深海管道鋪設(shè)及在位穩(wěn)定性分析.pdf

1、我國深水油氣開采的作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和國際發(fā)達(dá)國家相比有一定差距，在富含油氣資源的南海深水區(qū)至今尚無獨(dú)立開采能力。海底管道作為深海油氣資源運(yùn)輸?shù)淖罴逊绞剑渖詈ｄ佋O(shè)安全、服役穩(wěn)定性和海洋災(zāi)害下的安全性控制是其關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。
　　深海油氣管道的鋪設(shè)，服役穩(wěn)定性，和海洋災(zāi)害下的安全性是涉及到管道施工，服役，和極端荷載下安全的三個(gè)重要部分，本文的研究和討論正是圍繞這三個(gè)環(huán)節(jié)而展開的。論文從數(shù)值、解析和實(shí)驗(yàn)的角度，對(duì)深海管道鋪設(shè)提出了完整的分析

2、方法，從數(shù)值和實(shí)驗(yàn)角度對(duì)剛懸鏈立管服役狀態(tài)進(jìn)行了深入研究，并提出了立管動(dòng)力分析的新方法，對(duì)滑坡災(zāi)害作用下的穩(wěn)定性提出了完善的解析分析模型，據(jù)此系統(tǒng)地建立了一套深海管道鋪設(shè)性能，工作穩(wěn)定性和災(zāi)害安全性的分析體系。
　　首先，本文針對(duì)最常用的兩種深海鋪管方法S型和J型鋪管法，分別建立了一套可以考慮水流和海床剛度的影響的數(shù)值計(jì)算模型。然后，針對(duì)J型鋪管法，建立了塑性海床上的靜力計(jì)算模型，從理論角度揭示管道的受力特性。接著，為深入研究鋪管

3、過程中和管道長期服役狀態(tài)下的管土相互作用機(jī)理，尤其是循環(huán)荷載作用下土體的強(qiáng)度變化，進(jìn)行了一系列大比尺室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和離心機(jī)實(shí)驗(yàn)，揭示了管土相互作用規(guī)律。最后，針對(duì)管道受到海底泥石流和滑坡災(zāi)害作用的穩(wěn)定性和安全進(jìn)行分析，考慮側(cè)向運(yùn)動(dòng)時(shí)的土體抗力隨著管道重度不同而變化，分別提出了兩個(gè)針對(duì)不同管道重度的解析模型。
　　綜上所述，本文在管道鋪設(shè)，服役穩(wěn)定性，和災(zāi)害安全性方面完成了以下工作:
　　1.提出了適用于S型和J型鋪管法的兩種數(shù)值計(jì)

4、算方法，建立了完善的計(jì)算模型。通過計(jì)算每個(gè)單元水流的作用力考慮水流對(duì)管道的影響;通過將海床簡化成彈性地基考慮土體與管道的相互作用，采用循環(huán)迭代進(jìn)行求解，極大地提高計(jì)算速度，揭示了鋪管過程中管道內(nèi)力，管道埋深及其變化規(guī)律。
　　2.建立了塑性海床上J型管道鋪設(shè)的解析計(jì)算模型，通過分析不同管道部分的受力狀態(tài)，得到每部分管道的不同力學(xué)控制方程，據(jù)此提出了一套塑性海床上海洋管道力學(xué)性能分析的計(jì)算模型方法。定量分析影響海洋管道埋深變化的各個(gè)