Analysis of Water Seepage into Vacuum Anchor Subjected to Pull-Out Load


Cite item

Full Text

Abstract

When constructing offshore facilities, their reliable fixation to the bottom surface is required. Many solutions for fixing to the bottom surface (weights and anchors) have been developed in the world. To solve this problem, it is proposed to use a vacuum anchor design. Conceptual diagrams of vacuum anchors installed in soft soils are presented. The purpose of the study is to substantiate the operability of vacuum anchors taking into account the influence of infiltration processes. To achieve this goal, mathematical techniques, search and analysis of Russian and international sources with data comparison were used. The position of the water seepage lines in permeable soil is determined by the electrohydrodynamic analogy method. Water seepage into the anchor subjected to a pull-out load was calculated; the seepage discharge of water was determined depending on the depth of the water body at the installation site, the thickness of the permeable soil layer and its permeability coefficient, and the geometric parameters of the vacuum anchors. The technology of driving vacuum anchors into soft bottom soil is described, the conditions of driving the anchor into the bottom soil and the conditions of it pulling out from the soil are calculated. It is established that vacuum anchors used for soft bottom soils have a significant retaining capacity with relatively small dimensions. At the same time, the thickness of the permeable layer of the bottom soil, exceeding five embedment lengths of the vacuum anchor into the bottom soil, practically does not affect the value of water seepage inside the vacuum anchor when subjected to a pull-out load. A reduction in costs is predicted when introducing vacuum anchors into the practice of marine construction.

About the authors

Victor V. Mironov

Industrial University of Tyumen

Email: vvmironov@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-8939-850X
SPIN-code: 2433-2178

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Engineering Systems and Structures

38 Volodarskogo St, Tyumen, 625000, Russian Federation

Yuriy A. Ivanyushin

Industrial University of Tyumen

Author for correspondence.
Email: ivanjushinja@tyuiu.ru
ORCID iD: 0000-0002-4470-6967
SPIN-code: 9869-3687

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Engineering Systems and Structures

38 Volodarskogo St, Tyumen, 625000, Russian Federation

Dmitriy V. Mironov

LLC “ELECTRORAM”

Email: dvmironov@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0004-0765-5816
SPIN-code: 4565-8012

