上海交通大学学报 ›› 2021, Vol. 55 ›› Issue (5): 489-496.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.349
所属专题: 《上海交通大学学报》2021年12期专题汇总专辑; 《上海交通大学学报》2021年“海洋科学与工程”专题
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收稿日期:2019-12-04
出版日期:2021-05-28
发布日期:2021-06-01
作者简介:张 琪(1990-),男,陕西省咸阳市人,助理研究员,主要从事海洋岩土工程方面的科研工作;E-mail: 基金资助:
ZHANG Qi(
), ZHOU Xianglian, YE Guanlin
Received:2019-12-04
Online:2021-05-28
Published:2021-06-01
摘要:
为了研究波浪荷载引起海底管线周围海床的液化问题,以Biot方程的部分动力响应模型,即u-p模型为基础建立二维埋管海床数值模型,研究海底管线及其周围海床在波浪荷载作用下的动态响应问题,波浪荷载通过孔压边界施加到海床表面.在验证模型的基础上,研究埋管海床在波浪荷载作用下的响应与液化,分析不同管线埋深下海床土的孔压、竖向有效应力和液化范围的区别,并探讨波高、海床土渗透系数和饱和度等参数的影响.结果表明:管线埋深对周围海床土在波浪荷载作用下的响应和液化影响明显;管线的存在使得管线周围海床土的竖向有效应力出现应力集中现象;波高、海床土的渗透系数和饱和度对波浪引起管线周围海床土的响应影响明显.研究结果对海底管线在海洋环境中的安全稳定提供理论依据.
中图分类号:
张琪, 周香莲, 叶冠林. 波浪荷载引起不同埋深管线周围海床响应和液化分析[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(5): 489-496.
ZHANG Qi, ZHOU Xianglian, YE Guanlin. Wave-Induced Seabed Response and Liquefaction Around Pipeline at Different Buried Depths[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2021, 55(5): 489-496.
| [1] | 王小雯, 张建民, 李焯芬. 波浪作用下饱和砂质海床土体与管线相互作用规律研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(7):2499-2508. |
| WANG Xiaowen, ZHANG Jianmin, LI Chaofen. Wave-induced interaction of saturated sandy seabed with pipeline[J]. Rock and Soil Mechanics, 2018, 39(7):2499-2508. | |
| [2] |
HSIAO S V, SHEMDIN O H. Interaction of ocean waves with a soft bottom[J]. Journal of Physical Oceanography, 1980, 10(4):605-610.
doi: 10.1175/1520-0485(1980)010<0605:IOOWWA>2.0.CO;2 URL |
| [3] | MEI C C, LIU K F. A Bingham-Plastic Model for a muddy seabed under long waves[J]. Journal of Geophysical Research: Oceans, 1987, 92(C13):14581-14594. |
| [4] |
SLEATH J F A. Wave-induced pressures in beds of sand[J]. Journal of the Hydraulics Division, 1970, 96(2):367-378.
doi: 10.1061/JYCEAJ.0002325 URL |
| [5] |
BIOT M A. Mechanics of deformation and acoustic propagation in porous media[J]. Journal of Applied Physics, 1962, 33(4):1482-1498.
doi: 10.1063/1.1728759 URL |
| [6] |
ZIENKIEWICZ O C, CHANG C T, BETTESS P. Drained, undrained, consolidating and dynamic behaviour assumptions in soils[J]. Géotechnique, 1980, 30(4):385-395.
doi: 10.1680/geot.1980.30.4.385 URL |
| [7] |
ZEN K, YAMAZAKI H. Mechanism of wave-induced liquefaction and densification in seabed[J]. Soils and Foundations, 1990, 30(4):90-104.
doi: 10.3208/sandf1972.30.4_90 URL |
| [8] |
GATMIRI B. A simplified finite element analysis of wave-induced effective stresses and pore pressures in permeable sea beds[J]. Géotechnique, 1990, 40(1):15-30.
doi: 10.1680/geot.1990.40.1.15 URL |
| [9] |
JENG D S, CHA D H. Effects of dynamic soil behavior and wave non-linearity on the wave-induced pore pressure and effective stresses in porous seabed[J]. Ocean Engineering, 2003, 30(16):2065-2089.
doi: 10.1016/S0029-8018(03)00070-2 URL |
| [10] | 段伦良, 郑东生, 王少华, 等. 波浪荷载作用下各向异性海床瞬态液化研究[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(4):741-747. |
| DUAN Lunliang, ZHENG Dongsheng, WANG Shao-hua, et al. Numerical study on wave-induced oscillatory liquefaction in anisotropic seabed[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(4):741-747. | |
| [11] | 王国才, 刘倩倩, 张勇. 波浪荷载作用下海床的液化及参数分析[J]. 浙江工业大学学报, 2019, 47(2):135-139. |
| WANG Guocai, LIU Qianqian, ZHANG Yong. Momentary liquefaction and parametric analysis of seabed under wave loadings[J]. Journal of Zhejiang Univer-sity of Technology, 2019, 47(2):135-139. | |
| [12] |
JENG D S, CHENG L. Wave-induced seabed instability around a buried pipeline in a poro-elastic seabed[J]. Ocean Engineering, 2000, 27(2):127-146.
doi: 10.1016/S0029-8018(98)00046-8 URL |
| [13] |
WANG X, JENG D S, LIN Y S. Effects of a cover layer on wave-induced pore pressure around a buried pipe in an anisotropic seabed[J]. Ocean Engineering, 2000, 27(8):823-839.
