【摘 要】
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随着中国航天、船舶等领域的快速发展,航天器件、船舶设施等坠入大海的事故时有发生。为了保证海洋中水域的畅通或者该器件的重复利用,需要将沉入海洋中的物体打捞上岸。打捞过程中首先需要确定提升力的大小,尤其是吸附力,沉入海底的结构物与淤泥间的吸附作用是提升过程中的最大阻碍,然后采取适宜的起浮措施和相应的起浮设备完成作业。吸附力是海洋工程中常见的一种作用力,是沉入海底的结构物被拉起过程中产生的一种吸附现象。
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随着中国航天、船舶等领域的快速发展,航天器件、船舶设施等坠入大海的事故时有发生。为了保证海洋中水域的畅通或者该器件的重复利用,需要将沉入海洋中的物体打捞上岸。打捞过程中首先需要确定提升力的大小,尤其是吸附力,沉入海底的结构物与淤泥间的吸附作用是提升过程中的最大阻碍,然后采取适宜的起浮措施和相应的起浮设备完成作业。吸附力是海洋工程中常见的一种作用力,是沉入海底的结构物被拉起过程中产生的一种吸附现象。因此,本文主要围绕结构物提升过程中吸附力逐步研究,分析了吸附力的组成及其产生机理;探究了沉降和提升过程中结构物和土体之间的作用机理,研究了土体固结和孔隙水渗流对吸附力的影响;最后,理论研究和有限元模拟相结合,确定了吸附力的大小。本文的主要内容包括:首先,系统归纳总结了海洋中潜坐结构物提升力和吸附力国内外研究现状;明确本文研究内容。然后,详细分析了结构物提升力的组成及其影响因素,尤其是吸附力。探究了结构物浸没深度、离底方式、时间因素、倾斜程度以及结构物和底质特性等对吸附力的影响。接着,分析了结构物沉降和提升过程中结构物与土之间的作用机理。分析了土的本构模型,对土体的塑性变形和流变变形有了深入的认识;分析了物体沉降时土体的固结,结合结构物入泥深度得出了位移和孔压共同表示弹性体的微分方程以及孔隙水压力和位移联合表示的连续性方程;分析了潜坐结构物提升过程孔隙水的渗流,推导出渗流运动方程、固结渗流耦合方程以及三维固结渗流-变形公式;分析了处于倾斜状态下结构物提升时两侧土的作用机理,得出了主动土压力和被动土压力的计算公式。最后,利用有限元软件ANSYS进行模拟潜坐结构物提升过程,得出了吸附力大小,和理论计算结果对比分析,验证可行性。并探讨了浸没深度、底质参数等因素对吸附力的影响,为今后的研究奠定了理论基础。
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