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海洋工程第33卷

2）锚体落下时嵌入细砂一定深度。拖拽开始时，锚体在斜向上的拖拽力作用下深度稍有减小，锚进入碎石结构之后，锚体抬升，锚抓力减抓力增大，小，达到稳定状态。由试验结果可知，锚体进入碎石保护结构后，土阻力增大，作用在锚上的不平衡力矩使锚体发生旋转，锚爪尖位置上移远离埋设管线，因而可以起到对海底管线的保护作用。3．2

图6Fig．6

23．9kg模型锚入土深度和锚抓力变化曲线

碎石结构保护机理分析

碎石结构使锚爪深度减小的原因是锚爪与水平面夹角增大，锚冠抬升，这一过程可以看做是锚体围转的过程和机理进行分析说明

Changingcurveofdepthandanchorholdingpowerof绕锚柄一端端点发生旋转的过程，以下将对锚体旋

anchormodelweighing23．9kilograms。

3．2．1

拖锚过程中锚体受力分析为便于说明，将锚体形状简化为丁字形，简化方法如图7（a）所示，锚在土体中运动时的受力图如图7（b）所示

。

图7

Fig．7

锚体受力简化示意

Sketchmapoftheanchorunderstress

图7（b）为锚在细砂中运动的受力图，如图所示，拖动过程中，锚体所受外力包括：锚自身的重力G，拖拽土体对锚爪的被动土压力F土1和对锚冠的被动土压力F土2，以及土体对锚体的支持力N。对同一个锚力F，

来说，导致锚体在碎石中抬升的主要原因为锚体在不同土体中所受的被动土压力不同，因此对锚体所受被动土压力进行重点分析。

根据库伦土压力理论，锚体受到的被动土压力PP等于锚冠和锚爪所受被动土压力之和，可由式（1）计算：

PP=

1122

γH1KP1+γH2KP222

（1）

H1和H2为被动区厚度，Kp1和Kp2分别为锚冠和锚爪被动区的被动土压力系数，式中：γ为土体容重，可由式（2）确定。

KP=

cos2（φ+α）

cos2αcos（α－δ）［1－

］

cos（α－δ）cos（α－β）

2

（2）

式中：φ为土体内摩擦角，α为锚冠或者锚爪与竖直方向夹角，δ为土体与锚体摩擦角，β为被动区土体表面与水平面夹角。将式（2）简化后对φ求导可知，被动土压力随内摩擦角φ增大而增大。3．2．2

锚体转动机制分析

转动方向为顺时针方向，矩心为锚柄锚体所受的上述作用力形成使锚体转动和抵抗转动两方面的力矩，