井口导管作为是井身结构中的第一层套管,为整个深水钻井系统提供结构和支撑。在安装过程中,导管依靠自身重力克服土体摩擦阻力,确保导管能够顺利贯入,以及导管安装结束后的具有足够的承载力,保证工程安全,因此有必要对导管贯入阻力和时效承载力进行研究。本文主要通过数值模拟方法研究速率效应、摩擦疲劳效应对导管贯入阻力的影响,以及超孔隙水压力消散对导管承载力的影响。本文主要研究内容如下:首先,研究了速率效应、管土界面摩擦疲劳对导管贯入阻力的影响。通过对有限元软件ABAQUS进行二次开发,利用子程序VUSDFLD和VFRIC建立了速率效应、摩擦疲劳模型,进行导管连续贯入大变形数值模拟分析。研究结果表明:速率效应增加了管周土体的不排水抗剪强度进而增加了管土之间的单位侧摩阻力。在均质土和非均质土中,当导管以1 m·min-1速度贯入时,速率效应使得贯入阻力分别增大15.31%、18.81%;管土界面之间摩擦疲劳使得黏聚力系数逐渐降低并趋近于土体的灵敏度倒数,从而导致单位侧摩阻力降低,在贯入结束时,均质土和非均质土中导管总贯入阻力分别减小42.60%、28.48%;导管划井眼上下循环运动,增大了土体的“累积剪切位移”,使得管土界面之间的摩擦疲劳增大,导管贯入阻力降低,使得“卡住”的导管可以继续贯入到设计深度。然后,分析了超孔隙水压力消散以对时效承载力的影响。通过圆孔扩张理论和水射流喷射数值模拟得到管周土体的超孔隙水压力分布规律。使用有限元软件ABAQUS中修正的剑桥模型以及子程序UPOREP施加土体中超孔隙水压力来模拟导管周围土体中超孔隙水压力消散过程,研究超孔隙水压力消散和导管直径对导管承载力的影响。研究结果表明:土体中超孔隙水压力前期消散速度很快,后期消散很慢,土体径向有效应力随着超孔隙水压力的消散逐渐恢复,导管承载力也逐渐增大,10天增加了75.41%;井口导管直径越大,土体中产生的超孔隙水压力越小,超孔隙水压力消散越慢,导管承载力恢复也越慢。