JP2739187B2 - 着底式海洋構造物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、海底石油プラットフォーム、海洋プラント
構造物、沖合人工島、その他の軟着底式海洋構造物に関
するものである。

〔従来の技術〕

着底式構造物は、構造物と地盤との間の摩擦力によ
り、水平外力に対して力の釣り合いを保つものである
が、海洋構造物にこの着底式構造物を用いる場合、陸上
の構造物に比べて浮力が作用するので摩擦力が小さくな
り、滑動しやすくなる傾向がある。

現行の多くの設計基準では、構造物と地盤との間の滑
動は許容されていない。

そのため、着底式海洋構造物、特に北海の石油プラッ
トフォームなどでは、陸上で建造し、浮体として海上を
曵航し、現地の海底に据付ける構造物として設計するに
は、摩擦力をいかに効果的に大きくするかが問題となる
ので、第８図に示すように構造物１の底部にダウェル２
を形成したり、第９図に示すようにスカート３を設けて
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このようなダウェル２やスカート３などの突起構造物
は、構造物１全体の滑動抵抗力を増すという点について
は非常に有効であるが、滑動が生じた場合砂層への潜り
込みや回転が大きくなり被害が大きくなるおそれがあ
る。

また、構造物１を海底に着座させる際に波や流れで沈
設がアンバランスに行われると、このダウェル２やスカ
ート３などの突起構造物が局部的に破壊しやすい。

さらに、海洋構造物を移設あるいは撤去させるような
ニーズに対しては、浮力を与えて浮上させる時にこの突
起構造物が障害となるので切断しなければならない。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、海底へ
の据え付け作業が容易であり、地震時の滑動抵抗が大き
く、さらに万一滑動しても構造物や地盤の被害が最小限
で抑えられ、将来的に移設を行う場合にも海底からの離
脱が容易な着底式海洋構造物を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するため、構造物と地盤との
間の摩擦力により、水平外力に対して力の釣り合いを保
つ着底式海洋構造物において、底面を波形状としたこ
と、及び底面に外周から中心へ向かう水みちを設けたこ
とを要旨とするものである。

〔作用〕

請求項第１項記載の本発明によれば、平底底面の構造
物に比べて底面を波形状とすることで滑動が生じた場合
に、地盤への潜り込み、構造物自体の傾き、回転力が小
さくなる。

さらに、このように波形状とすることで地盤とは波の
頂点を結んだ部分で立体的な噛み合わせが得られ、滑動
抵抗の大きいものとなる。

また、ダウェルやスカートなどの突起構造物を設けた
場合と比べて滑動の損傷は小さく抑えられる。

請求項第２項記載の本発明によれば、前記作用に加え
て水みちを設けたことにより、海底面とのサクションフ
ォース（吸着力）を除去でき、移設・撤去する際の作業
が容易となる。

〔実施例〕

以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の着底式海洋構造物の１実施例を示す
側面図で、構造物１の底面に波形４を設けた。

この波形４は特に限定はないが、構造物１が円筒形状
の場合は、第２図に示すように底面の中心に対し同心円
状に形成し、さらに底部外周から中心に向けて波が連続
するように配置するのが望ましい。また、中心部はこの
波形４がない平面部６とした。

波形４のピッチ（波長）や高さは、適宜選択し、これ
で滑動抵抗力を調整できる。

また、構造物１が角柱形状の場合、例えば第３図に示
すように、底面の中心に対し同心状に形成する波形４は
同心円状または図示のように８角形状とする。

このように波形４を直線状のものとせずに同心状に形
成することで、方位の限定をなくし、地震の作用力に対
してねじりが生じにくいものとすることができる。

本発明の構造物１は、構造物と地盤との間の摩擦力に
より、水平外力に対して力の釣り合いを保つ着底式海洋
構造物である。

そして陸上でこの構造物１を建造し、海上を曵航し、
現地で沈設する。

また、移設するには大型サルベージ船もしくは構造物
１自体の浮力調整設備で浮力を与えて浮上させる。

このように浮上させる際に、構造物１の底面と海底地
盤との間に閉じ込められた水によりサクションフォース
が作用し、作業上の支障となるおそれがある。

そこで、第４図に示すように前記波形４に対して直角
に横切るように外周から中心へ向かう溝による水みち５
を設けた。

この水みち５により海水は底面と海底地盤との間に閉
じ込められることがなくなり、構造物１の底部での負圧
を緩和する。

次に、本発明の効果を確認するための実験結果につい
て説明する。

第５図に示すように、試験体は比較例として、平底面
のもの（試験体ａ）、面取り（ソリ付き）のもの（試験
体ｂ）、ダウェル（端部突起）を有するもの（試験体
ｄ）、スカート付きのもの、（試験体ｅ）に対して、本
発明対象の波形底面のもの（試験体ｃ）の５タイプを準
備した。

