本文關鍵詞：考慮粘土空間變異性的樁靴基礎承載力失效包絡面研究

  更多相關文章： 樁靴基礎 粘土 空間變異性 承載力失效包絡面 失效概率 隨機有限元分析

【摘要】：研究鉆井平臺樁靴基礎的承載力和失效機理等性能是設計高效、安全和適用的鉆井平臺的重要前提和保證。但海底土層分布復雜,海洋鉆井平臺同時需承受風暴、海浪、自重等多元隨機荷載的作用,所以研究復雜海床中鉆井平臺基礎在多元隨機荷載作用下的承載力和失效機理是保證其安全性的重要內容。而通過現(xiàn)場試驗和離心機試驗進行此課題的研究非常困難,所以本文擬發(fā)展隨機有限元方法研究復雜海床中多元荷載作用下鉆井平臺樁靴基礎的穩(wěn)定性等問題。本文將基于空間隨機場理論、蒙特卡洛模擬與有限元法相結合的隨機有限元法,研究粘土空間變異性和多向組合荷載作用對承載力失效包絡面、失效機理、失效概率、安全系數(shù)和激發(fā)抗剪強度等的影響。基于ABAQUS非線性有限元程序建立了樁靴及地基土有限元模型,將有限元中承載力結果與文獻中數(shù)值模擬、理論研究及離心機試驗結果進行了對比驗證,將粘土不排水抗剪強度隨機場映射到有限元模型,通過隨機有限元分析獲得了樁靴豎向、水平向和彎矩向承載力系數(shù)隨位移變化曲線,將其與正常固結均質土中承載力進行對比,分析了空間變異性粘土中樁靴周圍地基土位移矢量圖和等效塑性應變云圖與正常固結均質土結果的差異,并且研究了粘土變異性對其失效機理的影響。利用固定位移比加載法獲得400個樁靴承載力失效包絡面,根據它們排序后獲得的概率失效包絡面進行擬合,建立了空間變異性粘土中樁靴在多向荷載作用下的承載力包絡面模型�；谔摴υ硖岢隽思ぐl(fā)抗剪強度的公式,研究了粘土抗剪強度變異系數(shù)對樁靴承載力的影響。結果顯示,隨著粘土抗剪強度變異系數(shù)不斷增大,將導致激發(fā)抗剪強度均值的減小和激發(fā)抗剪強度變異系數(shù)的增大,激發(fā)抗剪強度的變化進而又造成承載力均值的減小和承載力變異系數(shù)的增大。基于樁靴承載力的累積概率分布計算其失效概率與安全系數(shù)指標。對比了目前規(guī)范中安全系數(shù)規(guī)定的差異,并且發(fā)現(xiàn)設計采用規(guī)范中單一安全系數(shù)的可靠度差異較大,甚至可能不滿足目標失效概率的要求。
【關鍵詞】：樁靴基礎 粘土 空間變異性 承載力失效包絡面 失效概率 隨機有限元分析
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE951
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題來源及研究目的與意義9-12
• 1.1.1 課題來源9-10
• 1.1.2 研究目的與意義10-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀及分析12-17
• 1.2.1 鉆井平臺與事故原因分析12-13
• 1.2.2 樁靴基礎承載力研究13-15
• 1.2.3 樁靴基礎失效機理研究15
• 1.2.4 粘土變異性對基礎承載力影響研究15-16
• 1.2.5 國內外文獻綜述簡析16-17
• 1.3 本文主要研究內容17
• 1.4 本文主要創(chuàng)新點17-19
• 第2章 樁靴基礎與地基土隨機有限元模型19-37
• 2.1 引言19
• 2.2 三維隨機場理論19-23
• 2.3 隨機有限元模型23-31
• 2.3.1 正常固結均質土的材料特性23-24
• 2.3.2 空間變異性粘土的材料特性24-25
• 2.3.3 隨機有限元方法25-29
• 2.3.4 有限元模型29-31
• 2.4 正常固結均質土中失效機理及承載力31-34
• 2.4.1 樁靴基礎失效機理31-33
• 2.4.2 樁靴基礎承載力系數(shù)33-34
• 2.5 有限元分析結果驗證34-36
• 2.6 本章小結36-37
• 第3章 樁靴失效機理及承載力失效包絡面37-57
• 3.1 引言37
• 3.2 樁靴失效機理37-41
• 3.2.1 樁靴周圍地基土位移矢量圖37-39
• 3.2.2 等效塑性應變云圖39-41
• 3.3 空間變異性粘土中樁靴承載力41-45
• 3.4 承載力失效包絡面45-55
• 3.4.1 承載力失效包絡面的數(shù)值方法45-51
• 3.4.2 承載力包絡面的置信度及其概率模型51-55
• 3.5 本章小結55-57
• 第4章 粘土變異性對承載力的影響57-75
• 4.1 引言57
• 4.2 不排水抗剪強度的變異系數(shù)的選取57
• 4.3 承載力及失效概率57-65
• 4.3.1 抗剪強度變異系數(shù)對承載力影響57-59
• 4.3.2 失效概率及安全系數(shù)59-64
• 4.3.3 對比規(guī)范中安全系數(shù)64-65
• 4.4 激發(fā)抗剪強度65-72
• 4.4.1 激發(fā)抗剪強度簡介65-66
• 4.4.2 基于虛功原理的激發(fā)抗剪強度66-69
• 4.4.3 激發(fā)抗剪強度的概率密度分布69-70
• 4.4.4 分位值法70-72
• 4.5 激發(fā)的土體體積72-73
• 4.6 本章小結73-75
• 結論75-77
• 參考文獻77-82
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文82-84
• 致謝84

