隨著海洋油氣資源的開發(fā)，各種海底工程的不斷建設(shè)，由海底滑坡導(dǎo)致的海底構(gòu)筑物損壞、鉆井平臺(tái)傾覆或油氣輸送管道破壞等一系列災(zāi)害日益增多，造成的經(jīng)濟(jì)損失也日益增大，因此，海底斜坡的穩(wěn)定性研究具有非常重要的工程意義。目前斜坡穩(wěn)定性的研究多是針對(duì)陸地斜坡，而對(duì)海底斜坡的穩(wěn)定性研究相對(duì)較少，并且對(duì)滑坡的分析研究多是以定性描述為主，定量分析較少。鑒于此，本文基于數(shù)值模擬平臺(tái)和有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行南海某典型峽谷區(qū)海底斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，可以給出海底斜坡穩(wěn)定性安全系數(shù)等定量數(shù)據(jù)，并對(duì)影響海底斜坡穩(wěn)定性的各種因素進(jìn)行深入討論。本文開展的主要工作包括： （1）論述和分析了國內(nèi)外關(guān)于海底斜坡穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀；系統(tǒng)介紹了海底斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的研究方法。 （2）將基于數(shù)值模擬軟件ABAQUS的有限元強(qiáng)度折減法應(yīng)用到海底斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中，闡述了有限元強(qiáng)度折減法的基本理論及其優(yōu)點(diǎn)；根據(jù)不同的海底斜坡穩(wěn)定性失穩(wěn)判據(jù)評(píng)價(jià)了自重荷載和地震荷載作用下的海底斜坡穩(wěn)定性；介紹了海底斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)時(shí)采用的本構(gòu)模型、強(qiáng)度屈服準(zhǔn)則和流動(dòng)法則等；并系統(tǒng)介紹了有限元分析軟件ABAQUS解決工程問題時(shí)的相關(guān)理論。 （3）基于ABAQUS軟件，采用有限元強(qiáng)度折減法評(píng)價(jià)了自重荷載作用下的南海某典型峽谷區(qū)海底斜坡穩(wěn)定性，定性分析了均質(zhì)斜坡與含軟弱夾層斜坡在失穩(wěn)過程中塑性應(yīng)變區(qū)的發(fā)展，研究結(jié)果表明二者的塑性應(yīng)變區(qū)發(fā)展過程及最終形成的潛在滑裂面形狀存有差異：均質(zhì)斜坡隨著荷載施加首先由坡腳處產(chǎn)生塑性屈服，然后逐漸延伸至坡頂，最終形成圓弧狀潛在滑裂面；而含軟弱層層的海底斜坡隨著荷載施加首先在軟弱層出現(xiàn)塑性應(yīng)變區(qū)，并逐漸擴(kuò)展，隨后與坡腳處延伸的塑性應(yīng)變區(qū)貫通，形成折線式潛在滑裂帶，且滑裂帶大致由坡腳到軟弱夾層底部的弧形段、軟弱夾層中的直線段和軟弱夾層到坡頂?shù)膱A弧段三段組成。對(duì)比分析了相同條件下均質(zhì)斜坡和含軟弱夾層斜坡的穩(wěn)定安全系數(shù)，表明軟弱夾層的存在降低了斜坡的抗失穩(wěn)能力；討論了海底斜坡坡度、土體抗剪強(qiáng)度（粘聚力和內(nèi)摩擦角）等斜坡土體參數(shù)對(duì)海底斜坡穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明了：海底斜坡坡度越大，海底斜坡越容易失穩(wěn)；粘聚力越大、內(nèi)摩擦角越大，海底斜坡抗失穩(wěn)能力越強(qiáng)，越穩(wěn)定。 （4）基于ABAQUS軟件，采用有限元強(qiáng)度折減法評(píng)價(jià)了地震荷載作用下的南海某典型峽谷區(qū)斜坡穩(wěn)定性，定性分析了斜坡失穩(wěn)過程中塑性應(yīng)變區(qū)的發(fā)展，與自重荷載作用下的斜坡塑性應(yīng)變區(qū)發(fā)展相類似，但施加地震荷載之后塑性應(yīng)變區(qū)貫通帶的剪出位置相對(duì)遠(yuǎn)離坡腳、滑裂面后沿相對(duì)遠(yuǎn)離坡肩、滑裂面位置更深、滑坡體體積更大；將地震力分解成水平和豎直兩個(gè)方向的分量，分別討論水平地震分量和豎向地震分量對(duì)海底斜坡穩(wěn)定性的影響，對(duì)比分析了地震荷載作用和自重荷載作用下斜坡抗失穩(wěn)能力，結(jié)果表明：水平向外的地震分量降低了海底斜坡的抗失穩(wěn)能力，不利于海底斜坡的穩(wěn)定；豎向地震分量對(duì)海底斜坡穩(wěn)定性的影響并不單一，豎直向上的地震分量有利于海底斜坡的穩(wěn)定性，而豎直向下的地震分量不利于海底斜坡的穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：P736.12
【部分圖文】：

圖 2.1 數(shù)值計(jì)算流程中定義簡化的坡面幾何形狀如圖 2.2 所示，為了避免邊界效應(yīng)的影響H、CD 段長度不得低于 2.5H、CB 段長度不得低于 2H。圖 2.2 斜坡幾何模型 模塊中定義土體的材料屬性，如圖 2.3 所示，選用莫爾庫侖強(qiáng)度屈服，定義材料的彈性模量、泊松比、材料的不排水強(qiáng)度等；Assemble成整體，形成有限元模型。

14圖 2.2 斜坡幾何模型operty 模塊中定義土體的材料屬性，如圖 2.3 所示，選用莫爾庫侖強(qiáng)度屈服準(zhǔn)則及構(gòu)模型，定義材料的彈性模量、泊松比、材料的不排水強(qiáng)度等；Assemble 模塊將型組合成整體，形成有限元模型。

圖 2.3 土體的材料參數(shù)中創(chuàng)建分析步，設(shè)定輸出數(shù)據(jù)等，其中創(chuàng)建分析步時(shí)需要選擇分析分析，本文采用靜力分析（Static，General），設(shè)定計(jì)算所需的輸出。中定義荷載、位移及其他邊界條件，圖 2.2 中的底邊 AB 為完全約移，兩側(cè)邊界 AF、CB 設(shè)為水平位移約束，如圖 2.4 所示；施加荷載來實(shí)現(xiàn)重力荷載的施加，另外考慮到所研究的海底斜坡在深灰環(huán)故采用浮重度來代替。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2820917