مطالعه عددی نفوذ اسپادکن بر روی خاک دولایه ای با روش کوپل لاگرانژی – اویلری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی سواحل، بنادر و سازه‌های دریایی، گروه مهندسی سازه‌های دریایی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران.

2 دانشیار گروه مهندسی سازه‌های دریایی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران.

3 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی کشتی سازی، گروه مهندسی کشتی سازی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران.

چکیده

آگاهی در مورد مکانیسم های جریان خاک پیرامون پی اسپادکن که متحمل نفوذ بزرگ مداوم می شوند و نیز برآورد کردن احتمال و درجه شدت یک نفوذ ناگهانی اسپادکن از موضوعات بسیار حائز اهمیت می باشد. در تحقیق حاضر، اقدام به مطالعه عددی بررسی ظرفیت باربری پی اسپادکن سازه جکاپ فراساحلی در خاک، با سیستم دو لایه ای ماسه بر روی رس، با روش کوپل لاگرانژی – اویلری (CEL) گردید. در این پژوهش تأثیر خصوصیات لایه های ماسه ای و رسی از جمله تراکم نسبی ( ID ) و ضخامت لایه ماسه ای ، مقاومت برشی موجود در مرز دو لایه ( su0 ) ، گرادیان مقاومت برشی لایه رسی بر روی ظرفیت باربری و پدیده گسیختگی پانچ مورد مطالعه قرار گرفت در تحقیق حاضر برای مدلسازی رفتار خاک های ماسه ای و رسی از مدل موهر-کلمب استفاده گردید . نتایج حاصل از تحقیق نشان می‌دهد، پارامترهای مرتبط با خصوصیات ژئوتکنیکی شامل مقاومت برشی لایه رسی، گرادیان مقاومت برشی، تراکم نسبی لایه ماسه ای، ضخامت لایه ی ماسه ای نسبت مستقیمی با مقاومت باربری پی اسپادکن دارند. به طوری که با افزایش هر کدام از این خصوصیات، مقاومت باربری نیز افزایش می یابد. نتایج به دست آمده برای تغییر ضخامت لایه ماسه‌ای (6، 7 و 8 متر) مقادیر 263 ، 307 و 346 کیلوپاسکال را برای ظرفیت باربری اوچ نشان می‌دهد. همچنین برای مقاومت برشی موجود در مرز دو لایه 11، 15 . 20 کیلوپاسکال مقادیر 307 ، 347 و 390 کیلوپاسکال به دست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Craig, W. H., & Chua, K. (1990). Deep penetration of spudcan foundations on sand and clay.  Geotechnique, 40(4), 541-556. https://doi.org/10.1680/geot.1990.40.4.541
Dier, A., Carrol, B., & Abolfathi, S. (2004). Guidelines For Jack Up Rigs with Particular Reference to Foundation Integrity, Health and Safety Executive (HSE). Research Report 289, UK, 1-91. https://www.hse.gov.uk/Research/rrhtm/rr289.html
Drescher, A., & Detournay, E. (1993). Limit load in translational failure mechanisms for associative and non- associative materials. Geotechnique, 43(3), 443-456. https://doi.org/10.1680/geot.1993.43.3.443
Gao, W., Yu, L., & Hu, Y. (2012). Large deformation FE analysis of large diameter spudcan penetration into two-layer of uniform clays. International Journal of Geotechnical Engineering,
 6(2), 171-177. https://doi.org/ 10.3328/IJGE.2012.06.02.171-177
Gerwick, B. C. (1986). Construction of offshore structures. John Wiley, New York. https://doi.org/10.1201/9780849330520
Hanna, A. M., & Meyerhof, G. G. (1980). Design charts for ultimate bearing capacity of foundations on sand overlying soft clay. Can. Geotech. J, 17(2), 300-303. https://doi.org/10.1139/t80-030
Hansen, J. B. (1970). A revised and extended formula for bearing capacity. Bulleting of the danish geotechnical institute, 28, 5-11. https://www.semanticscholar.org
Hossain, M. S., Hu, Y., & Randolph, M. F. (2003). Spudcan foundation penetration into uniform clay. Proceedings of The Thirteenth International Offshore and Polar Engineering Conference, May 25–30, Honolulu, Hawaii, USA. https://onepetro.org/ISOPEIOPEC/proceedings-abstract/ISOPE03/All-ISOPE03/ISOPE-I-03-177/8446
Houlsby, G. T., & Martin, C. M., (2003). Undrained bearing capacity factors for conical footings on clay. Geotechnique, 53(5), 513-520. https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:e3b491f0-4a72-4881-85d0-e1b512bdc618
Hu, P., Stanier, S. A., Cassidy, M. J., & Wang, D. (2014). Predicting peak resistance of
