SY∕T 7064.4-2018标准规范下载简介:
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SY∕T 7064.4-2018 石油天然气工业海洋结构物特殊要求 第4部分:岩土工程及基础设计件响应,设计时应予以考虑。应评估由浅表层钻并或隔水导管安装导致的地基土扰动(浅表层钻 隔水导管安装见5.3)。另外,本部分也不一定适用于“不良土壤”,例如钙质土、火山质砂或高每 性黏土,其中钙质土参见附录B
对于基础响应存在不确定的场址,
针对以下两类场址宜进行荷载测试或大比尺现场试验: a)基础承载力存在较大不确定性的场址。 b)其安全性或经济性特别重要的场址QQLT 0001S-2015 山东秦老太食品有限公司 复合谷物羹,
宜在以下场址进行模型试验: a)基础型式与已有操作经验的基础型式相比具有较大差异。 b)与已有操作经验的场址相比,土体条件差异较大。 c)设想采用新的安装或拆除方法。 d)结构物或结构基础表现出高度的不确定性
以下场址结构物宜采用临时设备固定 a)安装方法假定存在用于操作控制的测试数据 b)安装方法几乎没有经验可以借鉴
以下场址结构物宜采用永久设备固定: a)基础的安全性或基础性能依靠主动操作。 b)基础型式、土体条件或功能与已有经验具有本质不同。 c)需要监控基础整体的贯人、沉降、倾斜或其他响应。 d)移位方法假定存在用于操作控制的测试数据。
5.3隔水导管安装及浅表层钻井
隔水导管安装及浅表层钻井的工程计划应考虑其对地基土体的扰动及其导致的邻近隔水导管稳定 性降低的风险。 钻井活动中的土体扰动归因于水力压裂、冲刷(钻孔的不可控扩大)或者浅层气包。水力压裂现 象即在该区域钻并液压力过大致使钻并液扩充至地层中,周围主体可能软化。从某种程度上说,冲刷 现象通常发生在粗粒土或大孔隙中,一般是由手高速的钻并液循环速率或无钻井并液钻并导致。冲刷将 导致土体结构中产生较大孔隙及周围土体的应力释放。这些现象会伴随着钻井液的循环损失、钻井液 未通过隔水导管而是返回到海床表面、或产生海床凹坑等,从而地基的稳定性将会降低且位移增加。 无论钻井活动是在结构物安装之前或者在安装之后均可能产生如上不利影响,例如通过一个预安装基
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盘或用于钻一口探井。 结构物设计者应利用隔水导管安装及浅表层钻井的相关记录。灌浆不足、钻井液循环损失过大 井液未通过隔水导管而是返回到海床表面,或海床凹坑的产生等情况对地基土体的潜在影响均应 评估。若钻井作业的岩屑集聚在海床面 任基础设计 安装过程和结构移位中予以考虑。
6土工数据获取及综合地学研究
基于物探数据、地质情况和岩土工程方法,对区域进行综合分析可用于确定岩土工程参数和地质 灾害评估。通过物探数据建立的地质模型可用于更好地理解区域的沉积及其他过程及特性。物探数据 也可用于辅助解释岩土工程钻孔的地层信息,确定地层沿场址的横向变化,为计划设施的位置优化提 共指导。将岩土工程数据与地质模型整合能够分析地质条件对人工设施(如结构物、海底管道、锚和 井口)的潜在影响
6.2浅层工程物探勘察
6.3地质建模及灾害识别
现场调查技术宜用于评估潜在地质活动的性质、大小和再现时间。合理的选择分析模型可以判 后跃的地质作用对结构物及基础的影响。由于地质作用具有一定的不确定性,因此展开参数研究将
