一种滩海陆岸设施安全评价方法技术

本发明专利技术公开了一种滩海陆岸石油设施安全评价方法，针对滩海陆岸及人工岛设施的特点，对其因特殊的地理地质条件，而依次进行越浪安全性评价，在满足的条件下；再进行护面块石的稳定性、护底块石的稳定性评价；以及进行滩海陆岸及人工岛设施整体稳定性评价；再进行地震荷载作用下滩海构筑物危险性评价，从而全面评价滩海陆岸及人工岛设施的安全性。本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，进而为采取进一步的防护措施提供帮助，有助于为滩海陆岸石油设施建设提供科学依据。

A safety evaluation method for beach facilities

【技术实现步骤摘要】
一种滩海陆岸设施安全评价方法
本专利技术涉及石油生产安全领域，尤其涉及一种滩海陆岸设施安全评价方法。
技术介绍
沿海和浅海地区的石油资源采集，面临着和陆地石油采集工业不同的地理地质环境，同时也就意味着在安全生产的考量中，多预计一些独特的地理地质环境带来的风险因素。就目前我国的情况而言，黄河三角洲的沿海和浅海地区是一个富含油气资源的地区，同时也是世界上进积最快的大型三角洲。对于沿海和浅海地区石油设施而言，滩海陆岸及人工岛工程断面稳定性主要与断面结构形式、堤顶高程、堤前水深、所处位置波浪、护面块体重量等参数有关。不同的结构形式对应不同的稳定性敏感因素，主要包括护面块体与护底块石稳定性、挡浪墙稳定性、越浪安全性等因素。包括，海上采油作业生产的安全威胁很大程度上来自于海浪的侵袭，若海浪带来的越浪量超过了允许越浪量，就会造成建筑物设备的淹没损坏。越浪的风险在于越浪量的大小和堤岸结构的越浪响应(抗越浪能力)，后者与护砌结构有关，不同的结构其抗越浪能力不一样，越浪造成的危害也必然不同。在确定的结构条件下，存在对应的安全越浪量，即结构安全的允许越浪量。因此，对于允许越浪的滩海构筑物，需将其越浪量控制在允许越浪量值的标准下，否则，将会造成建筑物淹没损坏。若不考虑越浪量问题，一旦发生异常海况，将会带来很大灾害。但是，目前，对于海上采油作业人工岛的越浪量还缺乏能够实用的计算方法。滩海陆岸石油设施的安全威胁很大程度上来自于海浪的侵袭，海岸抵御海浪的长时间冲刷下，护岸块石的稳定性异常重要。但是目前对于滩海陆岸石油设施护面块石和护底块石的稳定性没有专门研究的。对于护面块石而言，海浪的形态研究非常重要，目前没有专门的针对滩海陆岸石油设施面对的海浪的形态下的稳定性研究。在滩海陆岸工程中，通常采用抛石来保护堤脚或堤前滩面免受冲刷，在设计抛石护底时，其稳定重量是十分重要的技术参数。许多学者都对护底块石的稳定重量展开研究，取得了一定成果，其中较著名的有伊兹巴什公式、美国海岸防护手册以及交通部规范方法等。各公式中抛石的稳定重量均与堤前最大波浪底流速有着密切关系，因此合理确定堤前流速就成为关键。目前，主要根据规范推荐方法来推算提前流速，同时规范中还要求对于重要工程尤其是在浅水区域需要通过物理模型试验来确定抛石护底稳定重量，说明现有的计算方法用于深水区域基本合适，但在浅水区域仍有不完善之处。另外，作为有独特个性的沿海浅海低于，黄河三角洲快速向海延伸生长，通常每年推进115km3；另一方面，高浓度泥沙快速沉积的结果是大量饱含孔隙水、欠固结的沉积物堆积在河口水下三角洲，这也造成了黄河频繁改道、快速堆积形成的黄河口水下斜坡，从而成为世界上最不稳定的海底之一，对近海工程的安全构成重大威胁。波浪等循环荷载可引起海床土体的强度降低，导致海床液化，从而使滩海构筑物基础失稳。另一方面波流共同作用使滩海构筑物原滩面受到不同程度的冲刷和淤积，而地基稳定性与该区块的冲刷范围有着密不可分的关系，当冲刷深度达到一定程度后，构筑物可能发生倾斜、倒塌，造成重大损失。滩海构筑物，在海洋环境中主要受波浪荷载作用，波浪将力通过结构物传到地基中去，使土体受力、变形，同时波浪还直接将力作用于海底土层，使结构物周围一定范围内的土体应力分布发生改变，从而对结构物的稳定性产生影响，对一些失稳的海洋结构物研究发现，这些结构物的破坏是由于地基失稳造成的，而不是结构本身的问题。与陆地土所处的环境不同，海洋土体承受的加载条件更为恶劣，波浪的周期性作用使海床土体的应力场、位移场、孔隙水压力发生改变，结果造成海床土在波浪的循环荷载作用下抗剪强度大幅度降低，从而可能导致海床土体强度的降低甚至液化，进而影响海床的稳定性，对滩海构筑物的安全稳定造成极大危害。这些危害的研究，对于滩海陆岸石油设施的建设非常重要，但是目前没有这一方面专门的研究。
技术实现思路
本专利技术是针对现有技术所存在的不足，对滩海陆岸及人工岛设施越浪安全性、护面块石的稳定性、护底块石的稳定性、整体稳定性和地震荷载作用下滩海构筑物危险性加以综合评价，以便为滩海陆岸及人工岛设施越安全情况在遇到风险的情况下有个早期的预判，进而为采取进一步的防护措施提供帮助的一种滩海陆岸设施安全评价方法。本专利技术的技术方案为：针对滩海陆岸及人工岛设施的特点，对其因特殊的地理地质条件，而依次进行越浪安全性评价，在满足的条件下；再进行护面块石的稳定性、护底块石的稳定性评价；以及进行滩海陆岸及人工岛设施整体稳定性评价；再进行地震荷载作用下滩海构筑物危险性评价，从而全面评价滩海陆岸及人工岛设施的安全性。具体为，本专利技术提供了一种滩海陆岸设施安全评价方法，包括以下步骤：步骤1：充分收集勘测设计、工程地质、施工建设、竣工验收、运行管理、维修加固和海洋环境观测资料，其中，通过必要的勘探、测量、检测和试验手段获得必要的基础资料参数；步骤2：对已有的岛体和路堤进行检查，包括检查迎浪面、岛体顶面、路堤顶面等护面结构，岛体及进海路护底措施，进海路与岛体结合部位，基础局部冲刷严重部位，波浪、流速较大部位，岛体、进海路主要填料及结构的材料强度、变形；步骤3：进行滩海陆岸及人工岛设施越浪安全评价；步骤4：进行滩海陆岸及人工岛设施护面块石的稳定性评价；步骤5：进行滩海陆岸及人工岛设施护底块石的稳定性评价；步骤6：进行滩海陆岸及人工岛工程整体稳定性评价；步骤7：进行地震荷载作用下滩海构筑物危险性评价。所述步骤3包括：步骤3-1：采集影响越浪量的岛体条件和防护条件数据；步骤3-2：计算波浪爬坡高度；步骤3-3：当波浪的爬高超过堤顶高度，计算越浪量：步骤3-4：计算结果与允许越浪量比较。所述步骤4包括：步骤4-1：确认提岸在经受风浪时，满足很少越浪或者不发生越浪；步骤4-2：探查护面层块石的完整程度和堤岸边坡均匀程度；步骤4-3：收集滩海陆岸及人工岛工程所处的海洋环境特征参数及岛体(路堤)的结构特性及块石材料强度等参数；步骤4-4：确定波浪形态由波相似性参数；步骤4-5：将计算的护面块石稳定重量与实际的护面块石进行对比。所述步骤5包括：步骤5-1：收集滩海陆岸及人工岛工程所处的海洋环境特征参数及岛体(路堤)的结构特性及块石材料强度参数；步骤5-2：由椭圆余弦波理论计算堤前最大波浪底流速；步骤5-3：拟合堤前最大波浪流速与护底块石稳定重量的函数关系；步骤5-4：将计算的护底块石稳定重量与实际的护面块石进行对比。所述步骤6包括：步骤6-1：选用ABAQUS有限元分析软件，并且确定在对地基承载力问题进行有限元分析时，土单元均采用减缩积分的二阶单元；步骤6-2：设置控制方程和边界条件；步骤6-3：有限元方程数值解。所述步骤7包括：步骤7-1：鉴于滩海陆岸石油设施地区历史上发生的地震情况，进行场地液化等级评估；步骤7-2：进行地震荷载作用下滩海构筑物稳定性分析。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滩海陆岸设施安全评价方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：充分收集勘测设计、工程地质、施工建设、竣工验收、运行管理、维修加固和海洋环境观测资料，其中，通过必要的勘探、测量、检测和试验手段获得必要的基础资料参数；/n步骤2：对已有的岛体和路堤进行检查，包括检查迎浪面、岛体顶面、路堤顶面等护面结构，岛体及进海路护底措施，进海路与岛体结合部位，基础局部冲刷严重部位，波浪、流速较大部位，岛体、进海路主要填料及结构的材料强度、变形；/n步骤3：进行滩海陆岸及人工岛设施越浪安全评价；/n步骤4：进行滩海陆岸及人工岛设施护面块石的稳定性评价；/n步骤5：进行滩海陆岸及人工岛设施护底块石的稳定性评价；/n步骤6：进行滩海陆岸及人工岛工程整体稳定性评价；/n步骤7：进行地震荷载作用下滩海构筑物危险性评价。/n