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 郭培軍;陳艷;蔣玉榮;周國輝;;樁靴入泥深度預估[J];中國海洋平臺;2012年06期

2 唐文獻;秦文龍;張建;唐振新;錢浩;曹俊;;自升式平臺樁靴結構優(yōu)化設計[J];中國造船;2013年03期

3 張浦陽;丁紅巖;;海上自升式鉆井平臺樁靴穿刺現(xiàn)象的數(shù)值分析[J];中國石油大學學報(自然科學版);2011年02期

4 胡安康;郭宇;;400ft水深自升式平臺樁靴強度分析與優(yōu)化設計[J];船舶工程;2012年06期

5 張浦陽;于曉洋;丁紅巖;;海上自升式鉆井平臺插樁階段樁靴承載力計算[J];石油勘探與開發(fā);2011年05期

6 黎劍波;;自升式鉆井平臺樁靴裂紋分析、處理及修復研究[J];中國修船;2012年05期

7 司江舸;;自升式海洋平臺樁靴進水監(jiān)測報警系統(tǒng)研制[J];船電技術;2011年09期

8 趙景芳;;自升式平臺樁靴滑移實時監(jiān)測技術研究——以羅布雷300型平臺為例[J];中國海上油氣;2014年01期

9 任憲剛;李春第;楊紅敏;;海洋自升式鉆井平臺樁靴研究[J];石油礦場機械;2009年12期

10 段忠毅,要明倫,王家祥,金元剛;帶樁靴自升式樁基鉆井平臺插樁深度的計算方法[J];中國海上油氣.工程;1998年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據庫 前5條

1 吳永韌;魯曉兵;;樁靴貫入對固定平臺基礎擾動的數(shù)值模擬[A];第十四屆中國海洋（岸）工程學術討論會論文集（上冊）[C];2009年

2 趙軍;張愛霞;段夢蘭;王飛;;自升式鉆井平臺方形樁靴地基極限承載力理論解[A];第十五屆中國海洋（岸）工程學術討論會論文集(上)[C];2011年

3 吳永韌;王淑云;魯曉兵;;樁靴壓入對固定平臺基礎擾動的數(shù)值模擬[A];第三屆全國巖土與工程學術大會論文集[C];2009年

4 暢元江;陳國明;蒙占斌;樊敦秋;;海洋自升式鉆井平臺樁靴強度計算分析[A];中國鋼結構協(xié)會海洋鋼結構分會2010年學術會議暨第六屆理事會第三次會議論文集[C];2010年

5 吳永韌;魯曉兵;陳海鋒;;Spud-can基礎貫入對固定平臺基礎影響[A];第十三屆中國海洋（岸）工程學術討論會論文集[C];2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據庫 前2條

1 張浦陽;海上自升式鉆井平臺插/拔樁機理及新型樁靴靜/動承載力研究[D];天津大學;2009年

2 王楠;黃河廢棄水下三角洲土體破壞機制及樁靴承載能力研究[D];中國海洋大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據庫 前10條

1 李力;考慮粘土空間變異性的樁靴基礎承載力失效包絡面研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

2 雍軍;自升式鉆井平臺樁靴貫入拔出承載機理研究[D];中國石油大學;2010年

3 周慧;上砂下黏雙層地基紡錘形樁靴基礎的穿透破壞機理研究[D];大連理工大學;2011年

4 吳興州;自升式鉆井平臺樁靴在多層粘土中的穿刺機理分析[D];天津大學;2014年

5 孫雅楠;自升式海洋平臺樁靴強度分析[D];大連理工大學;2013年

6 劉義;扇翼形樁靴基礎承載力與沉降特性研究[D];大連理工大學;2013年

7 彭澤軍;寧波跨海大橋施工承臺樁靴研究[D];武漢理工大學;2003年

8 李\，

本文編號：1035534