【摘要】：海底滑坡是具有巨大危害的海洋地質(zhì)災(zāi)害之一，天然氣水合物的分解被認(rèn)為是導(dǎo)致海底滑坡的重要因素。由于海洋環(huán)境的不可見性及不可預(yù)測性，多數(shù)對于海底斜坡土體不穩(wěn)定性的研究大多數(shù)都是事后進(jìn)行的。借助大型非線性有限元軟件ABAQUS，采用有限元強(qiáng)度折減法，對水合物分解引起的海底斜坡穩(wěn)定性進(jìn)行模擬預(yù)測，給出了斜坡失穩(wěn)后的滑動(dòng)面位置及滑動(dòng)后的位移、應(yīng)力等信息，且對真實(shí)的海底斜坡進(jìn)行了模擬。為進(jìn)一步預(yù)防水合物分解引起的海底斜坡失穩(wěn)提供了依據(jù)，對預(yù)防由此引起的海底斜坡有較大的意義。簡要分析了水合物分解引起的海底滑坡的研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上主要完成了以下工作： 1、簡要介紹了大型非線性有限元軟件ABAQUS，有限元強(qiáng)度折減法的基本原理以及屈服準(zhǔn)則的的選取，并驗(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、利用有限元強(qiáng)度折減法，選取三種不同的海底斜坡模型進(jìn)行分析模擬，計(jì)算出均質(zhì)海底斜坡、折線形海底斜坡以及分層海底斜坡模型的穩(wěn)定安全系數(shù)，并給出失穩(wěn)后可能出現(xiàn)的塑性區(qū)、位移等因素，并在此基礎(chǔ)上對比分析得出了影響海底斜坡模型穩(wěn)定性的主要因素。 3、分析天然氣水合物分解引起海底滑坡的失穩(wěn)機(jī)理，并利用有限元強(qiáng)度折減法，在盡量接近實(shí)際的基礎(chǔ)上建立理想的海底斜坡計(jì)算模型。計(jì)算出水合物不同分解程度對應(yīng)的海底斜坡穩(wěn)定性安全系數(shù)，并給出失穩(wěn)可能出現(xiàn)的塑性區(qū)、位移等信息，研究了天然氣水合物分解對海底斜坡穩(wěn)定性的影響。初步證明了有限元強(qiáng)度折減法應(yīng)用于海洋能源土斜坡穩(wěn)定性分析的可行性。 4、針對真實(shí)剖面模型進(jìn)行簡化分析，用兩種方案分別模擬人為因素和自然因素造成的水合物分解對海底斜坡穩(wěn)定性的影響，為預(yù)防水合物分解引起的海底滑坡提供參考。
【圖文】：

13論過程中使用 Mohr 定律（見圖 2.1）。圖2.1 Mohr-Coulomb屈服條件Mohr-Coulomb 強(qiáng)度準(zhǔn)則在主應(yīng)力空間是一個(gè)六角錐體（見圖 2.2），它以空間對角線為對稱軸，這個(gè)空間對角線也叫做靜水壓力線。圖2.2 Mohr-Coulomb屈服面Mohr-Coulomb 屈服準(zhǔn)則可以很好的描述巖石、土體等材料的破壞行為，得到了眾多學(xué)者的認(rèn)可，也廣泛應(yīng)用于巖土工程領(lǐng)域。Mohr-Coulomb 準(zhǔn)則還可以解決邊界土壓力的問題，同時(shí)，地基的承載力問題、邊坡的穩(wěn)定性問題都可以參考 Mohr-Coulomb 準(zhǔn)則。本文在運(yùn)用 ABAQUS 軟件進(jìn)行海底斜坡失穩(wěn)模擬計(jì)算時(shí)采用 Mohr-Coulomb 屈服準(zhǔn)則。2.4 用有限元強(qiáng)度折減法來驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)算例2.4.1 模型介紹選取幾何尺寸如圖 2.3 中的典型斜坡作為標(biāo)準(zhǔn)算例[51]。斜坡坡高 10m，坡度約為 26.57o，即正切值 1：2。左側(cè)邊界距坡腳 20m

圖2.3斜坡幾何尺寸（單位：m）于 ABAQUS 軟件進(jìn)行有限元分析時(shí)，，需要將建立的邊坡模型劃分型選擇 6 節(jié)點(diǎn)二階三角形平面應(yīng)變單元（CPE6）。采用有限元強(qiáng)度斜坡的穩(wěn)定問題時(shí)，選用理想彈塑性本構(gòu)模型、Mohr-Coulomb 屈聯(lián)流動(dòng)法則進(jìn)行穩(wěn)定性評價(jià)，剪脹角ψ=13o。土的物理力學(xué)參數(shù)見進(jìn)行分析求解時(shí)，打開幾何大變形開關(guān)，即允許土體有較大的變形表2.1標(biāo)準(zhǔn)算例中土的物理力學(xué)參數(shù)抗剪強(qiáng)度 剪脹角ψ/(o)彈模E/(MPa)泊松比重度γ/(KN/mc/(kPa) φ/(o)10 20 13 100 0.3 20模型分析慮重力荷載作用下，模型失穩(wěn)時(shí)的塑性區(qū)發(fā)展?fàn)顩r。應(yīng)用有限元強(qiáng)
【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】：2013
【分類號】：P744.4;P736.12

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2607055