本书作者采用数值仿真试验方法，建立吸力式桶形基础与海床地基整体模型，研究地震波加载全过程中海床砂土地基的孔隙水压力升降规律，揭示吸力式桶形基础影响饱和砂土抗液化性能的作用机制；研究不同的循环单向力作用时吸力式桶形基础的承载特性，提出桶体达极限承载状态时的取值标准；揭示不同复合循环加载条件下吸力式桶形基础失稳破坏的机理，研究吸力式桶形基础在不同长径比情况下破坏包络面的差异性；提出砂土中几何尺寸对螺旋锚基础上拔承载特性的影响，并推求得到了螺旋锚基础的抗拔承载力计算公式。通过对海洋环境条件作用下深海工程结构稳定性的基础理论研究与评价分析，对于保障我国的深海资源开发工作平台建设与安全运营及长远发展具有重要的战略意义。
(1) 建立了考虑地基液化和大变形效应的工程力学计算模型。
(2) 揭示了恶劣海洋环境下深水海洋平台沉箱结构地基破坏机理。
(3) 建立了复合加载模式下深水海洋平台沉箱结构地基的极限荷载包络图。
(4)提出了多种防控措施。
前言
当今世界主要依靠石油、煤炭等传统能源,但煤炭作为能源被广泛使用已有上千年,石油开采也有近一百六十多年的历史。石油、煤炭等能源属于不可再生资源,不仅存储量有限,而且使用时会严重污染环境。进入21世纪以来,人们逐渐意识到能源短缺会对当下及未来的发展造成极大的制约。然而,总面积约为3.6亿平方千米(约占地球表面积的71%)的海洋,蕴藏着丰富的资源。与陆地资源开发不同,海洋资源开发首先必须克服海洋环境(海水、海浪、海流、风暴、软弱地基等)对工程实践带来的各种潜在影响。工程实践表明,深海工程灾难性事件,如平台倾覆、断裂泄漏、失控漂移及碰撞等,往往在极端海洋环境条件(如台风、内波、畸形波等)下发生。因此,如何高效、可持续地开发深海资源,并保护我国沿海环境,保障我国深海资源安全,维护国家海洋资源权益,已经成为我们海洋工程亟待解决的重大问题。通过对海洋环境条件作用下深海工程结构稳定性的基础理论研究与评价分析,对于保障我国的深海资源开发工作平台建设与安全运营及长远发展具有重要的战略意义。
为此,本书作者采用数值仿真试验方法,建立吸力式桶形基础与海床地基整体模型,研究地震波加载全过程中海床砂土地基的孔隙水压力升降规律,揭示吸力式桶形基础影响饱和砂土抗液化性能的作用机制;研究不同的循环单向力作用时吸力式桶形基础的承载特性,提出桶体达极限承载状态时的取值标准;揭示不同复合循环加载条件下吸力式桶形基础失稳破坏的机理,研究吸力式桶形基础在不同长径比情况下破坏包络面的差异性;提出砂土中几何尺寸对螺旋锚基础上拔承载特性的影响,并推求得到了螺旋锚基础的抗拔承载力计算公式。为工程稳定性及地层控制效果的评价提供理论依据,为同类工程提供参考和奠定理论基础。
感谢硕士研究生王景琪、罗浩天、厉雅萌在本书数值计算与试验方面所做的工作。
由于作者水平所限,书中错误和不妥之处在所难免,敬请读者提出宝贵意见。
著者
2020年8月
武科，山东大学副教授，岩土工程专业博士。主要从事地下工程结构稳定性与灾变机理、土木工程基本理论与数值分析等方面的科研与教学工作。作为负责人主持了国家自然科学基金1项、山东省自然科学基金2项、2018年度山东省重点研发计划项目1项，其他省部科研项目6项，企事业委托的横向科研项目20余项。另外，作为主要参与人员完成了10余项国家、省部与企事业单位委托的科研课题。作为第D一作者发表高质量科研论文40余篇(SCI检索10篇，EI检索的27篇)，专著5项，发明专利7项，实用新型专利11项，国家计算机软件著作权登记9项。指导毕业硕士研究生5名，协助指导硕士研究生3名、博士研究生1名。
目录
前言
第1章 概述 1
1.1 研究意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 主要内容 9
第2章 海洋砂土动力学特性分析 11
2.1 试验设备简介 11
2.2 试验条件 14
2.3 试验目的 17
2.4 试验方法 18
2.5 椭圆应力路径条件下饱和砂土的动强度特性研究 23
2.6 均等固结条件下的孔隙水压力增长模式 31
第3章 吸力式桶形基础动力响应分析理论 35
3.1 土体动力本构模型 35
3.2 砂土液化理论 37
3.3 地基极限承载力与破坏包络面理论 39
第4章 地震荷载下桶形基础对砂土抗液化性能的影响 41
4.1 芬恩土体液化本构模型 41
4.2 海洋桶形基础数值分析模型 42
4.3 海床砂土地基中孔隙水压力分布特性 44
4.4 海床砂土地基的沉降变形规律 47
4.5 海床砂土地基的应力分布规律 48
第5章 单一循环荷载作用下桶形基础承载性能研究 50
5.1 桶形基础竖向循环荷载作用下的极限承载力 50
5.2 桶形基础水平循环荷载作用下的极限承载力 53
5.3 桶形基础在循环弯矩作用下的抗弯极限承载力 58
5.4 桶形基础在循环扭剪力作用下承载特性分析 59
第6章 复合循环荷载作用下桶形基础承载性能研究 61
6.1 V-H 复合循环加载下桶基承载特性 61
6.2 V-M 复合循环加载下桶基承载特性 65
6.3 H-M 复合循环加载下桶基承载特性 68
6.4 V-H-M 复合循环加载下桶基承载特性 72
第7章 深海软土地基新型基础承载特性研究 74
7.1 条形锚板基础承载特性分析 74
7.2 软土地基防沉板的上拔特性研究 80
7.3 黏土中螺旋锚基础上拔承载特性 91
第8章 深海工程结构地基稳定性评价方法 97
8.1 有限元数值实施方法 97
8.2 复合加载模式下吸力式桶形基础稳定性评价 98
8.3 变值复合加载模式下吸力式桶形基础稳定性评价 104
8.4 工程验证 106
第9章 展望 110
参考文献 111
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