砂質(zhì)海床上海底管線(xiàn)穩(wěn)定性的數(shù)值分析.pdf

1、海底管線(xiàn)是一種經(jīng)濟(jì)、高效的近海油氣輸送設(shè)施，在海洋石油工程中應(yīng)用非常廣泛。海底管線(xiàn)的液化失穩(wěn)問(wèn)題是海底管線(xiàn)設(shè)計(jì)中需考慮的關(guān)鍵問(wèn)題之一。波浪在傳播過(guò)程中，會(huì)在海床表面引起周期性的波壓力。這種周期性的波壓力作用會(huì)在海床中引起超靜孔隙水壓力及附加有效應(yīng)力，改變了海床中的應(yīng)力分布。海床上放置的管線(xiàn)亦會(huì)對(duì)其附近海床中的超靜孔隙水壓力及附加有效應(yīng)力產(chǎn)生影響，使海床的中的應(yīng)力分布更加復(fù)雜，最終可能使海床發(fā)生變形、剪切破壞及液化等現(xiàn)象，導(dǎo)致海床的失穩(wěn)破

2、壞。因此，研究波浪-管線(xiàn)-土體的相互耦合作用具有十分重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。 本文通過(guò)非線(xiàn)性有限元計(jì)算軟件ABAQUS，對(duì)砂質(zhì)海床上的裸置管線(xiàn)進(jìn)行有限元分析，研究在環(huán)境荷載及管線(xiàn)荷載作用下，海床中的應(yīng)力發(fā)展情況，進(jìn)而對(duì)管線(xiàn)附近的海床土體的液化做出判斷，為海底管線(xiàn)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。 文中首先將海床視為多孔彈性介質(zhì)，對(duì)波浪-管線(xiàn)-土體進(jìn)行了耦合分析，得到了在波浪荷載及管線(xiàn)荷載的共同作用下，海床中的超靜孔隙水壓力

3、及附加有效應(yīng)力的分布情況。探討了不同的滲透系數(shù)、海水深度、波浪高度、波浪周期、波浪理論、管線(xiàn)參數(shù)及土體變形模量等因素對(duì)海床中的超靜孔隙水壓力及z方向有效正應(yīng)力分布的影響。 隨后，為更加接近實(shí)際情況，本文將海床視為非均質(zhì)的Gibson土進(jìn)行研究，分別考慮了單獨(dú)變化滲透系數(shù)、單獨(dú)變化剪切模量及同時(shí)變化滲透系數(shù)與剪切模量等情況，得到了作為Gibson土考慮時(shí)，海床中的超靜孔隙水壓力及z方向有效正應(yīng)力的分布情況。 最后，考慮土體