海底管道失稳及土壤液化风险研究.doc

海底管道失稳及土壤液化风险研究随着我国经济的高速发展,对油气资源的需求也飞速增长,我国逐渐重视对海洋油气资源的开发与利用。海底管道是海洋油气资源运输的最重要的方式,而海底管道长期处于复杂的海洋环境中,这些复杂环境载荷会破坏海底管道稳定性,引起海底管道发生横向或垂向偏移,严重时甚至导致管道破裂。因此,有必要对海底管道稳定性进行安全评估,即可保障海底管道安全运行,又可避免因管道失效造成重大经济损失和环境污染。本文主要针对海底管道失稳风险分析和海床土壤液化风险研究,结合中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(14CX02065A)“复杂条件下海底管道不稳定状态安全评估方法研究”的部分内容展开研究。本文主要研究成果如下:(1)海底管道失稳风险评估利用鱼刺图方法进行了海底管道失稳风险的因素辨识,建立了海底管道失稳鱼刺图模型,并在此基础上识别出海底管道失稳风险的深层次原因;建立了海底管道失稳事故致因评价指标体系,为海底管道失稳风险评价提供依据;开发了一套海底管道失稳风险评估流程。(2)海底管道海床土壤液化风险研究分析研究了波浪载荷诱发海床土壤液化的机理和目前研究海床土壤液化的方法,并总结了类似地震判别方法的三种液化判断准则方法;利用可靠性理论和一次二阶矩阵法,提出了一种海床土壤液化概率计算模型,并研究了安全系数、液化概率和可靠指标三者的关系;研究了变异系数和参数互相关性对可靠指标的敏感性分析。(3)海底管道在位状态工程检测数据分析及安全评估研究深入研究了某海底管道在位状态工程检测数据,分析得到了海底管道横向和垂向位移偏移规律,为建立海底管道有限元模型施加合适的位移载荷提供依据,使得有限元模型的分析结果更加接近于工程实际;利用有限元ANSYS模拟软件建立了裸置海底管道和全埋海底管道模型,并进行了二种状态下海底管道的失稳过程研究;对基于极限状态下的裸置海底管道不稳定状态进行了安全评估,定量研究了四种影响因素对海底管道不稳定状态的影响。(4)海底管道失稳风险控制措施研究列举了国内外目前广泛使用的各种海底管道稳定措施方法,并对比分析了各种稳定措施方法的优缺点及适用范围;基于层次分析法建立了海底管道失稳风险控制层次优选模型。