Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Engineering Systems and Structures
доктор технических наук, профессор кафедры инженерных систем и сооружений
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Engineering Systems and Structures
кандидат технических наук, доцент кафедры инженерных систем и сооружений
Candidate of Technical Sciences, lead engineer
кандидат технических наук, ведущий инженер
When constructing offshore facilities, their reliable fixation to the bottom surface is required. Many solutions for fixing to the bottom surface (weights and anchors) have been developed in the world. To solve this problem, it is proposed to use a vacuum anchor design. Conceptual diagrams of vacuum anchors installed in soft soils are presented. The purpose of the study is to substantiate the operability of vacuum anchors taking into account the influence of infiltration processes. To achieve this goal, mathematical techniques, search and analysis of Russian and international sources with data comparison were used. The position of the water seepage lines in permeable soil is determined by the electrohydrodynamic analogy method. Water seepage into the anchor subjected to a pull-out load was calculated; the seepage discharge of water was determined depending on the depth of the water body at the installation site, the thickness of the permeable soil layer and its permeability coefficient, and the geometric parameters of the vacuum anchors. The technology of driving vacuum anchors into soft bottom soil is described, the conditions of driving the anchor into the bottom soil and the conditions of it pulling out from the soil are calculated. It is established that vacuum anchors used for soft bottom soils have a significant retaining capacity with relatively small dimensions. At the same time, the thickness of the permeable layer of the bottom soil, exceeding five embedment lengths of the vacuum anchor into the bottom soil, practically does not affect the value of water seepage inside the vacuum anchor when subjected to a pull-out load. A reduction in costs is predicted when introducing vacuum anchors into the practice of marine construction.
При сооружении морских объектов требуется надежное закрепление их на донной поверхности. В мире разработано множество решений по фиксации с донной поверхностью (грузы, анкеры, якоря). Для решения данной задачи применена конструкция вакуумного анкера. Представлены принципиальные схемы вакуумных анкеров, устраиваемых в слабых грунтах. Цель исследования - обоснование работоспособности вакуумных анкеров с учетом влияния инфильтрационных процессов. Для достижения цели применялись математический аппарат, поиск и анализ отечественных и зарубежных источников с сопоставлением данных. Определение положения линий фильтрационного тока воды в проницаемом грунте выполнено методом электрогидродинамической аналогии. Произведен расчет фильтрации воды к анкеру под выдергивающей нагрузкой; определен фильтрационный расход воды в зависимости от глубины акватории в месте установки, мощности слоя водопроницаемого грунта и его коэффициента фильтрации, геометрических параметров вакуумных анкеров. Описана технология погружения воздействием вакуумных анкеров в слабый донный грунт, выполнен расчет условия погружения анкера в донный грунт и условия его выдергивания из грунта. Установлено, что вакуумные анкеры для применения в слабых донных грунтах обладают значительной удерживающей способностью при относительно небольших размерах. При этом мощность водопроницаемого слоя донного грунта, превышающая пять длин заглубления вакуумного анкера в донный грунт, практически не влияет на значение фильтрационного расхода воды внутрь вакуумного анкера при воздействии выдергивающей нагрузки на анкер. Прогнозируется снижение затрат при внедрении вакуумных анкеров в практику морского строительства.