海底跨斷層輸氣管道斷層作用下的數(shù)值模擬與分析.pdf

1、油氣資源的深海開(kāi)采和跨國(guó)運(yùn)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(huì)不可避免穿越斷層活動(dòng)區(qū)，斷層荷載對(duì)管道安全的威脅越來(lái)越大。而目前國(guó)內(nèi)外海底管道設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)此類工況考慮不足，因此有必要開(kāi)展跨斷層海底管道在斷層錯(cuò)動(dòng)作用下的力學(xué)研究。本文以輸氣管道為例，采用ABAQUS軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了管道在斷層錯(cuò)動(dòng)作用下的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律并為海底管道跨斷層設(shè)計(jì)提供了參考。主要研究?jī)?nèi)容包括以下方面：
　?。?）在必要的模型簡(jiǎn)化和理論假

2、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?jì)算理論首次提出能夠綜合考慮小變形管段軸向和彎曲變形對(duì)大變形管段力學(xué)影響的等效邊界并給出了具體的公式推導(dǎo)，完成了等效邊界模型的準(zhǔn)確性和優(yōu)良性驗(yàn)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?cè)O(shè)計(jì)的準(zhǔn)則建立起可以綜合衡量各類破壞形式的管道安全性能評(píng)價(jià)體系。完成了海底輸氣管

3、道分別穿越走滑斷層、正斷層和逆斷層時(shí)管道的具體破壞歷程分析與安全評(píng)價(jià)。
　?。?）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(duì)管道在三類斷層作用下力學(xué)響應(yīng)的影響趨勢(shì)，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(jì)試驗(yàn)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(jìn)行數(shù)值模型試驗(yàn)，選取管道破壞的臨界斷層位移作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，基于多元回歸理論建立了管道破壞位移與各