岩土力学 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (3): 1129-1139.doi: 10.16285/j.rsm.2017.1903

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

砂土中浅埋管道在竖向−水平荷载空间的 承载力包络线研究

王宇飞,刘 润   

  1. 天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072
  • 收稿日期:2017-09-18 出版日期:2019-03-11 发布日期:2019-04-08
  • 通讯作者: 刘润,女,1974年生,博士,教授,主要从事海洋结构与地基耦合作用方面的教学和科研工作。E-mail: liurun@tju.edu.cn E-mail: 260099953@qq.com
  • 作者简介:王宇飞,男,1993年生,硕士研究生,主要从事海洋岩土工程方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.51679162);天津市自然科学基金(No.17JCZDJC39900)。

Study on vertical-horizontal failure envelopes of shallow-embedded pipelines on sand

WANG Yu-fei, LIU Run   

  1. State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety, Tianjin University, Tianjin 300072, China
  • Received:2017-09-18 Online:2019-03-11 Published:2019-04-08
  • Supported by:
    This work was supported by National Natural Science Foundation of China (51679162) and Tianjin Natural Science Foundation (17JCZDJC39900).

摘要: 由于广泛采用的J形或S形直铺技术,深海海底管线往往处于浅埋状态,在运行期间管道可能受波浪、洋流或温度荷载作用而发生侧向移动,这时海床会受竖向以及水平向荷载联合作用而处于极限状态。因此,为准确评估浅埋管道在这种复合加载条件下的稳定性,采用有限元数值分析的方法研究了砂土海床中浅埋管道在竖向?水平V-H荷载(V-H)空间的承载力包络线以及主要的影响因素,并开展室内模型试验验证了数值分析结果的可靠性。研究表明,随着砂土内摩擦角??以及管道相对埋深z/D的增大,承载力包络线显著扩大但形状不变,据此分别建立了包络线尺寸的控制参数Vmax和μ0关于? 和z/D的函数关系式。在实际工程中,可以将海床土性参数以及可能的荷载组合纳入到包络线中分析,来评价管道的在位稳定性。

关键词: 浅埋管线, 承载力包络线, 管土相互作用, 模型试验

Abstract: Because of the widely adopted laying technologies, such as J-laying method or S-laying method in deep sea, untrenched pipelines often stay in shallow-embedded state. In this case, lateral displacements may occur due to loading of waves, currents or thermal buckling in practice, while seabed is in limit state subject to the combined load of pipeline self weight and horizontal expansion force. Therefore, in order to accurately evaluate the stability of shallow-buried pipelines under this combined loading condition, the envelopes of bearing capacity of shallow-buried pipelines in vertical-horizontal(V-H) load space and the main influencing factors in sand seabed are studied by finite element numerical analysis method. A series of model tests in laboratory is conducted to verify the reliability of numerical results. The results show that the failure envelopes expand significantly but their shapes remain unchanged with the increase of internal friction angle φ and relative embedment depth z/D. Based on this, fitting formulas are established to describe the changing laws of parameters Vmax and μ0 depend on φ and z/D correspondingly. In practice engineering, the parameters of seabed soil and the possible load combination can be incorporated into the envelope analysis to evaluate the on-bottom stability of pipelines.

Key words: shallow-embedded pipeline, failure envelopes, pipe-soil interaction, model test

中图分类号: 

  • TU473.1
[1] 徐刚, 张春会, 于永江, . 综放工作面覆岩破断和压架的试验研究及预测模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 106-114.
[2] 张磊, 海维深, 甘浩, 曹卫平, 王铁行, . 水平与上拔组合荷载下柔性单桩 承载特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2261-2270.
[3] 黄巍, 肖维民, 田梦婷, 张林浩, . 不规则柱状节理岩体力学特性模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2349-2359.
[4] 邹新军, 曹雄, 周长林, . 砂土地基中受水流影响的竖向力−水平力联合 受荷桩承载特性模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1855-1864.
[5] 程永辉, 胡胜刚, 王汉武, 张成. 深埋砂层旁压特征参数的深度效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1881-1886.
[6] 史林肯, 周辉, 宋明, 卢景景, 张传庆, 路新景, . 深部复合地层TBM开挖扰动模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1933-1943.
[7] 宁奕冰, 唐辉明, 张勃成, 申培武, 章广成, 夏丁, . 基于正交设计的岩石相似材料配比研究及 底摩擦物理模型试验应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2009-2020.
[8] 蒲诃夫, 潘友富, KHOTEJA Dibangar, 周洋. 絮凝-水平真空两段式脱水法处理高 含水率疏浚淤泥模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1502-1509.
[9] 刘功勋, 李威, 洪国军, 张坤勇, CHEN Xiu-han, 施绍刚, RUTTEN Tom. 大比尺切削模型试验条件下砂岩破坏特征研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1211-1218.
[10] 汤明高, 李松林, 许 强, 龚正峰, 祝 权, 魏 勇. 基于离心模型试验的库岸滑坡变形特征研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 755-764.
[11] 宋丁豹, 蒲诃夫, 陈保国, 孟庆达, . 高填方减载式刚性涵洞受力特性模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 823-830.
[12] 米博, 项彦勇, . 砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性的 模型试验和计算研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 837-848.
[13] 侯公羽, 胡涛, 李子祥, 谢冰冰, 肖海林, 周天赐, . 基于分布式光纤技术的采动影响下覆岩 变形演化规律试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 970-979.
[14] 王国辉, 陈文化, 聂庆科, 陈军红, 范晖红, 张川, . 深厚淤泥质土中基坑开挖对基桩 影响的离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 399-407.
[15] 陈贺, 张玉芳, 张新民, 魏少伟, . 高压注浆钢花管微型桩抗滑特性 足尺模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 428-436.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!