Hu, P., Stanier, S., Cassidy, M., & Wang, D. (2014). Predicting Peak Resistance of Spudcan Penetrating Sand Overlying Clay. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 140. https://doi.org/ 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001016
ISO. (2012). ISO 19905-1: Petroleum and natural gas industries-site specific assessment of mobile offshore units-part 1 : Jack-ups. Geneva, Switzerland : International Organization for
Lee, K. K. (2009). Investigation of potential spudcan punch- through failure on sand overlying clay soils. PhD thesis, University of Western Australia, Perth. https://api.research                                 repository.uwa.edu.au/ws/portalfiles/portal/3220219/Lee_Kok_Kuen_2009.pdf
Lee, K. K., Randolph, M. F., & Cassidy, M. J. (2013). Bearing capacity on sand overlying clay soils: A simplified conceptual model. Geotechnique, 63(15), 1285-1297. https://doi.org/10.1680/geot.12.P.176
Liu, J., Yu, L., Zhou, H., & Kong, X. J. (2014). Bearing Capacity and Critical Punch-Through Depth of Spudcan on Sand Overlying Clay. China Ocean Eng, 28(1), 139 – 147. https://doi.org/ 10.1007/s13344-014-0011-x
Meyerhof, G. G. (1974). Ultimate bearing capacity of footings on sand layer overlying clay. Can. Geotech. J, 11(2), 223-229. https://doi.org/10.1139/t74-018
Qiu, G., & Henke, S. (2011). Controlled installation of spudcan foundations on loose sand overlying weak clay. Marine Structures, 24(4), 528–550. https://doi.org/ 10.1016/j.marstruc.2011.06.005
Qiu, G., Henke, S., & Grabe, J. (2010). 3D FE analysis of the installation process of spudcan foundations. In 2nd International Symposium on Frontiers in Offshore Geotechnics (ISFOG), Perth WA, 685–690. http://hdl.handle.net/11420/12144
SNAME. (2008). SNAME: Recommended practice for site specific assessment of mobile jack-up units. T & r bulletin 5-5a 1st edn, rev 3. Alexandria, VA, USA: Society of Naval Architechts and Marine Engineers. https://pdfcoffee.com/sname-5-5-and-5-5arev3-pdf-free.html
spudcan penetrating sand overlying clay. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 140(2), 04013009. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001016
Standardization. https://www.iso.org/standard/34592.html
Teh, K. L. (2007). Punch- through of spudcan foundation on sand overlying clay. PhD thesis, National University of Singapore. https://scholarbank.nus.edu.sg/handle/10635/28149
Teh, K. L., Cassidy, M. J., Leung, C. F., Chow, Y. K., Randolph, M. F., & Quah, C. K. (2008). Revealing the bearing failure mechanisms of a penetrating spudcan through sand overlying clay. Geotechnique, 58(10), 793–804. https://doi.org/10.1680/geot.2008.58.10.793
Teh, K. L., Leung, C. F., Chow, Y. K., & Handidjaja, P. (2009). Prediction of punch-through for spudcan penetration in sand overlying clay. Offshore Technology Conference, OTC20060. https:/doi.org/ 10.4043/OTC-20060-MS
Terzaghi, K. (1943). Theoretical soil mechanics. London: Chapman and Hall. https:/doi.org/  10.4043/OTC-20060-MS
Terzaghi, K., & Peck, R. B. (1948). Soil mechanics in engineering practice. New York, John Wiley & Sons. https://www.scirp.org/reference/ReferencesPapers?ReferenceID=1289570
Xu, X. (2007). Investigation of the end bearing performance of displacement piles in sand. Phd thesis, University of Western Australia. https://research-repository.uwa.edu.au/en/publications/investigation-of-the-end-bearing-performance-of-displacement-pile
Yu, L., Hu, Y., & Liu, J. (2009). Spudcan penetration in loose sand over uniform clay. Proceedings of the 28th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, May 31 - June 5, Honolulu, Hawaii, USA. https://doi.org/10.1115/OMAE2009-79214