一、南海某砂土的液化特性及振动稳定性的探讨（论文文献综述）
熊凌志[1]（2017）在《深海张紧式系泊系统及其与海底锚基的相互作用研究》文中研究表明随着世界经济的高速发展,对海洋资源开发和利用已经成为了世界各国的必然趋势,向深海进军的步伐已经迈开,世界上浮式生产平台的最大作业水深已达2895米。与此同时,对于浮式生产平台至关重要的系泊系统也逐渐从传统的悬链线式向新型的张紧式转变。在水深超过1000米的区域,张紧式系泊系统在各方面明显优于悬链线式系泊系统,其成本低,其自身重量轻,水平回复力大,定位能力强,并且系泊半径小。然而,海洋浮式平台数量急剧增长的同时,事故也变得频发,许多事故都是由于系泊缆或系泊系统失效所导致的,部分事故造成了严重的损失。事故的原因主要为导缆孔处锚链断裂、底链处锚链扭结断裂、产生海底沟槽造成锚基失效以及合成缆材料的断裂等。底链附近的问题以及海底沟槽等现象很早就出现过,然而并未引起人们的重视。近年来链土作用问题出现得更加频繁,造成的损失变得巨大,逐渐引起人们的重视。张紧式系泊的链土作用与悬链线系泊中的作用机理存在本质的区别,工业界对此知之甚少,学术界的研究仍处于起步阶段,因此需要进行进一步探索。为了更好的理解锚链与海底土壤的相互作用过程,探究其作用机理,本论文开展了张紧式系泊缆与海底砂土相互作用的模型试验。推导了链-土作用中的相似关系,初步建立了海洋工程领域系泊缆与砂土相互作用的试验体系。试验包括整根系泊缆在深水池中的动力响应试验和局部系泊缆的模型试验。通过对试验数据的分析以及对试验中锚链与砂土相互作用的过程进行观测,探究了张紧式系泊缆中链土作用的机理。提出了弹塑性土壤力模型,并开发了一套完整可靠的土壤力计算方法,实现了对从锚基到浮体的整根系泊缆的动力响应计算。国际上首次发现了“棘轮效应”现象,即:系泊缆顶部的保持相同的循环运动时,土壤中的锚链长度变短,与水平方向上的倾角减小,反悬链线曲率变小,水中的系泊缆长度变长,与此同时,系泊缆中的拉力逐渐降低。提出了弹性边界法以快速预报经过棘轮效应后张紧式系泊缆的形态和力的特性。对比了不同的张紧式系泊缆简化模型计算结果,给出了简化模型选取的具体建议。近年来,随着材料工程领域的技术发展,合成缆（如聚酯缆等）材料在系泊系统中的应用越来越广泛。2005年聚酯缆首次在Spar平台的张紧式系泊中成功应用后,被迅速推广,此后新设计建造的Spar平台都采用了合成缆作为张紧式系泊缆的中间段。目前作业水深最深的Turritella FPSO在张紧式系泊中也采用了合成缆。合成缆的力学特性、破坏机理十分复杂,难以准确的预报此类缆索的动力响应直接影响了工程中对于张紧式系泊工作状态的评估,这也是部分系泊事故的原因所在。如何准确的表达此类材料的力学特性一直是材料工程学科的研究热点之一。对于海洋工程领域,如何准确地预报合成缆的系泊系统动力响应也是关系到系泊系统安全性的重要因素之一。为了解决该问题,文中通过理论推导得到了材料非线性拉伸的本构关系,建立了缆单元的粘弹性物理模型,克服了大变形情况下系泊缆材料非线性、粘弹性的计算难题。通过与文献中实验结果进行对比,得到了数值计算模型中所需要的材料线性系数、非线性系数及粘弹性阻尼系数。通过采用六种不同的系泊缆配置以研究合成缆的非线性、粘弹性等特性对系泊缆动力响应的影响,结果表明材料的粘弹性会增加系泊缆的波频响应和粘弹性能量耗散,而非线性材料可以增加系泊缆的顺应性。对比研究了聚酯缆、HMPE缆和Aramid缆的非线性和粘弹性区别,研究了分别采用三种缆的系泊动力特性区别。传统观念认为系泊系统对浮式平台的作用仅仅为提供相应的水平回复力,而研究中发现系泊系统除了可以提供水平回复力外,还可以为系统提供低频阻尼,即系泊阻尼。目前对于系泊阻尼的研究主要集中在悬链线式系泊系统,而少有涉及张紧式系泊系统。本文中改进了系泊阻尼的计算方法,通过动态计算得到系泊缆单元的运动和力,从而避免了在此部分引入假设,保证了计算精度。文中对张紧式系泊缆的阻尼进行了深入且系统的研究,对比分析了全水深系泊缆和截断系泊缆的阻尼特性和区别;研究了张紧式系泊缆的水动力阻尼特性以及土壤阻尼特性;得到了水动力阻尼和土壤阻尼随系泊缆导缆孔运动的幅值和周期变化的规律;通过对合成缆材料的阻尼系数进行参数敏感性研究。结果表明在大部分情况下,系泊缆的水动力阻尼占主要成分,粘弹性阻尼次之,土壤力导致的阻尼所占的比例最小。但是对于某些材料,其粘弹性阻尼可能会超过系泊缆的水动力阻尼。