地震活跃区域的结构设计中应考虑地震作用。被认为是地震活跃的区域,需要基于地震活动的历 史记录,包括地震发生的频率和幅度大小,或基于该地区的地质构造(详见APIRP2EQ)。 考虑区域地震应包括地下土的不稳定性调查,其诱发原因包括:液化、地震活动诱发的海底滑 坡、邻近场址的震源断层、结构生命周期内地层的运动特性和操作类型可接受的地震危险性。应对浅 水区结构受到海啸的影响效应进行调查
在某些近海区域,断层面扩展至海床,导致地层存在竖向和水平向的运动趋势。断层错动可能诱 发构造活动、深层储层的液体流动或与大规模的沉降相关的长期变或侵蚀。如果可能,设施的选 宜避免靠近断层面相交的海底。 如果情况决定结构选址在潜在活性断层带,则应评估未来断层运动对基础的影响。若证明该影响 不利,则应基于地质研究,在结构设计中估计断层的运动大小和时间尺度。 更多指南见附录A,
6.3.4海床不稳定性
海浪压力、地震、土体自重、水合物、浅层气、断层或其他的地质作用都可导致海床的运动。松 软的欠固结沉积物存在于波浪压力显著的海床处,对波浪诱导运动敏感,易在很小的坡角下发生失 稳。海底斜坡在土体自重和波浪荷载下能保持稳定,但在地震作用下会失稳。 快速沉积(如活跃生长的三角洲)、低土体强度、低土体自重及波浪引发的压力是地质过程的常 规控制因素,使沉积物不断移动并在下坡带沉积。在这些条件下,重要的设计考虑包括:受到较强波 玉力区域的大规模泥沙运动的影响(即泥石流和块体滑动),下坡带蠕变运动,未直接受到波浪/海 床相互作用,沉积物侵蚀的影响和/或沉积物的结构特性。 针对潜在不稳定区域的现场调查应集中在场址周围亚稳态地质特征的识别,以及确定用于建模和 古算海底运动的所需土体工程特性。 基于岩土工程分析,计算土体的运动(海床面以下深度的函数),可用于预测结构构件的响应。 采用历史测深数据,通过地质研究 的沉积速率
6.3.5冲刷和沉积物迁移
冲刷是指海流和波浪导致的海床土迁移。这样的侵蚀作用 且件扰乱了海底面以上的自然流态 从观测来看,海床面的变化通常可用以下几点因素组合表征。 a)局部冲刷:基础构件如桩和群桩周围的陡峭冲刷坑,见水槽模型。 b)整体冲刷:在结构物周围较大范围内的浅层冲刷盆地,可能是由于整体结构的影响、多个结 构之间相互作用或者波浪一土体一结构之间的相互作用,
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沙波、沙脊和沙洲的整体海床运动,也可能出现在结构物不存在区域。 这样的运动将导致海床面的下降或上升,或者重复循环。额外的人为结构通常改变局部沉积物的 运移机制,导致侵蚀加重、沉积物累积或没有净效应。 冲刷会导致基础的竖向和横向支撑消失,导致浅基础的沉降及基础构件产生超限应力。在可能发 主冲刷的区域,在设计中应对冲刷予以考虑且考虑冲刷的减缓措施。
在地基工程中,需要重点考虑浅层土孔隙水中存在的生物或石油气体。原位天然气可以是气态或 与水结合形成的固态(称为水合物)。浅层气除了是钻井灾害的潜在因素(包括现场勘察钻孔取样和 石油钻井)以外,其对基础工程的影响也不容忽视。气体在取样土中的分解和膨胀效应在确定岩土工 程设计参数时应予以考虑。
在油由生命周期内,宜调查土壤条件特性、油藏和油气开采过程,以确定海底沉降是否可能发 生。若存在沉降可能性,应在设计中予以考虑。 应考虑由于储层压缩导致的潜在海底沉降。表面沉降的大小将取决于储层大小、储层岩石的压缩 性和预期压降。对于沉降大小不确定的区域,应考虑增加气隙。
