由于成本效益高和安裝速度快，吸力沉箱被廣泛用于海上石油和天然氣開發(fā)以及風(fēng)力發(fā)電場（Randolph和House，2002；Tjelta，2001；Kaiser和Snyder，2014；Wang等人，2024a）。其安裝過程中出現(xiàn)的問題，特別是與土壤變形機(jī)制、內(nèi)部土壤堵塞的形成以及吸力壓力的關(guān)鍵控制相關(guān)的問題，長期以來一直是研究的重點(diǎn)（House等人，1999；Andersen和Jostad，1999；Andersen等人，2005a；Andersen等人，2005b；Wu等人，2020）。

關(guān)于安裝過程中內(nèi)部土壤隆起發(fā)展的現(xiàn)場監(jiān)測和實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在相當(dāng)大的差異。一些研究表明，大約30%-60%的被沉箱壁擠動的土壤會向內(nèi)流動（Newlin，2003；Schroeder等人，2006；Chen和Randolph，2007；Chen等人，2009），而其他研究則表明幾乎所有被擠動的土壤都進(jìn)入了沉箱（例如，Andersen等人，2005b；Guo等人，2012；Wang等人，2024b；Whittle和Germaine，1998；Yan等人，2016；House和Randolph，2001；Rauch等人，2003）。沉箱尖端的外部倒角已被確定為可以進(jìn)一步減少這種向內(nèi)土壤流動的因素（Newlin，2003；Schroeder等人，2006；Andersen等人，2004；Ma等人，2022）。盡管已經(jīng)進(jìn)行了大量的大變形數(shù)值模擬（例如，Ma等人，2022；Wang等人，2021；Wang等人，2024a；Xiao等人，2019；Zhao等人，2018；Zhou等人，2016；Zhou等人，2021；Zhou等人，2022），但大多數(shù)模擬都集中在頂升安裝上，很大程度上忽略了吸力壓力的具體影響。少數(shù)涉及吸力安裝的模擬（例如，Zhou和Randolph，2006；Wang等人，2018）證實(shí)，吸力安裝引起的土壤破壞機(jī)制和隆起模式與頂升安裝明顯不同。然而，對于土壤強(qiáng)度剖面、界面粗糙度、應(yīng)變軟化以及應(yīng)變率等關(guān)鍵參數(shù)對這些過程的影響的系統(tǒng)量化仍然不足。

關(guān)于安裝過程中的吸力控制，已經(jīng)注意到了兩個(gè)關(guān)鍵閾值：即臨界吸力（u_c）和允許吸力（u_a）（Andersen和Jostad，1999；Andersen等人，2005a；Houlsby和Byrne，2005；Wu等人，2020）。如果所需的安裝吸力（u_s）超過u_c，沉箱尖端會發(fā)生局部反向破壞，導(dǎo)致過多的土壤向內(nèi)流動。這一過程可能導(dǎo)致沉箱蓋與內(nèi)部土壤隆起提前接觸，從而阻止沉箱達(dá)到目標(biāo)深度。如果u_s超過u_a，將會發(fā)生全局反向破壞，其特征是外部土壤持續(xù)向內(nèi)流動，即使沉箱不再繼續(xù)下沉，也會直接導(dǎo)致安裝失敗。實(shí)際上，由于吸力是逐步施加的，而不是精確匹配u_s，當(dāng)u_s接近這些閾值時(shí)，安裝風(fēng)險(xiǎn)會顯著增加。然而，量化這種風(fēng)險(xiǎn)以及影響u_s、u_c和u_a之間關(guān)系的因素的研究仍然相對較少。

本研究旨在通過進(jìn)行廣泛的參數(shù)分析來填補(bǔ)上述研究空白，為粘土中沉箱安裝過程中內(nèi)部土壤隆起的發(fā)展和吸力控制提供新的見解。具體而言，它研究了安裝方法（吸力與頂升）、沉箱-土壤界面粗糙度、土壤強(qiáng)度以及外部尖端倒角的存在對土壤隆起行為的影響。此外，該研究還定量考察了這些參數(shù)對u_s與兩個(gè)關(guān)鍵閾值（u_c和u_a）之間關(guān)系的影響。為此，本文推導(dǎo)出了明確的計(jì)算模型，以幫助在工程實(shí)踐中評估這些閾值。