海底滑坡冲击管线动力行为的模型试验研究

摘要

海底滑坡作为常见的海洋地质灾害，往往具有体积大、速度快、冲击致灾效应显著等特点，容易造成海洋工程结构的重大破坏，导致极大的经济损失和人员伤亡，严重威胁海洋工程建设和资源开发.本文针对海底滑坡冲击海底管线的动力过程，研发了一套物理模型试验装置，模拟了海底滑坡与管道的动力耦合相互作用，研究了失稳滑坡体冲击作用下管道的受力特征，并获取了翔实的试验数据.区别于以往研究仅关注垂直管线的冲击力，本试验同时关注了冲击力及垂直向上的升力，对于揭示海底滑坡与管线相互作用行为具有促进作用.基于试验数据，系统分析了海底滑坡方量、滑坡坡度、海底管线直径、悬跨高度等因素对管道受力状态的影响规律，发现了海底滑坡对管线的冲击力与坡体方量、运动速度的平方、以及管线直径成正比；进一步，管线所受垂直向上的升力峰值约为冲击力峰值的1/5.本研究结果不仅可以深化海底滑坡与管线相互作用行为的认识，同时可为海底管线系统的设计和安全评估提供科学依据.

关键词

海底滑坡 / 海底管线 / 冲击力 / 升力 / 模型试验

基金资助

国家自然科学基金资助面上项目(42472332); 高校技术服务项目(24H01288)