海底管道沖刷及波浪力試驗(yàn)研究.pdf

1、海底管道作為一種從近岸平臺(tái)向陸地輸送油氣的載體，由于其輸送連續(xù)、輸送量大、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，在海洋工程中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，海底管道所處的海洋環(huán)境一般非常惡劣，造成海底管道失效的外部環(huán)境因素有海床土壤、潮流、風(fēng)暴、波浪、渦漩、地震、浮冰、錨擊等<'[1]>。在波浪、潮流等水動(dòng)力作用下，管道附近底沙極易發(fā)生沖刷掏蝕，從而導(dǎo)致部分海底管道段懸空。懸跨段由于渦激振動(dòng)等作用會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞造成管道斷裂，引發(fā)原油外漏等海上重大安全事故。外部水動(dòng)力

2、作用下管道附近海床沖刷造成管道破壞等問(wèn)題越來(lái)越引起海洋能源企業(yè)的高度重視，是管道設(shè)計(jì)、施工以及預(yù)測(cè)其穩(wěn)定性的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。對(duì)海底管一土相互作用的局部復(fù)雜問(wèn)題的研究對(duì)學(xué)術(shù)界是一個(gè)挑戰(zhàn)，在工程上也有極高的指導(dǎo)作用。 波浪場(chǎng)中海底管道周?chē)鷽_刷及波浪力機(jī)理復(fù)雜，現(xiàn)有研究對(duì)其認(rèn)識(shí)還不十分清楚，不同條件下相關(guān)規(guī)律的研究有待深入。粘質(zhì)海床上的管道穩(wěn)定性問(wèn)題仍沒(méi)得到解決。本文基于大型水槽試驗(yàn)，模擬黃河三角洲海床，從波浪-管道-海床相互作用的

3、機(jī)理認(rèn)識(shí)出發(fā)，對(duì)粉砂質(zhì)粘土底床上，裸置與埋置于海底一定深度兩種狀態(tài)下，海底管道周?chē)植繘_刷及波浪力進(jìn)行研究分析。同時(shí)驗(yàn)證關(guān)于平衡沖刷深度和波浪力計(jì)算的相關(guān)模型。 試驗(yàn)研究結(jié)果表明：管道下底床沖刷存在一個(gè)平衡沖刷深度。當(dāng)沖刷達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，沖刷最深的位置在管道正下方，沖刷深度由管道兩側(cè)向較遠(yuǎn)處先變淺又變深。在管道上游側(cè)存在一個(gè)沖淤平衡點(diǎn)。沖刷坑在管道上游側(cè)坡度較陡，在管道下游側(cè)坡度較緩。對(duì)管道下游側(cè)的底床沖刷，當(dāng)接近平衡狀態(tài)時(shí)，繼