錨固基礎(chǔ)是海上浮式結(jié)構(gòu)的根基，錨固基礎(chǔ)的穩(wěn)定是海洋工程安全運(yùn)行的關(guān)鍵。動力錨作為一種新型錨固基礎(chǔ)，它不需要借助大型復(fù)雜安裝設(shè)備，僅依靠錨在水中自由下落獲得的動能和錨自身重力勢能貫入土中完成安裝。因此動力錨具有安裝效率高、水深影響小，安裝費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，近20年來發(fā)展迅速。本書首先簡要介紹了海洋環(huán)境特點(diǎn)和動力錨的發(fā)展歷程，然后詳細(xì)介紹了動力錨在水中下落階段的水動力學(xué)特性，在土中的沉貫過程以及動力錨在土中的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)過程及其承載力性能，最后對海洋錨固基礎(chǔ)的發(fā)展做一展望。
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目錄
序
前言
符號表
1 緒論 1
1.1 海洋油氣資源開發(fā)平臺概述 1
1.2 浮式系泊系統(tǒng)的組成及應(yīng)用 3
1.3 錨固基礎(chǔ)簡介 8
1.3.1 落底于海床表面的重力式錨固基礎(chǔ) 8
1.3.2 埋于海床中的錨固基礎(chǔ) 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(shè)計(jì)準(zhǔn)則 14
1.5 海洋巖土工程特點(diǎn) 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(yīng)特性 19
1.7 海床土強(qiáng)度測試技術(shù)簡介 21
1.7.1 室內(nèi)單元試驗(yàn) 22
1.7.2 原位測試技術(shù) 26
參考文獻(xiàn) 33
2 動力錨安裝過程數(shù)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(yùn)動的描述 39
2.2.2 流體力學(xué)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 基于FVM的CFD方法模擬動力錨在水中下落過程 45
2.2.6 基于FVM的CFD方法模擬動力錨在黏土海床中沉貫過程 46
2.3 大變形有限元方法簡介 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(luò)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(yīng)用 66
2.5 小結(jié) 67
參考文獻(xiàn) 67
3 動力錨水動力學(xué)特性 73
3.1 引言 73
3.2 水中下落物體水動力學(xué)特性 73
3.2.1 拖曳阻力 73
3.2.2 方向穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則 75
3.2.3 物理模型試驗(yàn)相似關(guān)系 77
3.3 幾種典型形狀物體的拖曳阻力系數(shù) 78
3.4 魚雷錨水動力學(xué)特性 80
3.4.1 物理試驗(yàn) 80
3.4.2 數(shù)值模擬 82
3.5 多向受荷錨水動力學(xué)特性 87
3.5.1 物理試驗(yàn) 87
3.5.2 數(shù)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(shè)計(jì)準(zhǔn)則 97
3.6.3 助推器水動力學(xué)特性 98
3.6.4 帶助推器組合錨的水動力學(xué)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(yù)測方法 104
3.9 小結(jié) 105
參考文獻(xiàn) 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(yīng) 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(yàn) 110
4.3.2 動力錨在砂土海床中沉貫深度模型試驗(yàn) 115
4.3.3 動力錨在黏土海床中沉貫過程數(shù)值模擬 117
4.3.4 基于總能量的動力錨沉貫深度預(yù)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(yàn) 128
4.4.2 數(shù)值模擬 129
4.5 基于運(yùn)動微分方程的動力錨沉貫深度預(yù)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(yīng) 134
4.5.4 拖曳阻力 137
4.6 小結(jié) 140
參考文獻(xiàn) 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(tài) 147
5.2.3 錨鏈屈服包絡(luò)線方程 151
5.3 錨的承載力分析方法 154
5.3.1 樁基礎(chǔ)承載力計(jì)算方法 154
5.3.2 錨板承載力計(jì)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拔承載力 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(jié)時(shí)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(shù)值模擬 166
5.5.2 模型試驗(yàn) 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(shù)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(qiáng)度梯度 179
5.6.5 錨眼處和嵌入點(diǎn)處上拔荷載方向 179
5.6.6 錨鏈參數(shù) 181
5.7 小結(jié) 182
參考文獻(xiàn) 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(yàn)?zāi)Ｐ湾^及助推器 190
6.3.2 沉貫試驗(yàn)土樣及土強(qiáng)度 191
6.3.3 沉貫試驗(yàn)工況設(shè)置 191
6.3.4 沉貫試驗(yàn)結(jié)果 192
6.4 DPAIII錨在砂土中的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)特性 193
6.4.1 旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)試驗(yàn)?zāi)Ｐ湾^ 193
6.4.2 旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)試驗(yàn)土樣及土強(qiáng)度 194
6.4.3 旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)試驗(yàn)基本過程 194
6.4.4 旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)試驗(yàn)結(jié)果 195
6.5 L-GIPLA在砂土中的沉貫特性 199
6.5.1 數(shù)值模型及土體參數(shù)設(shè)置 199
6.5.2 計(jì)算結(jié)果 203
6.5.3 錨周圍土體流動機(jī)制 205
6.5.4 基于總能量的沉貫深度預(yù)測模型 206
6.6 小結(jié) 207
參考文獻(xiàn) 208
附錄 209
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