pengenalan
Cerucuk paip terdorong biasanya digunakan elemen asas untuk memindahkan beban struktur luar pesisir melalui lemah, tanah boleh mampat ke dalam strata galas. Semasa pemasangan melalui pemanduan impak, palam tanah padu menjadi tercabut dan padat di dalam cerucuk, memberikan rintangan aci tambahan yang ketara. Analisis cerucuk klasik seperti kaedah persamaan gelombang tidak dapat menangkap interaksi struktur tanah yang kompleks yang mengawal pembentukan palam dan kesannya terhadap tingkah laku pemanduan. Kajian ini bertujuan untuk membangunkan model elemen terhingga yang mensimulasikan proses pemanduan ubah bentuk yang besar, memberi penerangan tentang pembolehubah yang mengawal ciri palam dan implikasi untuk reka bentuk.
Kajian Literatur
Eksperimen lepas mengenal pasti tiga zon palam ciri yang terbentuk semasa pemanduan: zon hancur di hujung kaki, zon tengah padat padat dan zon ricih berhampiran permukaan tanah (1). Kajian juga mengaitkan dimensi palam dengan sifat tanah, tenaga pemasangan dan sifat cerucuk (2,3). Namun begitu, ujian cerucuk dinamik berskala penuh kekal mencabar. Model FE sedia ada mensimulasikan tingkah laku paksi statik, mengabaikan tanah yang disebabkan oleh pemanduan yang menghasilkan kritikal kepada kestabilan plag tawanan (4). Model gandingan antara muka ricih-dilatasi menangkap peningkatan kapasiti paksi tetapi kekurangan simulasi pemanduan dinamik (5). Keseluruhannya, memodelkan proses pemanduan dengan tepat dan interaksi palam tanah yang berkembang memerlukan analisis ubah bentuk yang besar.
Pembangunan Model FE
Model struktur tanah berganding telah dibangunkan menggunakan ABAQUS/Explicit. Cerucuk paip sepanjang 2m mempunyai ketebalan dinding 75mm dan jerat diameter 800mm dengan elemen cangkerang 4-nod. Lajur tanah sepanjang 15m di sekelilingnya terdiri daripada elemen bata 8-nod dengan jaringan halus di sekeliling cerucuk. Model keplastikan tanah MIT-E3 telah digunakan, ditentukur daripada ujian triaksial. Elemen antara muka sepanjang cerucuk meniru tingkah laku geseran-padu dengan kriteria kegagalan yang menyumbang kesan dilatan apabila ketegangan ricih meningkat (6). Kesan telah dikenakan melalui beban teragih pada bahagian atas cerucuk di atas sejarah yang ditetapkan sepadan dengan tenaga tukul diesel.
Prosedur Analisis
Skim penyelesaian tersirat dinamik tambahan menangani ketidaklinearan yang melampau sambil menangkap ubah bentuk tanah yang besar. Pelesapan tenaga pada setiap langkah masa menentukan perkembangan keplastikan/pemadatan dalam tanah di sekeliling dan di dalam cerucuk semasa memandu. Parameter output termasuk evolusi panjang cerucuk yang dipasang, rintangan pemacu cerucuk dan tindak balas sementara serta geometri plag tanah akhir dan profil ketumpatan.
Keputusan dan Perbincangan
Rajah 1 menunjukkan pemasangan cerucuk hingga kedalaman 6m selepas itu 200 pukulan, dengan palam tanah akhir jelas kelihatan di dalam zon tawanan sepanjang 5m. Ketumpatan tanah melebihi 2000kg/m3 dalam zon ini berbanding 1900kg/m3 pada jarak 1m, mengesahkan mekanisme pemadatan sengit. Rintangan pemanduan cerucuk berbanding lengkung kedalaman sepadan dengan aliran percubaan, berguna untuk mengesahkan ramalan kapasiti. Analisis parametrik mendedahkan kekuatan tanah liat dan sifat antara muka yang paling mempengaruhi bentuk/luas palam, manakala tenaga pemacu mengawal tahap pemadatan.
Rajah 1. Mesh FE yang cacat selepas memandu menunjukkan palam tanah yang dibangunkan
Satu siri simulasi tambahan meneliti peralihan daripada palam penuh kepada penangkapan/pelepasan palam dengan kekuatan tanah yang semakin meningkat, pengaruh pengacuan semula dan kesan kadar terikan serta implikasi untuk kapasiti reka bentuk. Kepentingan tertentu, kestabilan palam menjejaskan mekanisme pemindahan beban berhampiran permukaan tanah manakala kapasiti pemacu tenaga yang dilemahkan meningkat di bawah kedalaman penangkapan palam.
Kesimpulan
Pendekatan pemodelan FE ubah bentuk besar berjaya mensimulasikan interaksi kompleks antara tanah padu dan cerucuk keluli semasa pemanduan berimpak. Keputusan memberikan pandangan baharu tentang cara sifat tanah, tingkah laku antara muka dan input tenaga mengawal ciri pembentukan palam dengan kedalaman. Perbandingan dengan data eksperimen mengesahkan kesesuaian teknik pemodelan untuk menganalisis lebih lanjut prestasi cerucuk terdorong dan reka bentuk yang dioptimumkan. Kerja masa depan termasuk memperluaskan metodologi kepada monopile dalam asas luar pesisir.