锚固基础是海上浮式结构的根基，锚固基础的稳定是海洋工程安全运行的关键。动力锚作为一种新型锚固基础，它不需要借助大型复杂安装设备，仅依靠锚在水中自由下落获得的动能和锚自身重力势能贯入土中完成安装。因此动力锚具有安装效率高、水深影响小，安装费用低等优点，近20年来发展迅速。本书首先简要介绍了海洋环境特点和动力锚的发展历程，然后详细介绍了动力锚在水中下落阶段的水动力学特性，在土中的沉贯过程以及动力锚在土中的旋转调节过程及其承载力性能，最后对海洋锚固基础的发展做一展望。
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目录
序
前言
符号表
1 绪论 1
1.1 海洋油气资源开发平台概述 1
1.2 浮式系泊系统的组成及应用 3
1.3 锚固基础简介 8
1.3.1 落底于海床表面的重力式锚固基础 8
1.3.2 埋于海床中的锚固基础 8
1.4 动力锚 12
1.4.1 动力锚的起源 12
1.4.2 动力锚的种类 13
1.4.3 动力锚的设计准则 14
1.5 海洋岩土工程特点 15
1.6 海床土特性简介 16
1.6.1 软化特性 17
1.6.2 率效应特性 19
1.7 海床土强度测试技术简介 21
1.7.1 室内单元试验 22
1.7.2 原位测试技术 26
参考文献 33
2 动力锚安装过程数值分析方法简介 39
2.1 引言 39
2.2 CFD方法简介 39
2.2.1 流体运动的描述 39
2.2.2 流体力学控制方程 40
2.2.3 CFD方法基本原理 42
2.2.4 常用FVM软件介绍 45
2.2.5 基于FVM的CFD方法模拟动力锚在水中下落过程 45
2.2.6 基于FVM的CFD方法模拟动力锚在黏土海床中沉贯过程 46
2.3 大变形有限元方法简介 49
2.3.1 RITSS方法 49
2.3.2 ALE方法 51
2.3.3 CEL方法 53
2.3.4 三种LDFE方法的比较 56
2.4 塑性分析方法简介 59
2.4.1 屈服包络面的建立 61
2.4.2 塑性分析方法的流程 63
2.4.3 塑性分析方法的应用 66
2.5 小结 67
参考文献 67
3 动力锚水动力学特性 73
3.1 引言 73
3.2 水中下落物体水动力学特性 73
3.2.1 拖曳阻力 73
3.2.2 方向稳定性判别准则 75
3.2.3 物理模型试验相似关系 77
3.3 几种典型形状物体的拖曳阻力系数 78
3.4 鱼雷锚水动力学特性 80
3.4.1 物理试验 80
3.4.2 数值模拟 82
3.5 多向受荷锚水动力学特性 87
3.5.1 物理试验 87
3.5.2 数值模拟 92
3.6 针对多向受荷锚的助推器装置 96
3.6.1 助推器概念 96
3.6.2 助推器的设计准则 97
3.6.3 助推器水动力学特性 98
3.6.4 带助推器组合锚的水动力学特性 99
3.7 锚链拖曳阻力 102
3.8 动力锚水中下落过程理论预测方法 104
3.9 小结 105
参考文献 105
4 动力锚在海床中的沉贯特性 107
4.1 引言 107
4.2 动力锚沉贯过程受力分析 107
4.2.1 端承阻力 108
4.2.2 摩擦阻力 108
4.2.3 率效应 109
4.2.4 拖曳阻力 109
4.3 动力锚在海床中的沉贯深度 110
4.3.1 动力锚在黏土海床中沉贯深度模型试验 110
4.3.2 动力锚在砂土海床中沉贯深度模型试验 115
4.3.3 动力锚在黏土海床中沉贯过程数值模拟 117
4.3.4 基于总能量的动力锚沉贯深度预测模型 125
4.4 带助推器的多向受荷锚沉贯深度 128
4.4.1 物理试验 128
4.4.2 数值模拟 129
4.5 基于运动微分方程的动力锚沉贯深度预测方法 131
4.5.1 端承阻力 131
4.5.2 摩擦阻力 132
4.5.3 率效应 134
4.5.4 拖曳阻力 137
4.6 小结 140
参考文献 140
5 动力锚在黏土海床中的承载力 144
5.1 引言 144
5.2 锚链-土相互作用 144
5.2.1 锚链所受的土体阻力 145
5.2.2 嵌入段锚链反悬链形态 147
5.2.3 锚链屈服包络线方程 151
5.3 锚的承载力分析方法 154
5.3.1 桩基础承载力计算方法 154
5.3.2 锚板承载力计算方法 155
5.4 鱼雷锚的承载力 159
5.4.1 鱼雷锚在黏土中竖直上拔承载力 159
5.4.2 鱼雷锚在组合荷载作用下的承载力 161
5.4.3 固结时间对鱼雷锚承载力的影响 163
5.5 多向受荷锚承载力分析方法 164
5.5.1 大变形数值模拟 166
5.5.2 模型试验 168
5.5.3 塑性分析方法 170
5.6 多向受荷锚下潜性能的参数化分析 172
5.6.1 锚眼偏移量 172
5.6.2 锚眼偏心距 176
5.6.3 初始埋深 177
5.6.4 土强度梯度 179
5.6.5 锚眼处和嵌入点处上拔荷载方向 179
5.6.6 锚链参数 181
5.7 小结 182
参考文献 182
6 新型动力锚在砂土中的特性 185
6.1 引言 185
6.2 两种新型动力锚及其安装方法 187
6.3 DPAIII锚在砂土中的沉贯特性 189
6.3.1 沉贯试验模型锚及助推器 190
6.3.2 沉贯试验土样及土强度 191
6.3.3 沉贯试验工况设置 191
6.3.4 沉贯试验结果 192
6.4 DPAIII锚在砂土中的旋转调节特性 193
6.4.1 旋转调节试验模型锚 193
6.4.2 旋转调节试验土样及土强度 194
6.4.3 旋转调节试验基本过程 194
6.4.4 旋转调节试验结果 195
6.5 L-GIPLA在砂土中的沉贯特性 199
6.5.1 数值模型及土体参数设置 199
6.5.2 计算结果 203
6.5.3 锚周围土体流动机制 205
6.5.4 基于总能量的沉贯深度预测模型 206
6.6 小结 207
参考文献 208
附录 209
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