近海油气资源的逐渐枯竭促使海洋资源开发向深海拓展,海洋平台结构也相应地由重力式向浮式和半潜式转变。其中,动力锚作为锚泊系统中一种经济便利且承载力高的基础形式正被越来越广泛的应用到深海资源开发工程中。目前应用最为广泛的动力锚有OMNI-Max^TM和鱼雷锚,但安装稳定性差、承载效率比低及易被拔出等缺点使它们的使用受到一定的局限。因此,设计弥补上述缺点的新型动力安装锚具有重要的工程意义。刘君等在以往动力锚的基础上设计了一种新型轻质动力安装锚,其具备大埋深、高承载能力、受极限荷载时能下潜且制造安装费用低廉等特点,本文通过常规重力条件下的物理模型试验探究其沉贯性能,试验结果有利于进一步验证新型轻质动力锚的沉贯特性,为其应用于实际工程提供指导意见。本文采用缩尺模型沉贯试验研究了不同冲击速度、土强度和助推器质量下新型动力锚的沉贯深度,通过对MEMS加速度传感器采集的加速度数据进行一次和二次积分得到速度和位移,以此分析上述因素对最终沉贯深度的影响情况。同时还研究了上覆水层对新型轻质动力锚沉贯深度的影响。结果表明,冲击速度和助推器质量越大,动力锚沉贯深度越大;土强度越大,沉贯深度越小;当冲击速度在13.3²5 m/s,黏土强度在1.5z⁴.3z kPa范围内时,新型轻质动力锚埋深比z_e/h_a能达到2.05⁴.97。在有上覆水层的情况下,锚的沉贯深度会更大,因水的润滑作用使得锚土之间的摩擦效应减弱。文章还对比了新型轻质动力锚与其他典型动力锚的沉贯性能和承载能力。论文提出了两种预测锚沉贯深度的模型。一种是基于牛顿第二定律的力分析法,考虑锚在沉贯过程中受到的土体阻力及率效应;另一种是基于总能量守恒的能量法,考虑土强度,锚几何特点的影响。试验结果表明,两种方法都能较好地预测新型动力锚的沉贯深度,其中力法能分析各个阻力对沉贯深度的影响,能量法更方便快捷。试验中借助安孔压传感器来研究水平方向和竖直方向不同位置超孔压的变化趋势,讨论分析了沉贯过程中超孔压的变化情况及沉贯结束后的超孔隙水压力消散情况。结果表明,动力沉贯过程中锚周围超孔压的变化与锚的几何形状及位置相关;水平距离越小,埋深越大,峰值超孔压越大。