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海洋巖土工程 版權(quán)信息
- ISBN：9787030721273
- 條形碼：9787030721273 ; 978-7-03-072127-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
海洋巖土工程 本書特色
海洋工程、海洋地質(zhì)、海洋技術(shù)等學科的本科生和研究生；相關(guān)海洋工程從業(yè)人員、工程師和研究人員；高層次海洋科學愛好者。
海洋巖土工程 內(nèi)容簡介
本書系統(tǒng)介海洋巖土工程的學術(shù)專著，從全新的角度闡述了海洋巖土從科學問題到工程實踐的完整發(fā)展過程，全面總結(jié)了國內(nèi)外海洋巖土工程領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。本書能夠為海洋巖土等相關(guān)學科的教學、實踐提供理論依據(jù)，為海洋技術(shù)與裝備的研發(fā)提供參考，為海洋地質(zhì)、海洋環(huán)境相關(guān)領(lǐng)域研究提供技術(shù)支撐。
海洋巖土工程 目錄
目錄
原書序
譯者前言
原書前言
第1章引言1
1.1歷史回顧1
1.2海洋工程的特點3
1.3固定式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)4
1.4柔性和浮式設(shè)施的錨泊系統(tǒng)6
1.5海底管線和地質(zhì)災(zāi)害9
第2章海洋環(huán)境10
2.1活躍的地質(zhì)構(gòu)造、大陸漂移和板塊構(gòu)造學說10
2.2海洋地質(zhì)12
2.3海洋沉積物14
2.4水動力機制19
第3章海上原位勘察27
3.1引言27
3.2地球物理探測30
3.3巖土工程勘察41
3.4土體分類和結(jié)構(gòu)分析77
3.5室內(nèi)單元試驗86
3.6物理模型試驗101
第4章土的力學響應(yīng)108
4.1壓縮和剪切108
4.2循環(huán)荷載124
第5章樁基礎(chǔ)139
5.1概述139
5.2樁的類型144
5.3軸向承載力介紹147
5.4樁的可打入性和動態(tài)監(jiān)測149
5.5黏土中鋼管樁的承載力150
5.6打入樁在砂土中的承載力158
5.7灌注樁軸向承載力172
5.8軸向響應(yīng)173
5.9水平響應(yīng)192
第6章淺基礎(chǔ)218
6.1引言218
6.2安裝阻力238
6.3承載力241
6.4服役性評估274
第7章錨泊系統(tǒng)284
7.1前言284
7.2重力錨設(shè)計準則295
7.3貫入錨的錨線響應(yīng)296
7.4拖錨設(shè)計準則300
7.5負壓沉箱的設(shè)計原理313
7.6近年來不同類型錨設(shè)計的注意事項326
第8章可移動自升式平臺333
8.1簡介333
8.2自升式平臺樁靴的安裝337
8.3風暴期間的復合荷載353
8.4基于塑性理論的合力模型362
8.5樁靴上拔370
第9章海底管道和立管373
9.1引言373
9.2設(shè)計內(nèi)容377
9.3在位管線的管-土相互作用379
9.4間接穩(wěn)定措施和管道埋設(shè)399
9.5立管設(shè)計403
第10章地質(zhì)災(zāi)害408
10.1簡介408
10.2地質(zhì)災(zāi)害識別412
10.3風險評估416
10.4海底邊坡失穩(wěn)和滑坡418
10.5總結(jié)440
參考文獻441
原書序
譯者前言
原書前言
第1章引言1
1.1歷史回顧1
1.2海洋工程的特點3
1.3固定式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)4