针对任何结构物的场址,安全且经济的结构设计必须获取主壤条件资料。应开展现场调查以确定 各地层分层信息及其对应的物理和工程特性。前述综合的地球科学研究结果和现场经验可使其他结构 的设计和安装不需要或仅需要少量额外的岩土工程勘察。 岩主工程调查的第一步,是整理可利用的地质、地球物理调查和已有的土壤调查数据。整理该数 据的目的是识别潜在的限制条件和辅助随后的现场调查数据采集。 在岩土工程勘察之前宜先进行地球物理调查。区域工程地质模型宜综合地质勘探和岩土工程勘察 数据,用以提供必需的设计参数。现场研究应延伸至影响基础安装或被基础安装所影响的土体的深度 和面积范围。
6.4.2土体调查及测试
土体调查宜在地球物理及地质结果整理之后展开。一般来说,区域场址的岩土工程勘察宜包括: a)取样,用于土体分类和工程特性测试。 b)原位土体面及强度测试。 现场调查和随后的实验室测试的详细规程取决手可影响建造场地的相关因素,包括土质变化,基 础设计中的环境条件(如地震活动),结构类型和几何尺寸、隔水导管、立管和海管的要求,以及地 质灾害(如边坡失稳)。 根据工程要求的调查深度和取样质量,通过岩土工程钻孔、重力活塞取样管或冲击取样器获取合 适的测试土样。垂直方向土壤面变化的详细解释可通过连续静力触探试验(PCPT)和地球物理钻 孔测井解释来完成。基于工程要求的调查深度,可选用随钻PCPT和海床PCPT测试方法 工程调查中,原位强度测试宜特别考虑取样扰动和/或较差样品质量的预计恢复。样品质量很大 程度上取决于钻孔和取样的过程控制、土体类型和孔隙流体中的气泡产生。样品扰动和质量恢复问题
在硅质砂土、碳酸盐材料和软土中更为显著。原位十学板剪切测试结果与恢复土样的剪切强度测试结 合用以获取软到硬的黏土的剪切强度。PCPT结果结合前述测试数据可用于建立连续黏土的抗剪强度 剖面。对于砂土,PCPT数据用来估计砂土的原位相对密实度、桩和裙桩摩擦力,以及桩端承载力。 实验室测试的目标是确定给定土体的强度一变形一固结特性,在取样结束后宜尽快进行测试。建 议同时进行随船和陆地实验室测试,用以估计运输、存储、和/或年代效应的影响。 复杂的取样和封存技术、原位测试和实验室测试程序是结构物设计的要求和评估地质灾害对结构 物影响的需要。对于新型结构方案、深水应用和位于潜在不稳定斜坡区的结构,岩主工程项目宜增加 旨在提供必要的用于详细岩主工程分析的测试数据。此外,为评估地质作用过程,还需进行特殊的地 质测试(如X射线成像或年代测试)。在挤出土样进行实验室测试之前,X射线成像还可辅助评估土 样质量。 在地震活跃带进行岩土调查宜包括土体动力特性和液化趋势测试的试验。 对于小型结构,其基础对下部土体的影响深度较浅。海床表面附近的黏土、松散砂土和粉土的调 查困难较天,并常常被忽视或曲解。考虑用手非常浅土体的原位调查工具包括但不限手:原位十字板 测试、静力触探测试、平板负载测试、箱式取样器和海底地震波折射设备。 如果可行的话,土体取样和测试程序宜在评估地质勘探结果之后进行。现场土体调查宜包括 个或多个钻孔和/或岩心,以在需要时提供用于工程性质测试和原位测试的土样。钻孔和/或岩心 的数量和深度取决于场址周围土体的变化特性和平台构型。同样地,取样和封存技术的复杂程度, 作为最低要求,桩基结构的基础调查宜提供土体的工程特性数据以确定以下参数:拉压状态下的 桩基轴向承载力、轴向和横向承载桩的荷载一挠度特性、桩基可打入性能,以及防沉板的承载力。 土体取样范围、现场测试和实验室测试程序需满足平台功能设计要求开能描述影响海底设施性能 的活跃地质作用。对于新型结构方案、深水应用、位于潜在不稳定斜坡区的平台和重力式基础,岩土
6.4.3土和岩石的命名及分类
土和岩石应依据附录A列出的标准进行命名和分类
