發(fā)布時間：2018-04-07 18:54

  本文選題：海底能源土斜坡　切入點(diǎn)：有限元強(qiáng)度折減法　出處：《青島理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：海底能源土斜坡是指含天然氣水合物(俗稱“可燃冰”)的海底斜坡。天然氣水合物儲量大、分布廣、能量密度高,是21世紀(jì)最具有商業(yè)開發(fā)前景的新型清潔戰(zhàn)略性替代能源。但天然氣水合物高壓低溫的賦存條件極其苛刻,環(huán)境變化和人類工程活動引起的溫度輕微增加或壓力釋放都有可能使水合物分解,進(jìn)而導(dǎo)致海底滑坡。海底滑坡是具有巨大危害的海洋地質(zhì)災(zāi)害之一,不但嚴(yán)重威脅可燃冰的安全開采,而且還能破壞水合物礦藏,導(dǎo)致大量甲烷氣體泄漏,引發(fā)海底生態(tài)環(huán)境破壞和溫室效應(yīng)。影響海底能源土斜坡穩(wěn)定性的因素較多,而且相互影響。對海底能源土斜坡穩(wěn)定性影響因素進(jìn)行敏感性分析,對有效預(yù)測海底能源土斜坡滑坡失穩(wěn)災(zāi)害,保證天然氣水合物安全開采具有重要意義。本文簡要分析了海底斜坡穩(wěn)定性及敏感性研究現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上主要完成了以下工作:1、簡介了有限元強(qiáng)度折減法的基本原理、巖土體材料屈服準(zhǔn)則的的選取、正交試驗(yàn)設(shè)計原理及敏感性分析方法、大型非線性有限元軟件ABAQUS,通過實(shí)例計算驗(yàn)證了基于ABAQUS的有限元強(qiáng)度折減法在邊坡工程中的可行性。2、根據(jù)南海某研究區(qū)海域相關(guān)研究資料建立了海底能源土斜坡典型剖面的有限元模型,選取水合物分解程度、水合物埋深、水合物厚度、上覆海水壓力等4種影響海底斜坡穩(wěn)定性的重要因素,根據(jù)正交試驗(yàn)原理確定了影響海底能源土斜坡穩(wěn)定性多因素多水平組合,形成了各影響因素水平組合下的正交試驗(yàn)設(shè)計矩陣。3、利用ABAQUS有限元軟件對正交試驗(yàn)矩陣中各因素組合方案進(jìn)行了計算,得到相應(yīng)因素水平組合方案對應(yīng)的海底斜坡穩(wěn)定性安全系數(shù),并給出了失穩(wěn)可能出現(xiàn)的塑性區(qū)、位移等信息。分別采用正交設(shè)計極差分析法和方差分析法對正交試驗(yàn)各影響因素水平組合方案下得到的海底斜坡穩(wěn)定性安全系數(shù)進(jìn)行了分析,得到了海底能源土斜坡穩(wěn)定性影響因素敏感性分析結(jié)果。4、提出了天然氣水合物臨界埋深的概念,研究了理想海底斜坡模型的水合物臨界埋深問題,針對特定海底坡型進(jìn)行了數(shù)值模擬計算得到了水合物臨界埋深的初步分析結(jié)果。
[Abstract]:Submarine energy slope refers to submarine slope containing natural gas hydrate (commonly known as combustible ice).Natural gas hydrate has large reserves, wide distribution and high energy density. It is a new type of clean and strategic alternative energy with the most potential for commercial development in the 21 ~ (st) century.However, the conditions for the occurrence of high pressure and low temperature of natural gas hydrate are extremely harsh. Environmental changes and the slight increase in temperature or pressure release caused by human engineering activities may lead to the decomposition of hydrates and lead to submarine landslides.Submarine landslide is one of the marine geological hazards with great harm. It not only seriously threatens the safe exploitation of combustible ice, but also destroys hydrate deposits, resulting in a large amount of methane gas leakage, causing damage to the marine ecological environment and Greenhouse Effect.There are many factors which affect the stability of submarine energy soil slope and influence each other.The sensitivity analysis of the influencing factors on the stability of submarine energy soil slope is of great significance to effectively predict the landslide instability disaster of submarine energy soil slope and ensure the safe exploitation of natural gas hydrate.In this paper, the stability and sensitivity of submarine slopes are briefly analyzed. Based on this, the following work is accomplished: 1. The basic principle of the finite element strength reduction method and the selection of yield criteria for rock and soil materials are briefly introduced.The principle of orthogonal design and sensitivity analysis,Abaqus, a large-scale nonlinear finite element software, verifies the feasibility of the finite element strength reduction method based on ABAQUS in slope engineering. Based on the relevant research data of a certain area in the South China Sea, the submarine energy soil slope code is established.The finite element model of the section,Four important factors affecting the stability of submarine slope are selected, such as the degree of hydrate decomposition, the depth of hydrate burial, the thickness of hydrate, and the overlying sea pressure.According to the principle of orthogonal test, the multi-factor and multi-level combination of influencing the stability of submarine energy soil slope is determined.The orthogonal test design matrix. 3 is formed under the horizontal combination of various factors. The combination scheme of each factor in the orthogonal test matrix is calculated by using ABAQUS finite element software.The safety factor of submarine slope stability corresponding to the corresponding horizontal combination scheme is obtained, and the information of plastic zone and displacement which may occur in instability are given.The orthogonal design range analysis method and the variance analysis method are used to analyze the stability safety factor of submarine slope under the horizontal combination scheme of each influencing factor of orthogonal design.The sensitivity analysis results of influencing factors on slope stability of submarine energy soil are obtained. The concept of critical burial depth of natural gas hydrate is proposed, and the critical buried depth of hydrate in ideal submarine slope model is studied.The preliminary analysis results of the critical depth of hydrate are obtained by numerical simulation for the specific submarine slope.
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P744;P642.2

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本文編號：1720441