本文最后部分针对中国南海的海况条件,对一艘多点系泊的FPSO进行了研究,比较了分别采用悬链线式和张紧式系泊系统系统时FPSO的横荡衰减阻尼和FPSO运动响应的区别;研究了采用钢缆和HMPE缆作为系泊系统时,FPSO在各个浪向下的时域运动响应。综上所述,本文通过模型试验、数值计算和理论分析相结合的方法对张紧式系泊缆的链土作用问题、合成缆非线性及粘弹性问题以及系泊阻尼特性问题等进行了系统全面的研究。针对张紧式系泊缆中锚链—土壤相互作用特性,开展了模型试验,通过结果分析和现象观测相结合的方法探究了链土作用的机理;开展了数值模拟研究,提出了弹塑性土壤力的计算模型,得到了一套计算张紧式系泊系统运动和动力响应的数值程序;在国际上首次发现张紧式系泊缆的“棘轮效应”（Ratcheting）;提出了弹性边界法以预测系泊缆的棘轮效应,该方法简单、高效且具有极强的工程应用前景。提出了合成材料的非线性和粘弹性物理模型,克服了合成缆材料的非线性、粘弹性的计算难题。改进了系泊阻尼的计算方法,比较了水动力阻尼、土壤阻尼及材料结构阻尼的比重区别,给出了定性的比较结论。最后,文中研究了多点系泊FPSO在中国南海区域的动力响应,比较分析了不同系泊系统类型及采用不同材料的系泊系统对平台性能的影响。得到的结论为工业界提供了解决方案,为中国南海今后的资源利用、岛礁开发提供了技术储备。
何广讷[2]（1983）在《南海某砂土的液化特性及振动稳定性的探讨》文中研究指明南海为我国即将开发的海上油田之一。根据该海区的地层等自然条件,结合北海油田开发的经验,可以考虑修建重力式钻井平台和采油平台。对于承受很大波浪荷载的重力式平台地基来说,地基的液化势及振动稳定性是人们非常关注的重要问题之一。自从北海埃菲斯科 （EKOFISK）油田开发以来,对这些问题进行了某些研究。但还有许多问题至今未能很好地解决,需待继续研究。
钱寿易[3]（1983）在《近海岩土工程》文中提出本组的主要内容是围绕近海（Offshore）（又称“离岸”）的勘探、开发和建设中所涉及的岩土力学和基础工程的问题。除了考虑海洋资源的提取（矿物、生物、化学等）、能源的利用（潮汐、风力和海水温差发电、太阳能利用等）以及各种沿海的工程建设外,当前我国正在大力开展近海石油和天然气的勘探和开发工作。
二、南海某砂土的液化特性及振动稳定性的探讨（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、南海某砂土的液化特性及振动稳定性的探讨（论文提纲范文）
（1）深海张紧式系泊系统及其与海底锚基的相互作用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 深海平台的发展与应用 |
| 1.3 张紧式系泊系统的发展与应用 |
| 1.4 张紧式系泊系统的研究进展 |
| 1.4.1 面临的问题 |
| 1.4.2 系泊系统研究方法 |
| 1.4.3 链土作用问题研究进展 |
| 1.4.4 合成缆力学特性研究进展 |
| 1.4.5 系泊系统阻尼的研究进展 |
| 1.5 本论文的主要工作和创新点 |
| 1.5.1 研究目标及拟解决的关键问题 |
| 1.5.2 本论文的研究内容和方法 |
| 1.5.3 本论文的主要创新点 |
| 第二章 张紧式系泊缆与海底相互作用试验研究 |
| 2.1 试验布置 |
| 2.2 砂土属性测量试验 |
| 2.2.1 直剪试验 |
| 2.2.2 压缩试验 |
| 2.2.3 静力触探试验 |
| 2.3 相似关系 |
| 2.4 试验内容 |
| 2.4.1 整根系缆模型试验 |
| 2.4.2 局部模型试验 |
| 2.5 整根系缆试验结果分析 |
| 2.5.1 导缆孔的波频和低频运动对海底土壤的影响对比 |
| 2.5.2 系泊载荷随时间的变化研究 |
| 2.5.3 组合运动对系泊载荷的影响研究 |
| 2.6 局部模型试验结果分析 |
| 2.6.1 锚链与砂土表面的摩擦系数 |
| 2.6.2 系泊缆循环载荷变化 |
| 2.6.3 系泊缆载荷的折减系数 |
| 2.6.4 运动幅值、周期对系泊缆载荷的影响 |
| 2.6.5 组合运动对系泊缆载荷的影响 |
| 2.7 锚链-土壤相互作用过程机理探究 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 系泊缆动力计算理论 |