【技术特征摘要】
1.一种滩海陆岸设施安全评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：充分收集勘测设计、工程地质、施工建设、竣工验收、运行管理、维修加固和海洋环境观测资料，其中，通过必要的勘探、测量、检测和试验手段获得必要的基础资料参数；
步骤2：对已有的岛体和路堤进行检查，包括检查迎浪面、岛体顶面、路堤顶面等护面结构，岛体及进海路护底措施，进海路与岛体结合部位，基础局部冲刷严重部位，波浪、流速较大部位，岛体、进海路主要填料及结构的材料强度、变形；
步骤3：进行滩海陆岸及人工岛设施越浪安全评价；
步骤4：进行滩海陆岸及人工岛设施护面块石的稳定性评价；
步骤5：进行滩海陆岸及人工岛设施护底块石的稳定性评价；
步骤6：进行滩海陆岸及人工岛工程整体稳定性评价；
步骤7：进行地震荷载作用下滩海构筑物危险性评价。


2.根据权力要求1所述的滩海陆岸设施安全评价方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤3-1：采集影响越浪量的岛体条件和防护条件数据；
步骤3-2：计算波浪爬坡高度；
步骤3-3：当波浪的爬高超过堤顶高度，计算越浪量：
步骤3-4：计算结果与允许越浪量比较。


3.根据权力要求2所述的滩海陆岸设施安全评价方法，其特征在于，所述步骤4包括：
步骤4-1：确认提岸在经受风浪时，满足很少越浪或者不发生越浪；
步骤4-2：探查护面层块石的完整程度和堤岸边坡均匀程度；
步骤4-3：收集滩海陆岸及人工岛工程所处的海洋环境特征参...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐静静，刘福兴，尹志清，张恺，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心，
类型：发明
国别省市：北京;11