海底滑坡冲击诱发油气管道动力灾变机制

Submarine landslide is a serious threat to the safety of offshore pipelines, and a lot of related pipeline damages have been reported. The mechanism of pipeline failure induced by submarine landslide is still unclear, especially very seldom dynamic analysis is publicly published. This project aims to reveal the dynamic failure mechanism through theoretical study, numerical analysis and model test. The content of the project includes: the evolution of submarine landslide, which considers the continuous large deformation and increase of water content and aims to obtain the change of water content, landslide velocity and the slide range; the coupled effect of key factors on the undrained shear strength of soil in high strain rate situation; failure mechanism of pipeline structure, which tends to reveal the development of plastic deformation and ovalization, based on which the evaluation system for pipeline failure could be improved. The research results from this project can provide necessary scientific basis and support for the safe design of offshore pipelines.

海底滑坡是海底油气管道安全的严重威胁，由此造成的管道破坏频繁发生，而目前对海底滑坡引发的管道灾变机制还没有清晰的认识，尤其是管道灾变的动力分析非常少见。本项目拟通过理论研究、数值分析、模型试验等手段，针对海底滑坡引发的深海管道灾变机制开展如下研究：研究海底滑坡的演化过程，考虑滑坡土体的连续大变形和含水量的不断增大，分析获得滑坡土体的含水量、滑动速度和距离等关键参数的变化规律；研究滑坡冲击管道过程中，高应变率下影响土体强度的关键因素及其耦合作用，提出滑坡冲击力计算模型；开展管道结构灾变过程数值分析，揭示管道灾变过程的塑性变形和截面椭圆化发展过程，完善管道灾变评价体系。本项目的研究成果可以为我国深海油气管道的安全设计提供必要的科学依据和支撑。

海底管道是长细结构，极容易受到海洋自然灾害的影响。而海底滑坡的冲击是一个复杂的管道和土体耦合的动力过程。本项目针对管道和土体的动力相互作用，通过模型试验、数值分析等手段，得到了一系列的研究成果。研究成果发现，管道与海床土体长期竖向动力相互作用下，土体会发生固结，并导致管道埋深逐渐变浅；而小幅值的水平振动会快速增加管道的埋深。基于本项目的研究成果，将管道动力分析模块扩展到锚泊系统，并编写了海洋长细结构的东西分析计算软件模块，实现了研究成果快速应用于工程实践，对海洋长细结构的复杂多场耦合动力分析有重要意义。..特别指出，与澳大利亚海洋基础研究中心合作的研究成果，揭示了管道与土体相互作用机理的重要科学规律，颠覆了三十年来对管道和土体相互作用的错误认知。