專利名稱：一種人工島抗冰新型異性護(hù)面塊體—傘型體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于淺海采油的人工島抗冰新型異性護(hù)面塊體-傘形體，主要是抵抗溫度很低情況下的大型平整冰。
背景技術(shù)：
目前，在淺海中，國內(nèi)進(jìn)行海底采油時(shí)一部分通過采用人工島進(jìn)行。砂石人工島則是人工島系列中最簡易、最常用的結(jié)構(gòu)形式。公知的砂石人工島主要由護(hù)面、島面、護(hù)底、棱體、墊層以及防浪胸墻組成。一般情況下，其主要受到的沖擊來自波浪、海流、自身的載荷以及運(yùn)行載荷，海冰的沖擊不是主要沖擊力。但在北方冬季，淺海由于溫度下降結(jié)冰形成大范圍的海冰冰塊，冰塊在風(fēng)和波浪的作用下會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)沖擊人工島護(hù)面并在護(hù)面上產(chǎn)生上爬，嚴(yán)重的情況下，冰塊上爬到島面沖擊和破壞島面上的工作和生活區(qū)域。此時(shí)，海冰的沖擊力是主要沖擊力，其破壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波浪和海流等海況引起的破壞，但現(xiàn)有的國內(nèi)砂石人工島護(hù)面中，其抗冰異性塊體結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)主要是考慮波浪為控制載荷來設(shè)計(jì)，再根據(jù)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，這種設(shè)計(jì)對嚴(yán)寒地區(qū)不能滿足環(huán)境要求，且設(shè)計(jì)不夠合理，護(hù)面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大大小小范圍崩堤的情況，嚴(yán)重危及了島面上工作人員作業(yè)的安全環(huán)境。為了解決這個(gè)問題，國內(nèi)通用的方法是采用比設(shè)計(jì)更大的異性塊體，使得冰塊在上爬過程中產(chǎn)生破壞，這種設(shè)計(jì)成本高，異性塊體體積和重量大，且施工難度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了有效減弱冰塊對護(hù)面和島面的沖擊，使得冰塊不能上爬到島面，保護(hù)工作人員的安全，且大面積的冰塊在上爬過程中自動(dòng)斷裂并墜入海底，達(dá)到保護(hù)人工島安全，特提出一種人工島抗冰新型異性護(hù)面塊體-傘型體。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種人工島抗冰新型異性護(hù)面塊體-傘型體，其結(jié)構(gòu)特征是，塊體由混凝土鑄成，整個(gè)砂石人工島的護(hù)面由n塊這種異性塊體相連，如圖1所示；單塊是一種新型的異性塊體-傘型體，每個(gè)異性塊體有兩個(gè)接觸冰板的工作面，兩工作面的邊不在同一水平面上，兩邊之間的角度差為傾角b，b最大不超過10°；塊體中間有一通孔，塊體中H為工作面上的寬邊，R為工作面的長邊，V為塊體相互連接的邊，尺寸H和V之間的關(guān)系為V＝2/5H，尺寸R和H的關(guān)系為R＝1.5H；當(dāng)兩個(gè)異性塊體互相嵌固相連時(shí)，則護(hù)面上部的頂邊4和下部的底邊5之間角度則相差2b，如果有n個(gè)異性塊體相連，則有護(hù)面最下部塊體的底邊和最上部塊體的頂邊相差角度為nb，nb小于或等于90°，最大不大于95°，最小不小于80°。當(dāng)大范圍的冰塊先接觸護(hù)面最底部塊體的底邊時(shí)，由于坡角和環(huán)境驅(qū)動(dòng)力的作用，冰板產(chǎn)生上爬，當(dāng)上爬到最底部的頂邊時(shí)，由于兩邊有一定角度差，冰板不能直線上爬，并且冰面不能全部接觸到異性塊體的表面，隨著接觸塊體的增加，冰板與護(hù)面的角度也隨之加大，最終冰塊先后在護(hù)面上發(fā)生并完成斷裂和傾覆兩個(gè)過程，從而達(dá)到保護(hù)護(hù)面和島面的目的。
本發(fā)明的有益效果是本異性塊體組成的人工島護(hù)面可以防止大型固定平整冰塊直接沖擊和破壞人工島島面上的工作和生活區(qū)域，同時(shí)能有效的斷冰和覆冰；而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方便、簡單、效果好、價(jià)格不高，能廣泛用于淺海鉆井、采油的人工島抗冰護(hù)面，也可用于其它島嶼、海岸工程的抗冰護(hù)面。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1為由異性塊體組成的人工島抗冰護(hù)面結(jié)構(gòu)，塊體之間的連接方式為互相嵌固。圖中2為異性塊體；3為冰板。每個(gè)塊體之間的角度差為b。
圖2、圖3為異性塊體的特征尺度圖。圖中1為通孔，H為塊體的抗冰的工作面，其中邊4為工作面上的頂邊，邊5為工作面上的底邊；a為坡角；b為傾角，即邊5與邊4之間的角度差；V為異性塊體互相連接的邊；R為異性塊體的工作面上的長邊。
圖4、圖5、圖6為異性塊體組成的護(hù)面結(jié)構(gòu)抗冰爬坡接觸和冰塊斷裂過程示意圖。
圖7、圖8為異性塊體的三維效果圖
具體實(shí)施例方式