| 3.1 平台与系泊系统的耦合动力响应计算 |
| 3.1.1 势流理论 |
| 3.1.2 时域耦合运动方程 |
| 3.2 集中质量法 |
| 3.2.1 线性拉力 |
| 3.2.2 非线性和粘弹性模型 |
| 3.2.3 浸没重量 |
| 3.2.4 流体粘性力 |
| 3.2.5 弹塑性土壤力模型 |
| 3.2.6 数值求解方法 |
| 3.3 计算结果的验证 |
| 3.3.1 土壤中的锚链 |
| 3.3.2 悬在水中的锚链 |
| 3.3.3 整根系泊缆耦合作用验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 考虑土壤作用的张紧式系泊缆动力特性 |
| 4.1 顶部激励下土壤内锚链的变化 |
| 4.1.1 张紧式系泊缆和土壤参数 |
| 4.1.2 单向拖曳运动结果 |
| 4.1.3 正弦振荡运动结果 |
| 4.1.4 不同土壤参数的敏感性分析 |
| 4.2 张紧式系泊缆的棘轮效应 |
| 4.3 弹性边界法 |
| 4.3.1 弹性边界法的定义 |
| 4.3.2 弹性边界法的应用 |
| 4.4 张紧式系泊缆的简化考虑 |
| 4.4.1 不同静态属性对比 |
| 4.4.2 动力响应的对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 张紧式系泊缆的非线性和粘弹性研究 |
| 5.1 材料属性参数 |
| 5.2 合成缆的非线性、粘弹性研究 |
| 5.2.1 系泊缆参数和布置 |
| 5.2.2 系泊缆的动力响应 |
| 5.2.3 系泊缆的能量耗散 |
| 5.3 系泊缆动力响应对波频运动的敏感性 |
| 5.4 三种合成缆材料的动力响应对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 张紧式系泊系统的阻尼特性 |
| 6.1 系泊阻尼计算方法 |
| 6.1.1 文献中的计算方法 |
| 6.1.2 本文提出的计算方法 |
| 6.2 数值方法的验证 |
| 6.2.1 与模型实验结果对比验证 |
| 6.2.2 与文献结果对比验证 |
| 6.3 拖曳力产生系泊阻尼 |
| 6.3.1 截断系泊系统和全水深系泊系统的阻尼贡献 |
| 6.3.2 系泊缆张力对阻尼耗散的影响 |
| 6.4 海底土壤阻尼 |
| 6.4.1 振荡周期对于阻尼系数的影响 |
| 6.4.2 振荡幅值对于阻尼系数的影响 |
| 6.4.3 垂直平面内运动对阻尼系数的影响 |
| 6.5 合成缆材料结构阻尼 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 多点系泊系统FPSO的动力响应研究 |
| 7.1物理模型实验 |
| 7.1.1 实验布置 |
| 7.1.2 静水衰减实验结果 |
| 7.1.3 FPSO的频域响应 |
| 7.2 悬链线系泊和张紧式系泊对FPSO运动的影响 |
| 7.2.1 系泊缆形态的区别 |
| 7.2.2 阻尼的区别 |
| 7.2.3 FPSO运动的区别 |
| 7.3 采用不同材料的系泊系统对FPSO动力响应的影响 |
| 7.3.1 系泊系统刚度曲线对比 |
| 7.3.2 衰减曲线的对比 |
| 7.3.3 时域运动响应对比 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 主要的研究工作及结论 |
| 8.2 进一步研究工作与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间申请的专利 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
四、南海某砂土的液化特性及振动稳定性的探讨（论文参考文献）
- [1]深海张紧式系泊系统及其与海底锚基的相互作用研究[D]. 熊凌志. 上海交通大学, 2017(08)
- [2]南海某砂土的液化特性及振动稳定性的探讨[A]. 何广讷. 中国土木工程学会第四届土力学及基础工程学术会议论文选集, 1983
- [3]近海岩土工程[A]. 钱寿易. 中国土木工程学会第四届土力学及基础工程学术会议论文选集, 1983