Candidate of Technical Sciences, lead engineer

33 build. 1, ap. 79, Przhevalskogo St, Tyumen, 625023, Russian Federation

References

  1. Mironov V.V., Ivanyushin Yu.A., Suglobov D.A., Mironov D.V., Maksimov L.I. Life support technology of beach glamping using renewable energy of sea waves. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2024;19;4(185):618–630. (In Russ.). https://doi.org/10.22227/1997-0935.2024.4.618-630 EDN: LDQQYP
  2. Guo B., John V. Ringwood J.V. A review of wave energy technology from a research and commercial perspective. IET Renewable Power Generation. 2021;15(14):3065–3090. https://doi.org/10.1049/rpg2.12302 EDN: GYOPXV
  3. Zhang Y., Zhao Y., Sun W., Li J. Ocean wave energy converters: Technical principle, device realization, and performance evaluation. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021;141:110764. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.110764 EDN: CBPLID
  4. Rui S., Guo Z., Zhou Z., Wang Z., Ye G., Ma, D. Frontiers in marine sciences, social sciences and engineering research related to marine (renewable) energy development. Frontiers in Marine Science. 2024;11:1421628. https://doi.org/10.3389/fmars.2024.1421628
  5. Leijon J., Boström C. Freshwater production from the motion of ocean waves — A review. Desalination. 2018; 435:161–171. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.10.049
  6. Ahamed R., McKee K., Howard I. Advancements of wave energy converters based on power take off (PTO) systems: A review. Ocean Engineering. 2020;204:107248. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.107248 EDN: PNQHZU
  7. Mironov V.V., Ivanyushin Yu.A., Mironov D.V., Suglobov D.A. Method for purifying water from salt and contaminants. Patent RU № 2813520. Byul. No. 5. (In Russ.) EDN: XSIFRS
  8. Mironov V.V., Ivanyushin Yu.A., Mironov D.V., Suglobov D.A. Method for purifying water from salt and impurities. Patent RU № 2819674. Byul. No. 15. (In Russ.) EDN: XSIFRS
  9. Skryagin L.N. A book about anchors. Moscow: Transport Publ.; 1972. (In Russ.) Available from: https://djvu.online/file/2n5EkR44szjlz (accessed: 14.02.2025).
  10. Raaj S.K., Saha N., Sundaravadivelu R. Exploration of deep-water torpedo anchors — A review. Ocean Engineering. 2023;270:113607. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2022.113607 EDN: MYKZKF
  11. Nekuchaev V.O., Semitkina E.V., Terent’yeva M.V., Krivov V.E. Improving design solutions for fixing the main gas pipeline in conditions of weakly bearing soils. Transport and Storage of Oil Products and Hydrocarbons. 2023;5-6:5–12. (In Russ.) https://doi.org/10.24412/0131-4270-2023-5-6-5-12 EDN: BILHWZ
  12. Sudnitsyna E.S., Vakhrushev S.I. Investigating ways to improve pile pressing efficiency. Modern technologies in construction. Theory and practice. 2017;1:365–380. (In Russ.) EDN: XNYGDR
  13. Gapeev N.V., Nesterov A.S. Device for driving piles by pressing. Patent for utility model RU No. 23629 (Russia; Patent for utility mode). Byul. № 18, 2002. (In Russ.). Available from: https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0000023629_ 20020627_U1_RU/ (accessed: 03.02.2025).
  14. Ciferov V.M., Tolstov A.V., Pavlov A.B., Nikitin V.I., Har’ko A.M. Anchor driving device by pressing. Certificate of authorship № 1409728 (USSR; Certificate of authorship). Byul. No. 26. 1988. (In Russ.) Available from: https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0001409728_19880715_A1_SU/?ysclid=m6p6ocaq82239864169 (accessed: 03.02.2025).
  15. Kuzmichev N.I., Grinberg A.L., Goldberg A.A. Vacuum anchor for fixing structures on the ground surface. Certificate of authorship № 1649040 (USSR; Certificate of authorship). Byul. No. 18. 1991. (In Russ.). Available from: https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0001649040_19910515_A1_SU/ (accessed: 14.02.2025).
  16. Gulin D.A., Salikhov B.I., Sultanmagomedov T.S., Sultanmagomedov S.M. Calculation of the carrying capacity of the vacuum anchor device. Transportation and storage of petroleum products and hydrocarbon raw materials. 2017;(3):33–37. (In Russ.) EDN: YWJKJS
  17. Rui S., Guo Z., Wang L., Wang H., Zhou W. Inclined loading capacity of caisson anchor in South China Sea carbonate sand considering the seabed soil loss. Ocean Engineering. 2022;260:111790. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng. 2022.111790 EDN: XETEJU
  18. Zawawi N.A.W.A., Danyaro K.U., Liew M.S., Shawn L.E. Environmental sustainability and efficiency of offshore platform decommissioning: A review. Sustainability. 2023;15:12757. https://doi.org/10.3390/su151712757 EDN: QQBRCC
  19. Mironov V.V., Ivanyushin Yu.A., Mironov D.V., Kadyseva A.A. Method of erection of vacuum piles. Patent RU No. 2831685. Byul. No. 35. (In Russ.) EDN: RFLSTX
  20. Yang S., Jianting F., Chenchen Q., Jiawei W. Two-dimensional consolidation theory of vacuum preloading combined with electroosmosis considering the distribution of soil voltage. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2020;57(1): 25–34. https://doi.org/10.1007/s11204-020-09633-8
  21. Garbuzov V.V., Kharkov N.S., Pashchenko F.A. Method of vacuum sealing of base of building structure. Patent RU No. 2714406. Byul. No. 5. (In Russ.) EDN: RXAQJX
  22. Zabelina O.B., Engin D. Research into methods of dewatering during the construction of high-rise buildings in the coastal areas of St. Petersburg. Science prospects. 2021;(3):199–202. EDN: JDAAYP
  23. Igidov T.Sh. Groundwater lowering as a necessary task of the initial stage of construction. Eurasian science journal. 2016;(11):88–291. (In Russ.) EDN: XDSQSV
  24. Talalaeva V.F., Sklyarenko E.O. Irrigation canal filtration study by electric analogy method. Land Reclamation and Hydraulic Engineering. 2023;13(3):256–273. (In Russ.) https://doi.org/10.31774/2712-9357-2023-13-3-256-273 EDN: KAVRTA
  25. Kotlov O.N., Frolova L.A., Savelieva Yu.Yu., Kozub Yu.G., Gusakova I.N. Development of groundwater filtration modelling for design and operation of hydro-technical structures. Proceedings of the VNIIG. 2021;200:43–57. (In Russ.) EDN: DMXADF
  26. Umar N. Sources of irrigation in the state of Uttar Pradesh: A regional analysis. International Journal of Applied Research. 2020;6(10):984–993. https://doi.org/10.22271/allresearch.2020.v6.i10o.7681 EDN: XJBUXG
  27. Jha R., Smakhtin V. A review of methods of hydrological estimation at ungauged sites in India. Colombo, Sri Lanka: International Water Management Institute; 2008. 28 p.
  28. Sednev V.A., Drozdov D.A., Sergeenkova N.A. Methods for ensuring environmental safety in waste disposal in hardto-reach areas of the arctic zone. Arctic: Ecology and Economy. 2022;12(3):444–453. (In Russ.) https://doi.org/10.25283/22234594-2022-3-444-453 EDN: EALBIO

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».