海底管道作為一種從近岸平臺(tái)向陸地輸送油氣的載體,由于其輸送連續(xù)、輸送量大、管理方便等優(yōu)點(diǎn),在海洋工程中得到了廣泛的應(yīng)用。然而,海底管道所處的海洋環(huán)境一般非常惡劣,造成海底管道失效的外部環(huán)境因素有海床土壤、潮流、風(fēng)暴、波浪、渦漩、地震、浮冰、錨擊等[1]。在波浪、潮流等水動(dòng)力作用下,管道附近底沙極易發(fā)生沖刷掏蝕,從而導(dǎo)致部分海底管道段懸空。懸跨段由于渦激振動(dòng)等作用會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞造成管道斷裂,引發(fā)原油外漏等海上重大安全事故。外部水動(dòng)力作用下管道附近海床沖刷造成管道破壞等問(wèn)題越來(lái)越引起海洋能源企業(yè)的高度重視,是管道設(shè)計(jì)、施工以及預(yù)測(cè)其穩(wěn)定性的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。對(duì)海底管-土相互作用的局部復(fù)雜問(wèn)題的研究對(duì)學(xué)術(shù)界是一個(gè)挑戰(zhàn),在工程上也有極高的指導(dǎo)作用。 波浪場(chǎng)中海底管道周圍沖刷及波浪力機(jī)理復(fù)雜,現(xiàn)有研究對(duì)其認(rèn)識(shí)還不十分清楚,不同條件下相關(guān)規(guī)律的研究有待深入。粘質(zhì)海床上的管道穩(wěn)定性問(wèn)題仍沒(méi)得到解決。本文基于大型水槽試驗(yàn),模擬黃河三角洲海床,從波浪-管道-海床相互作用的機(jī)理認(rèn)識(shí)出發(fā),對(duì)粉砂質(zhì)粘土底床上,裸置與埋置于海底一定深度兩種狀態(tài)下,海底管道周圍局部沖刷及波浪力進(jìn)行研究分析。同時(shí)驗(yàn)證關(guān)于平衡沖刷深度和波浪力計(jì)算的相關(guān)模型。 試驗(yàn)研究結(jié)果表明:管道下底床沖刷存在一個(gè)平衡沖刷深度。當(dāng)沖刷達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),沖刷最深的位置在管道正下方,沖刷深度由管道兩側(cè)向較遠(yuǎn)處先變淺又變深。在管道上游側(cè)存在一個(gè)沖淤平衡點(diǎn)。沖刷坑在管道上游側(cè)坡度較陡,在管道下游側(cè)坡度較緩。對(duì)管道下游側(cè)的底床沖刷,當(dāng)接近平衡狀態(tài)時(shí),繼續(xù)沖刷對(duì)以前沖刷地形有修復(fù)作用。管道下沖刷管涌的出現(xiàn)對(duì)波浪力的影響最大,當(dāng)管道下未被掏空時(shí)波浪力為正向力,隨著淘空隧道的擴(kuò)大負(fù)向力表現(xiàn)越來(lái)越明顯,當(dāng)管道下沖刷達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)波浪力表現(xiàn)為負(fù)向力。計(jì)算附著在海床上的海底管道所受波浪力,不宜用莫里森方程。
【學(xué)位單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：P754
【部分圖文】：

試驗(yàn)水槽外觀裝置

10圖 1.2 試驗(yàn)水槽內(nèi)部石。用照相機(jī)和攝像機(jī)拍攝波浪運(yùn)動(dòng)和管道周圍海床沖刷：YIH 型光纖液體界面測(cè)定儀等，波浪力數(shù)據(jù)采集儀及相.4、1.5 所示。尺選擇型試驗(yàn)結(jié)果要正確反應(yīng)原型的物理現(xiàn)象和參數(shù)，必須以相礎(chǔ)，模型與原型之間應(yīng)遵守一定的相似準(zhǔn)則。本試驗(yàn)研究對(duì)波浪對(duì)管道的作用力，重力是主要作用力，因此模型按照重型與原型之間滿足佛勞德（Froude）數(shù)相等。同時(shí)，考慮到、渦激力和壓力，以及管道自身的彈性，本試驗(yàn)應(yīng)同時(shí)滿

地形測(cè)量控制系統(tǒng)
【引證文獻(xiàn)】

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1 徐繼尚;李廣雪;曹立華;楊榮民;;海底管道綜合探測(cè)技術(shù)及東方1-1管道不穩(wěn)定因素[J];海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì);2009年05期

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1 徐繼尚;粘性海床管道沖刷、自埋和安全評(píng)估[D];中國(guó)海洋大學(xué);2009年

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1 宋延鵬;鉆桿刺槽原因的流體力學(xué)分析[D];中國(guó)石油大學(xué);2011年

2 莊玉石;海底管線在波浪作用下的風(fēng)險(xiǎn)分析和安全評(píng)價(jià)[D];大連理工大學(xué);2011年

3 李俊杰;粉土海床海底管線沖刷機(jī)理及防護(hù)方法研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2008年

4 李景陽(yáng);粉土海床波流作用下海底管道穩(wěn)定性研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2009年

5 喻志潔;渦激力作用下過(guò)河管道的動(dòng)力響應(yīng)分析[D];浙江大學(xué);2010年

6 張樺;海底管道周圍海床沖刷及管道受力的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2859574