2022年土木工程-开题报告土木工程开题报告-开题报告.ppt.docx

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1、2022年土木工程-开题报告土木工程开题报告-开题报告.ppt 土木工程-开题报告土木工程开题报告土木工程-开题报告土木工程-开题报告 感谢大家 恳请各位老师和同学指责指正！ * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 海洋桩靴基础在随机变异粘土中的三维数值模拟 开题报告 主要内容 进度支配 4 为完成课题已具备和所需的条件 5 探讨过程中可能遇到的困难以及解决措施 课题来源及探讨目的和意义 1 国内外探讨现状及分析 2 主要探讨内容和方案 3 6 1 主要内容 进度支配 4 预期达到的目标和取得的探讨成果 5 探讨过程中

2、可能遇到的困难以及解决措施 课题来源及探讨目的和意义 1 国内外探讨现状及分析 2 主要探讨内容和方案 3 6 2 课题来源及探讨目的和意义 海洋石油钻井平台 目前我国三大石油集团正在运用的自升式钻井平台大约30艘左右，并且采纳独立桩靴基础的海上自升式钻井平台为数较多，而其中超过73%的平台是由3个或4个独立桩靴基础支撑于海床土中。由此可见，海上钻井平台在我国海上油田的勘探开发中占有极其重要的地位。 3 国内海洋石油钻井平台 公司名称 钻井平台名称 桩腿类型 最大作业水深(m) 制造年份 备注 中国石油集团海洋工程有限公司 中海油9号 4根圆柱形桩腿 76 2022 进口 中海油10号 4根圆

3、柱形桩腿 76 2022 进口 中海油1号 4根圆柱形桩腿 25 19101 国产 中国石化集团 勘探2号 3根桁架形桩腿带桩靴 90 11016 进口 成功5号 4根圆柱形桩腿带桩靴 25 11011 进口 成功6号 4根圆柱形桩腿带桩靴 30 11012 进口 成功7号 3根圆柱形桩腿带桩靴 30 11012 进口 成功8号 3根圆柱形桩腿带桩靴 20 11011 进口 成功9号 3根圆柱形桩腿带桩靴 30 11018 进口 中国海洋石油总公司 渤海4号 3根桁架形桩腿带桩靴 90 11017 进口 渤海5号 4根圆柱形桩腿 40 11013 国产 渤海7号 4根圆柱形桩腿带桩靴 40 1

4、1013 国产 渤海8号 3根圆柱形桩腿带桩靴 75 11010 国产 渤海9号 4根圆柱形桩腿 40 11014 进口 渤海10号 3根桁架形桩腿带桩靴 75 11010 进口 渤海12号 3根桁架形桩腿带桩靴 55 11018 进口 南海1号 3根桁架形桩腿带桩靴 90 11016 进口 南海4号 3根桁架形桩腿带桩靴 90 11018 进口 中国海洋931 3根桁架形桩腿带桩靴 101 11016 进口 中国海洋935 3根桁架形桩腿带桩靴 90 2022 进口 中国海洋941 3根桁架形桩腿带桩靴 122 2022 国产 中国海洋942 3根桁架形桩腿带桩靴 122 2022 国产 我

5、国自升式钻井平台数量统计 课题来源及探讨目的和意义 4 钻井平台和桩靴基础简图 桩靴 桩腿 海平面 海床 海床 H Wv 课题来源及探讨目的和意义 MSI工程公司关于海洋钻井平台事故的调查结果显示，自升式钻井平台可能发生的事故种类繁多，但由于桩靴基础承载力不足而发生的事故所占比例在半数以上。 3 海洋钻井平台事故统计分析 MSI, Guidelines for jack-up rigs with particular reference to foundation integrity, MSI Engineering Limited for the Health and Safety Exec

6、utive, Research Report, 2004, 289 课题来源及探讨目的和意义 桩靴基础失效的几种主要形式： 预压过程发生基础穿刺现象，多发生在上硬下软土层； 风暴荷载产生的基础下降过大； 冲刷作用减小桩脚承载面积导致失稳； 地震等引起的海底泥沙运动对桩靴基础冲击造成失稳； 3 课题来源及探讨目的和意义 4 海洋钻井平台倒塌灾难 桩靴基础失效导致平台倾覆 桩靴基础失效造成桩腿屈曲 海洋工程地质的困难性 海底的地形、地貌通常被海水浸没，不能干脆视察，给客观相识带来了困难； 海底工程地质取样不同于陆地，从海底取出的土样离开海底后，所处的环境温度、压力等条件已经与海底完全不同，不能反映

7、真实的海底土的物理状态； 海底地形和沉积物不稳定。在海浪、潮汐等各种因素作用下，海底地形和沉积物不断演化，更加不稳定。 3 17 空间变异土介绍 Y-Z 平面 (kPa) 木桶理论 空间变异粘土 探讨意义 23 海底地质困难，自升式钻井平台事故发生事故较多是桩靴基础承载力不足而引起的失效破坏。 工程中海底土的现场试验和离心机试验等成本很高而且数据结果有限，现行探讨大多通过考虑土体参数的空间变异性模拟可能出现的各种困难工况。 国内对于海洋钻井平台桩靴基础的工作性能及承载力的探讨相对较少，还在起步阶段，主要还是均质土或者分层土的数值模拟探讨和理论分析。 国内考虑土体变异性牢靠度分析主要限于边坡稳定