按照圖1所示，將n塊異性塊體按人工島抗冰護(hù)面結(jié)構(gòu)形式從底向上逐步互相嵌固連接組裝而成，塊體與塊體應(yīng)連接緊密，最大間隙不超過2cm。由于一個(gè)異性塊體上下兩邊有b的角度差，b＜10°，當(dāng)n個(gè)異性塊體相連接時(shí)，則這個(gè)結(jié)構(gòu)的最底部和最頂部有nb之間的角度差，一般情況下nb最大90°，根據(jù)設(shè)計(jì)需要看放大5°，最小不小于80°。
在圖2、圖3中，異性塊體主要的工作面為上邊4和下邊5，邊4和邊5之間有一角度差為b，最大不超過10°。在塊體中間有一直通孔1，R為異性塊體的工作面上的長邊，此邊一般情況下取值為1.5H；H為異性塊體的工作面上的寬邊，對于15-20米水深，其值在1.8-2.2米；水深為10-15米，其值在1.5-2米；水深為5-10米，其值在1-1.5米。V是異性塊體互相連接的邊，此邊為護(hù)面設(shè)計(jì)厚度的一半，根據(jù)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)得出此邊長為2/5H。α坡角，根據(jù)<灘海斜坡式砂石人工島結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范>進(jìn)行選?。籦傾角，根據(jù)水位深度的不同來選擇，水深在15-20米，取值為2-4°；對于15-10米，取值為4-7°；對于10-5米，取值為7-10°；對于5米以下，一般情況取10-11°，最大不超過12°，以上取值僅為參考值，其值需要根據(jù)異性塊體具體的長寬不同而變化。
從圖4、圖5、圖6中可看出，護(hù)面有坡角a和傾角b兩個(gè)參數(shù)，其中坡角a根據(jù)<灘海斜坡式砂石人工島結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范>進(jìn)行選擇，一般情況下小于45度。傾角b為塊體自有的角度，應(yīng)小于10°，其值根據(jù)水深和塊體工作面上的邊H的不同而不同.由于每塊塊體之間有一傾角b，如果有n塊異性塊體互相這樣連接，則最底部的塊體的邊與最頂部上面的塊體的兩邊的傾角為nb，nb大于或者等于90°，但不大于95°。由于異性塊體上下邊之間有角度差和坡角的關(guān)系，冰塊上爬到一定程度時(shí)發(fā)生斷裂，在后繼冰的推動(dòng)下，斷裂后的冰塊繼續(xù)上爬，當(dāng)爬到一定程度時(shí)，作用于斷裂冰塊上的力有其自身的重力、接觸結(jié)構(gòu)的摩擦力以及后繼冰的驅(qū)動(dòng)力，如果坡角以及傾角的設(shè)計(jì)合理，當(dāng)上爬到一定高度的時(shí)，斷裂冰塊自身的重量和摩擦力的合力大于后繼冰的驅(qū)動(dòng)力，大的冰塊發(fā)生傾覆墜入海底。
權(quán)利要求
1.一種人工島抗冰新型異性護(hù)面塊體-傘型體，其特征在于塊體由混凝土鑄成，整個(gè)砂石人工島的護(hù)面由n塊異性塊體互相嵌固連接而成；單塊是一種新型的異性塊體-傘型體，每個(gè)異性塊體有兩個(gè)接觸冰塊的工作面，兩工作面的邊不在同一水平面上，兩邊之間的角度差為傾角b，b最大不超過10°；塊體中間有一通孔，異性塊體中H為工作面上的寬邊，直接與冰塊接觸，R為工作面的長邊，V為塊體相互連接的邊，尺寸H與V之間的關(guān)系為V＝2/5H，尺寸R與H的關(guān)系為R＝1.5H；當(dāng)兩個(gè)異性塊體互相嵌固連接時(shí)，則護(hù)面上部的頂邊4和下部的底邊5之間角度則相差2b，如果有n個(gè)異性塊體相連接，則護(hù)面最下部的塊體底邊和最上部的塊體的頂邊相差角度為nb，nb小于或等于90°，最大不大于95°，最小不小于80°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工島抗冰新型異性護(hù)面塊體-傘型體，其特征是異性塊體的工作面上的寬邊H，對于15-20米水深，其值為1.8-2.2；水深為10-15米，其值為1.5-2米；水深為5-10米，其值為1-1.5米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工島抗冰新型異性護(hù)面塊體-傘型體，其特征是兩邊之間的夾角為傾角b，根據(jù)水位深度的不同來選擇，水深在15-20米，取值為2-4°；對于15-10米，取值為4-7°；對于10-5米，取值為7-10°；對于5米以下，一般情況下取值為10-11°，最大不超過12°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于淺海采油的人工島抗冰新型異性護(hù)面塊體—傘型體。它可以組合成一種簡易的斷冰、覆冰的特殊的人工島護(hù)坡抗冰護(hù)面，特別適用于抵抗極端冰況下的大型平整冰塊。人工島的整體結(jié)構(gòu)形式由n塊異性塊體相互嵌固連接組成，單個(gè)塊體是一種異性塊體—傘型體；每個(gè)異性塊體有兩個(gè)接觸冰板的工作面，兩邊之間有不超過10°的夾角；當(dāng)n個(gè)異性塊體相連接時(shí)，則護(hù)面塊體中的最下部的底邊與最上部的頂邊相差角度最大不大于90°，最小不小于80°。當(dāng)冰塊接觸護(hù)坡上的塊體的工作邊時(shí)，隨著角度加大，冰塊在護(hù)面上會(huì)發(fā)生斷裂和傾覆，達(dá)到保護(hù)護(hù)面和島面。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方便、簡單、效果好，能廣泛用于淺海鉆井、采油的人工島抗冰護(hù)面。
文檔編號(hào)E02B3/14GK101067298SQ20071004923
公開日2007年11月7日 申請日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月1日
發(fā)明者艾志久, 舒仕勇 申請人:西南石油大學(xué)