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基于模型试验的海底管道落锚贯入量研究
1
作者
邵强
徐启龙
+4 位作者
徐庆磊余杨
段庆昊
马文韬
金子航
刘晓伟
《中国海上油气》
北大核心
2025年第4期204-213,共10页
船舶抛锚冲击是航道区海底管道服役安全的主要威胁,工程中普遍采用回填土体技术实现防护。为研究触底速度、锚重、土体性质对于回填土体保护作用影响,通过开展落锚冲击回填土体的室外大比尺物理模型试验,同时采用耦合欧拉-拉格朗日方法...
船舶抛锚冲击是航道区海底管道服役安全的主要威胁,工程中普遍采用回填土体技术实现防护。为研究触底速度、锚重、土体性质对于回填土体保护作用影响,通过开展落锚冲击回填土体的室外大比尺物理模型试验,同时采用耦合欧拉-拉格朗日方法和离散元方法,分别进行黏土、砂土和碎石的有限元数值模拟,测试不同回填材料下,模型锚在一定回填厚度海床上的贯入深度。通过改变回填材料类型(黏土、砂土、碎石)、模型锚质量、落锚水深及触底速度,获取落锚对回填土体的冲击深度及其动态运动过程,探究并归纳了落锚质量、触底速度与贯入深度之间的数学关系,为海底管道设计埋设深度提供数据支持。研究表明:①两种数值模拟方法与试验结果高度吻合,欧拉-拉格朗日法适用于黏性土与砂土模拟,耦合有限元-离散元法对碎石模拟精度更高;②贯入深度随触底速度和锚重增大而递增,水深小于20 m时贯入深度随水深增加而减小,水深超20 m后趋于稳定;③1.5 m回填厚度可抵御极端冲击,防护效果表现为碎石>砂土>黏土,且触底速度较大时碎石的防护优势更显著;④建立的不同锚重下触底速度与贯入深度的数学关系式,可快速推算特定工况的贯入深度。研究成果可为海底管道回填材料选型与埋设深度优化设计提供支撑依据。
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关键词
落锚冲击
离散元法
耦合欧拉-拉格朗日法
贯入深度
模型试验
海底管道
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职称材料
题名
基于模型试验的海底管道落锚贯入量研究
1
作者
邵强
徐启龙
徐庆磊余杨
段庆昊
马文韬
金子航
刘晓伟
机构
国家管网集团工程技术创新有限公司
天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室
天津大学天津市港口与海洋工程重点实验室
出处
《中国海上油气》
北大核心
2025年第4期204-213,共10页
基金
国际自然科学基金青年项目“近断层地震动下饱和上覆土层变形特征与海底管道动力破坏机理研究(编号:52401339)”
天津市科技计划重大项目“深水油气采输系统关键技术研究及其应用(编号:24ZXSSS00410)”部分研究成果。
文摘
船舶抛锚冲击是航道区海底管道服役安全的主要威胁,工程中普遍采用回填土体技术实现防护。为研究触底速度、锚重、土体性质对于回填土体保护作用影响,通过开展落锚冲击回填土体的室外大比尺物理模型试验,同时采用耦合欧拉-拉格朗日方法和离散元方法,分别进行黏土、砂土和碎石的有限元数值模拟,测试不同回填材料下,模型锚在一定回填厚度海床上的贯入深度。通过改变回填材料类型(黏土、砂土、碎石)、模型锚质量、落锚水深及触底速度,获取落锚对回填土体的冲击深度及其动态运动过程,探究并归纳了落锚质量、触底速度与贯入深度之间的数学关系,为海底管道设计埋设深度提供数据支持。研究表明:①两种数值模拟方法与试验结果高度吻合,欧拉-拉格朗日法适用于黏性土与砂土模拟,耦合有限元-离散元法对碎石模拟精度更高;②贯入深度随触底速度和锚重增大而递增,水深小于20 m时贯入深度随水深增加而减小,水深超20 m后趋于稳定;③1.5 m回填厚度可抵御极端冲击,防护效果表现为碎石>砂土>黏土,且触底速度较大时碎石的防护优势更显著;④建立的不同锚重下触底速度与贯入深度的数学关系式,可快速推算特定工况的贯入深度。研究成果可为海底管道回填材料选型与埋设深度优化设计提供支撑依据。
关键词
落锚冲击
离散元法
耦合欧拉-拉格朗日法
贯入深度
模型试验
海底管道
Keywords
anchor drop impact
discrete element method
coupled Euler-Lagrange method
penetration depth
model test
分类号
TE88 [石油与天然气工程—油气储运工程]
P751 [交通运输工程—港口、海岸及近海工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
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1
基于模型试验的海底管道落锚贯入量研究
邵强
徐启龙
徐庆磊余杨
段庆昊
马文韬
金子航
刘晓伟
《中国海上油气》
北大核心
2025
0
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