Геологическая и геоморфологическая характеристика площадей морского дна, на которых возводятся сооружения, включают геологическое строение дна, свойства грунта, изменчивости дна под влиянием аэрозийных процессов и режиме наносов и прочее.
Шельф покрыт как грубыми, так и глинистыми осадочными породами. Состав донных осадков зависит от температуры поверхностноых слоев воды, глубины, удаленности от суши и прочее. Дно моря арктических регионов представляет собой минеральные частицы, образовавшиеся при выветривании горных пород на суше и вынесенные в море реками и ветром. Побочные осадки являются результатом выноса реками разрушенных горных пород. Наиболее крупные обломки скапливаются в районах речных дельт; песок выносится значительно дальше. Крупные глыбы камня, встречающиеся на дне морей, выносятся или выпадают из льда, переносимого течениями от береговых зон. Ил выносится речными стоками далеко от прибрежной полосы и со временем превращается в глину. Часть морского дна, на которую планируется установка опорного блока, сложена из слоев ила, песка, различных по толщине и характеристикам. Разнообразие грунтовых условий даже для одного района шельфа не позволяет дать приблизительные рекомендации. Для предварительной стадии проектирования необходимые сведения получают в результате геотехнических работ на участке. Состав работ и размер исследуемой площади могут отличаться от конкретных условий. Например, на площадке, предусмотренной для установки ж/б платформы в северном море типа ConDeep, необходимо пробурить одну скважину глубиной 150 м в центре площадки, три скважины глубиной 50 м по окружности, радиусом вдвое большим радиуса подошв фундамента и провести зондирование в 7 точках рядом со скважинами и между ними по окружности. Фактически, на практике делается до 11 скважин при подготовке и 30 зондирований. Глубина бурения скважины зависит от размеров фундамента. В случае непосредственного опирания на грунт, глубина скважины принимается равной 1,5 диаметра фундамента. Если опорный блок закрепляется сваями, то глубина погружения свай = + 1-1,5 ширины свайного основания. Размеры обследуемой площадки назначаются с учетом возможных отклонний. При посадке сооружения на дно от проектного положения. Расчет прочности и устойчивости гравитационных платформ, опирающихся непосредственно на морское дно, имеет специфику по сравнению с расчетом гравитационных сооружений. Наиболее крупными из патронных платформ являются платформы типа ConDeep. Их общая масса, включая балласт и нефть составляет около полутора миллионов тонн. Равнодействующая от горизонтальных нагрузок, от ветра, течений, волн, составляет около 500 000 000 Н, а опрокидывающий момент – около 20 000 000 000 Нм. Общая устойчивость сооружения при таких нагрузках достигается значительным расширением опорного основания. Общая площадь опор гравитационных платформ находится в пределах 6 000-18 000 м кв. Среднее давление подошв фундаментов плиты – 100 – 250 кПа. Среднее значение касательных напряжений – 50 кПа, то есть не превышает уровня, характерного для стационарных платформ. Однако, неравномерность распределения напряжений по подошве сооружения, вызванная значительными горизонтальными внешними нагрузками оказывается большой. Неравномерность распределения нагрузок является значительной, что может привести к возникновению крумных локальных нагрузок в грунте. Фундамент сооружения должен быть спроектирован с учетом фактических грунтовых условий. Минимальное и максимальное значение давления платформы на грунт определяют по формуле для внецентренного нажатия в диметральной плоскость сооружения.
|
|
|
|
Где 
- момент инерции площади сечения
Сумма 
и 
равнодействующей вертикальной и горизонтальной нагрузок
– плечо сил горизонтальной нагрузки относительно подошвы фундамента.
и – момент сопротивления площади подошв фундамента.
Поскольку не воспринимаются отрицательные давления, формула применяется только если 
; Положительным принято считать давление, которые вызывают в грунте сжимающие нормальные напряжения. В противном случае, сичтают что под нижней частью фундамента давление равно нулю, то есть имеет место отрыв подошвы от грунта, а в пределах оставшейся части оно распределено по линейному закону от 
до 
Для фундаментов прямоугольной формы с размерами в плане a * b, максимальная нагрузка основания может быть оценена по следующей формуле:
Формула получена при положении, что опрокидывающий момент действует в диметральной пл-ти, параллельной стороне фундамента b. При этом ширина участка подошвы, где передача давления на грунт отсутствует,
Эти формулы получены из условия равновесия фундамента. Формально, условию b’=b соответствуе опрокидывание сооружения, поскольку все давления на грунт концентрируются на ребре фундамента. (Pmax ->oo). Однако, практически это соотношение не достигается. Либо теряет устойчивость грунт, либо ломается грань сооружения. Если давление Pmax удовлетворяет несущей способности грунта, то необходимость проверки устойчивости сооружения от опрокидывания отпадает. Формулыдля фундамента с подошвой, форма которой отличается от прямоугольной, получаются довольно сложными. Поэтому, для приблизительной оценки Pmax круглые, шестиугольные и другие формы фундамента заменяются равновеликими квадратами и прямоугольниками и применяют вышеуказанные формулы. При расчете фундамента с более сложной конфигурацией, например, с вырезом опорных башмаков, можно представить площадь опор в виде совокупности прямоугольных участков и апроксимировать линейно распределенные давления как и в более простых случаях. Более точно решают задачу, рассматривая совместную работу сооружения с грунтовым основанием и учитывая при этом гибкость фундамента, а также упругость грунта, его неоднородность и другие свойства. Неоднородность грунтового основания может сильно повлиять на неравномерность распределения давлений. Чтобы избежать перенапряжений, ячейка фундаментного блока из-за концентрации напряжений над наиболее плотными слоями грунта при посадке сооружения на дно, закачивается под блок значительное количество цементного раствора. Если неравномерность осадки по расчету велика, принимаются иные размеры фундамента платформы. Несущая способность грунтового основания зависит от вида грунта, его плотности и характера загружения. Грунты морского дна полностью водно насыщенны и передача нагрузки от сооружения на грунт происходит быстро.
|
|