【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì),隨著經(jīng)濟(jì)全面飛速發(fā)展,人們對(duì)能源的需求與日俱增,油氣資源巨大消耗,經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨巨大考驗(yàn)。天然氣水合物被認(rèn)為是21世紀(jì)最具有開發(fā)前景的替代能源之一。然而,當(dāng)環(huán)境條件改變時(shí),破壞天然氣水合物沉積層穩(wěn)定性,釋放出大量的氣體和水,極大地降低海底沉積物工程力學(xué)特性,引起海底土體軟化、邊坡失穩(wěn)、海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害,進(jìn)而毀壞海底工程設(shè)施,如海底基礎(chǔ)、管線、鉆井平臺(tái)等。 由于水合物分解過(guò)程極其復(fù)雜,加之研究深海環(huán)境困難重重,目前關(guān)于水合物分解對(duì)海底結(jié)構(gòu)物影響的研究較少,剛處于起步階段。因此,現(xiàn)階段有必要通過(guò)數(shù)值模擬手段針對(duì)水合物分解對(duì)水合物沉積層及其上工程設(shè)施的影響進(jìn)行研究,以便為今后大規(guī)模海底開發(fā)活動(dòng)提供參考。本文主要通過(guò)有限元數(shù)值模擬,研究水合物分解對(duì)海底結(jié)構(gòu)物的影響規(guī)律,主要工作包括以下幾個(gè)方面： (1)為研究水合物分解過(guò)程中水合物沉積物模量軟化和強(qiáng)度衰減的過(guò)程,采用應(yīng)力釋放法,建立能夠考慮水合物分解軟化的有限元數(shù)值計(jì)算方法,開發(fā)了相應(yīng)計(jì)算程序,并通過(guò)計(jì)算算例分析該程序的可靠性。 (2)首先,利用該程序計(jì)算水合物分解對(duì)海底斜坡穩(wěn)定性影響,設(shè)計(jì)三種計(jì)算工況,分別研究模量軟化和強(qiáng)度衰減對(duì)斜坡變形的影響。然后,進(jìn)一步討論水合物分解過(guò)程中斜坡上面不同厚度覆蓋土層對(duì)斜坡穩(wěn)定性和變形的影響。 (3)然后,分析在水合物沉積層中布設(shè)樁基礎(chǔ),當(dāng)樁基礎(chǔ)位于地層不同深度時(shí),考慮樁端部承載力不同,分別比較樁端部在水合物層中和下部沉積層兩種不同工況,分析水合物分解對(duì)樁基礎(chǔ)及附近土層應(yīng)力和變形影響規(guī)律。 (4)最后,研究樁基礎(chǔ)距離水合物層不同距離時(shí),水合物分解對(duì)樁基礎(chǔ)的影響。對(duì)比設(shè)計(jì)了間距為10m,50m,70m和80m四種計(jì)算工況,以分析樁基礎(chǔ)與水合物層間安全距離是多少時(shí),水合物分解對(duì)樁基礎(chǔ)應(yīng)力和變形影響最小,可以忽略。以期為天然氣水合物開發(fā)中海底樁基礎(chǔ)的布置和穩(wěn)定性分析提供參考。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：P744.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2690813