海洋静力触探在海上平台桩基承载力计算中的应用

宋玉鹏 宋丙辉 孙永福 周其坤

宋玉鹏, 宋丙辉, 孙永福, 等. 2021. 海洋静力触探在海上平台桩基承载力计算中的应用[J].工程地质学报, 29(6): 1942-1948. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2021-O004
引用本文: 宋玉鹏, 宋丙辉, 孙永福, 等. 2021. 海洋静力触探在海上平台桩基承载力计算中的应用[J].工程地质学报, 29(6): 1942-1948. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2021-O004
Song Yupeng, Song Binghui, Sun Yonghu, et al. 2021. Application of seabed cone penetration test in calculation of bearing capacity of pile foundlaion ofoffshore platform[J]. Jourmal of Engineering Geology, 29(6): 1942-1948. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2021-0004
Citation: Song Yupeng, Song Binghui, Sun Yonghu, et al. 2021. Application of seabed cone penetration test in calculation of bearing capacity of pile foundlaion ofoffshore platform[J]. Jourmal of Engineering Geology, 29(6): 1942-1948. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2021-0004

海洋静力触探在海上平台桩基承载力计算中的应用

doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2021-0004
基金项目: 

国家自然科学基金 42007274

国家自然科学基金 41806079

国家自然科学基金 41876066

山东省自然科学基金 ZR2017QD004

详细信息
    作者简介:

    宋玉鹏(1979-),男,博士,正高级工程师,硕士生导师,主要从事海洋工程地质方面研究工作. E-mail:songyupeng@fio.org.cn

    通讯作者:

    宋丙辉(1986-),男,博士,助理研究员,主要从事海洋工程地质力学方面研究工作. E-mail:bhsong@fio.org.cn

  • 中图分类号: P714

APPLICATION OF SEABED CONE PENETRATION TEST IN CALCULATION OF BEARING CAPACITY OF PILE FOUNDATION OF OFFSHORE PLAT ̄FORM

Funds: 

the National Natural Science Foundation of China 42007274

the National Natural Science Foundation of China 41806079

the National Natural Science Foundation of China 41876066

Natural Science Foundation of Shandong ZR2017QD004

  • 摘要: 静力触探探测具有原位性、连续性、高效性以及高分辨率的优点,利用海洋静力触探探测成果计算海上平台桩基承载力具有非常大的应用空间。以胜利油田埕岛海域某平台为例,使用ROSON100型海洋静力触探仪对平台各桩腿开展原位探测,同步进行钻探取样及室内土工参数测试。分别利用静力触探和钻探取样测试成果计算了平台桩基承载力,对比讨论了3种桩基承载力计算方法之间的异同。结果表明:3种方法对应的桩侧摩阻力随埋深变化整体趋势基本一致;基于一定区域工程经验,钻探规范法和静探间接法得到的桩端阻力、单桩极限承载力基本吻合,而静探直接法得到的桩端阻力和单桩极限承载力相较前两者明显偏大;考虑以粉砂作为持力层的前提下3种桩基极限承载力计算方法表现出较好的兼容性。研究成果可为海洋工程桩基承载力计算提供新的借鉴,具有一定科学意义和应用价值。
  • 图  1  平台场址示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of platform site

    图  2  平台周边勘探点平面布置图

    Figure  2.  Layout of exploration sites around platform

    图  3  ROSON 100重型海床式静力触探仪

    Figure  3.  ROSON 100 CPT

    图  4  静力触探贯入曲线及工程地质剖面图

    Figure  4.  Cone penetration testing curves and soil profile

    图  5  桩基承载力计算结果

    Figure  5.  Calculation results of pile bearing capacity

    表  1  ROSON 100静力触探仪主要技术指标

    Table  1.   Major technical indices of ROSON 100 CPT

    项目 参数
    最大触探深度/m 50(水深≤20m); 15(水深>20m)
    锥尖阻力/MPa ≥50,最大误差0.25%
    侧摩擦力/MPa 0~0.75,最大误差0.5%
    分辨率/cm 2
    孔隙水压力/MPa 0~5.0,最大误差0.5%
    探头倾斜度 0°~15°,最大误差1.0°
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    表  2  各层土静力触探参数代表值

    Table  2.   Representative indices of CPT for every soil stratum

    工程分类 分层深度/m 锥尖阻力/MPa 侧摩阻力/MPa 摩阻比/%
    粉土 0.0~3.8 8.788 0.0564 0.64
    软塑粉质黏土 3.8~9.2 0.600 0.0166 2.76
    可塑粉质黏土 9.2~11.7 0.941 0.0404 4.29
    粉砂 11.7~14.9 12.090 0.0654 0.54
    粉质黏土 14.9~19.1 2.003 0.0681 3.40
    粉土 19.1~20.76 13.954 0.1664 1.19
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    表  3  3#桩腿钻探规范法计算参数表

    Table  3.   Calculating parameters for drilling method(3# pile)

    层号 土体类别 分层深度/m 有效重度/kN·m-3 黏性土不排水抗剪强度Cu /kPa 桩-土摩擦角δ /(°) 承载力系数Nq
    1 粉土 0~4.0 10.1 20 12
    2 软塑粉质黏土 4.0~8.7 8.4 15 -
    3 可塑粉质黏土 8.7~11.6 8.6 40 -
    4 粉砂 11.6~15.4 10.9 25 20
    5 粉质黏土 15.4~19.2 10.4 60 -
    6 粉土 19.2~20.76 10.7 20 12
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    表  4  3#桩腿静探间接法计算参数表

    Table  4.   Calculating parameters for CPT indirect method(3#pile)

    层号 土体类别 分层深度/m 有效重度/kN·m-3 黏性土不排水抗剪强度Cu /kPa 桩-土摩擦角δ /(°) 经验圆锥系数Nkt 承载力系数Nq
    1 粉土 0~3.8 10.1 21 12
    2 软塑粉质黏土 3.8~9.2 8.4 20 17 -
    3 可塑粉质黏土 9.2~11.7 8.6 40 17 -
    4 粉砂 11.7~14.9 10.9 23 20
    5 粉质黏土 14.9~19.1 10.4 80 19 -
    6 粉土 19.1~20.76 10.7 22 12
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    表  5  3#桩腿静探直接法计算参数表

    Table  5.   Calculating parameters for CPT direct method(3#pile)

    编号 土体类别 插桩深度/m 桩端附近等价平均锥尖阻力qca /MPa 端承系数ξc 摩阻力系数ξf
    1 粉土 1.9 1.204 0.50 60
    2 3.8 0.806 0.55 60
    3 软塑粉质黏土 6.5 0.783 0.50 90
    4 9.2 1.070 0.50 90
    5 可塑粉质黏土 10.4 1.350 0.50 90
    6 11.7 3.043 0.45 40
    7 粉砂 13.3 2.798 0.50 100
    8 14.9 2.392 0.50 100
    9 粉质黏土 17.0 3.215 0.45 40
    10 19.1 5.134 0.45 40
    11 粉土 19.93 60
    12 20.76 60
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-08
  • 修回日期:  2021-03-24
  • 刊出日期:  2021-12-25

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