基于CEL分析方法的移动式平台插桩阻力

基于欧拉-拉格朗日耦合(CEL)分析方法,运用ABAQUS有限元软件对移动式平台的插桩过程进行数值模拟。通过分析不同土壤条件和插桩速度对于插桩阻力的影响,得出当土壤的不排水抗剪强度越大时,插桩阻力随着插桩深度变化的曲线振荡越明显;当插桩速度越大时,插桩阻力越大,并且拐点出现的越慢。

基于锥形破坏面的桩靴式钻井平台插桩阻力分析

在分析桩靴式钻井平台插桩过程中地基土的破坏形式的基础上,将桩靴下土体破坏面假定为锥形面,根据极限平衡理论,推导出了均匀、双层地基土中基于被动土压力的插桩阻力计算公式。通过插桩实例对所推导的公式进行了验证,分析比较了极限承载力与插桩阻力的异同,讨论了插桩阻力计算公式推导过程中土体假设为锥形破坏面的合理性,认为本文推导的插桩阻力计算公式作为桩靴式钻井平台插桩深度预测方法更接近实际插桩结果。

自升式平台插/拔桩阻力影响因素数值分析

文中通过建立数值模型,模拟真实工况,研究并讨论了自升式平台插/拔桩阻力的影响因素及机理.首先以Hossian土工离心模型试验为基础,得出土壤实际参数;其次采用CEL分析法,建立ABAQUS插/拔桩数值模型;然后以数值解为依据,讨论插桩阻力与插桩速度、土层强度比、上土层相对厚度的关系;最后研究拔桩阻力与土体弹性模量、桩靴埋深、上拔速度的影响机制.结果表明:插桩阻力与插桩速度、上土层相对厚度呈正相关关系,与土层强度比呈负相关关系;拔桩阻力与土体弹性模量、桩靴埋深、上拔速度呈正相关关系.

基于CEL法的裙边桩靴插桩数值分析

为了减少穿刺事故在自升式平台插桩时造成的损失,基于耦合欧拉拉格朗日(CEL)法对桩靴在上硬下软双层粘土地基上的插桩过程进行有限元数值模拟,建立了双层土中自升式平台裙边桩靴插桩数值模型,并与纺锤形桩靴插桩过程产生的插桩阻力进行比较,发现采用裙边桩靴能够减缓插桩阻力的突变,减轻穿刺风险。分析了裙边桩靴的裙边长度对插桩阻力的影响,当裙边长度为0.25D时,插桩阻力最大且不易发生穿刺现象。此外,还探讨了插桩过程中土体的流动破坏规律,得到纺锤形桩靴与裙边桩靴插桩时土体的流动特性。所建立的双层土中自升式平台桩靴插桩阻力数值计算模型结果与Meyerhof公式计算结果之间的误差为6.4%,验证了该数值模型的准确性。

自升式平台插桩过程CEL分析及验证

插桩对自升式平台总体响应和设计影响很大,插桩预测有助于保证平台安全工作和减少刺穿事故。本文采用欧拉-拉格朗日耦合法(CEL)研究桩靴在粘土中的插桩性能。土体采用三维减缩积分欧拉单元离散,并定义为von-Mises弹性塑性模型;桩靴简化为刚体,其与土体间的相互作用采用加强沉浸边界法模拟。与Hossain所做的土工离心模型试验对比表明:von-Mises模型可以有效模拟出插桩过程中土体的流动特性,与试验模型所得结果吻合良好;在插桩过程中,土体发生了表面隆起、壁面坍塌、土体回流和局部流动等4种流动失效现象;Skempton方程忽视了土体部分回流对桩靴承载力的影响,在插桩前期预测结果偏大,后期与数值解一致。

基于CEL法的海洋自升式平台插桩研究

海洋油气资源的开发需要推动了海洋工程装备的发展,世界各国应用广泛的海洋开采设备为海洋平台。论文主要针对海洋自升式钻井平台的桩靴进行研究。桩靴是钻井平台进行插桩拔桩作业的关键装置。选取了上层砂土下层黏土即“上硬下软”的土层地基,这种地基工况更易发生“穿刺现象”。选取有限元方法来研究桩靴的插桩,通过比例试验验证CEL数值方法的可靠性。通过CEL法数值仿真展开对外加裙摆、以及开孔对桩靴的插桩影响的研究。深入研究了裙摆长度以及开孔数对桩靴的影响,建立多组数值仿真进行对比。研究发现了外加裙摆以及开孔的有益性,大大减小了穿刺风险。裙摆长度以及开孔数量积极影响不大。

自升式钻井平台筒型桩靴试验研究

为了比较自升式钻井平台筒型桩靴和传统桩靴在插桩过程中的力学性能,在相同截面积和插桩深度条件下分别对2种桩靴模型在饱和粘土和砂土中进行了插桩模拟试验。试验结果表明,在粘土中,筒型桩靴和传统桩靴的插桩阻力均随插桩深度的增加而增大,且插桩阻力最大值相近;在砂土中,筒型桩靴插桩阻力最大值是传统桩靴的0.62倍;筒型桩靴模型在砂土中插桩阻力最大值是在粘土中的4.11倍;传统桩靴在砂土中插桩阻力最大值是在粘土中的6.76倍。该研究结果可为海洋工程实际应用提供参考。