大风天气对海底管道稳定性影响机制

海底管道在海上油气工业中发挥重要作用，而目前关于海底管道事故的报道越来越多，其重要原因之一就是对海床冲刷和液化等过程及其对管道稳定性造成的影响研究不足。黄河三角洲海床属浅海粉砂质海床，在大风期间很容易发生冲刷和液化现象，严重威胁海底管道的安全。.本课题将基于黄河三角洲海域大量海底管道调查和海洋工程环境调查资料，结合物理模型试验、数值模拟等手段，综合研究大风对海底管道稳定性的影响，主要从底床冲刷和海底液化两个角度研究，重点研究海床冲刷和悬跨管道涡激振动对海底液化及管道稳定性的影响。通过本课题研究，能够在海床冲刷和管道振动对海底液化影响研究有所突破，这也是本课题的难点和创新点，该理论成果能够为海底管道稳定性设计参数计算提供更加可靠的理论依据和参考。

海底管道在海上油气开采和运输中起关键作用，而近年来关于海底管道事故的报道越来越多，大风等极端天气造成的海床变化是导致管道事故的主要原因之一。本项目围绕大风天气对海底管道稳定性的影响这一重要问题，从海床冲刷、液化及其造成的悬空管道稳定性评估三个方面开展研究。研究发现：波浪是导致浅海海床冲刷的主要原因，而冲刷造成的长距离悬空可能加速管道内腐蚀；通过管道周围海床冲刷与液化组合试验发现管道周围土体孔压实测幅值不遵循传统的弹性介质理论，海床液化可加剧冲刷，且随着液化深度的增加，冲刷深度也相应增加；通过管道振动与海床液化组合试验发现管道涡激振动能够造成两端支撑土体液化，液化后无法对悬空管道提供有效支撑和约束，管道活动性增强，管道固有频率改变，而传统的悬空管道安全评估模型并未考虑到这种固有频率变化的过程；建立了悬空管道振动模型，发现跨间土体液化后管道实际活动长度大于探测到的悬跨长度，这说明依据探测到的管道悬跨长度评估管道安全性可能存在一定安全隐患。本项目研究成果为海底管道的设计、施工和维护等提供更加可靠的理论依据。