1.4柔性和浮式設(shè)施的錨泊系統(tǒng)6
1.5海底管線和地質(zhì)災(zāi)害9
第2章海洋環(huán)境10
2.1活躍的地質(zhì)構(gòu)造、大陸漂移和板塊構(gòu)造學說10
2.2海洋地質(zhì)12
2.3海洋沉積物14
2.4水動力機制19
第3章海上原位勘察27
3.1引言27
3.2地球物理探測30
3.3巖土工程勘察41
3.4土體分類和結(jié)構(gòu)分析77
3.5室內(nèi)單元試驗86
3.6物理模型試驗101
第4章土的力學響應(yīng)108
4.1壓縮和剪切108
4.2循環(huán)荷載124
第5章樁基礎(chǔ)139
5.1概述139
5.2樁的類型144
5.3軸向承載力介紹147
5.4樁的可打入性和動態(tài)監(jiān)測149
5.5黏土中鋼管樁的承載力150
5.6打入樁在砂土中的承載力158
5.7灌注樁軸向承載力172
5.8軸向響應(yīng)173
5.9水平響應(yīng)192
第6章淺基礎(chǔ)218
6.1引言218
6.2安裝阻力238
6.3承載力241
6.4服役性評估274
第7章錨泊系統(tǒng)284
7.1前言284
7.2重力錨設(shè)計準則295
7.3貫入錨的錨線響應(yīng)296
7.4拖錨設(shè)計準則300
7.5負壓沉箱的設(shè)計原理313
7.6近年來不同類型錨設(shè)計的注意事項326
第8章可移動自升式平臺333
8.1簡介333
8.2自升式平臺樁靴的安裝337
8.3風暴期間的復合荷載353
8.4基于塑性理論的合力模型362
8.5樁靴上拔370
第9章海底管道和立管373
9.1引言373
9.2設(shè)計內(nèi)容377
9.3在位管線的管-土相互作用379
9.4間接穩(wěn)定措施和管道埋設(shè)399
9.5立管設(shè)計403
第10章地質(zhì)災(zāi)害408
10.1簡介408
10.2地質(zhì)災(zāi)害識別412
10.3風險評估416
10.4海底邊坡失穩(wěn)和滑坡418
10.5總結(jié)440
參考文獻441
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海洋巖土工程 節(jié)選
第1章引言 1.1歷史回顧 1947年，在距離美國路易斯安那州海岸18英里1英里≈1.6千米。、水深僅6 m的海域，歷史上**座海上石油平臺“Superior”建成（圖1-1）。今天，全世界分布著7000多個海上平臺，應(yīng)用水深已經(jīng)超過2000 m。在20世紀70年代初，深水開發(fā)僅僅意味著水深50～100 m，且大多數(shù)海上平臺所處水深不足50 m。如今，“深水”和“超深水”一般指500 m和1500 m左右的水深。 圖1-1**個海上石油平臺——Superior：1947年，路易斯安那州海岸（Leffler et al.，2003） 多年來，墨西哥灣的早期經(jīng)驗主導著海洋巖土設(shè)計。墨西哥灣海底以軟黏土為主，因此常采用打入式樁基礎(chǔ)。然而，全球各地等海域的地質(zhì)條件各不相同，由此發(fā)展出各種新的海洋基礎(chǔ)形式。 在挪威政府強調(diào)本土投入的強力政策支持下，挪威工程師率先在北海發(fā)展了混凝土重力式基礎(chǔ)，因為北海高強度的黏土和密砂能夠為淺基礎(chǔ)提供足夠的承載力。 特定海床條件（如鈣質(zhì)土）或環(huán)境條件（如加拿大海域的冰荷載）促進了新概念基礎(chǔ)或平臺類型［如鈣質(zhì)土中的灌注樁、波弗特（Beaufort）海中的沙島］的提出。 由于靠近大陸的油氣資源逐漸枯竭，新開發(fā)項目距陸地越來越遠，從而逐步進入深水。