海底管道沖刷及波浪力試驗研究.pdf

1、海底管道作為一種從近岸平臺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，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等作用會產(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。外部水動力

2、作用下管道附近海床沖刷造成管道破壞等問題越來越引起海洋能源企業(yè)的高度重視，是管道設(shè)計、施工以及預(yù)測其穩(wěn)定性的一項重要研究內(nèi)容。對海底管一土相互作用的局部復(fù)雜問題的研究對學(xué)術(shù)界是一個挑戰(zhàn)，在工程上也有極高的指導(dǎo)作用。 波浪場中海底管道周圍沖刷及波浪力機理復(fù)雜，現(xiàn)有研究對其認識還不十分清楚，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)定性問題仍沒得到解決。本文基于大型水槽試驗，模擬黃河三角洲海床，從波浪-管道-海床相互作用的

3、機理認識出發(fā)，對粉砂質(zhì)粘土底床上，裸置與埋置于海底一定深度兩種狀態(tài)下，海底管道周圍局部沖刷及波浪力進行研究分析。同時驗證關(guān)于平衡沖刷深度和波浪力計算的相關(guān)模型。 試驗研究結(jié)果表明：管道下底床沖刷存在一個平衡沖刷深度。當沖刷達到平衡狀態(tài)時，沖刷最深的位置在管道正下方，沖刷深度由管道兩側(cè)向較遠處先變淺又變深。在管道上游側(cè)存在一個沖淤平衡點。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。對管道下游側(cè)的底床沖刷，當接近平衡狀態(tài)時，繼