本文關(guān)鍵詞：海底跨斷層輸氣管道斷層作用下的數(shù)值模擬與分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：油氣資源的深海開采和跨國運輸需要海底管道跨越更廣的范圍完成其能源輸送職能,管道會不可避免穿越斷層活動區(qū),斷層荷載對管道安全的威脅越來越大。而目前國內(nèi)外海底管道設(shè)計規(guī)范中對此類工況考慮不足,因此有必要開展跨斷層海底管道在斷層錯動作用下的力學研究。本文以輸氣管道為例,采用ABAQUS軟件進行數(shù)值模擬,分析了管道在斷層錯動作用下的力學響應(yīng)規(guī)律并為海底管道跨斷層設(shè)計提供了參考。主要研究內(nèi)容包括以下方面:(1)在必要的模型簡化和理論假設(shè)基礎(chǔ)上,基于ABAQUS軟件建立了可以考慮管道幾何大變形和管土非線性耦合作用的跨斷層海底輸氣管道的有限元模型�；诠艿揽鐢鄬咏馕鲇嬎憷碚撌状翁岢瞿軌蚓C合考慮小變形管段軸向和彎曲變形對大變形管段力學影響的等效邊界并給出了具體的公式推導,完成了等效邊界模型的準確性和優(yōu)良性驗證。(2)分析了跨斷層海底管道在不同斷層荷載作用下的主要破壞模式,并基于應(yīng)變設(shè)計的準則建立起可以綜合衡量各類破壞形式的管道安全性能評價體系。完成了海底輸氣管道分別穿越走滑斷層、正斷層和逆斷層時管道的具體破壞歷程分析與安全評價。(3)將影響管道在斷層荷載作用下響應(yīng)的參數(shù)分為管道自身參數(shù)、管-土耦合參數(shù)以及海床土特性等,分別探究了它們對管道在三類斷層作用下力學響應(yīng)的影響趨勢,給出管道跨斷層參數(shù)選擇的定性判斷依據(jù)。(4)采用均勻設(shè)計試驗的方法,將參數(shù)分為管道相關(guān)參數(shù)和海床土參數(shù)進行數(shù)值模型試驗,選取管道破壞的臨界斷層位移作為評價指標,基于多元回歸理論建立了管道破壞位移與各類參數(shù)之間的表達式。進一步分析了各類參數(shù)對管道安全性能的影響權(quán)重和部分參數(shù)之間的交互作用。(5)探討了GFRP材料在跨斷層海底管道補強領(lǐng)域的應(yīng)用,分析了GFRP加強層厚度、管道加強長度和加強位置等對管道力學性能的影響程度,并探究了加強層對管道不同穿越角度的適應(yīng)能力。
【關(guān)鍵詞】：海底管道 活動斷層 數(shù)值模擬 參數(shù)設(shè)計 均勻設(shè)計試驗 管道補強
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE973
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題來源及研究的背景和意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析12-16
• 1.2.1 解析方法研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 模型試驗研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 文獻綜述分析16
• 1.3 本文研究內(nèi)容和方法16-18
• 第2章 跨斷層海底輸氣管道模型的建立和驗證18-32
• 2.1 模型的簡化與基本假設(shè)18-19
• 2.2 模型材料的力學性能19-22
• 2.2.1 管道的力學模型19-20
• 2.2.2 海床土的力學模型20
• 2.2.3 管道與海床土接觸特性20-22
• 2.3 等效邊界與等效邊界模型22-26
• 2.3.1 等效邊界的推導22-25
• 2.3.2 等效邊界模型的建立25-26
• 2.4 等效邊界模型的驗證26-31
• 2.4.1 足尺模型的建立與驗證27-28
• 2.4.2 三類邊界模型的對比分析28-30
• 2.4.3 等效邊界適用性驗證30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 管道在三類斷層荷載下的破壞與評價32-47
• 3.1 跨斷層海底管道的破壞模式32-35
• 3.1.1 斷層簡介32-33
• 3.1.2 海底管道的破壞模式33-35
• 3.2 海底管道破壞的評價準則35-38
• 3.2.1 常用的兩類評價準則及對比35-36
• 3.2.2 基于不同失效模式的管道應(yīng)變設(shè)計準則36-38
• 3.3 不同斷層機制下海底輸氣管道的破壞歷程38-45
• 3.3.1 走滑斷層機制下管道的響應(yīng)39-42
• 3.3.2 正斷層機制下管道的響應(yīng)42-43
• 3.3.3 逆斷層機制下管道的響應(yīng)43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第4章 海底輸氣管道參數(shù)設(shè)計和均勻試驗分析47-73
• 4.1 管道自身參數(shù)設(shè)計47-54
• 4.1.1 管徑的影響47-49
• 4.1.2 壁厚的影響49-51
• 4.1.3 管材的影響51-52
• 4.1.4 工作壓強的影響52-54
• 4.2 管-土耦合參數(shù)設(shè)計54-58
• 4.2.1 管道穿越角度的影響54-56
• 4.2.2 管道埋深的影響56-58
• 4.3 海床土特性參數(shù)設(shè)計58-60
• 4.4 跨走滑斷層管道的均勻設(shè)計試驗60-71
• 4.4.1 均勻設(shè)計試驗方法簡介61-62
• 4.4.2 均勻設(shè)計評價指標的確立62-63
• 4.4.3 管道參數(shù)的均勻設(shè)計試驗63-67
• 4.4.4 海床土特性的均勻設(shè)計試驗67-71
• 4.4.5 管道均勻設(shè)計實驗的工程應(yīng)用和局限71
• 4.5 本章小結(jié)71-73
• 第5章 GFRP在跨斷層海底管道補強領(lǐng)域的應(yīng)用探討73-81
• 5.1 FRP材料簡介及工程應(yīng)用73-74
• 5.2 GFRP對管道補強效果的分析與參數(shù)設(shè)計74-79
• 5.2.1 管道加強模型的建立74-75
• 5.2.2 GFRP加強層補強效果探討75-76
• 5.2.3 GFRP加強層的參數(shù)設(shè)計76-79
• 5.3 本章小結(jié)79-81
• 結(jié)論81-83
• 參考文獻83-88
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文88-90
• 致謝90