doi: 10.1016/S0029-8018(99)00012-8 URL |
| [14] | 文锋, 王建华. 波浪-流作用下分层海床稳定性分析[J]. 上海交通大学学报, 2014, 48(6):793-797. |
| WEN Feng, WANG Jianhua. Stability analysis of layered seabed under wave and current loading[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2014, 48(6):793-797. | |
| [15] |
ZHOU C Y, LI G X, DONG P, et al. An experimental study of seabed responses around a marine pipeline under wave and current conditions[J]. Ocean Engineering, 2011, 38(1):226-234.
doi: 10.1016/j.oceaneng.2010.10.006 URL |
| [16] | 华莹, 周香莲, 张军. 随机波作用下埋管海床动态响应及液化研究[J]. 海洋通报, 2017, 36(6):644-651. |
| HUA Ying, ZHOU Xianglian, ZHANG Jun. Numerical study of random wave induced seabed-pipeline response and liquefaction[J]. Marine Science Bulletin, 2017, 36(6):644-651. | |
| [17] | 栾茂田, 曲鹏, 杨庆, 等. 波浪引起的海底管线周围海床动力响应分析[J]. 岩石力学与工程学报, 2008, 27(4):789-795. |
| LUAN Maotian, QU Peng, YANG Qing, et al. Wave-induced dynamic response of seabed around submarine pipeline[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2008, 27(4):789-795. | |
| [18] | 邓海峰, 王忠涛, 刘鹏. 随机波浪作用下海底管线与海床的相互作用研究[J]. 水利与建筑工程学报, 2014, 12(4):43-49. |
| DENG Haifeng, WANG Zhongtao, LIU Peng. Study on seabed-pipeline interaction under random wave loading[J]. Journal of Water Resources and Architectural Engineering, 2014, 12(4):43-49. | |
| [19] |
ZHOU X L, ZHANG J, GUO J J, et al. Cnoidal wave induced seabed response around a buried pipeline[J]. Ocean Engineering, 2015, 101:118-130.
doi: 10.1016/j.oceaneng.2015.04.032 URL |
| [20] |
ZHOU X L, JENG D S, YAN Y G, et al. Wave-induced multi-layered seabed response around a buried pipeline[J]. Ocean Engineering, 2013, 72:195-208.
doi: 10.1016/j.oceaneng.2013.06.031 URL |
| [21] |
HSU J R C, JENG D S. Wave-induced soil response in an unsaturated anisotropic seabed of finite thickness[J]. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 1994, 18(11):785-807.
doi: 10.1002/(ISSN)1096-9853 URL |
| [1] | 京炅琳, 许玉旺, 杨舟, 宋斌, 张萌萌, 任浩杰. 基于频域方法的漂浮式风力机水动力-气动力-控制耦合动力响应特性研究[J]. 上海交通大学学报, 2026, 60(3): 364-376. |
| [2] | 马永亮, 陈炜, 韩超帅, 张应铭, 陈小康. 基于Wallops谱的短期波浪波高周期联合分布[J]. 上海交通大学学报, 2026, 60(3): 377-386. |
| [3] | 万志朋, 崔林, 郑东生. 波流作用下海床振荡与累积响应的半动态耦合模型[J]. 上海交通大学学报, 2026, 60(1): 142-153. |
| [4] | 巩超, 侯远杭, 张宇骐, 刘殿勇, 万跃进. 畸形波浪环境下的埋首式无人艇水面运动特性[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(4): 447-457. |
| [5] | 薛文, 高志亮. 基于半混合欧拉-拉格朗日边界元法不规则波群模拟[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(4): 435-446. |
| [6] | 李扬, 张显涛, 肖龙飞. 自适应双稳态浮子式波浪能发电装置在不规则波中的参数控制[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(3): 293-302. |
| [7] | 苏天水, 申鹏, 姬澳琪, 等. RSV液化乙烷防CO2冻堵工艺技术研究[J]. 海洋工程装备与技术, 2025, 12(3): 112-117. |
| [8] | 殷志明, 李中, 吴迪, 等. 深水无隔水管泥浆返回管线内流激振力学特性[J]. 海洋工程装备与技术, 2025, 12(3): 39-50. |
| [9] | 张方海. 移动式井口平台外输海管登临方案浅析[J]. 海洋工程装备与技术, 2025, 12(2): 92-95. |
| [10] | 郭力, 袁昱超, 唐文勇. 三维背景洋流作用下海洋细长管线位移场反演研究[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(12): 1815-1823. |
| [11] | 张健翔1, 李世飞1, 唐勇2, 张晓东2, 张铭明2. 海上风电自升式安装船半浮态施工作业方法[J]. 海洋工程装备与技术, 2025, 12(1): 53-60. |
| [12] | 沈钰焜, 王继刚, 乔信起. 煤直接、间接液化柴油及其混合燃料液滴的蒸发特性[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(8): 1148-1155. |
| [13] | 胡安峰, 陈奕扬, 肖志荣, 陈正. 考虑竖向荷载作用时液化土中群桩基础水平动力响应[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(7): 1075-1085. |
| [14] | 李志坚, 廖晨聪, 张璐璐, 叶冠林. 基于滑移线法的黏土海床中浅基础固结承载力分析[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(7): 1047-1056. |
| [15] | 高宁波1, 张永涛2, 3, 张鸿4. 畸形波与底部固定垂直圆柱相互作用的CFD研究[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(5): 809-816. |
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