吸力樁基礎承載性能模型試驗及數值模擬研究*

劉 陽 李書兆 孫國棟 劉 潤 尹 豐 周 雷 石 磊 王一偉 宋毅然

(1. 中海油研究總院有限責任公司 北京 100028； 2. 天津大學水利工程仿真與安全國家重點實驗室 天津 300350；3. 海洋石油工程股份有限公司 天津 300461)

在深水油氣資源的開發中，吸力樁基礎是一種重要的基礎形式[1]。吸力樁是頂部封閉、下端開口的鋼筒結構，利用負壓進行安裝，無需大型打樁錘，海上施工簡便。目前作為水下管匯、管匯終端、管道終端和水下臍帶纜分配單元等水下生產結構物的基礎形式被廣泛采用。

吸力樁基礎承載性能的研究可分為單向承載力研究與復合承載力研究。關于吸力樁基礎的單向承載性能，已有的研究成果多針對長徑比小于1的吸力樁基礎。如Lian等[2]針對長徑比小于1/3的吸力式基礎提出了豎向、水平和抗傾承載力的計算方法。Gourvenec等[3]通過離心機試驗獲得了長徑比為0.2的吸力式基礎的荷載-位移曲線。朱斌[4-5]等在飽和粉土中開展了長徑比為1的吸力樁基礎水平與豎向承載力試驗并基于試驗結果提出了承載力計算公式。Zhu等[6]在粉質砂土中開展了長徑比為0.5和0.72的吸力式基礎抗傾覆承載性能，并根據實測數據推導了抗傾覆承載力的預測方法。Fu等[7]利用服從Tresca屈服準則的理想彈塑性本構模型和修正劍橋模型開展了長徑比在0～1的吸力式基礎的極限承載力分析，擬合得到了能夠考慮長徑比和土體抗剪切強度不均勻性的承載力計算公式。

在復合承載力研究方面，承載力包絡面方法應用廣泛[8-10]。……