在边远海域、已知或疑似含有钙质材料的区域,岩工程调查宜包括相关测试方法确定钙质主的 存在。钙质沉积物的胶结特性易变,胶结程度从轻微胶结到重度胶结均有。因此,在规划现场调查程 字中,宜根据情况足够灵活地选择钻孔取样、旋转取心和原位测试方法。应测试土体中钙质的含量。 尤其在砂土和粉土中含有超过15%20%的钙质,该含量将对基础的性能造成不利影响。在此类土 体中,应依据附录B谨慎进行现场和实验室测试
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的动力分析时,例如当结构或地基土体的惯性力很重要时,包括地震荷载作用,应寻求专家的建议。 对于永久基础,这些推荐方法可能只适用于承受简单荷载条件和土壤条件的情况,或者由基础失 稳引起的位移和转动能够表明会产生最小限度的环境、安全和经济后果的情况。本部分中哪些推荐方 法可用于永久基础,应向专业的岩土工程师寻求建议。 替代的设计方法可能适用于更复杂和关键情况下浅基础的设计,例如基础位于复杂的海床条件 成基础承受复杂的多向循环加载条件(包括循环上拨荷载可能很大程度上抵消基础的自重)。这包括 使用分项系数的设计方法。此外,先进的分析技术如有限元建模可用来满足更为复杂的情况的设计要 求。额外的注释见7.3。
下面讨论的承载力失稳模式会导致过大的基础垂向位移、横向位移或倾覆转动组合;但纯滑动或 丑转失稳模式只会导致基础在水平面内发生过大的平动或转动。 评估浅基础稳定性的一般原则如下: a)基础的极限稳定性宜采用极限平衡法来确保外加荷载与基础抗力的平衡。可采用7.3所述的 适当的安全系数。应适当考虑基础土体发生过大的位移或变形的潜在影响。 b)对于临时性基础,设计可选择基于位移(而不是稳定性)的标准,允许环境作用下的附加移 动,且须考虑地基的不均匀沉降。采用该方法的适宜性取决于结构类型及其安装方式,应是 风险评估的主题。 c)若使用不同于极限平衡的计算方法,宜提供该方法与极限平衡法计算结果之间差异的解释说明 d)对于嵌入式基础(包括带裙板基础),应把荷载等效作用在基础底面(带裙板基础通常取裙板 端部所在平面),并应考虑作用在埋置杆件上的附加荷载,例如由水压引起的作用在海底面邻 近埋置杆件上的荷载。 e)当加载速率或土体的渗透特性导致加载过程中不排水,因此不会产生超孔隙水压力的消散时 通常采用不排水计算;反之,当加载过程中没有出现超孔隙水压力时,通常采用排水计算。 7.4至7.6中所述的方法是基于有效面积的概念。这些方法可能不适用于高压缩性土或成层土, 人及位于软土上的带裙板基础或受到较大倾覆力矩的情况。针对这些情况应寻求专家的意见,下面的 章节提供了附加指南。
7.3.2安全系数的变化
当岩土数据稀少或场地条件不明确,或者潜在破坏机理或分析方法存在高度的不确定性时,须适 当增大上述的安全系数。 承载力破坏、滑移或扭转破坏所要求的最小安全系数之间的差异,是为了考虑不同失稳模式的相 对后果。在某些情况下,可采用更高的安全系数
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推荐的最小安全系数是为了给常规海上平台的浅基础设计提供适当的可靠度。安全余量通过相关 安全系数对承载力进行折减获得,承载力通过相关章节的公式计算得到。应注意,在某些情况下(如 非水加载)垂向荷载的减小可导致滑动更加临界,从而导致基础可靠度的降低,因此在选择设计荷载 时应考虑适当的变化范围(包含可能的最小竖向荷载)。 建议使用相关公式来获得不同荷载条件下基础的极限承载力包络线,并使用上述安全系数获得 许用荷载的包络线。图1和图2描述了不排水和排水条件下安全系数如何施加。注意,对于不排水条 牛,极限承载力包络线在竖向荷载Q轴和横向荷载H轴(不仅仅是H轴)均施加了1.5的系数。这 是为确保所有施加荷载均采用最小1.5的系数,这会使高竖向荷载Q和水平荷载H组合的许用荷载 包络线的边缘减小。 注:由于采用许用工作应力法(WSD) 件来计算基础反力
