掩埋海底管線的管土相互作用研究.pdf

1、隨著海上油田開采技術(shù)的不斷發(fā)展，海底管線已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海上油田的開發(fā)，隨之而來的管線屈曲破壞問題也逐漸突顯出來。所謂管線的屈曲是指管線在內(nèi)外溫差和壓差較大時(shí)，由于受到地基土的約束作用，無法自由變形，在管線的內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，使管線發(fā)生豎向或水平向的彎曲。地基土體對管線的潛在抗力是管線屈曲劇變問題研究的重要內(nèi)容之一。
　　 總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，基于模型試驗(yàn)和有限元分析方法，進(jìn)行了掩埋管線的管土相互作用研究：
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2、.掩埋于砂土中管線的室內(nèi)模型試驗(yàn)研究。根據(jù)管土相互作用的基本理論，設(shè)計(jì)、制備試驗(yàn)儀器，進(jìn)行了豎向、水平向兩個(gè)方向的抗力試驗(yàn)，得到了不同方向、不同管徑時(shí)土抗力隨埋深的變化規(guī)律，為管線屈曲分析提供依據(jù)。
　　 2.土體抗力的理論研究。采用理論公式對不同方向上的土抗力進(jìn)行計(jì)算，得到不同埋深時(shí)作用于管線上的抗力峰值，與試驗(yàn)結(jié)果相對比，提出了適合于計(jì)算砂性土中管線豎向運(yùn)動(dòng)時(shí)的抗力計(jì)算方法。
　　 3.管土相互作用的數(shù)值模擬。采用二

3、維PLAⅪS和三維ABAQUS有限元分析軟件對模型試驗(yàn)過程進(jìn)行數(shù)值模擬，并將分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證。結(jié)果表明，H/D=5是劃分砂性土中土體發(fā)生淺層破壞和深層破壞分界點(diǎn)；試驗(yàn)所得結(jié)果和數(shù)值分析結(jié)果基本吻合，在缺少試驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下可以利用數(shù)值模擬的方法對管線的鋪設(shè)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。
　　 通過以上對管土相互作用的試驗(yàn)、理論及數(shù)值模擬，揭示了當(dāng)管線發(fā)生豎直向、水平向、軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)土抗力的發(fā)揮過程及規(guī)律性，為管線的屈曲劇變研究提供了數(shù)