钻井船插桩对邻近平台桩基影响的数值分析

作     者：兰斐 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王建华;周杨锐

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 081401[工学-岩土工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：钻井船插桩 邻近桩 耦合欧拉-拉格朗日方法 CEL方法 插桩影响 理论简化方法 

摘      要：自升式钻井船在海洋油气勘探中运用广泛,当钻井船在导管架固定平台附近插桩作业时,会不可避免的对邻近平台的桩基稳定产生不利影响,有必要对钻井船桩靴贯入对邻近平台桩基产生的影响进行分析评价。本文对钻井船插桩对邻近平台桩影响的问题进行了研究。首先运用耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)方法模拟了钻井船插桩过程,并将桩靴受到的插桩阻力与SNAME规范求得的插桩阻力解对比,探讨CEL方法在模拟钻井船插桩问题的可行性,结果表明:CEL方法的插桩阻力计算结果和SNAME计算得到的插桩阻力解较为接近,且能反映出泥面土体隆起,土体回淤等土体运动的实际现象。其次分析了CEL有限元模型中不同计算参数取值对钻井船桩靴受到的插桩阻力计算结果的影响。结果表明:不同欧拉体深度和桩靴与土体之间摩擦系数取值对CEL有限元计算结果的影响较小;不同插桩速率对CEL有限元计算结果的影响较大;插桩过程需要考虑土体重力的影响。然后利用CEL方法对钻井船插桩对不同桩头约束条件下受影响桩的影响进行分析,通过与离心模型试验结果进行对比,验证了该方法的可行性。并针对钻井船插桩对邻近桩影响的问题,对欧拉体的设置范围对计算结果的影响进行了研究,结果表明:(1)在插桩对邻近固定桩头受影响桩的CEL有限元分析中,若插桩深度小于0.75倍桩靴直径,可将欧拉土体范围设置成插桩深度以下1-1.25倍桩靴直径;若插桩深度大于0.75倍桩靴直径,将欧拉土体范围取为插桩深度以下0.5倍桩靴直径是恰当的。(2)在插桩对邻近自由桩头受影响桩的CEL有限元分析中,若插桩深度小于0.5倍桩靴直径,可以将欧拉土体的范围设置为泥面以下1.5-2.5倍桩靴直径;若插桩深度大于0.5倍桩靴直径,将插桩深度与插桩深度以下0.5-1倍桩靴直径范围内的土体均设置成欧拉土体较为合理。最后,运用修正的应变路径法并结合地基反力法可以对钻井船插桩对邻近桩的影响进行分析,结果表明:这种理论简化方法计算结果较离心模型试验结果偏于保守,只能定性的进行分析。