8、分析，水利边坡规范建议对1级边坡进行牢靠度分析，牢靠度方法是岩土工程分析发展的一种趋势。 探讨目的 23 利用牢靠度分析方法给出指导工程实践的桩靴在空间变异土质条件下承载力牢靠指标。 采纳随机场理论和有限元方法相结合来探讨空间变异土体和荷载的变异性是如何影响桩靴基础承载力及其失效机理。 改善在过去的设计规范中对于桩靴基础承载力计算的保守和模糊性。 主要内容 进度支配 4 预期达到的目标和取得的探讨成果 5 探讨过程中可能遇到的困难以及解决措施 课题来源及探讨目的和意义 1 国内外探讨现状及分析 2 主要探讨内容和方案 3 6 7 本课题的国外探讨现状及分析 9 英国牛津高校Martin等通过多

9、年对于粘土地基离心机试验和理论分析总结，提出用于桩靴基础的地基失效模型，地基土在水平力、竖向力和力矩荷载组合作用下屈服面为橄榄球形。 Templeton等用有限元方法对桩靴基础的弯矩和水平承载力进行分析，并且提出了弯矩和水平承载力的相关公式。 Cassidy (2022)等发觉单独竖向力、水平力和力矩荷载分别作用下，地基极限承载力随土的不排水抗剪强度变异性增大而削减。 不考虑土壤的各向异性的特点时，桩靴基础承载力可能会被严峻高估 (Grif?ths and Fenton 2001)。 Grif?ths (2002)等视察发觉在随机土中基础承载力均值相对于均质土承载实力降低了约2030%左右。

10、本课题的国内探讨现状及分析 9 国内考虑土体参数变异性探讨大部分在边坡: 陈晓同等依据静力触探成果估计抗剪强度的自相关距离，评价自相关距离对土坡稳定影响。 朱红霞等以天津港现场勘察资料为基础，建立了地基土剖面的随机场模型，并将其应用于港口边坡稳定的牢靠度分析。 天津高校张浦阳等引入流固耦合理论建立了饱和粘土条件下地基土-桩靴系统有限元模型，给出上硬下软粘土中桩靴承载力系数计算方法。 付丽娜通过变更不同桩靴尺寸、贯入深度等参数，对多种条件贯入和上拔过程进行数值模拟，对了解桩靴一般受力性能具有肯定参考价值。 国内外探讨现状简析 9 进度支配 4 预期达到的目标和取得的探讨成果 5 探讨过程中可能遇

11、到的困难以及解决措施 课题来源及探讨目的和意义 1 国内外探讨现状及分析 2 主要探讨内容和方案 3 6 主要内容 11 主要探讨内容和方案 17 将随机场导入相应三维有限元模型后，提交运算 利用Python脚本语言编程，输入吩咐流建立ABAQUS有限元模型，验证均质土分析结果牢靠性 利用蒙特卡洛模拟方法，以土体不排水剪切强度为变量生成三维空间随机场 利用Matlab、Photoshop等软件工具对计算结果进行分析和后处理 将分析得到的数据图表进行整理并与已有文献对比 变更位移加载方式，probe试验获得桩靴V-H-M承载力包络面 17 ABAQUS有限元模型 17 有限元分析结果 文献的结果

12、 桩靴基础四周土壤回流机理对比 17 竖向承载力系数随埋深改变 17 土体不排水剪切强度随机场分布 X-Z 平面 Y-Z 平面 (kPa) 17 均值=13.05 标准差=1.63 变异系数=0.128 最大值: 17.85 承载力-位移曲线 17 桩靴基础的承载力包络面 承载力包络面 V H M “Probe”方法位移加载 进度支配 4 预期达到的目标和取得的探讨成果 5 探讨过程中可能遇到的困难以及解决措施 课题来源及探讨目的和意义 1 国内外探讨现状及分析 2 主要探讨内容和方案 3 6 主要内容 19 进度支配 21 进度支配 4 预期达到的目标和取得的探讨成果 5 探讨过程中可能遇到

13、的困难以及解决措施 课题来源及探讨目的和意义 1 本课题的国内外探讨现状及分析 2 主要探讨内容和方案 3 6 主要内容 22 预期达到的目标和取得的探讨成果 23 通过随机场理论和有限元方法相结合的方法分析空间变异土体和荷载的变异性影响桩靴基础承载力及其失效机理的一般规律。 运用恒定位移比“probe”试验获得桩靴基础在随机变异粘土中竖向、水平、力矩方向承载力的三维屈服包络面。 最终依据不同大小的承载力包络面，分析得到相应的桩靴基础承载力的失效概率，进而依据不同的失效概率计算桩靴基础承载力的牢靠指标或者平安系数。 进度支配 4 预期达到的目标和取得的探讨成果 5 探讨过程中可能遇到的困难以及解决措施 课题来源及探讨目的和意义 1 本课题的国内外探讨现状及分析 2 主要探讨内容和方案 3 6 主要内容 24 可能遇到的困难以及解决措施 25 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页