《深海管道在位穩定性的流固土耦合機理及分析方法研究》是依託中國科學院力學研究所，由高福平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：深海管道在位穩定性的流固土耦合機理及分析方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：高福平
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
面向我國深海長輸油氣管道建設的工程需求，特別以南海大陸坡海底管道工程為套用背景，深入研究波流環境載荷和斜坡海床條件下，海底管道的在位失穩模式及波流－管道－海床之間的流固土耦合力學機理。通過設計管土相互作用試驗和流固土耦合水槽試驗並輔以數值模擬，側重於多物理場耦合分析，是揭示複雜海洋環境條件下管道在位穩定性機理的新探索。針對管道順坡和橫坡鋪設等典型工況條件，研究獲得波流底床邊界層附近管道水動力回響及沖刷耦合規律，進而分析管道側向失穩的臨界條件、管道軸向極限抗滑特性等。在揭示管道在位失穩機理的基礎上，提出考慮流固土耦合效應的深海管道穩定性分析方法，為我國深海油氣開發中的長輸管道設計及安全評估提供科學依據。
結題摘要
我國南海深水海域油氣資源開發亟待解決長輸海底管道穩定性設計分析難題。本項目深入研究了波流環境載荷和大陸坡斜坡海床條件下，海底管道在位失穩模式及流固土耦合力學作用機理。通過設計管土相互作用機械載入和流固土耦合水槽模型試驗，並輔以數值模擬和理論分析，為揭示複雜海洋環境條件下管道在位穩定性機理開展了系統研究。取得的主要研究成果包括，分別獲得了砂土和粘土典型海床條件下海底管道地基極限承載力的塑性滑移線場理論解；基於極限平衡分析方法，建立了斜坡海床管道側向失穩理論預測模型；揭示了斜坡海床管土軸向相互作用物理機制並給出了分析方法；理論推導得出了海床瞬態液化深度預測公式，並獲得了管道周圍土體超靜孔壓回響規律；揭示了海底管道侵蝕懸空和側向失穩典型失穩模式之間的競爭機制。在項目執行期間，發表學術論文16篇，包括期刊論文10篇、會議論文6篇。SCI收錄7篇、EI收錄5篇。作特邀學術報告5次，包括國際學術會議2次、國內學術會議3次。共授權發明專利5項。研究成果套用於我國南海北部灣東方氣田管道穩定性設計；管道地基極限承載力滑移線場理論解被2017年頒布的挪威船級社海底管道設計規範採納。
