒng)提出了更高的要求?；诮档驮靸r(jià)及安裝費(fèi)用和實(shí)現(xiàn)高效系泊的考量,深水系泊逐漸拋棄了傳統(tǒng)的懸鏈線式錨泊系統(tǒng),而是采用了多成分錨泊線(鋼鏈、金屬索和合成纖維繩等)的張緊或半張緊式錨泊系統(tǒng)。此時(shí),作用在錨體上荷載的角度一般超過(guò)海床水平面30°以上,因此能夠提供較大豎向荷載的吸力錨基礎(chǔ)逐漸

2、得以廣泛應(yīng)用。吸力錨基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、施工及承載機(jī)理方面的研究涉及到海洋工程與巖土工程的交叉領(lǐng)域,許多問(wèn)題仍亟待解決。
　　 吸力錨基礎(chǔ)特殊的吸力安裝方式、安裝結(jié)束后的set-up效應(yīng)(土體再固結(jié)和觸變)、錨泊線的預(yù)張和服役階段的響應(yīng)、吸力錨的承載力特性和失效模式等問(wèn)題,涵蓋了從吸力錨安裝到服役的整個(gè)過(guò)程,具有重要的科學(xué)意義和研究?jī)r(jià)值。因此,本文針對(duì)這些問(wèn)題,分別從理論分析,數(shù)值計(jì)算和模型試驗(yàn)等方面進(jìn)行了細(xì)致的研究和探討,具體的工作包

3、括了以下內(nèi)容:
　　 1.利用自行設(shè)計(jì)并搭建室內(nèi)模型試驗(yàn)平臺(tái)依次進(jìn)行了吸力錨在粘土中的勻速沉貫試驗(yàn),安裝后的set-ulp過(guò)程觀測(cè)和豎向拉拔試驗(yàn),對(duì)沉貫過(guò)程中的初始入泥深度、海床阻力、內(nèi)部吸力和土塞發(fā)展等關(guān)鍵因素進(jìn)行了深入的分析,基于API規(guī)范探討了需求吸力和容許吸力對(duì)于維持沉貫和控制內(nèi)部土塞發(fā)展的意義,并研究了在粘土中吸力錨沉貫時(shí)采用間歇式吸力的優(yōu)勢(shì)和適用性;針對(duì)模型錨安裝到位后其周圍土體中的超孔隙水壓力的消散過(guò)程進(jìn)行了觀測(cè),

4、進(jìn)而評(píng)估set-up效應(yīng)對(duì)模型錨豎向拉拔承載力的影響,并探討了吸力錨在豎向拉拔至失效過(guò)程中的受力機(jī)理。
　　 2.建立了一種基于坐標(biāo)軸劃分微元段的錨泊線整體分析準(zhǔn)靜力數(shù)值模型,考慮水中懸張段和切入海床段,計(jì)算錨泊線在預(yù)張過(guò)程中的整體形態(tài)與張力分布;在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)了適用于錨泊線服役狀態(tài)分析的三維空間內(nèi)的準(zhǔn)靜力模型。數(shù)值計(jì)算涵蓋了吸力錨基礎(chǔ)安裝完畢后,從錨泊線的預(yù)張過(guò)程開始,到其進(jìn)入服役階段為止的整個(gè)過(guò)程,針對(duì)在此期間錨泊線.

5、海床的接觸問(wèn)題做了深入的探討與分析,得到了單根錨泊線在預(yù)張和服役時(shí)的整體形態(tài)與張力變化,最后計(jì)算了典型吸力錨基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)(包含8根錨泊線)中的上部浮體偏移量與水平回復(fù)力的關(guān)系曲線。
　　 3.針對(duì)進(jìn)入服役階段后張緊或半張緊式系泊系統(tǒng)中的吸力錨基礎(chǔ)的承載力和失效模式展開試驗(yàn)研究,分析了其在最優(yōu)加載點(diǎn)附近承受典型30°～50°提升角的張力加載時(shí)的側(cè)向短期靜承載力與失效模式的轉(zhuǎn)變,并重點(diǎn)探討了前期一系列低頻(0.01HZ)至波頻(0.