图1不排水条件下的型包络线
图2排水条件下的典型包络线
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一且得到许用荷载的包络线,可将设计荷载转换到包络线上以确保其满足最小的安全系数。如 7.4至7.6所述,对于带裙板的基础,在计算其最大失稳竖向荷载时,推荐方法假定裙板内侧和外侧 土体的高度一致。然而: 一一在某些情况下,例如当发生明显冲刷时,裙板端部以上土体高度可能在裙板内侧高于裙板外侧; 一在某些情况下,例如当基础的贯入深度比裙板要深时,裙板端部以上土体高度可能在裙板内 侧低于裙板外侧。 当裙板的内、外侧土体高度存在差异时,这可以通过调整设计竖向荷载来考虑。设计竖向荷载的 调整可通过公式(1)实现:
Q一—为考虑裙板端部平面内不同垂向有效应力引起的垂向设计荷载变化; pi裙板端部平面裙板内侧的原位垂向有效应力; pou一—裙板端部平面裙板外侧的原位垂向有效应力; A一实际基础面积。 对于嵌入的无裙板浅基础可以采用类似的方法。应注意确保在这些情况下,宜对设计荷载进行适 当的调整。 应在考虑循环荷载效应之后应用这些安全系数。土体循环强度的推导见7.7
7.3.3.2其他的设计考虑
7.3.3.2.1基础下方的张力
一般来说,应避免无裙板基础下面出现张力(对于周围的水压力),这是因为基底水体的快速进 出会导致海床侵蚀削弱基础的性能。对于下面的情况,宜进行整体稳定性校核以确保没有张力产生: 对于单体基础,建议抵抗平均土体张力的最小安全系数为1.5; 考虑到基础的弹性,建议抵抗基础任意局部部位张力的最小安全系数为1.0。 在一些情况下,例如裙板基础,如果可以表现出通过生成负超孔隙水压力来抵抗张力的产生,则 土体张力是可接受的。涉及这些基础的设计,应征询专家的建议。除了考虑土体的渗透性、排水路 径、作用时间和结构的几何形状之外,宜将抗拔承载力作为一个反向承载力间题进行分析,采用推荐 的最小安全系数等于2.0。
7.3.3.2.2非标准土体或土层剖面
7.3.3.2.3与其他结构的相互作用
7.3.3.2.4复合基础
每床结构的潜在影响,如自升式钻机船桩靴或隔水
对于由几个(连接的)基础组成的基础,倘若结构能够适应荷载的重分配且土体足够柔性,则 虑单个基础上的荷载重分配
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73.3.2.5考虑周围的海床条件
基础设计应考虑基底周围可能会影响基础承载力的土体条件,如果该土体条件的存在可形成更 土体破坏面,其意义更加重要
7.3.3.2.6钙质土
钙质土需要专门的考虑。钙质土在大洋海床上广泛分布,大部分都是生物性的(如由植物和动物 我遗留堆积而成)。钙质土对手破碎很敏感,比陆相硅质沉积物具有更大的压缩性,这会显著影响 钙质土的力学特性。 一般来说,浅基础适用于钙质沉积物,但这类基础的评价分析方法都宜考虑到钙质土与石英质砂 土或普通黏土之间的重大区别。钙质砂土和粉土通常比硅质砂土和粉土具有更大的内摩擦角,但却更 容易压缩,这两个因素对于承载力具有相反的影响。钙质砂土和粉土通常比同等硅质材料具有更低的 渗透性,导致一个给定尺寸基础的排水时间更长。