筒型基礎負壓沉貫流固耦合的滲流模型分析.pdf

本文針對筒型基礎這一新型海洋平臺基礎形式負壓沉貫下沉中流固耦合的滲流模型進行了分析，筒型基礎作為一種新型的平臺基礎和系泊體系，由于其重量輕，易于安裝就位，及可重復利用等特點而受到越來越多的關注。因為它出現的時間還不長，有許多需要進行深入研究的技術問題。本文針對這一基礎形式，對其在施工下沉過程中負壓沉貫流固耦合引起的滲流動態變化進行了研究，分析了筒型基礎負壓沉貫的特點。首先，針對筒型基礎的結構形式以及筒內的土體的應力變化情況，研究了筒型基礎的沉貫阻力公式，由有效應力原理確定了應力場方程。其次，建立了新的土顆粒本構關系，將滲流力作用下的土體應變分為土顆粒自身硬化而產生的彈塑性變形和土體骨架產生幾何變形而引起的土體體應變兩種。將流動理論以及離散元思想應用到土體本構關系模型的建立上，利用流動理論各向同性硬化原理，建立顆粒變形的本構關系模型，接著，利用離散元思想建立土骨架變形的本構關系模型，并將這兩種模型結合得到土體滲流過程中總變形的本構關系。再次，將物性參數動態模型引入筒型基礎沉貫過程中，改變了傳統計算中，沉貫過程不考慮物性參數變化的缺陷，導出了筒型基礎負壓沉貫流固耦合的孔隙度、滲透率等動態物性參數模型。然后，根據質量守恒定律和流固耦合滲流運動方程來建立適合筒基沉貫作用特點的流固耦合滲流方程，與應力方程一起組成了筒型基礎滲流數學模型，并給出上述模型的定解條件。最后，利用導出的模型進行了實例計算，檢驗了模型的理論性，并得出相應的結論。對于本論文的研究成果可以與實際工程相結合，能起到一定的指導及參考價值。