裸置海底管道側向往復運動土抗力試驗研究

唐友剛，張少洋，王臻魁，劉成義，劉旭平

(天津大學建筑工程學院天津大學水利工程仿真與安全國家重點實驗室，天津300072)

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裸置海底管道側向往復運動土抗力試驗研究

唐友剛，張少洋，王臻魁，劉成義，劉旭平

(天津大學建筑工程學院天津大學水利工程仿真與安全國家重點實驗室，天津300072)

摘要:在高溫高壓作用下，側向屈曲是鋪設在海床上的海底管道結構失效的主要形式之一，管道在側向屈曲過程中受到的側向土抗力是控制管道側向屈曲幅值的關鍵因素。針對管道在側向屈曲過程中受到的側向土抗力，實施了一系列管道在大位移往復運動過程中的管道土壤相互作用模型試驗，研究了不同管道直徑和不同初始沉陷深度對側向土抗力的影響。試驗結果表明，側向土抗力與管道直徑、初始沉陷深度有關;側向土抗力隨土壤隆起高度增加呈幾何增長;管道在往復運動位移幅值處的側向土抗力顯著增強。

關鍵詞:海底管線;側向屈曲;側向土抗力;管土相互作用;試驗研究;土壤隆起高度

海底管道的安全作業是石油采集運輸的重要保障。隨著水深的增加，海底管道的作業環境的復雜性將大大提高，其中土壤對管道作用的不確定性最為嚴重。深海海底管道一般裸置于海床表面，或在安裝、作業過程中產生一定沉陷。在管內高溫高壓作用下，裸置在海床表面的管道會發生側向屈曲，產生側向移動。預測土壤的阻抗力對海底管道軸向卸載的設計以及側向屈曲的控制至關重要。……