钙质土在剪切作用下具有体积减小的趋向,特别是 在循环荷载作用下,具有更长的排水时间,引起的超孔隙压力可能导致基础的承载失稳。钙质砂土的 不排水循环强度经常低于硅质砂土。大部分钙质沉积物的高压缩性会导致较大的固结沉降,并且在循 不荷载作用下引起的沉降进一步增天。高胶结度的钙质沉积主对浅基础更为有利,因为能够提供较高 的承载力、良好的抗循环作用及较小的沉降。然而,对于由胶结和非胶结沉积物构成的互层部面应谨 慎对待,应考虑穿刺破坏的风险和后果
7.3.4基于包络面的替代设计方法
普遍认为有效面积法在某些情况下是保守的,特别是当大的横向荷载和倾覆力矩作用方向一致 时。替代的设计方法涉及使用显式屈服函数获得在竖向、水平向和倾覆力矩空间内的包络面。更详细 的讨论见附录A。
7.4不排水承载力—抗剪强度随深度不变
当基础底面以下至少2/3倍基础宽度的深度范围内土体的不排水抗剪强度基本恒定时,可采用恒 定的土体强度简化设计。但还应考虑该深度以下薄弱土层对基础承载力的影响。 不排水条件下,基础底部所能承受的最大竖向荷载Q为:
O =(s.N.K.)A)
Qa——不排水条件下基础失稳时施加到基础底面上的最大竖向荷载(不包括裙板内的土塞重量); Su——土体的不排水抗剪强度,在承载计算中的使用见7.7; N。一一无量纲常数,等于5.14; A'一一取决于荷载偏心的基础有效面积; K。一考虑荷载倾斜、基础形状、贯入深度、基础倾角和海床坡度的综合修正系数。 该方法适用于面基础或带裙板基础的承载力估算,对于后者,仅适用裙板内土塞自重与裙板外上 覆土重相平衡的情况。当不满足这种情况时,设计荷载宜按照7.3.3所述进行修正。 确定修正系数及有效面积的方法见附录A。当基础的基底和泥面都是水平的,且基础在海床面处 受竖向中心荷载作用时,公式(2)针对以下两种理想基础形状可以简化为公式(3)和公式(4)。 a)无限长条形基础:
O. = 5.14s, 4
式中: Q。单位长度基础上的最大竖向荷载; A。单位长度基础的实际面积。 b)圆形或方形基础
式中: 4一基础的实际面积
7.5不排水承载力抗剪强度随深度线性增长
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Qs一一不排水条件下,作用在基底处导致基础失稳的最大竖向荷载(不含裙板内的土塞重量); 修正系数,是kB'/suo的函数; 不排水抗剪强度随深度的增长速率; Suo 基础底面处土体的不排水抗剪强度,在承载计算中的使用见7.7; N。无量纲常数,等于5.14; 最小的有效基础横向尺寸; A一取决于荷载偏心的基础有效面积; K 考虑荷载倾角、基础形状、贯入深度、基础倾角和海床面坡度的综合修正系数 该方法适用于面基础或裙板基础的承载力估算,对于后者,仅适用裙板内土塞自重与裙板外上覆 重相平衡的情况。当不满足这种情况时,设计荷载宜按照7.3.3所述进行修正。 确定修正系数和有效面积的方法见附录A
=[p(N,1)K, +0.5B'N,K,|4"
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公式(6)有意忽略排水承载力中由有效黏聚力c'及相应的承载力系数N。构成的部分。这主要是 因为承载力中适合包含有效黏聚力构成部分的情况非常罕见,在承载力中包含类似组分之前应寻求岩 土专家的建议。更多的建议见附录A。 关于K系数的完整描述,以及用曲线形式展示的作为Φ函数的N。和N,的数值均见附录A。 当基础在泥面处所受等效竖向荷载居中,且基底和泥面都是水平时,公式(6)针对以下两种理 想基础形状可以简化为: a)无限长条形基础:
