海底电缆覆盖物清理的移动射流过程仿真分析

在实际工况中,高压喷嘴存在横向移动的速度,使得射流对土体的冲埋深度难以预测,导致海缆表面覆盖物清理不完全。针对此问题,建立了优化后的流场与冲埋深度预测理论模型,利用数值仿真对模型进行了验证。首先,建立了一种喷嘴流场优化模型,阐述了冲埋深度的预测方法;其次,建立了水射流破土数值仿真模型,选取射流压强、喷嘴直径、喷嘴横移速度以及土壤剪切强度4种控制参数,分析了不同参数对冲埋深度的影响。结果表明,随着射流压强、喷嘴直径的增大,冲坑深度逐渐增大;随着喷嘴横移速度和土体剪切强度的增加,冲坑深度逐渐减小。最后,理论结果和仿真结果进行对比,两者误差在允许范围之内。该模型可在一定程度上解决冲埋深度难以预测的问题,可为工程应用提供指导。

淹没式移动射流对黏性底床开沟试验研究

以试验方法研究双喷式射流结构对软质黏性底床上可沉降管道移动射流开挖规律。通过黄土、高岭土、水泥配置低剪切强度试验黏土,揭示喷嘴射流速度、喷嘴平移速度对冲坑特征尺寸影响规律。以边界层剪应力分析冲坑形态变化,并引入低射流靶距下反映侵蚀能力强度的回归侵蚀特征值Z进行无量纲化分析。结果表明:双喷式垂直射流形成的冲坑断面轮廓具有中心对称性,移动射流形成的冲坑纵向剖面线具有几何相似性。冲坑特征尺寸随射流速度呈近似线性变化,随喷嘴平移速度增加呈减小趋势。剪切强度增加使得黏土抗侵蚀能力增强,冲坑稳定断面曲线由V形向U形逐渐过渡变化。

真空预压联合堆载法加固吹填淤泥地基室内试验研究

针对传统真空预压法加固吹填淤泥地基过程中,存在真空应力小,孔隙水压力消散过慢,深层土体加固效果欠佳,加固后地基标高不够等缺陷,提出了真空预压联合堆载法,即在真空预压真空度稳定后通过堆载满足后期机械进场施工之前宕渣所需的回填,分别采用5Kpa、10Kpa、15Kpa的砂袋堆载方式进行,以增加地基土的标高和总应力,从而增大了排水效率,快速有效的加固了吹填土。试验结果表明,采用真空预压联合堆载法能够加快孔隙水的消散,加速了土体的固结,加固后的土体剪切强度、含水量均优于普通真空预压法,说明真空预压联合堆载法能够更好的加固吹填土淤泥地基。

吸力桩基础承载性能模型试验及数值模拟研究

吸力桩基础的承载涉及桩-土耦合作用,其承载模式与桩径和入土深度密切相关,是目前海洋岩土工程研究的热点。针对水下生产系统吸力桩基础的受荷载特点,研发了室内双向加载试验装备与测试系统,设计了1∶20的吸力桩模型,采用模型试验方法测定了吸力桩基础的竖向、水平承载力曲线及V-H复合承载力包络线。试验结果论证了双向加荷试验系统得到吸力桩基础承载力包络线的有效性,揭示了吸力桩基础的单向和复合承载模式。为分析吸力桩基础承载性能的影响因素,建立了吸力桩基础的数值模型,利用模型试验结果对数值模拟计算结果的可靠性进行了验证;采用验证后的数值模型研究了吸力桩基础长径比、土体抗剪切强度不均匀性和桩-土开脱等因素对吸力桩基础承载性能的影响。结果表明:吸力桩基础的承载特性受基础长径比和土体抗剪切强度不均匀性的影响显著;桩后桩-土张拉裂缝的产生会降低基础的承载性能,但对归一化的承载力包络线形状基本没有影响。本研究为水下生产系统吸力桩基础设计研究提供了参考。