海底斷層及滑坡作用下海底管道的響應(yīng)影響分析.pdf

1、海洋油氣資源的開(kāi)發(fā)中，海底管道是不可或缺的重要設(shè)施。隨著海底管道鋪設(shè)長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)，覆蓋區(qū)域越來(lái)越廣，穿越地質(zhì)災(zāi)害地帶不可避免，因此非常有必要對(duì)海底斷層和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害作用下海底管道的應(yīng)力響應(yīng)進(jìn)行研究。
　　以大型有限元結(jié)構(gòu)分析程序 ABAQUS軟件為平臺(tái)，考慮斷層對(duì)管道重力和管土間摩擦系數(shù)產(chǎn)生的影響，管道鋼材選用Ramberg-Osgood模型作為本構(gòu)模型，建立海底管道非線(xiàn)性等效邊界殼單元模型。在模型中，對(duì)于管土相互作用，利用三向

2、土彈簧來(lái)進(jìn)行模擬。對(duì)于海管兩端的邊界約束條件，首次在ABAQUS中利用等效邊界法來(lái)確定，然后將邊界約束條件等價(jià)成并聯(lián)的非線(xiàn)性彈簧施加在模型上。等效邊界的合理性通過(guò)模型自洽性進(jìn)行驗(yàn)證，并與 Newmark理論值和Kennedy理論值對(duì)比驗(yàn)證其合理性。
　　利用已建立好的模型分析參數(shù)差異的影響，參數(shù)差異主要包括斷層錯(cuò)動(dòng)量不同、斷層與管道交角不同、斷層破碎帶寬度不同、管道材料特性不同、管道壁厚不同、管道直徑不同、管道埋深不同、周?chē)馏w不

3、同、土體均一程度不同。研究結(jié)果表明軸向拉應(yīng)力是管道拉伸變形時(shí)的主要應(yīng)力，斷層錯(cuò)動(dòng)量不同和斷層與管道交角不同對(duì)管道應(yīng)力應(yīng)變有重大影響，實(shí)際工程設(shè)計(jì)中管道與斷層交角以90°最佳。
　　管道在滑坡作用下，其受力表現(xiàn)與斷層作用下具有很強(qiáng)的相似性，可以利用相同的方法建立模型進(jìn)行分析。這是首次將等效邊界用于滑坡作用分析。
　　本文分析了滑坡區(qū)域?qū)挾取⒋┰浇嵌?、滑移泥流歷時(shí)時(shí)常、管道壁厚、管道直徑、管道埋深、周?chē)馏w剛度等七項(xiàng)參數(shù)差異對(duì)于