自升式鉆井平臺(tái)插樁數(shù)值模擬研究.pdf

1、插樁式鉆井船是海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)的重要裝置。為了確保鉆井船作業(yè)時(shí)的安全,必須對(duì)鉆井船作業(yè)場(chǎng)地的插樁阻力進(jìn)行評(píng)價(jià)。本文研究了利用耦合歐拉-拉格朗日(CEL)有限元方法對(duì)自升式鉆井船插樁的連續(xù)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值仿真模擬的可行性。通過(guò)以下幾個(gè)方面的工作,得到相關(guān)結(jié)論:
　　首先通過(guò)與離心模型試驗(yàn)結(jié)果和縮尺插樁模型試驗(yàn)結(jié)果的比較,探討利用CEL方法對(duì)自升式鉆井船插樁的連續(xù)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值仿真模擬的可行性。結(jié)果表明:在樁靴貫入均質(zhì)粘土的過(guò)程中,相比于S

2、kempton地基極限承載力經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算結(jié)果,CEL方法的計(jì)算結(jié)果更加接近于離心模型試驗(yàn)結(jié)果;利用CEL方法對(duì)插樁模型試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值仿真模擬,如果采用基于Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則的理想彈塑性本構(gòu)關(guān)系描述軟土的不排水應(yīng)力應(yīng)變特性,發(fā)現(xiàn)在本文的模型試驗(yàn)尺寸和土層條件下,當(dāng)彈性模量取為150倍的不排水抗剪強(qiáng)度時(shí),利用CEL有限方法計(jì)算所得的插樁阻力曲線(xiàn)與插樁模型試驗(yàn)所得結(jié)果在一定程度上較為接近。
　　然后分析了在利用CEL方法模

3、擬鉆井船插樁過(guò)程中,不同的影響因素對(duì)插樁阻力計(jì)算結(jié)果的影響。結(jié)果表明:模型截?cái)噙吔鐬?倍貫入基礎(chǔ)直徑或者更大,可以消除邊界效應(yīng)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響;不同空穴尺寸的設(shè)置對(duì)計(jì)算結(jié)果沒(méi)有影響;在位移貫入模式下,對(duì)粘土地基選用0.1m/s的貫入速率,對(duì)砂土地基選用0.05m/s的貫入速率;在力加載模式下,對(duì)粘土地基選用0.5MN/s的加載速率,對(duì)砂土地基選用0.2MN/s的加載速率進(jìn)行CEL有限元計(jì)算,此時(shí)可以將樁靴的貫入過(guò)程看作一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。<

4、br>　　通過(guò)對(duì)插樁工程實(shí)例的模擬,評(píng)價(jià)了 CEL方法在實(shí)際工程中的適用性。結(jié)果表明:應(yīng)用CEL方法模擬鉆井船在一般的層狀地層中的插樁過(guò)程時(shí),能夠反映實(shí)際插樁過(guò)程中土體部分回淤的性狀,較為客觀(guān)的預(yù)測(cè)插樁深度。而在遇到較為復(fù)雜的“硬殼層”情形時(shí),本文所預(yù)測(cè)的插樁深度與實(shí)際工程的插樁深度相比存在一定偏差,這有待于今后做進(jìn)一步研究。
　　最后運(yùn)用CEL方法分析了鉆井船插樁對(duì)鄰近平臺(tái)樁基礎(chǔ)的影響。結(jié)果表明:鉆井船插樁至不同深度時(shí),受平臺(tái)整