霍知亮， 闫　玥， 李　嘉,3， 闫澍旺,3

(1. 天津市市政工程设计研究院， 天津 300051; 2. 天津大学 建筑工程学院， 天津 300072; 3. 天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室， 天津 300072)



黏土中海底管线自沉过程CEL有限元法分析

霍知亮1， 闫玥2， 李嘉2,3， 闫澍旺2,3

(1. 天津市市政工程设计研究院， 天津 300051; 2. 天津大学 建筑工程学院， 天津 300072; 3. 天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室， 天津 300072)

在深水区域，海底管线常直接铺设到海床之上，使得海管在铺设过程中下沉至泥面以下一定深度。准确预测管线安装后的埋深是评价管线侧向稳定性的关键所在，通过CEL有限元法，对海底管线自沉问题进行研究，得到无重均质黏土和有重正常固结黏土中海管下沉阻力和下沉位移之间的关系。研究表明，CEL有限元法的计算结果与理论解符合程度较好，对模拟管土相互作用问题有很好的适用性，可有效分析海底管线与土体之间的大变形问题。

海底管线；管线自沉；理论解；耦合欧拉-拉格朗日方法

0　引言

海底管线是海洋油气开发的重要组成部分，在深水区域，海底管线无需保护，故不采用挖沟或者掩埋的方式，而是直接铺设到海床之上。通常，对于典型的单孔海底管线，在铺设过程中其下沉深度约为管线直径的1/10～1/2[1]。在海底管线输送石油和天然气的过程中，需要施加一定的温度和压力，温度与压力的共同作用使管线中产生附加应力。由于受到地基土的约束，管线无法自由变形释放应力，当累计的应力值超过地基土体对管线的约束力时，管线就会发生屈曲(pipe buckling)或者移动(pipe walking)。……