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3 付廣,王朋巖,陳章明;斷層側(cè)向封閉性的粘土涂抹勢研究方法及應(yīng)用[J];斷塊油氣田;1997年01期

4 余德綿;;煤礦斷層的型類系列研究[J];山東礦業(yè)學院學報;1989年02期

5 D.T.Needham ,馮敬,李琳;斷層幾何形態(tài)和位移類型的分析[J];石油物探譯叢;1998年02期

6 桂寶玲;何登發(fā);閆福旺;張文君;;大興斷層的三維幾何學與運動學及其對廊固凹陷成因機制的約束[J];地學前緣;2012年05期

7 方紅萍;顧漢明;;斷層識別與定量解釋方法進展[J];工程地球物理學報;2013年05期

8 Roy W.Schlische;賀紀新;;張性環(huán)境中與斷層相關(guān)的褶皺的幾何形態(tài)及成因[J];國外油氣勘探;1997年01期

9 王鵬;;反轉(zhuǎn)斷層反轉(zhuǎn)率的計算及在濟陽坳陷的應(yīng)用[J];海洋地質(zhì)動態(tài);2010年02期

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2 蔣海昆;周煥鵬;馬勝利;;不同加載條件下非均勻斷層模型的聲發(fā)射特征[A];地震海嘯與地震預報實驗場學術(shù)研討會摘要集[C];2005年

3 馬瑾;馬勝利;劉力強;單新建;范俊喜;扈小燕;王凱英;宋福喜;;斷層相互作用與地震時空分布[A];中國地震學會第八次學術(shù)大會論文摘要集[C];2000年

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本文編號：256128