目錄
序
前言
符號表
1 緒論 1
1.1 海洋油氣資源開發平臺概述 1
1.2 浮式繫泊繫統的組成及應用 3
1.3 錨固基礎簡介 8
1.3.1 落底於海床表面的重力式錨固基礎 8
1.3.2 埋於海床中的錨固基礎 8
1.4 動力錨 12
1.4.1 動力錨的起源 12
1.4.2 動力錨的種類 13
1.4.3 動力錨的設計準則 14
1.5 海洋岩土工程特點 15
1.6 海床土特性簡介 16
1.6.1 軟化特性 17
1.6.2 率效應特性 19
1.7 海床土強度測試技術簡介 21
1.7.1 試驗 22
1.7.2 原位測試技術 26
參考文獻 33
2 動力錨安裝過程數值分析方法簡介 39
2.1 引言 39
2.2 CFD方法簡介 39
2.2.1 流體運動的描述 39
2.2.2 流體力學控制方程 40
2.2.3 CFD方法基本原理 42
2.2.4 常用FVM軟件介紹 45
2.2.5 基於FVM的CFD方法模擬動力錨在水中下落過程 45
2.2.6 基於FVM的CFD方法模擬動力錨在黏土海床中沉貫過程 46
2.3 大變方法簡介 49
2.3.1 RITSS方法 49
2.3.2 ALE方法 51
2.3.3 CEL方法 53
2.3.4 三種LDFE方法的比較 56
2.4 塑性分析方法簡介 59
2.4.1 屈服包絡面的建立 61
2.4.2 塑性分析方法的流程 63
2.4.3 塑性分析方法的應用 66
2.5 小結 67
參考文獻 67
3 動力錨水動力學特性 73
3.1 引言 73
3.2 水中下落物體水動力學特性 73
3.2.1 拖曳阻力 73
3.2.2 方向穩定性判別準則 75
3.2.3 物理模型試驗相似關繫 77
3.3 幾種典型形狀物體的拖曳阻力繫數 78
3.4 魚雷錨水動力學特性 80
3.4.1 物理試驗 80
3.4.2 數值模擬 82
3.5 多向受荷錨水動力學特性 87
3.5.1 物理試驗 87
3.5.2 數值模擬 92
3.6 針對多向受荷錨的助推器裝置 96
3.6.1 助推器概念 96
3.6.2 助推器的設計準則 97
3.6.3 助推器水動力學特性 98
3.6.4 帶助推器組合錨的水動力學特性 99
3.7 錨鏈拖曳阻力 102
3.8 動力錨水中下落過程理論預測方法 104
3.9 小結 105
參考文獻 105
4 動力錨在海床中的沉貫特性 107
4.1 引言 107
4.2 動力錨沉貫過程受力分析 107
4.2.1 端承阻力 108
4.2.2 摩擦阻力 108
4.2.3 率效應 109
4.2.4 拖曳阻力 109
4.3 動力錨在海床中的沉貫深度 110
4.3.1 動力錨在黏土海床中沉貫深度模型試驗 110
4.3.2 動力錨在砂土海床中沉貫深度模型試驗 115
4.3.3 動力錨在黏土海床中沉貫過程數值模擬 117
4.3.4 基於總能量的動力錨沉貫深度預測模型 125
4.4 帶助推器的多向受荷錨沉貫深度 128
4.4.1 物理試驗 128
4.4.2 數值模擬 129
4.5 基於運動微分方程的動力錨沉貫深度預測方法 131
4.5.1 端承阻力 131
4.5.2 摩擦阻力 132
4.5.3 率效應 134
4.5.4 拖曳阻力 137
4.6 小結 140
參考文獻 140
5 動力錨在黏土海床中的承載力 144
5.1 引言 144
5.2 錨鏈-土相互作用 144
5.2.1 錨鏈所受的土體阻力 145
5.2.2 嵌入段錨鏈反懸鏈形態 147
5.2.3 錨鏈屈服包絡線方程 151
5.3 錨的承載力分析方法 154
5.3.1 樁基礎承載力計算方法 154
5.3.2 錨板承載力計算方法 155
5.4 魚雷錨的承載力 159
5.4.1 魚雷錨在黏土中豎直上撥承載力 159
5.4.2 魚雷錨在組合荷載作用下的承載力 161
5.4.3 固結時間對魚雷錨承載力的影響 163
5.5 多向受荷錨承載力分析方法 164
5.5.1 大變形數值模擬 166
5.5.2 模型試驗 168
5.5.3 塑性分析方法 170
5.6 多向受荷錨下潛性能的參數化分析 172
5.6.1 錨眼偏移量 172
5.6.2 錨眼偏心距 176
5.6.3 初始埋深 177
5.6.4 土強度梯度 179
5.6.5 錨眼處和嵌入點處上撥荷載方向 179
5.6.6 錨鏈參數 181
5.7 小結 182
參考文獻 182
6 新型動力錨在砂土中的特性 185
6.1 引言 185
6.2 兩種新型動力錨及其安裝方法 187
6.3 DPAIII錨在砂土中的沉貫特性 189
6.3.1 沉貫試驗模型錨及助推器 190
6.3.2 沉貫試驗土樣及土強度 191
6.3.3 沉貫試驗工況設置 191
6.3.4 沉貫試驗結果 192
6.4 DPAIII錨在砂土中的旋轉調節特性 193
6.4.1 旋轉調節試驗模型錨 193
6.4.2 旋轉調節試驗土樣及土強度 194
6.4.3 旋轉調節試驗基本過程 194
6.4.4 旋轉調節試驗結果 195
6.5 L-GIPLA在砂土中的沉貫特性 199
6.5.1 數值模型及土體參數設置 199
6.5.2 計算結果 203
6.5.3 錨周圍土體流動機制 205
6.5.4 基於總能量的沉貫深度預測模型 206
6.6 小結 207
參考文獻 208
附錄 209