深水油氣開發(fā)中發(fā)展了多種柔性結(jié)構(gòu)（如拉索塔式平臺）以及由受拉構(gòu)件和錨系泊的浮式結(jié)構(gòu)（如張力腿平臺和浮式生產(chǎn)單元）。其中*具影響力的錨當屬負壓安裝的深水桶形基礎(chǔ)，例如圖1-2所示的在墨西哥灣Na Kika場區(qū)中的應(yīng)用（Newlin，2003a）。 圖1-2墨西哥灣Na Kika開發(fā)區(qū)域，水深2000 m（Newlin，2003a） 隨著海洋開發(fā)逐漸遠離陸地，需要在開采場地建設(shè)儲存設(shè)施（主要儲存液體）并由油輪定期運走，或者通過長距離管線輸運。利用海底管線將鄰近場區(qū)連成網(wǎng)絡(luò)有很高的經(jīng)濟價值，因為石油和天然氣可通過管線輸送至中心設(shè)施進行加工或輸出，這種趨勢導致生產(chǎn)管線和外輸管線越來越長，管線設(shè)計越來越影響新項目的經(jīng)濟效益。 深水資源開發(fā)的一個顯著特征是加劇地質(zhì)災(zāi)害威脅，包括天然氣水合物分解、海床內(nèi)氣體遷移、大陸架邊緣的海底滑坡、陡峭坡體（如墨西哥灣的Sigsbee陡坡，圖1-3）等。 圖1-3墨西哥灣Sigsbee陡坡（Jeanjean et al.，2005） 1.2海洋工程的特點 海洋環(huán)境中的巖土工程有以下顯著特點： 。1）現(xiàn)場勘察費用極其昂貴，調(diào)動和租用合適船只的費用經(jīng)常高達數(shù)百萬美元； （2）海底沉積物條件特殊，對碳酸鹽土和珊瑚尤其如此； 。3）外部荷載大，環(huán)境荷載比重高，彎矩荷載相對于結(jié)構(gòu)自重較大； （4）施工過程中一般不可修改設(shè)計，否則將導致成本急劇上升； 。5）雖然地基基礎(chǔ)剛度對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)很重要，但設(shè)計重點更多集中在承載力或極限狀態(tài)，而不是變形。 基礎(chǔ)施工成本昂貴，還要承受相對較高的環(huán)境荷載，導致地基尺寸較大。例如，進入海床200 m，直徑2～3 m的樁基。 一個典型的海上油田開發(fā)可能覆蓋很廣的區(qū)域（可達數(shù)十平方千米），包含若干個固定式結(jié)構(gòu)或錨泊位置，還有連接油井的生產(chǎn)管線、連接岸上或地方干線的外輸管線等。因此，現(xiàn)場勘察往往需覆蓋很大區(qū)域，盡管區(qū)域中的大部分位置只需測試淺地層。 海洋結(jié)構(gòu)可分為固定式結(jié)構(gòu)和浮式結(jié)構(gòu)，某些基礎(chǔ)類型可服務(wù)這兩類結(jié)構(gòu)形式。例如，樁基礎(chǔ)既可用于支撐導管架平臺，也可作為張力腿式平臺或其他類型浮式結(jié)構(gòu)的錨泊基礎(chǔ)。地基基礎(chǔ)和錨泊系統(tǒng)需要適應(yīng)水深的增加，大量科研投入必不可少，用于驗證新的基礎(chǔ)類型和錨泊系統(tǒng)。與此同時，美國石油協(xié)會（American Petroleum Insitute，API）和國際標準化組織（International Standards Organisation，ISO）也制定了相關(guān)設(shè)計規(guī)范和推薦做法。雖然這些規(guī)范不可避免地落后于新研究進展，但工業(yè)界一直努力跟上研究進展，通過專家組成的技術(shù)委員會不斷更新設(shè)計規(guī)范。美國船級社、挪威船級社和勞式船級社等第三方監(jiān)管機構(gòu)也在校驗科研發(fā)展的新設(shè)計方法、協(xié)調(diào)整個行業(yè)發(fā)展等方面發(fā)揮了重要作用。 1.3固定式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ) 導管架平臺或固定鋼板結(jié)構(gòu)是**批海上結(jié)構(gòu)形式。