これら試験体ａ〜ｅは、30cm×30cm×6cmのコンクリ
ート製直方体であり、試験体ｂは面取りを高さ3cm、角
度45゜で形成したもの、試験体ｃは波長（波の高さ及び
幅）が6cmのもの、試験体ｄや試験体ｅは根入れが5mm程
度のものである。

これら試験体ａ〜ｅを載置する砂地盤として、砂層は
水中落下法により作製した。長さ50cm、幅25cm、深さ12
cmのものである。使用した砂は中央粒径0.18mmの豊浦標
準砂とした。作製した砂層の物性は、含水比23％、乾燥
密度1.55、内部摩擦角37度である。

振動装置に砂層を取付け、砂層上に試験体を設置す
る。砂層全体を水平方向に振動させ、滑動条件を調べ
た。

第６図は滑動挙動を詳しく調べるため、0.1秒おきの
位置を描いたもので、（イ）は試験体ａ、（ロ）は試験
体ｂ、（ハ）は試験体ｃ、（ニ）は試験体ｄ、（ホ）は
試験体ｅの場合である。

この第６図をみると、砂地盤上を滑動する試験体ａ〜
ｅは速度の違いによらずほぼ一定の経路を連動すること
がわかる。これは砂とコンクリート間の滑動現象が滑り
速度にあまり依存しないことを意味するものである。

次に、底面形状が挙動に与える影響をみると、底面形
状が異なることにより、滑動挙動が大きく変化すること
がわかる。例えば、端部突起付試験体ｄやスカート付試
験体ｅのように両端部に根入れを持つ試験体は沈下や回
転が大きく、底部を面取りした試験体ｂや底面を波状に
した試験体ｃは沈下や回転が小さいことがわかる。

また、滑動抵抗力について考察する。

滑動抵抗力は、回転が大きいケースを除いて、滑動距
離が小さい範囲では、ほぼ一定値となる。第７図は試験
体が約10cm移動した時点での滑動抵抗係数を速度に対し
てプロットしたものを示す。

なお、底部を面取りした試験体ｂについては、面取り
角度を60゜のもの（ｂ−１）、45゜のもののもの（ｂ−
２）、30゜のもの（ｂ−３）の３タイプを、底面に波状
にした試験体ｃについては、波長がＬ＝60のもの（ｃ−
１）、Ｌ＝30のもの（ｃ−２）の２タイプを準備した。

この第７図中の、平底面試験体ａの滑動抵抗係数につ
いてみると、滑動挙動と同様にはほとんど滑り速度に依
存せず、ほぼ一定値となることがわかる。抵抗係数の値
は、平底面の場合、今回の実験結果からは、滑動開始時
の抵抗係数と等しいtan（２φ/3）程度となる。

また、滑動抵抗力に及ぼす面取りの影響は顕著ではな
いが、底面形状の影響は比較的大きいことがわかる。波
状底面試験体ｃ−1,c−２はtanφ程度まで滑動抵抗係数
を増加させる。これは、平底面試験体ａの場合、コンク
リート面と砂面の境界近傍が滑動面になるのに対して、
波状底面試験体ｃ−1,c−２の場合は波頂部を結んだ砂
層内部が滑動面となるため、砂と砂とのせん断強度が滑
動抵抗力となってあらわれたものと考えられる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の着底式海洋構造物は、構造
物と地盤との間の摩擦力により、水平外力に対して力の
釣り合いを保つ構造物として、海底への据え付け作業が
容易であり、地震時の滑動抵抗が大きく、さらに万一滑
動しても構造物や地盤の被害が最小限で抑えられ、将来
的に移設を行う場合にも海底からの離脱が容易なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の着底式海洋構造物の１実施例を示す側
面図、第２図は底面の一例を示す底面図、第３図は同上
他例を示す底面図、第４図はさらに他の実施例を示す底
面図、第５図は試験体の種類を示す側面図、第６図は各
試験体の滑動挙動状態を描いた説明図、第７図は各試験
体における滑動抵抗係数を速度に対してプロットした相
関図、第８図、第９図は従来例を示す側面図である。 １……構造体、２……ダウェル ３……スカート、４……波形 ５……水みち、６……平面部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】構造物と地盤との間の摩擦力により、水平
   外力に対して力の釣り合いを保つ着底式海洋構造物にお
   いて、底面を波形状としたことを特徴とする着底式海洋
   構造物。
2. 【請求項２】底面に、外周から中心へ向かう水みちを設
   けた請求項第１項記載の着底式海洋構造物。