式中: Q。——单位长度基础上的最大竖向荷载 —最小的基础横向尺寸。 b)圆形或方形基础:
7.7承载力计算中抗剪强度的使用
O.=0.5'BN,A
浅基础的设计非常依赖于场址调查的质量及原位和实验室中土体强度和变形特性的测试方法。特 是土体抗剪强度通常具有较大的不确定性,这会影响基础的设计优化或导致安全余量低于预期。 这些不确定性的来源如下: 分析方法中使用的土体强度参数定义不明确; 强度测定值的可变性(取决于主质调查的范围和内容、取样扰动、测试方法等) 不同的设计者或环境条件导致评估强度参数时采用不同的策略、方法和程序; 大量的测试是获得特征抗剪强度、统计变化和偏差的基础。 这些不确定性对排水和不排水抗剪强度均有影响,在设计分析中应用砂土的不排水抗剪强度时宜 利谨慎。 下面推荐了一些承载力计算中抗剪强度使用的基本准则: a)对于高膨胀土,如密砂或硬黏土,只有在充分考虑剪胀引起的抗剪强度折减后才可以使用较 高不排水抗剪强度。 b)对于非常软及软的黏土,宜谨慎使用不固结不排水抗剪三轴试验结果。若无其他补充的强度 数据,不宜使用无侧限压缩试验的结果。对于非常软和软的粉质黏土,无论是不固结不排水 三轴试验还是无侧限压缩试验均不可靠,故通常不宜采用。带孔压测量的固结不排水三轴试 验、直剪试验、原位十字板和触探试验(已知特定土的贯入阻力与土壤强度的相关性),用于 测定软黏土和粉质黏土的不排水抗剪强度更为可靠。 c)土体的不排水抗剪强度呈各向异性,因此轴向压缩、轴向拉伸或单剪强度各不相同。在承载 力评估时宜谨慎选择适当的抗剪强度,并明确其假定条件。 d)当采用7.6所述方法进行排水承载力计算时,内摩擦角Φ宜基于三轴试验条件。使用的内摩 擦角宜基于适当应力水平的试验得到。 e)基于合适的循环剪切强度,可对循环加载条件下的基础稳定性采用拟静态分析评估 f)对于砂/粉性土的循环性能,可采用类似于黏性土的方式进行循环不排水抗剪强度评估。宜考 虑超孔隙水压力在循环荷载过程中的消散。 g)当评估快速加载的基础响应时,宜考虑速率效应。 h)在设计中应适当考虑土体固结对抗剪强度的影响,这会显著提高基础各方面的在位性能。
7.8浅基础在静态和准静态荷载作用下的响应
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在静态或拟静态荷载作用下, 基础的最大位移会影响平台的结构完整性、适用性和及相关部件。 十算浅基础静荷载作用下的短期位移和长期位移的公式如下。这些公式适用于理想化条件,关于其使 用限制的讨论见附录A。
7.8.2短期位移(不排水加载)
假定基础材料为各向同性且均质;当基础结构为圆形、刚性、位于土体表面且预期的位移是弹 基础在不同荷载作用下的变形估算见公式(9)至公式(12):
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(12)进行设计时宜注意选择一个适当的(代表性的)G值。任何假定应明确阐述。
7.8.3长期位移(主要沉隆)
在竖向荷载作用下土层的竖向沉降可用公式(13)进行估算:
式中: u—竖向沉降; h——土层厚度; e。——土体的初始孔隙比; C一一考虑的荷载范围内的压缩指数; 9。——初始有效垂向应力; △q一附加有效垂向应力。 竖向应力随深度衰减。对于薄土层,可以采用该土层中点处的应力进行计算;厚的均质土层宜分 内细层计算;当地基包括多重土层时,则总沉降量可以简单取每层土的沉降量之和。土的压缩特性可 由适当的固结试验确定。
