孤立波作用下埋管斜坡海床及海底管道的响应分析

孤立波作用下埋管斜坡海床及海底管道的响应分析

论文摘要

通过建立孤立波-斜坡海床-海底管道耦合模型,研究在孤立波作用下近岸浅水区域埋管周围斜坡海床土体的孔隙水压力响应和海底管道的受力及位移.采用考虑k-ε湍流的Navier-Stokes方程模拟孤立波在海底斜坡上的破碎、爬升及回落过程,并且通过计算获得斜坡表面波压力;基于Biot固结方程,建立波压力作用下的斜坡模型;基于线弹性理论,利用偏微分方程建立海底管道模型;计算分析埋管海床土体的孔压响应特征及管道的受力与变形;通过与文献试验数据和解析解的对比,验证了该分析方法与模型的准确性;利用验证后的数值模型,计算在孤立波作用下斜坡海床埋置管道周围土体的孔隙水压力响应、纵向有效应力响应、管道的纵向受力及位移.数值模拟结果表明:在孤立波回落阶段,埋置于斜坡海岸线附近的管道周围土体孔压下降明显,管道出现较大上浮,相较于水平海床和斜坡坡脚,此处管道的受力和位移情况最为不利.另外,管道埋深、土体参数,以及波浪的破碎、爬升及回落过程都对计算结果有着重要的影响.

论文目录

  • 1 模型与计算方法
  •   1.1 孤立波模型
  •   1.2 埋管海床模型
  •     1.2.1 海床模型
  •     1.2.2 管道模型
  • 2 模型验证
  •   2.1 孤立波模型验证
  •   2.2 埋管海床模型验证
  • 3 计算结果与分析
  •   3.1 埋管斜坡海床的响应特征
  •     3.1.1 海底管道位置及埋深的影响
  •     3.1.2 渗透系数的影响
  •     3.1.3 饱和度的影响
  •   3.2 管道的纵向受力与位移特点
  •     3.2.1 管道的纵向受力
  •     3.2.2 海底管道的位移
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 潘佳禾,廖晨聪,陈锦剑

    关键词: 斜坡,海床,孤立波,海底管道,耦合模型

    来源: 上海交通大学学报 2019年08期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

    专业: 海洋学,地质学

    单位: 上海交通大学土木工程系,上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心

    基金: 国家自然科学基金资助项目(41372282,51679134,41602282)

    分类号: P756.2;P736

    DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.08.002

    页码: 898-906

    总页数: 9

    文件大小: 2454K

    下载量: 127

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