ГОСТ Р 59997-2022 (ИСО 19905-1:2016) Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Постановка самоподъемных плавучих буровых установок с учетом условий площадок установки

     9.3 Геотехнический расчет основания для случая автономных опор

9.3.1 Моделирование и оценка несущей способности основания

Силы, прикладываемые к основанию в результате природных воздействий, меняются во времени и являются случайными по своему характеру. Реакция основания на горизонтальные, вертикальные и вращательные перемещения башмака опоры и погруженной в грунт части опоры является нелинейной и гистерезисной. Нелинейный характер реакции основания на воздействия может существенно сказываться на реакции всей конструкции на воздействие.

Для проведения необходимых расчетов применяются два различных подхода, в которых используются несколько моделей основания - в соответствии с описанием, приведенным в 10.4.4. Эти модели основания содержат специфические упрощения и ограничения, которые необходимо учитывать при выполнении оценки несущей способности.

Поведение грунта основания при воздействии комбинации различных нагрузок корректно описывается с помощью теоретической поверхности текучести, задаваемой в пространстве трех переменных - вертикальный отпор, горизонтальный отпор и отпорный крутящий момент (VHM-пространство). Оценка безопасности основания выполняется путем сопоставления в VHM-пространстве взаимного расположения точки, характеризующей три значения рассчитанных сил реакции грунта и поверхности текучести.

При расчетах отклика конструкции СПБУ опирание башмака колонны может моделироваться либо как шарнирное, либо как закрепленное с некоторой степенью жесткости. Жесткость закрепления представляет собой ограничение по вращению, создаваемое грунтом, на который опирается поддерживает башмак. Соответствующее ограничение должно использоваться лишь в таких моделях, в которых также учитывается конечная вертикальная и горизонтальная жесткость основания. Параметры жесткости зависят от типа грунта, максимальной вертикальной реакции башмака опоры в ходе постановки СПБУ, истории напряжений в основании, конструктивной жесткости СПБУ, геометрии башмака опоры, поступательного и вращательного смещений башмака опоры и сочетания одновременных вертикальных и горизонтальных воздействий.

Расчет отклика конструкции СПБУ должен выполняться с использованием одной из следующих моделей основания, перечисляемых в порядке увеличения сложности:

- шарнирная модель: шарнирное опирание для всех опор;

- модель секущих: постоянные значения жесткости для вертикального и горизонтального смещений (линейные модели) и секущая вращательная жесткость - нелинейная модель, в рамках которой применяется итерационное уменьшение вращательной жесткости, что обеспечивает соответствие поверхности текучести;

- модель поверхности текучести: нелинейные модели параметров жесткости при вертикальном, горизонтальном и вращательном перемещениях, где нелинейное поведение обеспечивает соответствие поверхности текучести;

- модель сплошной среды: нелинейная модель грунтового основания с внедренными опорами; эта модель должна также учитывать характер зависимости "нагрузка - пенетрация" за пределами пенетрации, достигнутой при предварительном нагружении.

Расчетные процедуры для каждой из этих моделей описаны в 9.3.6.

9.3.2 Погружение опор в ходе предварительного нагружения

Цель предварительного нагружения - сформировать адекватную несущую способность основания для сопротивления силам, действующим на основание в ходе оцениваемых событий. В процессе предварительного нагружения СПБУ в нормальных условиях должно быть способно создать такое воздействие на башмаки опор, которое будет превышать максимальное вертикальное воздействие за счет воздействий, определеных в оценке. Когда мощность предварительного нагружения недостаточна для удовлетворения оцениваемым реакциям, то меньшая предварительная нагрузка может быть приемлема после обоснования, например путем проверки смещения уровня 3 по 9.3.6.

Методы вычисления предельной вертикальной несущей способности основания в различных типах грунта приведены в A.9.3.2. Формула общей несущей способности основана на допущении, что пенетрация в песке - это процесс с возможностью дренажа (поровых вод), а пенетрация в глине - недренированный процесс (без оттока, отжима и с созданием избыточного порового давления). Варианты отклонения от этого допущения должны оцениваться с помощью соответствующих методов. Неопределенность геотехнических данных должна быть надлежащим образом проинтерпретирована и отражена в отчетах по выполненным расчетам. Для специального случая грунтов, состоящих из карбонатного материала, см. 9.4.10 и A.9.4.10.