黏土分层特性对吸力嵌入式板锚埋深损失的影响

海洋工程中,海床土体常伴有分层现象。将均质土、正常固结土在海床土体中的分布情况称之为土体分层特性。基于耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)法,建立起用于分析不同土体分层特性的条件下,吸力嵌入式板锚(SEPLA)旋转调节过程的大变形有限元模型。通过与离心机实验及数值模拟结果对比,验证了模型的有效性。以双层黏土为例,研究了不同黏土分层特性下板锚的埋深损失。明确了衡量黏土分层特性的指标s_(u1,ave)/s_(u2,0),并考察了不同s_(u1,ave)/s_(u2,0)下,系缆点距土层分界线的距离d对板锚埋深损失的影响。研究结果表明:在s_(u1,ave)/s_(u2,0)>1的双层黏土中,随着d值的增大,板锚的埋深损失逐渐减小,当d≤-0.5B与d≥1B时,板锚的埋深损失分别仅受上层土体与下层土体强度影响;在s_(u1,ave)/s_(u2,0)<1的双层黏土中,随着d值的增大,板锚的埋深损失先增大后减小,当d=1B时,埋深损失存在一极大值ΔZ_(max),该极大值比板锚在单层土体中的埋深损失大32%~123%。同时,在s_(u1,ave)/s_(u2,0)<1的双层黏土中,板锚的埋深损失与上层土体的平均强度s_(u1,ave)和锚埋深处的土体强度sue有关;由于板锚埋深损失存在极大值ΔZ_(max),在工程中较为危险,因此,考察了强度比s_(u1,ave)/sue、埋深处土体强度sue、板锚初始埋深H对ΔZ_(max)的影响。