墨西哥灣的設(shè)計經(jīng)驗以及正；蛉醭探Y(jié)黏土地基條件共同決定了基礎(chǔ)形式多為打入樁。*初使用的是木樁，但木樁很快就被易于施工的鋼管樁取代。對于簡單的平臺設(shè)計，鋼管樁一般布置在導管架的邊角處（圖1-4）。打樁時可使用蒸汽錘，蒸汽錘與樁頭之間通過送樁傳遞荷載。近年來，水下液壓錘更常用，液壓錘可直接放到樁套上。 圖1-4運輸中的中等尺寸導管架結(jié)構(gòu) 歐洲北海早期開采區(qū)典型的地層條件為經(jīng)歷冰川作用的超固結(jié)黏土（剪切強度一般為100～700 kPa）與密砂互層。這樣的地質(zhì)條件允許采用直接坐落在海床上的混凝土重力式平臺，平臺基礎(chǔ)僅需短裙邊進入淺部土層。近期建造的平臺，如Gullfaks C（圖1-5）和Troll平臺，位于更深水域（200～300 m）的較軟沉積物上，基礎(chǔ)需要帶有長裙邊，長度為20～30 m，通過造成負壓（降低基礎(chǔ)內(nèi)部壓力，實現(xiàn)與周圍靜水的壓力差）將裙邊貫入海床中。 鋼制裙式基礎(chǔ)是多種基礎(chǔ)類型的統(tǒng)稱，例如板式基礎(chǔ)、桶形基礎(chǔ)、用于錨泊單個構(gòu)件的吸力罐或吸力沉箱。實踐證明，裙式基礎(chǔ)用途非常廣泛，能夠承受壓力、拉力或水平載荷，并可使用相對輕型的施工船安裝。在北海地區(qū)，除了重力式結(jié)構(gòu)外，導管架搭配吸力沉箱基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式也已應(yīng)用成功。 圖1-5Gullfaks C平臺混凝土重力式結(jié)構(gòu)示意圖 小型平臺可以采用簡單的三腳架式基礎(chǔ)（通過中心管柱支撐平臺）或單樁基礎(chǔ)。混合結(jié)構(gòu)（如混凝土基礎(chǔ)上的鋼結(jié)構(gòu)）以及一些打破傳統(tǒng)模式的結(jié)構(gòu)也越來越常見，例如在移動鉆井平臺（即自升式平臺）底部永久性或臨時性地安裝鋼質(zhì)或混凝土平板基礎(chǔ)。 自升式平臺（圖1-6）作為一種可移動鉆井平臺，由三根或四根獨立的樁腿支撐，每根樁腿底部裝配樁靴基礎(chǔ)，樁靴是一種扁圓錐形基礎(chǔ)，底面中心有一個突出的尖端。平臺的船體部分升到海面之上的一定作業(yè)高度，樁靴可能需要貫入海床以下數(shù)倍的自身直徑。 圖1-6自升式移動鉆井平臺 樁基礎(chǔ)、淺基礎(chǔ)和樁靴基礎(chǔ)將分別在第5章、第6章、第8章作詳細介紹。 1.4柔性和浮式設(shè)施的錨泊系統(tǒng) 當水深大于200 m時，隔水套管具有足夠的柔性，因此可以使用移動或浮式平臺。在不超過500 m的中等水深，由于傳統(tǒng)平臺占地面積很大，順應(yīng)塔平臺更具吸引力。順應(yīng)塔平臺上部具有較大的質(zhì)量和浮力，對環(huán)境荷載的反應(yīng)較遲緩。典型的周期為10～15 s的波浪會在順應(yīng)塔結(jié)構(gòu)響應(yīng)前通過結(jié)構(gòu)。順應(yīng)塔結(jié)構(gòu)的適用水深通常大于300 m，這是由于較淺的水深條件將導致順應(yīng)塔結(jié)構(gòu)的剛度增加，從而使其無法工作。 Ronalds（2005）綜述了不同形式的浮式系統(tǒng)——包括浮式生產(chǎn)儲油船（Floating Production Storage and Offloading vessels，F(xiàn)PSO）、半潛式平臺、張力腿平臺（含迷你型張力腿平臺）和單柱式平臺——的特點與選擇時需要考慮的因素。所有浮式系統(tǒng)都需要系泊和安裝到海床中的某種類型的錨。
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