7.8.4长期位移(二次沉隆
7.8.5长期位移(局部的)
间,由次固结(变)引起的附加位移可能也需要
从长远看,由于油和气开采而引起的海底整体降低可能产生附加沉降,在设计中对沉降的考虑! 3.7。这部分沉降是相对于海面(不是海底)的,该效应对临时基础不明显。
7.9浅基础在环境作用下的响应
海底基础会受到来自流、浪、冰、风和地震等环境荷载的作用,此外,还会受到温度荷载的影 响。应考虑这些荷载对基础的结构响应和基础自身完整性的影响。 在某些情况下可以将环境荷载视为准静态荷载,可采用7.8所述的计算方法进行评估,这对于类 以流荷载的荷载尤为适合。但对于其他循环往复荷载需要进行更详细的分析。例如,海上结构在循环 皮浪荷载作用下,可能会导致基础产生较大的平均和循环位移,以及在循环荷载作用下的体积应变。 当基础设计需要这样的分析时应寻求专家的建议
应采取积极的措施来避免结构基座底面和基座附近土体的水力冲刷和侵蚀。类似措施有: 将裙板贯穿易冲刷土层而进入耐冲刷主层,或达到足够深度以避免冲刷的不利影响; 在基础边缘布置冲刷防护装置。 为评估基础周围海床的冲刷可能性,需要进行沉积物的运移研究
基础设计宜能够避免由于环境荷载作用或基础安装过程中及之后操作引起的土体内过大的水力
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在基础下部的裙板隔舱内施加负压(相对于周围的静水压)可有助于将基础裙板贯人到海床中 在这种情况下,应对安装程序进行计划以避免对土体的破坏,包括土塞举升、侵蚀和管涌。如果需要 移除,则宜对移除过程中所产生的应力进行分析,确保移除能够顺利完成
7.12带有海床贯入裙板的浅基础
许多情况下,贯入海床的裙板能够改善浅基础的在位性能。如果基础的面积较大,还要在裙板内 部布置隔板。在多数情况下裙板的存在有如下功能: a)提高基础对倾覆力矩、承载力、滑移荷载和扭转荷载的抗力。 b)减小垂向和水平向的位移和转角。 c)提高基础的抗冲刷能力。 除了评估基础的在位稳定性以外,还宜对安装进行分析,确保裙板能充分贯入到其在海床中的预 定深度。进行承载力评估时,如果可以证明控制的破坏模式不会发生在裙板隔舱内,基础底面和埋置 深度可取裙板的贯入深度。 在进行抗滑移评估时,基础横向抗力得益于裙板端部大于海床面处的土体强度(suo)。基础的 横向抗力也来自裙板端部以上结构正向的横向阻力(主动和被动)土压力和侧面的摩阻力。进一步 的讨论见附录A。须确保裙板内部构造(带裙板基础的土塞)不会导致总体承载力的降低,同时应 注意安装扰动或其他土质条件可能降低裙板端部以上部位的承载力(如裙板主动侧可能会产生土体张 力裂缝)。 此外,裙板有利于保持土体中产生的负孔隙水压力,能够显著改善浅基础下方短时间内的抗张力 相对于周围的水压力)能力。在设计中通常认为持续数秒的波浪产生的循环张应力(相对于周围水 压力)是可接受的,低渗透黏土中带裙板基础可经受更长时间的张应力作用。对于一个给定设计,要 表明它可以承受张应力,应由专业的岩土工程师进行具体分析。土体抵抗张应力的能力已在7.3中做 了深入的讨论。 当基础受到的荷载作用面不在裙板端部时,宜将该荷载转换到裙板端部,并在该平面内进行稳定 性分析。附录A中提供了更多的指导意见
GB 5009.149-2016 食品安全国家标准 食品中栀子黄的测定7.13不带海床贯入裙板的浅基础
对于持续放置在海床面上的不带海床贯入裙板浅基础,需要特别分析,无其应对基础和海底之 去接触的后果进行评估