本發明屬于海洋工程技術領域，是一種用于海洋平臺桶形基礎水平方向承載力的計算方法。

背景技術：

全球海洋面積越占地球總表面積的71％，是一個豐富并且還未得到充分開放的寶庫，涵蓋著數不盡的能源資源。在陸地油氣資源日益緊張的今天，海洋油氣資源無疑成為了人們的希望。我國海洋石油資源相當豐富，僅南海海洋油氣儲量初步勘探為230億至300億噸，因此開發南海的海洋石油對促進國家經濟發展有著重要的意義。

對于海洋新能源的開發主要以海洋平臺作為基礎建筑。深海油氣開發的平臺主要的形式之一為張力腿平臺，桶形基礎以其經濟性和施工難度低等優勢廣泛應用于此類海洋平臺。

由于海洋環境惡劣，海洋平臺在實際工程中，將承受風載荷、波浪載荷等眾多環境載荷。而且海底土質疏松，地質環境復雜，桶形基礎時常會面臨遭受破壞的風險。

桶形基礎在海底土質環境內，與周圍土壤相互作用，以滿足上部結構的穩定。其承載能力的影響因素，除去其自身結構和大小外，還與海底土質環境緊密相關。如何計算桶形基礎的承載能力，目前國內外缺乏簡單有效的計算方法。為了解決桶形基礎水平方向承載力的數值計算，預估桶形基礎的承載能力，做出本次發明。本聲明針對桶形基礎與周圍土質環境的相互作用，提出了其水平極限承載力的計算公式，簡化了桶形基礎水平承載力的計算過程。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種快速簡便的桶形基礎水平承載力計算方法，該方法通過對地基土質參數對桶形基礎水平承載力的影響，建立了標準貫入錘擊數和地基極限承載力的關系。提出一個簡單有效的水平極限承載力計算公式。

一種桶形基礎水平承載力的計算方法，針對單樁，包括如下步驟：

步驟1：使用標準貫入儀測定桶形基礎周圍所處土質環境的標準貫入錘擊數N_C；

步驟2：拾取桶形基礎周圍土質樣品，測定土的有效容重γ；

步驟3：拾取桶形基礎周圍土質樣品，進行剪切試驗，得到土樣的剪應力和壓應力線性關系；并推算土樣的粘聚力c和內摩擦角φ；

步驟4：測定桶形基礎的尺寸參數，包括直徑L和入土深度D；

步驟5：計算桶形基礎水平承載力H_U＝γN_C^-1.1cφLD^0.6。

本發明的突出優點是：

1、本發明的桶形基礎水平承載力計算公式是以標準貫入試驗錘擊次數和土的剪切強度作為參數，參數確定方法簡單可靠。

2、本發明提出的計算公式計算精度能夠滿足工程要求，簡化后的計算方法便于工程應用。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進行詳細描述。

實施例：本實施例具體涉及一種樁基水平承載力的簡化計算方法，該計算方法通過對桶形基礎周圍土壤的標準貫入錘擊數和土的剪切強度的測定，進行水平承載力的計算。實施例包含一桶形基礎模型。

該簡化計算方法具體包括如下步驟：

(1)首先通過標準貫入試驗測得桶形基礎周圍土質環境的標準貫入錘擊次數，按照前后左右各測一組，取平均值。其操作流程是用63.5kg的錘，自76cm的高度自由落下，將長度51cm、外徑5.1cm、內徑3.49cm的對標準貫入器擊入土中30cm，記錄所需的錘擊數。

表1標準貫入錘擊數

工程中并沒有對土質材料有一個詳細的量化指標，一般都只是限定一個取值范圍。標準貫入試驗是一種從宏觀上，透過數字表現土性指標的一種簡便方法。

(2)測定土樣的有效重度，實施例中土的有效重度取值1950kg/m²

(3)測定土樣的剪切強度，用庫倫公式：

τ＝c+σtanφ

表2剪切強度

得到實施例中土的粘聚力c＝2.627kPa，土的內摩擦角φ＝25.6o

(4)測定桶形模型的直徑和入土深度：實施例中單桶模型直徑0.22m，入土深度0.44m。

最后計算單桶模型的水平承載力

H_U＝1950*13.75^-1.1*6.627*25.12*0.44*0.22^0.6＝3222N

對于實施例公式計算中的單桶模型進行試驗研究：得到水平承載力有限元數值為2950N。

需要說明的是，單桶模型水平承載力的最終計算值與有限元模擬值基本相近，但是其計算方法得以簡化，避免了繁瑣的步驟。