نموذج رقمي كامل لتحليل تركيب قيسونات الشفط في الرمال
Title A full numerical model for the installation analysis of suction caissons in sand
الباحث الرئيس قاضي عمر فاروق
الباحثون المشاركون
التخصص: الهندسة المدنية
التخصص الدقيق: Geotechnical Engineering
المستخلص: يتطلب التثبيت الآمن لقيسونات الشفط دراسة أولية موثوقة حيث مقاومة التربة والتربة الأخرى
يتم توقع الظروف بدقة جيدة. لم تتناول الدراسات السابقة المشكلة الكاملة عند نمذجة
إجراءات تركيب قيسونات الشفط في الرمل. تم وصف الشفط عند الخط الطيني وكانت مقاومة التربة
تنبأ بناءً على خصائص التربة ومظهر التسرب الناتج حول جدار الغواص. حجم الشفط
يفترض التغلب على مقاومة التربة ، مما يحد من حجمها لتجنب الظروف الحرجة مثل الأنابيب. معظم
من هذه الدراسات لم تعالج معلمات مهمة أخرى مثل معدل الضخ وعمق المياه.
تتناول هذه الورقة النقاط التالية: تعتمد جدوى التركيب على عمق المياه وبالتالي ،
يجب تحديد هذا كجزء من تصميم التثبيت. حجم الشفط يزيد عن الهيدروستاتيكي الأولي
يتوافق الضغط مع معدل ضخ معين ، وهو عامل التحكم في التثبيت الآمن.
تم اقتراح نموذج رقمي كامل في هذه الورقة للنظر في معدل الضخ المحدد في مركز
غطاء الغواص والتدفق الناتج داخل تجويف الغواص. تم تنفيذ النموذج في COMSOL Multiphysics
وتستخدم لأداء عمليات محاكاة التثبيت بمساعدة الشفط في الرمال. تم تحديد معدلات الضخ
تمت دراستها جنبًا إلى جنب مع مقاومة التربة المعبأة والأنابيب الحرجة وعمق المياه والقيادة المتاحة
الضغط.
Abstract: Safe installation of suction caissons requires a reliable preliminary study where soil resistance and other soil
conditions are predicted with good accuracy. Past studies did not address the full problem when modelling the
installation procedure of suction caissons in sand. Suction was prescribed at the mudline and soil resistance was
predicted based on soil properties and the resulting seepage profile around the caisson wall. Suction magnitude
was assumed to overcome soil resistance, limiting its magnitude to avoid critical conditions such as piping. Most
of these studies did not address other important parameters such as pumping rate and water depth.
This paper addresses the following points: Feasibility of the installation depends on the water depth and hence,
this must be specified as part of the installation design. Suction magnitude in excess to the initial hydrostatic
pressure corresponds to a certain pumping rate, which is the parameter to control for a safe installation.
A full numerical model is proposed in this paper to consider a prescribed pumping rate at the center of the
caisson lid and the resulting flow inside the caisson cavity. The model was implemented in COMSOL Multiphysics
and used to perform simulations of suction assisted installation in sand. Prescribed pumping rates have been
investigated in conjunction with mobilized soil resistance, critical piping, water depth and available driving
pressure.